高地应力高海拔隧道处置技术

工程概况隧道施工重点难点针对变形采取的处置措施提纲201 工程概况3（一）项目概况①

项目名称：兰州至海口国家高速公路(G75)②

线路情况：左线全长15231m；右线全长15173m。③

地质情况：全隧均为Ⅴ级围岩。④

施工方法：采用三台阶施工工法，斜井作为永久性通风斜井。⑤

渭武六标：2#斜井全长1813米，主洞长3920米（单幅），合同工期55个月。01 项目概况401 项目概况钻孔

S-SK03K214+085钻孔

S-SK05K218+400（二）不良地质及地应力情况①围岩岩性——软质炭质板岩为主，V级围岩；②地质构造——褶皱带活动强烈,

近东西走向断层发育；③3个背斜、3个向斜构造；6处褶皱、12条断层①地应力——最大水平主应力24.95MPa。Rc/σmax

值均小于4，属极高应力区501 项目概况（三）工程进展情况木寨岭隧道2#

斜井，自2

0

1

6

年5

月份开始施工，

截止2019年11月，斜井累计掘进1813m（已完成），

正洞左线290m、右线800m

。截止11月，开累完成29200万元，占合同总价96709万的30%。目前已施工工期43月，占合同总工期55个月的78%602 隧道施工重难点7线路长——15.2km，特长公路隧道；构造复杂 围岩软

———褶皱 —

以软质、断层影 炭质板岩响大； 为主；埋深大

——

629.1m；地应力水平高自重应力15.7MPa最大水平主应力24.95MPa；兰渝铁路木寨岭隧道建设历时九年。02 隧道施工重难点802 隧道施工重难点2#

斜井掌子面围岩902 隧道施工重难点2#

斜井初支开裂变形情况1003 针对变形采取的处置措施1103 针对变形采取的处置措施一．

常规处治措施1.双层支护措施①

双层方案为双层H175型钢或一层H175型钢和一层20工字钢。②

缺点1为：第二层支护施做时间不好确定；③

缺点2为：施工第二层支护时，掌子面需要停工，造成每月只有三分之二时间能进行掌子面掘进。双层支护变形段1203 针对变形采取的处置措施2.

将常规系统锚杆变为后注浆导管调整为Φ42小导管后，在初期支护施工后进行施做，并根据围岩变形量及变形速率适时进行注浆，加固围岩效果好，有效抑制了围岩变形。边墙径向注浆1303 针对变形采取的处置措施3.

不对称施工围岩左右侧变形不均衡，对初支系统进行了不对称施工，并对地下水发育、变形量较大的部位设置了Φ89cm的管棚。左侧注浆导管加强1403 针对变形采取的处置措施4.

现场采用早强快硬水泥浆液注浆采用了初凝时间15min的早强快硬硫铝酸盐水泥浆液注浆，对变形速率大、变形快的围岩加固效果明显。缺点为造价高，且初凝时间快，容易造成堵管现象。硫铝酸盐水泥1503 针对变形采取的处置措施5.

探索采用机械开挖采用机械破碎开挖，降低围岩的扰动。并将破碎锤改为破碎钩，施工效率得到了提高。该措施缺点为效率低，不适合围岩坚硬地段。破碎钩1603 针对变形采取的处置措施6.

三缝合一隧道拱墙部位变形较大，仰拱部位承载力相对偏弱，容易造成二衬混凝土不规则裂缝。将二衬、仰拱及填充施工缝调整到同一横断面，有效的降低了二衬混凝土开裂。三缝合一17（二）引进以何满朝院士为首的新工艺（NPR锚索施工）以上处置措施对常规的一些变形起到了一定的控制作用，但无法有效应对大变形段落的处置。业主于2018年9月成立了院士工作站，聘请了孙钧院士和何满潮院士作为首批驻站院士。2018年10月在2#斜井开展了5m、10m锚索施工试验段，取得了阶段性成果，对大变形起到了很好的控制效果。03 针对变形采取的处置措施院士工作站成立181.

NPR锚索加固机理全断面NPR长锚索（10米）+钢带

——

调动深部围岩强度，起到悬吊作用。。全断面NPR短锚索（5米）+防护网——

控制层理，形成厚板。高预应力NPR长、短锚索——

支护围岩共同作用，保证围岩稳定。03 针对变形采取的处置措施191.

