地下建筑結(jié)構(gòu)

福川隧道初期支護(hù)變形原因分析及處理學(xué)號(hào)：目錄工程概況01隧道初期支護(hù)變形原因分析02隧道初期支護(hù)變形的處理03結(jié)語(yǔ)04

1.工程概況

福川隧道為新建客運(yùn)專(zhuān)線鐵路隧道,全長(zhǎng)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(fù)工。復(fù)工后現(xiàn)場(chǎng)采用臺(tái)階法施工，開(kāi)挖采用周邊眼裝少量炸藥進(jìn)行起爆，中心土采用挖掘機(jī)進(jìn)行開(kāi)挖。當(dāng)掌子面施工至DK46+074時(shí)，后方變形觀測(cè)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)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(jì)變形值均未超過(guò)100mm，現(xiàn)場(chǎng)采取了應(yīng)急措施。繼續(xù)施工發(fā)現(xiàn)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?chē)霈F(xiàn)程度不等的環(huán)向裂縫。鋼架?chē)娚浠炷帘Ｗo(hù)層局部剝落，上下臺(tái)階鋼架連接處噴射混凝土多處開(kāi)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(xiàn)場(chǎng)于6月2日立即暫停施工。2.隧道初期支護(hù)變形原因分析2.1地質(zhì)原因該變形地段設(shè)計(jì)地質(zhì)類(lèi)型為白堊系下統(tǒng)泥巖，局部夾砂巖，弱膨脹性。開(kāi)挖揭示掌子面為褐色泥巖、松軟潮濕、強(qiáng)度低、掌子面左側(cè)滲水。施工打鉆用水與掌子面滲水使泥巖強(qiáng)度及自穩(wěn)能力急劇下降，同時(shí)泥巖遇水發(fā)生膨脹，導(dǎo)致圍巖壓力增加，初期支護(hù)發(fā)生變形，變形時(shí)間長(zhǎng)且未得到有效控制，導(dǎo)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(fù)工，由于冬休停工，初期支護(hù)放置時(shí)間較長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月之久。復(fù)工后隧道采用爆破法施工，對(duì)周?chē)鷩鷰r多次擾動(dòng)，塑性區(qū)范圍增大，產(chǎn)生較大的圍巖壓力，使初期支護(hù)產(chǎn)生變形。

2)現(xiàn)場(chǎng)未根據(jù)特殊地質(zhì)條件采取有針對(duì)性的施工方法，上下臺(tái)階長(zhǎng)度均較長(zhǎng)，上下臺(tái)階預(yù)足。該施工段落泥巖具有一定的膨脹性，圍巖遇水膨脹產(chǎn)生較大的豎向和側(cè)向壓力，初期支護(hù)和上下臺(tái)階高度提供的抗力不足以抵抗圍巖產(chǎn)生的豎向和側(cè)向壓力，產(chǎn)生變形。3)觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，隧道開(kāi)挖后各觀測(cè)斷面拱頂下沉和邊墻收斂速率以及累計(jì)變形值雖未超過(guò)警戒值，但變形速率并未隨時(shí)間的增長(zhǎng)而減小，拱頂下沉和邊墻收斂觀測(cè)值持續(xù)增加，現(xiàn)場(chǎng)未采取有針對(duì)性的加固預(yù)防措施，導(dǎo)致初期支護(hù)發(fā)生大變形。3.隧道初期支護(hù)變形的處理3.1應(yīng)急處理1)封閉掌子面。立即暫停施工，采用C25網(wǎng)噴混凝土對(duì)掌子面進(jìn)行封閉，掌子面封閉厚度不小于5cm，防止掌子面因暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、圍巖強(qiáng)度過(guò)低而發(fā)生垮塌。2)上臺(tái)階應(yīng)急處理。上臺(tái)階DK46+072—DK46+102段置“I18+噴射混凝土”臨時(shí)仰拱支護(hù)。臨時(shí)仰拱I18之間采用方木進(jìn)行橫向支撐，形成方格網(wǎng)狀布置，防止因側(cè)向擠壓力過(guò)大導(dǎo)致鋼架發(fā)生扭曲變形。3)下臺(tái)階應(yīng)急處理。上下臺(tái)階鋼架連接處增加42鎖腳錨管進(jìn)行加固，錨管長(zhǎng)度不小于5m，每處接頭4根，相互錯(cuò)開(kāi)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(jìn)行臨時(shí)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(hù)變形應(yīng)急處理過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)變形觀測(cè)。觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，應(yīng)急處理過(guò)程中，圍巖變形速率逐漸減小，應(yīng)急加固完成后，初期支護(hù)變形趨于穩(wěn)定，變形速率接近于0，支護(hù)變形得到有效控制。

圖3-2DK46+100變形觀測(cè)值3.2變形侵限處理

在初期支護(hù)變形應(yīng)急處理完成且初期支護(hù)變形穩(wěn)定后，對(duì)侵限的初期支護(hù)進(jìn)行換拱處理。換拱處理遵循“少裝藥、逐榀更換、勤量測(cè)”的原則組織實(shí)施。鋼架拆除由二襯端頭向掌子面方向逐榀進(jìn)行，并采用縮小鋼架間距、增加噴射混凝土厚度等措施加強(qiáng)初期支護(hù)。置換拱架前復(fù)核開(kāi)挖斷面尺寸，須比設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線擴(kuò)大15cm，即預(yù)留15cm的變形量。4.結(jié)語(yǔ)

福川隧道因地質(zhì)和施工因素導(dǎo)致圍巖變形速率長(zhǎng)期不能趨于穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)初期支護(hù)采取臨時(shí)仰拱和鎖腳錨管等應(yīng)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(jìn)行