隧道洞口段变形处理方案探讨.doc

1、1隧道洞口段变形处理方案探讨摘要：隧道洞口浅埋偏压段支护及仰坡变形是隧道施工中的一种常见病害，关系隧道的整体稳定性及安全施工。以某隧道洞口段施工过程中出现的变形病害为工程实例，就变形处理方案进行简单探讨，为类似隧道工程提供参考。 关键词：洞口；浅埋；变形；处理 中图分类号：U45 文献标识码： A 工程概况 该隧道采用左、右线分离式布设，其中左线隧道长度 2160m，右线长度 2170m，线间距约 30m，隧道最大埋深 130m，最小埋深 2m。 隧道位于勘察区属构造剥蚀丘陵区，地形起伏较大，坡度较平缓，部分地段由于风化、崩塌，形成陡坡、陡坎。地表植被十分发育，自然坡度 1540，局部为 40

2、55，高程 100290m 之间。区内最高标高为 285.3m，最低标高为 107.3m，相对高差 178.00m。隧道走向与山脊走向近于垂直。 隧道进口位于一近东西向斜坡上，根据钻探揭露上覆粉质黏土层厚15.6519.10m，微风化灰岩厚度 14.33m，斜坡自然坡度 1540, 岩层产状 5638 斜坡临空面方位 75，与路线走向呈 20小角度斜交。见图 1；隧道进口 ZK20+125ZK20+440、YK20+100YK20+440，顶板厚 0.047. m，岩性为中-微风化灰岩，岩体破碎较完整，岩质较硬，2节理裂隙发育，岩溶发育隐晶质结构，中-厚层状构造。局部夹有强风化团块，裂隙发育，

3、受构造影响，岩体较破碎。围岩纵波速度 Vp= 500-3720m/s，围岩分级为级，岩溶地段，钻探揭露溶洞以黏土充填，有突水突泥可能，洞身开挖后很难形成承载拱，处理不当可能出现地表下沉甚至引起大体积坍塌及冒顶。 图 1 隧道进口地形图 现场变形情况及原因分析 2.1 现场变形情况 （1）左幅 ZK20+148 处右侧边墙及拱腰附件出现竖向裂缝，长约3m，缝宽约 510mm，如图 2 所示；洞内 ZK20+145155 段，左右边墙中部各出现一条水平方向裂缝，缝长约 5 米，缝宽 36mm；洞顶地仰坡出现多处裂缝，裂缝长度约 38m，缝宽 411mm，如图 3 所示，地表喷射混凝土多处鼓起，高度

4、约 29cm，如图 4 所示；洞顶截水沟侧壁多处出现贯通裂缝，缝宽 13cm,局部下错 13cm，如图 5 所示。 图 2 进口左幅洞口 ZK20+148 竖向裂缝 图 3 进口左幅地表仰坡开裂 3图 4 进口左幅地表喷射混凝土鼓起图 5 进口左幅截水沟开裂 （2）进口右幅 YK20+120 处左侧边墙出现竖向裂缝，缝长约 1.5 米，缝宽 35mm，如图 6 所示；右幅套拱顶出现沿隧道轴向裂缝，长约 2 米，缝宽 24mm，如图 7 所示；洞顶仰坡多处出现裂缝，长度不一，缝宽约37mm，如图 8 所示；右幅地表截水沟整体下沉明显，沟身边沿多处喷射混凝土鼓起约 25cm，如图 9 所示。 图

5、6 进口右幅 YK20+120 处裂缝图 7 进口右幅套拱拱顶处裂缝 图 8 进口右幅洞顶仰坡裂缝图 9 进口右幅洞顶截水沟下沉 2.2 变形产生的原因 2.2.1 监控量测数据分析 图 10 左幅 ZK20+152 地表沉降最大点变化曲线图 11 左幅 ZK20+130地表沉降最大点变化曲线 左幅 ZK20+152 地表沉降最大点位于隧道中心线偏左位置，累计沉降4量达 108mm，前期沉降速率最大达到 7.6mm/d,处于明显变位状态；右幅YK20+130 地表沉降最大点位于隧道中心线处，累计沉降量 71mm，最大沉降速率 5.1mm/d，处于明显变位状态。洞内拱顶沉降情况：左幅ZK20+1

