【摘
分析了软岩破碎带的变形特征，结合科学的施工理要】为研究高地应力隧道软岩变形段的施工工艺，本文以新建拉林铁路拍拉隧道为例，有效控制了隧道软岩变形，从而保证隧道施工质量和安全。念，短台阶开挖，快速封闭和适时衬砌，建立大变形控制流程，施工工艺【关键词】隧道；软岩变形；【中图分类号】U452.27
【文献标识码】A
【文章编号】（2017）2095-206635-0251-02
1工程拍拉隧概况道隧址范围属藏南山原湖盆地貌区袁为喜马拉雅极630m高山亚区遥隧道纵断面标高范围3160耀3793m袁高差约段落长袁最度大总计埋深1494m560m袁袁隧轻道微全大长变形1707m长度遥拍209m拉隧袁中道等预大计变形大变形长度21190m2.1大变袁形严重大特点变形长度100m遥
发生大大变形发生的地质条件
渊1冤隧道变形围岩的条隧件道遥一淤般显具有著变以质的下地质岩特类征袁如院
片岩尧千枚岩等曰于膨胀性凝灰岩曰盂软质粘土层和强风化的凝灰岩曰榆凝灰岩和泥岩分互层曰虞泥岩破碎带和矿化变质黏土等遥此类围岩的凝聚100m渊2强冤隧度道C处值于较低高应力袁内摩区擦袁且角大准变形值很地小袁段的单轴隧抗道压一强般度埋较低深在遥
2.2渊以上人大3冤们变隧遥
道通形围常发岩把大生的变形的天机理
然含水量大遥
发生机制分两大类院
开挖形成的应力重分布超过围岩强度而发生塑性变化曰如果发生缓慢就属于挤出渊如果立刻发生就属于岩爆冤遥
岩石中的某些矿物成分和水反应而发生膨胀遥发生膨胀变形的围岩在开挖时一般有较高的强度袁变形主要发生在隧道运营过程中袁一般表现为底部鼓起袁而隧道顶部和边墙保持较好的工作状态遥
在隧道通过炭质板岩和断层带时袁引起大变形的原因主要为第一条袁大变形可以描述为一种以挤出为主尧膨胀为辅的水-力渊耦1冤合完过全程剪遥切围的岩破坏挤出渊图的a力冤院学在机连续制分的为塑以性下三岩体大类及含院
有大开裂度渊2裂隙冤弯曲的破坏非连续渊图岩b冤院体中会发生此类一般发生在千枚破坏岩及遥
云母片岩等变质岩或泥渊3岩冤剪尧油切页和岩滑尧动破坏泥质砂渊岩图及c蒸冤院发发生岩等于薄相对层状厚塑层性的沉沉积积岩岩中中遥
袁包括沿层面的滑动和完整岩石的剪切两种形式遥
挤出性围岩隧道失稳形式分类
3大预变形预测方法及图1处理措施渊地质淤1测冤预采超方法院
报用前地方以法监质遥控量预测综合测预超尧报
前地地质素质预描报为主包括袁结院掌合子科面素研测描试尧的监综控量
合测尧应力应变测试尧常规地质综合分析尧电法尧电磁波法尧弹性波法尧水平钻探法等遥通过掌子面素描确定节理面走向和倾向袁通过监控量测数据分析地应力值岩的于力超前地质预测预报重点袁是从而针判对高地应力定围岩的地条质件下状况软遥
弱围渊2学冤监性控量能遥
测
监控量测项目作为施工工序中不可缺少的内容袁不仅监测各施工阶段围岩和支护动态袁确保施工安全袁而且可以为调整初期支护设计参数袁确定二次衬砌施作时间袁了解施工对附近建筑物的影响袁提供反馈信息袁作为信息化监控的依据遥
监控量测计划应根据隧道的规模尧地形地质条件尧支护类型和参数尧开挖方式等制定袁监控量测作业应根据图2所示流程进行遥
图2监控量测流程图
监控量测可分为必测项目和选测项目两类遥必测项目是隧道工程必须进行日常监控量测项目曰选测项目是为满足隧道设计与施工的特殊要求袁根据围岩性质尧隧道埋置深度尧开挖4方式等条件确定进行的监控量测项目遥
4.1大变形处理措施渊一1冤般高地应力处理措施
及岩性软弱是产生大变形的内在原因袁可采用长锚渊渊2杆冤改善加固洞围形岩袁袁采必用要类时椭对圆围岩进行径向注浆加固曰
