黄土隧道初支变形处理方法探讨

市政工程建 筑 技 术 开 发·94· Municipal EngineeringBuilding Technology Development第46卷第3期2019年2月

1 工程概况本文中隧道位于榆林市清涧县，设计为双向四车道分离式隧道，Ⅴ级围岩，全长1055 m，最大埋深141 m。隧址区属于黄土沟壑地貌，地层由老至新依次为第三系上新统（N2）泥岩（半成岩）、中更新统离石组黄土（Q2eol）、上更新统马兰组黄土（Q3eol）和第四系坡积堆积层。隧道近西南走向60°~ 80°角斜穿黄土粱峁，两侧低中间高，坡面遍布薄层残坡积土，黄土梁两侧冲沟发育。隧址区地下富水，设计标明，隧道涌水量左线为907 m3/d，右线为961 m3/d。

变形段设计工法采用环形开挖留核心土法；超前支护采用Ø50×4小导管，间距40 cm；初支钢架采用20a工字钢，间距75 cm；衬砌类型为SV-2，45 cm厚C30钢筋混凝土结构。2 初支变形情况描述2017年8月10日凌晨，施工人员正在进行上台阶出渣作业（下台阶未开挖），洞内作业人员3人，洞内作业机械2台（装载机1台、自卸车1辆）；4∶55分值班人员发现YK39+368处线路右侧拱脚至拱顶出现裂缝及掉土现象，迅速组织人员及机械撤出施工现场，到达安全区域。后观察发现隧道右洞仰拱端头至掌子面段右侧初期支护拱脚发生开裂至拱顶偏左约2 m，YK39+368~YK39+346段右侧初期支护变形侵限，拱脚

处最大变形处约100 cm，拱顶下沉约30~40 cm。后经量测人员监测，变形未再发展，基本稳定。3 应急处置措施

（1）发现隧道初支开裂后，现场立即组织人员及机械撤离，

并拉设警戒线，并迅速向上级部门汇报现场情况。（2）安排人员进行洞内监控量测及地表监测，及时掌握开裂发展情况。（3）在变形趋于稳定后组织机械对开裂区至掌子面进行反压回填，防止开裂情况变化加剧。（4）经监测，反压回填后变形基本稳定后，对掌子面进行封闭，保证前方围岩不受扰动，保持稳定。4 变形原因分析

（1）隧道右侧初支开裂处（YK39+368）设有一处紧急电话洞室，拱脚初支处于较薄弱区域。（2）根据开裂处裸露围岩显示，在拱脚处围岩呈红色、块状，拱腰及拱顶围岩呈棕黄色、块状，较明显的反映出围岩在该处处于性状节理变化段。（3）隧道顶部地表右侧有一处冲沟，隧道开裂处侧面实测埋深35 m，存在较大偏压；且变形段隧道主线地表侧面存在一处老滑塌体。（4）2017年7月26日至29日陕北连降暴雨，且强度达到50年一遇，导致地表水下渗严重，隧道围岩土体含水率骤升，

实测达到20.2%。结合地质雷达扫描检测断面相关信息显示，变形段范围内围岩极其破碎，水量丰富，局部夹层或软弱层呈现，稳定性极差，极易产生坍塌掉块现象。（5）下台阶初支落底后，初支仰拱未及时封闭成环，回填土高度不足，未压实处理，起不到有效的反压作用，存在受力薄弱环节。5 处理方案及措施5.1 反压回填K39+368~YK39+346段右拱墙及拱部初支发生变形开裂，待确认稳定后及时进行了反压回填处理。回填逐层进行并采用

［摘 要］针对陕北黄土高原高速公路隧道施工中，出现的围岩突变，导致初期支护出现的大变形情况，通过对比设计资料和现场踏勘等方式，全面分析了变形产生的原因，及时有效地进行应急处置。多次组织专家论证，通过反压回填保证压力平衡，及时搭设临时加强支撑确保已变形段初期支护结构变形稳定，在换拱前对变形段初支外破碎围岩进行注浆加固，并按处理方案要求密打超前小导管等一系列安全保证措施实施的前提下，实施换拱作业，过程中严格按要求进行监控量测，最终安全高效的完成了隧道初期支护变形段的处理。［关键词］高速公路；黄土隧道；初支变形［中图分类号］U 451 ［文献标志码］B ［文章编号］1001–523X（2019）03–0094–02

Discussion on Treatment Method of Initial Branch Deformation of Loess TunnelHe Yong-le，Hao Xiao-tang，Su Zhao［Abstract］This paper analyzes the causes of deformation caused by sudden changes in surrounding rock during the construction of expressway tunnels in the Loess Plateau of northern Shaanxi，leading to large deformations in the initial support，by comparing design data and on-site reconnaissance. Timely and effective emergency response. Organized expert demonstrations many times to ensure pressure balance through back pressure backfilling，and timely set up temporary strengthening support to ensure the deformation of the initial support structure of the deformed section is stable.Before the arching，the grouting reinforcement of the broken surrounding rock of the initial section of the deformation section is grouted and strengthened. The treatment plan requires the implementation of a series of safety assurance measures such as the small-scale small catheter before the implementation of the arching operation. During the process，the monitoring and measurement are strictly carried out according to the requirements，and finally the treatment of the deformation section of the initial support of the tunnel is completed safely and efficiently.［Keywords］expressway；loess tunnel；initial branch deformation

