软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法
活动断裂及软岩大变形隧道双层初期支护施工工法(2)
活动断裂及软岩大变形隧道双层初期支护施工工法活动断裂及软岩大变形隧道双层初期支护施工工法一、前言活动断裂和软岩大变形是地下隧道工程中常见的问题，在施工过程中容易引发安全事故。
为了解决这些问题，开发了活动断裂及软岩大变形隧道双层初期支护施工工法。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点该工法采用双层初期支护结构，包括下部刚性支护和上部柔性支护。
下部刚性支护可有效抵抗活动断裂和软岩大变形的力量，上部柔性支护能够吸收地震产生的冲击力。
该工法的特点包括施工简便、安全可靠、适应范围广、经济效益好等。
三、适应范围该工法适用于活动断裂和软岩大变形较为严重的隧道工程，可以有效减少工程风险，保证施工的顺利进行。
适用于不同地质条件下的隧道工程，例如软岩层、活动断裂带等。
四、工艺原理该工法通过设计合理的双层初期支护结构，能够在地震和岩层变形等外力作用下保持隧道的稳定，并能够确保施工过程中的安全。
工艺原理主要包括选取适宜的支护材料、进行空洞注浆、加固软弱层、预留防灌浆空间等。
五、施工工艺施工工艺主要包括前期准备、施工方案确定、基坑开挖、支护结构安装、注浆加固、防灌浆等阶段。
每个阶段都有详细的施工步骤和要求。
六、劳动组织为了保证施工的顺利进行，需根据具体工程情况合理组织施工人员，并确保施工队伍的配备和技术力量。
工程管理人员应对劳动组织进行全面规划和管理，确保施工进度和质量。
七、机具设备该工法所需机具设备包括挖掘机、钻机、注浆设备、起吊设备等。
这些设备能够满足工法的施工需求，并能够提高施工的效率和质量。
八、质量控制施工质量控制主要包括：工程设计合理性的审核、施工过程中的质量检查、质量记录的管理等。
通过严格的质量控制，可以保证施工质量符合设计要求。
九、安全措施在施工过程中需要注意的安全事项包括：施工人员的安全培训、现场作业的安全防护、危险区域的标示和封锁等。
软岩隧道施工中的超前及初期支护技术
软岩隧道施工中的超前及初期支护技术【摘要】蒙华铁路员山隧道暗埋段较长且隧道半径较大，个别地质层有断层发育，且洞口熔岩石较多，洞内暗埋段围岩软岩所占比例较大，针对该隧道特殊地质情况，只能采用软岩隧道中的超前及初期支护技术：长管棚超前支护与超前小导管注浆加固辅以中空注浆锚杆的方法。
本方法所提出的注意事项减少了隧道施工人员伤亡，最大程度的避免了各种施工安全问题。
写此篇文章的目的，希望可以对类似情况有所帮助。
【关键词】软岩隧道；中空注浆锚杆；初期支护【中图分类号】U455.7【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）06-0135-021.工程概况员山隧道是蒙华铁路交通要道的重要组成部分，穿越了地势起伏较大、最高海拔达298米的员山丘陵区。
隧道总长743米，最大埋深153米。
隧道暗埋段较长且隧道半径较大，个别地质层有断层发育，且洞口熔岩石较多，暗埋段软岩所占比例达百分之四十以上，占比较大，施工相当困难。
2.长管棚超前支护与超前小导管注浆加固2.1 隧道进洞采用长管棚超前支护为保证进洞安全，采用长管棚超前加强支护。
洞口段边仰坡开挖支护至隧道明暗交界处满足长管棚施作标高时，形成平台，作为超前长管棚施作平台，在平台上进行超前长管棚施工。
长管棚施作前先进行导向墙施工，然后通过导向墙套管打设超前管棚，完毕后注浆加固地层，再进入洞身施工。
具体施工如下：导向墙施工按规范及设计要求间距架立导向墙钢架，用钢筋将钢架纵向焊接成一个整体。
在钢架拱部外缘安装导向钢管，导向管安装前测量定位，与管棚设计方向一致，然后浇注60～120cm厚的C20砼包裹钢支撑和导向管。
导向墙完成后,喷射C20砼封闭周围仰坡面，作为注浆时的止浆墙。
用红油漆在导向墙面上标注每个孔的编号。
钻孔时钻机要与已设定好的孔口管方向平行，用仪器、挂线、钻杆导向相结合的方法，反复调整，精确核定钻机位置。
钻孔由高孔位向低孔位进行。
钻孔完成后开始安装顶进按照设计要求加工的钢管。
论软岩隧道初期支护换拱施工技术
２ 施工方 案
为保证 隧道 的安全与稳 定 ， 改线从洞 口开始 ， 从 外 向内进
行施工 。在拆 除初 期支护时 ， 开挖 拆除距离每次 不大于 １ ｍ， 完
