地下建筑结构

福川隧道初期支护变形原因分析及处理学号：目录工程概况01隧道初期支护变形原因分析02隧道初期支护变形的处理03结语04

1.工程概况

福川隧道为新建客运专线铁路隧道,全长10649m,3#横洞小里程方向于2011年12月9日因冬休停工，掌子面DK46+115，2012年5月1日复工。复工后现场采用台阶法施工，开挖采用周边眼装少量炸药进行起爆，中心土采用挖掘机进行开挖。当掌子面施工至DK46+074时，后方变形观测发现观测断面单日拱顶下沉最大值15mm/d、单日边墙收敛最大值25mm/d，累计变形值均未超过100mm，现场采取了应急措施。继续施工发现拱顶下沉和边墙收敛变形速率居高不下，且部分段落钢架周围出现程度不等的环向裂缝。钢架喷射混凝土保护层局部剥落，上下台阶钢架连接处喷射混凝土多处开裂。钢架连接处发生较大的收敛变形，裂缝及混凝土剥落发展均较快，现场于6月2日立即暂停施工。2.隧道初期支护变形原因分析2.1地质原因该变形地段设计地质类型为白垩系下统泥岩，局部夹砂岩，弱膨胀性。开挖揭示掌子面为褐色泥岩、松软潮湿、强度低、掌子面左侧渗水。施工打钻用水与掌子面渗水使泥岩强度及自稳能力急剧下降，同时泥岩遇水发生膨胀，导致围岩压力增加，初期支护发生变形，变形时间长且未得到有效控制，导致发生大变形。2.2施工原因1)3#横洞于2011年12月9日停工冬休2012年5月1日复工，由于冬休停工，初期支护放置时间较长达5个月之久。复工后隧道采用爆破法施工，对周围围岩多次扰动，塑性区范围增大，产生较大的围岩压力，使初期支护产生变形。

2)现场未根据特殊地质条件采取有针对性的施工方法，上下台阶长度均较长，上下台阶预足。该施工段落泥岩具有一定的膨胀性，围岩遇水膨胀产生较大的竖向和侧向压力，初期支护和上下台阶高度提供的抗力不足以抵抗围岩产生的竖向和侧向压力，产生变形。3)观测数据显示，隧道开挖后各观测断面拱顶下沉和边墙收敛速率以及累计变形值虽未超过警戒值，但变形速率并未随时间的增长而减小，拱顶下沉和边墙收敛观测值持续增加，现场未采取有针对性的加固预防措施，导致初期支护发生大变形。3.隧道初期支护变形的处理3.1应急处理1)封闭掌子面。立即暂停施工，采用C25网喷混凝土对掌子面进行封闭，掌子面封闭厚度不小于5cm，防止掌子面因暴露时间过长、围岩强度过低而发生垮塌。2)上台阶应急处理。上台阶DK46+072—DK46+102段置“I18+喷射混凝土”临时仰拱支护。临时仰拱I18之间采用方木进行横向支撑，形成方格网状布置，防止因侧向挤压力过大导致钢架发生扭曲变形。3)下台阶应急处理。上下台阶钢架连接处增加42锁脚锚管进行加固，锚管长度不小于5m，每处接头4根，相互错开布置，锚管与钢架焊接牢固，保证锚固效果。由二衬端头向掌子面施工，先施作锁脚锚管，然后进行临时仰拱和支撑施工。图3-1为锁脚锚杆布置。

图3-1锁脚锚杆布置(单位:m)

4)初期支护变形应急处理过程中应加强变形观测。观测数据显示，应急处理过程中，围岩变形速率逐渐减小，应急加固完成后，初期支护变形趋于稳定，变形速率接近于0，支护变形得到有效控制。

图3-2DK46+100变形观测值3.2变形侵限处理

在初期支护变形应急处理完成且初期支护变形稳定后，对侵限的初期支护进行换拱处理。换拱处理遵循“少装药、逐榀更换、勤量测”的原则组织实施。钢架拆除由二衬端头向掌子面方向逐榀进行，并采用缩小钢架间距、增加喷射混凝土厚度等措施加强初期支护。置换拱架前复核开挖断面尺寸，须比设计开挖轮廓线扩大15cm，即预留15cm的变形量。4.结语

福川隧道因地质和施工因素导致围岩变形速率长期不能趋于稳定，通过对初期支护采取临时仰拱和锁脚锚管等应急处理措施，有效地控制了围岩变形，保证了后续变形侵限处理的顺利进行