渊34冤冤开初挖期后及支护可时封采闭用成环早强袁形钢逐衬纤步砌维限来制适应地混变形凝土曰
层压力曰袁重型钢架曰严重大变形渊5段冤根初据支具可体采情用况双袁层预袁留逐足层够加的固预曰
留变形量袁避免因侵限
251绿色交通造成初渊渊6支7冤冤底的初部拆支支除变形护应曰
稳及定时后方施做可袁施防做止隧二衬底4.2本线隧道大变形预处理措施
遥
隆起曰渊1冤根据隧道工点实际情况袁大变形段预处理渊预支护冤采用的措施见表1遥
表1
类型
主要作用
技术要求
适用条件
管棚与钢架组合成预支
护系统袁以支撑和加固自
沿隧道拱部外缘架设
大管棚稳能力极低的围岩袁对防
治软弱围岩的下沉袁松弛
准管89内注或浆准108或增钢设花钢管筋
袁洞口段及洞身特殊
情况段遥和坍塌等有显著效果遥
笼袁管外端支于钢架上遥
超前中管
管棚与钢架组合成预支
棚
护系统袁以支撑和加固
准沿76隧热道轧拱无部缝外钢缘花架管设袁洞身地层自稳能力
差袁岩体结构松弛破自稳能力极低的围岩遥
管内注浆袁管外端支于坏或处于全风化层袁钢架上遥
土层的隧道浅埋段遥沿隧道拱部外缘架设除采用超前中管超前小导
可加固洞壁一定范围的
管
围岩袁也可与钢架组成
小管棚系统支托围岩遥
无准42缝袁钢长花3.5~4.5m管袁管内注热浆轧棚或
大管棚的单线隧道V袁级围岩地段袁车站隧管外端可支于钢架上遥道IV尧V级围岩地段遥超前锚杆
拱部超前锚杆用于支托
拱上部临空的围岩遥
准沿22隧砂道支浆拱于锚部钢杆外架袁缘上外端架设
遥
可IV级围岩地段遥渊2冤对施工过程中首次出现软岩大变形段落四方会勘袁并增加试验渊3冤建段立袁对软岩其工大法变形尧支台护进行账袁并试验并对软岩确大定变形支护成措施洞段遥
加强监控量55.1施工工测袁必要时增加施工要艺措施以策安全遥
隧道通过点
破碎围岩时袁有产生软弱围岩变形的可能袁施工中须给渊1予冤软高弱围度重岩视遇遥
水会失去强度袁产生较大的塑性变形袁因此袁防水工作至关重要袁如地下水是由地表补给袁可以在地表设置排水系统引排遥对承压水袁在每个掘进循环中袁在掌子面处钻超前探孔袁以探明地下水情况遥当水量较小时袁随工作面的向前渊2推冤通过进挖软好弱围排水岩沟大曰当变形水量地较层大时时袁各袁先施进行工工注序浆之止间水的遥
距离要尽量缩短袁并尽快施作初期支护袁快速封闭围岩袁以减少岩层暴露渊3尧冤松采动用和爆地破压法增掘大进遥
时袁严格掌握炮眼数量尧深度及装药量袁尽量减少爆破对围岩的震动遥
支护结构及作业中采用台阶法施工时袁可考虑设临时仰拱袁尽早使支护结构封闭成环遥在上台阶拱脚地段设锁脚锚杆袁施作临时仰拱或横撑将拱脚顶紧袁形成拱部临时封闭结构袁防渊止4冤拱适当部采过用大加变形长锚遥
杆并扩大锚设范围袁抑制围岩变形曰采用自进注渊浆锚杆袁防止锚孔塌孔而影响锚杆施渊56冤冤采采用适用可当加伸缩大钢预拱留架变形全环量的支护措施袁允袁工许以袁围保实现岩证在隧长一道锚定范围的杆限施作界遥
内遥变形袁渊使围7冤洞岩身压施力工得过到程中一定袁要程度的将超前地释放质遥
预报和监控量测纳入正常的施工工序进行管理遥根据围岩变化情况袁随时调整爆破参数和开挖方式袁尤其在通过吁级围岩尧浅埋段尧断层等不良地质地段袁应加强地质超前预报和监控量测袁及时分析整理监控量测结果袁反馈支护及围岩状态信息袁并优化调整支护参数袁以指导现场施工袁确保施工及结构安全遥同时做好排水尧防渗尧防渊坍8冤塌软尧弱围防冒岩顶施等工作工严格遥
