茨沟隧道初期支护变形处理

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1、新茨沟隧道初期支护变形处理一、隧道概况及围岩地质条件新茨沟隧道（DZK219+840—DZK220+737）全长897m。该隧道位干汉江右岸中低山区，地面高程一般为200m—600m，相对高差50m—300m。隧道进口为茨沟，出口为崩石沟，均为季节性河流，直接汇入汉江。隧道最大埋深215m。本区属半湿润山地气侯，气候温和，雨量充沛。本区属汉江水系，沟谷发育，水量随季节变化。整座隧道位于R=3000m的曲线上，线路坡率为4.9‰单面上坡。新茨沟隧道穿越地层主要为第四系坡积层，围岩为石炭系下石炭统测

2、水组炭质云母片岩，属（V）级软岩，岩层层理发育，呈薄层状。因新茨沟两侧为岩浆岩，受造山运动挤压，致使层间错动，并有明显的紊乱现象；岩体片理面光滑，节理发育，切割呈破碎结构，主要有两组节理，节理密度为10~20条/米。地下水位线较高，掌子面湿润，有清水。进洞口位于陡峭的山崖上，从出口处进行施工，出口围岩在地下水的作用下极易软化，围岩自稳性极差。二、施工图设计情况及变更设计情况1、施工图设计情况新茨沟隧道DZK220+737～+706段设计为V级加强围岩，采用1榀/0.8米的Ι16工字钢型钢架支护，

3、拱部设超前小导管；DZK220+706～+536段设计为V级围岩，采用1榀/米的格栅钢架支护，在DZK220+706～+676段拱部设超前小导管进行预支护；DZK220+536～+236段设计为IV级围岩，采用锚、网、喷行支护。62、变更设计情况在DZK220+654～+597段拱部设超前小导管，拱墙施做径向小导管注浆加固围岩，注浆采用自下至上，交错进行，必要时对注浆效果取样检查，确保注浆效果。拆换：对该段已侵限部分初期支护及两环护拱的混凝土进行凿除，边凿除边采用2榀/mI16的型钢钢架加固围岩

4、，钢架锁脚采用2根长5m的小导管并注水泥浆固结，同时严格按1m的环向间距施做钢架环向拉杆。二次衬砌采用拱墙厚40cm、仰拱厚40cm的C30钢筋混凝土结构。在DZK220+597～+525段采用2榀/mI16的型钢钢架加固围岩，钢架锁脚采用2根长5m的小导管并注水泥浆固结，拱墙施做径向小导管注浆加固围岩，注浆采用自下至上，交错进行，必要时对注浆效果取样检查，确保注浆效果。设立围岩量测点，进行拱顶下沉及净空收敛量测，为二次衬砌施工提供依据，调整施工误差及预留变形量，确保二次衬砌厚度。上台阶钢架底脚

5、施做锁脚锚杆，防止掉拱，采取“短进尺、弱爆破、强支护”进行施工。三、初期支护变形情况及变形处理1、初期支护变形情况在DZK220+654～+624段施工过程中，该段变形连续增长，其中线左侧变形达到48cm，线右侧变形达到35cm，侵入二次衬砌，拱顶喷射混凝土产生剥落现象。DZK220+619及DZ6K220+588处各发现一条环向裂纹及在线左、线右侧的拱腰处各出现一条纵向裂纹，拱部局部地段喷射混凝土出现开裂，表层混凝土出现剥落现象，初期支护变形产生突变。2006年3月25日经四方现场勘察，设计明

6、确掌子面围岩为炭质片岩，节理裂隙极为发育，弃碴显碎石状，有水，易坍方。2、初期支护变形处理在DZK220+624～570突发性初期支护大变形段，设置钢筋混凝土临时仰拱封闭上台阶，在拱部及边墙设直径42径向注桨小导管，小导管长4.0m，间距为1.2m×1.2m，梅花型布置，注1:1水泥浆对周围围岩进行固结。因注桨过程中，变形继续增大，故在上台阶底部施作I16对口撑作为临时仰拱，形成封闭环受力。换拱过程中，变形预留量为20cm；为使初期支护及时成环，下合阶每开挖3m便施工仰拱及铺底，但铺底后，初期支

7、护变形明显增加，针对变形连续增长，且线左侧变形达46cm，线右侧变形达34cm，利用衬砌台车在初期支护内侧作一个临时护拱作为安全屏障。新茨沟隧道初期支护变形及产生多处裂缝的情况，引起了有关方面的高度重视，邀请工程院院士梁文灏、设计大师史玉新等专家研究处理方案。专家组在认真勘察施工现场，听取设计、施工和监理单位汇报的基础上，给出了如下的处理咨询意见：（1）新茨沟隧道埋深在200m左右，炭质片岩岩质软弱，抗压强度低，云母片状矿物和炭质滑膜降低了层间结合力，岩体稳定性差，隧道开挖后出现具有流变特征的塑

8、性变形，这种变形具有四6个特征：变形大、持续时间长；变形过程可分为阻尼、匀速变形和加速变形三个阶段；水平位移大于拱顶下沉；变形难以收敛。鉴于软岩塑性流变的规律和机理十分复杂，研究难度大，有待于结合施工进一步加深认识。（2）根据炭质片岩的不同组合类型及变形特征，呈透镜体、薄夹层、互层状等一般炭质片岩的地段，通过调整围岩级别、适当加强支护措施是可行的。对于地下水发育、挤压构造影响严重的厚层炭质片岩地段可考虑内轮廓尺寸保持不变的情况下，适当加大外轮廓曲率，以改善受力条件，并对变形较大地段适时补强支护措