NPR锚索加固机理03 针对变形采取的处置措施2003针对骂变形衬采取先的处坝置措塑施2.而人员垒配置①三台息阶作其业人赖员共辆计1茅9人峰，负责钻孔、安装、张拉等现场施工工作。3.帖设备押配置①MQ想T-哪13杏0/瓜3.注2锚杆落钻机龙共计5台，负责上台阶锚索钻孔。②YT服-2傅8风动缺钻机舌共计贿2台诊，主堪要负责中、下台阶锚索钻孔。③MQ组15意-2却9锚纱索张吗拉机裁具共尾计1器台，获负责锚索张拉工作。4.谦月进耍度指凤标①按照丧拱架虽间距栽0.醋6米励布置熊，施做锚索后施做一榀拱架月平均进尺为30雹*2路4/便20摊*0假.6丸=2堆1.杰6米，施做两榀拱架月平均进尺为30骄*2默4/谱24扰*1糕.2鸣=3芹6米香。5.虹开挖辣两榀愚拱架绸保障菌措施①采用历φ4雀2m构m超钞前小芹导管斩进行支护，环相间距40剑cm泽，根据现场实际情况钉可以去调整功为局拖部加趣密。拱架1戒.2划米间距，小导管每环搭接1.美5米21左右苏，小道导管偿长度杜应为恢3米码；或采用木垛或钢管顶托进行临时支撑。6.NP赠R锚索趁施工工艺平整傍场地戒并对夹岩面进行处理→钻孔宜→扩旦孔→衡放置锚固剂→安装锚索→W型钢响带及防护网安装→安装托盘指、恒券阻器抢、锚具→张拉1）平整私场地并对岩面进行处理采用户挖机沃对爆告破后的掌子面进行平钱整，蝇对开拾挖后的岩面进行危石清理哀，并兼对危到险部位采用木垛或钢管顶胀托进长行支霉撑。以便锚索施工。03针对申变形杠采取偿的处缎置措费施钢管咸拖顶222）钻渴孔采用用气动顶锚索毙钻机，钻孔直径乡丰为Φ3鲁2m廊m，孔深为5米和1欠0米两种，遇到卡钻或塌孔情押况需枕在废郑孔旁边重新打梳设拐。03针对咏变形央采取快的处律置措棍施锚索汇钻孔233）扩忧孔采用Φ9透5m榆m钻头扩孔，扩孔沿深度虎为60描0m惯m。扩孔时应注星意孔阳口中岗心与首次打孔的孔口竖中心小对齐芦，不可偏斜。03针对宴变形纲采取赠的处损置措胞施Φ95mm钻头胞扩孔244）放洞置锚顺固剂锚索森采用吗树脂史药卷端头捡锚计固，深每根总锚索采用3卷括树脂锚聪固剂州。项洞目用树脂锚固诸药叼卷的励凝结霞时间在17沸-1读8秒。03针对自变形香采取鄙的处砌置措犹施放置傲锚固忌剂255）安漠装锚负索锚索霸采用夸防腐凝锚索，锚俩索腾外漏陵长度未为15梢-3珠0c骆m，采用误手持谣式钻天机旋转锚索，将倒树脂利胶卷窃高速搅拌，约20察-30姓秒后停止搅拌03针对败变形吩采取匙的处浩置措疾施放置事锚索266）W型土钢带掩及防护网安装W型钢生带在掘厂家定制，安装罩时，限将W型钢带上孔洞与尚围岩小上钻激孔对齐，其余钻目孔位赌置在蜻空洞中心进行，渡安装W型钢带同时将聚酯全纤维如增强下塑料防护网安装缩慧完毕03针对须变形给采取家的处沸置措壁施W型钢弱带及防护网277）安装腰托盘、恒阻器、膜锚具依次侍安装忆托盘他、恒阻器、希锚具03针对野变形岸采取悦的处园置措答施托盘霉及恒但阻器安装288）张密拉张拉需力为40扬t，一次张拉验到位断。如现达不到要惹求纲，应采及时众补打03针对店变形牛采取底的处驳置措塑施张拉竖施工凳完成297.施工俭过程竖中恒阻器工作情况观察在锚吸索施惩工过丹程中预留了观察孔，对恒阻器滑移情况进行观察，控每制变壮形较注好地段，从现场观察来看，恒阻器未发生滑移。03针对明变形广采取碰的处权置措榴施恒阻瞧器观蔑察照片30◼施工扇过程中部分施壤工锚索段落发带生了变形侵限售。拆换拱过程站中，喷射保混凝泉土破溉开后障锚索崭完整养性较联好，与围舟岩面指紧贴叉，对开原施鲁工诱锚索湾进行厘张拉物，锚凳索张蜻拉力救还在飞，但恒阻器未发生滑移扛。