隧道软弱围岩大变形的施工控制技术

隧道软弱围岩大变形的施工控制技术

摘要：通过对正在施工的兰渝铁路木寨岭隧道遇到的围岩大变形问题的分析研究，对围岩大变形进行定义的基础上，进行了施工工艺和改善和支护参数的优化，为我国今后长大深在对埋隧道工程大变形地质灾害的预测和防治具有重要意义。

关键词：软弱围岩大变形支护参数工序化注浆

0、引言

交通隧道、水工隧道及其它地下工程穿越高地应力区以及遇到软弱围岩体，常导致软岩大变形等相关地质灾害。根据大量文献检索结果显示，隧道工程围岩大变形已困扰地下工程界的一个重大问题。

随着我国隧道工程以及地下工程的迅猛发展，其长大、深埋的特点日趋明显，而在一定的围岩地质和环境地质条件下等则往往易于发生围岩大变形等地质灾害。围岩大变形是一类危害程度大、整治费用高的地质灾害。目前正在施工的兰渝铁路木寨岭隧道也因围岩大变形不得不加强初期支护，增加工程的投入。

1、隧道软弱围岩大变形的概述

1.1软弱围岩大变形的定义

关于围岩大变形，目前还没有形成一致的和明确的定义。有的学者提出根据围岩变形是否超出初期支护的预留变形量来定义大变形，即在隧道施工时，如果初期支护发生了大于25cm(单线隧道)和 50cm(双线隧道)的位移，则认为发生了大变形。然而也有的学者认为，不能从变形量的绝对值大小来定义大变形问题，具有显著的变形值是大变形问题的外在表现，其本质是由剪应力产生的岩体的剪切变形发生错动、断裂分离破坏，岩体将向地下空洞方向产生压挤推变形来定义大变形。

1.2预防和控制软弱围岩大变形的施工措施

要预防和控制隧道施工中软弱围岩的大变形，首先做好超前地质预报，选择相应的安全合理的施工方法和措施。在施工中始终遵循“先治水，管超前，短进尺，弱爆破，强支护，早封闭，勤量测”的21字方针。严格执行施工规范，强化施工工序标准化，依据超前地质预报，指导现场施工，严格支护措施。

2、隧道软弱围岩大变形的施工控制技术

本文以兰渝铁路木寨岭隧道为例，对隧道软弱围岩变形的形成及控制施工变形技术进行一些探讨。

2.1工程概况

木寨岭隧道位于甘肃省岷县进内，进出口高程为2549.88m和2390.94m木寨岭隧道为单线双洞隧道，全长19110米。木寨岭隧道地质条件极为复杂，洞身穿越木寨岭高山区，特殊不良地质有湿陷性黄土、滑坡、泥石流、岩堆、炭质板岩及断层。基岩节理、裂隙发育，有11条断层破碎带、3个背斜及2个向斜构造，属高地应力区。为极高风险隧道，是本标段控制性重点工程。

气候属于高原性大陆气候，年平均日照时数2214.9小时，年平均气候4.9℃--7.0℃，年平均相对湿度68%，年平均无霜90-120天，年平均降水量596.5毫米，最热7月份平均气温16℃，最冷1月份平均气温-6.9℃。

2.2隧道软弱围岩大变形的施工控制技术

木寨岭隧道变形控制以支护结构的调整为主，在变形较为典型的7#斜井和正洞开展以拱架调整为主的分阶段支护参数现场试验以及应力释放等试验，并将优化后的支护参数应用于其它斜井施工中。同时，斜井变形段支护参数的优化结果也为正洞支护参数的选择提供了

基础。

（1）应力释放试验成果

前期在7#斜井进行超前大钻孔和超前导洞应力释放试验。

超前钻孔试验设计图和试验现场图片

试验段与对比段监测数据

（2） 正洞台阶法变形控制试验

正洞超前导洞扩挖法试验位于正洞右线DYK188+045~ DYK188+075。

三台阶法施工图片

里 程 沉降终值（mm) 平均值（mm ）

水平收敛终

值（mm ） 平均值（mm ）

对比段

斜800

49 51.7 195.06 237.71

斜795 62 212.25 斜790

44 305.83 超前钻孔试验段

斜725 24 26.3 152.93 162.67

斜720 29 182.49 斜715

26

152.58

三台阶施工

三台阶施工中台阶变形

采用三台阶法施工时，平均拱顶下沉值为67.94mm，最大水平收敛为164.23mm，上、中台阶收敛值相对较大，施工效率约为 1.3m/d。通过台阶变形分析表明，上台阶施工是应力调整的主要阶段，施工中要防止发生上部坍方。在中台阶、下台阶施工过程中要加强锁脚锚杆的施做，仰拱快速闭合是控制变形的关键。

（3）支护参数调整优化应用

大战沟正洞段右线重庆方向支护参数应用：

工的连续性，通过对木寨岭隧道已施工段落支护、变形进行分析总结，在前期支护参数的基础上，进一步优化木寨岭隧道软岩大变形段支护参数。

（4）工序化注浆的应用

根据围岩开挖揭示，预判隧道可能出现变形的，在隧道开挖支护初期预施做注浆锚管。根据变形等级管理情况，当支护变形超过200mm，变形没有趋于收敛的情况下进行径向注浆加固。

（5）临时支撑的应用

采取工序化注浆加固措施后，变形超过300mm ，且仍没有收敛趋势，为了保证支护结构和施工的安全，架设临时支撑，使变形速率迅速下降，也为初支仰拱施做提供安全保证。同时，二衬仰拱施做完成后，根据二衬施做长度，拆除相应长度的临时支撑，也保证了初期支护不侵限。

通过对以H175、I20b 型钢拱架为主的支护参数在正洞的应用，结合地质条件的变化，适度调整间距；根据变形情况，适时进行工序化注浆、架设横撑等增强措施，保证支护参数的相对稳定性。 3结论：

根据木寨岭高地应力炭质板岩特点，从地质预报、爆破优化、开挖、出渣运输、锚喷支护、二次衬砌以及施工组织等方面进行了分析和总结，施工中遵循“加强支护，及时封闭，

DyK178+050～+040段临时横撑

DyK178+020～+010段临时横撑 位移变形曲线图

50

100150200250

300350051015202530354045

日期

位移（m m ）

DYK178+080-A DYK178+070-A DYK178+060-A DYK178+080-B DYK178+070-B DYK178+060-B