高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术中铁十四局集团第四工程有限公司石贞峰摘要：堡镇隧道为宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线施工难度最大的隧道之一。
堡镇隧道围岩属于高地应力软岩，在施工中发生高地应力软岩大变形。
结合软岩的岩性分析情况，采用科研引导、稳扎稳打的方针，制定了详细的施工方案，在施工过程中探索、研究出了控制软岩大变形的施工技术。
关键词：堡镇隧道高地应力软岩大变形施工技术1 工程概况堡镇隧道左线全长11565m，右线全长11599m，线间距30m, 右线初期设计为平导，作为左线辅助施工通道，后期再将平导扩挖形成右线隧道。
是宜万铁路第二长隧、七大控制工程之一，也是全线唯一的高地应力软岩长隧。
十四局承担左线进口段5641m、右线进口段5622m的施工任务。
隧道穿越岩层主要为粉砂质页岩、泥质页岩，呈灰黑色，多软弱泥质夹层带，白色云母夹层，强度极低。
大部分页岩呈薄层状，层厚3～10cm，分层清晰,产状扭曲，挤压现象明显，岩体破碎，强度很低，手捏呈粉末状，遇水膨胀；顺层发育，有光滑顺层面，层间多夹软泥质夹层，节理、层理发育、切割严重，围岩整体性很差，隧道左边拱存在顺层软弱面，右侧边墙有楔形掉块，爆破后滑坍、掉块严重。
根据国标《工程岩体分级标准》，该区属高应力区，产生大的位移和变形。
洞内初期支护局部开裂，顺层坍塌，节理发育，软岩变形等，凡专家预测的复杂地质均已出现。
在施工中发生多次高地应力作用下较大变形中，仅8#横通道处拱顶沉降最大就达15cm，收敛32.5cm，超过预留变形量，并侵入二次衬砌。
2 施工方案针对高地应力软岩大变形的特点，我们制定了“超前支护、初支加强、合理变形、先放后抗、先柔后刚、刚柔并济、及时封闭、底部加强、改善结构、地质预报”的整治原则和总体方案，配合平导超前等辅助方案较好的解决了此项难题。
2.1 总体方案介绍(1)采用超前小导管支护，开挖后及时封闭围岩；加强初期支护的刚度，采用型钢拱架封闭成环；为达到稳固围岩的目的，系统锚杆采用中空注浆锚杆加固地层，锚杆长度应稍大于塑性区的厚度。
(2)加大预留变形量。
为了防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空，开挖时即加大预留变形量，另外采取了不均衡预留变形量技术。
(3)施工支护采用“先柔后刚，先放后抗、刚柔并济”原则，使初期支护能适应大变形的特点。
(4)及时封闭仰拱、特别是仰拱初支，是减小变形、提高围岩稳定性的措施之一；另外加大仰拱厚度，增大仰拱曲率，也有利于改善受力状况。
(5)改善隧道结构形状，加大边墙曲率，根据围岩实际和监控量测数据，采用受力结构最为合理的“鸭蛋”型断面；改善结构另一措施是提高二次衬砌的刚度，即加大二次衬砌厚度，增加受力钢筋数量，提高衬砌材料的强度和弹性模量。
(6)根据隧道存在始终存在顺层偏压的特点和顺层岩层施工力学行为分析，确定地质顺层情况下岩石倾角对隧道稳定性的影响，采取了不均衡预留变形量技术，不对称支护措施，间隔空眼、微差爆破技术，以及左右侧不均衡装药爆破技术，尽量减少对围岩的扰动。
(7)全过程实施施工地质超前预报工作。
2.2 超前地质预报(1)超前地质预测预报的方法堡镇隧道采用以监控量测、地质素描为主，结合科研测试的综合地质预报方法。
综合超前地质预报包括以下方法：掌子面地质素描，监控量测，应力应变测试以及常规地质综合分析等。
