暗挖区间隧道大变形处理方案.

太平村站～虹桥村站暗挖区间隧道

进口斜井大变形处理方案

1.编制原则

1、昆明市轨道交通3号线项目施工图，有关技术要求、文件组成及内容，铁二院《岩土工程勘察报告（祥勘察）》。

2、国家、云南省现行技术标准、规程和规范，相关法规、政策，特别是安全生产、文明施工、环保方面的法律法规和政策。

3、

《关于太平村站～虹桥村站区间隧道进口斜井洞身大变形建议处理方案的报告》；

4、《铁路混凝土工程施工技术指南》；

5、《轨道交通隧道工程施工质量验收标准》；

6、《铁路隧道喷锚构筑法技术规范》；

7、《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010)；

8、《铁路混凝工程施工质量验收标准》（TB10424）；

9、《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》(铁建设(2005)160号)；

10、xxxx类似工程的施工经验。

2工程简介

2.1原设计概况

太平村站～虹桥村站区间隧道进口斜井位于沟谷地带，地形呈左高右低现状，地形起伏较大。该斜井设计平长140m，开挖范围上部岩层为粉质粘土，下部为强-全风化页岩夹砂岩，围岩分级为V级。设计水文情况：地下水为上层滞水、基岩风化裂隙水及构造裂隙水。隧道净空断面尺寸为4.7（宽）×5.75（高）m，开挖断面尺寸为5.82（宽）m×7.62（高）m。

2.2变更设计情况

结合现场实际情况，依据有关会议精神，XK0+140～+115段初期支护钢架由Ⅰ14变更为Ⅰ18，间距50cm,系统锚杆Φ22砂浆锚杆变更为Φ42注浆锚管，锁脚砂浆锚杆变更为锁脚注浆锚管。

2.3变形情况

2011年10月26日斜井施工至掌子面里程XK0+113时，通过观察发现

XK0+113~+122.5段初期支护喷射混凝土有开裂剥落现象。此时立即停止施工，人员、设备迅速撤离现场。此时，仰拱施工至XK0+122.5；加强二衬施工至

XK0+125.5。大变形段里程为XK0+113～+122.5，长9.5m，该段右侧钢拱架失稳内敛约60cm，初支砼严重剥落，变形过程+115～+118右侧拱脚处、+118～+122右侧墙角处分别流出黄色、黑色泥浆；地表沉陷深约1.7m，面积约70m2,见图

2-1、2-2。

图2-1 地表沉陷状况图2-2 洞内大变形状况

3 变形原因分析

3、1地质因素

隧道围岩，经过多年地质构造运动，围岩应力处于平衡状态，一经开挖，潜在应力释放，应力重新分布，在原生应力已遭破坏，新生应力场尚未稳定前提下，围岩承受压大、极易失稳导致坍塌；当通过各种堆积体是，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起坍塌；在挤压破碎带，岩脉穿插带、节理密集带等裂结构地层中，岩块间互相挤压钳制，一经开挖则失稳，常见岩块掉落、坍塌；在软弱围岩节理发育的情况下，或泥质充填物过多，均易产生较大的坍塌；在构造运动作用下，薄层岩体形成的笑摺曲、节理发育地段，施工中常常发生坍塌；岩层软硬相间，或有软弱风化夹层的岩，在裂隙水的作用下，软弱面强度大大降低，因而发生坍塌；裂隙水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用加剧岩体的失稳和坍塌。

3、2 结构支护原因

由于围岩应力变化具有不确定性，结构支护承载应力很难进行精确计算，设计支护强度、刚度是否能够满足承载应力的要求是很难进行精确的判断的，因此，支护参数的偏小，往往也是导致隧道坍塌的主要原因之一，且造成的危害性极大。

