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乌鞘岭隧道F7断层区段左线迂回导坑监控量测

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第１９卷第２期　

２００６年６月　石家庄铁道学院学报　

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧ　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＩＮＳ删ＴＥ　Ｖ０１．１９　Ｎｏ．２　

乌鞘岭隧道　断层区段左线迂回导坑监控量测　

孙明磊，刘志春，　张德莹　

（石家庄铁道学院土木工程分院，河北石家庄０５００４３）　

摘要：兰新复线兰武段鸟鞘岭隧道Ｆ７断层，为区域性大断层，地应力高。施工过程中，围岩　

变形达１　ｍ以上，初期支护出现多处变形侵限及坍塌事故。为保证隧道的正常施工，掌握围岩动　态和支护结构的工作状态，及时优化、更改预设计，在左线迂回导坑做试验段，进行了拱顶下沉、　

水平收敛、锚杆轴力、初支混凝土应力、初支围岩压力、初支钢架应力等多项涉及围岩稳定性及　支护合理性参数的跟踪量测，利用量测结果指导正洞设计施工及预见事故和险情，以便及时采　

取措施，保证了隧道顺利贯通。　关键词：铁路隧道；断层带；监控量测　

中图分类号：ＴＵ４５５文献标识码：Ａ文章编号：１００６—３２２６（２００６）Ｏ２—００１８一Ｏ５　

ｌ　工程概况　

乌鞘岭隧道位于兰新线兰州西一武威南段，全长２０　０５０　ｍ，是国内最长的单线铁路隧道，最大埋深　

１　１００　ｍ，设计为左右两座单线隧道，右线正洞先贯通，左线前期为平导，后期扩挖为正洞，两线间距４０　ｍ。　隧道工程在大地构造单元上位于祁连褶皱带内，由Ｆ４一Ｆ７四条区域性大断层为骨架构成的宽大“挤压构　

造带”所组成，呈ＮＷＷ向展开，带内的次级断层发育，围岩破碎。　其中Ｆ７断层沿线路长达８１７　ｍ，由基岩未三叠系砂岩夹碳质页岩组成，并呈碎裂状。砂岩以灰色为　

主，部分与碳质页岩呈互层状，层理零乱且产状不明显；泥质页岩呈灰黑色泥质结构，薄层状构造，岩质软　弱。掌子面节理、裂隙发育，岩块挤压变酥，容易被锤击成碎块或鳞片状。断层为挤压性，地下水不发育。　

隧道施工中，洞室稳定能力较差，均发生了较为严重的支护变形、支护开裂与破损、钢架扭曲，多处出　现了坍塌事故。在Ｆ７断层带内隧道最大收敛达ｌ　２０９　ｍｍ。为深入认识挤压性围岩大变形隧道围岩应力　

释放与支护结构受力的规律，选择合理支护参数，实现安全施工且不耽误工期，在Ｆ７断层左线设置迂回　导坑并开展了系统的测试与分析研究。　

Ｆ７断层ＩＩ线（左线）迂回导坑在正洞施工起讫里程为ＤＫ１７７＋６０６～ＤＫ１７７＋０３０，迂回导坑总长　

５９９．１５６　ｍ。在进出口设置圆曲线过渡，曲线半径为１００　ｍ，曲线长为６９．８１３　ｍ，迂回导坑与ＩＩ线（左线）线　间距为４０　ｍ。［　，　］　

２监控量测实施情况　

Ｆ７主断层结构采用圆形断面，工程量较大，施工难度　较高，为对原设计进行优化，而在Ｆ７断层左线迂回导坑　设置试验断面１、２（ＹＺＫ０＋２１０，ＹＺＫ０＋２９０），在ＹＺＫ０＋　

４３５处进行了马蹄形正洞隧道试验断面，如图１所示。为　检验初期支护的可靠性和受力特征，进行了围岩压力、锚　

杆轴力、支护应力及变形量测。测点布置如图２所示。　

收稿日期：２００５—１０—１３　作者简介：孙明磊男１９７９年出生助教　右线隧道　

图１　Ｆ＂

／断层左线迂回导坑测试断面布置　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　孙明磊等：乌鞘岭隧道Ｆ７断层区段左线迂回导坑监控量测及其应用　１９　

