談高海拔地區(qū)軟弱圍巖隧道施工工藝

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了談高海拔地區(qū)軟弱圍巖隧道施工工藝范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：若軟巖隧道處于高海拔地區(qū)，其施工會受到惡劣環(huán)境、不良地質等多種因素影響，不僅會降低工程整體施工質量，而且極易造成初期支護過程中的變形開裂問題。為更好地保證隧道工程的施工安全和質量，必須控制好隧道初期支護的變形與開裂。文章結合工程實例，闡述了在隧道不利地段施工的基本原則，分析施工過程中存在的難點，如施工進度慢、施工方案變更，進而提出詳細的施工方案優(yōu)化措施，對施工進行合理安排，有效促進了高海拔地區(qū)軟巖隧道施工質量的提升。

關鍵詞：高海拔；隧道施工；軟弱圍巖；超前支護

1工程概況

該隧道位于川西高原山區(qū)，橫斷山脈中斷的大雪山脈與沙魯里山脈之間，屬于構造浸蝕高山地貌，地勢起伏較大。平均海拔約4200m，常年溫度偏低且氧氣稀薄，冬季最低溫度約-20℃，隧道全長2831m，屬于高原區(qū)高寒長大隧道。常年受積雪融化入滲和自然降雨影響，地下水豐富。

2隧道不利地段的施工基本原則

在隧道不利地段施工時，需要遵循以下基本原則：（1）充分收集并利用圍巖自身的結構特點和優(yōu)勢，爭取在圍巖變形可控的范圍內選擇適用性較強且收效顯著的支護類型。（2）要不間斷監(jiān)測施工過程，以便隨時給施工提供指導；同時，結合現(xiàn)場實際可考慮先修筑底板、臨時仰拱或仰拱，有利于將斷面盡早封閉成環(huán)。（3）對重點部位的支護進行加強，防止因部分支撐薄弱引發(fā)隧道塌方、滑坡；還要控制整個施工過程中的設計、檢驗、地質預測、測量反饋、方案修正等工作。（4）隧道周圍圍巖松散，結構自穩(wěn)周期短，所以，爆破、排險到位后要以最快速度開展錨、噴、掛網及型鋼等架設施工，但此施工過程中要注意出渣的同步或交錯進行，尤其對地下水活動強烈區(qū)段，支護施工要及時跟近，便于穩(wěn)定圍巖。（5）仰拱要跟緊施工進程，對于地質條件不良的區(qū)段，在二次襯砌之前需要完成底板施工，在完成拱、墻部的初期支護后緊跟著完成仰拱施工，這樣不僅能方便初期支護盡快形成封閉的受力結構，也能為后續(xù)二次襯砌施工中模板臺車軌道的鋪建提供有利條件，同時方便洞內材料運輸。

3隧道不利地段施工技術難點

在隧道不利地段施工時，存在施工進度慢、施工方案變更以及隧道塌方及變形超限三個技術難點。（1）施工進度慢。由于隧道進出口地質屬于呈霹靂面發(fā)育的砂巖或千枚巖，存在產狀紊亂、層間結合力差等特點，施工時局部會出現(xiàn)韌性剪切破碎帶且此類巖石質地較軟，遇水會發(fā)生軟化、層間滑脫情況，這些問題都會在不同程度上延緩施工進度。（2）變更施工方案。初期支護設計方案為：選用長4.5m的A42小導管加強鎖腳錨桿，同時選取本項目中Ⅴ形加強型襯砌和雙層小導管進行超前支護施工，將預留變形量增至25cm，保證各項工序緊密銜接，嚴格把控施工程序，對初期支護結構及時封閉。但從施工的情況來看隧道局部仍存在初期支護變形超限情況。（3）隧道塌方與變形超限。施工中隧道多次出現(xiàn)塌方，存在變形超限問題的共3段，全長125m，隧道拱腰為超限多發(fā)段，最大超限值達70cm，均由施工控制不當或受隧道地質制約原因引起。

4施工進度緩慢的原因

針對施工進度緩慢的原因，具體分析后確定為以下三方面：（1）本工程處于高原高寒地區(qū)，氣候惡劣，有效施工時間極短，設備使用率相對較低[1]。（2）施工經驗不足，施工中因未及時封閉仰拱引起的變形、塌方較多，處理時間過長。（3）方案設計不合理，前后工序銜接不緊密，要點把握不到位，造成多段返工。

5優(yōu)化施工方案

一般情況下，軟弱圍巖地段自支護能力較差，故對軟弱圍巖隧道進行施工時要以提高圍巖自支護能力為主要目的，這樣才能讓初期支護快速封閉成環(huán)。本隧道工程中拱部和仰拱結構處承壓較大，因此出現(xiàn)變形的概率也會增加。

5.1預留合適的變形量

隧道凈空間與結構實際尺寸、初期支護變形情況是選定隧道開挖斷面的基本要素，同時結合圍巖級別、施工方案、斷面規(guī)格、埋深、支護等，通過工程類比法預留支護變形量。待仰拱布設完成后，結合實測數(shù)據(jù)推算出當局部初期支護變形量為預留變形量的1/3時，可使用后注漿措施，此時初期支護變形量可被控制在30cm內。因此，在實際施工過程中30cm為最佳的預留變形量，此時不僅能有效保證二襯厚度，還可在最大程度上縮減成本[2]。

