地下建筑結構

福川隧道初期支護變形原因分析及處理學號：目錄工程概況01隧道初期支護變形原因分析02隧道初期支護變形的處理03結語04

1.工程概況

福川隧道為新建客運專線鐵路隧道,全長10649m,3#橫洞小里程方向于2011年12月9日因冬休停工，掌子面DK46+115，2012年5月1日復工。復工后現場采用臺階法施工，開挖采用周邊眼裝少量炸藥進行起爆，中心土采用挖掘機進行開挖。當掌子面施工至DK46+074時，后方變形觀測發(fā)現觀測斷面單日拱頂下沉最大值15mm/d、單日邊墻收斂最大值25mm/d，累計變形值均未超過100mm，現場采取了應急措施。繼續(xù)施工發(fā)現拱頂下沉和邊墻收斂變形速率居高不下，且部分段落鋼架周圍出現程度不等的環(huán)向裂縫。鋼架噴射混凝土保護層局部剝落，上下臺階鋼架連接處噴射混凝土多處開裂。鋼架連接處發(fā)生較大的收斂變形，裂縫及混凝土剝落發(fā)展均較快，現場于6月2日立即暫停施工。2.隧道初期支護變形原因分析2.1地質原因該變形地段設計地質類型為白堊系下統(tǒng)泥巖，局部夾砂巖，弱膨脹性。開挖揭示掌子面為褐色泥巖、松軟潮濕、強度低、掌子面左側滲水。施工打鉆用水與掌子面滲水使泥巖強度及自穩(wěn)能力急劇下降，同時泥巖遇水發(fā)生膨脹，導致圍巖壓力增加，初期支護發(fā)生變形，變形時間長且未得到有效控制，導致發(fā)生大變形。2.2施工原因1)3#橫洞于2011年12月9日停工冬休2012年5月1日復工，由于冬休停工，初期支護放置時間較長達5個月之久。復工后隧道采用爆破法施工，對周圍圍巖多次擾動，塑性區(qū)范圍增大，產生較大的圍巖壓力，使初期支護產生變形。

2)現場未根據特殊地質條件采取有針對性的施工方法，上下臺階長度均較長，上下臺階預足。該施工段落泥巖具有一定的膨脹性，圍巖遇水膨脹產生較大的豎向和側向壓力，初期支護和上下臺階高度提供的抗力不足以抵抗圍巖產生的豎向和側向壓力，產生變形。3)觀測數據顯示，隧道開挖后各觀測斷面拱頂下沉和邊墻收斂速率以及累計變形值雖未超過警戒值，但變形速率并未隨時間的增長而減小，拱頂下沉和邊墻收斂觀測值持續(xù)增加，現場未采取有針對性的加固預防措施，導致初期支護發(fā)生大變形。3.隧道初期支護變形的處理3.1應急處理1)封閉掌子面。立即暫停施工，采用C25網噴混凝土對掌子面進行封閉，掌子面封閉厚度不小于5cm，防止掌子面因暴露時間過長、圍巖強度過低而發(fā)生垮塌。2)上臺階應急處理。上臺階DK46+072—DK46+102段置“I18+噴射混凝土”臨時仰拱支護。臨時仰拱I18之間采用方木進行橫向支撐，形成方格網狀布置，防止因側向擠壓力過大導致鋼架發(fā)生扭曲變形。3)下臺階應急處理。上下臺階鋼架連接處增加42鎖腳錨管進行加固，錨管長度不小于5m，每處接頭4根，相互錯開布置，錨管與鋼架焊接牢固，保證錨固效果。由二襯端頭向掌子面施工，先施作鎖腳錨管，然后進行臨時仰拱和支撐施工。圖3-1為鎖腳錨桿布置。

圖3-1鎖腳錨桿布置(單位:m)

4)初期支護變形應急處理過程中應加強變形觀測。觀測數據顯示，應急處理過程中，圍巖變形速率逐漸減小，應急加固完成后，初期支護變形趨于穩(wěn)定，變形速率接近于0，支護變形得到有效控制。

圖3-2DK46+100變形觀測值3.2變形侵限處理

在初期支護變形應急處理完成且初期支護變形穩(wěn)定后，對侵限的初期支護進行換拱處理。換拱處理遵循“少裝藥、逐榀更換、勤量測”的原則組織實施。鋼架拆除由二襯端頭向掌子面方向逐榀進行，并采用縮小鋼架間距、增加噴射混凝土厚度等措施加強初期支護。置換拱架前復核開挖斷面尺寸，須比設計開挖輪廓線擴大15cm，即預留15cm的變形量。4.結語

福川隧道因地質和施工因素導致圍巖變形速率長期不能趨于穩(wěn)定，通過對初期支護采取臨時仰拱和鎖腳錨管等應急處理措施，有效地控制了圍巖變形，保證了后續(xù)變形侵限處理的順利進行