３实测结果　

３．１锚杆轴力　锚杆轴力量测目的是为了了解锚杆受力状态及轴向　

力大小，判断围岩变形发展趋势，概略判断围岩强度下降　区的界限，以及评价锚杆的支护效果。　ＹＺＫ０＋２１０断面共设６根试验锚杆，除拱部锚杆为４　

测点外，其余均为５测点。如图３为左线迂回导坑ＹＺＫ０　

＋２１０断面锚杆轴力分布图，以压力为主，最大压力出现　在０．７　Ｉｌｌ深度处，最大压力６４．６０　ｋＮ，在深度３．７　ｍ处出　现拉力ｌ５．７　ｋＮｏ本断面量测锚杆出现较大压力，拱部锚　

杆最大拉力出现在４．７　ｍ处，边墙锚杆最大拉力出现在　２．７～３．７　ｍ处，大部分量测锚杆为拉压混合型。　

ＹＺＫ０＋２９０断面测点分布也与ＹＺＫ０＋２１０断面相　

同，最大锚杆轴力为拉力７３．３７　ｋＮ。施作中有两根锚杆　完全损坏，其它锚杆均有测点损坏，一方面可能是由于　

大变形锚杆受力大而使量测元件超出量程，另一方面有　可能由于变形大而把信号线拉断，还有可能是掌子面施　作的钢弦传感器的钢弦受放炮震动而破坏。　

３．２初支围岩压力　ＹＺＫ０＋２１０断面共布置９个初支围岩压力测点，测　

点布置如图２，围岩压力沿横断面分布如图４所示，围　图２左线迂回导坑断面测点布置　

０．７　１．０．１．０．１．０　

０．７　１．０．１．０．１．０．１．０　（ａ）２、５　锚杆　

（ｂ）３、４、６、７　锚杆　

岩压力时间曲线如图５所示（其中正值为受拉，负值为　

受压）。所测围岩压力均较大，其中拱顶围岩压力最大，　达０．９９５　ＭＰａ，其次为３　右侧拱脚测点达０．８７１　ＭＰａ。　

围岩压力拱部大于边墙，右侧大于左侧，围岩压力已稳定。　

Ｏ．９９５　

０．３３０　图３左线迂回导坑ＹＺＫ０＋２１０断面　锚杆轴力分布ｆ单位：ｋＰａ）　

一拱顶——一右拱腰一右拱脚—＊一右墙腰—＊．右墙脚　

—一左拱腰—　一左拱脚——左墙腰——左墙脚　

矗　山　

叵　１．Ｏ　０．８　０．６　０．４　０．２　０．０　６－１８　８－１７　１０－１６　１２．１５　２－１３　４．１４　６．１３　日期　

图４　ＹＺＫ０＋２１０断面围岩压力分布（单位：ｌ￣ｇｌＰａ）　图５　ＹＺＫ０＋２１０断面围岩压力时间曲线　ＹＺＫ０＋２９０断面实测围岩压力，最大值位于右拱腰测点，其值为０．７２　ＭＰａ，其余测点均在０．５　ＭＰａ以　下。除右拱腰外，其余部位围岩压力左右侧基本相等。　ＹＺＫ０＋４３５断面实测围岩压力，最大值位于右拱腰测点（０．４７４　ＭＰａ），右侧大于左侧，测点破坏较严　重。　３．３支护应力　（１）钢架应力。ＹＺＫ０＋２１０断面初支钢架应力共布设９个测点，测点布置如图２所示。钢架最大应　

力１９６．７　ＭＰａ，小于其材料允许强度，钢架应力趋于稳定。

　维普资讯 http://www.cqvip.com 石　家庄铁道　学　院　学　报　第ｌ９卷　

ＹＺＫ０＋２９０断面初支钢架应力沿横断面分布如图６所示，量测值随时间的变化曲线如图７所示。将　

前期钢架应力与施工工序联系起来可以看出：由于施工中分上下台阶分次开挖，下部台阶开挖时扰动拱　部钢架架脚，拱部测点都有先上升，再下降，再上升的趋势，说明下台阶开挖前，钢架已受到较大的荷载，　

下台阶开挖后，由于对架脚的扰动，钢架受力减小，在架立下台阶钢架并喷混凝土后，上台阶钢架受力又　不断增大。下台阶开挖对上台阶钢架有一定影响，但都在一定时间内受力回升。钢架最大应力２６０．３　