03针对占变形询采取怜的处因置措着施拆除牙后恒独阻器未贯发生滑移锚索城凿除它后与围干岩紧贴3103针对旗变形扶采取辨的处赶置措锈施锚索二次张拉数据统计表序号日期长度(m)测点1测点2测点3测点4测点5测点6测点7测点8测点912019.5.23（首次张拉）104337444240373739402019.7.11（二次张拉）2119未张拉未张拉2018未张拉19242019.7.2（变形情况）57cm51cm49cm50cm56cm59cm62cm48cm36cm22019.5.25（首次张拉）53640374241384437382019.7.12（二次张拉）未张拉未张拉1820192018未张拉202019.7.2（变形情况）63cm69cm63cm54cm50cm48cm39cm20cm4cm32019.5.25（首次张拉）103837403846363739402019.7.12（二次张拉）1817191919202220182019.7.2（变形情况）60cm66cm67cm64cm53cm43cm40cm38cm41cm42019.5.26（首次张拉）54043424442374039412019.7.13（二次张拉）201919未张拉19182019未张拉2019.7.2（变形情况）45cm67cm82cm86cm66cm52cm45cm40cm35cm3203针对涛变形畏采取浇的处旷置措肌施科研是进展：完旁成60勉5米锚索试验段（其中NP感R锚索栗完成37如0米，普通锚索完成23纲5米）。主要共方案：取消原设计系统锚杆，替换为5米及1早0米锚索，间隔布置，环向间距为1米，纵向间志距与霉拱架倚一致，其他保持原设计参数不变。优化咱情况：在拜施工初期对拱架间距进行了优化，纵再向间席距有：0.户5米、0术.6米、0.愈8米、1米、1台.2是米。在锚索施工后期，取消了恒阻器。建议烛间距：锚订索纵向间距在0.越6米及0.墨8米时对控制虾变形萍作用怒最佳8.科研音进展进及辅方案抚优化余情拼况3303针对牌变形钱采取肝的处校置措插施.绒NPR锚索楚施工震目前种存在的问题①施工趣时间蛾较长宝，每斗循环辨施工昌时间约10味-1砖2小康时。②目前束钻孔吨长度框10来米基显本为友极限课，无派法施康工更罚深钻当孔。③锚索移施工煌时掌公子面怎垮塌音以及恰掉块议现象悬，造徐成人仁员受浅伤现条象。④中下戒台阶盾施工劈燕时，台拱架结长时葵间悬怒空，位对初腾期支舒护变色形不针利。⑤锚索初钻孔竖采用料水钻爆，若栽围岩册较破难碎，牧造成瞎超挖仍进一躬步加牺大。（三）引进有以孙钧院士为首的新工艺（让压锚索施工）截止逃目前含，让恋压锚拉索在最主洞喘施工添完成80酱m，浊未发射生变芽形侵类限情亮况。.主要径支护买方案5.辱3m短预应力让压锚索+1以0.饮3m长预应力让压锚索+2汗5c线m*吩25券cm叶*2愁cm大垫板+W钢带+柔性网+喷射混凝土搬+钢拱架。。3403针对闷变形饱采取主的处压置措价施2.施工纠控制责关键浆参数锚索管张拉臣力不甩小于25缘瑞0kN；让压宫锚索程让压年起始涛值30我0kN；锚索产抗拔丘力不序小于35阁0kN。宜采旱用0经.3蓬8~况0.斯45业水灰比普参通硅完酸盐匀水泥痕浆，注浆混压力在0.3-0.炸5M倍pa。让压坚锚索岁设计方案353.让压政锚索践工作劫原理03针对吹变形带采取址的处完置措施施364.让压说锚索奴与NP枕R锚索区别让压弓锚索摄全长个采用48mm钻头决，不镰需要掘扩孔税。N戴PR俭锚索揪采用32亲mm钻岩头贼，顶泪端需键要扩浆孔。让压您锚索须让压灿件在疗锚索犁尾端。N斥PR锚索北压件拢在锚纠索顶腾端让压税锚索躁采用鼻普通遇锚索咏，先伴采用什树脂图药卷死锚固搜，后踪蝶采用吗水泥畅浆锚冰固。NP到R锚水索采槽用防辨腐锚吉索，狮只采口用树所脂药亚卷端喘头锚富固。03针对犹变形迟采取娃的处晴置措壮施让压益锚索蛙样式37（四）不同絮支护构体系题控制烘变形原理及效果03针对技变形驻采取导的处房诚置措片施围岩变形机理：构造应力、自重应力及围岩节理化支护方案监测数据对比实施效果支护理念建议常规支护(双层初支)最大变形累计收敛累计收敛值461～1