5.2結合初期支護封閉成環(huán)時間優(yōu)化施工方案

為避免初期支護施工中出現(xiàn)下沉、變形、開裂等問題，施工時要控制好中下層臺階間距，保證下層臺階的仰拱布設緊跟中層臺階完成，從而讓初期支護盡快封閉成環(huán)[3]，可采用“三臺階七步法”施工，并將中層臺階與仰拱的距離控制在18m之內。因上層與中層臺階均會出現(xiàn)初期支護下沉、變形、開裂問題，因此可將上層、中層、下層臺階的垂直高度重新修正為3m、3m和3.5m。為縮減初期支護封閉周期，12d為中層臺階開挖初期支護到同榀仰拱封閉完成的最長周期。因仰拱使用整體澆筑法施工，為保障施工進度，需將仰拱和填充澆筑頻率控制為6m、4d/次。采用增強的A42注漿小導管注漿工藝對超前支護、系統(tǒng)和鎖腳錨桿進行施工，注漿時嚴格選取止?jié){閥，認真完成注漿記錄表。圖1為K85+303、K85+310段的拱頂下沉和周邊位移情況。監(jiān)測時間均為2019年。由上圖可知兩段仰拱施工未及時完成，施工時借助實時監(jiān)測數(shù)據(jù)調整該段后注漿施工；同時，拱頂下沉和周邊位移有持續(xù)變形態(tài)勢，最大變形可達50cm，不僅侵線嚴重，存在極大安全隱患，還在一定程度上增加了施工成本。由圖2可知，因K85+328段仰拱布設及時，初期支護封閉成環(huán)迅速，10天內拱頂下沉和周邊位移出現(xiàn)收斂現(xiàn)象并有一定程度持續(xù)。結合圖1和圖2可知，仰拱施工時間可利用監(jiān)測數(shù)據(jù)判定，但施工方案需結合實際調整。若初期支護變形量較大，不僅要采取有效的補救措施，并停止掌子面施工，盡快完成中、下層臺階，讓仰拱盡快封閉成環(huán)。一般情況下，12～15天為上層臺階開挖后最佳仰拱施工周期，超過此周期會增大初期支護變形量。由于本工程上層與中層臺階均出現(xiàn)了初期支護下沉、變形、開裂等問題，故施工時選用了三臺階預留核心法。在自然環(huán)境惡劣、地質條件比較復雜的地區(qū)進行軟弱圍巖隧道施工時，工人的施工效率低，為提升工人與設備施工效率，需將上層、中層、下層臺階的垂直高程重新調整并分別控制在3m、3m和3.5m，并將中層臺階與仰拱間距控制在18m內。

5.3優(yōu)化施工措施

（1）因本隧道地處高原地區(qū)，具有惡劣的自然環(huán)境，人工效率較低，現(xiàn)場無法加工工字鋼，因此要提前聯(lián)系工廠定制成品[4]。（2）本工程的系統(tǒng)錨桿、鎖腳錨桿均選用加強型A42注漿小導管，上層與中層臺階、中層與下層臺階間每側通過4根A42注漿小導管連接，同時將小導管通過A32U型鋼筋焊接，有效保證鎖腳質量。（3）支護措施開展時間為初期支護變形量是預留變形量的1/3時，針對該段選擇后注漿方法處理，嚴格遵照設計要求控制注漿壓力、注漿孔間距[5]。若當初期支護變形量大于預留變形量，先進行后注漿處理，再布設仰拱并注漿，換拱作業(yè)要待整體穩(wěn)定后再進行。

6結束語

總而言之，高海拔地區(qū)擁有的惡劣環(huán)境和復雜氣候，讓軟弱圍巖施工在這種環(huán)境下進行時難度極大。為在最大程度上保證施工質量，需監(jiān)測整個施工過程并分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，在此基礎上調整優(yōu)化施工方案，從而控制好隧道支護存在的變形、開裂等問題。在對本工程的施工方案進行相應優(yōu)化和調整之后，后期施工中未出現(xiàn)塌方、滑坡等事故，且在保證安全的前提下，比計劃節(jié)點提前完工，值得同類工程參考借鑒。

參考文獻

[1]雷德明.淺析高海拔隧道軟弱圍巖施工工藝和控制要點[J].四川建筑，2014（03）：260-261.

[2]馬傳明.高海拔高寒隧道施工技術研究[J].中華建設，2018（05）：132-133.

[3]張小軍.高海拔嚴寒隧道穿越冰水堆積層施工關鍵控制技術[J].工程建設與設計，2020（05）：157-159.

[4]余龍,王養(yǎng)鋒,辛紅園.高海拔軟弱圍巖條件下小凈距隧道施工技術[J].青海交通科技，2017（03）：113-121.

[5]賴建坤.高海拔隧道施工研究[J].交通世界，2019（31）：116-117.

作者：黎倩 單位：四川川交路橋有限責任公司