隧道初支变形处理方案全解

中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部目录1.编制依据、编制范围及设计概况 (2)1.1编制依据 (2)1.2编制范围 (2)2.工程概况 .................................................................22.工程简 (2)2.2地质情况描 (3)2.设计基本参 (3)．施工概 (4)3.现场施工情 (4)3.2山体开裂及初支变形情况 (4)4.处理方案 .................................................................5 (6) (6) (7) (8)1标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部1.编制依据、编制范围及设计概况1.1编制依据国家的法律、法规和铁道部、湖南省的相关管理制度规定；本项目采用的标准、指南、验标、工法、定型图、通用图、标准图等；沪昆铁路客运专线湖南有限责任公司下发的指导性施工组织设计；沪昆铁路客运专线湖南有限责任公司关于项目建设管理的规章制度；新建长沙至昆明铁路客运专线湖南段站前CKTJ-1标段施工承包合同；客专用材料、机械设备、机具等相关规程、标准、质量文件；《新建铁路长沙至昆明铁路客运专线（长沙至玉屏段）施工图官家山隧道设计图》，图号：《长昆客专施（长玉段）隧004A-01~06》、《长昆客专施（长玉段）隧004A-07~08》、《长昆客专施（长玉段）隧变004-1-01~02》；2012年4月7日由娄底建设指挥部组织设计、监理及施工单位的“官家山隧道DK44+065～+150段初支变形及地表开裂处理方案会议纪要”；现场踏勘调查的相关资料。

1.2编制范围新建铁路长沙至昆明铁路客运专线官家山隧道（DK44+065～DK44+150）工程。

2.工程概况2.1工程简介沪昆客专长昆湖南段官家山隧道进口里程为DK44+065，出口里程为DK44+542，隧道全长477m，其中暗洞长为428m，明挖段长为49米（进口段DK44+065～+072为明挖段）。

全隧位于直线上，全隧为3.8‰的单面下坡。

本隧围岩级别为IV、V级软弱围岩，进口段为浅埋偏压，裂隙发育且不能确定，岩体较破碎，地下裂隙水较发育，存在微弱发育岩溶。

隧道总体风险等级为2标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部中度复杂。

2.2.地质情况描述官家山隧道地貌属低山丘陵区，山体多未见基岩出露，植被茂密，隧道范围内据调查及勘探深度范围内所揭露的地层为第四系上更新统坡洪积层粉质粘土，震旦系下统金洞家组砂质板岩。

岩层呈单斜构造，岩层产状：355°<45°。

隧道范围内岩石风化强烈、风化不均、围岩性差、节理裂隙无法确定。

未见地下水，基岩中含少量基岩裂隙水，水位和水量受季节降雨影响较大。

根据区域地质资料及物探测试结果，该隧道内有两条断层通过，其中拟推断层F1与线路中线交于DK44+480，与中线的夹角为27°，北东南西走向，倾角近于直立，倾向大里程，破碎带及影响带宽度约10m；推断断层F2与线路中线交于DK44+372，与中线的夹角为21°，北西南东走向，倾角较陡立，倾向大里程，破碎带及影响带宽度约9m，该断裂构造对工程影响较大。

隧道DK44+065～+132段围岩为褐红色、青灰色，变余结构，板状结构，节理裂隙发育，全风化~强风化砂质板岩，岩体破碎，呈碎块状，且隧道洞身位于山体半山腰中，左上方存在严重偏压（山顶最高点标高为150.5m），右下方是一陡坡。

2.3设计基本参数设计在DK44+072～+090段右侧紧贴衬砌外缘施作挡土墙及护拱；DK44+095～+120段右线线路中线右侧施作2.5m*2m锚固桩6根，距离衬砌外缘4m，桩长均为20m。

设计进口段DK44+072～+132为Vb偏压，初支厚度30cm，C30喷混凝土，采用I22a型钢，每榀间距0.6米，拱部采用Ф25中空锚杆L－4m，边墙采用Ф22砂浆锚杆L－4m，1.2*1.0m（环×纵）；二衬厚度50cm，C35钢筋混凝土；仰拱衬砌厚度60cm，C35钢筋混凝土，仰拱填充采用C20混凝土。

3标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部3．施工概况3.1现场施工情况官家山隧道由出口往进口掘进，2011年5月8日开工，2012年2月14日从DK44+132处施工，于4月1日在DK44+072设计明暗分界处出洞贯通。

到目前为止二衬已施作至DK44+123.4（暗洞还剩51.4m）；仰拱已施作至DK44+103（暗洞还剩31m）；中台阶已施作至DK44+072（拱腰，初支按设计施作并紧跟）。

进口段锚固桩于2011年10月21日至2011年12月24日施工完成，挡土墙于2011年12月28日至2012年3月3日施工完成，护拱于2012年2月20日至2012年3月11日施工完成。

本隧在施工过程中，由于地质情况有变化，在DK44+435～+445及DK44+132～+368段暗洞部分进行了变更。

3.2山体开裂及初支变形情况2012年1月23日过后，官家山隧道在施工期间下雨天数达到47天。

2012年4月2日上午雨中，安全员在DK44+072明暗交界处左侧仰坡发现有一道裂缝，随即组织人员对隧道周边进行排查，发现：裂缝自隧道中往左40度连接板再往下1.5m处向仰坡坡口线发展，坡口裂缝点距离隧道中心21.3m，仰坡处裂缝宽度约为2cm。

