·８３２· 建 筑 技 术 第４９卷第８期２０１８年８月 Ｖ６１．４９ Ｎｏ．８ Ａｕｇ．２０１ ８ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ￣ｖ 杨给隧道地表开裂及洞内初期支护 下沉开裂处治技术 游 涛 ， 张 涛２， 李树生２， 黄 河２， 田方勇２ （１．成都工业职业技术学院，６１００００，成都；２．云南建投第六建设有限公司，６７４４００，云南迪庆） 摘 要：换拱施工风险高，难度大。结合香丽高速公路杨给隧道右线的换拱方案实例，阐述了在软 弱围岩地质、浅埋地层及地质断层条件下，高速公路隧道换拱的施工工艺及流程，为类似工程提供可用 经验。 关键词：高速公路隧道；软弱围岩；浅埋；初期支护；换拱 中图分类号：Ｕ ４５５ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１０００—４７２６（２０１８）０８—０８３２—０４ ＹＡＮＧＧＥＩ ＴＵＮＮＥＬ ＳＵＲＦＡＣＥ ＣＲＡＣＫＩＮＧ ＡＮＤ ＩＮＩＴＩＡＬ ＳＵＰＰＯＲＴ ＩＮ ＣＡＶＥ ＳＩＮＫＩＮＧ ＡＮＤ ＣＲＡＣＫＩＮＧ ＴＲＥＡＴＭＥＮＴ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＹＯＵ Ｔａｏ ，ＺＨＡＮＧ Ｔａｏ ，ＬＩ Ｓｈｕ—ｓｈｅｎｇ ，ＨＵＡＮＧ Ｈｅ ，ＴＩＡＮ Ｆａｎｇ—ｙｏｎｇ （１．ｃｈｅｎｇｄｕ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ｃｏｌｌｅｇｅ，６１００００，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ；２．ＹＣＩＨ Ｎｏ．６ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，６７４４００， Ｄｉｑｉｎｇ，Ｙｕｎｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｒｃｈ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ａ ｈｉｇｈ ｒｉｓｋ ａｎｄ ｄｉｆｉｃｕｌｆｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｒｃｈ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｉｇｈｔ ｌｉｎｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｙａｎｇｇｅｉ ｔｕｎｎｅｌ ｏｎ ｔｈｅ Ｘｉａｎｇｌｉ ｈｉｇｈｗａｙｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ，ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ａｒｃｈｉｎｇ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ｕｎｄｅｒ ｗｅａｋ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｇｅｏｌｏｇｙ，ｓｈａｌｌｏｗ－ ｂｕｒｉｅｄ ｓｔｒａｔｕｍ ａｎｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｕｌｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｕｓａｂｌｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ；ｗｅａｋ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ；ｓｈａｌｌｏｗ ｂｕｒｉａｌ；ｉｎｉｔｉａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ；ａｒｃｈｉｎｇ 随着我国高速公路建设的快速发展，在山岭地区 强风化泥质灰岩，土体以粉质粘土为主，厚度较厚。 修建的隧道越来越多，在复杂的地质条件下的隧道修 杨给１号断层属于中甸一永胜断裂带，与隧道右线交 建技术也得到了陕速发展。山岭地区的特殊地质条件 于Ｋ６＋２３０附近，岩体十分破碎，整体围岩强度及稳 特别是软弱围岩、偏压、浅埋、地质断层等不良条件 定性差。 给隧道设计及施工加大了不少难度。 隧道最大埋深约１ ２６ｍ，Ｋ６＋２４０附近隧道埋深约 在隧道设计中，初支断面均会预留一定的变形 空间以确保二衬厚度，但在实际施工中，往往由于地 层压力、地下水压力或者突发灾害等作用及施工过程 中的人为因素影响等，导致支护变形过大，发生侵 限，严重影响后续工程施工。因此，这就需要进行换 １２ｍ。根据现场地形显示，洞口段存在轻微偏压现象 （图１）。 拱处理。换拱施工难度大，若处理不当极易出现工程 事故 １工程概况 杨给隧道属于云南省香格里拉至丽江高速公路香 格里拉段，位于香格里拉市小中甸镇联合村委会唐安 谷组。隧道右线起点ＹＫ５＋６８８，止点ＹＫ６＋２９０，长 ６０２ｍ。丽江端洞口段穿越第四系松散覆盖土层及全一 图１杨给隧道右线丽江端地形地貌 ２变形情况及原因分析 收稿日期：２０１８－０２－２２ 作者简介：游涛（１９７６一），女，四川成都人，讲师，建筑工程师 ｅ—ｍａｉｌ：８１２２６９２１６＠ｑｑ．ｃｏｍ． ２．１变形情况说明 ２０１６年５月２６日杨给隧道出口段出现初支混凝 瞻涛，等：物给隧道地表开裂及洞内初期支护下沉）ｒ 处治技术 ·８３ ：ｆ 外裂 ，州 ～…青变形埂地衷沉降，，监测数 据出 降数据出现突变隧顶地表 亦 现¨Ｊｊ 裂缝。 体情况如下 ２．１．１初支混凝土裂缝 变，隧顺地 ¨ 调ＹＫ６＋２５０处初支混凝 出现明显开裂．， 该裂缝 隧道 拱腰铤仲 拱顺，长约４５ｍ，缝宽 约５～８ ｍｒｎ 拱顺 降：ＹＫ６＋２５８，ＹＫ６＋２５０ＹＫ６＋２４３断 ，拱Ｔ贞 降教摧 变，单日沉降速率达一２２２７— ． ４ ＹＫ６＋２７０馘水 Ｊｌ 键 １０７．６ｍｍ／ｄ（；７［降ｎ最从洞口往掌子面方向） （ ２．３） Ｉ‘ｊ ３ Ｉｌｌ１ Ｊ殳ＹＫ６＋２４０｛共ｊＩｊ３】、 ｎ＝ ２．１．