韩 兴 文

(山西路桥第二工程有限公司，山西 临汾 041000)

1 工程背景

1.1 工程概况

长治市国道环线改扩建工程G207长治过境段比干岭隧道位于潞城市境内微子镇比干岭村，左右分离式隧道，全长1 020 m。隧址区位于太行山脉南段的剥蚀堆积低山丘陵区，地形起伏较大，山脊被黄土覆盖，以中缓坡为主，两侧为黄土冲沟，次级冲沟发育。

1.2 现场地质条件及初支下沉状况

在2017年7月26日～7月27日，受连续降雨及地表不明陷穴影响，导致右洞K1162+172～K1162+193段洞顶出现裂缝，裂缝长3 m～6 m不等，洞内初期支护下沉、变形侵入二衬断面范围，出现严重安全隐患被迫停工。

2 初期支护下沉原因

比干岭隧道右洞K1162+172～K1162+193段埋深较浅，开挖过程中揭露围岩为土质，同时连日降雨造成洞顶湿陷，土质含水量大导致掌子面特别是拱脚位置围岩软弱不稳定。根据开裂段落开挖围岩情况以及现场实际情况分析，该开裂下沉段初期支护设计类型已经属于较强支护类型，支护强度不能抵抗拱顶土体压力造成开裂下沉的可能性不大。对上台阶钢拱架拱脚进行查看，发现拱脚支垫下沉，锁脚锚杆无法观察到变形情况。经专家会分析认为已施作的锁脚锚杆为φ25中空注浆锚杆，因围岩太软弱，无法起到有效的支撑和锁定作用；连日降雨导致裂隙水对该段围岩体长时间浸泡造成该段围岩自稳能力差，上台阶初期支护出现整体下沉，沉降不均匀导致初期支护开裂变形。

3 处置方案

3.1 临时措施

在确定初期支护开裂下沉的原因后，首先在保证施工人员安全的前提下，立即用C25喷射混凝土封闭掌子面，停止掌子面施工，及时撤离作业人员和设备，并加强对开裂段初期支护的监控量测和临时加固。同时在现有方木临时支撑的两侧增设钢木支撑，在现有未沉降段尽快施工二衬，在未变形段扩挖设管棚工作室；管棚工作室设在二次衬砌施工完成段落和方木临时支撑之间的轻微变形段落。

3.2 处置原则

稳打稳扎，安全可靠；鉴于洞顶下沉段及前后段落上覆土较薄、稳定性差的特点，处置采取强有力的超前支护措施；严格按设计图纸及相关施工规范进行操作，保证初期支护有足够的刚度和强度，并及时封闭成环。

3.3 处置方法

1)在变形沉降段设φ108的管棚，有效长度45 m，灌注水泥砂浆，以增加管棚的刚度。管棚的倾角为1°～2°，施工过程中应考虑路线纵坡及施工时管棚因重力下垂的影响。

