隧道软岩大变形施工技术

ｃＯｎＳＴＲＵＣＴＩＯｎ　ＳＡＦＥＴＹ　建筑盔金２０１７年第５期　隧道施ｔ　

软岩隧道大变形及控制技术研究　

胡　威　

（中铁二局拉林铁路工程指挥部。　西藏林芝地区８６０４００　Ｊ　

【摘　要】针对川藏铁路拉萨至林芝段令达拿隧道软岩大变形难支护的问题，结合现场施工、　

工程地质、水文调查，参考国内外类似的隧道工程施工案例进行分析，并通过对该隧道软岩地质的　

破坏模式和失稳机理详细分析，提出了对应软岩隧道大变形的整治对策。　

【关键词】软岩大变形　失稳机理控制技术　

【中图分类号】Ｕ２５　

引　言　岩体是在经过长久的地壳运动，演化形成了各　

种各样的复杂地质体。在隧道开挖施工时，隧道岩　

体之间的初始应力变化过程是先被破坏再重新分　

布应力，如果隧道开挖的破坏作用大于重新分布作　

用力，隧道岩体的自身稳定性就会破坏，进而导致　

隧道施工难度增加。　

１．工程概况　

令达拿隧道起讫里程为ＤＫ２４０＋１５Ｏ—Ｄ１Ｋ２４２＋　【文献标志码】Ｂ　

６６５，全长２５１５　ｎｌ，其中Ｖ级围岩９７５　ＩＴＩ，ＩＶ级围岩　

１５４０　ｍ。隧道位于令达拿至冲康之间，单线隧道。隧　

址位于雅鲁藏布江缝合带附近，受雅鲁藏布江结合　

带俯冲、碰撞和韧性剪切作用影响，构造复杂，岩体　

总体较破碎。令达拿隧道地质勘查揭示该隧道的主　

要地质包含炭质绢云千枚岩。隧道出口位于冲洪积　

物中，属于较松散型砂卵石地质，工程地质条件差。　

本隧道穿越炭质绢云千枚岩地层，可能发生大变　

形。其变形长度预计为２２０４　ｍ。　

大，混凝土浇筑完毕后，为防止混凝土产生温度裂　

缝，需对承台进行保温、保湿养护。　

（６）钢格构柱之间型钢水平及斜向杆件焊接　

钢格构柱之间连接杆件应由专业人员负责制　

作加工，制作加工尺寸满足设计要求，电焊作业人　

员均应持证上岗。土方开挖到连接缀板时即进行杆　

件的焊接，焊接要保证焊缝质量，并由质量管理人　

员检查验收。　

（７）土方开挖时质量控制措施　

塔吊格构柱部位土方开挖时，要标明位置，设　

在隧道工程中，软岩地层的变形和收敛一直是一个令人头疼的问题。尤其是在高地应力地区，软岩隧道的大变形段径向收敛控制措施更加重要。本文将从技术措施、监测手段和管理方法等方面探讨高地应力隧道软岩大变形段径向收敛的控制措施。

1. 技术措施

在软岩地层的隧道施工中，为了控制大变形段径向收敛，可以采取以下技术措施：

- 合理的支护结构：选择合适的支护结构对软岩地层进行支护，比如钢架加混凝土梁、喷锚网、锚喷等，以增加地层的稳定性和承载能力，减少变形和收敛。

- 合理的巷道布置：通过合理的巷道布置，使得地层受力均匀，减小高地应力对软岩地层的影响，从而减少变形和收敛的发生。

- 降低开挖面积：通过减小开挖面积和采用分段开挖的方式，减少软岩地层的受力范围，减小地层变形和收敛的情况。

2. 监测手段

在施工过程中，为了及时发现软岩地层的变形和收敛情况，可以采用以下监测手段：

- 地下水位监测：通过监测地下水位的变化，及时了解软岩地层的湿度情况，从而判断软岩地层的稳定性和变形状况。

- 地表位移监测：采用地表位移监测仪器，对隧道周边地表位移进行实时监测，及时发现软岩地层的变形和收敛情况。 - 支护结构变形监测：通过监测支护结构的变形情况，及时了解支护结构的承载能力和软岩地层的变形情况，为及时采取补救措施提供数据支持。

