泥岩地层大断面隧道围岩变形控制
隧道软岩大变形处治与控制方法探讨
隧道软岩大变形处治与控制方法探讨【摘要】某公路隧道穿越软岩破碎带时发生大变形，本文在分析大变形的原因的基础上总结出了软岩大变形防治措施，优化了支护参数，取得了良好的效果。
【关键词】隧道施工；软岩变形；防治措施1、工程概况某特长公路隧道设计为分离式单向双车道，隧道左线6848m，右线全长6868m，隧道洞深最大埋深470m，线间距42m，施工时从隧道两端掘进。
未设斜井及竖井等辅助坑道。
施工中均采用复合衬砌，钻爆法施工，该隧道地处祁吕弧形断褶带等构造体系的交汇部分，地处祁连多字型构造的槽地，隧道所处区段构造单元属安远断坳，被夹持于古浪断褶带与乌鞘岭断褶带之间，隧道途经安远拉分盆地、西北缘活动断裂（F9）大断层构成的“挤压构造带”，在此带中分布的地层为线红色，淡红色砂岩、砾岩。
粉砂岩、页岩、碳质页岩，灰岩加碳质页岩交汇互层，三叠系砂岩夹页岩及薄层煤，及断层带中的构造碎裂岩，泥砾岩层、工程地质条件复杂，隧道掘进至ZK2403+365、YK2403+385薄层煤、F9次生断裂带等软弱围岩地段时发生了大变形，单侧最大变形达到600mm，见表1）致使初期支护破坏并严重侵入隧道衬砌净空。
为确保隧道衬砌净空，将初砌支护开裂。
未侵占二衬段落进行加固处理，对已侵占二衬的段落全部或部分拆除重做，并对该变形段落的二次衬砌钢筋进行加强。
对还未施工段落的初期支护进行加强，工程严重受阻，进度滞后。
因此，分析隧道软岩围岩大变形原因，及大变形防治技术对隧道施工具有重要意义。
2、软岩大变形整治针对该隧道软岩大变形情况，经共同研究，并吸取国内外整治大变形的经验，提出如下整治措施：2.1用8m长Φ28自进式注浆锚杆对两侧拱腰及边墙部进行加固.间距75cm （纵向）×100（环）拱墙范围每环14根，锚杆长度8m。
该锚杆自带钻头、在发生坍孔时仍能钻进孔位，且杆体为中空、水泥浆从锚杆头涌出，尾部带有止浆塞，可保证注浆饱满，注浆压力可达到 2.0Mpa，浆液压入岩层裂隙范围大，加固围岩的效果优于普通锚杆。
高地应力大断面软弱围岩隧洞开挖变形控制技术
则该部位 的最 大地应力在 ４ ． ５ ． Ｐ 。在干燥条 ２０～ ００Ｍ ａ
收 稿 日期 ：２ １ ｏ ２ ０ ２一 ４— ６
顶拱喷 Ｃ ３ （ Ｆ ０ 硅粉 ）钢纤维混凝土厚 ２ ｍ；⑤全断 ０ｃ
面 系统布置 中空注浆锚杆 西３ ，Ｌ为 ６０ｍ和 ８ ０ｍ， ２ ． ．
＠ １０ｍ×１０ｍ。支护布置见 图 ２ ． ． 。
１ 工 程概 述
锦屏二级 电站 引水 隧洞 由 ４条相互平行 的隧洞群 组成 ，洞 间 中心距 ６ ． ０ ０ｍ，平 均洞 长 １． ７ｋ ６ ６ ｍ，平 面布置见 图 １ 。断 面 为 马蹄 形 断 面 ，最 大 开 挖 洞径 １． ４ ６ｍ，面积 １２ ３ １ ２引水洞 绿泥 石软岩 ７ ． ２ｍ 。 ， 洞段总长 ６９ ０ｍ，其 中 洞 连续 长 ２７ ０ｍ， ２洞 ２ ． １ ６ ．
作者简介 ：董
宁 （９ ５一） １６ ，男 ，四川阆 中人 。高 级工程师 ，主
要从事隧道 及地下 工程施工 技术研 究。Ｅｍａ ：ｕ２ ２ － ｉ ｇ ０ ０ ｌ
＠ ｑ ． ｏ 。 ｑ ｃｍ
董
宁 ：高地应力 大断面软弱 围岩隧洞开挖变形控 制技术
・１３・ ６
（ ）径 向支护 强度 不 够 ，大部 分 洞段 开挖 虽 然 ４
安全 通过 ，但 格栅 拱架加锚喷支护的体系无法抵抗 围
岩持 续 变形 。
（ ）设 计 未充 分考 虑 在开 挖后 ，支护 形成 体 系 ５
前 的预留变形余量 ，导致变形侵限 ，需 要二次扩挖 。 （ ） 没有及 时有效 地 对地 下水 进 行引 排 ，使 地 ６ 下水 持续浸泡软化围岩 。
０ 引 言
文献标 志码 ：Ｂ
文章编号 ：１０ —８２ （０ ２ ０ — １２— ４ ０ ３ ８ ５ ２ １ ）５ ０ ６ ０ 件下 ，完整 的绿 泥石 片岩 为 ３ ． ａ ８ ８ＭＰ ，软化 系 数小 于 ０５ ． ，其粘聚力 ｃ １．４ Ｍ ａ ＝ ３ ７ Ｐ ，摩擦角 ＝ １４ 。 ２．３ ；
风化泥岩地层隧道围岩稳定及质量控制
风化泥岩地层隧道围岩稳定及质量控制
高士亮
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】泥岩地层具有饱水软化、脱水风化开裂的工程特性,在泥岩地层进行隧道施工极易引发围岩失稳,给施工进度和施工安全带来极大挑战。
本文首先通过单轴
和三轴等室内力学试验获取泥岩的物理力学参数,再对现场采用的红外探水和TST
超前地质预报监测方案和实用性进行分析;然后基于泥岩力学试验结果和支护结构
对泥岩隧道开挖围岩稳定性进行数值模拟,并分析管棚对围岩稳定的控制效果;最后
结合围岩压力和钢架应变监测结果对现场围岩稳定进行验证与评价。
结果表明,围
岩压力值稳定在20.50 kPa附近,而钢架应变则保持在260左右,现场采取的泥岩地层控制措施有效。
研究结果可为泥岩及类似地层的隧道围岩稳定控制技术提供参考。
【总页数】5页(P182-186)
【作者】高士亮
【作者单位】中铁十四局集团第五工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U455.91
【相关文献】
1.泥岩地层大断面隧道围岩变形控制
2.强风化花岗岩浅埋地层大跨度隧道施工围岩变形控制研究
3.层状粉砂质泥岩地层TBM隧道围岩稳定性与支护方法研究
4.砂岩夹泥岩地层隧道围岩稳定性分析及支护对策研究
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大断面软岩隧道控制变形技术及防坍塌措施
大断面软岩隧道控制变形技术及防坍塌措施地应力大，围岩级别低及岩体抗压强度低时会产生围岩的塑性特征，主要表现为变形量大、变形时间长、出现松弛、塑性范围大等特点。
1、控制变形的主要技术措施采用“加固围岩、改善变形、先柔后刚、先放后抗、变形留够、底部加强”的主动式控制原则。
一是从提高围岩力学性能着手，主动加固围岩，使之承受一部分荷载；二是加长加密锚杆，使支护的荷载传入基岩深部；三是初期支护允许柔性变形消耗围岩中储存的能量；四是预留足够的变形量防止初支侵入二衬；五是遇大变形时要增加钢筋对二衬进行加强；六是加强隧道底部结构。
2、防止围岩失稳和坍塌措施⑴、围岩坍方前兆围岩的变形破坏、失稳坍方，是一个从量变到质变的过程。
在量变过程中，围岩的工程水文地质特征及岩石力学特性会反应出一些征兆。
根据这些征兆可预测围岩的稳定性，进行地质预报，采取相应措施，保证施工安全，防止隧道坍方。
围岩的变形破坏、失稳坍方，有以下一些征兆：①、水文地质条件的变化。
如干燥围岩突然出水、地下水突然增多、涌水量增大、水质由清变浊等都是即将发生坍方的前兆。
②、拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍方。
③、围岩节理面裂缝逐步扩大，很可能要发生坍方。
④、支护结构变形（钢架接头挤偏或压劈、喷射混凝土出现明显裂纹或剥落等），甚至发出声响，有坍塌的可能。
⑤、围岩或支护结构拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d或拱顶下沉量大于0.1mm/d，并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定的状态，有可能出现失稳坍方。
⑵、隧道坍方预防措施①、做好超前地质预报工作。
