【摘要】老東山隧道作為云南廣昆鐵路重難點(diǎn)工程之一，在施工過程中多次遇到初期支護(hù)發(fā)生變形、開裂和局部坍塌，本文著重講述了現(xiàn)場施工過程中摸索出來的初期支護(hù)輔助措施，這些輔助措施對加強(qiáng)初期支護(hù)的整體性、有效控制隧道初期支護(hù)變形開裂起到了至關(guān)重要的作用，為今后面對隧道穿越特殊地質(zhì)段提供一些好的做法和經(jīng)驗(yàn)。

　　【關(guān)鍵詞】鐵路隧道,  變形開裂,  研究分析,  控制技術(shù)

　　【 Abstract 】 Old Dongshan tunnel as Yunnan wide the difficulty of railway engineering, in construction process met primary support happen many times out of shape, craze and local collapsed, the paper tells the story in the process of the construction site for out of the primary support auxiliary measures, the auxiliary measures to strengthen the integrity of the primary support, effective control of the tunnel primary support deformation crack played a crucial role in future for the face special geological period through the tunnel to provide some good practice and experience.

　　【 Key Words 】 railway tunnel, deformation craze, research and analysis, control technology

　　中圖分類號：    U459.1            文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A                   文章編號：

　　1  引言

　　老東山隧道施工三年來，因其特殊的地質(zhì)圍巖以及頻發(fā)的大范圍初期支護(hù)開裂變形情況，受到了各方的高度關(guān)注。截止2011年10月，隧道施工受到變形開裂的影響而造成的停工時(shí)間長達(dá)500余天，對于采取何種方式有效合理的防治和控制變形開裂顯得極為緊迫和重要。為此，我們在施工過程中不斷研究初期支護(hù)的變形產(chǎn)生的原因并摸索其規(guī)律，先后制定出多項(xiàng)針對性的技術(shù)措施并通過試驗(yàn)段的方式進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)踐證明，在基本初期支護(hù)手段基礎(chǔ)上，通過"拱架縱向I14型鋼連接"、" 復(fù)合型拱腳墊設(shè)法"、"中、下導(dǎo)鋼架間人字形連接（或菱形連接）"、"鎖腳'L'形連接鋼筋"和" 鎖腳'U'形連接卡"等輔助支護(hù)措施的配套使用，對于控制隧道初期支護(hù)開裂變形有著良好的施工效果，確保了隧道長期穩(wěn)定的向前推進(jìn)。

　　2  工程概況

　　老東山隧道全長7578米，其中Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級圍巖長度分別為730m 、2988m 和3860m，所占比例分別為9.6%、39.4%和51%；該隧道穿越老東山斷層F4、官村至白云寺斷層F2和哨村斷層F1三個(gè)斷層；隧道最大埋深約370m，最大開挖跨度為15.36m。

　　3  隧道地層巖性、構(gòu)造及水文地質(zhì)特征

　　3.1地層巖性

　　施工揭示地層為白堊系上統(tǒng)江底河組（K2j）、下統(tǒng)馬頭山組（K1m）。施工過程中揭示的巖性有鈣質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖、頁巖，有時(shí)以砂巖夾泥巖、有時(shí)以泥巖夾砂巖、頁巖呈現(xiàn)在掌子面或側(cè)壁，兩種巖性組合交替呈現(xiàn)，一般間隔為3～5m，局部地段最長可達(dá)10m，最短僅1m。

　　3.2地質(zhì)構(gòu)造

　　該隧道有1800米范圍地處區(qū)域性三條逆沖斷層（老東山斷層（F4）、官村至白云寺斷層（F2）、哨村斷層（F1））夾持的構(gòu)造擠壓帶中；施工揭示的掌子面巖體整體結(jié)構(gòu)多樣化，巖體較完整至破碎，但以塊石夾碎石結(jié)構(gòu)的巖體多見。沿?cái)嗔褞Оl(fā)育有寬度不等的擠壓帶、片理化帶、碎裂巖化帶。

　　3.2水文地質(zhì)特征

　　由于巖性以泥巖夾砂巖、泥灰?guī)r，砂巖夾泥巖，泥巖、砂巖夾泥灰?guī)r等組合形式交替出現(xiàn)，巖體結(jié)構(gòu)形式多樣致使地下水出露的形式較多，大部分沿節(jié)理面、層面呈股狀流出，或從未及時(shí)噴砼的拱頂呈大雨?duì)盍鞒�，掌子面附近施工人員需穿雨衣作業(yè)，部分地段的地下水沿掌子面的殘留炮眼呈股狀流出。

　　4  原設(shè)計(jì)支護(hù)措施施工效果分析

　　老東山隧道原設(shè)計(jì)為Ⅴ級圍巖段落，全環(huán)采用H175或I22b型鋼鋼架支護(hù)，拱架間距0.6m，預(yù)留沉降量按25cm考慮，拱架設(shè)置Φ22縱向連接鋼筋環(huán)向間距1m，鋼架連接鋼板由14mm調(diào)整為20mm，每榀拱架增設(shè)Φ76鎖腳錨管8根，拱部采用Φ42超前注漿小導(dǎo)管加強(qiáng)支護(hù)，每根長3.0m，環(huán)向間距0.4 m，每環(huán)36根，縱向每1.2m一環(huán)。以上支護(hù)措施是設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場施工情況制定的參數(shù)，而按照傳統(tǒng)的施工方法施作，對初期支護(hù)變形開裂的控制效果卻并不明顯。