通过掌子面素描确定节理面的走向和倾向，通过监控量测数据反分析地应力值，从而判定围岩的地质状况。
同时，利用右线平导开挖揭露的围岩地质情况，准确地预测左线隧道相应地段的工程地质及水文地质条件，在施工过程中采用相应的处理措施，确保施工安全。
(2)超前地质预测预报的重点根据隧道地质资料，堡镇隧道的超前预报的重点是针对高地应力顺层条件下的软弱围岩的力学性能。
在施工时采取强有力的超前地质预报，将超前地质预报工作纳入施工工序。
2.3 支护结构确定(1) 地质条件及支护参数8#横通道至标段终点均处于高地应力区，覆盖层厚度400m～600m，地表植被茂盛，上覆坡残积土、洪积土松散，下卧粉砂质页岩和泥质页岩，节理发育，岩体破碎。
通过8#横通道施工堡镇隧道左线已开挖支护。
该段原设计初期支护采用工16型钢钢架，间距1榀/m；拱部中空注浆锚杆，边墙砂浆锚杆，L=3.0m，间距1.2m×1.0m；网喷混凝土厚15cm；预留变形量15cm。
(2)施工情况该段按三台阶五部开挖法施工。
由于高地应力软岩变形，导致初期支护开裂，裂缝宽度在3～6cm左右，以右侧边墙最严重。
喷射混凝土发生翘起、空鼓现象，型钢钢架扭曲。
拱顶沉降最大15cm，收敛最大32.5cm，超过预留变形量，并侵入二次衬砌。
另外，11#横通道DK74+580~Dk74+620段施工中发生了较大变形，拱顶沉降最大34.5cm，收敛最大70.2cm。
(3)设计优化由于施工变形较大，超过预留变形量，并侵入二次衬砌，为此必须制定合理的支护参数和施工方案、工艺方法。
并对变形较大和侵限部位进行加固和处理。
根据围岩实际和监控量测数据，优化采用受力结构更为合理的“鸭蛋”型断面，并考虑预留变形量20～30cm，二次衬砌拱部、边墙、仰拱为C30钢筋砼，水沟身、电缆槽及隧底填充为C25，初期支护采用喷射砼，0.5～0.75m一榀I18或I20钢架，同时采用2～2.25m一环超前小导管预支护，其中采用的结构之一如图1所示。
2.4 开挖施工工艺高地应力顺层偏压软岩隧道施工采用“三台阶五部开挖同时起爆法”。
其特点是：适用于各种地质条件和地下水条件，根据围岩变化可通过调整循环进尺、支护参数、预留沉降量等措施，有效控制拱顶沉降、净空收敛；通过合理台阶高度划分，简易钻孔台架搭、拆方便、快速减少工序时间；三台阶顺序施工，出碴、锚杆施做、钢拱架架立等工序可平行作业，及时支护保证结构安全同时减少循环作业时间；适合各种断面形式，变化断面高度灵活。
如图2所示。
图1 高地应力段T1断面结构图为了防止喷层变形后侵入二次衬砌的净空，开挖时即加大预留变形量；根据隧道存在始终存在顺层偏压的特点，进行顺层岩层施工力学行为研究，采取了不均衡预留变形量技术。
高地应力地段施工支护遵循“先柔后刚，先放后抗、刚柔并济”原则，初期支护能适应大变形的特点。
根据隧道存在始终存在顺层偏压的特点，采取不对称支护措施，在严格按设计施做支护措施的基础上，依据顺层岩层施工力学行为分析，对结构受力复杂部位进行初期支护的加强，加设长导管注浆、加密钢架纵向连接筋、设置多排双侧锁角锚管、加大喷射砼厚度等。
根据围岩岩性，确定光面爆破周边眼间距、最小抵抗线、不耦合装药结构、起爆顺序、堵塞长度等爆破参数，确定主爆孔特别是掏槽眼的爆破参数。
周边眼采用搭接法钻孔和间隔装药结构，严格控制每循环进尺及周边眼间距，周边眼间距控制在20～25cm 之间。
五分部同时起爆，采用毫秒雷管微差控制爆破技术，严格控制段装药量和段延期时间，达到控制爆破振速的目的，最大限度的减小对周边围岩的扰动和破坏。
