隧道石质Ⅳ级围岩预留变形量探讨

摘要：预留变形量指满足隧道净空及结构尺寸外,还须考虑初期支护变形的情况,这种预留的变形是隧道初期支护允许和合理的。对于双线Ⅳ级围岩预留变形量的大小在《铁路隧道施工技术指南》(2008)中有明确规定,即根据隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况条件等条件预留50～70mm。规范所规定的上限值70mm预留变形量在特定隧道情况下不能满足初期支护变形要求,后期二衬施工易产生侵限情况。

关键词：预留变形量、初支、侵限、二衬、

中图分类号：U45文献标识码： A

1、典型工程概况

上峪隧道全长2174米，隧道区位于太岳山前缘山地区，地表冲沟发育，隧道区主要穿越砂质黄土和砂岩夹泥岩区。其中Ⅳ级围岩744米，占隧道总长34%，且主要位于隧道中段，埋深50-100米之间。

2、预留变形量不足致使侵限的问题

Ⅳ级围岩施工过程中，按照规范要求预留变形量60mm，其中硬质砂岩区域满足施工要求，经断面测量，无初支侵限现象。但软质砂岩、泥岩区，即使预留变形量调整到限值70mm仍频繁出现初支侵入二衬断面现象，给施工造成较大影响。

经统计，在软质砂岩、泥岩区预留变形量设定为70mm时，出现侵限频次最高的部位为拱顶、两侧拱腰（见图1）。为保证施工质量，需要对侵限部位进行凿出甚至返工处理，给施工造成极大不良影响。

图1

3、问题解决方法

为尽量减少预留变形量不足造成的初支侵限问题，在上峪隧道选取实验段采取了增加预留变形量的方法。预留变形量增幅为5mm/次，增幅上线为30mm，即预留变形量总值不超过100mm。通过现场Ⅳ级围岩施工实验（每频次6米实验段，共30米实验段），侵限次数与增幅之间关系如下（见图2）：

图2

自统计数据可以得出结论：随着预留变形量的增大，初支侵限次数明显减少，当预留变形量增大为95mm时，只在拱腰出现一次侵限情况，当预留变形量为100mm时无侵限情况。排除爆破不平顺、钢架加工误差和初喷误差外，预留变形量设定为90mm能够有效避免初支侵限情况。

确定预留变形量后，应采取有效措施保证预留变形量发挥作用，根据施工经验，在本隧道施工中，采用了初支钢架断面放大、减少围岩时间、加设环向锚杆等方法。其中，初支钢架放大操作简单，同时能够有效发挥作用减少预留变形量损失。改进方法为按照原断面圆心位置不变，半径增大的方法放大钢架断面。初支钢架放大示意图（见图3）

图3

图中：增大尺寸=预留变形量-封闭初喷厚度（40mm）

4、经济测算

综上所述，采取增大预留变形量的方法可以有效解决初支不良侵限问题，增大预留变形量也相应增加了工程成本，但经测算与出现侵限后处理费用相比，前者更有优势。费用测算对比表如下：

表1

自表中可以看出，采取增大预留变形量的方法每10榀节约3500余元，降低了成本。

5、小结

通过对上峪隧道侵限治理的实际施工应用中，我们发现合理的增大预留变形量是减少和治理侵限的有效方法。增大预留变形量是一项提前预控措施，能够避免返工和处理浪费的时间，减少拆除钢架索产生的风险，同时相比出现超限后治理更加节约成本，可以在类似施工中借鉴、采用。

参考文献

[1] 《铁路隧道施工技术指南》，TZ204-2008

[2] 上峪隧道设计图，晋中南洪汤施（S）隧08-12

[3] 双线隧道钢架及配筋参考图，晋中南洪汤施（S）隧-参02

[4] 双线隧道复合式衬砌参考图，晋中南洪汤施（S）隧-参01

[5] 山西中南部铁路通道ZNTJ-8标段（瓦塘至汤阴东段站前工程）实施性施工组织设计，康建洋等，2011.8

作者简介：刘艳，女，1979年2月出生，本科学历，工程师，建筑工程专业