对开挖面前方地层进行探测预报，判明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数。
尤其是施工开挖接近设计探明的富水带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时调整施工方法。
②、加强施工监控量测，实行信息化施工。
隧道软弱围岩变形施工控制探讨
隧道软弱围岩变形施工控制探讨隧道施工是一项复杂且有挑战性的工程，涉及各种地质条件和地形地貌。
隧道软弱围岩变形是隧道施工中常见的问题，会导致隧道的失稳和塌陷。
因此，对于隧道软弱围岩的变形进行有效的控制是非常重要的。
本文将讨论隧道软弱围岩变形施工控制的几个方面。
首先，介绍隧道软弱围岩变形的原因和类型。
然后，探讨如何选择合适的控制方法，包括地质预测和地质处理等。
最后，阐述应该如何建立有效的监测和控制体系，来持续地跟踪和管理隧道施工过程中的变形情况。
隧道软弱围岩变形的原因和类型隧道软弱围岩变形有几种原因，比如地质构造、水文地质、岩性等。
地质构造可能是引起软弱围岩变形的主要原因之一。
如断层、褶皱、岩片等都会造成软弱围岩的变形。
水文条件也是造成软弱围岩变形的一个重要因素。
地下水的压力和沉积物含水层的渗透都可能影响围岩的质量和稳定性。
岩性也会影响围岩的变形，一些类似泥岩和软岩结构比较松散，容易发生压缩、膨胀或采空塌陷等问题。
隧道软弱围岩变形的类型有: 挤压、膨胀、产生裂缝等。
挤压是软弱围岩在隧道施工过程中被挤压变形;膨胀是围岩在水分施工过程中产生的隆起变形。
产生裂缝会使软弱围岩失去强度，进而导致塌陷。
如何选择合适的控制方法为了控制隧道软弱围岩的变形，需要选用合适的控制方法。
在选择控制方法时，需要考虑一系列因素，如地质条件、施工方式和控制效果等方面。
地质预测是确保隧道施工安全的重要步骤。
预测地质条件的变化可以让工程团队准备好相应的措施。
例如，可以使用地震波传播、地球物理勘探等技术法来预测隧道遇到的地质情况。
预测后，可以灵活调整施工方案，以保证施工的正常进行。
地质处理是控制隧道软弱围岩变形的重要措施。
有许多种方法可以处理隧道围岩，如钻孔注浆、集料注浆、冻结法、加固墙等。
不同的地质条件和施工方式需要采用不同的方法。
例如，钻孔注浆和集料注浆适用于软土和黏土地层，冻结法和加固墙适用于较为坚固的地层。
应该如何建立有效的监测和控制体系建立有效的监测和控制体系是持续跟踪和管理隧道施工过程中的变形情况的重要手段。
泥岩地层大断面隧道围岩变形控制
文献标志码：Ｂ
文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２０１０１０２—０１７９—０３
Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ
Ｍａｓｓ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ．ｓｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ Ｍｕｄｓｔｏｎｅ Ｇｒｏｕｎｄ
ｏｎ
Ｒｏｃｋ
ＺＨＡＮＧ Ｘｉｕｌｉａｎ９１，ＳＨＩ Ｇｕａｎｇｒｏｎ９２，ＣＨＥＮ Ｊｉｅｈｕａｌ，ＰＡＮ
Ｈｕｊｉａｗａｎ
ｔｕｎｎｅｌ
ｏｎ
Ｌａｎｚｈｏｕ－Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ鸽ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ．Ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ－
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ ｅｘｅｃｕｔｅｄ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｉｎｖｅｒｔｓ ａｎｄ ｆａｎ—ｓｈａｐｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔｓ
（１．Ｃｈｉｎａ
Ｒａｉｌｗａｙ １６ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ
Ｑｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．－Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１８，Ｃｈｉｎａ；
７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
ｃｏｎ－
１
２．Ｌａｎｚｈｏｕ—Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｒｔｚｈｏｕ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ・ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ ｍｕｄｓｔｏｎｅ ｇｒｏｕｎｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ
ａｌｅ
ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ”ｔｏｐ ｈｅａｄｉｎｇ ａｎｄ ｂｅｎｃｈ”ｍｅｔｈｏｄ
隧道围岩动态变形规律及控制技术研究
隧道围岩动态变形规律及控制技术研究赵勇【摘要】基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】隧道工程;围岩变形;控制要点;控制技术【作者】赵勇【作者单位】北京交通大学,隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京,100044;铁道部工程设计鉴定中心,北京,100844【正文语种】中文【中图分类】U451.2隧道的结构体系是由周围地质体和人工修筑的支护构件组成的,并且周围地质体起着主导作用,这是与地面结构体系完全不同的.从工程结构的角度看,这种结构体系的形成是通过一定的施工过程或者说一定的力学过程来实现的,这个过程状态的变化如图1所示[1].可以看出,隧道施工就是一个开挖与支护的过程,施工过程就是应力释放与应力控制、利用和控制围岩动态变形的过程.图1 施工过程与围岩力学状态变化过程示意图Fig.1 Construction and surrounding rock mechanical state change process chart对于隧道围岩变形规律及控制技术的研究,国内外学者做了大量工作,并取得了丰富的研究成果[2-5].本文作者基于前人的研究,结合日本龟浦隧道围岩变形试验和郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,根据实测数据总结隧道围岩变形动态规律,并提出具体的控制措施.1 隧道围岩变形动态规律大量的数值计算和现场监测资料均表明,隧道围岩变形是在开挖工作面的前方开始,而在开挖工作面后方距离d=1.5～2.0D(洞径)处的变形才与最大径向变形基本相等,这是隧道开挖引起围岩变形的一般规律.日本龟浦隧道施工时,在隧道拱顶上方2 m 的位置设一个长50 m的水平铝管,实测的弯曲应变计算变形如图2所示.