軟弱圍巖隧道掌子面擠壓變形量測技術應用

王毅軍

摘要：掌子面擠壓變形量測技術是通過預先埋入長子面的縱向位移計，配以滑動式沉降儀測量長子面不同深度變形情況，通過對變形數據的分析，預測軟弱圍巖隧道開挖后的變形特性，及時對支護體系做出適當的調整，確保軟巖隧道施工安全，與傳統的圍巖量測相比具有：預測早、調整及時、提高支護體系安全度等優點，文章著重介紹了長子面圍巖內部位移量測的方法、數據分析、支護參數調整等。

關鍵詞軟弱圍巖掌子面擠壓變形量測支護參數調整

Abstract: ZhangZiMian extruded deformation measurement technology is the firstborn in advance through into longitudinal displacement plan, match with sliding type instrument measuring surface subsidence firstborn different depth deformation, through to the deformation data analysis, forecast weak rock tunnel excavation of the deformation characteristics, timely support system to make proper adjustment, ensure that soft rock tunnel construction safety, of the surrounding rock and the traditional measurement compared with: predict early, adjust in time, improve the supporting system safety degree and other advantages, the article mainly introduces the firstborn face internal displacement of surrounding rock measurement method, data analysis, supporting parameters adjustment, etc.

Keywords: weak rock ZhangZiMian extruded deformation measurement supporting parameters adjustment

中圖分類號： U452.1+7 文獻標識碼：A 文章編號：

一、引言

近年來，我國鐵路建設日新月異，施工技術不斷進步，長大隧道層出不窮，由于勘測深度不足，長大隧道實際地質情況與勘測地質情況相比一般差距比較大，造成了一些長大隧道施工中多數會遇到不良地質災害，如我單位施工的蘭武鐵路烏鞘嶺隧道、廣昆線老東山隧道、張集鐵路舊堡隧道、宜萬鐵路齊岳山隧道等，這些隧道幾乎都遇到了軟巖變形、突水突泥等地質災害，給施工帶來了極大的安全風險，能否準確預測，是隧道施工安全的關鍵，也是預防隧道不良地質災害的源頭，我單位在貴廣鐵路天平山隧道中采用了掌子面擠壓變形量測技術，能比常規量測更早預測掌子面前方圍巖的變形情況，有力的保障了Ⅰ級高風險隧道施工安全。

二、工程概況

天平山隧道（DK366+862～DK380+874，全長14012m）是貴廣鐵路的控制性工程之一，為Ⅰ級高風險隧道，該隧道地質條件復雜，洞身圍巖主要為炭質頁巖，開挖后易產生較大變形，施工過程中存在軟巖大變形和突泥突水風險。（DK370+960～DK374+368），穿越下朝堂正斷層（DK372+320~+505），斷層走向N34°E，傾向SE，傾角約64°；斷距3900m左右，斷層破碎帶寬度約180~190m，帶內巖體破碎，有硅化現象，局部為角礫巖、斷層角礫、壓碎巖，石英脈發育，局部多見石英團塊，在地貌上表現為斷谷，斷層隧道圍巖穩定性影響大，存在涌水、突泥、有害氣體等不良地質災害。 施工采用三臺階七步流水法。

三、掌子面擠壓變形量測實施

1、測點布置

2、實施方法

采用RPD—75SL—H2多功能快速鉆機成孔，鉆孔直徑127mm，孔深30m，埋設φ70 PVC測管，測管外每隔1m設磁力測環一個，測管與孔壁間注水泥漿錨固。采用意大利SISGEO公司的T-REX 滑動測微計進行掌子面內部縱向位移量測，采用國產XB338-B型智能數顯滑動式沉降儀進行掌子面內部沉降量測。具體過程如附圖所示。

①施工準備

主要包括測管準備、測環固定、注漿管準備、測管接頭固定。

測管采用φ70 PVC管，每段測管長3m，每根測管外安裝3個測環，間距1m，最下一個測環距底部大約0.5 米。用適當的螺絲扳手固定3 個螺絲，以免安裝過程中測環錯位，但也不能擰得過緊，因為灌漿后測環需要隨周圍巖石發生的位移而移動。安裝測環保證朝著同一方向，洞內光線黑暗，更應注意。不過，如果在中間或端頭某個測環故意接反，還可以起到參考作用，有利用數據的相互驗證。因為滑動測微計插入測斜管中可準確測量兩相鄰測環間的實際間距，一旦接反數據會異常。

為盡量減少洞內工作，不耽誤施工進度，測管接頭在洞外先把一側固定到測管上。安裝接頭的時候，要注意其內部公定位標記應與測斜管一端對應的母定位標記相匹配。連接接頭用膠水粘結，也可用鉚釘連接。如果變形很大，最好用鉚釘連接鉚。本試驗中由于圍巖較堅硬穩定，估計變形量不會太大，所以采用PVC—U膠水的作為連接膠，未用鉚釘固定。

在管蓋上涂些連接劑；將管蓋安裝在測斜管上, 直到管蓋完全套在測斜管上；鉚釘要避開四條貫穿測斜管以90 度間隔分布的導槽；用膠帶或密封條將管蓋密封。

選用φ25PVC管作為注漿管，為保證測管底部為圍巖間注漿密實，在洞外將注漿管前方端部15m左右范圍內用電鉆鉆上小空作為出漿孔，前面盡量密集，越靠近孔口越稀疏，間距20~50cm不等，注漿管端頭用窗紗包裹。

②鉆孔

采用RPD—75SL—H2多功能快速鉆機成孔，鉆孔直徑127mm，孔深31m。由于本區段隧道為1.8%坡度下坡，鉆孔時采用水平方向向下1°左右傾向 (因鉆孔時端部本身會有偏差，會自然向下傾斜，同時為利用排水，一般情況下鉆孔盡量朝上1°到2°) 。鉆孔完成后要清空，將孔底的水、碎石等吹出以便注漿。

③安裝測管

將注漿管用鐵絲綁在測管底部以便隨著測管的接長插入鉆孔內。在將測斜管放入鉆孔中時需格外小心，不宜用力過大，應保持水平，盡量避免測環碰撞孔壁導致測環錯位。每根測管推到孔口后，在用PVC—U膠把測管與下節測管的連接接頭粘接，直至無法推動測管為止。最后在孔口插入50cm~80cm左右注漿管作為排氣管，用錨固劑封死孔口，同時為防止異物落入測管，用鐵絲包纏土工布塞入管內。

④注漿

測斜管和鉆孔壁之間需用水泥漿充填，使測環與地層結合成一體，測環隨圍巖的位移而產生變位。注漿采用UB3.0型灰漿泵，注漿前檢查注漿管與注漿機各部件，保證正常工作，避免造成先注漿凝固，而后注漿不進去。注漿壓力應“先小后大”，注漿時選用性能良好的水泥，不應有硬塊，以防堵住注漿管口。水泥漿不宜太稀也不宜太稠，應在保證能注入的前提下盡量稠。當排氣管內流出濃稠的水泥漿液時注漿完畢，封死注漿管和排氣管待強。