成二次支护后才能进入下一道工序。 结合工程施工实 际情况 ， 从工程安全 、 质量 的角 度出发 ， 经 项 目部讨论研 究并上报 指挥部审定后确定在进 行隧道换拱时 ， 可按 以下两种施工 方案进行处理 ： ① 同时拆除 ３榀钢架 的采 用
理， 对 贵广铁路十标 段禾眉 顶一号隧道进 Ｉ Ｓ ｌ 段变更设计前 已经完成 的曲线段 换拱进行了研究， 通过精确地计算原安装拱架和 改线 后拱
架 位置， 保存原来部 分工 程， 增加过渡段和 改线后的钢架顺利连接 ， 科学经济 的处理了施工难点 ， 确 保了隧洞初期支护 钢架换拱成功 ， 保证 了施 工进度 。 关键 词： 隧道 ； 提速变线 ； 换 拱
，
２ ３ ８ ｍ、 Ｉ Ｖ 类 ８ ５ ｍ、 Ｈ Ｉ 类６ ２ ４ ｍ。
本 隧 道 自进 口里 程 Ｄ Ｋ ６ ７ ９ ＋ ８ ２ ８ ～ Ｄ Ｋ ６ ７ ９＋ ９ ５ ６ ． ０ ７ ７共 计
１ ２ ８ ． ０ ７ ７ ｍ均 位于 缓和 曲线上 ， 其 中本隧 道 ４ ３ ｍ（ ７ ６榀钢 架） 在 改线调整范 围内， 隧道进 口调整 后较 原路线 向右调整 了 ０ ． ４ ９ ｍ， 并在 １ ２ ８ ． ０ ７ ７ ｍ内逐步与原线路 闭合 ，需调 整的支护 范围均为 Ｖ级 围岩 ，主要施工 内容包括初期支护 中初 支钢架调整置换 。 调整后 的主要 技术标准 ： 铁路等级为 Ｉ 级； 正线是双线 ； 设计速 度 ３ ０ ０ ｋ ｍ ／ ｈ ，预 留提 速 条 件 ；线 间距 ４ ． ８ ｍ；最 小 曲线 半 径 ５ ０ ０ ０ ｍ； 最 大设计坡 度 ： ７ ． ２ ６ ％ 。 ； 建筑 限界要满 足开行 双层 集装 箱列 车运 输要 求， 本 隧道换 拱的技术 在全线 首次使用 ， 设 计合 理、 实用 。 ’
高速公路软岩大断面隧道钢拱架精确安装工法
高速公路软岩大断面隧道钢拱架精确安装工法高速公路软岩大断面隧道钢拱架精确安装工法随着现代交通运输的发展和城市化进程的加快，高速公路建设愈发繁忙，对道路的通行能力和安全性要求也越来越高。
在一些软岩地质条件下，采用隧道工程来穿越山脉、河流或者城市区域已经成为必须的选择。
软岩地层的特点是岩层较松散，强度较低，施工过程中容易发生塌方和地层变形等问题，因此，在隧道的施工过程中，特别需要采用一种精确安装工法来确保施工质量和安全性。
本文将介绍一种适用于高速公路软岩大断面隧道的钢拱架精确安装工法。
一、施工前的准备工作：1.地质勘探与分析：对隧道所在区域进行详细的地质勘探和分析，了解地层的结构和性质，确定岩层的稳定性，为后续的施工提供可靠的依据。
2.设计方案制定：根据地质勘探和分析的结果，结合工程要求，制定合理的施工方案，包括钢拱架的类型、尺寸和数量等。
3.施工图纸编制：根据设计方案，编制详细的施工图纸，包括钢拱架的平面布置、剖面尺寸、标高和连接方式等。
4.施工队伍组建：组建具有丰富经验和技能的施工队伍，确保施工过程的顺利进行。
二、施工过程中的主要工作：1.钢拱架的制造：根据施工图纸，制造符合要求的钢拱架，包括拱脚、拱肋、锚索和衔接件等。
2.地面预制和装配：将钢拱架的组成部分在地面进行预制和装配，包括拱脚的基础构件、拱肋的衔接件和锚索的安装等。
3.运输与吊装：利用合适的运输工具将预制的钢拱架部件运到施工现场，并通过吊车等设备进行吊装和安装。
4.精确安装调整：在吊装过程中，通过使用测量仪器和调整装置，对钢拱架进行精确的安装调整，确保各个拱肋与岩层之间的接触面积均匀，负荷传递均衡。
5.焊接和固定：在钢拱架安装完成后，将拱肋与岩层进行焊接和固定，增加整体的稳定性和强度。
三、施工后的检验和验收：1.质量检验：对安装完成的钢拱架进行质量检验，包括尺寸、焊缝和连接件的质量等。
2.安全验收：对隧道施工过程中的安全措施和安装工法进行验收，确保施工过程中的安全性和稳定性。
高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术
高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术作者：覃子秀林志严远方冯万林吴秋军来源：《西部交通科技》2023年第11期摘要：文章結合依托工程对高地应力软岩隧道大变形特征与处治技术展开研究，得出如下结论：（1）大变形灾害严重程度与地应力等级、围岩软弱程度高度相关，地应力越高、围岩越软弱，大变形越严重；（2）大变形灾害具有变形量大、持续时间长以及空间分布不均的特点；（3）大变形灾害处治应遵循“抗放结合、共同承载、动态控制”的原则，采取多项主动支护措施，降低灾害影响。
