复杂地质隧道施工技术研究.docx

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复杂地质隧道施工技术研究

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摘要：玉磨铁路西双版纳隧道进口掌子面开挖至DK348+360后，掘进过程中掌子面地质复杂多变，多以粉质黏土、角砾土、碎石为主，中间夹有砂层及炭质泥岩，围岩岩性不均，整体黏结性极差，无法自稳。若采用三台阶法施工，上台阶核心土无法预留，掌子面挤出滑塌严重，不仅导致施工进度缓慢，工期延长，而且存在重大安全事故隐患。为解决该问题，西双版纳隧道进口采用微台阶开挖，减小开挖临空面，并施作临时仰拱，使支护封闭成环，此方法不仅控制了隧道施工中初支面的变形，还大大加快了施工速度。本文结合西双版纳隧道进口施工的实践案例，总结该技术的应用及意义。

关键词：隧道施工；复杂地质；微台阶施工；临时仰拱

引言：近年来，我国交通行业发展迅猛，隧道工程层出不穷，施工中遇见地质情况多种多样，以往的隧道开挖工法对较复杂地质已不再适用。针对此类隧道难题，经现场研究及实践，采用微台阶开挖，然后加上三道临时仰拱，既加快了施工作业进度，又确保了现场施工安全，做到了“早开挖、早支护、早封闭”。

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工程概况

1.1设计概况

西双版纳隧道位于野象谷站～西双版纳站区间，进口里程为DK348+050，出口里程为DK358+730，全长10680m，为双线隧道，左右线线间距为4.2～5.083m。其中西双版纳隧道进口承担承担DK348+050～DK349+116段1066m施工任务，施工区间全部为V级围岩。

1.2工程地质

测区上覆第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)淤泥质土、粉质黏土、砾砂、卵石土，坡残积层(Q4dl+el)粉质黏土，粗角砾土；下伏基岩为侏罗系中统花开左组上段(J2h2)泥岩夹砂岩、泥灰岩，下段(J2h1)砂岩泥岩互岩、砾岩；三叠系上统小定西组中、下段(T3X1+2)安山岩、安山玄武岩夹凝灰岩、凝灰质泥岩，泥岩夹砂岩，下段(T3X1)泥岩夹砂岩，中统忙怀组上段(T2m2)流纹岩、英安岩、硅质岩；二叠系上统(P2）片岩、炭质片岩、中性火山岩、岩屑砂岩、硅质岩、板岩、千枚岩；断层附近分布断层角砾(Fbr)。

1.3水文特征

1.3.1地表水

隧道地表水主要为隧道进口端龙养河水，洞身地表季节性沟水，属澜沧江水系，流量受季节影响明显，雨季水量较大，旱季相对较小。其中洞身地表季节性沟水对隧道区基岩裂隙水及断层水的补给作用明显，对隧道涌水量贡献较大。地表水主要受大气降水补给，隧址区以光塌山为隧区地表分水岭，DK352+060向小里程往龙养河排泄，DK352+060向大里程往澜沧江排泄。

1.3.2地下水

地下水主要受地表水系、地形地貌和构造行迹的控制。测区地下水类型齐全，根据测区水文地质条件，以赋存运移地下水的岩石类型、地表水动力特征以及储水空间类型，测区含水岩分为第四系松散岩类孔隙水，基岩裂隙水及构造裂隙水三种类型。

1.3.3水化学特征

（1）取地表水实验综合分析。根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB10005-2010)判定,在环境作用类别为化学侵蚀环境、氯盐环境及盐类结晶破坏环境时，水中的酸性侵蚀、侵蚀性CO2、S042-、Mg2+、Cl-对混凝土结构无侵蚀性。

（2）取地下水实验综合分析。根据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》(TB10005-2010)判定,隧道穿越N2底层DK348+050～DK349+280段环境类别为化学侵蚀环境、氯盐环境及岩类破环结晶环境时，水对混凝土结构具有酸性侵蚀和侵蚀性CO2侵蚀，侵蚀环境作用等级为H1。

1.3.4隧道涌水量

全隧预测正常涌水量Q=30×103（m3/d），雨季最大涌水量Q=36×103（m3/d）。

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技术难点

掌子面开挖至DK348+360后，掘进过程中掌子面地质复杂多变，多以粉质黏土、角砾土、碎石为主，中间夹有砂层及炭质泥岩，围岩岩性不均，整体黏结性极差，无法自稳。若采用三台阶施工，上台阶核心土无法预留，掌子面挤出滑塌严重，现场施工如下图：

DK348+363掌子面主要为粉质粘土夹炭质泥岩，两种土质间粘结性极差，掌子面无法自稳

DK348+365掌子面围岩主要为粉质黏土，夹有砂层，上台阶右拱脚有渗滴水，土体成流塑状，立架完成封闭掌子面后掌子面土体挤出，上台阶临时仰拱失效，当日沉降量为117mm

3、复杂地质隧道微台阶施工方法的应用

3.1施工步骤

（1）在上一循环的超前支护的防护下，机械配合人工开挖①部→施作①部周边的初期支护：初喷混凝土并封闭掌子面，架立钢架（设φ76锁脚锚管），铺设钢筋网，复喷混凝土至设计厚度→施作上台阶临时仰拱：立设I22型钢钢架，并喷射混凝土封闭临时仰拱。

（2）机械配合人工开挖②-1部→施作②-1部初期支护：初喷混凝土并封闭开挖临空面，架立钢架，铺设钢筋网