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

　　【關鍵詞】鐵路隧道,  變形開裂,  研究分析,  控制技術

　　【 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            文獻標識碼：A                   文章編號：

　　1  引言

　　老東山隧道施工三年來，因其特殊的地質圍巖以及頻發的大范圍初期支護開裂變形情況，受到了各方的高度關注。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間長達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的變形產生的原因并摸索其規律，先后制定出多項針對性的技術措施并通過試驗段的方式進行驗證，實踐證明，在基本初期支護手段基礎上，通過"拱架縱向I14型鋼連接"、" 復合型拱腳墊設法"、"中、下導鋼架間人字形連接（或菱形連接）"、"鎖腳'L'形連接鋼筋"和" 鎖腳'U'形連接卡"等輔助支護措施的配套使用，對于控制隧道初期支護開裂變形有著良好的施工效果，確保了隧道長期穩定的向前推進。

　　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、構造及水文地質特征

　　3.1地層巖性

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

　　3.2地質構造

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

　　3.2水文地質特征

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

　　4  原設計支護措施施工效果分析

　　老東山隧道原設計為Ⅴ級圍巖段落，全環采用H175或I22b型鋼鋼架支護，拱架間距0.6m，預留沉降量按25cm考慮，拱架設置Φ22縱向連接鋼筋環向間距1m，鋼架連接鋼板由14mm調整為20mm，每榀拱架增設Φ76鎖腳錨管8根，拱部采用Φ42超前注漿小導管加強支護，每根長3.0m，環向間距0.4 m，每環36根，縱向每1.2m一環。以上支護措施是設計單位根據現場施工情況制定的參數，而按照傳統的施工方法施作，對初期支護變形開裂的控制效果卻并不明顯。

　　4.1 鋼拱架拱腳施工

　　按照傳統的施工做法，鋼拱架拱腳一般不設置墊設物，即使圍巖情況十分惡劣，也只是墊設石塊。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；而在不設置墊設物的情況下，拱架設計中所包含的拱腳墊設物（如接頭槽鋼）多因承壓能力不足而出現變形，如此導致后續各段拱架的連接十分困難，鋼拱架常常因受力不均而出現失穩變形，極易引發安全事故的發生。

　　4.2 鎖腳錨管與拱架的連接

　　傳統施工當中，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，多數為點焊施作，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量便會受到極大的影響；而焊接質量又是直接決定鎖腳錨管是否能真正起到應有作用的重要因素，如此一來，施工質量便無法得到保證。

　　4.3 縱向連接筋的設置

　　按照傳統工藝施工，縱向連接筋一般設置在鋼架背后，采用點焊施工；在隧道地質圍巖較為特殊的情況下，該做法往往會引起初期支護出現環、縱向開裂或噴射混凝土掉塊現象的發生，安全得不到保證。

　　5"加強型初期支護輔助措施"的提出

　　老東山隧道原設計的輔助支護措施的施作沒有嚴格的標準，執行過程中質量參差不齊，頻繁的引發初支變形開裂，為了找到突破口，我們通過在現場認真的分析和研究，在試驗段施工中大膽運用加強型輔助措施，有效的抑制了隧道初期支護變形開裂的發生，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重，無法有效控制初支的下沉，我們采用了在拱腳墊設枕木的方法。枕木尺寸具體為60cm×25cm×25cm（長×寬×高）；另外根據對現場地質情況的認識和對圍巖量測數據的分析，也可通過靈活采用枕木、混凝土預制塊件或木板等混合使用的方式，有效實現對初期支護下沉的控制。

　　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，經過反復實驗，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

　　初期支護大范圍變形開裂的發生，與初期支護的整體性密切相關，因此我們采用了拱架間加設縱向I14連接（如圖3），其中I14鋼架通過焊接的方式實現與鋼架間的連接，其尺寸根據設計拱架間距確定。同時在中、下導施作"人"字形（或菱形）斜撐（如圖4），將Φ22鋼筋或Φ42小導管，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，使初期支護的整體性得以加強。

　　6  應用效果

　　實踐證明，各類加強型初期支護輔助措施對控制初期支護變形開裂的效果是顯著的。增設拱腳墊設物，提高拱架的穩定性，有效控制初期支護下沉，枕木等小型材料可實現循環利用，大大節約了施工成本；縱向I14連接鋼架，不僅可以加強鋼架間的縱向連接，而且經過改造后還可以加強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，增強了邊墻初期支護的整體性。以上措施的采用有效的抑制了我部在現場施工中由于地下水的影響、圍巖的不利組合、斷層破碎帶等地質情況所引發的初期支護大面積的變形開裂，確保了老東山隧道施工的安全和進度，得到了建指、設計和監理單位的一致好評，在全線隧道特殊地質（V級圍巖）段落施工中被廣泛推廣運用。

　　參考文獻：

　　[1]關寶樹.隧道工程施工要點集[M].北京：人民交通出版社，2003

　　[2]王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術[C].北京：人民交通出版社，2010

　　[3]李曉紅.隧道新奧法及其量測技術[M].北京：科學出版社，2002

　　[4]張洋.隧道工程軟弱圍巖大變形控制體系研究[D]. 成都：西南交通大學，2006年