根据隧道存在始终存在顺层偏压的特点，进行顺层岩层施工力学行为研究和高地应力顺层偏压地层隧道施工力学行为研究，确定高地应力、地质顺层情况下岩石倾角对隧道稳定性的影响，从而确定不同倾角情况下、不同地应力条件下隧道的施工方法和施工关键控制技术。
根据不同倾角下不同部位的受力状况，对不稳定或最不利部位采取间隔空眼、微差爆破技术，并采用了左右侧不均衡装药爆破技术，进行调整药量、钻孔深度、起爆顺序、动态最小抵抗线设置等，尽量减少对围岩的扰动。
上台阶开挖开挖一榀钢拱架、支护一榀；地质变化时，必须减少每循环的掘进进尺；掌子面开挖(三台阶五部开挖方法)严禁左右侧对开，必须按照施工规范施工，两侧交错施工距离控制在2～3米范围内，台阶马口长度原则上按照一榀一支一喷，最大长度不超过3米，并根据围岩情况及时调整增大错开距离；缩短台阶长度，控制在5米左右范围。
高地应力地段根据围岩及监控量测情况，及时施做仰拱及矮边墙，以早日闭合。
按照设计施作初期支护，做好围岩监控量测工作，随时掌握隧道围岩的稳定情况，发现问题及时上报和解决，坚决杜绝安全、质量事故发生；为控制变形，必要时上台阶施工时设临时仰拱，临时仰拱由I18钢架与15cm 厚C20喷混凝土组成，其纵向连接采用Φ22钢筋，环向间距1m 。
图2 三台阶五部开挖法施工顺序示意图2.5 二次衬砌一般情况下在围岩量测稳定后施做二次衬砌，但软岩高地应力大变形是一个缓慢的蠕变过程，即便量测数据稳定，但地应力仍缓慢不断向支护施加，因此除了加大初期支护的刚度、强度和厚度外，还应适当加大二次衬砌的强度和厚度，采取钢筋砼施工。
根据量测和工程实际，发现地质异常，必要时及时施做二次衬砌。
2.6 仰拱施工高地应力地段根据围岩及监控量测情况，及时施做仰拱及矮边墙，以早日形成闭合环。
仰拱混凝土施工开发利用了“支墩式栈桥抗干扰仰拱施工法”，做到了仰拱全断面施做，避免了纵向施工缝，保证了仰拱的整体性。
仰拱施作应优先选择各段一次成形，避免分部灌筑，对软岩大变形或者有其他地质灾害地段，这一条则显得非常必要。
应该说，全幅仰拱施工，将会成为铁路隧道施工的一个趋势，是根治隧道运营病害的关键。
为此，堡镇隧道在无轨、有轨两种运输条件下，进行仰拱全幅施工，且能保证运输道路畅通，采用以下方法：对于无轨运输，采用单跨钢便梁式仰拱栈桥施工，在仰拱施工区段搭设仰拱栈桥，使洞内出碴运输和仰拱施工互不影响；对于有轨运输，采用多跨支墩轨道式仰拱栈桥“支墩式栈桥抗干扰仰拱施工法”施工，先将轨道拨向一侧，开挖另一侧仰拱，每隔3～5m浇筑一砼支墩，长度不超过25m，并在支墩上扣轨架设加强轨道，然后再开挖另外一侧，最后全幅灌注仰拱。
(1) 无轨运输仰拱施工无轨运输仰拱施工如图3，仰拱栈桥全长8～10m，仰拱桥每移动一次，浇注仰拱长度为6～8m。
每跨栈桥由两根便梁组成，每根便梁主体由四根I30工字钢并排焊接。
根据钢便梁加工数量，可以多副跳做施工。
仰拱开挖时需要断掉交通，但影响时间较短，开挖结束边可架设钢便梁栈桥，恢复交通。
由于每次施做长度较短，横向施工缝增多，每处施工缝防水需做好。
先开挖一侧仰拱，用挖掘机挖到轮廓线上10～20 cm，再用人工修整至设计标高，保证开挖轮廓线圆顺。
挖到设计标高后，处理好基面，将虚碴、积水清理干净；机械移动钢便梁到位，恢复交通运输；立模板，进行仰拱钢筋绑扎、混凝土浇筑、仰拱填充混凝土浇筑施工，砼强度达到要求后，进入下一循环施工。
无轨运输仰拱施工工艺流程受施工现场影响，基本是单工序作业，见图4。
