摘要：进年来，在交通强国、区域经济一体化等国家战略驱动下，高速公路修建得到突飞猛进的发展。随着高速公路修建里程的增加，高速公路隧道数量也日益增多。在高速公路隧道掘进中，我们经常遭遇断层破碎带、软弱岩层、岩溶地段、膨胀性土等不良地质情况。在围岩地质较差的段我们常采用“强支护、早封闭”，但同时我们也强调在初期支护趋于稳定后再施工二衬混凝土。于是就有了周边围岩变形过大而产生的初期支护拱架入侵预留二衬混凝土空间，导致二衬混凝土无法实施的情况。本文为研究高速公路隧道初支换拱技术，以某隧道为依托，从施工方案、施工工艺等方面进行了研究与探讨。可为后续高速公路隧道初支侵限处治提供借鉴和指导。
关键词：隧道工程 初期支护 侵限处治
本篇文章以瑞丽至孟连高速公路芒弄1#隧道左幅开挖遭遇不良地质条件引发初支拱架入侵二村空间为载体，对高速公路隧道初支侵限处治技术展开研究。
1.工程概况
瑞丽至孟连高速公路芒弄1#隧道左幅ZK87+942～ZK87+970段围岩突变为软质岩类泥岩，散体状机构，层面结合差，构造节理发育，局部含水量较大，围岩结构面结合程度差，沿节理面有滴状渗水；围岩以松动破坏为主，岩体容易发生块状垮塌，自稳能力较差。此段埋深较浅，地表降水顺节理发育面可渗透至洞内，雨季尤为明显。
在施工过程中，由于地质不良、施工、机械扰动等因素影响，初支出现几次大沉降。面对这种情况在施工过程中，采取增加临时仰拱、增加临时支撑、增大拱脚垫板面积、加大、加长锁脚、扩大初支预留量、及时施作仰拱迅速成环等方法。有效的阻止了再次沉降的发生。但由于此段地质过于复杂，局部初支任然出现侵限情况。
2.施工准备
当前左洞掌子面桩号为ZK87+973，先往前掘进40m至ZK88+013附近，随即开始施做仰拱约20m（ZK87+972.9～ZK87+993），使本段初支及时封闭成环，保证换工段前方围岩稳定，为换工段提供一个安全的作业平台，同时使换拱时施工空间充足。
换拱施工前对施工人员进行安全教育培训和安全技术交底；做好现场调查，核对图纸及设计变更文件。掌子面向前掘进到合适位置。
3.断面超欠挖检查
对换拱段落监控量测数据进行回归分析,确定换拱段落围岩收敛稳定性。对换拱段落进行初支断面检验并放样,确定初支侵限部位和侵限情况并标注于对应部位。
洞内清危及观测。换拱施工前，先对原有支护进行观测和观察，对有掉块砼先行清危处理。待确保支护相对稳定、喷射砼无掉块后，人员设备方可进入本段。在洞顶山体表面沿开挖段隧道轴线每5m布设观测点，并将山体附着物清理干净，以便在施工过程中观察和观测山体的变化情况。
4.换拱部位打注浆管注浆加固，安设辅助拱
对ZK87+942.2～ZK87+970.4段初期支护打设L=3m、Φ42mm注浆小导管，沿隧道拱墙周壁进行围岩径向注浆加固。注浆钢管间距为1m（环向）×1m（纵向）。注浆采用1：1水泥浆，注浆压力1~1.4MPa，具体注浆压力根据施工过程中围岩变化及现场具体情况适当调整。注浆前要对注浆设备及压力表进行检查，每次注浆前要确保压力表归零，安排专人观察注浆压力值，待浆液凝固后，结合净空测量数据，变形稳定后方可进行下步施作。在当前更换拱架的下一榀拱架处安设辅助拱架作为临时支撑。
架设临时支撑，临时支撑采用I18型工字钢制作。洞内清危完成，首先架设临时工字钢支撑。架设临时工字钢支撑前需在原有初期支护上打设锚杆，用来固定倒链，采用装载机、作业台架和倒链架设临时工字钢支撑。临时支撑拱脚需落
在仰拱填充混凝土上（严禁立于虚渣上），将拱脚采用短锚杆固定，临时钢支撑与原有初期支护间空隙采用钢楔塞紧，并将钢楔与支撑焊接，支撑间采用连接筋连接牢固。
5.换拱施工
换拱前，首先暂停掌子面掘进并封闭掌子面。
