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1、软岩偏压铁路隧道大变形处治施工技术 摘要:受地形、水文地质条件以及规划平面要求等因素的影响,在软弱偏压岩体中进行隧道开挖支护的工程越来越多。软弱岩体特征复杂、岩性多变、围岩破碎,隧道施工时易发生大变形。以下隧道工程为研究背景,通过现场观察和分析监测结果,分析大变形的基本特征,并归纳总结地形偏压严重、围岩软弱破碎和施工方法不当是引起隧道大变形的主要影响因素,针对隧道大变形的特点提出施工方法调整和支护措施加强、浅埋偏压段洞外减载反压及初期支护变形拆换3项大变形控制措施,确保隧道施工及后期安全稳定。关键词:软岩偏压铁路隧道;大变形;拱架拆换;减载反压中图分类号：U4
2、59.1文献标识码：A文章编号：1概述随着我国高速铁路的快速建设,受地形、水文地质条件以及规划平面要求等因素的影响,各种复杂地质条件下修建隧道大量出现,在地形偏压软弱岩体中进行隧道开挖支护便是典型现象之一7。软弱岩体特征复杂、岩性多变、围岩破碎,隧道易发生大变形,施工风险极大。软岩隧道的大变形破坏特征主要表现为:变形破坏方式多样、变形量大、变形速率快和持续时间长等特点。截止至目前,虽然国内外学者对于软岩隧道修建提出了一系列控制标准及技术措施,但如何提高隧道结构在浅埋偏压条件下施工过程中的稳定性和有效控制隧道变形同时又提高施工效率,仍然是隧道工程界关注的热点问题。
3、现以软岩偏压铁路隧道工程为研究背景,综合分析现场施工量测数据和隧道大变形特征,进而分析产生大变形的原因,提出适合于浅埋偏压软岩内修建隧道的施工工法以及控制大变形的处治措施。2软岩隧道大变形特征及原因分析2、1隧道大变形特征分析隧道自暗洞开挖以来,掌子面揭示围岩为强风化页岩夹砂岩,岩体破碎,自稳性差,有渗水,围岩变形严重。隧道施工时根据开挖揭示的隧道工程地质条件及地形浅埋、偏压严重的特点采取了加强措施,但围岩及初期支护仍出现了严重变形,地表出现裂缝,导致已开挖段69m范围内初支变形侵限。根据对施工现场的监控量测结果进行统计分析,,已开挖段出现大变形的问题主要有以下
4、几个方面。(1)围岩变形量大:拱顶沉降量大,其中D1K481+177.7处拱顶累计沉降达49cm;拱顶水平位移量偏大,其中D1K481+121处拱顶水平位移达21.6cm;7(2)围岩变形持续时间长:在围岩初期变形后,变形并未停止,而是持续发展,甚至加速发展。隧道的持续变形,造成初期支护变形过大而发生破坏,不得不进行衬砌拆换处理;(3)拱脚位移收敛:线路左侧拱脚明显收敛,线路右侧拱脚偏离线路向外侧(山体低侧)位移,该段位于洞口段,浅埋偏压更严重,但变形量相对小,分析原因系该段已采用地表钢管桩注浆加固;(4)初期支护变形破坏:由于围岩持续变形,初期支护严重变形破坏
5、,且持续发展,易侵限。开挖过程中预留的40cm拱顶变形量,仍有局部侵限现象,主要分布在D1K481+175断面拱顶处,最大侵限值达到11.5cm;(5)地表开裂:据现场调查,施工开挖过程中,地表隧道中线两侧连续出现纵向裂缝,裂缝伴随掌子面掘进而往前发展,且有变大趋势,裂缝无错台现象,裂缝最大宽度5cm,长约50m。2.2软岩偏压铁路隧道大变形成因分析综合下贵坪隧道施工实际情况,隧道发生大变形与地形特征、工程地质和水文条件、施工方法与工艺控制、支护措施等因素有关,具体分为以下几个方面。(1)地形严重偏压:隧道出口穿越一单面斜坡,地形左高右低,斜坡呈下陡上缓状,自然
6、坡度一般15毅~35毅,右侧坡脚相对较陡,达40毅,植被发育。隧道大致从斜坡中段通过,埋深浅,最大埋深仅约30m,地形偏7压严重。(2)岩质软,受断层影响,岩体破碎,开挖扰动后,周边围岩松动圈不断扩大:隧道穿越地层为页岩夹砂岩,属软质岩。隧道左侧约260m发育界牌断层,为区域性逆断层。隧道位于断层下盘,受此断层影响,隧道出口段岩层节理裂隙发育,强风化层较厚,岩体破碎,自稳能力差,裂隙间部分有泥质充填。局部有渗水,页岩遇水软化,围岩自稳定性差。(3)施工方法不当及支护参数偏弱。隧道采用台阶法加临时仰拱法施工,随着施工扰动,岩体进一步破碎,在隧道发生大变形后未及时调
7、整施工方法和加强支护措施,致变形加剧。3软岩偏压铁路隧道大变形控制措施隧道大变形控制措施主要包括:施工方法调整和支护措施加强,浅埋偏压段洞外减载反压,以及变形侵限段初期支护拆换等措施。3.1施工方法调整和支护措施加强3.1.1已开挖段支护加强对已开挖段的支护加强主要包括洞内支护、地表加固两项措施。(1)洞内支护:D1K481+116~+155段在既有的初期支护基础上增加了拱墙准42mm注浆锚管(长4m,环纵向间距1m)径向注浆加强支护。7(2)地表加固:开挖揭示围岩为强风化页岩夹砂岩,夹较多薄层状泥质粉砂岩,岩体破碎,稳定性差(雨季更甚)。洞身及隧底均位于该地层
8、,且拱顶埋深仅3~10m
