软弱围岩隧道初期支护变形处理及预防措施探讨

《软弱围岩隧道初期支护变形处理及预防措施探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、软弱围岩隧道初期支护变形处理及预防措施探讨程李将（中铁六局集团太原铁建天和工程公司山西太原０３００００）摘要：在隧道施工中，不良地质会造成隧道初期支护出现开裂、剥落、掉块，型钢拱架出现严重扭曲、弯折、剪断等变形现象，导致初期支护断面侵入二衬甚至侵入净空。文章结合工程实例，通过从地质条件、施工等方面综合分析，深入探讨隧道初期支护变形、侵限的原因，提出了一些处理措施，在施工过程中根据监控量测数据及时调整支护参数、施工方法有效预防初支变形侵限，对类似工程的施工具有借鉴意义。.jyqk。洞内设计纵坡为１‰和－１‰的人字坡，隧道采用复合式衬砌

2、，按新奥法原理设计和施工。１．２工程地质特征隧道范围内地层主要由第四系上更新统风积层黄土和斜坡坡积体，下覆三叠系中统砂岩、泥岩构成，洞身岩性特征为：泥岩（Ｔ２）紫红色，节理裂隙发育，泥质结构，层状构造，岩层产状近水平，层理厚度０．２～０．８ｍ，以厚层状为主，夹有中厚层及薄层，全风化至弱风化，有一定的含砂量，局部夹有砂岩和砂岩泥岩的过渡相；砂岩（Ｔ２）青灰色，夹紫红色，弱风化，节理裂隙发育，中粗粒结构，岩层产状近水平，层理厚度０．３～１．５ｍ，以厚层状为主，夹有中厚层及薄层，局部夹泥岩条带或泥岩团块，Ⅳ级软石。１．３水文地质特征测区冲

3、沟发育，地下水主要为基岩裂隙水，接受大气降水及地表水的下漏补给，局部地段的土石界面处有上层滞水。１．４施工中初期变形情况描述隧道采用台阶法掘进施工，当隧道掌子面上台阶掘进至ＤＫ２４＋８７０处，仰拱施工至ＤＫ２４＋８２０处，二衬施工至ＤＫ２４＋７２０处，准备下一模二衬施工时，发现ＤＫ２４＋７２５～ＤＫ２４＋７７５处钢架连接处初支混凝土有局部“张嘴”现象，同时监控量测数据显示，变形还在进一步发展。一周后ＤＫ２４＋７２５～ＤＫ２４＋７５５段初支出现纵向裂缝，最大裂缝宽度５ｍｍ，裂缝处伴有渗水，局部喷射混凝土剥落、钢拱架扭曲，边墙拱脚处最大

4、位移达到２５ｃｍ，初期支护侵入二次衬砌净空，侵入厚度５～３０ｃｍ不等，并且变形还有进一步扩大趋势。２隧道初期支护变形的原因分析（１）洞身围岩岩性的影响。从隧道开挖过程中揭示的围岩情况来看，拱顶部为砂岩，从起拱线以下围岩层理较明显，构造较复杂，节理裂隙发育，自稳性较差。主要为１５～２０ｃｍ厚的青灰色泥岩、砂岩夹层，易崩解；同时围岩中含有少量裂隙水，青灰色砂岩等类似断层角砾的捕掳体，受构造力的高温高压影响，变形严重。青灰色泥岩以下为褐红色泥岩，泥质结构，易崩解，具有弱膨胀性。（２）气候因素的影响。隧道施工期间恰逢雨水集中，7月份最大降水

5、量为２２６ｍｍ，降水量较往年增大了将近一倍，为近５０年罕见。隧道初期支护变形段地表有冲沟及多个黄土限穴，为雨水的储存、收集、运移提供了有利条件，隧道变形地段洞顶埋深２８ｍ，地层以砂岩为主，节理缝隙发育，透水性好，地层受施工爆破及开挖扰动影响，下渗量和下渗速率会增加，隧道周边围岩含水率增大导致岩体的强度降低。另外隧道洞身地层以泥岩为主，砂岩主要分布于拱部，泥岩具有弱膨胀性，在地下水干、湿交替影响下，导致岩体发生反复的膨胀、崩解、强度降低，促使局部围岩变形增大，导致隧道初期支护变形侵限。（３）设计与实际地质条件不符导致初期支护变形。从地

6、质角度来看，隧道开挖后，实际揭露的岩体比勘察设计阶段所预想的更加破碎，以及遭遇５０年一遇罕见雨水，雨水下渗，围岩自重增加，泥岩透水性较差，遇水软化，导致勘察设计阶段所设计的初期支护措施已经无法满足围岩稳定的要求，致使初期支护面出现变形。（４）施工过程未能及时对现场围岩变形观察情况和量测数据进行分析，及时开展支护参数调整和施工工艺变更，围岩变形后未能及时采取有效措施，造成围岩变形进一步加大。（５）施工中上台阶距离较长，仰拱未及时开挖封闭，围岩稳定后未及时施作二次衬砌，二次衬砌滞后较多，导致初期支护变形。３隧道初期支护变形处理措施（１）

7、隧道洞顶冲沟、黄土限穴处理．隧道洞顶冲沟，因沟谷底部岩层裂隙较多，采用用Ｍ７．５浆砌片石铺砌沟底，水泥砂浆勾缝抹面，防止雨水下渗。黄土限穴及低洼积水地段采用粘土回填，并分层夯实，高出原地面，防止积水。（２）临时加固措施。对已施工做的初期支护进行临时加固，防止初支变形进一步加大，在原有的钢架的位置设置横竖向临时支撑。横向支撑采用Φ１０８ｍｍ钢管，变形严重的采用Φ１５９ｍｍ钢管，横支撑上下钢管间距为８０ｃｍ，横支撑每隔３ｍ设置一处，两端设置２０ｃｍ×２０ｃｍ×１．５ｃｍ钢垫板。每处在初期支护上下拱架连接处上下各４００ｍｍ位置拱架上焊接２

8、０ｃｍ×２０ｃｍ×１．５ｃｍ钢板，并用Φ４２ｍｍ钢管做斜撑对横支撑进行加固。每道横撑之间采用Φ４２ｍｍ钢管做剪刀撑状加固，确保横撑不变形。竖向支撑采用工１８型钢，工字钢接头处不得在一个位置，两根工字钢接头错开至少１ｍ。两端设置２０ｃｍ