木寨岭隧道软岩大变形段支护措施研究.docx

现代隧道技术MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY木寨岭隧道软岩大变形段支护措施研究文章编号：1009-6582（2011）04-0135-07木寨岭隧道软岩大变形段支护措施研究刘国庆（中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043）摘要文章结合新建兰渝线木寨岭隧道工程实践，在了解了碳质板岩地层发生大变形的原因和机理的基础上，对高地应力条件下软岩大变形的控制技术进行了分析研究，提出了处理隧道大变形应以控制为主的原则，以及确保隧道安全施工、快速通过的支护措施和变形控制对策。关键词隧道软弱围岩中图分类号：U457+.3大变形高地应力变形控制文献标识码：ADK192+375，全长19.095km，设计为两座单线隧道，洞身段线间距40m。该隧道最大埋深600m，为全线控制工程之一。根据施组要求，共设置八座斜井，其中3#、4#井采用有轨运输。勘察设计资料显示，隧道洞身位于二叠系碳质板岩地段（DK177+700～DK192+170），最大水平地应力SH=16.8～27.5MPa，岩石单轴饱和抗压强度Rc=30～100MPa，其强度应力比Rc/SH=1.1～5.7，属极高—高地应力区（GB/50218-94工程岩体分级标准）。防范和控制上述高地应力软岩地段施工中产生的围岩较大挤压变形，将是本隧道设计与施工需要解决的技术关键。绪言由于岩体的复杂性和各种地质条件的影响，到目前为此，国内外关于高地应力对不同地质条件下隧道工程影响的特性，尚难取得统一认识。在我国，目前在家竹箐隧道、乌鞘岭隧道、堡镇隧道等典型高地应力隧道工程中已取得一定经验，但对于更为复杂地质条件下长大隧道工程的安全和快速施工，在地应力影响特性、支护变形控制结构和施工方法上仍有待进一步研究。新建兰渝线为我国迄今为止最为复杂的一条山区铁路，沿线穿越崇山峻岭，长大隧道及隧道群占线路总长度近70%。该线隧道地质及地形条件极为复杂，存在地应力高、断裂构造及不良地质发育等特点。其中，兰广段软岩隧道通过的主要地层为二叠系碳质板岩、志留系碳质千枚岩等，遇水易软化，受地应力和地质构造等影响，施工中可能引起挤压性大变形，危及隧道安全并制约施工进度，给隧道设计和施工带来一系列困难。因此，控制软岩大变形是本线面临的一大技术难题。1软岩大变形隧道风险对策由于本隧道DK177+700～DK191+810段以软质板岩为主，夹极软岩碳质板岩，受构造影响岩体破碎，同时受高地应力的影响隧道有产生较大变形的可能，故在设计阶段对此做出了如下风险对策：（1）针对不同的地层采用不同支护参数来控制围岩变形。（2）拱部设φ42超前小导管预注浆加固地层，以提高围岩的物理力学参数及应力分布的均匀性。（3）现场测试围岩松动圈的范围，根据围岩应力特征，在隧道施工中采用中长锚杆（管）围岩加固3木寨岭隧道概况木寨岭特长隧道起讫里程为DK173+280～2修改稿返回日期：2011-05-26作者简介：刘国庆（1972-），男,高级工程师，主要从事隧道勘察设计工作，E-mail:tyylysd@163.com.第48卷第4期(总第339期)2011年8月出版135Vol.48，No.4，Total.No.339Aug.2011图13#有轨斜井副井斜7+00～斜6+83段左边墙混凝土开裂掉块严重，部分拱架扭曲变形Fig.1Seriousconcretecrackingandspallingofleftsidewallat7+00～6+83sectionofauxiliaryshaftofNo.3trackedinclinedshaftandsomedistortedsteelarches图2套拱段锚杆施工Fig.2Installationofanchorboltsoninnerarchsection现代隧道技术MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY木寨岭隧道软岩大变形段支护措施研究技术，以控制变形。（4）可以通过加大隧道的预留变形量，加强隧道的初期支护参数，如：采用早高强喷混凝土、增大喷层厚度、加大初期支护钢架的刚度、采用长锚杆和深孔锚杆，以及加强二次衬砌的结构参数等来控制变形。（5）发生挤压大变形时，可采用多重支护、分次施工支护技术来控制变形。（6）为了控制变形，改善隧道结构的受力条件，根据实际的变形情况，可适当调整隧道结构的曲率，隧道正洞可采用近似圆形的结构断面，斜井可采用曲墙断面形式。（7）掌子面设小导管进行应力释放，必要时可压注水泥浆预加固掌子面。（8）采用动态设计，启动科研项目，用科研成果指导设计、施工。顶下沉累计值达285mm（图1）。（1）原设计情况本段原设计（Ⅴ级围岩）支护参数为：I12工字钢（1榀/米）；15cm厚C25喷混凝土；φ22砂浆锚杆长，3.0m,间距为1.0m×1.0m；φ8钢筋网片，间