ＭＰａ，小于材料允许强度，钢架变形已基本稳定。　

一拱顶——一右拱腰一右拱脚—＊一右墙腰—＊．右墙脚　

——．－一左拱腰一左拱脚——左墙腰——左墙脚　２５０　一　堇１５０　

５０　器　

一ｓ２　．９　９．７　ｌ１．６　１．５　３．６　５－５　７・４　日期　

图６　ＹＺＫ０＋２９０断面围钢架应力分布（单位：ＭＰａ）　图７　ＹＺＫ０＋２９０断面钢架应力时间曲线　（２）初支混凝土应力。ＹＺＫ０＋２１０断面初支混凝土在喷射后的前几天都出现拉应力，而后随时间而　变化为压应力。最大压应力ｌ５。５６　ＭＰａ，最大拉应力１．１５　ＭＰａ，超过喷射混凝土的容许强度，但未观察到　混凝土开裂或压屈。混凝土应力已稳定。见图８和图９。　

８．４　２．１ｌ　

２ｌ　

４．１５　

５．１４　一拱顶—一右拱腰一右拱脚——右墙腰＂－－＇４１＇－右墙脚　

—－．一左拱腰＋左拱脚一左墙腰一左墙脚　一　尝　ｌ４　Ｚ　

ｌ０　６　，　廷　‘　一２　６．１８　８－１７　１０—１６　１２・１５　２－１３　４—１４　６－１３　日期　

图８　ＹＺＫ０＋２１０断面初支混凝土应力分布（单位．ＭＰａ）　图９　ＹＺＫ０＋２１０断面初支混凝土应力时间曲线　

ＹＺＫ０＋２９０断面初支混凝土在喷射后的前几天也都出现拉应力，而后随时间而变化为压应力。最大　

压应力１４．９５　ＭＰａ，未超过喷射混凝土的极限强度。　

３。４变形监测　变形量测包括拱顶下沉与水平收敛两项，测点布置如图２所示，水平收敛测线布置在轨面上１　ｍ位　

置。最大水平收敛２１３。１５　ｍｍ（ＹＺＫ０＋２１０处），最大拱顶下沉１１５．５３　ｍｍ（ＹＺＫ０＋４３５处）。　

由于变形量测测点安设是在开挖完成一段时间后，故损失了前期的部分变形量。下台阶开挖对拱顶　下沉的影响较大，仰拱开挖对拱顶下沉及水平收敛变形值影响均较大，仰拱设置完成后日变形速率减小，　

均小于１　ｍｍ／ｄ，变形趋于稳定，见图ｌ０。　

４结果分析及信息反馈　

（１）锚杆受力较大，锚杆最大拉力发生在２。７～３。７　ｍ范围。　

（２）ＹＺＫ０＋２１０断面围岩压力较大，且基本上呈现出拱部大于边墙，右侧大于左侧的规律，拱部最大　围岩压力０。９９５　ＭＰａ。　

（３）上台阶钢架应力受下台阶开挖影响明显，钢架应力均未超过其极限强度，

满足钢架受力要求，右　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期　孙明磊等：乌鞘岭隧道Ｆ７断层区段左线迂回导坑监控量测及其应用　２ｌ　

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咧　维普资讯 http://www.cqvip.com ２２　石　家庄铁道　学　院　学　报　第１９卷　

Ｔｈｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｅｆｔ　Ｌｉｎｅ　ｂｙｐａｓｓ　

ｉｎ　Ｆａｕｌｔ　ｏｆ　ＷｕｓｈａｏＨｎｇ　Ｔｕｎｎｅｌ　

Ｓｕｎ　Ｍｉｎｇｌｅｉ，Ｌｉｕ　Ｚｈｉｃｈｕｎ，Ｚｈａｎｇ　Ｖｅｙｉｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ，０５００４３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆ７　ｆａｕｌｔ　ｏｆ　Ｗｕｓｈａｏｌｉｎｇ　ｔｕｎｎｅｌ，ｗｈｉｃｈ　ｌｉｅｓ　ｉｎ　Ｌａｎｚｈｏｕ－－Ｗｕｗｅｉ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌａｎｘｉｎ　ｒａｉｌｗａｙ　ｌｉｎｅ，ｉｓ　ａ　ｌａｒｇｅ　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｆａｕｌｔ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｇｅｏｓｔｒｅｓｓ．Ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　

ｒｅａｃｈｅｄ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　１　ｍ，ａｎｄ　ｌｉｍｉｔ　ｃｏｎｔｏｕｒ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｈａｄ　ｈａｐｐｅｎｅｄ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｐｌａｃｅｓ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　

ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓａｆｅｔｙ，ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｉｎｔｏ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　ｌｅｆｔ　ｌｉｎｅ　ｂｙｐａｓｓ　ｔｏ　ｈｅｌｐ　ｔｏ　ｈｏｌｄ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ａｎｄ　ｓｕｐｐｏｒｔ．Ｔｈｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄａｔａ，ｗｈｉｃｈ　ｃｏｎｓｉｓｔｓ　ｏｆ　ｍａｎｙ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　ｒｅｌａ—　

ｔｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ａｒｃｈ　ｃｒｏｗｎ，ｔｈｅ　ｈｏｒｉ—　

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乌鞘岭隧道千枚岩地段快速施工技术概要

乌鞘岭隧道千枚岩地段快速施工技术概要

1 乌鞘岭隧道千枚岩地段快速施工技术

摘要： 本文主要阐述了乌鞘岭隧道千枚岩区地段快速掘进技术，从地质构造、围岩特性及地下水等方面论述了施工

方法 根据围岩情况而动态调整。

关键词： 隧道开挖 千枚岩地质 施工技术 1. 工程概况 1）地理位置及设计概况 ． 乌鞘岭隧道位于既有兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间,设计为两座单线隧道，隧道长20050m，隧道出口段线路位于半径为1200m的曲线上，右、左缓和曲线伸入隧道分别为68.84m及127.29m，隧道其余地段均位于直线上，线间距40m，两隧道线路纵坡相同，主要为11‰的单面下坡,右线隧道较左线隧道高0.56～0.73m，洞身最大埋深1100m左右。隧道左、右线均采用钻爆法施工，右线隧道先期开通。隧道辅助坑道共计15座，其中斜井13座，竖井1座，横洞1座。 乌鞘岭隧道地层岩性复杂 ,沉积岩、火成岩、变质岩三大岩类均有,且以沉积岩为主，其分布主要受区域断裂构造控制。区内出露地层主要有第四系、第三系、白垩系及三叠系沉积岩、 2 志留系、奥陶系变质岩，并伴有加里东晚期闪长岩侵入体。隧道横穿祁连褶皱系的北祁连伏地褶皱带和走廊过渡带两个次级构造单元, 褶皱及断裂构造发育。主要不良地质为有害气体，湿陷性黄土和膨胀岩。隧道预计最大涌水量为9621.81ｍ 3 /ｄ，施工中可能发生围岩失稳，突然涌水涌泥、岩爆、热害、含煤层有害气体等地质灾害情况。 乌鞘岭隧道九号斜井工程井口位于天祝县垛什乡龙沟村石头沟组，距 312国道约12公里，洞口海拔高度2802米，常年气候寒冷、干燥，冬季及夏季多雨雪，最高峰终年积雪，雨雪天气约占40%，春季多风沙，最大阵风达到12级， 历史 记录最低气温为零下30度。 9号斜井井口标高2804.20米，井底标高2525.23米，高差278.97米，综合坡度11.9%，扣除会车道的 影响 ，坡度达到13.5%，为尽量减少F7断层的影响，并便于在正洞开设两个工作面，经设计院勘查，斜井在1000米处转向，转向后斜井长达2429米，是乌鞘岭隧道无轨运输辅助导坑中坡度最大的斜井。 九号斜井所承担的区段是控制工期的重点。 2. 千枚岩围岩的施工特点 1）地质情况

公路隧道监控量测技术方案

公路隧道监控量测技术方案

隧道监控量测技术方案

1 目录

一、工作目标和范围 ................................................................................................... 1

1.1概述 .................................................................................................................. 1

1.2监测工作目标 .................................................................................................. 1

1.3监测工作范围 .................................................................................................. 2

二、施工监控量测方案 ............................................................................................... 2

2.1设计思路 .......................................................................................................... 2

2.1.1第三方监控量测的依据...................................................................................... 3

2.1.2第三方监控量测的重点...................................................................................... 3

乌鞘岭隧道施工组织设计(文字)

乌鞘岭隧道施工组织设计(文字)