黄土隧道初支变形处理方法探讨贺永乐1，郝小堂1，苏 昭2（1.中铁一局集团有限公司第三工程分公司，陕西宝鸡 721000；2.陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南 714000）

收稿日期：2018–09–25作者简介：󰀃贺永乐（1981—），男，河北怀来人，高级工程师，主要研究方向为建设工程项目管理。市政工程建 筑 技 术 开 发 ·95·Municipal EngineeringBuilding Technology Development第46卷第3期2019年2月

装载机碾压密实，掌子面采用全断面回填，长度不小于15 m；变形段回填至上台阶起拱线以上100 cm处，保证洞内侧有足够的反压力，防止变形继续扩展。5.2 搭设临时支撑反压回填完成后，在初支变形段采用I20a工字钢、直径120 mm钢管及20 mm×20 mm方木分别做横撑、扇形骨架支撑，支撑底部采用槽钢托梁扩大接触面，顶部采用打设硬木楔，确保支撑结构和初支面密贴，有效传递支撑反力。横撑间采用工字钢作纵向连接，确保支架整体稳定性，支撑结构纵向间距2 m左右。反压回填及扇形支撑施做完成后，将二衬跟进至已施做仰拱端头处，确保为变形段初支稳定；在变形段每4榀拱架两侧上、下台阶连接处各加打2根长4.5 m，直径50mm锁脚锚管，防止该段初支变形扩大，为后续进行处理提供更可靠的保证。5.3 变形段初支径、纵向打孔及注浆5.3.1 洞内径向打孔及注浆参数（1）在变形段初支周壁打设4.5 m长Ø50×4注浆钢管，按梅花型布置，间距150cm×150 cm布设，以对初支背后松散围岩进行加固，注浆方式为单孔从下至上循环间歇进行。（2）注浆孔采用风钻成孔，孔径为60 mm，孔深不小于4.5 m；钢花管打眼孔径5~8 mm，孔间距30 cm，梅花形布设，并在端部设置良好的止浆设施。（3）注浆采用普通水泥浆，水灰比（0.6~1）∶1，注浆最大压力0.5~0.8 MPa，具体参数根据现场注浆效果及时调整。5.3.2 钻孔施工钻孔利用初支施工台架进行，人工手持风钻钻孔。首先按照处理方案测量放样孔位；当钻至设计深度，成孔后及时采用高压风进行清孔；然后退钻安装Ø50×4 mm注浆管；注浆管安装牢固，安装止浆阀和注浆接头；钻孔由两侧拱墙位置向拱部进行，每次钻孔最多不超过3排，成孔后及时安管注浆，不可全部钻孔完成后再注浆，防止注浆过程中浆液从其他孔流出，保证具有良好的注浆效果（图1）。󱂁󰤐󱄮󰵢󰀗_󰀙󰀔󰀑󰀁DN󰀓󰀏󰀖_󰀕󰀏󰀖󰀁N䪬∕≳ノ󰝊󱩜䲏₏≳䬭󰝊󱩜㗹󰤻󰰡󱇖图1 注浆管安装布置示意5.3.3 径、纵向注浆施工（1）注浆顺序应由拱墙向拱顶隔孔进行，根据注浆孔在隧道展开面上的布置，交错进行。（2）注浆材料采用水泥净浆，水灰比为不得小于0.6∶1，并根据现场注浆压力及进浆量适当调整。（3）当注浆压力达到设计终压，持续3 min压力不降低，方可停止注浆。（4）注浆后进行钻探验证效果是否达到预期，如效果不理想，应进行二次补注。（5）纵向注浆先从初支变形端头沿隧道纵向搭设注浆管，当注入浆液从端头围岩缝隙流出，即可停止压注，待浆液凝固后，再进行二次补注。5.4 施作超前小导管（1）超前小导管采用4.5 m长Ø50×4热轧无缝钢管，环向间距20 cm，仰角约30°~ 45°，搭接不小于3 m，对开裂段围岩进行加固。（2）测量放样后在设计孔位上做好标记，用YT28型风钻钻孔，孔径较设计导管管径大10 mm。（3）成孔后，将小导管按设计要求打入孔中，或用风钻直接将小导管从型钢钢架上部打入，导管外露20 cm支撑于钢架上，与钢架共同组成预支护体系。（4）超前小导管每榀拱架搭设，且需要前后排交错进行，以在更换拱架前方形成密布小导管管棚，使拱架外侧松散土体获得有效悬挑支撑力，确保土体稳定不坍落。5.5 逐榀更换钢拱架