(2)有轨运输仰拱施工如图5，采用多跨支墩轨道式仰拱栈桥进行全幅仰拱施工，开挖时左右分幅，不影响洞内轨道交通，一次性施工仰拱25m，设置支墩6个，支墩与支墩间距为4.16米。
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施
在隧道工程中，软岩地层的变形和收敛一直是一个令人头疼的问题。
尤其是在高地应力地区，软岩隧道的大变形段径向收敛控制措施更加重要。
本文将从技术措施、监测手段和管理方法等方面探讨高地应力隧道软岩大变形段径向收敛的控制措施。
1. 技术措施在软岩地层的隧道施工中，为了控制大变形段径向收敛，可以采取以下技术措施：- 合理的支护结构：选择合适的支护结构对软岩地层进行支护，比如钢架加混凝土梁、喷锚网、锚喷等，以增加地层的稳定性和承载能力，减少变形和收敛。
- 合理的巷道布置：通过合理的巷道布置，使得地层受力均匀，减小高地应力对软岩地层的影响，从而减少变形和收敛的发生。
- 降低开挖面积：通过减小开挖面积和采用分段开挖的方式，减少软岩地层的受力范围，减小地层变形和收敛的情况。
2. 监测手段在施工过程中，为了及时发现软岩地层的变形和收敛情况，可以采用以下监测手段：- 地下水位监测：通过监测地下水位的变化，及时了解软岩地层的湿度情况，从而判断软岩地层的稳定性和变形状况。
- 地表位移监测：采用地表位移监测仪器，对隧道周边地表位移进行实时监测，及时发现软岩地层的变形和收敛情况。
- 支护结构变形监测：通过监测支护结构的变形情况，及时了解支护结构的承载能力和软岩地层的变形情况，为及时采取补救措施提供数据支持。
3. 管理方法在施工管理方面，要加强对软岩地层大变形段径向收敛的管理，可以采用以下管理方法：- 强化监理管理：加强监理单位对软岩地层变形和收敛的监管，及时发现问题并提出解决方案，确保隧道施工的安全和顺利进行。
- 强化施工队伍管理：加强施工队伍对软岩地层变形和收敛的认识和管理，提高施工人员的安全意识和质量管理水平，确保施工质量和隧道安全。
- 强化应急预案管理：建立完善的软岩地层大变形段径向收敛的应急预案，规范应急处理流程，确保在发生问题时能够迅速采取有效措施，保障施工安全。
高地应力隧道软岩大变形段径向收敛控制措施包括技术措施、监测手段和管理方法三个方面。
高地应力软岩大变形隧道NPR锚索施工工法
高地应力软岩大变形隧道NPR锚索施工工法高地应力软岩大变形隧道NPR锚索施工工法一、前言随着城市化进程的推进，地下空间的开发和利用越来越多。
而软岩地区是地下工程建设中常见的一种地质条件，其高地应力和大变形特点给隧道的施工带来了极大的困难。
为了保障施工的顺利进行，高地应力软岩大变形隧道NPR锚索施工工法应运而生。
本文将从工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析等方面对该工法进行全面介绍。
二、工法特点1. 适应性强：NPR锚索施工工法适用于高地应力软岩大变形隧道的施工，具有较强的适应范围。
2. 灵活性高：该工法可以根据实际情况选择不同的锚索类型和配置方式，以满足工程需要。
3. 施工速度快：NPR锚索施工工法可以实现快速施工，缩短工期，提高工程效率。
4. 施工质量高：该工法在施工过程中能够保证工程的质量稳定，减少变形和破坏。
三、适应范围高地应力软岩大变形隧道NPR锚索施工工法适用于软岩地层的隧道工程，尤其是在高地应力和大变形环境下的工程。
该工法适用于不同类型的隧道，如铁路隧道、公路隧道等。