２周边位移 ＹＫ６＋２５８，ＹＫ６＋２５０，ＹＫ６＋２４３断面周边位移 数摧发 突隹， 删 的单日收敛速率达一２０．５～ １０．９ｍｍ／ｄ ２．１．３地表沉降 ＹＫ６＋２７０，ＹＫ６＋２６５断面地表沉降测点的单日沉 降速半分圳边刮一Ｊ５８．５—一０．７ｍｍ／ｄ．累计沉降量达 １８２．９～～ｌ５ｍｍ／ｄ ２．１．４地表开裂 ＹＫ６＋２４０～ＹＫ６＋２５０区段地表 现 条裂缝，１ 号裂缝处ｒ ：ｉ－ 『 地表附近，垂直ｆ隧道轴线 延ｆ４｛约４ｍ．缝 约３～１０ｃｍ；２号裂缝处于中台阶 开挖ｌ 地， 隧邋轴线方向延ｆｆ｛１约６ｍ，缝宽约 ０．５～２ｃｍ删 戡水 同程度开裂（图４）。 ２．２原因分析 杨 隧道 。线 同Ｉ］段穿越第旧系松散覆盖 土层及全一强风化泥质砍岩．｝ 以粉质 ｝ 的 厚度较厚。杨给】号断层属十 Ｕ一永胜断裂佑， ｊ 隧道右线交于Ｋ６＋２３０附近，岩 ｝·分破碎，骼俸【饲 岩强度及稳定性差。隧道最久 深约１ ２６ ｌ１１，Ｋ６＋２４０ 附近隧道埋深约１２ｍ根据现 地 。洲Ｉ 存在轻微偏压现象。隧道丽江端删口附近川｛ 浅 、 偏压、软弱围岩及地质断层等爪 因素，『Ｊ【１之连 降 雨影响，大量地表水渗透Ａ．Ｉｑ ，＿『Ｊｕ大了 裂隙的延伸，导致地表水与地卜，ｋ．Ｅ ＥＷ］，豳，经水， ； Ｉ作用，降低围岩的力学性能， 岩 牛 ， ｝ 和膨胀变形提供了外部条件 ｍ 经水化 幢 失 稳定性，从而产生变形，导敛地 几乏捌内 廿』］支扩 芯 生下沉开裂。掌子面开挖至ＹＫ６＋２３５时．造哦地提 开裂及洞内初期支护下沉开裂．ＹＫ６＋２３８～ＹＫ６＋２５０ 段初期支护严重侵限，需对 莘变形段进 ２￣／。＇： 王甲 ３变形处治 ３．Ｉ处治方案 ２０１６年６月２曰．桕关节 专家．埘畅 道右线ＹＫ６＋２３７￣ＹＫ６＋２７５地 Ｊ｝ 裂 ｌ 、洲ＩＪ、 Ｊ支护下沉侵限处治措施召开会议，确定 Ｉ 处雎 措施。 （１）采用喷射混凝士封 隧道掌了· ．埘” 变形初期支护段采用ｕｒ字钢进 时支撑，防 学：＿『， 面坍塌。 （２）对地襄裂缝灌水 桨Ｎ堵，防ｆＩ－）也 水ｌ、 参；对ＹＫ６＋２３５￣ＹＫ６＋２４０段 ， ｛ ｆ 限 ｊ ｊ芯十｝、 ＹＫ６＋２１０～ＹＫ２＋２３５段 身做／Ｉ１１卜处治：埘地火 雉 按１．５ｍ间距梅花形沿裂缝打 ４２×４Ｉ１１ｌｎ ４．５ｍ 小导管注水泥浆封堵，防ｆ －Ｊ 表水 ， －：ＩＫＶ 数冬 照超前小导管施Ｔ参数，注浆数 ２ｍ ／儿 （３）要重视锁脚小导管 钠 纵ｍ连接删 作用，锁脚小导管要注浆饱满，连接钢筋则啦ｆ＿ｊ 、 网片、小导管、喷射砼连接战骼俸．以退聋Ｕ 幢 建筑技术 第４９卷第８期 的效果，从而有效的抑制隧道下沉变形。 （４）用断面仪测量已经封闭成环的初支断面， 评估侵限程度；侵限超过２０ ｃｍ的段落进行逐榀换拱， （１ ５）用断面仪测量已经封闭成环的初支断面， 评估侵限程度；加强量测工作，加密监测点，对量测 结果及时进行回归分析以指导施工，每天将监测结果 换拱前每榀打设４．５ ｍ长 ４２×４ｍｍ超前小导管进行 上报指挥部及监理。预注浆加固（超前小导管根数参照设计参数），拆一 ３．２极限承载力计算方法 ３．２．１初支的极限承载力计算方法 榀支护一榀，封闭成环，换拱范围需经现场确认。 （５）侵限小于２０ｃｍ的段落进行受力计算分析， 将系统锚杆、钢筋网作为安全储备，不考虑其对 采用加强二衬的方式进行处理，保证二衬厚度不小于 初支承载能力的贡献，将荷载施加于初支之上，不断 ４０ ｃｍ，确保其满足规范要求。 （６）从ＹＫ６＋２４０未换拱断面处在拱顶１２０。范 围内按环向间距４０ｃｍ打设３０ｍ长 １０８×４ｍｍ大管 棚进行超前预注浆加固。 （７）对ＹＫ６＋２３５￣ＹＫ６＋２５Ｏ换拱段及ＹＫ６＋２１０～ ＹＫ６＋２３５段初期支护大管棚范围以下每榀钢拱架环 向间距１ｍ，纵向间距５０ｃｍ打设４．５ｍ长 ４２×４ｍｍ 水平注浆管与钢拱架焊接在一起进行注浆加固，提高 钢拱架支承力。 （８）ＹＫ６＋２３５～ＹＫ６＋２４０段侵限初期支护换拱 时，工字钢间距由原设计６０ｃｍ调整为５０ｃｍ进行 加强。 （９）在ＹＫ６＋２１０～ＹＫ６＋２５０段每榀钢拱架相 邻单元接头处，各打两组锁脚小导管进行注浆加强。 锁脚小导管采用向下７５ｏ打入方式进行，以提高工 字钢底脚的支承力。 （１０）在每榀钢拱架Ｂ单元拱脚以上１ ｍ范围 内增设纵向连接筋，按间距３０ｃｍ双层加强，钢架其 余部分按间距５０ ｃｍ进行加强。 （１１）在ＹＫ６＋２１０～ＹＫ６＋２５０段已换拱初期支 护和掌子面开挖段初期支护在保证安全前提下及时 组织施工仰拱工字钢（Ｄ单元）进行闭合，对仰拱 做承载力试验，当地基承载力小于２５０ｋＰａ时在仰拱 范围内按环向间距１ｍ，纵向间距５０ｍ打设６ｍ长 １０８ Ｘ ６ｍｍ钢花管进行注浆提高仰拱地基承载力， 及时施工仰拱混凝土，填充混凝土及二次衬砌。 （１２）掌子面在开挖过程中初期支护超前小导管 按原设计继续施工。采用上仰４５。与１５￣交叉打设 支护。 （１３）对不换拱段在保证安全前提下对初期支 护尽陕落底封闭成环，及时施作仰拱混凝土及填充混 凝土。 （１４）后续掌子面开挖采用三台阶留核心 土法施工，为提高地基承载力，在每个拱脚下垫 ３０ｃｍ×５０ｃｍ厚１０ｃｍ的Ｃ２０混凝土垫块。每次开挖 进尺不超过设计一榀工字钢距离６０ ｃｍ。 调整荷载大小，取初支最危险单元的安全系数为１．０ 时的荷载作为初支的极限承载力。 ３．２．２二衬的极限承载力计算方法 二次衬砌是承载主体，也是整个支护体系的最后 一道屏障，不允许其出现较大变形或开裂，根据《公 路隧道设计规范》Ｐ４ １页表９．２．４，二衬最危险单元的 安全系数应大于２．０。因此将荷载施加于二衬之上， 不断调整荷载大小，取最危险单元的安全系数为２．０ 时的荷载作为二次衬砌的极限承载力。 ３．２．３计算结论 杨给隧道右线出口变形开裂段的最大埋深不超过 １０ｍ，因此当初期支护闭合成环后，其承载能力完全 能够确保结构安全，二衬可作为安全储备；考虑到今 后年长日久，钢架锈蚀、初支失效，二衬单独承担全 部荷载也能够确保结构安全稳定。 本计算未考虑注浆对围岩物理力学参数的改善， 也未考虑注浆加固圈的承载能力，故计算方法偏于 安全。 本计算假定施工严格按照设计及规范要求进行， 不存在衬砌背后空洞等工程质量问题，若有这些问题， 则支护体系的承载能力会显著降低。 ３．３处治过程 项目部在发生开裂及变形后及时封堵了掌子面， 对地表水进行了疏导，加强了变形开裂段地表及拱 内监控量测工作。