3 、3 施工原因

3、3、1采用施工方法和措施不当

施工中经常存在：施工方法与地质条件不相适应，地质条件发生变化，没有及时改变施工方法；施工支护不及时；地层暴露过久，引起围岩松动、风化；忽略了围岩的变形规律，围岩的变形同时具有连续变形和突然变形的特征。当开挖距离小于D（D为隧道开挖宽度）时，围岩两端由于受到二次衬砌砼和开挖掌子面支撑的约束作用，连续变形很小，主要是爆破后的受震动影响的突然变形，而且在这个距离范围内由于衬砌和开挖面支承的“空间效应”的影响，即使初期支护抗力不足围岩滑移力亦不至于失稳，当这个距离为1.5D～3D时，“空间效应”的影响完全消失，初期支护抗力小于滑移力的问题即刻暴露出来，围岩急剧变形，极易引起塌方。

3、3、2施工工艺及操作欠规范，工程质量不合格

施工过程中存在的工艺操作不符合施工技术规范要求，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强也是造成塌方的另一个重要原因，常发生的施工质量问题有锚杆长度不足；锚杆砂浆不饱满或强度尤其早期强度不足；喷砼强度厚度达不到设计要求；钢支撑未完全由喷射

砼包围密实或钢支撑与围岩之间存在空隙及钢支撑未置于稳定坚固的基础上等。以上质量问题直接造成支护抗力未达到设计要求或围岩未粘结紧密使无弯矩结构产生弯矩而导致塌方。

4处理方案

结合类似工程经验，采取“洞外垂直锚杆加挂网喷浆、洞内中管棚超前支护，台阶法施工，”的处治方案。

4.1洞外处理措施

①采用全长粘结型早强垂直锚杆加挂网喷射混凝土预先对这些地段进行地

表加固，经加固处理后再进行开挖作业。

4、1、1垂直锚杆法

1）适用范围：

本工法适用于隧道洞口段、隧道浅埋地段及隧道偏压地段等地质不良地段的地表加固。

在进行隧道洞口段、隧道浅埋及隧道偏压等地质不良地段的施工时,为了防止在施工过程中因隧道开挖对围岩的扰动而引起的下沉甚至坍方，增强围岩的自稳能力，有效地控制地表下沉，保证施工安全，根据实际情况和设计要求采用全长粘结型早强垂直锚杆预先对这些地段进行地表加固，经加固处理后再进行开挖作业。

2）地面垂直砂浆锚杆施工方案

（1）清除地表坡面的植被、地表大致整平，采用露天钻机钻锚杆孔。锚杆孔深度、孔径由设计决定，锚杆长度根据隧道埋深深度来确定，设计锚杆φ22螺纹钢筋组成，间距1.5*1.5m梅花形布置，每根长4m；设置ф6钢筋网，网格间距20cm×20cm。插入钢筋束后压浆机进行灌注1：1.5的水泥砂浆。

（2）孔口表面用砂浆护面，砂浆厚度10~15cm，施作锚杆后使得钢筋网连接在施锚区形成锚杆群，利用锚杆与岩体之间的锚固力和抗弯矩能力对施锚区地表进行加固，地表垂直锚杆群对控制隧道开挖过程中地表下沉和坍方起到预加固作用。

（3）垂直锚杆法的原理：利用施锚区锚杆群的锚固力和抗弯矩能力来防止隧道开挖过程中的地表下沉和坍方，增强围岩的自稳能力。

（4）钢筋网片制作与安装

钢筋网片在锚杆安装完毕后布设，施工时要严格按照设计间距先在加工厂制作好钢筋网片，并对钢筋网片进行除锈处理，后用安全绳将网片吊至工作面安设钢筋网，安设时钢筋网片应绑扎或点焊在锚头上，使钢筋网在喷射混凝土时不易晃动。

3）人员、料具设备配备及及劳动生产率

（1）、劳动力组织

技术人员1人、钻工2人、钢筋工4人、注浆工3人、机修工1人，空压机司机1人、卷扬机司机1人、合计：13人。（本劳动力为一台钻机所需人员）