隧道软弱围岩大变形处理方案研究

3现场施工情况

该隧道初期支护变形较大地段均按V 级围岩进行施工，采用

V 级B 型复合式衬砌,全环设I 18工字钢架加强支护，纵向间距 0. 6 m ，拱部设糾2超前小导管支护。

现场施工方法以两台阶法、三台阶法（部分地段增加临时仰 拱)为主。初期支护变形主要为水平收敛，集中表现为边墙钢架 接头处初支开裂，并形成纵向裂缝,拱顶下沉量一般较小。变形 较大时，隧道一般正在进行下台阶或仰拱开挖支护，洞内收敛明 显增大。初期支护变形水平收敛值最大达10 c n i /d ，拱顶下沉最 大达5 cm/d ;最大累计水平收敛值达80 c m ，最大累计沉降值 45 c m ,初支开裂严重，钢架扭曲变形。

洞内初期支护变形情况见图3。

4

原因分析

通过对该隧道围岩变形较大地段情况分析，其主要原因有：1)根据现场开挖揭示，围岩变形较大地段岩性多为千枚岩、

炭质板岩、炭质页岩等，岩体软弱破碎，自稳能力差。加之部分地 段存在裂隙水，进一步降低了围岩的物理力学指标，导致隧道开挖

字钢架加强支护，纵向间距〇. 8 m ~ 1 m ，拱部设糾2超前小导管， 每根长3 m ~3. 5 m ,环向间距0. 4 m ,纵向间距1.6 m ~2 m ,台阶法施工(见图2)。

初期支护

防水层

1隧道概况

某电力牵引单线隧道，设计行车速度12〇 km/h ，全长10 606 m ，

隧道最大埋深约680 m ，最小埋深约40 m 。线路纵坡:全隧道为单 面上坡，坡率依次为6%e(5 m 长），21%e (350 m 长），28. 1%C (6 750 m 长），28. 5%。（ 1 610 m 长），28. 1%。（ 750 m 长），16%c (350 m 长），1%C(232 m 长）。

隧区位于欧亚板块和印度洋板块相互碰撞汇聚形成的青藏 高原东南缘之川滇菱形断块的西部边界断裂带（金沙江一中甸断 裂带）内,地质构造复杂，新构造运动强烈，属我国著名的南北向 地震带南段之滇西地震带。

隧区位于冲江河断裂北侧，断裂构造发育，主要有阿里洛断 层、土官村断层，受其影响，节理发育，岩体较破碎，风化差异大。 隧道洞身穿越的地层为三迭系上统（T2b )白云质灰岩夹板岩、下 统(T\\ )板岩、千枚岩夹灰岩、炭质板岩（)、二叠系上统（P2a)片 理化玄武岩夹凝灰质片岩。

2大变形段原设计情况

2.1

地质情况

该隧道初期支护变形较大地段地层岩性以千枚岩、炭质板

岩、炭质页岩为主，局部地段裂隙水发育，围岩级别为V 级（见 图1)。

图

1

洞内掌子面地质情况

2.2设计情况

V 级围岩地段设计采用V 级B 型复合式衬砌，全环设118工

Non-linear finite-element model for analysis of integral and jointless bridges

Zheng Xiuqin W u Ming

(Shantou University , Shantou 515063, China )

Abstract： Taking a bui l t integral bridge f o r an example, 3D finite-element models of i n tegral bridges and s o i l s were established by using the

large-scale f i n i t e element analysis software A B A Q U S. The bridge structure was simulated by the ideal linear e l a s t i c model, and the i n i t i a l s t r e s s balance of the foundation was also considered. In t h i s paper, force performance of integral bridges was analyzed considering the dead load and thermal load. Comparing t o the measured s t r e s s values from the b u i l t bridge, the finite-element model would be verified.Key words ： i ntegral and j o i n t l e s s bridges, finite-element model, thermal load, force performance

第42卷第32期 山 西建筑

Vol.42No.322 0 1 6 年 1 1 月

SHANXI A R C HITECTURE Nov. 2016

• 185 •

文章编号：1009-6825 (2016) 32-0185-02

隧道软弱围岩大变形处理方案研究

曹伟

(重庆市交通规划勘察设计院，重庆400000)

摘要:结合某隧道大变形段的地质及设计概况，分析了该隧道围岩变形的主要原因，并提出了围岩变形的现场处理措施及施工 技术要点,有效控制了隧道初期支护变形现象的发生，促进了全线工程的顺利进行。关键词：隧道，软弱围岩，初期支护，变形

