那現(xiàn)隧道超前支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的分析

　　那現(xiàn)隧道位于凌云縣泗城鎮(zhèn)，巖體由Ⅳ級(jí)圍巖與Ⅴ級(jí)圍巖交叉構(gòu)成，土體松散易破碎，隧道施工難度大。現(xiàn)階段，超前支護(hù)作為隧道重要的支護(hù)之一，應(yīng)用于全國各個(gè)隧道，陳崢等人[1]利用模型試驗(yàn)對(duì)比分析超前支護(hù)參數(shù)對(duì)隧道穩(wěn)定性的影響，對(duì)設(shè)計(jì)應(yīng)用有重大意義，本文就那現(xiàn)隧道的超前支護(hù)做分析描述。
　　1   工程概況與洞身圍巖等級(jí)特性分析
　　1.1 工程概況
　　那現(xiàn)隧道位于凌云縣泗城鎮(zhèn)，左線：KD121+808～KD122+040，全長(zhǎng)232m，最大埋深約58.4m;右線：KC121+816～KC124+015，全長(zhǎng)199m，最大埋深61.9m。隧道出口端自然斜坡坡度30°～45°，斜坡表面為第四系地層覆蓋，未見基巖出露，山體上植被較發(fā)育;洞口位于山前斜坡地帶，山坡處于基本穩(wěn)定的狀態(tài)。隧道區(qū)為第四系殘積黏土，下伏基巖為三疊系泥質(zhì)粉砂巖。
　　1.2 洞身圍巖等級(jí)分析
　　V級(jí)圍巖長(zhǎng)271m，占隧道全長(zhǎng)62.9%;IV級(jí)圍巖長(zhǎng)160m，占隧道37.1%。
　　IV級(jí)圍巖巖石較軟弱，并且裂縫較堅(jiān)硬。V級(jí)圍巖具有易破碎，極軟弱且易發(fā)生圍巖變形的特點(diǎn)，是為軟弱圍巖，多數(shù)為破碎帶、全風(fēng)化帶[2]。
　　2   現(xiàn)存問題
　　隧道入口段主要由強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾砂巖組成，巖體極易破碎，呈碎裂狀態(tài)結(jié)構(gòu)，為Ⅴ級(jí)圍巖。在開挖過程中，圍巖的穩(wěn)定性差，巖層較緩。隧道穿越的丘陵山體斜坡坡度較大，地勢(shì)相對(duì)較高，坡上無相對(duì)封閉匯水地形，大氣降水主要呈片流、面流形式迅速向山下排泄，補(bǔ)給源難以維持不斷，因此水量不大，經(jīng)勘探地下水位標(biāo)高，低于隧道開挖底部標(biāo)高，受地下水影響較小，主要為基巖裂隙水，開挖中主要呈潮濕、點(diǎn)滴狀為主，在強(qiáng)降雨后局部可能出現(xiàn)短暫的淋雨?duì)睢Ｋ碇返叵滤仫L(fēng)化裂縫和巖層層面的作用會(huì)降低圍巖穩(wěn)定性，中風(fēng)化砂巖總體上屬較硬巖，局部夾薄層泥巖致其強(qiáng)度降低，影響穩(wěn)定性。由強(qiáng)風(fēng)化巖層等組成的圍巖具有強(qiáng)度較高、破碎圍巖和穩(wěn)定性差的特點(diǎn)。
　　3   解決措施