2)管棚施作薄弱处，需增设φ42超前小导管进行补强。

3)换拱采用Ⅰ20a工字钢，纵向间距50 cm，钢架连接处纵向设Ⅰ14型工字钢以加强钢架纵向连接，纵向连接筋采用φ25螺纹钢。

4)在钢拱架连接处设2根锁脚锚杆，采用5 m长φ42小导管，灌注水泥砂浆。

5)在钢架拱脚处设[27a型纵向槽钢，以加强钢架落脚稳定，并提高纵向受力的稳定性。

6)拱圈换拱完成后，尽快施作仰拱初期支护，以尽早封闭成环。

7)对换拱后的初支进行扫描，检查拱架背后有无空洞，必要时采取泵送混凝土、注浆加固填充等处理措施。

8)处置施工时，应加强监测频率，确保换拱施工安全。

9)施工时，要保证工字钢拱架支撑与围岩紧密相贴，让工字钢及时发挥抑制围岩沉降及收敛变形的作用。

10)管棚工作室Ⅰ20a工字钢临时支撑落脚处施作混凝土或钢的扩大基础，保证临时支撑稳定。

4 施工注意事项及相关安全技术措施

1)不得将支承立柱置于废渣或活动的石头上，软弱围岩地段的立柱应架设垫梁，并架木楔塞紧；临时支撑采用木支承时选用松、柏、杉等坚硬且富有弹性的木材，其梢径不得小于20 cm，跨度大于4 m时，其梢径不得小于25 cm;木支承宜采用简单、直立、易于拆、立的框架结构，并保证坑道运输净空。

2)钢架支护安装时要严格按设计施工，钢支护构件要绑扎牢固，以防整体构件或链接构件滑落伤人，损伤机械；安装时应采用纵向连接杆件将相邻钢支护连接牢，防止钢支护倾覆、扭转、变形等情况发生，钢支护脚部应设锁脚锚杆，防止钢支护下沉及水平收敛，钢支护安装，宜选用小型机具进行吊装，并严格遵守起重吊装的有关规定。

3)喷锚支护时，危石应清除，脚手架应牢固可靠，喷射手应佩戴防护用品，机械各部位应完好正常；在处理管路堵塞时，喷头应有专人看护，防止堵塞后，喷头摆动伤人。注浆管喷嘴严禁对人放置。

4)应定期对锚杆抗拔力进行试验，应防止锚杆滑落造成事故，当发现已喷锚区段的围岩有较大变形或锚杆失效时，应立即在该区段增设加强锚杆，其长度不小于原锚杆长度的1.5倍，如锚喷后发现围岩突变或围岩变形量超过设计允许值时，宜用钢架支护。

5)当发现量测数据有不正常变化或突变，洞内或地表位移大于允许位移值时，洞内或地面出现裂缝以及喷层出现异常裂缝时，均视为危险信号，人员必须立即撤离现场，将处理达到安全作业条件后方可继续施工。

5 软弱围岩初期支护下沉预防措施

1)软弱围岩初期支护施工时，拱脚应采取措施对钢拱架拱脚做出强力锁定和支撑。对地表加强沉降观测，发现地表下沉、开裂时应分析成因并制定相应的处治措施。一旦地表出现陷穴应立即停止施工，在探明原因并采取相应的加固措施后方可施工。

2)在软弱围岩拱架无法采取有效的支垫，常规的锁脚锚杆不能稳固的锁定的情况下，采用较长锁脚锚杆并注浆能够起到良好的锁定和悬挑作用，并配合在拱架拱脚位置支垫扩大基础，扩大受力面积可以给予上台阶拱架强力支撑。

3)施工中的超前地质预报和监控量测是施工安全的保障，隧道软弱围岩下沉处置地段将地质预报和监控量测作为工序引入作业循环，测量后及时反馈处理量测数据，并与掌子面开挖掘进情况相结合，及时作出评价，优化开挖段初期支护参数，实施动态管理。

4)施工中严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则，稳打稳扎，坚持“不坍塌就是进度和效益”的施工思想。

5)软弱围岩初期支护下沉在管棚超前支护完成后，才能开始换拱。换拱时，严格施设锁脚锚杆，待锚杆锚固稳定后，再环向逐段纵向逐榀进行更换。

6)施工过程中要及时处治围岩裂隙渗水，防止围岩裂隙渗水对围岩造成进一步软化。

6 结语

长治市国道环线改扩建工程G207长治过境段比干岭隧道右洞K1162+172～K1162+193段初期支护下沉段按照以上处置施工完成后，根据监控量测数据显示处于稳定状态，拱顶下沉、围岩收敛等技术指标均在允许范围内，治理效果良好，治理方案有效的保证了施工安全和施工质量。同时根据处置方案对软弱围岩地段采取预防措施，为同类软弱围岩初期支护下沉处治提供了直观可靠的施工参考。