6、48 拱顶累计下沉 45mm,最大沉降速率，5.2mm/d，变形明显；右幅YK20+123 拱顶累计下沉 68mm,最大沉降速率 6.5mm/d，变形明显。从监控量测数据变化情况可以看出，右幅隧道洞口明暗交界处岩体变形明显，与现场发现右洞套拱拱顶处出现纵向裂缝相吻合。洞内周边收敛情况：左幅 ZK20+148 断面累计收敛 23mm,最大收敛速率 1.5mm/d，右幅YK20+123 断面累计收敛 21mm,最大收敛速率 1.8mm/d，从监控数据可以看出周边收敛量不大，在允许范围之内。所以洞口段初支及地表裂缝是由于不均匀沉降引起的。 2.2.2 变形产生的原因 在隧道施工中，由于各种因素的影响

7、，洞口段的变形直接影响了施工过程中隧道的整体稳定性。一般初衬及地表变形主要是由于衬砌的设计、施工不适应围岩的地质条件而引起的、说明隧道中有些部位的受力状态比设计预期更为不利。因此，分析隧道变形特征及产生的原因至关重要，便于做出合理的整治措施。 2.2.2.1 地质及环境因素 洞口浅埋段主要以粉质粘土为主，遇水呈塑性变形，埋深较小210m，坡度平缓 1530，覆盖层较薄，结构松散，隧道开挖后产生临空面，地表下沉较大且难以形成承载拱，产生裂缝；地下水丰富，开挖过程中失水较多，隧道初支成型后存在较多渗水点，围岩失水固结也5会造成地表不均匀沉降开裂。岩体在地下水长期侵蚀下极易软化，使得围岩松弛、强度降

8、低，承载力较小，不足以承载隧道衬砌结构，使其不均匀沉降，且随着时间的推移，在初期支护衬砌结构受力大和最薄弱的地段产生裂缝。且由洞口地形图（图 1）不难看出左洞左侧存在偏压问题，ZK20+152 断面左侧点沉降量比右侧明显要大，点位整体向左侧偏移35cm,所以偏压也是左洞变形较大主要原因之一。 2.2.2.2 施工设计原因 仰拱未能及时施作，按照设计要求洞口段采用上下台阶开挖预留核心土法，台阶长度控制在 1015m。所以在隧道开挖支护过程中，上台阶长度小于 10m 前，仰拱未能及时跟进，初支不能及时闭合成环。洞口段围岩复杂，工序整体循环时间较长，仰拱施作周期较长，不能及时跟进，也是引起造成沉降过

9、大的原因。 变形处理方案 本隧道在开挖过程中充分考虑到洞口变形问题，预留变形量控制在1520cm,左右幅洞内初支变形均未侵入二轮廓线。所以此次变形处理方案不需要对初支进行换拱，只进行洞内及地表加固，左幅偏压处理，控制隧道沉降即可。 3.1 洞内加固方案 在拱顶及地表沉降速率过大进行预警之后停止掌子面掘进，主要采取以下措施：（1）喷锚封闭掌子面，利用洞碴对掌子面进行反压回填处理，防止掌子面垮塌，造成二次病害。 （2）在上台阶处拱角处左右两侧6各增加 2 根42*3.5mm 锁脚小导管，长 3.5m，加工成钢花管注浆；施作10m 临时仰拱,仰拱采用 I18 工字钢，间距 50cm,与初支钢拱架焊接，并喷射 26cm 厚 C25 喷射混凝土，使隧道初支闭合成环；（3）临时仰拱上采用42*3.5mm 钢花管对洞内基础进行注浆加固处理，钢花管梅花型布置 1.0m*1.0m，管长 6m 可以伸长到隧道设计基底轮廓线以下 1m 处,对基础进行注浆加固，防止地下水渗漏，提高基础承载力。如图 11 所示。注浆参数：水泥浆水灰比 1:1，注浆压力 0.51.0MPa，终压 2 MPa。注浆完成 2 小时后，检查每个管内浆液是否饱满，未达到要求的必须进行 2次注浆。