关键词：高地应力；隧道；大变形；施工技术；灾害处治0引言近年来，我国公路路网向地质条件与地质环境更为复杂的中西部延伸，配套的隧道工程也因地质条件等因素逐渐向大埋深、地质因素更复杂的方向发展，复杂的工程条件带来诸多影响隧道结构稳定性的问题。
目前，学者们针对高地应力软岩大变形灾害开展了大量研究工作，深入地认识了大变形特征与变形控制技术。
赵瑜等［1-2］结合数值模拟手段，对高地应力软岩隧道大变形特征进行了分析。
朱朝佐等［3］结合分段施工工艺，提出了采用格栅纵向连接形式以提高支护结构纵向整体性的方法。
张宏亮等［4］分析比对了武都西隧道大变形多种施工方案，认为应力释放至一定程度后及时施作二衬可有效解决大变形问题。
卢阳［5］结合文笔山隧道大变形处治成功案例，提出了“因隧制策，动态调整”的施工原则。
另外，也有学者认为高地应力软岩隧道施工应采取“强支护”措施对抗围岩变形，但这并不适用于所有等级的大变形灾害，容易对现场施工产生误导。
本文根据高地应力软岩隧道大变形特征，结合依托工程，对变形控制技术进一步探索与研究，以期形成成套处治技术，解决高地应力软岩隧道大变形控制技术难题。
1 高地应力软岩隧道大变形特征1.1 工程背景木寨岭特长隧道全长15 km，最大埋深为629.1 m，穿越木寨岭，沟通西南地区与甘肃及西北地区。
隧址区地质环境极其复杂，地处秦岭构造带，工程开展极具挑战，在建设期间发生了强烈的大变形灾害。
大变形隧道初期支护变形特征与应对措施
大变形隧道初期支护变形特征与应对措施摘要：软岩隧道施工一直是隧道交通工程中的技术难点，由于软岩体质地松软、自稳性较差，在岩体自身重力和隧道施工扰动的共同作用下，本身出现围岩顶部沉降和失稳破坏的风险就比较大。
如果施工技术和围岩控制措施不当，很容易发生围岩大变形，引发隧道塌方等事故灾害，严重威胁隧道内及地表人员、设备、建筑的安全，施工进度也会因此受到影响。
软岩隧道大变形主要与施工区域岩体力学性质有关，为避免软岩隧道施工中出现围岩变形及相关灾害，需结合该施工区域水文地质条件，采取合理的施工和支护技术措施。
本文首先分析了软岩隧道的受力特征及不同形式围岩变形破坏机理，并据此提出了相关施工技术和防范措施。
关键词：公路隧道；应对措施；围岩大变形；变形特征；地应力引言目前，公路隧道多采用复合式衬砌，初期支护是主要承载单元，控制围岩的变形与松弛，起到充分发挥围岩自承能力的作用。
在高地应力软岩公路隧道中，为保证结构安全性，控制围岩变形，隧道初期支护多采用双层或多层结构，而何时施作内层初期支护极大影响双层初期支护结构支护效果。
若内层初期支护施作过早，围岩荷载得不到充分释放，支护结构承受较大的形变压力，则可能使其荷载分担比例过大而导致结构开裂，降低隧道耐久性;若内层初支施作过晚，则可能造成初期支护变形无法控制，以致隧道侵限或失稳。
因此合理的内层初期支护施作时机对隧道长期安全稳定十分重要。
1初期支护变形特征为研究该隧道初期支护的变形特征，在右线K70+990—K71+240区段内选取50个监测断面分析拱顶沉降及水平收敛随时间的变化情况。
5个典型断面初期支护的拱顶沉降及水平收敛时程曲线见图5。
分析可得：同一断面处，拱顶沉降和水平收敛时程曲线形态相似，两者随时间变化规律一致。
根据围岩变形速率，5个断面围岩变形均可划分为3个阶段：①快速发展阶段。
处于隧道变形前期，变形速率最快。
初期支护变形在0~7d超出预留变形量，随即出现围岩塌方或初期支护被严重压屈、侵限等现象。
隧道软弱围岩段大变形分析及处理措施
隧道软弱围岩段大变形分析及处理措施作者：杨仕彬来源：《科协论坛·下半月》2010年第12期摘要：炭质页岩在我国滇西地区分布较广，由粘土矿物及有机质组成，泥质结构，薄层状构造，岩性软弱，易风化成碎片，与水作用易于软化崩解而丧失稳定性，大丽线松桂一号隧道穿越的主要地层就是炭质页岩，在施工过程中，隧道支护结构多次发生变形侵限，最大变形达120cm，给施工带来了极大的困难，目前，对于该类隧道的施工技术还无现成的技术标准可遵循。
因此，开展该类问题的研究，一方面通过研究炭质页岩隧道的变形机理，提出适合松桂一号隧道可行的施工技术；另一方面也可为类似隧道工程的设计和施工提供科学依据。