图2 龟浦隧道掌子面变形监测实例Fig.2 The heading face displacement monitoring example of GuiPu Tunnel我国郑西客运专线大断面黄土隧道开挖监测数据分析的规律也大致相同.图3为2006-11—2007-09的实测数据,其中1#～8#分别对应隧道左右导洞及主洞断面上的8个测点.各分步施工引起隧道拱顶沉降占总沉降的比例分别为:超前沉降,5%～14%;导洞开挖,35%～50%;导洞开挖至全断面封闭前,40%～50%;全断面封闭后,3%～9%.可以看出,反映在掌子面前方到后方一定范围内的拱顶下沉分布规律为:隧道开挖后在掌子面前方一定范围(2～5倍洞径)产生下沉,称之为“先行变形”;在掌子面处,产生一定量的“初始变形”,此值与地质条件关系密切,约为最终变形值的20%～30%,这个变形是开挖后瞬间发生的;在掌子面后方,随掌子面的推进,产生不断增大的变形,其特点是初期的变形速度很大,而后增长的速度逐渐减缓,并趋于稳定.其变形过程如图4所示[2].图3 大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工拱顶沉降曲线Fig.3 Vault crown settlement curve of both-side head excavating method construction in large section loess tunnel因此,隧道开挖后隧道的变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种,且这3种变形是同时发生的.图4 隧道开挖围岩变形三维示意图Fig.4 Surrounding rock deformation during tunnel excavation three-dimensional chart2 隧道围岩变形控制要点隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面的失稳、坍塌,拱顶的失稳、坍塌,台阶法中拱脚下沉、失稳和围岩大变形等.2.1 控制掌子面失稳、坍塌1)倾斜掌子面.采用倾斜形状的掌子面开挖,配合掌子面喷混凝土封闭措施,可以抑制掌子面的变形,减少作业人员的风险,控制地表的下沉,大幅度改善进度和封闭时间,提高喷混凝土的品质和耐久性.2)掌子面锚杆.设置掌子面锚杆的目的是控制围岩开挖后的先行变形和掌子面变形,也是为全断面和半断面开挖创造条件.掌子面锚杆的长度一般在12～24 m之间,为开挖方便,通常采用玻璃纤维锚杆.采用掌子面锚杆技术的关键是长锚杆的快速施工工艺和配套施工机具.3)留核心土.在台阶法施工中,为了掌子面的稳定,经常采用弧形开挖法,即留核心土法.日本进行的一项研究表明:不留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分可达到掌子面前方1.3 m;而留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分只达到掌子面前方0.6 m 处.可见核心土对掌子面起到控制挤出的效果.2.2 控制拱顶失稳、坍塌控制拱顶失稳坍塌的技术要点是采用超前支护和加强初期支护.1)超前支护.根据构筑方法,超前支护通常分为短超前支护、中超前支护和长超前支护3种情况.①短超前支护:一般支护长度为2～5 m,通常采用超前小导管、插板法和预衬砌技术;②中超前支护:一般支护长度为5～10 m,通常采用中管棚(直径89 mm,长度10 m)或水平喷射注浆方式;③长钢管超前支护:一般采用长度在15～20 m、直径大于108 mm的长钢管,即大管棚超前支护,以有效控制拱顶失稳、坍塌.2)加强初期支护.加强初期支护通常有两种做法,其一是加大喷混凝土的厚度,加密钢架间距或缩小锚杆间距;其二是改变喷混凝土的性能,提高钢架的规格和采用抗拔力大的锚杆.实践证明,第二种方法更有利于控制拱顶下沉.采用初期高强度喷混凝土技术能减薄喷层厚度,有效加快施工进度,符合技术发展的趋势.2.3 控制拱脚下沉、失稳在台阶法施工中,控制拱脚下沉的方法通常有扩大拱脚、设置锁脚锚杆、临时仰拱封闭和设置横撑等方法.日本近期开发出了利用弯曲钻机,设置弯曲形脚部钢管桩或采用高承载力的脚部支撑钢管来控制钢架的下沉,效果较好,如图5所示.另外,也可用喷射混凝土来加固拱脚,如图6所示.图5 控制隧道拱脚下沉失稳的曲线形钢管桩工法Fig.5 Shaped form pipe pile method for controlling tunnel arch springing subsidence instability图6 控制隧道拱脚下沉失稳的拱脚喷射混凝土工法Fig.6 Shotcrete method for controlling tunnel arch springing subsidence instability2.4 控制软岩大变形通常认为初期变形速率快、变形值大、长时间无收敛趋势,且超过预计变形值的变形,可以称为“大变形”.这种围岩一般为软弱围岩,这种变形也通常被称作“软岩大变形”.控制软岩大变形的方法有:①在喷混凝土中设置伸缩缝来吸收一部分变形;②采用长锚杆(8～15 m)来控制围岩的后期变形;③采用掌子面锚杆控制围岩的先行变形等.这些方法对解决大变形问题起到一定的作用,特别是长锚杆和掌子面锚杆.日本在东海道新干线的饭山隧道(长22.2 km)的大变形地段试验,采用多重支护方法取得了成功.多重支护方法的特点是:不需要进行反复扩挖和反复支护,即没有拆除顶替已经承载的支护构件和对围岩的多次扰动的问题,留出充分的变形富裕值,先释放一部分变形进行第一次支护,然后继续释放变形.第一次支护达到极限状态后,再继续第二次支护,必要时可继续第三次支护,将变形控制在容许范围之内.多重支护的基本观点是:容许一次支护变形,以减轻作用在二次支护的土压,并在最内侧形成健全的壳体,使整个支护稳定.因此,二次支护的设置最好在围岩内应力释放到某一程度后实施.3 隧道围岩变形控制技术3.1 开挖过程控制隧道开挖后,随着时间的推移,变形也在发展.一般说,开挖过后,变形发展很快,即初期变形速度很快,而且变形值也比较大,如果能够控制住初期的变形速度,就可以控制隧道围岩的松弛.因此通常强调开挖后要迅速喷射混凝土,迅速架设钢支撑,其目的就是要求初期支护及时闭合.另外需要关注的是从开挖到初期支护全断面闭合的时间.在复杂地形、地质条件下,从开挖到全断面初期支护的闭合时间,要求越短越好.闭合距离也是越短越好.因为,初期支护全断面闭合的过程,就意味着隧道围岩变形逐渐趋于稳定的过程.而闭合距离,基本上要求在距掌子面2～3倍隧道开挖跨度之内,甚至更短一些.因此,有效控制隧道围岩变形的开挖方法,应该是首选全断面法,其次是短台阶法.总之,开挖分部越少,封闭时间越短,变形就越小.3.2 辅助工法控制以改善围岩条件为目的而采用的辅助或特殊工法称为辅助工法,如图7所示.隧道开挖中最危险的应力释放面是掌子面和一次开挖长度的无支护区间.为了控制其危险度,了解地下水分布状况和掌子面前方围岩的动态是非常重要的.图7 辅助工法概念示意图Fig.7 Assistant construction method concept chart 在隧道围岩变形及控制技术措施中,辅助工法占据重要地位.常用稳定掌子面的辅助工法有:超前锚杆、超前长钢管、掌子面喷混凝土、掌子面锚杆、脚部补强锚杆、临时仰拱等.在地下水处理中常用排水钻孔等工法.