3. 管理方法

在施工管理方面，要加强对软岩地层大变形段径向收敛的管理，可以采用以下管理方法：

- 强化监理管理：加强监理单位对软岩地层变形和收敛的监管，及时发现问题并提出解决方案，确保隧道施工的安全和顺利进行。

- 强化施工队伍管理：加强施工队伍对软岩地层变形和收敛的认识和管理，提高施工人员的安全意识和质量管理水平，确保施工质量和隧道安全。

- 强化应急预案管理：建立完善的软岩地层大变形段径向收敛的应急预案，规范应急处理流程，确保在发生问题时能够迅速采取有效措施，保障施工安全。

高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施包括技术措施、监测手段和管理方法三个方面。只有在施工过程中，充分采取这些措施，才能有效控制软岩地层的变形和收敛，确保隧道施工的安全和顺利进行。4. 安全预警系统

2020.02Doors&Windows大保山隧道滇西红层软岩大变形施工控制技术张向红中铁十二局四公司摘要：滇西红层软岩具有变形量大、变形速率快的特点，在该地质条件下开挖极可能发生软岩大变形甚至发生失稳坍塌等安全事故。本文主要结合云南大理至临沧铁路大保山隧道滇西红层软弱围岩施工实例，对滇西红层软岩大变形进行原因分析，并详细阐述了软岩施工控制技术，对类似铁路隧道工程提供借鉴。关键词：滇西红层；变形原因分析；施工方法；控制技术

1引言本文通过对大保山隧道大里程段滇西红层软弱围岩的施工，在参考现有研究成果的基础上，详细阐述、总结了滇西红层软岩大变形的施工控制技术，较好的控制住隧道施工中的大变形问题。2工程概况2.1地质概况滇西红层处于红色的白垩系、侏罗系地层，由泥岩、砂岩、粉砂岩交替组成，呈红色、深红色或褐色（因围岩中富含铁的氧化物）。滇西红层软岩属膨胀性围岩，具有遇水软化膨胀的特性。2.2工程简况大保山隧道全长5483m，围岩软弱破碎，Ⅴ级围岩占全隧总长的95％以上，隧道地质构造复杂，穿越石垭口断层、新街断层多处高风险段落，隧道最大埋深约520m。全隧富含地下水，正常涌水量为18050立方米/日，最大涌水量约为36100立方米/日。历时近4年的施工过程中，受异常复杂地质水文条件的影响，先后遭遇塌方5次，突水涌泥5次，变形开裂60余次。3大变形原因分析（1）滇西红层软岩自身属性。掌子面揭示的围岩以强风化中薄层泥岩为主，泥岩、泥质砂岩互层，围岩破碎～极破碎。泥岩强度低，耐崩解性较差，遇水及风化作用极易崩解成流塑状，容易产生变形。（2）施工扰动导致地应力释放、转移。隧道埋深最大约520m，深部岩体中蕴含了较高的地应力。隧道开挖以后，围岩应力状态再分布，其中一部分地应力会直接释放，另一部分则向岩体深部转移并不断调整达到新的平衡。当应力水平超过岩体的屈服强度时，会产生随时间增长的变形。（3）地下水渗流进一步加剧。滇西红层软岩孔隙率较大，粘结性差，地下水易在孔隙中产生渗流。采用三台阶钻爆炮震会导致岩体松动，引起节理裂隙结构面闭合性变差而利于地下水下渗，导致初支表面滞后出现渗水、滴水，这就是“滞后效应”。具体表现为开挖揭示时往往无水，在施作初支7~14天后出现渗、流水现象。在地下水蚕食下，软岩吸水膨胀、强度降低，初支背后围岩被进一步浸泡、蠕变造成初支大变形。4隧道施工方法在充分发挥围岩自身的自承载能力的基础上，采用三台阶+预留核心土法。通过预留核心土（高度为1.8m）的方式稳定掌子面，上、中台阶长度控制在3m~5m左右，下台阶控制在5m~8m左右，各个台阶长度可根据情况适当调整。由于各台阶长度较短，拱架能及时落底，依靠封闭成环的初支可有效对开挖段土体产生刚性支撑，使其形成一个承载体，充分发挥拱效应。4.1隧道施工工艺流程图

