张家山隧道检算报告.doc

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1、张家山1号隧道塌方段支护参数检算报告石家庄铁道大学土木工程学院二〇一一年三月1工程概况张家山1号隧道全长2660m，进口里程DK135+385，出口里程DK138+045。进口洞门设计为偏压式明洞门(W=60)，后接7m偏压式明洞(W=60)，施工中暗洞进洞里程为DK135+393，明洞长度8m。进口位于R=4000曲线外侧，进洞19m衬砌断面加宽W=60cm,其余均位于直线上。工程地质：洞口段为浅埋段，洞身地层为砂岩、泥质砂岩及泥岩，全～弱风化，节理裂隙发育。砂岩呈碎石状压碎结构，泥岩呈碎石、块石状镶嵌结构。开挖过程中有少量基岩

2、裂隙水，局部呈滴渗状态。2010年11月25日0:30分现场安全员值班时发现在距掌子面后方64m处DK135+525左侧边拱墙初支发现变形，5：40分变形明显，迅速将人员机械全部撤出，06:10分DK135+525拱顶处发生坍塌。当日塌方地段DK135+520～+550，塌方长度约30m，塌方量约3000方，外拱顶塌高约5～7m，将隧道开挖断面2/3堵住；12月26～27日，塌体继续向洞口方向扩大，塌体将DK135+508～+589段隧道全部封堵（本段地表埋深26～35～70m），至11月29日塌方基本停止。本次塌方特点是来的突然

3、，持续时间长，坍塌段长、塌方量大。DK135+508～+589（掌子面）长81m塌体已将隧道全部封堵，塌方长度约60m，塌腔高度约15m左右，塌方量在1万方以上。塌体后方DK135+468～DK135+508段左侧拱墙初支经山体挤压变形，个别局部侵限，右侧初支喷砼表面脱皮掉块、钢格栅扭曲变形。地表高柱硬质岩堆下面村水泥路面有多道裂纹，宽度在3cm左右，柱体岩堆大块状岩体滑落，将村路封堵（见塌方段示意图）。为了更准确的了解洞内塌体情况，请山西省第三地质工程勘察院做物探来确认塌腔形状、高度，外拱顶上方堆积厚度，为处理塌方提供相关参数（

4、见张家山1号隧道K135+480～K135+580段空洞物探报告）。2010年12月～2011年1月，按塌方处理方案要求，对DK135+468～+498长30m受塌方影响初期支护变形段更换初支钢架，扩大了拱墙初支断面，并进行了二衬。在DK135+498～+500处施作大管棚导向墙。为增加导向墙抗压强度，按初支断面对导向墙进行了全断面设置，内配4榀全环Ⅰ20a钢架，导向墙内拱顶上部按双层管棚2m高设置，保证了双层管棚施工作业高度，增大了作业空间。按管棚施工设计方案，大管棚总长度103m，第一、二环各施作40m，第三环施作23m，每环

5、搭接长度10m。从DK135+498～DK135+599（掌子面+589，大管棚伸入未开挖段10m做为搭接长度）采用双层φ108大管棚超前支护，每根钢管长度为123m（与上一环搭接10m），40m一环，内层环向间距为每米3根，外层环向间距为每2米3根，在拱部140°范围内共设置52根，钢管壁厚6mm、每根长6m、采用丝扣连接（或焊接），钢管总长6396m。管棚布置见图1。2011年1月29日，我们采用四川成都ZSY-80型钻神全液压锚固水平钻机，在DK135+498起施工开始施作大管棚。钻机钻头采用φ146mm偏心钻头，钻杆3m一

6、根，内接。为保证管棚在塌体内伸入长度，施作到位，管棚施工采用跟管。跟管直径φ146mm，每1.5m一根，接头采用内丝扣正反接头。施钻中根管随钻头同时跟进接长，管棚打到设计位置后，退出偏心钻头及钻杆，安装完管棚钢管后，用ZSB-80T液压拨管机逐节退出跟管。2011年3月5日大管棚施工完毕，现已进入坍体开挖。为加强大管棚刚度，大管棚打入后内加钢筋笼，按水：水泥1：1比例注入水泥浆，注浆压力2Mpa以上。图1管棚布置图2计算模型2.1设计及计算参数初期支护采用30cm厚C25喷射混凝土，工20钢架，间距0.5m/榀。计算所采用的物理力

7、学参数具体见表2-1。表2-1围岩及支护材料物理力学参数地层E/GPaμφ/°C//kPaγ/kN/m3厚度/mV级围岩1.50.44510018.5-加固区40.35545021.50.48/0.24初期支护28.530.2--25000.32.2计算模型分析采用ANSYS二维平面应变弹塑性非线性方法进行计算，隧道埋深D=80m。计算模型选取两侧边界至隧道中心线距离为30m，底部边界至隧道距离约为25m，上部取至地面。侧面边界为水平位移约束，底面边界为竖向位移约束。模型上部边界为自由边界，不受任何约束。有限元分析计算模型如图2-

8、1所示。计算只考虑隧道开挖及初期支护阶段。计算中隧道的预支护考虑对围岩的整体加固作用，从而认为预支护的加固作用使加固区域内的物理力学参数指标得以提高。加固区域可简化为实体单元。隧道采用台阶法开挖。计算中荷载释放率为40％，即支护承担60％的围岩压力