关键词：软弱围岩大变形初期支护中图分类号：P62文献标识码：A文章编号：1007-3973(2010)012-042-021概述松桂1号隧道进口里程为DIK108+463，出口里程为DK110+958，全长2495米，是大丽铁路W9标最长的隧道，也是全线的控制性工程之一。
所属地质层为剥蚀中山地貌，上覆粉质黏土、块石土，下伏基岩为灰质角砾及页岩、砂岩夹泥岩及煤线。
由于云南省演西地区处于太平洋和印度洋两大板块交界处，地壳活动极为活跃，地震极为频繁，地应力较高；加之滇西地区位于三江断裂带，地质构造极为复杂破碎。
该隧道原设计Ⅴ级围岩125米，Ⅳ围岩1120米，Ⅲ级围岩1250米。
而实际开挖Ⅲ级围岩只有26米，大部分为Ⅴ级围岩。
本隧道的变更比例高达：81％。
本隧道围岩大变形的整治引起铁道部、建设、设计、科研单位的密切关注，曾多次组织各方面的专家进行现场踏勘、技术研讨。
2变形过程2.1DK110+880～+935段2006年2月19日，DK110+880～+935段初期支护产生变形，两侧边墙部位变形最大，DK110+905处最大，右侧边墙平均位移量49cm，左侧边墙平均位移量29cm，DK110+880～+905段变形主要位于上台阶拱部及拱脚处，位移量约10cm；后采用临时横撑加固，变形基本得到控制。
隧道软弱围岩施工及初期支护大变形的认识与探讨
隧道软弱围岩施工及初期支护大变形的认识与探讨孟祥马河北路桥集团有限公司摘要:近几年来隧道施工中常有围岩或初期支护发生大变形的事例，每次造成的损失少则数十万元多则上百万元，加强对这一现象的认识与探讨，预防发生大变形事故，是隧道施工人员需认真面对的课题。
文章收集整理了一些相关资料，对初支变形的原因、应对措施等作了一些简要介绍，希望能为类似工程防变形施工提供一点参考。
关键词:软弱围岩施工；大变形；原因；应对措施；认识与探讨一、变形情况隧道围岩大变形主要发生于低级变质岩、断层破碎带及煤系地层等低强度围岩中，一般具有变形量大、径向变形显著及危害巨大等特点，19世纪中叶就已经出现并引起人们的关注。
据悉国外著名的有辛普伦I线隧道、奥地利陶恩(Tauem)、阿尔贝格(Arlberg)及日本惠那山(Enasan)等公路隧道，海代尔(Maneri hvdel)、苏特来季(sutlei)、哑木那(Yamuna)及楼克塔克(IJ0ktak)等水工隧洞；国内有宝中铁路大寨岭隧道、青藏铁路关角隧道、南昆铁路家竹箐隧道及宝兰复线乌鞘岭隧道、宜万线堡镇隧道等铁路隧道，凉风垭隧道、华蓥山隧道、国道212线木寨岭隧道等公路隧道，都曾经发生过围岩或初期支护大变形，每次造成的损失少则数十万多元则匕百万元。
兰新线乌鞘岭隧道全长20 050 m，设计为两座单线隧道，线间距为40 m，隧道最大埋深l 100 m左右。
某单位施工的F7断层(DKl77+867~+050)长达817 m，埋深800 m左右，在施工中初期支护发生了连续大变形：墙腰最大收敛36．7 cm，拱顶下沉21．2 cm，最大日变形量5．2 cm，导致初期支护破坏侵入净空而拆换；+720～+150段改为圆型断面施工，也发生了大面积变形：墙腰最大变形69 cm拱顶最大变形62 cm，最大日变形量21 cm，导致第二次初支破坏，也进行了拆换处理。
泰井线碧溪隧道左洞zK41+730。
隧道初期支护大变形的一些处理方法
隧道初期支护大变形的一些处理方法隧道位于-0.74567%下坡段，隧址区地貌属丘陵类型，隧道近东西向西穿越两座山岭，自然坡度较陡。
隧道洞身为变质砂岩、千枚岩夹薄层煤层，裂隙、破碎构造发育，施工时隧道YK45+432～YK45+468段因雨季岩石裂隙地下水下渗，导致隧道围岩压力增加，隧道局部失稳而使初期支护发生了较大变形。
文章介绍了在这种复杂地质条件下，通过围岩监控量测配合系统支护，合理调整支护参数及施工方法，并在工艺上加以细化，总结出了该段初支大变形的处理方法，对在隧道施工中遇到同样的情况有一定借鉴作用。
标签：大变形；监控量测；支护参数；处理方法1 工程概况隧道全长1052米，全洞位于-0.74567%下坡段，隧址区地貌属丘陵类型，隧道近东西向西穿越两座山岭，自然坡度较陡。
隧道进出口属于第四纪残坡积土及全-强风化粉砂岩、千枚岩，结构松散，岩体破碎，稳定性较差；洞身为弱-微风化变质砂岩、千枚岩夹薄层煤层，裂隙、破碎构造发育，较破碎，以Ⅳ级围岩为主。