裂缝走向从坡口往大里程基本平行于隧道走向发展，长约40m，0～20m裂缝宽度为2～5cm，20～40m裂缝宽度从2cm～0cm过渡。

另在DK44+090处中往左17.5m处有一道裂缝，长度约5m，宽度约1cm。

发现裂缝后，于4月2日下午，在主裂缝处设置了4个水泥块裂缝观测点，2012年4月2日～6日水泥块监测点监测数据如下表（单位：mm）：4标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部裂缝自监测起，变化最大为DK44+090左32.25m处裂缝，自布点起到6日增加至50mm，加上监测点埋设前裂缝已张开至50mm，裂缝总宽度已达到100mm，特别是4日晚上大雨后一个晚上的变形量增加了25mm。

洞内收敛量测自开挖至今DK44+080～+110段左侧明显发生了围岩收敛情况，DK44+097典型断面中数据反映隧道左侧拱肩最大变形量往洞身收敛45.5cm，扣除预留变形量15cm后，还侵入二衬净空30.5cm，右侧拱腰最大变形量为超挖21.6cm扣除15cm预留变形量，已外张6.6cm。

经观测，4月7日至今变形已暂趋稳定。

4.处理方案一、为稳住初期支护的变形，现场采取洞内临时仰拱及加设临时型钢支撑加固措施，根据现场量测情况及初支变形情况，分为3种形式进行加设：（1）DK44+072~078、DK44+079.2~100.2、DK44+100.2~114段临时支撑钢架，钢架采用I22a工字钢，纵向间距为1.2m，“米”字型支撑；加固形式如下图所示：5标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部工字钢，纵向间段临时支撑钢架，钢架采用I22a（2）DK44+078~079.2，环形拱架加十字形支撑，采用电焊与原初支钢架焊接；加固形式0.6m 距为如下图所示：6标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部段采用增加临时仰拱及临时支撑为下阶段换DK44+072~DK44+100.23）（工字钢，纵向间距同初支钢架间距 I22a拱提供安全保障，临时仰拱采用混凝土封闭，仰拱填，喷射C30Φ22钢筋，环向间距1.2m0.6m，连接筋采用混凝土回填；充采用C20 ）拱墙临时支撑钢架纵向间采用4Φ22螺纹钢连接，每根连接筋长度（，主要连接部位为竖向及横向钢架处，电焊焊接，钢架间节点处，采L=1.5m 用角钢焊接加固。

段经实测局部初支面经凿除部分喷射砼后，二、DK44+123.4~DK44+114.5，采用增加钢格栅骨架措施后进行该段二衬施工，格栅间距最大侵入4cm 0.6cm一榀；施作后加紧跟进未侵限部分二衬施工。

格栅加强形式见下图：7标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部三、对DK44+114～+072段从大里程逐环开始，按照先墙后拱的顺序对每环初期支护侵限的拱架进行分段分部拆除进行置换，每次只能更换一榀拱架。

四、上台阶换拱施作至6m后拆除该段临时仰拱，并施作此段下台阶初支，下台阶初支完成6m后，紧跟仰拱初支及仰拱二衬混凝土施工，及时封闭成环。

换拱、下台阶初支、仰拱初支及仰拱二衬完成9m（即二衬台车长度）时，及时施作钢筋混凝土拱墙二衬进行封闭。

五、洞内换拱作业流程及工艺要求（1换拱工艺流程如下图所示：换拱工艺流程图施工准备拆除套拱及钢支撑8标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部凿除换拱部份喷射混凝土切除连接筋及钢筋网片凿除侵限部分围岩安设拱架施作初期支护拆除临时仰拱下台阶开挖及支护仰拱及二衬跟进施作）充分利用换拱台车长度，采用先墙后拱顺序开挖，且每次只能开挖2（一榀，开挖主要以人工风镐开挖为主，尽量减少对围岩的扰动。

开挖预留变 25㎝。

形量由设计的15㎝增加到，，型钢钢架采用I22a （3）换拱段落初期支护参数：喷射混凝土厚30cm 4m。

，钢架每端脚部设6根锁脚锚管，长度纵向间距0.6m 4）拆除侵限初期支护施工注意事项：（必须先把喷射混凝土的凿除部份与不需凿a. 风镐凿除喷射混凝土之前，除部份在分界处切开分离，以防对不凿除部份混凝土造成损坏。

，）每循环拆除纵向长度为一榀钢架（0.6mb. 不能大面积拆除初期支护，防止塌方及冒顶。

9标官家山隧道进口初支变形处理方案1－CKTJ沪昆客专长昆湖南段中铁二十五局集团沪昆客专长昆湖南段项目经理部凿除喷射混凝土时如果锚杆垫板被破坏则需按设计要求更换。

c.d. 拆除后必须及时初喷。

5）更换钢架施作要点：（ a. 钢架施工流程如下图所示钢架施工工艺流程图割除侵线钢架清除欠挖初喷定位锚杆施工中线标高测量钢架加工、质量验收和定位锚杆焊连定位台架上安装钢架钢架预拼安装纵向连接筋加设鞍形垫块隐蔽工程检查验收喷混凝土混凝喷射混凝土凿除后，拆除钢架，人工清除欠挖围岩土，初喷4cmb. 土后施作定位锚杆，挂设钢筋网片。