隧道关门塌方预防—“三超前、四到位、一强化”

   如何提高软弱围岩隧道施工水平，预防变形和塌方，尤其是预防关门塌方，确保施工安全，其核心是抓住软弱围岩隧道工程特点，落实好“三超前、四到位、一强化”施工技术关键环节。

三超前：超前预报、超前加固、超前支护

四到位：工法选择到位、支护措施到位（初期支护）、快速封闭到位、衬砌跟进到位（二次衬砌）

一强化：强化量测

超前预报

相关要求：《高速铁路隧道工程施工技术指南》对超前地质预报做出明确规定：高速铁路隧道施工应进行超前地质预报，并作为工序纳入施工组织管理。隧道施工超前地质预报应以地质调查法为基础，针对不同地段地质情况和预报目的，采用一种或几种方法相互补充和印证，进行综合超前地质预报。

主要内容：以地质素描为主，辅以物探方法是软弱围岩超前预报的主要手段。在破碎带和断层地段，加强超前长、短钻孔，及时探明隧道前方地质情况，特别是地下水的发育情况，严禁在未探明情况下盲目开挖。

超前加固

在断层破碎带和软弱地层，特别是富含水时，必须对围岩进行超前加固，改良地层，确保隧道安全施工。必须配备专业队伍、专业设备，进行专项设计，保证加固效果。常用的围岩加固方法是注浆法，主要分全断面注浆和局部注浆两种。在富水断层地带，常采取全断面注浆。

超前支护

常用的超前支护方式有超前大管棚和超前小导管两种。

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超前大管棚

超前大管棚一般是在对沉降有严格要求时使用，适宜于浅埋洞口、堆积体、砂土质地层、断层破碎带地层，以及下穿公路、铁路、地面建筑物时采用。大管棚一般采用φ70mm～φ159mm的钢管，纵向长度10～100m根据工程需要设置。

设管棚工作间：一般施作管棚时都要设计管棚工作间，管棚工作间按钻机特点设计，比隧道断面加宽50～70cm，工作间长度7～10m，如果只进行一个循环管棚施作，管棚工作间比较简单。但如果循环多时，施作多个管棚工作间就存在着三个问题。

一是为施作工作间，隧道断面加大后，开挖难度加大，开挖安全风险增加。

二是若循环注浆后未能按设计开挖到位，工作间尺寸将满足不了要求，将无法进行正常管棚作业。

三是由于管棚工作间采取扩挖断面方法，既增加了开挖费用，又增加了回填混凝土的费用，浪费很大。

无工作间管棚施作技术：在标准断面采用顶进器将管棚顶到开挖断面外。该技术不需要扩大断面，不切割大量的管棚，降低了施工风险，提高了工效，节约了投资。

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超前小导管

（1）水平旋喷支护：软塑土体、含水砂层等可采用水平旋喷进行超前加固与支护。

（2）预切槽支护：用特制的链式机械切刀沿断面周边连续切割出一条厚约数十厘米，深数米的窄槽，同时应用与切刀一体化的混凝土灌注设备注入混凝土，形成一个连续的，起预先支护作用的混凝土拱壳。然后在“拱壳”支护下进行工作面的全断面机械挖掘 

（3）预衬砌支护：预衬砌是通过在特定形状的机架上安装带掘进头的箱体结构，掘进头连同箱体沿着隧道方向掘进，掘进到位后一边回退一边灌注混凝土，从而在开挖线外形成以箱体为模的混凝土预制件。

沿着拱架环向施作多个这种板状预制件并在隧道开挖线外搭接形成一拱壳，这种拱壳就是超前衬砌，超前衬砌可以为隧道衬砌的一部分甚至全部。

开挖工法

常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核心土）法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等。开挖工法应根据地质情况和地层加固情况确定。（详见本订阅号8月22期）

初期支护

初期支护方式：锚网喷；锚网喷+钢拱架，钢架形式有格栅钢架、工字钢、H型钢。特殊地质条件下使用喷钢纤维混凝土。

初期支护受力特征：隧道开挖后短时间或变形量小时，初期支护与地层共同承受形变压力。支护不及时或支护后变形量过大，岩体松动后荷载加大，由初期支护完全被动地承受松动压力。因此，必须保证初期支护的强度和刚度，及时支护，控制变形。

快速封闭

初期支护仰拱（临时仰拱）及时闭合极其重要，闭合成环后，提高了结构的承载能力，从而有效地控制变形、避免塌方，快速封闭应满足以下要求：

1.进尺：初支仰拱每循环进尺不得大于3米；

2. 封闭时间：非爆破开挖和爆破开挖初支仰拱应分别于8小时和12小时内完成开挖、架设拱架、喷射混凝土作业。

3.步距： Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩的仰拱封闭位置距掌子面不得大于35米。

技术要求：

双线隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法开挖时，必须设置锁脚锚杆（管）等控制拱（墙）脚位移的措施。

双线隧道Ⅴ级围岩应设置横向临时支撑或临时仰拱，临时支撑采用型钢，纵向每2榀设1处。

钢拱架宜采用八字节格栅拱架。

钢拱架应工厂化制造，出厂前必须进行检验、试拼装。

喷混凝土原则上采用湿喷工艺，特殊地质条件下可另行设计。

二次衬砌

及时进行二次衬砌对安全施工十分重要，根据部有关要求：Ⅳ级围岩二衬距掌子面距离不大于90m，Ⅴ级、Ⅵ级不大于70m，120号文件、国家安全监管总局等四局、部、委联合印发《九条规定》第三条也再次进行明确和要求，现场必须严格执行。   

面对当前隧道建设领域现状和当地信息化发展水平，中国铁路总公司工程管理中心组织研发了“隧道围岩变形监测与处理”智能化监控系统，即TGMIS系统。

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知识点：隧道关门塌方预防

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