宜万铁路广成山隧道软岩挤压大变形施工控制技术　郑游（天津第四市政建筑工程有限公司　摘要：介绍了宜万铁路广成山隧道软弱围岩挤压变形控制施工技术，由　于采取了有效的支护技术、开挖顺序、和相应的监测手段，保证了洞室的稳　定，避免了隧道因挤压发生的变形侵限及塌方，为同类地质条件下的隧道工　程施工提供了可借鉴的先例。　关键词：软弱围岩　挤压变形施工控制　１工程概况　宜万铁路广成山隧道为矿山法施工单线电气化隧道，全长　５３５３．Ｏｍ，起止里程Ｋ４０６＋９８８．０～Ｋ４１２＋３４１．０，由于线路多功能的　需要，在区间设有进出口战备段、非绝缘下锚段、余长电缆腔、变压器　室等，隧道结构尺寸为（跨度×高度）７．１４Ｘ８．９７ｍ，洞顶最小覆土厚　度５Ｏ．０ｍ。　该隧道施工方法主要为台阶法一全断面法一台阶法。对于围岩　破碎带施工较为困难，详见线路平面图。　

隧道平、断面图　２工程地质　２．１概述广成山隧道位于重庆市忠县与万县交界处大山山　脉～方斗山山脉的北西翼，工程区属构造剥蚀，侵蚀中低山区，地形　起伏较大。沿线地层均为三叠系中上统，区域构造应力集中，发育有　Ｆ４、Ｆ５、Ｆ６三个断层。　隧道围岩分级为ＩＶ～Ｖ级，为灰、深灰色泥质灰岩夹页岩，薄～　中厚层状，地下水均为基岩裂隙水，水量较大。　２＿２不良地质及特殊地质隧道左侧围岩存在顺层软弱面，易产　生滑落、坍塌对整个洞身产生侧面挤压变形，给施工带来了相当大的　困难。　３总体设计情况　隧道以喷、锚、网、拱架等作为初期支护，初期支护承受主要荷载，　同时作为永久结构的一部分。断面支护参数：按不同围岩分级分别为　１４Ｏｍｍ、１ＯＯｍｍＣ２０网喷砼（内埋钢格栅），二次模筑分别为３ＯＯｍｍ、　３５Ｏｍｍ厚Ｃ２０砼，抗渗标号为ｐ８，具体初期支护参数见下表　初期支护参数表　

４施工方案　隧道围岩破碎，稳定性极差，开挖后易失稳坍塌，不仅存在施工　上的干扰，也存在对地层扰动的相互影响和叠加，因此依据隧道断面　尺寸，围岩地质情况，确定科学的开挖方法和支护参数，合理安排各　工序，控制隧道偏压变形，确保洞室稳定使开挖掘进不受较大的影响　是施工的关键。　根据隧道实际情况，结合以往隧道的施工经验，参照理论分析和　模型试验成果。确定总体施工方案为：采用台阶工法施工，辅助工法　采用超前小导管和径向小导管注浆并及时封闭仰拱。小导管超前注　浆加固范围为拱部１５Ｏｏ。　总体遵循：“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、早封闭、勤　量测、速反馈”的原则。　５施工实况　洞门施工完毕，进入正线施工，采用工法为台阶法，先进行超前　２２５　注浆小导管施工，而后开挖上半断面，上、下断面相距２０～３０ｍ，ｆＩ：ｉ１　拱紧跟下半断面，下半断面施工完成后对隧道左侧软弱围岩部分进　行径向小导管注浆加固，注浆压力控制在０．３一Ｏ．５Ｍｐａ并在初支格　栅底脚采用１２０工字钢横撑进行加固，具体施工参数如下图。　＼　、　：　望逞　、、＼　、　ｔ　一、　、、　、　、、专　：ｉ　‘　～～径向小导臂　一…～　｛　ｊｌ　ｉ　一一１　ｊ　Ｊ　ｊ｝　一～…一　羔墨　堡壁ｆ　。　横向施工示意图　纵向施工示意图