　　超前支護(hù)是隧道施工的重要工序之一，合理應(yīng)用超前支護(hù)可以解決隧道開挖時(shí)圍巖軟弱破碎問題。采用超前支護(hù)技術(shù)，使用分階段開挖和應(yīng)用復(fù)合支撐系統(tǒng)（由巖石錨桿和鋼筋混凝土構(gòu)成）是防止隧道圍巖坍塌的實(shí)用方法，并避免了在施工進(jìn)行期間形成下沉孔，適用于在隧道的軟弱圍巖中進(jìn)行施工。超前管棚技術(shù)應(yīng)用廣泛，多應(yīng)用于洞口開挖前的準(zhǔn)備，超前小導(dǎo)管主要用于開挖掌子面前的準(zhǔn)備工作，具有加固巖體、防止圍巖變形的作用，而超前錨桿的使用會(huì)使得圍巖受力狀態(tài)改變，巖體更加穩(wěn)定。下面主要應(yīng)用這3種方式解決隧道開挖的圍巖穩(wěn)定問題。
　　3.1 超前長(zhǎng)管棚
　　那現(xiàn)隧道圍巖為V級(jí)圍巖與IV級(jí)圍巖交錯(cuò)，圍巖穩(wěn)定性極差。通過討論研究，可以使用超前管棚注漿支護(hù)，可以更好地控制圍巖的穩(wěn)定性[3]。 　　將超前管棚設(shè)置在洞口，通過注漿改善圍巖自身的承載能力，提高巖體對(duì)結(jié)構(gòu)彈性抗力，改善受力條件。采用Φ108*6mm@40cm長(zhǎng)28m管棚施工，套拱采用70cm厚C30鋼架砼寬度2m。
　　隧道出口處管棚長(zhǎng)度為16m，使用熱軋無縫鋼管制成，φ108mm，壁厚6mm，節(jié)長(zhǎng)3m、6m。管棚環(huán)向間距0.4m，共43根，外插角1°～3°。鋼管的周壁鉆注，孔徑15mm，孔間距30cm，呈梅花形布置。注漿材料采用1：1水泥漿（添加水泥漿液體積5%的水玻璃），水玻璃濃度：35°Bé，水玻璃模數(shù)：2.4，注漿壓力為初壓0.5～1.0MPa[4]，終壓2.0MPa，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體施工條件調(diào)整漿料配合比與注漿壓力，以提高管棚的剛度和強(qiáng)度。注漿完成后，及時(shí)清理管內(nèi)漿料，并用M30水泥砂漿緊密充填[5]。
　　工藝要求：
　?。?）因那現(xiàn)隧道出口管棚長(zhǎng)度適中，為防止管孔鉆進(jìn)時(shí)因鉆桿較長(zhǎng)較重侵入開挖輪廓，拱部管棚外插角采用2°定向，在施工作業(yè)套拱時(shí)，預(yù)埋導(dǎo)向管的外部導(dǎo)向角安裝按2°。
　?。?）鋼管接頭使用φ102×6mm套絲鋼管連接，長(zhǎng)度為30cm，絲扣長(zhǎng)30cm，鋼管用特用的管床上加工好絲扣，在棚管四周鉆φ15mm出漿孔，方便進(jìn)入孔縫，管棚末端4.5m是止?jié){段，此段不鉆孔。
　　（3）使用潛孔鉆進(jìn)行管棚鉆孔，先鉆奇數(shù)孔管棚，在奇數(shù)孔管棚鉆好，安裝注漿完成后，再進(jìn)行偶數(shù)孔管棚施工，用來方便檢查奇數(shù)孔位注漿的效果。在鉆孔過程中，通過使用測(cè)斜儀量測(cè)鉆進(jìn)的偏斜度，便以精確控制鉆孔機(jī)的軸向，從而使鉆機(jī)以2°的外插角前進(jìn)。在每一個(gè)鉆孔完成后，立即清空鉆孔同時(shí)安裝鋼花管，管棚在頂?shù)轿恢煤?，鋼花管與導(dǎo)向管之間的空隙用速凝水泥及浸油麻筋堵塞嚴(yán)密，防止壓漿時(shí)水泥漿冒出。
　?。?）管棚注漿材料采用1：1水泥漿（添加水泥漿液體積5%的水玻璃），水玻璃濃度：35°Bé，水玻璃模數(shù)：2.4，注漿壓力為初壓0.5～1.0MPa，終壓2.0MPa，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體施工條件天正漿料配合比與注漿壓力，用來提高管鵬鵬的剛度和強(qiáng)度，在注漿結(jié)束后，及時(shí)清理管內(nèi)漿料，并用M30水泥砂漿緊密充填。在注漿前，檢查注漿設(shè)備，同時(shí)確保有備用注漿機(jī)。注漿壓力表校準(zhǔn)要在注漿前完成。
