高地应力软岩隧道控制塌方变形施工技术.doc

高地应力软岩隧道控制塌方变形施工技术摘要：文章以国内某在建铁路隧道的工程实践，介绍了该隧道在施工中受到高地应力软岩地质的影响，初期支护出现大变形的特点，从地质因素、施工因素等方面分析了变形产生的原因，阐述了在施工工艺、施工技术等方面采取的控制措施。对今后类似隧道施工有着借鉴和指导意义。 关键词：隧道;软岩;高地应力;变形;施工技术 Abstract: the article with a domestic railway tunnel construction of engineering practices, this paper introduces the construction of the tunnel in by high geostress soft rock geological effects, primary support appear large deformation of the feature from the geological factors, such as construction factors, analyzed the causes of the deformation, this paper describes the construction technology, construction technology and take control measures. To the next similar tunnel construction has a reference and guidance significance. Keywords: tunnel; Soft rock; High geostress; Deformation; Construction technology 中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号： 1工程概况 隧道洞身穿越黄土高原的黄土梁峁区，全长13611m，为双线隧道，最大埋深295m。隧道进口段洞身主要通过上第三系、下第三系及白垩系泥岩，成分以石英、长石为主，粉细粒结构，泥质胶结，层片状裂隙发育，具有膨胀性，岩层走向与隧道平行，倾角为75°～90°。隧道区域最大水平主应力为20MPa，处于高地应力状态。隧道地下水类型为第四系松散残积物孔隙潜水和基岩裂隙水，本区地下水属中等富水。 隧道采用三台阶七步开挖支护工法，初期支护采用I20b型钢，间距80cm。支护后围岩发生多次大变形，拱顶下沉最大值达35cm，水平收敛最大值达108cm，初支开裂掉块，钢架扭曲变形，造成初支大面积侵限，需大量换拱作业，同时对下步施工作业安全产生了一定影响。 2隧道变形情况 2.1 初期支护破坏特征 隧道洞身岩体强度低，节理裂隙发育，围岩自稳能力差。开挖后常出现局部掉块及崩塌现象。随着变形逐渐增大，初期支护拱顶下沉开裂、边墙收敛内挤、变形破坏严重。如图1 图1 初期支护破坏、钢架扭曲变形 2.2 围岩变形特征 2.2.1变形持续时间长 初支产生大变形后，变形多未立即停止，而是持续发展甚至加速发展，应力释放时间持续较长，造成初期支护持续变形过大而发生破坏。 2.2.2 变形速率大、变形量大 围岩初期变形快而且变形速率大，一般10d内完成绝大部分变形。单断面最大拱顶下沉速率达115mm/d，最大收敛速率可达到121mm/d。围岩最大拱顶下沉累计为35cm，最大收敛值累计为108cm。 2.2.3 阶段性变形 监控量测数据显示，中下台阶和隧底开挖时，变形加速的特征非常明显，尤其受爆破震动影响变形速率突变几率加大。 2.2.4 不均匀、不对称变形 监测数据显示，初支完成后，不同段落变形量不同。在同一里程断面上水平收敛数据大于拱顶下沉数据；下部水平收敛数据均大于中上部；隧道左线变形数据均大于隧道右线。 2.3 变形破坏规律 经过统计分析：累计变形值小于150mm时，初支无明显异常；累计变形值在150～300mm之间时，初期支护混凝土局部出现纵向及环向开裂，轻微掉块，裂缝缓慢发展；当累计变形量大于300mm时，钢架出现扭曲，断裂，初期支护混凝土大面积剥落掉块，必须进行换拱作业，否则变形继续发展极易塌方。 3变形原因分析 3.1 工程地质原因 隧道受多次地质构造作用影响引起区域围岩地应力较大，且主要为水平构造应力。区域最大水平主应力优势方向为N29°～35°W，与隧道N62°E呈大角度相交，对隧道围岩稳定极为不利，是产生变形的内因。 3.2 水文地质原因 地下水与软弱围岩发生水-岩作用，降低了围岩的力学性能，隧道内围