　　4.1 鋼拱架拱腳施工

　　按照傳統(tǒng)的施工做法，鋼拱架拱腳一般不設(shè)置墊設(shè)物，即使圍巖情況十分惡劣，也只是墊設(shè)石塊。石塊受圍巖壓力和拱架自重的影響往往容易被壓碎，無法有效的抑制拱架下沉的問題；而在不設(shè)置墊設(shè)物的情況下，拱架設(shè)計(jì)中所包含的拱腳墊設(shè)物（如接頭槽鋼）多因承壓能力不足而出現(xiàn)變形，如此導(dǎo)致后續(xù)各段拱架的連接十分困難，鋼拱架常常因受力不均而出現(xiàn)失穩(wěn)變形，極易引發(fā)安全事故的發(fā)生。

　　4.2 鎖腳錨管與拱架的連接

　　傳統(tǒng)施工當(dāng)中，對于鎖腳錨管與拱架的連接形式為：同一處的兩根鎖腳錨管使用一根連接筋焊連，再將連接筋中間部位焊接在拱架翼緣板上。這種工藝使得連接筋與鎖腳錨管焊接長度極短，多數(shù)為點(diǎn)焊施作，而且拱架在安裝過程中稍有彎扭，連接筋與拱架間焊接的質(zhì)量便會受到極大的影響；而焊接質(zhì)量又是直接決定鎖腳錨管是否能真正起到應(yīng)有作用的重要因素，如此一來，施工質(zhì)量便無法得到保證。

　　4.3 縱向連接筋的設(shè)置

　　按照傳統(tǒng)工藝施工，縱向連接筋一般設(shè)置在鋼架背后，采用點(diǎn)焊施工；在隧道地質(zhì)圍巖較為特殊的情況下，該做法往往會引起初期支護(hù)出現(xiàn)環(huán)、縱向開裂或噴射混凝土掉塊現(xiàn)象的發(fā)生，安全得不到保證。

　　5"加強(qiáng)型初期支護(hù)輔助措施"的提出

　　老東山隧道原設(shè)計(jì)的輔助支護(hù)措施的施作沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行過程中質(zhì)量參差不齊，頻繁的引發(fā)初支變形開裂，為了找到突破口，我們通過在現(xiàn)場認(rèn)真的分析和研究，在試驗(yàn)段施工中大膽運(yùn)用加強(qiáng)型輔助措施，有效的抑制了隧道初期支護(hù)變形開裂的發(fā)生，具體如下。

　　5.1 拱腳墊枕木

　　由于長期以來鋼架拱腳的連接板變形嚴(yán)重，無法有效控制初支的下沉，我們采用了在拱腳墊設(shè)枕木的方法。枕木尺寸具體為60cm×25cm×25cm（長×寬×高）；另外根據(jù)對現(xiàn)場地質(zhì)情況的認(rèn)識和對圍巖量測數(shù)據(jù)的分析，也可通過靈活采用枕木、混凝土預(yù)制塊件或木板等混合使用的方式，有效實(shí)現(xiàn)對初期支護(hù)下沉的控制。

　　5.2"L"形和"U"形連接筋的使用

　　鎖腳與拱架間的連接一直是困擾我們的大問題，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，采用了"L"形鎖腳連接鋼筋（如圖1）、"U"形鎖腳連接卡（如圖2），這兩種鎖腳形式有效的解決了焊接長度不足的問題，提高了鎖腳與拱架之間的連接效果。

　　5.3"人"字形支撐的使用

　　初期支護(hù)大范圍變形開裂的發(fā)生，與初期支護(hù)的整體性密切相關(guān)，因此我們采用了拱架間加設(shè)縱向I14連接（如圖3），其中I14鋼架通過焊接的方式實(shí)現(xiàn)與鋼架間的連接，其尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)拱架間距確定。同時(shí)在中、下導(dǎo)施作"人"字形（或菱形）斜撐（如圖4），將Φ22鋼筋或Φ42小導(dǎo)管，按人字形（或菱形）方式焊接于拱架之間，通過此兩種措施的使用，使初期支護(hù)的整體性得以加強(qiáng)。

　　6  應(yīng)用效果

　　實(shí)踐證明，各類加強(qiáng)型初期支護(hù)輔助措施對控制初期支護(hù)變形開裂的效果是顯著的。增設(shè)拱腳墊設(shè)物，提高拱架的穩(wěn)定性，有效控制初期支護(hù)下沉，枕木等小型材料可實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，大大節(jié)約了施工成本；縱向I14連接鋼架，不僅可以加強(qiáng)鋼架間的縱向連接，而且經(jīng)過改造后還可以加強(qiáng)鎖腳與鋼架間的連接；"L"形鎖腳連接鋼筋和"U"形鎖腳連接卡的使用，很好的解決了鎖腳與鋼拱架間連接不牢的問題；"人"字形斜撐的使用，增強(qiáng)了邊墻初期支護(hù)的整體性。以上措施的采用有效的抑制了我部在現(xiàn)場施工中由于地下水的影響、圍巖的不利組合、斷層破碎帶等地質(zhì)情況所引發(fā)的初期支護(hù)大面積的變形開裂，確保了老東山隧道施工的安全和進(jìn)度，得到了建指、設(shè)計(jì)和監(jiān)理單位的一致好評，在全線隧道特殊地質(zhì)（V級圍巖）段落施工中被廣泛推廣運(yùn)用。

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