在控制地表下沉对策中有:长超前钢管、管棚等.在地下水对策中有:排水钻孔、降低地下水位、排水坑道等工法.4 隧道围岩变形控制建议隧道施工主要分为开挖和支护两大工序,变形控制是开挖和支护中的技术关键点.开挖是应力释放的过程,不同的开挖方法,应力释放的过程及程度也是不同的.支护则是应力控制的过程,不同的支护方法应力控制的过程和程度也是不同的.除开挖、支护作业外,其他作业都是辅助性的,如运输、排水、通风、量测、地质超前预报等.但这些作业也是左右开挖、支护成败的关键,不能忽视.因此,控制隧道围岩变形的关键措施主要指开挖、支护过程中控制围岩变形的措施及必要的辅助作业工法.在隧道施工过程中,开挖和支护是密切相关的,根据围岩地质情况,其关系可大致分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况.1)只挖不支,适用于坚硬、自支护能力比较高,应力释放后能够自行控制稳定的围岩,围岩级别为Ⅰ级、Ⅱ级.关键技术:减少爆破振动和少扰动的开挖技术.基本措施建议:控制开挖进尺,控制一次起爆炸药量,采用电子雷管,采用机械开挖或机械与爆破并用的开挖方法.2)先挖后支,适用于一般地质条件,围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级.关键技术:加强初期支护控制围岩的松弛、坍塌,确保开挖工作面的稳定.基本措施建议:采用全断面法或超短台阶法,提高初期支护的支护效果,控制隧道围岩变形的发展和收敛;严格控制各开挖工作面的步距,尽快闭合;提高机械化程度,缩短各单项作业的时间.3)先支后挖,适用于特殊地质、地形条件,一般用于软岩大变形、掌子面或拱脚易失稳、底部鼓起等情况,围岩级别为Ⅴ级、Ⅵ级.关键技术:加强超前预支护,确保开挖工作面稳定,控制围岩松弛、坍塌,提高围岩的自支护能力.基本措施建议:采用掌子面超前锚杆、喷混凝土封闭掌子面、倾斜掌子面或留核心土的施工方法;超前管棚、管幕、插板等超前支护;加强初期支护,采用高强度、高刚度喷混凝土技术;采用锁脚锚杆等控制拱脚下沉.只挖不支的场合主要是控制爆破振动,采取减少围岩扰动的施工方法;先挖后支的场合主要是控制掌子面后方的变形,采取加强初期支护和快速封闭的施工方法;先支后挖的场合重点是控制掌子面前方的变形和掌子面变形,采取超前预支护、掌子面支护和掌子面后方支护,及时封闭的措施和工法.5 结语1)隧道围岩变形包括掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方的变形,其中掌子面变形是隧道开挖过程围岩变形发展的重要阶段,是隧道围岩变形控制的重点.2)隧道围岩变形控制是隧道围岩稳定性控制的核心,要采取系统的控制措施.既要控制掌子面前方的先行变形,又要控制掌子面和掌子面后方的变形.3)隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和失稳及围岩大变形等几种形式.4)隧道围岩变形控制重在开挖过程控制和辅助工法控制,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是控制隧道围岩变形的关键.5)隧道开挖和支护相互作用关系可分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况,且每种情况有其关键技术和建议的基本措施,在隧道施工过程中,应根据围岩条件和工程特点选定合理的工序.参考文献:[1]关宝树.隧道力学概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.GUAN Baoshu.Generality of Tunnel Mechanics[M].Chengdu:Southwest Jiaotong University Press,1993.(in Chinese)[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.WANG Mengshu.Technology of Shallow Tunnel Excavation[M].Hefei:Anhui Education Press,2004.(inChinese)[3]张顶立,王梦恕,高军,等.复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):290-296.ZHANG Dingli,WANG Mengshu,GAO Jun,et al.Research on Construction Technology of Large Span Tunnel in Complex Rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering,2003,22(2):290-296.(in Chinese)[4]吕勤,张顶立,黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报,2003,13(7):29-34.LU Qin,ZHANG Dingli,HUANG Jun.Mechanism of Stratum Deformation and Its Control Practice in Tunneling Urban SubwayAt Shallow Depth[J].China Safety Science Journal,2003,13(7):29-34.(in Chinese)[5]岳广学,何平,蔡炜.隧道开挖过程中地层变形的统计分析[J].岩石力学与工程学报,2007,26(增2):3793-3803.YUE Guangxue,HE Ping,CAI Wei.Statistic Analysis of Stratum Deformation During Tunnel Excavation[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(S2):3793-3803.(in Chinese)。
大断面隧道软弱围岩单侧变形控制施工技术
原 则 。 地 质 情 况 复 杂 多 变 ， 起 变 形 的 原 因 也 多 种 多 样 ， 对 １ 工程概 况 因 引 针
关 键 词 ： 弱 围岩 ， 形 ， 浆工 序 化 软 变 注 中 图分 类 号 ： ４ ５ ４ Ｕ ５ ．９ 文献标识码 ： Ａ
目前 ， 随着 国家对铁 路 建设投 资力 度 的加大 ， 路长 大 隧道 不 同的地质情况 、 同的变 形原 因 ， 铁 不 研究 采用何 种施 工措 施来 控
・３ ３ ・ ３
大 断 面 隧 道 软 弱 围岩 单 侧 变 形 控 制 施 工 技 术
魏
摘
立
要： 以兰 渝 铁 路 马 家 山 隧道 施 工 为 例 ， 绍 了大 断 面 软 弱 围岩 隧道 变形 控 制 的 方 法 ， 体 阐述 了通 过 将 注 浆 纳入 工 序 介 具
化管理 ， 加强对围岩的径 向预注浆 、 二次注浆等， 而控制 围岩变形的施工技术措施 ， 同类隧道工程具有 一定指导意义 。 进 对
补只是一层 皮 ， 未填 实 空 隙。完后 用 干净 棉 布轻 擦 拭 表 面 பைடு நூலகம் 并
１ 结语 ０
通过上述方法 和措施 ， 部保 质保 量 的完 成 了附属 的施 工。 本