隧道洞身为变质砂岩、千枚岩夹薄层煤层，裂隙、破碎构造发育。
地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水，水量较小，局部有滴水，雨季时有涌水和短时突水现象（主要在断裂带）。
地表低洼处雨季有汇聚水，并形成溪流。
施工时隧道YK45+432～YK45+468段因雨季岩石裂隙地下水下渗，导致隧道围岩压力增加，隧道局部失稳而使初期支护发生了较大变形，出现初期支护局部开裂和侵入二次衬砌界内等问题。
YK45+432～YK45+456段设计支护类型为S4b，YK45+456～YK45+468段设计支护类型为4a。
具体变形情况如下：YK45+432～YK45+468段初期支护喷射砼面多处出现裂缝，掉块，其中YK45+448～468段初期支护变形较大，该段变形一般在20cm以上，最大变形（YK45+455拱顶中心处）侵入原设计二衬达41cm，YK45+465处（距掌子面3m）右侧变形较大，侵入原设计二衬达35cm。
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施
高地应力软岩大变形隧道施工技术措施软岩大变形是指在高地应力环境下，隧道开挖后围岩发生侧鼓、底鼓等严重挤压变形，挤压变形量超出常规围岩变形量的现象，是围岩柔性破坏时应变能很快释放造成的一种动力失稳现象。
1.工程概况某隧道为铁路单线隧道，隧址区内新构造运动强烈，活动断裂发育，存在构造应力相对集中的地质环境条件，局部埋深较大的隧道可能遭遇高地应力工程环境，特别是隧道埋深过大时，板岩、千枚岩等软质围岩可能发生软岩大变形；局部构造应力强烈的区域，破碎的硬质岩也可能出现大变形现象。
沿线易发生软岩大变形的地层主要为三叠系、泥盆系及志留系千枚岩、板岩地层.该隧道埋深大、软质岩发育地段，以Ⅰ级及Ⅱ级软岩大变形为主。
隧道在DK28+888～DK36+415段主要为绿泥片岩及片岩，层厚普遍小于3cm，属极薄层～中薄层，灰绿色为主，矿物成分以绿泥石、云母、石英为主，变晶结构，薄片状构造为主，岩质软弱，节理裂隙发育，岩体破碎，部分段落呈中厚层状构造，岩体较破碎，该段落富水程度中等，绿泥片岩浸水后强度急剧降低。
其中DK29+765～DK36+415段具轻微～中等的变形潜势。
2.软岩大变形段的基本特性（1）变形量大：变形量远超常规预留变形量。
（2）初期支护变形速度快：隧道变形量测开始阶段，变形速率快，最大变形速率时间一般发生在边墙下台阶落底至仰拱闭合成环前。
（3）变形持续时间长：大变形区段变形时间从开挖至衬砌浇筑前，一般30d 或更长。
（4）施工难度大，安全风险高：开裂变形持续不断，易发生大面积失稳坍塌，处置塌方难度大。
3. 软岩大变形段的施工情况软岩大变形表现形式多样，主要表现在边墙挤压纵向变形开裂，拱顶下沉环向变形开裂，钢架凸起变形、扭曲，边墙变形侵限拆换拱，初支喷射混凝土鼓包掉块，隧底初支受力鼓起，掌子面岩石崩解滑坍，应力集中部位明显开裂掉块，局部二衬开裂等现象。
4. 软岩大变形控制技术措施及施工技术从主动加固围岩，发挥围岩自承能力，控制围岩塑性区发展出发，提出高地应力软岩隧道大变形主动控制技术要点为“加深地质、主动控制、强化锚杆、工法配套、优化工艺”二十字方针。
软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法
软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法1 前言兴源隧道位于黑龙江省穆棱市兴源镇境内，起讫里程DK409+090～DK412+517，全长3427m，为双线隧道。
隧道所处地质条件十分复杂，有断层、软岩破碎带等不良地质体存在，在隧道施工过程中，由于地质条件的影响，工程的掘进速度受到一定的影响；能否通过厚度较大的软岩断层破碎带，对于初期支护结构的变形控制提出了很高的要求。
由中铁二十二局、兰州交通大学等合作单位针对该项目难点成立专门的课题研讨组，形成了一种新型的初期支护中钢拱架纵向连接结构，改变以往连接筋的受力偏弱的状态，提高钢拱架的抗扭性能，从而增强初期支护对围岩变形的约束能力的研究成果。
经过鉴定达到了国内领先水平，形成了一系列关键施工技术，申请了一项实用型专利（软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构），并结合施工工艺、组织管理等，编写了《软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法》。