乌鞘岭隧道3标段实施性施工组织设计

1 一、编制依据、范围、原则

（一）编制依据

1 、兰州至武威南段增建第二线预设计乌鞘岭特长隧道施工设计图（第一册～第四册）； 兰州至武威南段增建第二线修改预设计乌鞘岭特长隧道施工设计图（第一批）。

2、改建铁路兰新线兰州至武威南段增建第二线乌鞘岭特长隧道施工方案（铁道第一勘测设计院）。

3、乌鞘岭建设指挥部《乌鞘岭隧道指导性施工组织设计》。

4、铁道部工程管理中心乌鞘岭隧道建设指挥部对乌鞘岭隧道施工要求及指示精神。

5.当地气候环境及现场踏勘资料。

6.铁道部现行《施工规范》、《验收标准》、《试验规程》。

（二）编制范围

改建铁路兰新线兰州至武威段增建第二线DK177+000～DK184+800段的乌鞘岭特长隧道出口段右线隧道工程及左、右线隧道出口段洞外的路基，主要工程项目有隧道正洞6190m、辅助导坑905.34m（其中11#斜井671.51m，13#斜井233.83m）、路基土石方、路基挡护圬工、大桥4座、涵洞一座。

（三）编制原则

1.尊重科学，按新奥法原理组织施工。

2.组织机械化、专业化施工，实施设备大功率大能力配套。

3.针对不良地质，实行超前预报、提前准备、宁强勿弱的安全施工原则。

4..加强过程监控，强化高度协调，实现快速施工。

5.坚决执行验标及施工规范要求标准，确保质量第一。

6.坚决执行GB/T28001—2001职业健康安全管理体系，关心职工健康安全。

7.坚决执行GB/T24001—1996环境管理体系，保护自然生态、施工环境。 乌鞘岭隧道3标段实施性施工组织设计

2 （四）采用的技术规范

施工组织编制中，采用《铁路隧道设计规范》（TB10003-2001）、《铁路砼与砌体工程施工规范》（TB10210-2001）、《铁路隧道施工规范》（TB10204-2002）、《铁路隧道工程质量检验评定标准》（TB10417-98）、《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》（TBJ108-92）、《铁路工程不良地质勘察规范》（TB10027—2001）、.《新建铁路工程测量规范》（TB10101—99）等规范、标准。

软岩大变形隧道的围岩级别判识方法及处治优化

软岩大变形隧道的围岩级别判识方法及处治优化

软岩大变形隧道的围岩级别判识方法及处治优化

王升;李君旸;袁永才;王健华

【摘 要】对于山岭隧道软岩大变形地段,进行围岩级别判定对指导隧道安全施工有着极其重要的作用.利用TSP、地质雷达、瞬变电磁等综合探测方法对红岩寺隧道软岩地段进行围岩级别初步辨识,然后基于属性综合模型进行围岩级别数学方法二次评价.开挖后ZK20+ 839 ～ ZK20+ 835段发生大变形,判断围岩级别为V级,现场实际揭露情况与探测结果、二次评价结果吻合.基于数值模拟软件,从开挖断面、开挖方法、钢拱架、锚杆、注浆加固等方面进行参数优化.通过大变形段的补强监测,表明采用此方法处理隧道大变形效果良好.

【期刊名称】《科学技术与工程》

【年(卷),期】2016(016)013

【总页数】8页(P266-272,278)

【关键词】软岩大变形;综合探测方法;属性综合模型;数值模拟;监控量测

【作 者】王升;李君旸;袁永才;王健华

【作者单位】山东大学岩土与结构工程研究中心,济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,济南250061;山东大学岩土与结构工程研究中心,济南250061

【正文语种】中 文

【中图分类】U452.12 国家战略从东部逐渐向西部转移，基础设施得到了迅猛发展。西部以山地为主，地质条件复杂多变，岩溶、断层、软岩、地震、地下暗河、冻胀土等不良地质频繁出现，给隧道施工带来了极大的隐患，加之突水突泥、塌方等地质灾害的突发性和难预测性，造成了巨大的财产损失和人员伤亡。因此，加强隧道地质灾害研究是热点，更是难点[1—4]。软岩大变形是隧道施工过程中最常见的不良地质之一，往往会导致隧道施工过程中的塌方、衬砌开裂等地质灾害。现在首先利用TSP、地质雷达、瞬变电磁等超前预报方法进行初步围岩级别判断，然后基于属性综合模型对软岩大变形段的围岩类别进行二次评价，结合掌子面揭露岩体，对开挖段围岩级别进行定量识别，根据辨识的危险程度制定相应的处治措施[5—7]。