摘  要：云屯堡隧道地形地质条件复杂，施工中出现多处大变形，基于此本文以云屯堡隧道工程为例，针对变形过大问题，通过采取合理的施工方案，对变形进行有效控制，同时做好变形监测工作，确保变形处于可控范围之内，以此保障施工安全，同时为类似工程应用提供参考。

关键词：隧道;软弱围岩;支护;变形监测

中图分类号：U456.33     文献标识码：A       文章编号：2096-6903（2019）05-0000-00

0引言

西南地区地形具有切割强烈、地质构造复杂、地质活动活跃、地震作用显著等特点，岩性条件极为软弱破碎[1]，易形成高应力、高地震烈度等地质灾害风险。由于地区环境复杂，在隧道软弱围岩施工中，极易发生大变形，因此对工程进展带来较大的困难。

本文结合成兰铁路云屯堡隧道5#横洞工区软弱围岩大变形地段，对施工过程中出现的变形原因进行分析，并结合现场变形特点，进行变形监测以及变形控制，保证隧道的稳定性与安全性[2]。

1工程概况

云屯堡隧道位于四川省境内，地质条件比较复杂，出现了典型的“四极三高”特征。该隧道线路上的岩体大多是软弱破碎板岩、炭质板岩、千枚岩等，由于该地区岩层构造比较复杂，地质活跃，很容易出现挤压变形、揉皱变形，岩性较差，因此其为Ⅱ级高风险隧道。在隧道施工过程中，出现了多处大变形现象，且各处变形类型不相同。

2软弱围岩变形段施工技术

2.1变形原因

云屯堡隧道位于龙门山断裂褶皱带与甘孜松潘褶皱带的复合部位，所处地形比较特殊[3]，软硬互层状地层岩体极为破碎，具有“三高、四极、五复杂”的特征。在施工中受到人为因素与环境因素的影响，很容易因为受到挤压而出现较大变形。

2.2施工方案

对于隧道变形的处理方案，施工中坚持“控制变形”为前提，“优化轮廓、分步预留、锚撑结合、快速封闭、动态调整”为基本原则[4]。

（1）对于微型、中型变形，主要采取优化洞形，强化措施，保护围岩的原则进行控制。

（2）对于大变形地段，应该采取多层支护，分层施作的原则进行控制。在支护施工中，锚杆的选择可以使用长短结合的方式，待混凝土喷射完成，要及时制作锚杆，并进行施工操作;另外，采取分步預留的方式对变形量进行预留。

（3）在隧道施工过程中，应该遵循仰拱先行的原则，注意仰拱的填充不能与仰拱混凝土同时灌注，不能留设纵向施工缝。待基底清理干净才可以进行仰拱及底板的施工。

3大变形处理原则

3.1预留变形量

隧道内轮廓不变，开挖轮廓线边墙曲率加大，设计预留20～25cm变形量。根据现场实际围岩变形情况，5#横洞工区的大小里程调整预留变形量为30cm。

3.2开挖

采用台阶法加临时仰拱施工，分上、下两台阶及仰拱开挖，及时封闭成环状，如图1所示。上台阶开挖至仰拱初支封闭成环不应该超过12d。

Ⅴ级围岩，上台阶每循环开挖进尺≤1钢架间距，边墙每循环开挖进尺≤2钢架间距（严禁左、右侧对称开挖），仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆，每循环开挖进尺≦3m，仰拱开挖且封闭距离掌子面≦35m。二次衬砌应及时施工，二次衬砌距离掌子面的距离≦于70m。

开挖台阶上台阶高度：（1）Ⅴ级复合加强4.5m;（2）锚段4.5～4.95m;下台阶高度：（1）中部4.42m;（2）两侧开挖至钢架C单元底部5.42m;仰拱高度2.53m。

3.3初期支护

3.3.1超前小导管预支护

拱部施作φ42超前小导管，间距0.4m×3.0m（环向×纵向），每根长4.5m，注水泥浆，注浆压力0.5～1.0MPa。

3.3.2 H175型钢钢架支护

（1）钢架架设时可利用系统锚杆作为定位锚杆，纵向间距60cm/榀。相邻钢架之间采用呈“Z”形布置的φ22钢筋纵向连接，设于钢架内侧（靠二次衬砌侧）。为了提高稳定性，要求钢筋错头搭接。另外，台阶底部钢架纵向垫设槽钢，以此保证钢架的稳定性与安全性。

（2）采用洞内组装，安装时可根据实际情况调整单元长度，并根据现场情况调整接头位置。但是要注意的是不得将钢架接头设置在拱顶，严格按照规范要求进行钢架焊接及螺栓连接。每榀钢架之间使用螺栓进行连接，拱脚、边墙脚设置垫槽钢。

（3）型钢钢架与初喷混凝土之间接触紧密无空隙。如有空隙，应该采用混凝土垫块进行楔紧，每一榀钢架按照15处设置，每一处放置一块1号垫与两块2号垫块，施工过程中可以根据现场情况调整其数量与位置。