2 工法特点2.0.1采用这种新型的软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构，增大了纵向连接构件与钢拱架腹板焊接的有效面积，提高了相邻两榀钢拱架之间的纵向连接能力，增加了钢拱架体系的抗扭能力和整体稳定性，使隧道初期支护对围岩变形的约束能力有了较大的提高。
2.0.2 能有效地控制围岩变形，与围岩形成一个整体，充分发挥围岩的自承能力。
2.0.3能应用量测监控等信息化管理方法指导施工，使整个施工过程均处于受控状态。
2.0.4 施工作业简便，不需用特殊的施工机械和设备。
2.0.5 适用于各种不同的软弱围岩地层，适用范围广。
3 适用范围本工法适用于各类在初期支护中配置钢拱架的软弱破碎围岩隧道施工，也适用于其它类似的地下工程。
4 工艺原理通过采用14a号槽钢代替Φ22或Φ25螺纹钢筋进行初期支护中钢拱架的纵向连接，增加了焊接有效面积，加强了钢拱架的纵向连接，提高了初期支护中钢拱架的整体抗扭能力，增加了钢拱架的整体稳定性，提高了隧道初期支护对围岩变形的约束能力，有效的抑制了围岩的变形。
软岩隧道初期支护减小变形施工技术
软岩隧道初期支护减小变形施工技术发布时间：2021-10-18T05:53:17.846Z 来源：《建筑实践》2021年15期作者：张年祚[导读] 新建汶川至马尔康高速公路，薛城1号隧道地处四川盆地西北边缘与青藏高原东缘交错接触带，隧址区位于九顶山华夏系构造带西侧及薛城“S”型构造的南东侧交接部位，围岩由绢云石英千枚岩、千枚岩及含炭质千枚岩等组成，属软岩～较软岩，岩体片理面发育，层间结合较差张年祚中铁十四局集团第四工程有限公司，山东济南 250002山东省2015年第二批技术创新项目，项目编号201521901066项目名称Ⅷ烈度震区震后一级场地极软岩隧道施工技术研究摘要：新建汶川至马尔康高速公路，薛城1号隧道地处四川盆地西北边缘与青藏高原东缘交错接触带，隧址区位于九顶山华夏系构造带西侧及薛城“S”型构造的南东侧交接部位，围岩由绢云石英千枚岩、千枚岩及含炭质千枚岩等组成，属软岩～较软岩，岩体片理面发育，层间结合较差，受构造影响较强烈，节理裂隙较发育，为Ⅴ～Ⅳ级围岩，Ⅴ级围岩占全长隧道的41%,双线四车道，左线全长3321.193m，右线全长为3362.79m。
本文较详细的描述薛城1号隧道软岩段落初期支护预防变形的施工技术，采用钢架节点扩大钢板连接及拱脚扩大基础等施工技术,为类似隧道施工提供参考。
关键词：隧道;软岩;初期支护;变形1 引言受5.12汶川大地震影响,薛城1号隧道隧道岩体裂隙发育,岩体松散，局部有架空结构,围岩含炭质千枚岩，遇水极易软化，易出现较大变形。
开挖完成易出现初支拱架较大的沉降、收敛，常规的隧道开挖采用的钢拱架为单一的工字钢经弯曲机按照设计图纸弯曲制作完成，拱架节点采用法兰盘连接，其缺点：在拱架未全环封闭时，钢拱架易出现较大沉降。
为解决钢架在未全环封闭前拱架沉降（收敛）的问题，从力学及施工方法、工艺上进行改革与创新，经过实践，取得了良好效果。
2 工程概况薛城1隧道为分离式隧道，左、右线起讫里程分别为ZK80+255.5～ZK83+431、K80+225.5～K83+446，分别长3321.193m、3362.79m。
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软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法
1 前言
兴源隧道位于黑龙江省穆棱市兴源镇境内，起讫里程DK409+090～DK412+517，全长3427m，为双线隧道。
隧道所处地质条件十分复杂，有断层、软岩破碎带等不良地质体存在，在隧道施工过程中，由于地质条件的影响，工程的掘进速度受到一定的影响；能否通过厚度较大的软岩断层破碎带，对于初期支护结构的变形控制提出了很高的要求。
由中铁二十二局、兰州交通大学等合作单位针对该项目难点成立专门的课题研讨组，形成了一种新型的初期支护中钢拱架纵向连接结构，改变以往连接筋的受力偏弱的状态，提高钢拱架的抗扭性能，从而增强初期支护对围岩变形的约束能力的研究成果。
