隧道仰坡开裂原因分析及施工处理

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1、隧道仰坡开裂原因分析及施工处理唐天东中铁十一局集团五公司贵阳项目部重庆市沙坪坝新桥新村71#400037摘要：毛栗坡隧道左线出口穿越褶皱特殊地质构造，埋深较浅，岩体破碎，风化严重，地质复杂，岩性多样，边仰坡施工后产生开裂，准确的对开裂产生的原因分析后，确定了加强洞内支护及衬砌的处理方案，隧道施工得以顺利进行。关键词：开裂原因分析支护及衬砌1工程概况中铁十一局集团有限公司承建的贵阳环城高速公路西南段（第七合同段）毛栗坡隧道是该线重难点控制工程之一，为双向四车道分离式隧道，施工地质极为复杂，洞口存在坍塌体，洞身穿越软弱破碎围岩、浅埋、突水、岩溶、煤系，左线长6

2、91m,右线690m。左线出口段地质构造为背斜背部被拉裂后，分裂成两孤立山体，出口山峰与山谷低洼带高差25m，山谷低洼带横穿线路顶，宽约8m,经常年累月的风化石、泥岩、耕植土充填，埋深仅为16m，稳定性极差。见毛栗坡隧道左线出口地貌纵断面图。洞身开挖断面地质复杂，岩性多样，从上至下地质剖面描述为：泥岩、碳质岩、煤层、灰岩，复杂的地质给施工带来了极大的困难。2山体开裂及施工情况2006年11月24日，上台阶掘进10m至K28+008处时隧道洞顶山体第一次开裂，出现了横向大裂缝，裂缝宽达1m。开裂原因分析：两开裂山体中的洞顶山体为一个很大的孤石，以前该山体处于

3、稳定平衡状态，设计文件及我部踏勘时均没有认识到该山体实为曾发生倾斜变位的大孤石，洞身开挖爆破，破坏了山体的平衡，向洞口外倾斜，则洞顶山体出现了横向的大裂缝，见毛栗坡隧道左线出口地貌纵断面图。4经过高总司及总监办等单位专家现场踏勘后确定了山顶减载锚喷方案：从暗洞口（K28+018）向小里程方向10m按1:0.75清坡，再2m设置中间平台，第二级按1:1.5清坡，一坡到顶，然后对边仰坡进行锚喷作业，见山体开裂处治施工图如下，减载量近3000m3，锚喷73m3，至2007年3月中旬完成了山体减载，恢复洞内掘进。图2山体开裂处治施工图3坡面、洞内开裂及塌方处理3.

4、1仰坡及洞内环向面开裂3月26日掘进27m至K27+991时，在出口已经减载和锚喷的仰坡线路左侧出现了裂缝Ⅰ，2007年3月28日上午，仰坡线路右侧出现了裂缝裂缝Ⅱ，仰坡面喷射混凝土出现了脱落、鼓离现象。裂缝Ⅰ、Ⅱ见毛栗坡隧道左线出口平面图。下部坡脚为泥土或强风化的泥岩，坡体失稳，山体拉开形成裂缝Ⅰ，失稳后，由于坡面平缓宽阔，且左侧旁有山体抵抗，到达新的稳定。再由于喷混凝土之前，坡面有松散的土石，喷混凝土后，由雨水渗入，引起表层离鼓及移动而出现小裂缝Ⅱ。K27+996等处洞内拱脚出现了4处小裂缝，缝长约1～3m。产生的原因为工字钢拱脚置于土状的强风化的炭质

5、泥岩上，支承处对工字钢拱脚已无约束力，在外侧松散体的侧压力作用下，引起拱脚向隧道中轴线位移即拱脚收敛而开裂。4山顶三级仰坡顶线二级仰坡顶线一级仰坡顶线裂缝Ⅰ隧道中线明暗洞分界处K28+018一级边坡顶线二级边坡顶线线路左侧山坡坡顶山坡坡脚裂缝Ⅱ图3毛栗坡隧道左线出口平面图3.2洞内K27+990～+988掌子面通天塌方2007年3月29日，上台阶掘进至K27+990时，掌子面拱顶塌方，塌落物多为黄土，其中夹石块，塌孔宽4m长2m。4月1日开始对塌孔之掌子面打超前注浆管进行支护。洞内掌子面塌方，与上述各种裂缝均无关系。由于该处拱顶，横宽3m的范围内为潮湿松软

6、的土夹石，不能形成土拱，所以爆破后，φ50超前管不能承受其上土石体重量，压弯超前管，土体下落形成塌方。根据以上分析，到目前为止，仰坡体未发生整体下沉，也未整体向洞口倾斜。裂缝Ⅰ左侧山体向仅可能向左侧山沟移动。4施工处理方案比选4.1清方减载方案清方减载之后，仰坡体从正面看，呈三角形，将上部的石方清理掉，降低了仰坡高度，减轻了支护及二衬上的荷载，洞内支护适当加强，工字钢间距由75cm改为60cm，但是该方案施工将破坏已经施工的仰坡锚喷支护。4.2挖方路堑方案从明暗洞交界口K28+018至K27+980段按路基开挖，将破碎开裂山体全部挖除，即K27+980∽K

7、28+040均改为路基通过。由于该方案挖方工程量较大约7万方，且路基两侧边坡需设浆砌挡坡墙，已经施工至K27+990段锚喷支护还得废弃掉，所以该方案造价较大。44.3加强洞内支护及衬砌对洞内加强支护和洞身衬砌，未开挖、支护地段，采用20a工字钢支撑，间距50cm，已经开裂段采取在工字钢内侧背工字钢加强处理，并设置锁脚锚杆连成整体，补喷射混凝土，从洞口向内及时施工仰拱及洞身衬砌，已支护的29m，将二衬的主筋间距由25cm改为20cm，主筋直径由φ22改为φ25，施工1板9m二衬后，超前6mφ50注浆小导管环形间距由35cm调整为25cm，搭接长度由3m调整为

8、1.8m,留核心土短进尺掘进。5施工方案的确定与施工2007年4月