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[摘 要]以山冲新村隧道为例，就富水、浅埋、软弱围岩施工过程中隧道初期支护出现较大变形，侵入二衬空间的问题，分析其产生的具体原因，并提出相应的施工处理措施，以保证结构的稳定和安全。同时借鉴隧道穿越富水软弱构造带超前加固技术
[关键词]初期支护；侵限；变形；换拱
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0336-01
浅埋、富水隧道在开挖过程中，特别在地质条件复杂的地区，如遇到偏压、断层构造带、裂隙水、松散围岩等情况时，易出现塌方、地表沉降、初期支护变形、涌水等现象。现以山冲新村隧道为例，就如何处理浅埋、富水地质条件下发生初期支护变形，侵入二衬空间进行探讨。
1 概述
山冲新村隧道，因其左幅ZK99+805～ZA99+837段圍岩完整性和稳定性差，恰逢澄江地区断续降雨天气，雨水下渗，导致该段隧道初期支护面渗水增大，局部位置出现涌水，并造成该段隧道左侧拱部及边墙断面侵限较大。
1.1 侵限发展情况
在当晚，掌子面施工到ZK99+850，二衬施工到ZK99+770，仰拱施工到ZK99+805时，通过测量（单点测量）发现ZK99+815～ZK99+837段隧道左侧拱架变形，施工单位立即组织人员进行复测，发现该段隧道断面右侧拱部及边墙基本无变形，但左侧拱部及边墙变形较大，最大值为21cm。第二天经进行复核测量，发现该断面段落左侧边墙侵限继续加大，最大侵限值为30cm。第三天，为了保证隧道内施工作业人员的安全，施工单位当即停止了左洞掌子面的开挖，并对ZK99+805～ZK99+837段左侧边墙拱部进行了临时斜撑支护，经测量其侵限值较之前一天又增大8cm，即最大侵限值为38cm。第四天经多次复核测量，发现该段落左侧边墙变形有继续加大的趋势，施工监测单位加强观测，通过连续观测一直未发现初支砼有开裂现象，在下午施工单位对已增加的临时斜撑进行再次监控测量时发现，该段隧道左侧拱部及边墙部分地段变形已入侵二次衬砌断面，最大侵限值达45cm，且临时斜撑不同程度出现了弯曲现象，施工单位当即对该段断面又进行了临时横撑支护，并对该断面左侧侵限部位安装了泄水管，加强了侵限部位的泄水能力。第五天，专家对侵限现场及该断面山顶情况进行查看，施工单位加强监控量测，每5米一个断面，每个断面布点不少于5个。第三方监控量测单位对该段落变形严重处进行专项超前地质预报。发现变形继续加大，立即加强临时支撑。
2 侵限原因分析
2.1 地质情况
山冲新村隧道左幅变形段围岩均为强至中风化紫红色夹白色中厚层状粉砂质泥岩夹砂岩互层，节理裂隙发育，裂隙间多有泥土质物充填（软弱层），岩体较破碎，局部岩体呈块碎状，结构松散，含基岩裂隙水，整体围岩完整性差，且掌子面有点滴状出水，泥岩遇水易软化，并逐渐变成粉末状、软塑状，自稳能力较差，拱顶易坍塌、掉块。
通过对该断面左侧边墙进行地质雷达扫描，发现该处存在不良地质病害且富水，大致深度为18米，并存在岩体松动现象。
2.2 气候条件
恰逢雨季，澄江地区大多为断续降雨天气，雨水渗入山体，造成山体内水流量较大，雨水下渗后，造成初期支护面渗水增大，局部位置出现涌水，平均涌水量为1.5m3/小时，并在地面汇集形成多股水流，致使该段隧道左侧拱部及边墙断面侵限加大。
3 侵限处理方案
a、对ZK99+805～ZK99+837初支段进行注浆，注浆前对富水严重区域增设泄水管；注浆采用6m长φ42mm钢花管，布置间距1m×1m（梅花形布设），加固范围为从拱顶中心线处至左侧边墙底；注浆液采用水泥浆液，严格控制注浆时间和注浆压力，注浆时如压力上不去，应停止3～5min后再继续注浆；注浆管端头封闭，让水泥浆充分深入周围土体。