严格根据间隔换拱施工，严禁连续拆换。换拱施工平台使用防水板台架，并对防水板台车进行加固，关键加固防水板台车横向作业平台临近隧道左侧初支面，增加对防水板合车竖向支撑。即使换拱前早期支护已经基础稳定，但考虑到可能会受到地应力影响，换拱时需考虑1Scm预留变形量。拆换拱架切割点以上需要保留部分必需先行施打锁脚固定，再凿除原拱圈喷射混凝土和侵限围岩，凿除时预留变形量按15cm考虑,达成扩宽隧道内净空目标。对原早期支护侵限拱架进行切割凿除时，根据第1-2、5-6 榀，3-4、 7-8榀形式跳槽切割，切槽宽度为1榀钢架间距(但一次只能拆换1榀钢架，先将钢架两侧喷射混凝土凿除，钢架全部剥离后再行割断)，严禁相邻多榀拱架同时进行切槽，造成临空面过大，围岩自重过大，相邻切槽施工时拱圈内应力重分布造成不利影响,所以在施工中应采取跳槽切割方法进行施工，各槽之间中心距应在两榀钢架即120cm左右。用风枪凿除早期支护，按设计开挖轮廓线人工凿出欠挖部分围岩，割除侵限部分工字钢拱架钢筋网片、连接筋。在新凿除侵限围岩外进行素喷砼4cm，然后打设锚杆、安装钢筋网片、钢拱架、纵向连接钢筋和打设锁脚锚管，再进行换拱后喷射混凝土作业。确保施工安全。
综合加工厂根据钢架设计图加工型钢钢架，验收合格后提前运至施工现场。现场换拱开槽完成并初喷封闭围岩后安装加宽断面钢架并根据设计要求施作锁脚锚管。在钢架和围岩空隙处按1. 0m间距设混凝土垫块，楔紧钢架。
换拱施工接头宜尽可能设置于原钢架处。对于存在困难处，换拱施工钢架接头采取钢架翼缘板及腹板加劲钢板连接方法，加劲钢板长度30cm，宽度为钢架腹板宽度减去3cm。焊缝高度宜大于8mm，并确保焊接牢靠和连接质量。
根据跳槽切割换拱标准，每完成一段换拱立即施做此段二衬;再对下一段进行换拱处理，并立即施做二衬。
换拱前对换拱段落进行加密监控量测观察点，换拱时对相邻原埋设监控量测观察标进行跟班监测。换拱完成后立即埋设监控量测点并立即测量读取监.控量测初始数据。并立即将监控量测数据及监控量测结论通知现场管理及监理人员。
6.侵限处治控制要点
侵限处治重点在换拱、落底、封闭成环三个方面。
（1）为了确保施工安全预防松散围岩在施工中脱落，在施工前先对换拱段进行注浆加固处理。换拱必须在临时支撑全部架设完毕且注浆完成达到设计效果后方可施作。
（2）换拱过程中加强监控量测，测量数据及时整理反馈，根据测量结果指导现场施工，避免施工过程中危险事故发生。
（3）施工中遵循“强支护、快封闭、早成环、勤测量”的原则。 （4）换拱每循环为一榀，逐榀进行施作，严禁两榀换拱同时施作。 （5）侵限部位必须扩挖到位，杜绝二次侵限的可能。
（6）为确保施工安全，风镐凿除喷射混凝土之前，必需先把拆换切割点上下需要保留部分先行施打锁脚固定,再在喷射混凝土凿除部分和不凿除部分在分界处切开分离，每1榀作为一个作业循环，先将钢架两侧喷射混凝土凿除，钢架全部剥离后再行割断，不能大面积拆除早期支护，预防塌方。
（7）已经拆换下来拱架因为已经严重变形所以不得再使用，拆换下来连接筋、钢筋网必需报废。
（8）拆除后必需立即初喷4cm混凝土封闭围岩。
（9）锁脚锚杆打设牢固，并注意系统锚杆的布设合理性，施作到位加强初支的整体性与稳定性。
（10）严格按设计图纸加工钢拱架，检验其尺寸、焊接等，要符合设计规范要求，所用钢材进场时按批量和型号分批试验、检验，内容包含:标识、厂家、品种、数量、外观等，并按要求抽样做力学性能试验，符合要求后才能使用。
（11）依据中线、水平、隧道断面和预留沉降量等将钢拱架架设在中线方向垂直面上，并努力争取整齐，同时支护之间仍按设计要求设纵向连接筋，组成整体，并和围岩间用混凝土垫块顶紧。
7.结语
在复杂地质条件中施工公路隧道，初支变形是不可避免的。对此我们一定要提前优化施工方案，在开挖阶段采用扩大预留变形量等措施来避免初支变形侵限。同时在施工过程中一定要加强复杂地质段的监控量测，实时掌握变形量。若发生初支侵限，一定要按照现场实际情况编制好专项施工方案。在处治初支侵限过程中一定要根据实际情况进行调整，且严格按照施工方案落实各项加固措施，严防因处治侵限而引发的垮塌事故。
参考文献：
宋罡，高速公路隧道软质岩段落初支变形侵限及处治过程研究，建筑工程技术与设计，2018年5月上。
那云龙，浅析隧道施工过程中可能遭遇的不良地质条件及其应对措施，现代装饰。理论，2016（11）
李仁义，松软破碎岩体中巷道支护的探讨，科技致富向导，2015（9）
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