3.3.3 钢筋网

拱墙采用φ8钢筋网，网格间距20cm×20cm。

3.3.4 边墙系统锚杆

拱部施作长4.0m的Φ22组合中空注浆锚杆，边墙施作的Φ32自进式锚杆，间距1.2m×1.0m（环向×纵向），采用锚杆钻机钻孔。

3.3.5 锁脚锚杆

在钢架拱脚及墙脚位置，施作8根φ42锁脚锚管，每根长度为4.5m，注水泥浆，注浆压力0.5～1.0MPa。施工过程中锁脚锚杆的设置角度和方向应结合岩层倾角及走向、节理发育方向等确定。一般情况下，当围岩压力以垂直压力为主时，建议增大α角度;当围岩压力以水平压力为主时，建议减小α角度。钢架脚必须放在牢固的基础上。当不能利用时应另行设置φ22定位筋，定位筋长1.0m，按环向间距2.0m布置。

3.3.6 喷射混凝土

采用C30喷射混凝土，拱墙喷射厚度为27cm，仰拱喷射厚度为25cm。

4 监控量测

4.1隧道围岩收敛变形

通过全站仪监测隧道围岩收敛变形数值，监测围岩及支护系统的力学变化。监测点布置如图2所示。

4.1.1测点埋设

测点由基座和反射膜片组成，基座由5cm×5cm钢板和φ16mm的钢筋焊接而成。开挖完成后，将基座固定于初期支护上或锚固在岩壁上，并在基座上粘贴反射膜片。

4.1.2 数据采集

全站仪用于数据采集。首先在适当的位置设置全站仪，使其能够看到测点，然后将测点中心调平，测量收敛水平线两端的相对坐标（XA、ya、ZA）和（XB、Yb、ZB）。

4.2隧道拱顶下沉监测

通过对隧道拱顶下沉量的监测好额数据分析，可以看到隧道围岩和支护系统的力学变化，从而判断隧道的安全性和稳定性。

4.2.1 测点埋设

测点埋设方法与隧道围岩收敛变形中的埋设方法相同，其中基座换成5cm钢板及φ<22mm的钢筋焊接而成。

4.2.2 数据采集

在测量埋设完成以后，将全站仪架设在合适的位置上，并且对中整平，然后开始进行测量任务，将后视基点命名为1，则可以测出与之对应的高程Z1，然后再前视，得到断面拱顶反射片，获得与之对应的会高程Z0，那么断面拱顶反射片中心的高程：H=H1+Z0-Z1。

4.3量测断面布置

在同一个断面上，分别布置拱顶沉降、水平收敛变形量测点，布置见表1。

注：按每5m一个断面

4.4监控量测频率

围岩拱顶沉降、水平收敛变形采用相同的量测频率（具体数据见表2）。在实际的施工中，量测频率要结合变形速度和开挖面距离来合理选择。大变形地段的监测频率应加大，必要时进行实时监测。

4.5信息反馈

根据变形监测结果，得出围岩量测的相关信息，接着进行隧道安全性评价，根据评价结果制定工程施工方案。

5结语

云屯堡隧道通过实施大变形综合控制措施，以断面D6K234+380为例，通过压力盒检测围岩与初支接触面压力明显减小，拱顶总累计收敛569.4mm，上台阶总累计收敛766.9mm，下台阶总累计收敛428.9mm，收敛数值趋于稳定。通过断面仪检測，符合要求，因此隧道大变形得到了有效的控制。

（1）隧道极易发生大变形且难以准确预测，将云屯堡隧道大变形处理段纳入动态设计管理，加强超前地质预报。

（2）鉴于隧道地应力复杂多变，应增加地应力测试及结构内力监测，并开展相关理论分析工作，为大变形段处理措施提供相关参数，优化设计。

（3）根据设计方案系统开展大变形段的变形和受力监测工作，并建立长效监测机制。

参考文献

[1]徐飞，张伟，石少帅，等.强震区千枚岩隧道塌方预报、成因机制及关键治理技术研究[J].铁道建筑技术，2016（12）：28-32.

[2]姚欣鹏.大干溪Ⅰ号隧道软弱围岩大变形机理及其处治技术研究[D].长沙：长沙理工大学，2015.

[3]郑昌明.高地应力条件下隧道软岩大变形段的施工控制[J].工程技术研究，2018（08）：146-147.

[4]王浩.成兰铁路茂县段软岩大变形预测与支护措施研究[D].成都：西南交通大学，2017.

收稿日期：2019-08-10

作者简介：王铁（1984—），男，河北霸州人，本科，工程师，研究方向：隧道工程施工技术管理。

Deformation Support and Monitoring Technology of Soft Surrounding Rock in Complex Geological Tunnel

WANG Tie

（China Railway 16th Bureau Group Second Engineering Co.Ltd.，Tianjin  300000）

Abstract：Yuntunpu tunnel has complex topographical and geological conditions and many large deformations in construction. Based on this， this paper takes yuntunpu tunnel project as an example， aiming at the problem of large deformation， through taking a reasonable construction scheme， effectively control the deformation， and at the same time， do a good job in deformation monitoring to ensure that the deformation is within the controllable range， so as to ensure the construction safety and provide for similar engineering applications Reference resources.

Keywords：tunnel; weak surrounding rock; support; deformation monitoring