b、注浆的同时在确保安全的前提下对掌子面进行封闭，换拱未完成前不得恢复掌子面施工，同时该段隧道为小净距段，右幅掌子面与左幅掌子面间距不小于设计要求。
c、换拱前应及时施工二衬至ZK99+805。
d、注浆完成后，待二衬施工到位，经测量确定侵限段变形稳定后，进行换拱施工，换拱应从洞口向大里程方向逐榀进行。
e、换拱时应采取有效的临时支护措施；逃生管道按要求进行设置；现场必须有专职安全员进行看守；每天进行不少于2次的监控量测，如发现变形量超过2cm，应及时进行上报，同时应对ZK99+805～ZK99+837前后段进行监控量测，进行数据对比。
f、每天对地表进行不少于一次的监控量测。
g、加密ZK99+805～ZK99+837段环向排水管，环向排水管间距由原设计10m每道调整为4m每道。
4 结语
对于浅埋、富水隧道，开挖时对地质条件要进行及时、准确的判断，通过超前地质预报和监控量测及时调整预留变形量和支护参数，不盲目追求进度。发生初期支护变形后，应分析其产生的具体原因，对于变形较大的地段，采取半幅和部分段落全部拆除变形钢拱架，重新施作初期支护的方式，保证隧道的安全和稳定。
5 富水软弱构造带超前加固技术
大气降水、地表水、地下水、施工干扰都会致使岩土体坍塌，有文献研究了突水涌泥处溃口的加固技术、超前帷幕注浆技术、冻结法超前预加固技术以及水平旋喷超前预加固技术，在此借鉴以供参考。
5.1 突水涌泥处溃口加固技术
突水涌泥是隧道施工中常见的流体地质灾害之一，发生几率高，具有较强的突发性，一旦发生不仅施工本身严重受阻，而且往往伴生环境地质问题，如地下水及地表水枯竭、地表塌陷等。目前国内突水涌泥体的清理措施主要有以下三种类型：
5.1.1 排水固结法清淤
涌泥体经过一段时间的排水固结后，物理力学性能逐渐提高，自稳性增强，可以逐段清淤。首先，涌泥体表面喷射混凝土封闭，表面流水尽量归槽排放；然后表面施作排水孔，加快涌泥体排水固结，排水孔排放一定时间后，无水或少水时，现场观察涌泥体稳定后，即可采用台阶法分段清淤。
5.1.2注浆固结法清淤
在排水固结的基础上，为近一步提高涌泥体的自稳能力以及加快施工进程，或者清淤中观察到涌泥体不稳定时，可对涌泥体进行注浆固结。
5.1.3溃口加固后清淤
即通过增设辅助坑道迂回靠近溃口，然后进行溃口加固，避免清淤过程中发生二次涌泥。
5.2 帷幕注浆超前预加固技术
帷幕注浆是把具有充填和凝胶性能的浆液材料，通过配套的注浆机具设备压入所需地层中，通过凝胶硬化作用后充填和堵塞地层中缝隙，减小注浆区地层渗水系数及隧道开挖时的渗透水量，并能固结软弱和松散岩体，使围岩强度和自稳能力得到提高。
5.3 冻结法超前预加固技术
在人工制冷的作用下，形成低温盐水，通过低温盐水在埋设于地层管道内的循环，在冻结孔内完成与地层的热交换，带走地层热量，使地温逐渐下降并结冰；随着制冷的继续，结冰逐渐发展形成设计要求的冻土结构，满足安全施工的要求。
5.4 水平旋喷超前预加固技术
水平旋喷超前预加固技术是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20～70MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度向外退出，将浆液与图颗粒强制搅拌混合，并通过物理、化学变化形成不同形状的胶结体，以达到防渗和加固围岩的目的。
参考文献
[1]梁山隧道穿越花岗岩富水软弱构造关键修建技术.西安交通大学出版社.2015.
[2]《国家高速公路网昆明绕城高速公路东南段隧道两阶段施工图设计》文件.