还有许 多与各 位读者探 讨及 改进的地 可 。之后对修补 区域要 进行 重点养 生 。我 部使 用梁 面修 补砂 浆 以上只是个人总结 的经验 ， 希望大 家指出。 进行修补 ， 效果 比普通水泥好 ， 没有开裂 、 收缩 等现 象 ， 推荐使用 ， 方 ， 参考文献 ： 但 由于价格 昂贵 ， 读者可 自行定夺 。 １ 钢桥 面铺 装修 复施 工技 术 ［ ］ 山西建 筑，０ ９ ３ Ｊ． ２０ ，５ 结构物顶面 如 果 因收光 未 控制 好 而有 低 洼 处 ， 要 在拆 模 ［ ］ 崔 学军． 则 后， 整体 下凿 ２ｃ ｍ左 右 ， 凿粗表 面 ， 在保 证 强度 与色 泽符 合要 求
炭质泥岩隧道大变形控制及动态管理方法
炭质泥岩隧道大变形控制及动态管理方法
隧道施工中，如果遇到炭质泥岩这种地质情况，由于其具有高含水性和低稳定性，在隧道施工中会出现大变形，严重影响工程进度和安全。
因此，需要采取措施进行大变形控制和动态管理。
一、大变形控制方法
1. 采取合适的支护措施：针对炭质泥岩隧道的高含水性和低稳定性，应选择适当的支护形式，如道钢支撑、锚喷支护、网片喷锚支护等，以保证隧道壁体的稳定性和整体可靠性。
2. 加强地质勘探：在隧道施工前，应充分了解隧道周边的地质情况，采用适当的地质勘探方法，尽可能了解隧道周边炭质泥岩的分布范围和变形情况，为后续施工提供支撑措施。
3. 进行监测预警：在施工过程中应加强对隧道进度和炭质泥岩变形情况的监测，及时发现和预警炭质泥岩隧道变形的趋势和范围，及时采取补救措施，防止灾害事故的发生。
二、动态管理方法
1. 制定管理方案：在施工前，应制定完善的管理方案，根据隧道周边的地质情况和变形的趋势，制定相应的管理策略，提高对施工的控制力度。
2. 严格执行管理措施：制定好管理方案后，必须要加强管理力度，严格执行各项管理措施，及时发现和解决问题，维持隧道施工进展稳定。
3. 进行技术培训：为了有效地进行动态管理，需要对相关人员进行技术培训和管理培训，提高他们的技能和工作水平，增强他们的风险意识和应急处理能力。
综上所述，炭质泥岩隧道大变形控制及动态管理方法应针对具体情况，制定合理的施工方案和管理方案，加强监测预警，严格执行管理措施，并进行持续的技术培训，以保证隧道施工的进展和安全。
大断面硐室围岩变形机理及控制技术研究
大断面硐室围岩变形机理及控制技术研究摘要：大断面硐室在地下工程中应用广泛，但其围岩变形问题一直是制约其安全稳定运行的关键因素。
本文通过理论分析和实验研究，探讨了大断面硐室围岩变形的机理，并提出了相应的控制技术，旨在为大断面硐室的设计和施工提供科学依据。
关键词：大断面硐室；围岩变形；机理；控制技术1. 引言大断面硐室是地下工程中常见的结构形式，其具有较大的截面面积，广泛应用于地铁、隧道、地下仓库等工程项目中。
然而，由于围岩的变形特性，大断面硐室的安全稳定性一直存在一定的隐患。
因此，研究大断面硐室围岩的变形机理及控制技术具有重要意义。
2. 围岩变形机理大断面硐室围岩的变形主要受到以下几个因素的影响：地下水压力、地应力、岩体结构及地质构造、围岩岩性和围岩与支护结构之间的相互作用等。
地下水压力的变化会导致围岩的湿润程度发生变化，进而影响围岩的强度和稳定性。
地应力是围岩变形的主要驱动力，其大小和方向会对围岩的应力分布产生显著影响。
岩体结构和地质构造会影响围岩的断裂和滑动特性，从而影响围岩的变形。
围岩岩性的不同会导致围岩的强度和变形特性存在差异。
围岩与支护结构之间的相互作用是围岩变形的重要影响因素，合理的支护结构设计和施工方法能够有效地控制围岩的变形。
3. 控制技术针对大断面硐室围岩变形的机理，本文提出了以下控制技术：（1）合理的支护结构设计：根据围岩的变形特性和工程要求，选择合适的支护结构类型和参数，确保支护结构能够承受围岩变形带来的应力和变形；（2）预应力锚杆支护：通过预应力锚杆支护技术，增加围岩的抗拉强度和刚度，提高围岩的稳定性；（3）注浆加固：通过注浆技术，改善围岩的物理性质，提高围岩的强度和稳定性；（4）合理的施工方法：采用合理的施工方法，避免或减小围岩的变形和破坏。
4. 结论通过对大断面硐室围岩变形机理及控制技术的研究，可以得出以下结论：（1）大断面硐室围岩的变形主要受到地下水压力、地应力、岩体。
大断面泥岩隧道受力模式及施工对策分析
布有所差异。考虑隧道受力模式的计算
分析结果为轴力与弯矩共同作用的组合
图3
计算工况初支内力沿洞周分布云图
应力下发生压剪破坏，因而仅列出了受
差异，工况一的最大弯矩位于墙脚约束
土围岩侧受拉为正，净空侧受拉为负。
力主控项的内力分布云图，两种计算工
上方 1.0m~1.2m，而工况二的最大弯矩
B 为隧道跨度；i 为 B 每增减 1m 时的围
为保障施工安全，现场暂停掌子面
岩压力增减率，当 B＜5m 时，取 i=0.2，
段不稳定混凝土结构，并采用喷混凝土
当 B＞5m 时，取 i=0.1；λ 为地层侧压力
复喷加固，同时继续施工拱墙二衬，进一
系数，对 V 级围岩取 λ=0.3~0.5，计算中
取 0.4。得到的规范设计荷载计算值如
与高含水率泥岩的膨胀压力组合。初期
系、侏罗系泥岩的膨胀压力对于红色泥
支护采用梁单元 beam188 进行模拟，围
岩，平行层理面的膨胀压力为 0.17MPa
岩提供的地层反力采用 link10 单元进行
～0.26MPa，而垂直层理面的膨胀压力
模拟，考虑围岩-初支的实际受力模式，
为 0.11MPa～0.37MPa;在试验初期，膨
初支破裂现场情况
V
弹性抗力系 水平均布压
数 kMPa/m
力系数
150
0.4
埋深/m
220
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围岩重度
γkN/m3
18
表1
垂直荷载
kPa
水平荷载
kPa
258.941
103.576
泥质岩地层高铁隧道大变形施工控制技术
工 程 技 术64科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.31.064泥质岩地层高铁隧道大变形施工控制技术①郝晶（包头铁道职业技术学院 内蒙古包头 014000）摘 要：目前我国高铁建设如火如荼，而在广大西北西南地区建设隧道时常会遇到泥质岩。
泥质岩是常见的一种软岩，在泥质岩地层施工隧道过程中易产生大变形而发生支护垮塌，因此，对泥质岩隧道施工期隧道围岩大变形控制的研究就尤显重要。
本文以南昆客专XZ隧道为依托来分析泥质岩隧道大变形施工控制方法。
关键词：泥质岩 大变形 施工控制。
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2017)11(a)-0064-022016年7月，国家《中长期铁路网规划》发布，在“四纵四横”的基础上打造“八纵八横”，按照规划，到2030年，中国铁路网运营里程将达到20万k m左右，其中高速铁路4.5万km左右，然而在高铁穿越广大西南山岭地带须修建隧道时常会遇到泥质岩，泥质岩地层隧道在施工过程中会产生较大变形[1]，而导致支护变形和塌方，严重时甚可导致隧道报废，为确保泥质岩大断面隧道施工安全，优化施工方法，提高施工速度及经济收益，本文以南昆客专XZ双线隧道为工程背景，开展泥质岩隧道大变形施工控制技术研究，成果不仅可以指导XZ隧道的施工，也可为相关类似工程累积经验。
1 工程概况1.1 工程介绍南昆客专是我国高铁“八纵八横”组成部分之一，是联通西南与华南的重要铁路通道，全长710km，其中云南境内434k m，设计行车速度250k m/h。
昆明至南宁4h左右、昆明至广州7h左右可到达，极大地促进边疆民族地区发展。
