乌鞘岭隧道F7断层右线迂回导坑支护结构现场试验.pdf

．5，0．2006年中国交通土建I程学术论文集 乌鞘岭隧道F7断层右线迂回导坑支护 结构现场试验 张宇1 采冶1 肖广智2万晓燕。伍晓军1 1中铁西南科学研究院成都610031 1铁道部工程管理中心北京100844 【摘要】 乌鞘岭隧道F7断层地段开挖后的净空变形量曾达1050mm，出现支护裂损、钢架扭曲， 净空侵限明显。通过在F7断层右线迂回导坑开展支护结构现场试验，揭示该地段开挖后围 岩的位移变形特征与发展规律，分析试验段初期支护和二次衬砌在不同阶段因各种不利影 响作用下的受力状况，并对相应衬砌结构的安全性进行评价。试验结果为F7断层地段右线 正洞和左线平导的结构设计和快速施工决策提供科学依据，并为大变形隧道的控制变形快 速施工方法积累有益的经验。 【关键词】 乌鞘岭隧道F7断层大变形控制变形结构试验 1工程概况 050 乌鞘岭隧道全长20 m，位于连接欧亚太陆的唯一铁路运输通道兰新铁路复线兰州至武威段， 为目前亚洲最长的山岭隧道，被铁道部定为铁路第六次大提速酌关键工程稆铁路跨越式发展的标志性工 程，设计为两座单线隧道，线间距为40m。 F7断层破碎带宽785m(YDKl77+050～+835)，埋深420～470m。断层上盘为志留系板岩、千枚 岩，下盘为三叠系砂岩、页岩及白垩系砂岩、砾岩夹泥岩。受 断层长期活动、特别是逆断层和左旋逆走滑断层括动方向的影 响，该地段在构造应力和自重应力长期作用下，围岩处于强挤 压状态，隧道开挖后应力释放引起围岩和支护结构的变形十分 明显。F7断层主带旄工段的右线正洞和左线平导均采用圆形 断面上下台阶法掘进，开挖后隧道发生极其严重的变形，最大 净空变形量达1050 trim，出现支护裂损、钢架扭曲，净空侵 限明显(见图I)。如此强烈的地层变形已严重危及隧道施工安 牟和甩署． 图1钢管横撑拄挤弯 针对乌鞘岭隧道深埋地段大变形的施工控制，铁道部组织设计、科研及高校开展了相关技术研究“】， 并在左、右线的迂回导坑中相继开展了现场综合试验。其中，右线迂回导坑现场试验主要针对F7断层 地带隧道开挖引起的大变形问题，通过在趣前的迂回导坑开展围岩和不同类型支护结构稳定性的现场测 试，掌握F7断层开挖后围岩大变形的特征与发展规律以及对不同类型支护结构稳定性的影响程度，找 到符合快速通过断层的有效结构形式，为正洞通过F7断层大变形地段的支护结构设计与快速施工决策 提供科学依据，使正洞能够安全快速通过F7断层，确保乌鞘蛉隧道工期。 F7断层右线迂回导坑支护结构采用动态设计，通过结构检算和现场测试，最终选择适宜的支护结 构形式。试验方案最初拟定三种不同的结构断面类型，每类断面试验长度为15m。试验段与右线正洞 隧道·5，I· 完成了第一类支护结构方案的现场试验。图2为F7断层右线迂回导坑支护结构现场试验规划示意图。 圈2右线迂回导坑支护结构试验段规划示意圈 2支护结构试验方案 2．1支护结构设计参数 现场实施的第一类支护结构断面如图3所示，设计参数脚：初期支护C20喷混凝土厚25cin，格栅 初支预留变形20cm，拱墙设防水层。二衬厚40 cm，内设格栅钢架。本方案采用蛋形断面，通过加高 曲墙矢高来满足受力要求。二衬配筋采用预制的如图4所示的格栅钢架，可有效加快施工速度。 围3 F7右线迂回导坑支护结构试验断面 铜絮正视圈 圈4第一类试验螭梅初支二衬格撮钢架示意 ．512·2006年中国交通土建I程学术论文集 2．2现场测试方案 现场测试针对试验的支护结构形式，测试围岩