[3]昆明绕城高速公路东南段隧道量测报告.
[4]昆明绕城高速公路东南段隧道侵限处理方案.
[关键词]初期支护；侵限；变形；换拱
中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）32-0336-01
浅埋、富水隧道在开挖过程中，特别在地质条件复杂的地区，如遇到偏压、断层构造带、裂隙水、松散围岩等情况时，易出现塌方、地表沉降、初期支护变形、涌水等现象。现以山冲新村隧道为例，就如何处理浅埋、富水地质条件下发生初期支护变形，侵入二衬空间进行探讨。
1 概述
山冲新村隧道，因其左幅ZK99+805～ZA99+837段圍岩完整性和稳定性差，恰逢澄江地区断续降雨天气，雨水下渗，导致该段隧道初期支护面渗水增大，局部位置出现涌水，并造成该段隧道左侧拱部及边墙断面侵限较大。
1.1 侵限发展情况
在当晚，掌子面施工到ZK99+850，二衬施工到ZK99+770，仰拱施工到ZK99+805时，通过测量（单点测量）发现ZK99+815～ZK99+837段隧道左侧拱架变形，施工单位立即组织人员进行复测，发现该段隧道断面右侧拱部及边墙基本无变形，但左侧拱部及边墙变形较大，最大值为21cm。第二天经进行复核测量，发现该断面段落左侧边墙侵限继续加大，最大侵限值为30cm。第三天，为了保证隧道内施工作业人员的安全，施工单位当即停止了左洞掌子面的开挖，并对ZK99+805～ZK99+837段左侧边墙拱部进行了临时斜撑支护，经测量其侵限值较之前一天又增大8cm，即最大侵限值为38cm。第四天经多次复核测量，发现该段落左侧边墙变形有继续加大的趋势，施工监测单位加强观测，通过连续观测一直未发现初支砼有开裂现象，在下午施工单位对已增加的临时斜撑进行再次监控测量时发现，该段隧道左侧拱部及边墙部分地段变形已入侵二次衬砌断面，最大侵限值达45cm，且临时斜撑不同程度出现了弯曲现象，施工单位当即对该段断面又进行了临时横撑支护，并对该断面左侧侵限部位安装了泄水管，加强了侵限部位的泄水能力。第五天，专家对侵限现场及该断面山顶情况进行查看，施工单位加强监控量测，每5米一个断面，每个断面布点不少于5个。第三方监控量测单位对该段落变形严重处进行专项超前地质预报。发现变形继续加大，立即加强临时支撑。
2 侵限原因分析
2.1 地质情况
山冲新村隧道左幅变形段围岩均为强至中风化紫红色夹白色中厚层状粉砂质泥岩夹砂岩互层，节理裂隙发育，裂隙间多有泥土质物充填（软弱层），岩体较破碎，局部岩体呈块碎状，结构松散，含基岩裂隙水，整体围岩完整性差，且掌子面有点滴状出水，泥岩遇水易软化，并逐渐变成粉末状、软塑状，自稳能力较差，拱顶易坍塌、掉块。
通过对该断面左侧边墙进行地质雷达扫描，发现该处存在不良地质病害且富水，大致深度为18米，并存在岩体松动现象。
2.2 气候条件
恰逢雨季，澄江地区大多为断续降雨天气，雨水渗入山体，造成山体内水流量较大，雨水下渗后，造成初期支护面渗水增大，局部位置出现涌水，平均涌水量为1.5m3/小时，并在地面汇集形成多股水流，致使该段隧道左侧拱部及边墙断面侵限加大。
3 侵限处理方案
a、对ZK99+805～ZK99+837初支段进行注浆，注浆前对富水严重区域增设泄水管；注浆采用6m长φ42mm钢花管，布置间距1m×1m（梅花形布设），加固范围为从拱顶中心线处至左侧边墙底；注浆液采用水泥浆液，严格控制注浆时间和注浆压力，注浆时如压力上不去，应停止3～5min后再继续注浆；注浆管端头封闭，让水泥浆充分深入周围土体。