X Z隧道位于云南广南县域的沟谷之中，是双线隧道，全隧为单面坡，进口里程点DK407＋900，出口里程点DK414＋386，全长达6486m，洞身埋深从11m至263m。
泥岩地质隧道大变形施工控制技术
泥岩地质隧道大变形施工控制技术摘要:本文主要针对宜万铁路红瓦屋隧道的施工情况,对由于泥岩地质而产生的大变形问题进行了分析和研究,泥岩地质隧道施工的主要变形原因有:地质不良、设计不规范、操作不合理等。
笔者结合宜万铁路红瓦屋隧道工程的具体特点提出相应的施工控制技术,详细介绍了上台阶临时封闭仰拱法和上台阶扇形临时支撑法的工艺流程。
为同一类地质情况的隧道施工提供可以借鉴的例子。
关键词:宜万铁路隧道变形控制技术由于泥岩的强度比较低,而且具有膨胀性,遇到水就会软化,所以如果在泥岩地质条件下进行地下隧道的工程施工,就会容易发生隧道变形,例如拱顶下沉、水平收敛等,这很容易破坏隧道的初期支护。
具体表现为钢架扭曲、初期支护喷射的混凝土表面脱落等。
最后就会导致刚性支护前隧道的性能遭到破坏。
我国目前在铁路隧道施工过程中广泛使用的是CRD和CD方法,技术已经成熟,能够对围岩的大变形进行有力的控制,保证隧道施工的安全进行。
1 工程概况宜万铁路红瓦屋隧道是矿山法施工的电气化铁路隧道,总长3507m,起止里程是DK90+910～DK94+417,因为要满足线路多功能的要求,在区间设置了非绝缘下锚段、余长电缆腔和变压器室等,隧道的结构尺寸是(跨度×高度)11.14×8.97m,洞顶处最小覆土厚度是24.0m。
2 地质概况宜万铁路红瓦屋隧道位于湖北省宜昌市长阳县榔坪镇社坪村境内,是大山山脉到方斗山山脉的北西翼,项目工程区属于构造剥蚀,地形起伏比较大。
沿线的地层都是三叠系中上统,区域的构造应力相对比较集中。
隧道围岩分为四个级别,分别是灰和深灰色泥质的灰岩夹页岩,地下水都是基岩裂隙水,水量比较大。
隧道的左侧围岩存有顺层软弱面,极易发生滑落、坍塌,对洞身产生侧面挤压形成变形,给施工带来了特别大的困难。
3 隧道变形的主要原因分析3.1 不良地质引起初期支护变形根据统计资料显示,红瓦屋隧道变形的地段都是泥岩、粘土、页岩、块石土等软质岩,或者是破碎的灰岩和薄层砂岩等。
大梁隧道特大断面软岩大变形特征分析及对策
３ ） 隧道在 该地 层中开挖扰动后空 间因素 的影响下 ， 对大变 形 形 破 坏 。
表２ Ⅳ。 Ｖ类 围岩初期支护形式
Ｔ占 围岩 名称 级别 出口
进 口、 斜井
拱部 ， １ ， ２ ２组合中空锚 杆 边墙 ２ ２砂浆锚杆
位置 长度
钢筋 网
位置 拱墙 拱墙 间距
护参数、 措施组织施工， 各口 施工稳步有序推进。
表 ５ 第二次 围岩变形破坏后支护参数调整表
项目 施工方法 预 留变形 量 超前支 护 超前小导管 支护参数 采用三 台阶 临时仰拱开挖 ， 各级台阶长度 ３ １ １ １ — ５ ｎ ｌ 沉降量预留 ５ ０ ｅ ｍ， 收敛 量预 留４ ０ ｃ ｍ 拱部 １ ４ ０ 。 设置 ６ ４ ２小导管预注浆， 长６ ｍ， 间距 ０ ． ４ ｍ
降、 水平收敛 、 围岩压 力 、 初支 钢架应 力等科 研 试验 和工 程 验证 ， 已展 开 。
． ２ 对地层 软岩的工程地质特征 、 地应力特 征 、 变形 特征 、 支 护压力及 １
应力特征 、 围岩松 动 圈及 支护 破坏 特征进 行 了系统 分析 ， 掌 握 了
工程地 质 特征
２ ７ ２ ７
３ ０ ３ ０
１ ２ —１ ５ １ ５
—
２ ０
４ 施 工变 形控 制标 准
依 据该软岩特征及 大变形 产生 原 因 ， 结 合现 场 实际 ， 建 立大 梁 隧道施工变形控制标准 ： 变形量 ： 收敛： ２ ０ ０ ｍ ｍ～ ４ ０ ０ ｍｍ； 沉 降 ４ ０ ０ ｍｍ～ ６ ０ ０ ｉ ｌ ｌ ｍ； 变形速率 ： ３ ｍ ｍ ／ ｄ～ ５ ｍｍ ／ ｄ 。
地 下水赋存类型主要为第 四系孔 隙潜水 、 基 岩裂 隙水和构 造
隧道变形及其控制技术1
? 因此，在设计、施工过程中，必须 掌握初始地应力场的侧压力系数 λ 的变化，以便针对不同的变形模式 采取不同的控制措施。
? 一般说，侧压力系数 λ值，理论上 是由下式决定的。即：
?
λ＝μ/1-μ
? 式中μ：围岩的波松比，其值在 0～ 0.5之间变化。
? 按此式决定的侧压力系数，最大是 1。即，初始地应力场相当于静水 应力状态。但在实际隧道工程中， λ大于1的情况是很多的。因此，侧 压力系数，基本上不能根据理论式 （1）确定，而需要根据实地量测 的反分析或者统计数据等确定。
2－3一般围岩条件下浅埋隧道开挖后变形的 基本规律
? 下面首先根据日本在9座土砂围岩中的浅埋隧道中，对隧道开挖后引 起的地表面下沉现象的认识加以说明。一般说，根据掌子面的进展， 可把地表面下沉现象分为表1几类。
地表和地中的下沉现象
地表
地中
典型现象
崩塌
典型现象
1 前 方隆 起或前 方相 对隆 起
（L <-1m）
后产生的变形形态及影响变形的各种因素。一 般说隧道开挖后的变形，是各种各样的，也是 极为复杂的。 ? 把围岩视为连续介质的场合，可分3种情况进 行研究。 ? 1）一般围岩条件下深埋隧道的变形实态 ? 2）一般围岩条件下浅埋隧道的变形实态 ? 3）特殊围岩条件下隧道的变形实态
1）一般围岩条件下深埋隧道的变形 实态
? 2）偏压隧道的变形
? 产生偏压的原因有二：一是地质构造产生 的；一是地形产生的。
? 但不管何种原因产生的偏压变形的特点是 变形的不对称性。
三、影响隧道变形的基本因素
? 影响隧道变形的基本因素有两大类。即： 客观因素和外部因素。
3－1客观因素（内在因素）
? 如前所述，影响隧道开挖后变形的两个客 观因素就是初始地应力场和围岩的力学特 性及构造特性。
泥岩地质隧道大变形施工控制技术
泥岩地质隧道大变形施工控制技术以兰渝铁路哈达铺隧道施工为例，介绍泥岩地层中修建隧道变形控制的方法。
施工中通过围岩量测掌握围岩变形动态，运用分部开挖临时仰拱封闭成环及上半断面扇形支撑技术，对围岩变形进行控制。
标签：泥岩地层变形控制0 引言因为泥岩的强度较低，且具有膨胀性，遇水会软化，所以如果在泥岩地层内进行地下隧道的修建，由此引发的隧道变形（如水平收敛、拱顶下沉等）都会很大，极易损坏隧道初期支护。
初期支护喷射混凝土表面脱落、钢架扭曲等都是其具体体现，最后会破坏刚性支护前隧道的稳定性能。
我国当前铁路隧道工程施工过程中形成的CRD、CD法以趋于成熟，能对围岩大变形进行控制，以保证安全地进行隧道施工。
哈达铺隧道穿越的地层局部为泥岩，本文主要介绍了分部开挖临时仰拱封闭成环和上半断面扇形支撑技术来对围岩变形进行控制的方法。
1 工程概况兰渝铁路哈达铺隧道为穿越长江、黄河的分水岭——麻子川的越岭隧道，隧道走向大致为西北——东南向，地貌上位于西秦岭高中山区及山间盆地区，山高沟深，山坡、谷坡较陡地面最小高程2224米，最大高程2898.3米，隧道最大埋深约480米，最小埋深约30米，隧道为两座单线隧道，单线全长16600米。
隧道洞身穿越地层局部的泥岩，该地层的矿物成分主要为黏土质的，构造呈泥质结构中厚层状；岩体基本完整，但成岩作用不好，岩质较软，锤击易碎，节理较发育，强风化——弱风化，强风化层多呈碎块状，弱风化多呈块状，具弱膨胀性。
该隧道通过的地层主要为下第三系与三叠系不整合接触带，接触面岩体破碎。
隧道泥岩地质段运用IV级和V级围岩复合式衬砌支护结构，初期支护使用钢筋网、锚杆、钢架、喷射混凝土联合支护。
根据设计要求，二次衬砌为围岩压力提供抗力，将二次衬当作砌承载结构，分别承担50%~70%的围岩松散荷载。