经过鉴定达到了国内领先水平，形成了一系列关键施工技术，申请了一项实用型专利（软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构），并结合施工工艺、组织管理等，编写了《软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法》。
2 工法特点
2.0.1采用这种新型的软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构，增大了纵向连接构件与钢拱架腹板焊接的有效面积，提高了相邻两榀钢拱架之间的纵向连接能力，增加了钢拱架体系的抗扭能力和整体稳定性，使隧道初期支护对围岩变形的约束能力有了较大的提高。
2.0.2 能有效地控制围岩变形，与围岩形成一个整体，充分发挥围岩的自承能力。
2.0.3能应用量测监控等信息化管理方法指导施工，使整个施工过程均处于受控状态。
2.0.4 施工作业简便，不需用特殊的施工机械和设备。
2.0.5 适用于各种不同的软弱围岩地层，适用范围广。
3 适用范围
本工法适用于各类在初期支护中配置钢拱架的软弱破碎围岩隧道施工，也适用于其它类似的地下工程。
4 工艺原理
通过采用14a号槽钢代替Φ22或Φ25螺纹钢筋进行初期支护中钢拱架的纵向连接，增加了焊接有效面积，加强了钢拱架的纵向连接，提高了初期支护中钢拱架的整体抗扭能力，增加了钢拱架的整体稳定性，提高了隧道初期支护对围岩变形的约束能力，有效的抑制了围岩的变形。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺
参见图5.1.1-1和图5.1.1-2，本实用新型是软岩隧道大变形控制初期支护中钢拱架纵向连接结构，包括钢拱架（1）、钢拱架（2）、纵向连接槽钢（3），其特征在于：采用槽钢（3）将钢拱架（1）和钢拱架（2）沿着环向相隔一定距离在纵向连接在一起，纵向连接槽钢（3）的两端分别焊接在钢拱架（1）和钢拱架（2）
的腹板和翼缘上。
图5.1.1-1
图5.1.1-2
5.2 操作要点
5.2.1作业前准备
根据设计图纸和上下台阶开挖高度划分钢架单元；根据衬砌台车扩大后尺寸与设计规范要求的预留沉落量，在硬化并精确找平的加工场内放出各单元加工大样和拼装大样。
对进场的连接钢板、角钢、工钢、钢筋进行原材料检验合格后方可进行加工。
5.2.2钢拱架加工
钢拱架加工采用型钢弯制机按照隧道断面曲率分节进行弯制，弯制完成后，先在
加工场地上对照拼装大样进行试拼。
各节钢架拼装，要求尺寸准确，弧形圆顺，要求沿隧道周边轮廓误差不大于3cm ；型钢钢架平放时，平面翘曲小于2cm 。
5.2.3钢拱架节段间连接及安装
各节段钢架间以法兰盘和螺栓连接，并加焊连接钢板。
钢架安装前，检查开挖轮廓线、中线及高程，清除底脚下的虚碴及杂物。
钢架应置于牢固的基础或支撑块上，并尽可能的贴近围岩或初喷面。
钢架安设过程中当钢架与围岩之间有较大的空隙时，沿钢架外缘用混凝土预制块楔紧。
钢架之间采用14a 号槽钢连接。
为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连接纵梁，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。
机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。
钢拱架连接示意图见图5.2.3-1和图5.2.3-2所示。
5.2.4锁脚锚管与钢拱架连接
钢拱架底脚采用Φ89锁脚锚管固定，风机钻成孔后，将锁脚锚管按设计要求插入孔中，用游锤或凿岩机直接将锁脚锚管打入。
锁脚锚管的打入角度根据实际需要设定为30°。
锁脚锚管施作角度示意图见图5.2.4-1 。
图5.2.3-1 钢拱架节段之间的连接
1-连接钢板 2-型钢拱架 3-法兰盘
4-高强度螺栓
图5.2.3-2 A-A
剖面钢拱架节段之
法线
角度
钢拱架
锁脚锚管
图5.2.4-1 锁脚锚管施作角度示意图
将Φ22钢筋弯曲加工成环形钢筋连接件，将钢拱架两侧的锁脚锚管与钢筋连接件焊接在钢拱架上。
对于锁脚锚杆，将位于钢拱架左右两侧的锁脚锚杆弯折斜向并列焊接于钢拱架上，焊接面积比传统方式大，使左右侧的锁脚锚杆和钢拱架连接牢固共同受力，极限承载能力得到提高。
锁脚锚杆由Φ89螺纹钢制作而成。
用锚固剂将锚杆与锚杆孔周边围岩粘结在一起。