b、注浆的同时在确保安全的前提下对掌子面进行封闭，换拱未完成前不得恢复掌子面施工，同时该段隧道为小净距段，右幅掌子面与左幅掌子面间距不小于设计要求。
c、换拱前应及时施工二衬至ZK99+805。
d、注浆完成后，待二衬施工到位，经测量确定侵限段变形稳定后，进行换拱施工，换拱应从洞口向大里程方向逐榀进行。
e、换拱时应采取有效的临时支护措施；逃生管道按要求进行设置；现场必须有专职安全员进行看守；每天进行不少于2次的监控量测，如发现变形量超过2cm，应及时进行上报，同时应对ZK99+805～ZK99+837前后段进行监控量测，进行数据对比。
f、每天对地表进行不少于一次的监控量测。
g、加密ZK99+805～ZK99+837段环向排水管，环向排水管间距由原设计10m每道调整为4m每道。
4 结语
对于浅埋、富水隧道，开挖时对地质条件要进行及时、准确的判断，通过超前地质预报和监控量测及时调整预留变形量和支护参数，不盲目追求进度。发生初期支护变形后，应分析其产生的具体原因，对于变形较大的地段，采取半幅和部分段落全部拆除变形钢拱架，重新施作初期支护的方式，保证隧道的安全和稳定。
5 富水软弱构造带超前加固技术
大气降水、地表水、地下水、施工干扰都会致使岩土体坍塌，有文献研究了突水涌泥处溃口的加固技术、超前帷幕注浆技术、冻结法超前预加固技术以及水平旋喷超前预加固技术，在此借鉴以供参考。
5.1 突水涌泥处溃口加固技术
突水涌泥是隧道施工中常见的流体地质灾害之一，发生几率高，具有较强的突发性，一旦发生不仅施工本身严重受阻，而且往往伴生环境地质问题，如地下水及地表水枯竭、地表塌陷等。目前国内突水涌泥体的清理措施主要有以下三种类型：
5.1.1 排水固结法清淤
涌泥体经过一段时间的排水固结后，物理力学性能逐渐提高，自稳性增强，可以逐段清淤。首先，涌泥体表面喷射混凝土封闭，表面流水尽量归槽排放；然后表面施作排水孔，加快涌泥体排水固结，排水孔排放一定时间后，无水或少水时，现场观察涌泥体稳定后，即可采用台阶法分段清淤。
5.1.2注浆固结法清淤
在排水固结的基础上，为近一步提高涌泥体的自稳能力以及加快施工进程，或者清淤中观察到涌泥体不稳定时，可对涌泥体进行注浆固结。
5.1.3溃口加固后清淤
即通过增设辅助坑道迂回靠近溃口，然后进行溃口加固，避免清淤过程中发生二次涌泥。
5.2 帷幕注浆超前预加固技术
帷幕注浆是把具有充填和凝胶性能的浆液材料，通过配套的注浆机具设备压入所需地层中，通过凝胶硬化作用后充填和堵塞地层中缝隙，减小注浆区地层渗水系数及隧道开挖时的渗透水量，并能固结软弱和松散岩体，使围岩强度和自稳能力得到提高。
5.3 冻结法超前预加固技术
在人工制冷的作用下，形成低温盐水，通过低温盐水在埋设于地层管道内的循环，在冻结孔内完成与地层的热交换，带走地层热量，使地温逐渐下降并结冰；随着制冷的继续，结冰逐渐发展形成设计要求的冻土结构，满足安全施工的要求。
5.4 水平旋喷超前预加固技术
水平旋喷超前预加固技术是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20～70MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度向外退出，将浆液与图颗粒强制搅拌混合，并通过物理、化学变化形成不同形状的胶结体，以达到防渗和加固围岩的目的。
参考文献
[1]梁山隧道穿越花岗岩富水软弱构造关键修建技术.西安交通大学出版社.2015.
[2]《国家高速公路网昆明绕城高速公路东南段隧道两阶段施工图设计》文件.
[3]昆明绕城高速公路东南段隧道量测报告.
[4]昆明绕城高速公路东南段隧道侵限处理方案.