　?。?）在施工作業(yè)過程中，及時(shí)做出鉆孔地質(zhì)的記錄和注漿記錄。
　　3.2 超前小導(dǎo)管
　　在軟弱破碎圍巖的施工過程中，施作小導(dǎo)管要保持一定入射角度。使用專門的注漿設(shè)備來配置注漿材料， 然后使用小導(dǎo)管將漿料注入到軟弱破碎地層中。
　　設(shè)置在V級(jí)圍巖深埋段，無管棚支護(hù)、破碎帶、IV級(jí)圍巖淺埋段及IV級(jí)。
　　緊急停車帶地段，采用Φ42*4mm無縫鋼管。環(huán)向間距40cm，縱向間距240cm，破碎帶處雙層導(dǎo)管，環(huán)向40cm，縱向200cm。
　　那現(xiàn)隧道出口端超前支護(hù)為短隧道主洞分離式襯砌（Ⅴ級(jí)圍巖淺埋偏壓及洞口段）支護(hù)類型。超前支護(hù)采用熱軋無縫鋼管，鋼管外徑Φ42mm，壁厚為4mm，每環(huán)總根數(shù)為43根，圓周間距40cm，單根長(zhǎng)度400cm，縱向間距240cm，搭接部分120cm，在管壁周圍鉆6mm注漿孔，縱距15cm，梅花型布置。注漿漿液425水泥漿，水灰比1：1，注漿壓力0.5～1.0MPa[6]，終壓2.0MPa。
　　超前小導(dǎo)管穿過后方鋼架腹部，搭在前方巖體上。鋼架腹部提前開孔，開孔孔徑50mm。鉆孔前在掌子面上按導(dǎo)管定向角度要求描好鉆進(jìn)點(diǎn)，鉆桿從后一榀鋼架預(yù)留孔穿過鉆孔，鉆孔完成后安裝超前導(dǎo)管。每鉆完一個(gè)鉆孔時(shí)，安裝此鉆孔，并在安裝完成后進(jìn)行注漿。注漿前用錨固劑對(duì)孔口進(jìn)行封堵，導(dǎo)管尾端安裝注漿閥，防止?jié){液滲漏，注漿不飽滿。注漿設(shè)備、壓力表等狀況在注漿前檢查，將壓力表進(jìn)行校準(zhǔn)以便于注漿壓力的控制。
　　3.3 超前錨桿
　　在那現(xiàn)隧道的開挖掘進(jìn)時(shí)，通過Ⅳ級(jí)圍巖的深埋區(qū)，圍巖受力不穩(wěn)定，將使用超前錨桿，超前錨桿將設(shè)置在IV圍巖的深埋地段，采用Φ22藥卷錨桿，設(shè)置范圍為環(huán)向45cm，拱部120°。在錨桿施工時(shí)，錨桿的方向由巖體的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀決定，以盡可能的使錨桿穿過更多的結(jié)構(gòu)面為原則，外插入角為10°～15°[7]，縱向2m，前后錨桿的搭接長(zhǎng)度不小于1m。
　　結(jié)語
　　該文主要分析描述了那現(xiàn)隧道的超前支護(hù)，隧道穿越軟弱圍巖時(shí)，開挖擾動(dòng)會(huì)引起較大的圍巖變形。超前長(zhǎng)管棚的應(yīng)用可以更好的控制圍巖的穩(wěn)定性，通過注漿提高圍巖的承載力，提高了洞口圍巖的穩(wěn)定性。而超前小導(dǎo)管可以確保在軟弱圍巖開挖時(shí)掌子面的穩(wěn)定。超前錨桿改變了圍巖的受力狀態(tài)，能提高圍巖的整體承載力， 可避免發(fā)生滑移、坍塌事故[8]。那現(xiàn)隧道采用的超前管棚、超前小導(dǎo)管等的超前支護(hù)措施，有效的保證隧道施工的安全。