冷泉隧道初期支护开裂原因及处置措施

1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文冷泉隧道初期支护开裂原因及处置措施冷泉隧道初期支护开裂原因及处置措施摘要：在隧道施工中，隧道初期支护施工过程中出现开裂，会 对结构的稳定性带来不利影响。本文针对冷泉隧道施工过程中部分初 期支护开裂情况进行分析，结合工程实例，通过从地质条件、施工等 方面综合分析，深入探讨隧道开裂的原因，提出了一些治理措施，以 期对类似工程的施工具有借鉴意义。关键词：隧道 初期支护 开裂治理中图分类号：U45文献标识码：A1、工程概况中海能源煤焦集运铁路专用线冷泉隧道工程， 位于山西省古交市 以西5km冷泉隧道位于专用铁路末端，作为机回线调车使用，隧道 全长143.5m,其中双

2、线隧道长64m单线隧道长79.5m,隧道设计地 质围岩为V,平均埋深55m最大开挖断面121m2隧道进洞采用108mn大管棚超前支护，管棚长度30m初期支护 采用全环I18型钢钢架+50超前小导管+22mn砂浆锚杆进行支护，C25 喷射混凝土喷射施工。二衬采用 C35钢筋混凝土浇筑，厚度50cm 抗渗等级P& （见隧道断面图）2、地质条件本线地处山西段隆中部，位于吕梁段拱西端，新生代晋中断面盆 地的西北部，区内构造较为简单。冷泉隧道位于站场末端，围岩设计等级V,开挖断面范围内主要 为砂质黄土。洞内较为湿润，未见渗水现象。3、初期支护开裂情况在现行规范中关于初期支护的围岩稳定性判据是：

3、不允许喷射混 凝土出现大量的明显裂缝。该隧道的初期支护在施工过程中已经出现 了明显的裂缝，因此需要对该段的初期支护作出处理。本隧道采用全环钢拱架、42mn注浆小导管和拱部 22mm砂浆 锚杆支护，钢拱架间距双线0.8m,单线0.75m;砂浆锚杆间距环向1m, 纵向1.2m。冷泉隧道采用“三台阶七步法”掘进施工。上台阶开挖 高度3.7m,中台阶3.2m，下台阶开挖高度3m开挖过程循环渐进， 每个台阶长度不超过5m机械进行开挖，人工进行修整作业。进行 中台阶、下台阶施工时，左右边墙不对称开挖，需错开2-3m。仰拱超前，衬砌紧跟。（见“三台阶七步法”纵断面示意图）“三台阶七步法”纵断面示意图初期支护

4、开裂出现位置位于上台阶拱脚以及隧道中心线顶部，裂纹延初期支护钢拱架开裂，长度 3-6m不等，裂缝宽度3-5mm主要 出现里程为DK1+952-DK1+957此段初期支护开裂距离掌子面 16m DK2+001-DK2+014此段初期支护开裂距离掌子面 19m裂缝成环形， 沿初期支护工字钢拱架延伸。监控数据显示围岩收敛速率较大。4、初期支护开裂原因分析4.1地质原因隧道初期支护开裂处围岩多由砂质黄土组成，具有一定的弱膨胀性，冷泉隧道围岩在刚开挖后看起来较好，但遇水后则变成淤泥状， 该类围岩遇水极易饱和，自稳定性极差，易导致围岩及初支发生大的 变形，导致围岩压力全部传递至拱架上，从而导致隧道周边收敛

5、变形 和初支开裂，掌子面开挖后，形成临空面，围岩力学性能发生变化， 对施工工程不利。4.2设计原因冷泉隧道初期支护开裂主要集中在双线段， 隧道双线段开挖断面 121m2且埋深55m采用“三台阶七步法”掘进施工，上台阶施工 中围岩变化稳定，中、下台阶施工中，围岩变化较大，初期支护出现 开裂、变形情况。从设计图中可以看出该段原设计为V级围岩， 但根据现场地质情 况应该按V级加强考虑初支，原设计的118工字钢拱架，对于此类围 岩来说支护体系较为脆弱；由于初期支护难以抵抗围岩对支护体系形 成的压力，从而导致初期支护混凝土发生变形并开裂。4.3施工原因(1) 仰拱封闭不及时，对于此类围岩，仰拱距掌子面距