中图分类号:U452.12

文献标识码:A

收稿日期

:2016-09-07作者简介:曹伟（

1986-),男，

工程师

• 186 •

第42卷第32期

20 1 6年1 1月

山西建筑

钢架接头处

i %向裂缝

1寅i 帑顏羅m 額;!M UUss_§iUki

初期支护

图

7

调整后V

级围岩曲墙式衬砌

2)

初期支护全环设I 18型钢钢架，纵向间距调整为0.5 m ;拱

部设糾2超前小导管,每根长3.5 m ,环向间距0.4 m ,纵向间距 2 m 。钢架间纵向连接钢筋采用4)25钢筋，“Z ”形布置，设于钢架 内侧(靠二衬侧），钢筋纵向接头应错开；同时，加强各台阶底部钢 架纵向垫槽钢的施工工艺，确保钢架系统整体稳定性。

3) 根据现场施工情况及监控量测数据反映情况，围岩及初支

变形多发生于边墙及存在基岩裂隙水部位，拟将原设计50%系统 锚杆的长度调整为4. 5 m ,设于开挖揭示存在变形风险区域，间距 1 m x l m (环向X 纵向）交错布置。改进描杆施工设备，加强描杆 施工工艺，做好锚杆尾部垫板及螺栓连接、灌浆等工艺，确保径向 锚杆施工质量及施作效果。

4 )施工方法建议调整为短台阶法或微台阶法,根据监控量测

成果资料，必要时可加设临时横撑，尽快封闭支护成环，及时施作 二次衬砲。施工过程中应严格控制每循环进尺，每循环开挖后严 格执行“初喷—架设钢架—锚杆—钢筋网—复喷”的施工工序，确

保施工质量及施工安全。

5 )加强糾2锁脚锚管的施工工艺、注浆工艺,研究强化锚管 与钢架的连接工艺，确保锚管施工质量;必要时可适当增设锁脚锚 管，防止工序倒换时突发沉降。6) 地下水发育地段，可适当设引（排）水孔，防止地下水聚集

导致围岩及初支变形加剧。

7)

对于变形持续增大、变形速率持续不稳定段落，为保证二衬

强度,从而避免二衬后期受压开裂，除采取相应加强措施之外,必 要时通过埋设支护内力测试元器件并进行监测，通过内力监测数 据指导支护参数的优化。8) 施工过程中加强监控量测及数据分析，适当调整预留变形 量及支护参数。加强各工序施工工艺及施工质量,确保施工及结 构安全。

6施工处理效果

现场施工过程中严格按照上述措施及要求进行施工，隧道初

期支护大变形情况已得到有效控制，为确保全线按设计工期完工 奠定了良好基础。

图

6

钢架接头处纵向裂缝3)现场施工工艺标准不高（锁脚锚杆与钢架连接不够牢固）、 支护措施实施不到位（系统锚杆数量及长度不够、临时横撑施作不 及时）、施工组织不力等也是变形原因之一。

5现场处理措施

由于该隧道已出现围岩变形较大，初期支护持续性换拱，严重

影响现场施工安全及进度，结合本隧道初期支护大变形特点，拟采 用措施如下：

1)变形较大地段衬砌型式采用调整后的曲墙式衬砌（见图

7),必要时采用大变形衬砌结构形式（辅助坑道采用曲墙式+全 环钢架衬砌,模筑衬砌内增设钢筋）。施工过程中根据监控量测成 果资料，适时调整预留变形量，避免侵限或回填过大。

后围岩变形较大（见图4)。

®状裂隙"

水渗出i ;

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k

图

3

洞内初期支护变形情况

图

4

开挖现场裂隙水渗出情况

2)监控量测数据反映，各隧道洞内初期支护变形主要为水平 收敛较大，拱顶下沉量较小。从现场施工来看，水平收敛较大时,

边墙处钢架连接部位明显出现接头裂开现象（见图5)，初期支护 沿各钢架接头处形成纵向裂缝(见图6)。其主要原因为施工过程 中钢架接头连接不密贴牢固，锁脚锚管未起到锚固作用，且由于初 期支护封闭支护成环时间较长，导致围岩变形持续性发展。

、

k

头丌裂 1

图

5

钢架接头处变形及开裂情况

Study on weak surrounding rock deformation processing scheme of the tunnel

Cao Wei

(Chongqing Institute of Traffic Planning Survey & Design , Chongqing 400000, China )

Abstract ： Combining with geology and design conditions of the tunnel deformation section, the paper analyzes major tunnel surrounding rock de-

formation causes，and puts forward f i e l d processing measures and construction technology points of surrounding rock deformation，which effec t i v e - l y avoids the tunnel preliminary support deformation and promote smooth operation of the whole-line engineering as well.

Key words ： tunnel, weak surrounding rock, preliminary support,

deformation