锁脚锚管连接示意图见图5.2.4-2。
钢拱架
钢筋连接
件
锁脚锚管锁脚锚管
5.2.4-2锁脚锚管连接示意图
6材料与设备
主要材料见表6-1，主要机械设备见表6-2
表6-1 主要材料表
表6-2主要机械设备配置表
7质量控制
7.0.1 隧道施工严格执行《公路工程技术标准》（JTJ B01-2003）、、《公路隧道施工技术规范》（JTJ F42－2009）和《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)等规范要求。
7.0.2 钢架必须有足够的强度和刚度，采用的钢架类型应满足设计要求。
7.0.3 钢拱架的材料必须满足设计要求。
7.0.4 钢拱架加工必须符合施工要求相关规定。
7.0.5 钢架的安装应满足下列要求：
1.钢架必须放在牢固的基础上，应清除底脚的虚渣和其他杂物，脚底超挖部分应用喷射砼填充。
2.钢架应分节段安装，节段与节段之间应按设计要求连接。
连接钢板的平面
应与钢架轴线垂直，两块连接钢板采用螺栓和焊接连接，螺栓不少于4颗。
3.两榀钢架之间必须用14a槽钢连接，连接间距不应大于1.0m。
4.钢架应垂直于隧道中线，竖向不倾斜、平面不错位，不扭曲。
上下左右允许偏差±50mm，钢架倾斜度小于2°。
7.0.6钢架安装就位后，钢架与围岩之间的间隙应用喷射砼充填密实，避免空洞。
喷射砼应由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖，临空一侧的喷射砼厚度应不小于20mm。
8安全措施
8.0.1 严格遵循《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全生产管理条例》、《施工现场临时用电安全技术规范》、《建筑机械使用安全技术规程》和《建筑安装工人安全技术操作规程》的规定要求，同时针对具体工序制定相应安全技术措施。
8.0.2进入钢架加工现场应当注意检查电源安全、机械设备安全状态。
8.0.3构件支撑的立柱不得置于虚碴和活动石块上。
在软弱围岩地段，立柱底面应加设垫板或垫梁。
8.0.4钢架的安装作业时，作业人员之间应协调动作，在本排钢架未安装完毕，并与相邻的钢架和锚杆连接稳妥之前，不得擅自取消临时支撑。
8.0.5钢架和格栅钢架加工过程中焊工要佩戴焊罩穿绝缘鞋，大量焊接时，焊接变压器不得超负荷，变压器升温不得超过60℃，为此，要特别注意遵守焊机暂载率规定，以免过分发热而损坏。
9环保措施
9.0.1 隧道内必须连续通风；粉尘、有害气体含量低于规范要求值；风量、风速满足规范要求。
9.0.2对施工中产生的污水及油水设置沉淀池进行沉淀过滤，对沉淀池中污油水加以处理，达到环保部门要求的排放标准后方可排放，采取油水、污水分类排放。
9.0.3隧道内污水应集中处理后方可排放。
在施工过程中，应避免堵管防止漏浆现象的发生。
9.0.4注浆所使用的水泥应符合相关规范要求，施工用水应达到应用水标准，细骨料应使用天然洁净的河砂，严禁使用海砂，确保浆液达到无毒无污染要求。
9.0.5应对混凝土在搅拌、运输、浇注环节制定相应环境保护措施，尽量避免水泥与外界的直接接触。
混凝土搅拌站，应远离生活区，并对其周围进行封闭，对附近经常进行洒水降尘。
10 效益分析
采用槽钢代替螺纹钢筋进行初期支护中钢拱架的纵向连接，增加了焊接有效面积，加强了钢拱架的纵向连接，提高了初期支护中钢拱架的整体抗扭能力，增加了钢拱架的整体稳定性，提高了隧道初期支护对围岩变形的约束能力，有效的抑制了围岩的变形。
由于在施工中有效的限制钢拱架的刚体位移，提高了初期支
护变形控制能力，避免了由于钢拱架下沉与偏移造成的隧道失稳以及净空超限，减少了由此造成的误工、返工等经济损失。
根据以往施工的经验及数据进行经济分析，可以得出：采用本工法能够节约的经济效益为数千万元以上。
11 应用实例
兴源隧道位于黑龙江省穆棱市兴源镇境内，起讫里程DK409+090～DK412+517，全长3427m，为双线隧道，共设斜井两座，1#斜井长400m，2#斜井长350m。
隧道纵坡11.5‰，最大埋深123m。
隧道通过低山丘陵区，属老爷岭山系，地形起伏较大，山坡陡峻，地质复杂，有软岩、岩溶等不良地质体存在，隧道洞身有不含水的碎屑岩接触带、断层破碎带、暗河等软弱破碎结构带。
在上述软弱围岩区间初期支护的施工中，采用软岩大变形隧道初期支护钢拱架纵向锁定工法，使本工程顺利通过了贯通。