關(guān)角隧道二郎洞斷層帶設(shè)計(jì)與施工監(jiān)控

1、<p>　　關(guān)角隧道二郎洞斷層帶設(shè)計(jì)與施工監(jiān)控</p><p>　　摘要：通過對青藏鐵路西格二線新建關(guān)角隧道二郎洞斷層帶的設(shè)計(jì)方案的對比和實(shí)際施工技術(shù)控制措施，為類似工程提供經(jīng)驗(yàn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：隧道斷層帶大變形設(shè)計(jì)與施工技術(shù)控制 </p><p>　　中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><

2、b>　　1、工程概況 </b></p><p>　　青藏鐵路西格二線新建關(guān)角隧道位于既有鐵路天棚至察汗諾車站之間，全長32.645km，設(shè)計(jì)為兩座平行的單線鐵路隧道，設(shè)計(jì)時(shí)速為160Km/h，線間距為40m，均位于直線段上。關(guān)角隧道是目前國內(nèi)在建最長的鐵路隧道、也是世界最長的高原鐵路隧道（隧道進(jìn)口高程為3380.75m，出口高程為3324.05m）。 </p><p>　

3、　關(guān)角隧道地處青藏高原東北緣，隧道通過區(qū)屬青海南山高山區(qū)的關(guān)角日吉山。隧道通過地區(qū)地層巖性復(fù)雜，沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖三大巖類均有出露，出露的地層主要有第四系、三疊系、二疊系、石炭系、志留系、下元古界，并伴有華力西期侵入巖。地質(zhì)構(gòu)造極為發(fā)育，有萊擠河斷層、梅攏尼哈斷裂、二朗洞斷裂帶、布哈河南斷層等四條一級(jí)區(qū)域性深大斷裂，其中二郎洞斷裂帶是由7條斷層組成的斷層束，長度約為2355m，大部分位于9號(hào)斜井工區(qū)內(nèi)，對工程建設(shè)極其不利。根據(jù)對地質(zhì)

4、鉆孔地應(yīng)力的實(shí)測結(jié)果分析，該斷裂帶內(nèi)F3斷層存在大變形的可能。 </p><p>　　2、圍巖變形破壞特征 </p><p>　?、?、9號(hào)斜井施工至0＋45～0+20時(shí),圍巖為石炭系板巖（Csl）：灰黑色，薄層狀、板狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，巖體受構(gòu)造影響嚴(yán)重，巖體破碎，碎石狀松散結(jié)構(gòu)和薄層狀壓碎結(jié)構(gòu)，巖質(zhì)較軟，層間結(jié)合力差，局部有泥質(zhì)夾層及石英脈充填，圍巖完整性差，自穩(wěn)能力差，巖體變形、開裂較為

5、嚴(yán)重。斜井右側(cè)（面向掌子面）邊墻出現(xiàn)不同程度的變形，鋼架扭曲，混凝土剝落，收斂值最大達(dá)到了17cm；施工至井底后，斜0+25～斜0+15段二次襯砌出現(xiàn)被壓裂的現(xiàn)象，0+15～0+00初期支護(hù)也出現(xiàn)了裂縫。 </p><p>　?、啤?號(hào)斜井進(jìn)入正洞后，很快進(jìn)入F3斷層破碎帶，斷層帶物質(zhì)為斷層角礫巖、碎裂巖、壓碎巖等，灰色、灰黑色，擠壓強(qiáng)烈，揉皺發(fā)育，多見不規(guī)則擠壓光滑面，圍巖質(zhì)軟，夾有斷層泥，巖體破碎-極破碎，拱

6、部掉塊、坍塌嚴(yán)重，圍巖整體穩(wěn)定性差。初期多數(shù)段落發(fā)生不同程度的變形。其中較為嚴(yán)重的DyK304+430～500段，最大變形達(dá)到了505mm。 </p><p>　　3、斷層帶變形設(shè)計(jì)方案比選 </p><p>　　針對9號(hào)斜井隧道正洞發(fā)生大變形的情況，在9號(hào)斜井正洞進(jìn)行了不同斷面形式、不同的支護(hù)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)對比，最終確定采用加大邊墻曲率、加強(qiáng)初期支護(hù)的抗變形處理方案。 </p>

7、<p><b>　?、?、雙層支護(hù) </b></p><p>　　為了控制隧道變形，降低施工難度，加快施工進(jìn)度，避免進(jìn)行初期支護(hù)拆換，在9號(hào)斜井正洞工區(qū)，初期支護(hù)曾采用雙層支護(hù)、分期施工的方法進(jìn)行施工，并對二次襯砌進(jìn)行了結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。 </p><p>　　第一層支護(hù)參數(shù)為：全斷面設(shè)置2榀/m的I20a型鋼鋼架；拱墻設(shè)φ8雙層鋼筋網(wǎng)；預(yù)留變形量15cm；拱墻設(shè)φ

8、25長5m的自進(jìn)式錨桿；拱部采用φ42長3.5m超前小導(dǎo)管預(yù)注水泥漿，間距40cm。 </p><p>　　第一層初期支護(hù)變形量達(dá)10cm時(shí)，應(yīng)迅速施做第二層初期支護(hù)，第二層支護(hù)參數(shù)為：拱墻設(shè)置2榀/m的I16型鋼鋼架，與第一層初期支護(hù)鋼架間隔布置，二次支護(hù)鋼架墻腳處應(yīng)設(shè)置鎖腳錨管；拱墻設(shè)φ8單層鋼筋網(wǎng)；預(yù)留變形量10cm。二次襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚45cm。 </p><p>　　經(jīng)