四、工艺原理NPR锚索施工工法采用一定的锚索构设方式和施工工艺，对施工工法与实际工程之间的联系和采取的技术措施进行具体的分析和解释。
1. 锚索构设方式：根据软岩地质条件和工程需要，选择合适的锚索类型和布置方式。
2. 施工工艺：根据隧道的设计要求和地质条件，确定施工的步骤和方法，进行施工前的准备工作。
3. 技术措施：针对软岩地层的特点，采取相应的技术措施，以确保施工过程的稳定和成功。
五、施工工艺NPR锚索施工工法包含以下施工阶段：锚索穿越、锚索锚固、锚索张拉、锚索固定、锚索检测和锚地排水等。
这些施工阶段需按照一定的顺序进行，确保施工工序的连续性和合理性。
六、劳动组织为保证施工的顺利进行，需合理组织施工人员，明确各岗位的职责和工作要求，提高施工效率和质量。
七、机具设备NPR锚索施工工法需要使用锚索设备、钻机、锚具、压力机等机具设备，这些设备具有一定的特点、性能和使用方法，需要根据工程实际情况进行选择和配置。
隧道软岩大变形施工技术
隧道软岩大变形施工技术隧道施工是现代城市建设中不可或缺的一部分，而软岩地层的隧道施工则是一项技术难度较高的工程。
软岩地层的特点是强度低、变形大，因此在软岩地层中施工隧道需要采取特殊的技术手段，以确保施工的安全和顺利进行。
本文将介绍隧道软岩大变形施工技术的相关内容。
一、软岩地层特点软岩地层是指岩石中固结程度较差、抗压强度较低的一类地层。
软岩地层的主要特点包括：岩体强度低，岩石容易破碎；岩体的固结程度较差，容易发生滑坡、坍塌等地质灾害；岩体中含有大量的地下水，地下水的压力对隧道施工造成很大的影响。
二、隧道软岩大变形施工技术1. 地质勘探与预测在隧道软岩大变形施工前，必须进行详细的地质勘探和预测工作。
通过地质勘探，了解软岩地层的分布、厚度、倾角等信息，为后续的施工工作提供准确的地质数据。
2. 支护技术软岩地层中，隧道的支护工作是非常重要的一环。
常用的支护技术包括喷锚、喷浆、预应力锚杆等。
喷锚技术通过在软岩地层中注入混凝土，增加地层的强度，提高隧道的稳定性。
喷浆技术则是通过注入浆液，填充地层的裂缝和空隙，增强地层的连续性。
预应力锚杆则是在软岩地层中埋设钢筋，并施加预应力，增加地层的承载能力。
3. 掘进技术软岩地层的掘进工作需要采用合适的机械设备和施工方法。
常用的掘进机械包括盾构机、液压钻头等。
盾构机是一种专门用于软岩地层中的掘进设备，具有高效、安全的特点。
液压钻头则是通过注入高压液体，将软岩地层冲击破碎，实现隧道的掘进。
4. 预防措施在软岩地层的隧道施工中，需要采取一系列的预防措施，以确保施工的安全性。
例如，应加强对地层的监测，及时掌握地层的变形和水位变化情况；加强对施工人员的培训，提高他们的安全意识和应急处理能力；加强对施工设备的维护和检修，确保设备的正常运行，减少事故的发生。
三、隧道软岩大变形施工技术的应用案例1. 某城市地铁隧道施工在某城市地铁隧道施工中，软岩地层的掘进工作采用了盾构机和液压钻头相结合的方式。
雁门关隧道高地应力、软岩大变形段施工方案
雁门关隧道高地应力、软岩大变形段施工方案雁门关隧道高地应力、软岩大变形段施工方案一、工程概况雁门关隧道北起山阴县庙家窑村西，南止于代县太和岭村北。
起讫里程DK110+855～DK124+940，全长14085 m，为全线重点控制性工程，设计为单洞双线隧道，最大埋深约820m。
我部承担雁门关隧道进口段8145m正洞及1#斜井1445m、2#斜井2385m的施工任务。
安排进口、1#斜井、2#斜井三个工区组织施工。
进口与1#斜井正洞、1#斜井正洞与2#斜井正洞已贯通。
