桃树坪隧道富水未成岩粉细砂岩层施工技术探讨

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1、桃树坪隧道富水未成岩粉细砂岩层施工技术探讨李世才1刘仲仁2郑文筠3（1中铁二十一局集团有限公司兰渝铁路项目部，兰州730000；2兰渝铁路有限责任公司，兰州730050；3中铁十八局集团兰渝铁路工程指挥部，甘肃武都746000）摘要富水未成岩粉细砂岩层在国内隧道施工中极为少见，该岩性在隧道开挖后极不稳定，呈流塑状，极易出现溜塌现象,造成初期支护变形侵限甚至大范围坍塌，会严重影响到工程质量、安全、工期及成本。文章结合兰渝铁路LYS-7标段桃树坪隧道工程概况、施工方法、存在的问题及采取的处理措施，就富水未成岩粉细砂岩层中的隧道施工技术做了进一步分析和探讨

2、。关键词隧道施工软弱围岩施工方法加固措施中图分类号：U455.49文献标识码：A家泉村。地势上隧道进口低，出口高，地形起伏大，最小埋深处仅6m，地表沟谷发育、下切较深。由于紧邻兰州市，桃树坪隧道下穿多个垃圾回填的浅埋沟谷、馋柳高速公路、312国道、厂矿企业、密集的居民区。该隧道总工期仅为15个月，为加快施工进度，增设了5个斜井。因此，桃树坪隧道具有工期紧、任务艰巨、施工难度大、安全风险高等特点。桃树坪隧道穿行于黄河高阶地下部，原设计基岩主要为晚第三系砂岩。开挖后，出露岩性均为富水未成岩粉细砂。开挖后极不稳定，围岩易坍塌，初期支护下沉、收敛严重。经过几

3、个月的探索和实践，目前仍无有效的施工方法保证该隧道安全、高效地快速推进，施工进度非常缓慢，目前施工进度远远无法满足合同工期要求，该隧道已成为兰渝线重难点工程之一，正组织相关专家联合攻关。前言1随着我国铁路大发展时期的到来，在多山区和丘陵地貌的我国，地下工程的项目也越来越多。由于工程规划的时间及线路勘察选优的原因，地下工程的施工难度将会较以往加大，不可避免的事实是穿越地下不良地质频率将会越来越大，也就是说我们在施工中将会更多地面对石质差、构造复杂的软弱围岩。软弱围岩一方面因为其围岩通过古老地层，历经多次构造运动，围岩受强烈挤压、拉伸、错动、磨擦，致使围

4、岩产生褶皱、断裂、重结晶、新生物等，表现为松散、破碎、无粘结力、整体性极差等现象，多见于沉积岩及变质岩；另一方面的软弱围岩属于成岩年代短或未成岩。桃树坪隧道开挖后出露围岩为富水未成岩粉细砂，已定义为Ⅵ级围岩，属典型软弱围岩，在国内无独立设计,可借鉴经验少、施工难度大、安全风险高、进度缓慢，已引起国内专家及同行业人士的高度关注。施工情况33.1斜井工程概况桃树坪隧道是兰渝铁路LYS-7标段最长的隧道，起点DK3+430，止点DK6+655，全长3225m，双线。进口位于兰州东站出站端，出口位于榆中县方23.1.1概况由于考虑工期，桃树坪隧道共计增设5个

5、斜井。最长斜井为桃树坪2号斜井，全长627m，最短斜井为桃树坪3号斜井，全长325m。修改稿返回日期：2011-03-04作者简介：李世才（1974-）,男,高级工程师，从事隧道现场技术管理工作,E-mail:lshc1998@163.com.120第48卷第2期(总第337期)2011年4月出版Vol.48，No.2，Total.No.337Apr.2011图1斜井开挖后现状Fig.1Stateafterinclinedshaftexcavation图2正洞进出口开挖后现状Fig.2Stateaftertheexcavationofentrance

6、andexitofmaintunnel现代隧道技术MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY桃树坪隧道富水未成岩粉细砂岩层施工技术探讨3.1.2施工方法及现状考虑要提高正洞施工设备的效率，斜井采用6.8m×6.2m断面，并采用弧形导洞预留核心土法开挖。原支护参数为：I16钢架，间距1.0m；C25喷混凝土，厚20cm；φ42超前小导管，长3.5m,环向间距50cm，纵向搭接长度1.0m。开挖后全断面均为粉细砂岩层，掌子面和拱脚处出水量大，粉细砂遇水成稀泥状。掌子面开挖时纵向失稳，涌砂、滑塌现象严重；边墙开挖时会出现软塑状流砂，由于水量较大，

7、下台阶无法下挖。初期支护钢架接腿困难，沉降变形严重，已施工段出现初期支护开裂、变形侵限现象（图1），施工进度极为缓慢。用旋喷桩加固，掌子面准备采用大管棚超前加固。桃树坪隧道出口开挖后掌子面上台阶为细圆砾土，中度胶结，中台阶以下为粉细砂。拱顶存在一含水层，出水量较大，粉细砂浸泡后呈稀泥状，基底松软；下台阶钢架多次接腿，仰拱施工困难；初期支护拱架下沉变形侵限严重，最大下沉量达75cm，最大收敛变形达68cm，目前正在进行换拱作业。3.2.2原设计相关参数桃树坪隧道原设计为Ⅴ级围岩，预留变形量为10~15cm；I20b钢架间距为0.6~0.8m；C25喷混

8、凝土厚度为27cm/25cm；组合锚杆长4.0m，间距1.0m×1.2m；φ8钢筋网间距10cm×10cm；