表1为具体初期支护参数。
2 前期隧道施工方法及围岩变形状况2.1 前期隧道施工方法按照哈达铺隧道工程设计的特征和地质状况，前期通过台阶法在施工隧道V级围岩段开挖支护，也就是先开挖台阶，完成约30米的上台阶开挖后再开始下台阶的开挖施工，注意上、下台阶的开挖要同步进行；下台阶开挖约20米就开始仰拱开挖，通过钻爆法，人工风枪钻孔和装药，毫秒雷管分段延迟起爆，光面爆破。
浅埋软弱地层大断面隧道围岩与初支结构协调变形规律研究
浅埋软弱地层大断面隧道围岩与初支结构协调变形规律研究作者：赵世海来源：《科技信息·下旬刊》2017年第10期摘要：在浅埋软弱地层下修建大断面隧道，围岩的变形具有持续时间长、变形量大的问题，找到支护与围岩之间的变形协调关系是避免大变形对工程带来不良影响的关键。
分析了当前软弱地层下大断面隧道大变形的原因及当前设计施工中普遍存在的问题，基于已有大变形隧道的研究资料统计，提出了隧道中围岩与支护结构协调变形的关系假定，认为整体沉降与支护闭合前的挠曲变形是大变形的主要来源。
在考虑时空效应下，分别得到了台阶法隧道变形过程，即台阶法施工中大变形包含整体沉降与支护挠曲变形两部分，上台阶初支变形为下沉，侧墙支护发生挠曲。
基于该变形过程进一步获得大变形的应对措施，克服了传统预留变形量的局限性，在材料基本不变的情况下实现初期支护结构变形完成后正好达到设计效果。
关键词：浅埋软弱地层；大断面隧道；协调变形；台阶法；预留变形1引言随着近些年来我国交通事业的发展，高速公路、高速铁路不断向中西部山区挺进，越来越多的大断面隧道不断涌现，并且隧道长度越来越长，断面也越来越大，面临的地质地层情况也越来越为复杂。
其中，在浅埋软弱地层下，大断面隧道的大变形问题一直是工程建设中的难题。
浅埋软弱地层通常被划分为V级或VI级围岩，本身强度低，岩质类地层主要为全风化或强风化岩，土质类软弱地层主要是黄土地层、软塑状粘性土等。
软弱地层下隧道围岩变形持续时间长且累计变形量大，并且这些变形量均大于规范规定的预留变形量范围，在近些年的隧道建设中屡见不鲜。
大变形问题处理不好，往往会导致初支侵限，被迫换拱，造成资金与工期上的浪费，严重时甚至有塌方的危险。
狭义上的围岩变形量包含拱顶沉降与周边收敛两部分，其大小主要与地层岩性、隧道尺寸、开挖方法、支护加固体系及施做时机有关，从这些因素入手，许多的学者就如何控制软弱地层下隧道围岩变形量进行了研究。
其中王梦恕对软弱地层下浅埋暗挖法进行了技术总结，并提出了“强支护”与早封闭的变形控制理念；赵勇基于大量的国内外软弱围岩隧道工程案例，对隧道变形机制与控制技术进行了深入研究；赵东平，平喻渝，王明年等基于对一系列大断面黄土隧道变形资料的统计，总结了其变形规律及合理预留变形量的设置范围；营磊，盖英志结合软弱围岩中隧道变形特点，提出了不变形情况下钢架的加工适应模型；梁巍，黄明利研究了CRD法在软弱地层下隧道施工中的变形规律与控制要点。
泥岩地层大断面隧道围岩变形控制
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｅｏ ｍａｉ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｍｅｈ ｄ ｆ ｒｌｒ ｅｃ ｏ ｓ ｓ ｃｉ ｎ ｔ ｎ ｅ ｓｉ ｅ ｄ ｆ ｒ ｔｏ ｏ ｔｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｇ ｒ ｓ —ｅ ｔｏ ｕ ｎ ｌ ｎ ｍｕｄ ｔｎ ｒ ｕ ｄ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ｓｏ ｅ ｇ ｏ ｎ ｓｐ ｅ ｅ ｔ ｄ，ｗｉｈ ｔ ｅ ｃ ｎ ｔ ｈ ｏ －
第３ Ｏ卷
第 ２期
隧道建 设
Ｔ ｎ ｌＣｏ ｓｒ ｃｉ ｎ ｕ ｎｅ ｎ ｔｕ ｔｏ
Ｖ０ ． Ｏ Ｎｏ ２ Ｊ ３ ．
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控制措施实施效果
经现场围岩量测显示：采用临时仰拱及扇形支撑
期支护的刚度和强度，增加上台阶初期支护的支护抗
力。具体施工步序同图ｌ。 施工工艺：除３）敷设扇形支撑５～６榀（保证单侧 边墙开挖ｌ一２ ｍ）外，其余与上台阶临时仰拱封闭法 一样。
措施后，在下台阶开挖施工时，无论上台阶的围岩变形 稳定与否，上台阶的变形范围均得到有效的控制，即拱 顶下沉小于６ｃｍ，周边收敛小于８ ｃｍ，无初期支护混凝 土开裂、脱落及拱架扭曲变形的现象。‘（－Ｆ转２１５页）
ｅｍ／ｄ，７ ｄ
ห้องสมุดไป่ตู้
施工隧道Ⅳ级围岩段采用台阶法忙１进行开挖支护， 即先进行上台阶开挖，在上台阶旄工３０ ｍ左右进行 下台阶开挖施工，并形成上下台阶同步作业；下台阶 开挖２０ｍ左右即进行仰拱开挖，开挖采用钻爆法，即 人工风枪钻孔、装药，毫秒雷管分段延迟起爆，光面 爆破。 上台阶完成钻孔、装药、起爆及出碴后，按设计先 喷射４ ｃｍ厚混凝土封闭岩面和掌子面，随后进行锚 杆、钢筋网和钢架的施作、安装；然后复喷混凝土至设 计厚度。下台阶开挖过程中，边墙采用左右跳开开挖， 并按要求施作边墙的锚杆、钢筋网并接长钢架完成边 墙的初期支护。 待下台阶开挖支护完成２０ ｍ左右，进行仰拱开 挖。实现上台阶、下台阶和仰拱同步开挖支护。仰拱 利用自制栈桥作为运输通道，满足上下台阶出碴及初 期支护材料的运输。 在上、下台阶及仰拱施工过程中，及时进行超前地 质预报、围岩监控量测，准确掌握围岩状况。 ２．２前期围岩变形状况 胡家湾隧道进口工程２００９年７月份正式开工至 ２００９年１１月份，历经４个月，累计完成３８５ ｍ。进洞 ２７０ｍ时，现场目测发现ＤＫｌ５３＋２３５～＋２６５段，在开 挖支护１５ ｄ后围岩变形较为明显，初期支护钢架出现 扭曲和表面喷混凝土裂缝脱落现象。
ｅｍ／ｄ。１５
ｄ后上台阶变形达到２５
ｅｎｌ
时，喷射混凝土开始出现裂纹，型钢钢架开始扭曲。
２．２．２
现场变形表现的具体特点
在上台阶围岩基本稳定的情况下，进行下台阶开 挖，导致上台阶发生二次变形；在上台阶围岩持续变形 的情况下，进行下台阶开挖施工，加速、加大上台阶的 变形；在仰拱开挖前，初期支护变形最大处表现为钢架 节点处向洞内膨胀外鼓，螺栓剪切破坏。
室初期支护破坏。具体表现为初期支护钢架扭曲、喷
混凝土表面脱落等，致使刚性支护前洞室一直处于不 稳定状态。目前铁路隧道工程施工中已形成了较为成 熟的ＣＤ、ＣＲＤ法…，以控制围岩的大变形，确保隧道 开挖的安全。张新曙心。阐述了乌鞘岭隧道围岩变形 情况及原因分析，介绍了以监控量测和施工工序控制
节理较发育，一般发育２—３组节理；强风化一弱风化，
４５１＋．２
文献标志码：Ｂ
文章编号：１６７２—７４１Ｘ（２０１０１０２—０１７９—０３
Ｃａｓｅ Ｓｔｕｄｙ
Ｍａｓｓ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ．ｓｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ Ｍｕｄｓｔｏｎｅ Ｇｒｏｕｎｄ
ｏｎ
Ｒｏｃｋ
ＺＨＡＮＧ Ｘｉｕｌｉａｎ９１，ＳＨＩ Ｇｕａｎｇｒｏｎ９２，ＣＨＥＮ Ｊｉｅｈｕａｌ，ＰＡＮ
３
泥岩地质条件下围岩变形控制
为了控制因下台阶开挖而使上台阶围岩变形加速
和加大，施工中结合上台阶大拱脚法Ｍ１采用上台阶临 时仰拱、扇形支撑及及早施作仰拱等措施加以控制。
３．１
围岩变形原因分析 １）泥岩遇水易软化并产生较大变形，主要以塑性