9、過一段時(shí)間的施工，雙層初期支護(hù)能有效控制變形，很好的通過了部分石炭系板巖斷層帶，但是由于施工工序較多，而且第一層初期支護(hù)變形不均勻，導(dǎo)致第二層初期支護(hù)施工難度加大，影響了施工進(jìn)度，同時(shí)工程投資較大。 </p><p><b>　?、?、調(diào)整鋼架型號(hào) </b></p><p>　　全斷面設(shè)置1榀/0.8m的H175型鋼鋼架；拱墻設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)；預(yù)留變形量30cm；拱部設(shè)φ2

10、5中空錨桿，邊墻設(shè)φ22砂漿錨桿，錨桿長5m；拱部采用Φ89管棚＋Φ42小導(dǎo)管超前預(yù)注水泥漿，管棚長15m, 小導(dǎo)管長3.5m，環(huán)向間距40cm。二次襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚45cm。 </p><p>　　此方案雖有效的控制了板巖地段支護(hù)的變形，但是由于H175型鋼鋼架相當(dāng)笨重，現(xiàn)場加工制作困難，安裝難度加大，加上管棚施作難度較大，同時(shí)工程造價(jià)也明顯提高。 </p><p>　?、恰⒓?/p>

11、大邊墻曲率、加強(qiáng)初期支護(hù) </p><p>　　鑒于關(guān)角隧道工期緊張，結(jié)合鐵道部的科研項(xiàng)目《關(guān)角隧道地應(yīng)力場特征與富水軟巖支護(hù)技術(shù)研究》，設(shè)計(jì)院立即在關(guān)角隧道進(jìn)行以收斂量測為主要項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)測試，兩次調(diào)整了斷面曲率及支護(hù)參數(shù)后，取得了相對經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)斷面參數(shù)（斷面尺寸見附圖）。 </p><p>　　支護(hù)參數(shù)如下：全斷面設(shè)置3榀/2m的I20a型鋼鋼架；拱墻設(shè)φ8鋼筋網(wǎng)；預(yù)留變形量15

12、cm；拱部設(shè)φ25中空錨桿，邊墻設(shè)φ22砂漿錨桿，錨桿長5m；拱部采用Φ42超前小導(dǎo)管預(yù)注水泥漿，小導(dǎo)管長3.5m。二次襯砌采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　此方案在9號(hào)斜井等工區(qū)被證明是合理、有效的，不僅有效控制了板巖地段支護(hù)的變形，隧道變形基本上能控制在200mm以內(nèi)，同時(shí)降低了施工難度，加快了施工進(jìn)度。 </p><p>　　4、施工安全監(jiān)控措施 </p>&

13、lt;p>　　隧道斷層破碎帶安全施工的核心是“控變、防坍”，即控制圍巖和支護(hù)變形，防止坍方。施工中還應(yīng)嚴(yán)格遵循“超前探、管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、早成環(huán)、嚴(yán)治水、勤量測、緊襯砌”的基本原則。 </p><p>　?、?、重點(diǎn)采用TPS203地質(zhì)雷達(dá)和超前水平探孔相結(jié)合的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，超前探明前方地質(zhì)情況。 </p><p>　?、啤⒉捎贸邦A(yù)支護(hù)措施，一般情況下采

14、用超前小導(dǎo)管，特殊地層采用大管棚超前支護(hù)，并利用超前管棚或小導(dǎo)管進(jìn)行注漿加固地層。 </p><p>　?、恰⒉捎贸潭_(tái)階法開挖，臺(tái)階長度控制在3～5m。對于特別軟弱破碎地段采用三臺(tái)階法開挖。 </p><p>　?、?、嚴(yán)格按照鐵建設(shè)【2010】120號(hào)文要求控制一次開挖進(jìn)尺，掌子面每循環(huán)開挖進(jìn)尺不得大于1榀鋼架間距；隧道開挖后初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)施作并封閉成環(huán)，仰拱每循環(huán)開挖進(jìn)尺不得大于3米

15、。 </p><p>　　⑸、嚴(yán)格控制仰拱、襯砌距掌子面的距離。仰拱距掌子面距離不得大于35米，襯砌距掌子面距離不得大于70米。 </p><p>　?、省⒈O(jiān)控量測納入工序管理，實(shí)施有效監(jiān)控，數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)反饋，嚴(yán)防突發(fā)性事件發(fā)生。 </p><p>　　⑺、加強(qiáng)鎖腳錨管的施工質(zhì)量，抑制落底時(shí)變形、下沉。 </p><p>　?、?、及時(shí)引排

16、地下水和施工廢水，以免造成基礎(chǔ)軟化，土體滑移。 </p><p>　　⑼、嚴(yán)格遵守“以質(zhì)量保安全”的理念，通過嚴(yán)格控制工程質(zhì)量，消除質(zhì)量安全隱患，保證施工安全。質(zhì)量控制的重點(diǎn)是隧道開挖、初期支護(hù)質(zhì)量。 </p><p><b>　　5、結(jié)束語 </b></p><p>　?、?、隧道在斷層破碎帶施工中，控制大變形的最有效的設(shè)計(jì)方案就是加大斷面曲率