软岩偏压隧道洞口段变形破坏机理及防治措施.pdf

[摘要]在现场观察和监测的基础上，分析了土公岭隧道洞口段大变形的特点。根据隧道的地质、地形条件及施工工艺特点，分析了该段隧道的变形破坏机理。结果表明，隧道词口段大变形的产生是多种因素共同作用的结果，各因素既对隧道稳定性产生直接影响，又通过相互作用形成整体效应，加速了衬砌的变形破坏，极大缩短了大变形的产生过程。结合研究成果，提出了针对该大变形段的防治措施，监测结果证明，该措施效果良好。[关键词]隧道工程；软岩；偏压；洞口段；变形；防治措施

内容摘抄：

1工程概况
在建土公岭隧道全长1014m,洞轴线走向方位角约240°~260°，设计速度80km/h。隧址区位于扬子克拉通北缘和秦岭一大别造山带的交接部位，地形上为低山斜坡地貌，受多期次、多阶段的变质作用和岩浆活动的影响，地质构造复杂，断层、褶皱构造发育。隧道进口洞口浅埋段长50m,最小埋深仅为1.5m。仰坡自然坡角为31°，坡向为60°，与隧道走向斜交，仰坡高度10~20m。上覆碎石土，厚0.5m。下伏强风化元古界武当群绢云母片岩，岩层产状10°∠64°，坡向和岩层倾向近于垂直相交，边坡较稳定。
2进洞方式
2.1洞内支护设计
隧道设计为小净距双向四车道，隧道净宽10.25m,净高5.0m,采用R-550单心圆曲墙式衬砌。进口洞口段YK153+262-YK153+285(洞口桩号YK153+262)设计围岩级别为V级。采用φ108×6热轧无缝钢管超前大管棚作为超前支护措施，管棚加固段长度为30m;在隧道中间岩柱一侧采用6m中空注浆锚杆，山体一侧采用3.5m中空注浆锚杆，间距均为60cm(纵)×120cm(环)，梅花形布置；C20喷射混凝土厚度26cm;中8@200×200钢筋网；I20a钢拱架，纵向间距60cm。
2.2洞口仰坡设计
土公岭隧道谷城端洞口采用右线1：0.5，左线1：1坡率进行修坡、防护。洞口临时仰坡采用喷锚防护，参数为：10cm厚C25喷射混凝土；3m长砂浆锚杆间距1.0m×1.0m;中8@200×200钢筋网。在祠口仰坡坡顶设置洞外截水沟，与路边天然水沟相接。

3变形机理
3.1地质因素
洞口仰坡上覆0.5m厚的碎石土，结构松散，渗水性好，力学性能差，抗剪强度低，遇水易软化。下伏强风化的武当组群绢云母片岩，强度低。通过X衍射试验检测，片岩中的黏土矿物含量高达52%，在遇水情况下，极易发生软化，属于典型的软岩。通过室内岩体物理力学性质试验，得出该区片岩的单轴抗压强度与含水量关系为：当含水量由0.34%增加到2.15%时，绢云母片岩抗压强度由28.5MPa减小到3.21MPa。而在反复浸润-风干作用下，岩石更容易发生崩解破坏，强度大大降低。根据对在该套岩层中修建隧道的实践经验和相同围岩级别的硬岩隧道相比，该套岩层隧道具有“变形量大，变形速率高，难收敛，难支护”的特点。运用相同的支护参数，该套围岩的变形量要远大于相同围岩级别的硬岩隧道。

3.2地形因素
土公岭进口仰坡地形上为左厚右薄。纵向（走向)坡度最大可达35°，存在地形偏压。在隧道开挖扰动下左洞仰坡上方土体产生纵向开裂，形成滑面，向右侧滑移。右洞仰坡受纵向坡体的挤压作用，产生附加应力σ1,03。对于仰坡内部岩土体可近似看成：略
(2)式中：K为仰坡土岩体的侧压力系数，由于软岩具有塑性特征，4较大，K,σ3也相应较大。σ，方向与纵向坡体滑移方向垂直，使右祠仰坡体内形成纵向的张拉应力，极大降低了坡体的安全系数（见图2）。
根据地表监测数据，左洞5~7号测点变形量较大，且变形规律与右洞地表测点变形规律一致。右洞靠近纵向坡体测点的位移量要明显大于远离坡体的测点。纵向坡体的下滑对隧道右洞仰坡稳定性存在影响，如图3所示，而仰坡下滑产生的牵引、冲击作用，是引起隧道洞身变形破坏的重要因素。

4防治措施
4.1应急措施
大变形初期采用20a为临时支撑，但变形仍然持续发展，工字钢发生变形扭曲。因此，在拱脚处打人4m长中42mm注浆小导管锁住拱脚，进行下导落底及仰拱初期支护成环施工，使初期支护成环，并施作底板及边墙，更好地稳固山体。用8mm厚钢板制成Φ325mm钢管支撑拱顶，两侧焊接20a支撑拱腰，共布设5排，间距1.5m,排与排之间用中22钢筋连接初期支护。
对于地表裂缝，用黏土回填，夯实封闭，对松散脱落的混凝土进行清理，重新喷射混凝土封闭，并对下沉开裂处采用防水土工布覆盖，防止雨水人渗。
4.2处理措施
4.2.1仰坡处理
对洞顶地表进行小导管注浆，采用长4.5m,中42mm小导管，注浆液采用水灰比1：1水泥浆，注浆压力0.5~1.0MPa,稳固围岩。对于纵向滑坡体，采用喷锚护坡。喷锚护坡参数与右洞仰坡设计护坡参数相同。

（略）

投稿会员：巧克力布丁