二、地质情况DK118+645以后剩余段落位于高地应力软弱围岩大变形段，该地段通过古老变质岩地层和断层破碎带，节理裂隙发育，岩脉穿插，岩体蚀变，软硬不均，地下水发育，隧道围岩稳定性极差。
三、初期支护、二次衬砌变形情况由于围岩地质条件复杂，围岩收敛变形量大。
自2011年11月以来，多次发生挤压性大变形，导致初期支护开裂、掉块、变形、侵限，初期支护多次拆换，二次衬砌局部开裂、压碎。
工程进展十分缓慢。
DK118+645～+675段采用单层I25b型钢钢架支护（间距0.6m），初期支护开裂变形严重，采用I18工字钢进行第二层钢架加固后仍开裂变形严重，初期支护全部侵入二次衬砌净空。
进行双层钢架换拱处理，第一层钢架采用I25b工字钢架支护，间距60cm，第二层钢架采用I18工字钢架，喷射砼厚60cm。
采用双层钢架换拱处理后，初期支护仍出现环、纵向裂缝，喷射砼开裂掉块，为确保施工安全，掌子面停工，施做二次衬砌。
DK118+675～+702段采用双层钢架支护，第一层钢架采用I25b工字钢架支护，间距60cm，第二层钢架采用I18工字钢架，喷射砼厚60cm。
采用双层钢架支护后，初期支护仍变形量大，DK118+682～+692段初期支护侵入二次衬砌净空进行换拱处理。
DK118+692～+702段采用双层拱架支护，第一层钢架采用I25b工字钢架支护，间距60cm，第二层钢架采用I18工字钢架，喷射砼厚60cm，初期支护仍变形量大，该段初期支护已侵入二次衬砌净空，目前掌子面停工。
高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术介绍隧道是连接地理上两个地区的重要交通工程。
然而，由于地质条件的复杂性和多变性，隧道的施工过程也面临着许多问题。
其中一个主要挑战是位于高地应力软岩区域的大变形隧道的施工。
高地应力软岩区域的隧道工程面对着较高的岩压和地质风险。
本文将介绍高地应力软岩大变形隧道施工技术。
问题施工大变形隧道有着诸多的问题，其中最主要的是与软岩的高地应力作斗争。
高地应力使得软岩的负荷能力下降。
因此，高地应力软岩区域的隧道工程施工需要考虑如何应对高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等问题。
解决方案从长期的施工技术来看，隧道施工工艺一直在不断更新和改进。
对于高地应力软岩区域的大变形隧道施工，采取以下措施可以提高施工效率和减少风险。
1.钻孔爆破工艺在高地应力软岩区域的隧道爆破中，采用钻孔爆破工艺可以减少振动，降低噪音和对基岩的影响。
另外，钻孔爆破还有利于控制隧道标准的大小和形状，确保隧道的结构稳定性。
2.预应力支护技术在高地应力软岩区域的大变形隧道施工中，预应力施工技术可以可靠地支撑隧道。
预应力施工技术通过钢缆、锚杆和桩体等材料，使支护结构承受预设的拉应力和压力。
预应力支护技术的应用可以避免因阻力降低、松动积土或地下水位变化引起的隧道变形等问题。
3.岩土混掘技术岩土混掘技术是一种将土与岩石混合起来，挖掘的同时稳定周围的土体。
这种技术可以有效地减少振动和噪音，并可以运用于软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等的隧道施工。
同时，岩土混掘技术的应用可以改善施工现场的高地应力环境。
结论高地应力软岩大变形隧道施工是一项复杂的技术。
有效地解决高地应力、软岩变形、母岩裂隙和软岩胀缩等难题是成功的关键。
本文提到的钻孔爆破工艺、预应力支护技术和岩土混掘技术是现代大变形隧道施工的重要技术。