及流变为其变形特征，造成隧道初期支护破坏。 ２）泥岩本身具有膨胀性。在泥岩地层中进行开 挖洞室，打破了原有地层中的应力平衡，再加上隧道突 然遇水，从而加快了向洞内的收敛变形。 ３）由于地处可溶岩与不可溶岩不整合接触带，且 不整合面为倾斜面，上覆可溶岩下伏不可溶岩。在不 可溶岩下部开挖，造成上部地层产生沿崩解性物理风 化带的不整合面向下滑移，使洞室产生变形。
１。
标准为施工中心环节的控制围岩变形的方法和措施，
以及取得的效果。兰渝铁路ＬＹＳ一２标段隧道穿越的 地层大部分为泥岩，而且隧道设计为双线大断面，本文 介绍以分部开挖临时抑拱封闭成环及上半断面扇形支 撑的技术措施来控制围岩变形。
１
工程概况
兰渝铁路胡家湾隧道位于甘肃省漳县殪虎桥乡境
收稿日期：２０１０—０１—０８；修回日期：２０１０一０３—１０ 作者简介：张秀良（１９６６一），男，河北玉田人，１９８７年毕业于石家庄铁道学院桥梁系专业，大学本科，工程师，主要从事铁路施工技术工作。
ａｌｅ
ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ”ｔｏｐ ｈｅａｄｉｎｇ ａｎｄ ｂｅｎｃｈ”ｍｅｔｈｏｄ
ｃａｎ
８４）ａｓ
ｔｏ
ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ－ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ＣｒｏＳＳ一８ｅｃ—
ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌｓ
（１．Ｃｈｉｎａ
Ｒａｉｌｗａｙ １６ｔｈ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ
Ｑｉ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．－Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１８，Ｃｈｉｎａ；
７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
ｃｏｎ－
１
２．Ｌａｎｚｈｏｕ—Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｒａｉｌｗａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌａｒｔｚｈｏｕ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ・ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌｓ ｉｎ ｍｕｄｓｔｏｎｅ ｇｒｏｕｎｄ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｔｒａｎｃｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ
Ｈｕｊｉａｗａｎ
ｔｕｎｎｅｌ
ｏｎ
Ｌａｎｚｈｏｕ－Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ｒａｉｌｗａｙ鸽ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ．Ｄｕｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ－
ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｓ ｅｘｅｃｕｔｅｄ ｔｏ ｍａｓｔｅｒ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ ｉｎｖｅｒｔｓ ａｎｄ ｆａｎ—ｓｈａｐｅｄ ｓｕｐｐｏｒｔｓ
强风化层多呈碎块状，层厚一般６—２０ｍ，弱风化多呈 块状，Ⅳ级软石，具弱膨胀性。 在ＤＫｌ５３＋２３５一＋２７０段为下第三系泥岩与二 叠系下统石灰岩不整合接触带，岩溶水富集接触带易 使泥岩形成崩解性物理风化破碎带。 整个隧道泥岩地质段采用Ⅳ级、Ｖ级围岩复合式 衬砌支护结构，初期支护采用钢架、锚杆、钢筋网及喷 射混凝土联合支护。按设计原则围岩压力主要靠二次 衬砌提供抗力，二次衬砌作为承载结构，分别承受围岩 松散荷载的５０％～７０％【３ Ｊ。具体初期支护参数见表
万方数据
１８０
隧道建设
第３０卷
注：１．围岩级别栏中下角标“加”表示采用加强衬砌．无角标表示采用深埋衬砌；２．二次衬砌栏中尺寸上角标带・表示钢筋混凝土衬砌，无・表示 素混凝土衬砌。
２
２．１
前期隧道施工方法及围岩变形状况
前期隧道施工方法 根据胡家湾隧道工程设计特点及地质条件，前期
４０％。隧道拱顶下沉和水平收敛位移在上台阶围岩开 挖后３～５ ｄ变化最为剧烈。 １）上半断面开挖当天变形量约为２～４
４）①弱爆破开挖２部；②台阶周边部分初喷４
钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
－ｊ
ｃｍ
变形控制措施、方法及工艺 上台阶临时仰拱封闭法 经现场围岩量测显示：ＤＫｌ５３＋２７０～＋３０１段，在
厚混凝土，铺设钢筋网；③接长钢架，并设锁脚锚杆；④ ｊ：卵①在滞后于２部１０Ｉｌｌ左右，弱爆破开挖３部；
下台阶开挖前上台阶围岩基本稳定，拱顶沉降及拱脚 周边水平收敛速率分别为０．１０、０．１５ ｍｍ／ｄ。为避免 下台阶开挖引起上台阶产生二次变形，施工采用了临
０
引言
由于泥岩的膨胀性、泥岩遇水软化及强度低的特
内，工程所在区域地貌单元属于西秦岭低中山区，洞身 最大埋深４２０ｍ，隧道全长２
８６２
ｍ，为双线隧道。
点，在泥岩地层修建地下洞室，特别是大断面隧道极易 产生较大的拱顶下沉和水平收敛等洞室变形，造成洞
隧道进口段洞身地层主要为泥岩，主要成分为黏 土矿物，泥质结构中厚层状构造；岩体尚完整，成岩作 用很差，岩质软，锤击易碎，岩层产状Ｎ５００Ｗ／１９。ＳＷ，
万方数据
第２期
冯敏，等：
浅埋湿陷性黄土隧道下穿民居施工技术
２１５
时闻，ｄ
效控制地表沉降量，但由于是自下而上施工，容易因黄 土的自重湿陷性引起应力累积。因此，施工中要特别
②旌作隧底喷混凝土。 ６）①根据监控量测结果分析，待初期支护收敛
后，拆除Ｉ １８临时钢架；②灌注仰拱与边墙基础。
图。ｌ
Ｆｉｇ．１
台阶法临时仰拱施工工序横断面图
ｉｎｖｅｒｔ（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ“ｔｏｐ ｈｅａｄｉｎｇ ａｎｄ ｂｅｎｃｈ”ｍｅｔｈｏｄ）
Ｃｒｏｓｓ・ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ｔｅｍｐｏｒａｒｙ
３．３．２
上台阶临时扇形支撑
３．３．３二次衬砌 对于仰拱施作完毕后隧道围岩及支护继续变形的 情况，可通过二次衬砌及时提供支护抗力。根据围岩 量测结果，确定初期支护一直处于持续变形且变形速 率未有明显减缓迹象时立即施作二次衬砌。
４
经现场围岩量测显示：ＤＫｌ５３＋３２２～＋３４０段，在 卞台阶开挖前上台阶围岩仍不稳定，拱顶沉降及拱脚 周边水平收敛速率分别为０．３、０．６ ｍｍ／ｄ。为了确保 在进行下台阶开挖时，减缓、避免加大上台阶变形，施 工中采用临时扇形支撑，即在已施作完毕的初期支护 钢架内侧重新补加ｌ环向钢架（Ｉ １８型钢），以增强初