六盘山隧道变形段施工方案.doc

六盘山隧道高软岩大变形段施工方案 一、工程概况 1、设计概况 本拟建工程为青岛至兰州公路（宁夏境）东山坡至毛家沟段高速公路，是国家高速公路规划网中18条横线的第6条，是国家高速公路网的重要环节和组成部分，本合同段为第4合同段，合同段起点里程K12+500，终点里程K18+601.7，合同段全长6.1017Km，施工内容包括路基、桥梁、涵洞、隧道等施工内容。本合同段重点工程为六盘山隧道工程出口段，隧道左线长3210m，右线长3260m。 计划施工工期33个月，计划开工日期：2012年7月，计划交工日期：2015年3月。缺陷责任期为自实际交工日期起24个月。 2、地质情况 隧道洞身穿越白垩系下统李洼峡组泥质粉砂岩、粉砂质泥岩及第三系渐新统清水营组砖红色粉砂质泥岩夹砂砾岩，结构较完整，稳定性相对较好，围岩级别Ⅳ级。洞身轴部穿越米缸山大背斜及多个小型褶曲形成的褶皱带，地形上表现为山体呈波状起伏。施工时可见基岩裂隙渗水，多以滴流或线流形式出现，沟谷分布地段及褶皱构造带部位有发生突涌水的可能。岩体纵向节理裂隙较为发育，泥岩遇水易软化、崩解，洞室开挖爆破拱部围岩支护不当，会产生局部掉块、塌落，甚至会出现坍塌现象。隧道洞身深埋段高应力集中，深部软质岩区有发生大变形的可能。 3、大变形段判定指标 当采用常规支护的隧道由于地应力较高而使其初期支护发生程度不同的破坏且位移值与隧道当量半径之比大于3%时，认为发生大变形。 本项目六盘山隧道穿越地层岩性主要以中风化粉砂质泥岩为主，岩石风化不均，风化层厚度变化大，且这些段落埋深较大，岩质属较硬—较软岩，加之区内存在高地应力现象，因此隧道深部软质岩（中风化粉砂质泥岩）存在大变形的可能。 ①大变形分级标准 目前关于大变形国内尚无统一分级标准，本次设计参照国内专家对软岩大变形的分级方案的研究成果进行等级划分。具体标准如下： 现场判定依据 大变形等级之现场判定 大变形分级 Ua/a（%） 双车道公路隧道Ua/cm 初期支护破坏现象 轻度 3~6 20~35 喷混凝土层龟裂，钢架局部与喷层脱离 中度 6~10 35~60 喷混凝土层严重开裂，掉块，局部钢架变形，锚杆垫板凹陷 严重 ＞10 ＞60 现象同上，但大面积发生，且产生锚杆拉断及钢架变形扭曲现象 注：表中Ua为洞壁位移，a为隧道当量半径；表中变形及位移均在初期支护已施工的条件下产生，该支护系常规标准支护。 理论判定依据 大变形等级之理论判定 项目 原始地应力 判定 结论 P01=4.67Rcm+2.52 P0 P0＜P01 不发生大变形 P01≤P0≤P02 轻度大变形 P02=5.74Rcm+4.48 P02≤P0≤P03 中度大变形 P03=7.73Rcm+5.20 P0＞P03 严重大变形 注：P0为平均地应力（隧道横断面上最大主应力与最小主应力的平均值）；P01、P02、P03分别为研究成果的三条回归曲线（此处对研究过程不作详述），Rcm为岩体抗压强度（采用围岩内摩擦角φ及粘聚力C按库伦屈服公式推算），。 c、六盘山隧道可能发生大变形段的岩石基本物理力学参数 由于六盘山隧道岩性较为单一，洞身围岩主要为中风化粉砂质泥岩，根据钻孔ZK4、ZK5实测地应力值，结合六盘山隧道地勘资料以及《公路隧道设计规范》，判定本隧道在施工过程可能发生大变形的段落以及大变形的等级。 六盘山隧道大变形段岩石基本物理力学参数表 项目 段落 地层岩性 最大主应力 最小主应力 Po C φ Rcm 大变形等级 埋深 ZK4（1） 中风化粉砂质泥岩 9.24 13.52 11.4 0.84 62.5 7.03 不发生 475~500米 ZK4（2） 中风化粉砂质泥岩 9.24 13.52 11.4 0.5 35 1.92 不发生 475~500m ZK5（1） 中风化粉砂质泥岩 11.07 16.68 13.9 3.63 50.1 11.3 不发生 500多米 ZK5（2） 中风化粉砂质泥岩 11.07 16.68 13.9 0.5 35 1.92 轻度 约500m 注： C为围岩粘聚力（MPa），φ为围岩内摩擦角，Rcm为岩体抗压强度，Po为平均地应力（隧道横断面上的最大主应力与最小主应力平均值（取隧道轴线3倍洞径内的最大地应力值）。 表中带“（1）”的为根据实测数据计算的结果，表中带“（2）”的为根结合《公路隧道设计规范》围岩C、φ值计算的结果。从以上两种情况的计算结果分析，按实测值计算的结果表明隧道开挖过程中不会发生大变形，而按照规范计算的结果表明在埋深约500米或大于500米处，可能发生大变形段。由于发生大变形的因素