同时加强了向相关单位报告变形 情况。 （１）对地表水进行封堵（图５）。 （２）对洞顶截水沟进行覆盖，防止地表水下渗。 （３）对沉降段拱架进行临时支撑加固（图６）。 （４）在ＹＫ６＋２４０未换拱断面处拱顶１２０。范围 内打设大管棚（图７）。 （５）打设纵向超前注浆小导管（图８）。 ４处治效果评价 通过严格按制订的换拱方案实施处治后，经相 关单位对该段隧道处治施工过程进行现场监控量测分 ７ ＹＫ６＋２４０ 傲供 处他 １２０。葩哇 ¨没３０ｍ ｋ¨ｔ０８×４ｉｎｎｌ犬管棚 ，畅给隧道 线ＹＫ６＋２１０～ＹＫ６＋２５０段地表 ７ｆ裂及洲ｉ』、］ 期支护下沉开裂 以稳定，ＹＫ６＋２３５～ ＹＫ６＋２５０ ｆ 艮超过２０ｃｍ换拱段地夷及洞内变形趋于 稳定． 足没计及施 舰范嘎求 二衬混凝士 得以顺利施作， 嘘满足要求说明针对杨给隧道右 线ＹＫ６＋２１０－ＹＫ６＋２５０段地表开裂搜涮内初期 护下 沉开裂确定的处治措施是合理、ＨＴ￣５ｆｌ＃ｊ ￣．Ｖ Ｌ２作为 后隧道施工中 类 题处治措施的一种成助经验。 ５ 山岭地区的软弱围岩、偏压、浅埋、地质 断层不良条件下公路隧道施工注意事项 （１）消除水害：合理组织隧道施Ｔ，耐存在软 弱围岩、偏压、浅埋、地质断层等不良条件下的隧道 段落施工应尽可能避开雨季，对地表水采取集中疏导、 封闭地表等措施，防止地表水下渗降低隧道围岩力学 性能；对隧道洞内地下水采取疏导，集中排放列洞外 的方法，使洞内围岩含水量尽可能降低，人为提高隧 道围岩力学性能。 （２）施工前结合Ｔ：程实际编制科学合理的施Ｔ 方案并按照相关程咩进行报批 严格按照设计施工图 及相关施工技术规范、规程、标准化施１一指南砭报批 完成的施工方案组织施工 （３）在软弱围岩地段隧道施＿Ｔ时严格遵循“短 进尺、弱爆破、早喷锚、勤量测、紧封闭”的原则稳 步前进，若遇不良地质情况，必须进行超前地赝预报， 提前采取预防措施。 （４）在不良地顷地段隧道施Ｔ中必须加强施工 隘控量测和超前地质预报工作，及时对监控量测资料 进行分析，出现变形预警时及时通报监理、设汁、业 主及施工单位，确保施 ｒ人员安全 、及｝｛１ｙ￣ｌＪｉｒ合理可 行处治措施并严格组织实施 ６结束语 本文通过对香（洛里扛）丽（江）高速公路杨 给隧道右线ＹＫ６＋２１０－ＹＫ６＋２５０段地丧升裂眨洞内 初期支护下沉阡裂的成因分村干、处治措施确定、处 冶过程描述及处治效果评价，并对＿ｊ 令地【 的软弱 围岩、偏压、浅埋、地质断层等 良条件卜公路隧 道施工注意事项提 观点畅给隧道右线ＹＫ６＋２１０～ ＹＫ６＋２５０段地表开裂 洞内初期艾护 沉开裂情 况在山岭区隧道施 ｆＪ具有·定的代表性，所应 胴的处治措施在今后的隧道施Ｉ：Ｌ｝ｊ ＿仃很强的参考 价值。 参考文献 【ｔ】王梦钽．隧道 ｊ地１ １ ｊ芝术＆ ［ＭＩ．儿 ：北 通久学 出版社，２００４ 【２】关宝树．隧道啦ｒ ｃ ［ＭＩ北 ： ｝ …版｝｛ ，２００３ ［３ｊ ｒ可东隧道 分 ＾乏！ｔ骼活…跌道建筑，２００７（１） ３５ ３６ ［４】２ 路隧道施¨≮术 ：ＪＴＧ／Ｔ Ｆ６０－－２００９［Ｓ］ ｆ５１ 路隧道施１一觇地：ＪＴＧ Ｆ６０－－２００９［Ｓ］．