这些技术的有效应用可以保障隧道施工的安全、高效和稳定。
软岩大变形专项施工方案
一、背景随着我国基础设施建设的大力推进，隧道工程在高速公路、铁路、城市地铁等领域得到了广泛应用。
然而，在软岩地质条件下，隧道施工过程中常常遇到大变形问题，严重影响了施工质量和工程进度。
为确保隧道施工安全、高效，特制定本专项施工方案。
二、工程概况1. 工程名称：XX隧道工程2. 工程地点：XX省XX市3. 隧道地质条件：软岩，高地应力，易发生大变形4. 隧道结构：双洞四车道，左洞长3.5km，右洞长3.6km三、施工方案1. 预处理措施（1）施工前，对隧道地质情况进行详细勘察，掌握软岩大变形的规律和特点。
（2）针对软岩大变形，提前做好应急预案，确保施工安全。
（3）加强施工过程中的监测，及时发现大变形问题，采取措施进行处理。
2. 施工工艺（1）超前支护：采用超前锚杆、锚索、管棚等支护措施，对软弱围岩进行加固。
（2）开挖方式：采用台阶法开挖，分台阶进行开挖，减少围岩暴露时间。
（3）初期支护：采用喷射混凝土、钢筋网、钢架等材料，对开挖面进行支护。
（4）二次衬砌：在初期支护完成后，进行二次衬砌，确保隧道结构的稳定性。
3. 施工技术要点（1）超前支护：根据地质条件和变形情况，合理选择锚杆、锚索、管棚的长度、直径和间距。
（2）开挖方式：根据地质条件和施工进度，合理确定台阶高度和宽度。
（3）初期支护：严格控制喷射混凝土的厚度和质量，确保支护结构稳定。
（4）二次衬砌：根据地质条件和变形情况，合理确定衬砌厚度和结构形式。
4. 施工监测（1）监测项目：隧道围岩变形、支护结构应力、隧道内水位等。
（2）监测方法：采用全站仪、水准仪、应力计、水位计等设备进行监测。
（3）监测频率：根据施工进度和变形情况，合理确定监测频率。
四、施工组织与管理1. 施工组织：成立专项施工小组，负责软岩大变形隧道的施工组织和管理。
2. 施工人员：配备专业技术人员，确保施工质量。
3. 施工材料：选用优质施工材料，确保施工质量。
4. 施工进度：根据施工方案和地质条件，制定合理的施工进度计划。
高地应力软岩隧道大变形控制技术
(b)高地应力作用下的软岩隧道挤压变形
研究表明，当强度应力比小于0.3~0.5时，即 能产生比正常隧道开挖大一倍以上的变形。此时 洞周将出现大范围的塑性区，随着开挖引起围岩 质点的移动，加上塑性区的“剪胀”作用，洞周 将产生很大位移。圆形隧道弹塑性解析解也表明， 当强度应力比小于2时洞周将产生塑性区，强度 应力比越小则塑性区越大。高地应力是大变形的 一个重要原因。这又称为高地应力的挤压作用。
位移/mm
1600 1400 1200 1000
800 600 400 200
0
0
拱顶竖向位移 墙腰水平位移
200 400 600 800 1000 1200
R
2 p
图2-5 洞壁位移与塑性区半径关系
2.4.4 洞壁位移的影响因素
(1)埋深 当仅考虑自重应力场时，隧道埋深与地应力成正比。
图2-6为各区段洞壁位 1.8
图2-2为乌鞘岭隧道分区段塑性区半径与围岩抗 压强度及强度应力比的关系，塑性区半径随围岩强 度及强度应力比的增加而减小。
3300 2255
2200
Rp/ m
R p/m
1155
1100
55
00
0
0
0
5
0.5
0.5
10
15
1
强度1应.0 力比
20
1.5
1.5
25 Rb/MPa
2
2.0 强度应力比
F7断层区段 图2-2 塑性区半径与抗压强度及强度应力比的关系