6、离应控 制在2倍洞径范围内，及时圭封闭成环，保证整体受力，减少收敛变形。(2) 对监控量测资料分析不够及时，没有将量测结果及时应用 于实际中，使得初期支护施工时未能及时进行参数的调整。(3) 从施工的角度出发，该段设计为拱部大管棚配合超前小导管注浆进行超前支护，施工中由于注浆时压力不足，未能很好的固结 拱顶围岩使其形成环，在施工过程中采用“三台阶七步法”法开挖施 工，施工过程中上、中开挖断面初期支护工字钢落脚处地质条件较为 松软。初期支护施工完成后，随着围岩应力的释放以及变形的积累， 初期支护极易产生下沉变形导致支护开裂。(4) 在隧道开挖初期，由于施工经验的缺乏与不足，使得隧道 进口段大断面

7、的变形比较大。5、初期支护开裂治理措施初期支护整治原则采用"变形留够，加固围岩，刚柔结合，及时 支护，限制变形，仰拱加强,提高二次衬砌刚度"的整治原则等。(1) 在初期支护变形比较严重的地段加打锚杆，同时将原设计 锚杆的长度由原来的3m加长到4.5m,使其穿过塑性区。因为较长的 锚杆在围岩发生较小变形时就能迅速达到最大工作阻力，可以很好的 控制变形的扩大，使围岩的承载能力得到迅速发挥。(2) 由于隧道通过区地质条件复杂，断层、节理裂隙发育，围 岩自身不稳定，结构松散，所以建议采取注浆方法来进行加固处理。 因为注浆后岩层的裂隙得到填充，岩层变形将大大减小，浆液填塞块 状岩石的

8、裂缝和裂隙，可消除或减少外压力对衬砌的作用， 改善岩体 的内聚力和内摩擦角，而且围岩的注浆压密作用提高了强度， 又和隧 道断面的喷锚支护共同作用而使围岩稳定。(3) 在严重变形地段采取增设工字钢拱架，提高初期支护的刚度。对所有裂隙均采用中空锚杆或注浆小导管进行注浆(4) 施工过程中，对拱架锁脚锚杆进行调整，将 © 22mn砂浆锚 杆进行更换，采用© 42mn注浆导管进行拱架加固，同时加长注浆锚 杆长度，增强锁脚锚杆刚度。(5) 施工过程中拱脚地质较差，拱架易出现下沉，导致初期支护开裂，施工时在工字钢拱架拱脚处设置垫板增强受力面， 提高拱脚 地基承载力，垫板可采用钢板预制或方

9、木制作，施工过程中循环利用。(6) 开挖过程中，采用机械配合人工进行开挖，对于砂质黄土 开挖，机械开挖完成后采用人工进行修整，开挖时尽量减少超欠挖。 严格按照相关文件及规定进行开挖施工，开挖过程中不得盲目进行。(7) 及时进行初期支护封闭施工，仰拱紧跟，使初期支护尽快 封闭成环，形成整体受力结构。(8) 对处理后的支护体系过程中加强监控量测，如遇新的变异 情况，及时进行原因分析以便采取相应的对策。6、体会通过对冷泉隧道初期支护开裂处理，得出以下结论。(1) 施工前对地质勘探尤为重要，应根据地质构造进行设计施 工，确定合理的施工方案，过程中不能盲目、野蛮进行开挖。(2) 在地质条件复杂地区修建深

10、埋大断面隧道，初期支护强度、 刚度加强对控制初期支护变形较为有效；根据围岩的岩性选择合理的 初期支护形式，使其能和地质条件相匹配。隧道支护体系是由支护结 构和周围岩体结构构成的共同承载体系，且围岩是主要的承载单元。 对于隧道通过断层、围岩破碎、节理发育的地段，采取注浆措施能提 高围岩的内摩擦角和粘聚力，控制岩体变形。(3) 用锚杆加固不稳定岩体时，锚杆应该有足够的长度。(4) 对于已开挖成形的隧道地表加固应谨慎，应先进行注浆 试验，确定注浆压力以及注浆范围，避免对已有隧道衬砌产生负作用。（5）通过对初期支护的变形破坏整治可以有效地防止隧道的进 一步恶化，以免更大的灾害发生。7、结束语隧道施工从勘测设计、施工管理、施工技术等方面都有值得总结 的地方。只有提前掌握详尽的地质资料，才能有校的优化设计，施工 过程中才能有效的指导施工。在过程中出现问题时应及时进行分析与 整治，及时采取针对性措施，以期实现隧道施工安全、高效。只有这 样才能有