控制工序袁上台阶每循环开挖支护进尺吁级不得大于1榀钢架间距袁郁级不得大于2榀钢架间距遥郁尧吁围岩边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架遥仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆袁每循环开挖进尺郁尧吁围252岩不得大于3m袁土质不得大于1.5m遥郁尧吁围岩仰拱距掌子面
LOWCARBONWORLD2017/12不得大于30m遥隧道开挖后初期支护应及时施做并封闭袁二次衬90m砌尧及吁时级施不做得袁大二次于衬70m砌遥
距掌子面的距离院郁级围岩不得大于100mm渊9冤渊10时当冤仰袁拱应顶拱暂停下沉尧二次掘尧进水衬袁平砌并及收敛紧跟时速率达到5mm/d或位移累计达袁分尽析量原缩因短袁仰采取拱尧措施二衬遥
到掌子面步距遥
渊11冤加强超前地质预报和围岩量测袁根据围岩量测结果随5.2时调整5.2.1施工方法支护参数和袁参同数
时做好应急预案遥
开开挖挖与尧支支护
护施工院遵循野短进尺尧弱爆破尧强支护尧勤量测尧早封闭冶的原则遥加强围岩监控量测袁根据量测结果调整支护参数袁进行动态施工遥
本隧道洞身深埋段高地应力条件下软弱围岩变形段尧膨胀性围岩膨胀变形段袁初期支护为锚杆尧钢筋网尧喷射混凝土曰大变形地段主要采用准22锚杆配合I18钢架作为初期支护的加劲措施袁钢架其纵向间距为0.8m袁锚杆外插角为10耀15毅袁每根长度为3.5m袁其纵向搭接长度不小于1m曰采用砂浆锚杆袁锚杆体用螺纹钢筋加工袁将钢筋头部加工成扁铲形或尖锥形袁其环向间距为30耀50cm袁纵向间距位为2.4m曰初期支护和钢架沿隧道开挖外轮廓全周布置遥
严重变形段预留变形量为14耀32cm袁拱部采用准22组合中5.2.2空注浆锚杆袁边墙采用G32自进式注浆锚杆遥
渊配置浆液及注浆
配合淤1冤比水配进行投料泥制浆浆的液
搅拌袁在中应空在锚高杆速中注水搅拌机内泥进行浆袁其水袁严灰格比按为照施1院工1袁注浆时掺剂于初在水中搅拌压水0.5按泥耀1MPa一定浆比例的投料袁终压加入顺2.0MPa袁序搅拌院在放水的同遥
溶解袁再时将袁需将要缓的水凝剂泥倒尧外入袁搅拌量的盂5耀浆210%液耀3min配袁缓比遥
凝根剂据的现掺场量试验占水确泥定重量的遥外掺2剂耀的重量为水泥重储浆榆桶制时备要用水泥浆时袁严禁水泥块或纸片进入3%浆遥
液袁放浆进入注浆虞记录做好配滤置网浆过液滤的袁施以工防记录止堵塞袁并注且浆在注泵遥
浆过程中要浆液愚由配袁置为好分的析浆注液浆存效果提放在由供低依速据搅拌遥
做好器的储渊于存放时间稍长产生沉淀尧离析等现浆罐内袁防止浆机淤2冤注浆
象遥
拌安装好中空锚杆即对孔内注浆袁浆液由终压于制ZJ-400高速制2MPa采遥
用袁注持浆压机将15min浆液后停注入止中注空浆遥锚注杆浆内应袁初满足压设0.5计耀1.0MPa要求袁一袁般为钻孔圆柱体的1.5倍曰若注浆量超限袁未达到设计要求袁应调整浆液浓度继续注浆袁确保钻孔周围岩体与中空锚杆周围5.2.3空隙二次充填衬砌
饱满遥
6结二次软岩语衬砌为模筑混凝土袁在变形稳定后按正常工艺施作遥
变形是由于高地应力尧围岩节理发育尧地下水丰富形成的复合式变形袁地质原因是内因袁设计和施工不到位是诱发外因遥软岩隧道设计施工的基本原则是野优化洞型尧选择断面尧先柔后刚尧先放后抗尧变形预留尧防侵净空尧底部加强尧及早成环冶遥施工中应根据实际的围岩类别尧岩性以及监控量测数据选择不同的施工参数袁才能保证工程质量袁取得经济效益遥收稿日期：2017-9-14
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