木寨岭隧道高地应力软岩大变形施工情况PPT课件

1、图图1 1 木寨岭隧道左右线间距图木寨岭隧道左右线间距图第1页/共23页二、设计情况（一）工程地质1、地层岩性 该隧道经过的地层条件复杂，按时代由新到老分别包括了第四系、第三系、二叠系、石炭系、泥盆系等不同时代的地层。隧道洞身主要通过二叠系下统板岩、炭质板岩地层。图图2 2 围岩情况围岩情况第2页/共23页2 2、地质构造 隧道位于秦岭-昆仑纬向构造体系，后期被祁吕贺兰山字形构造和茶固山帚状构造复合、归并、改造。受多期次构造复合叠加作用，褶皱断裂发育，形成了形态各异、极其复杂的皱曲与断层束构造；区内主要构造为3个背斜、2个向斜，断层有F2区域性大断裂及其次生的10条断层。编号编号里程长度m编号

2、编号里程长度mF2DK174+265-DK174+550285f14-1DK180+332-DK181+266934f10DK176+700-DK176+925225f14-2DK181+823-DK182+546723f11DK177+240-DK177+540300f15DK183+052-DK183+524472f12DK177+540-DK177+700160f15-1DK185+006-DK185+548542f13DK178+718-DK178+961243f16DK188+076-DK188+294218f14DK179+922-DK180+092170合计合计4272表表1 1

3、 木寨岭隧道断层分布表木寨岭隧道断层分布表第3页/共23页3 3、地应力 隧道通过区，测得最大水平主应力方向为N34E，最大水平主应力值为24.9527.16MPa，最小水平主应力值为14.9516.17MPa，属高地应力区。最大水平主应力方向与隧道洞轴线方向（N30EN40E）基本一致。（二）水文地质 隧道通过区域地下水类型主要有基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水两类，基岩裂隙水分构造裂隙水、风化裂隙水、层间裂隙水，具有弱承压性。预测单洞正常涌水量为16607.9m3/d，最大涌水量为49823.7m3/d。（三）设计参数及工法1、设计参数隧道均采用曲墙带仰拱复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护

4、，二次衬砌采用素混凝土或钢筋混凝土。第4页/共23页2 2、辅助坑道设置 全隧道设8座辅助坑道 石 咀 沟 斜 井L=985m,10%大 坪 斜 井L=1451m,10.9%大 坪 有 轨 斜 井 主 副 井L=810809m,44%43.7%南 水 沟 有 轨 斜 井 副 主 井L=777757m,42%42.6%鹿 扎 斜 井L=1850m， 11.3%大 沟 庄 斜 井L=1426m,11%大 战 沟 斜 井L=1030m,11%马 家 沟 斜 井L=930m.11.1%DyK176+560DK178+350DK180+215DK182+700DyK183+600D y K 1 8 6

5、+ 0 0 0D y K 1 8 7 + 9 0 0D y K 1 9 0 + 1 7 0DK173+280DK180+250DK182+650D K 1 9 2 + 3 7 5DyK173+280D y K 1 9 2 + 3 7 5重 庆兰 州图图3 3 木寨岭隧道及斜井布置示意图木寨岭隧道及斜井布置示意图 第5页/共23页三、施工中遇到的主要问题（一）大变形及初期支护破坏侵限1 1、围岩大变形 隧道开挖后围岩变形剧烈，主要特点是累计变形量大、变形速率快、持续时间长等。监测数据显示，隧道最大收敛变形达2403mm，拱顶累计下沉最大1810mm；初期速率一般在40200mm/d，最大收敛速率

6、417mm/d，最大下沉速率252mm/d。变形稳定期在3550天，个别地段变形持续不收敛。全隧已经施工地段的变形统计情况如下：第6页/共23页表表2 2 变形数据统计表变形数据统计表第7页/共23页进入F14断层束（F14、F14-1、F14-2）以来，变形持续得不到控制，自2013年10月至2015年3月34#井的变形统计情况如下：表表3 3 断层带断层带变形数据统计表变形数据统计表第8页/共23页2 2、初期支护侵线拆换严重 因变形大，木寨岭隧道初期支护侵入二次衬砌净空严重，全隧共因变形侵限而进行二次开挖2158.6m，部分地段进行了3次及以上开挖，全隧及自2013年10月进入F14-1

7、及F14-2断层区域以来34#斜井之间隧道多次开挖情况如下：工作面施工长度m一次拆换数量m比例二次拆换数量m比例三次拆换数量m比例全隧374402158.65.77%960.26%9.80.03%34#井13年10月以来3#左线80.952.265.3%22.227.4%9.824.0%3#右线108.283.877.6%1715.7%4#左线175.170.039.9%4#右线204.2112054.8%小计568.4318.055.9%39.28.6%9.82.1%表表4 4 拆换比例拆换比例表表第9页/共23页图图4 4 木寨岭隧道初期支护变形破坏木寨岭隧道初期支护变形破坏第10页/共2

8、3页（二）二次衬砌开裂破坏 经统计木寨岭隧道二次衬砌严重开裂共7段320m。二次衬砌开裂集中在起拱线以上，主要在拱顶范围内，其开裂时间短的在脱模后2-3天，长的1年以后才出现开裂，一般在脱模后7-15天居多。第11页/共23页图图5 5 二衬边墙（起拱线）开裂图二衬边墙（起拱线）开裂图第12页/共23页图图6 6 二衬拱顶开裂图二衬拱顶开裂图第13页/共23页（三）施工进度缓慢 经统计,木寨岭隧道平均进度41m/月，其中III级围岩77m/月，级围岩41m/月、V级围岩30m/月，远低于正常指标（级围岩90m/月、V级围岩60m/月）。 34#斜井之间因变形更大，初期支护侵限严重，造成一次及多

9、次拆换，全隧及34#井进入F14-1断层以来进度统计情况如下。第14页/共23页表表5 5 施工进度表施工进度表地段木寨岭隧道34#井2013年10月至今围岩或工作面III级级V级全隧3#左线3#右线4#左线4#右线全段一般断层最大10163575110113.835.135.65656平均77413620413.27.611.219.310.3第15页/共23页四、采取的主要措施（一）剩余段落情况 目前右线剩余341m，左线剩余419m，均位于岭脊地段的34#斜井之间。 该段的特点是一是围岩碎，地处F14断层束内，进口端位于F14-1断层核心，出口端位于F14-1于F14-2断层中间并临近F

10、14-1断层，围岩软弱、破碎、节理极发育；二是埋深大，剩余地段隧道埋深550600m之间，最大埋深612m。受构造应力及埋深应力的双层影响，在断层破碎带的软弱围岩中，施工异常困难。第16页/共23页图图7 7 木寨岭隧道木寨岭隧道3#-4#3#-4#井间剩余量纵切图井间剩余量纵切图第17页/共23页（二）两种不同的理念及施工方法 鉴于进、出口两端围岩特性的不同，应对高地应力软岩施工，采取了两种不同的施工方法。1、以放为主、抗放结合 此种方法在进口中使用，先进行一次开挖及单层初期支护，待一次支护变形达到7090%时进行一次支护的拆除与二次开挖，开挖后施做双层初期支护，仰拱及二次衬砌适时紧跟。 第18页/共23页图图8 8 二次全断面开挖示