图1-3 F7断层圆形断面
其他地段根据围岩性质隧道采用椭圆形(图1-4)。
图1-4 椭圆形断面
第二章 大变形机理
2.1 高地应力、软岩的概念
高地应力软岩大变形隧道施工技术
高地应力软岩大变形隧道施工技术摘要：根据国内外隧道施工的实践总结，在一定高地应力条件下的软弱围岩，在施工过程中发生大变形现象，是必然的。
目前对于围岩大变形的控制研究主要集中于地质情况较差地段的施工工艺和支护方法上。
对于围岩大变形比较轻微的情况，可以在一定程度上增大支护体的刚度或者强度，增大隧道预留的变形位移，同时及时地施工二衬以承担荷载，这样可以达到预防和控制围岩大变形的发生与发展。
因此，本文对高地应力软岩大变形隧道施工技术进行简要的分析，希望可以为相关人提供参考。
关键词：高地应力；软岩大变形；隧道施工技术1木寨岭隧道工程概况木寨岭隧道位于甘肃省定西市漳县和岷县交界处，为双洞单线分离式特长隧道，全长19.02km，洞身地质条件非常复杂，隧道洞身共发育11个断裂带，穿过3个背斜及2个向斜构造，属高地应力区，极易变形。
隧道洞身穿越的板岩及炭质板岩区，占全隧的46.53%，总计各类软岩段长约16.1km，占隧道长度84.47%，极易发生围岩滑坍，施工难度很高。
2木寨岭隧道围岩及变形情况2.1开挖揭示围岩情况大部分围岩开挖揭示地层岩性为二叠系板岩夹炭质板岩，围岩受地质构造影响严重，节理极发育，岩体极破碎，层间结合差，整体稳定性差。
2.2变形情况受围岩地质的影响，自隧道施工至F14-1断层带时围岩极其破碎，现场每循环开挖进尺不大于0.7m，采用人工进行开挖，1d只能施作1循环；当初期支护完成后经常出现喷射混凝土开裂、掉块、拱架扭曲变形等情况，量测数据显示拱顶下沉速率平均能达到90mm/d，累计平均能达到800mm，收敛速率平均能达到160mm/d，单侧收敛累计值能达到1800mm；当二次衬砌施作后，部分地方还出现开裂、甚至出现砼脱落、钢筋扭曲等现象。
3高地应力释放设计理念根据“先柔后刚、先放后抗”的指导思想，我们必须要将围岩本身蕴藏的高地应力进行释放，可怎么释放，释放到何种程度，是关键所在。
目前有2种理论的施工，国内外都获得了比较成功的案例，一种是先行释放理论，意思就是采用先行导坑法释放部分围岩应力，释放稳定后扩挖成型，进行抵抗；另外一种就是边放边抗理论，意思就是预留适当预留变形量，让围岩应力得到相应释放，但在释放一定程度时，即预留变形量可控范围之内，开始加强支护，抵抗剩余围岩应力，使支护结构趋于平衡。
堡镇隧道高地应力软岩大变形地段施工技术要点及体会
别， 级围 v 岩每循环进尺控制在1. 5一1. sm， 级围 W 岩每循环 进尺控 制在2一 Zm。 2.
2.2 超前地质探测预报 主要采用掌子面超前平行导坑、 超前探孔、 围岩 监控量测和围岩地质素描分析四种方法。
中图分类号:u 5 .4 4
1 概述
‘
文献标识码:B
堡镇隧道为宜万铁路第二长隧， 是全线的重点工 程和控 制性 工程， 为平行双洞 隧道， 左线 全 长 11563m， 右线全长 11595m， 左右线间距30m。 堡镇隧道处于志留系下统龙马溪组粉砂质页岩 中， 岩层走向基本与隧道走向一致， 节理发育， 顺层偏 压严重， 地质状况极为复杂。隧道穿越的地层主要有
软岩大变形对施工影响非常大。
收稿日 X 7一1 一 ? 期:2( ) 2 刃 作者简介: 张旭( 1 72一) ， 山东定陶人， 9 男， 工程师。
一 32 一
2. 2. 3 围岩地质素描 根据开挖后掌子面正面及周边围岩的走向、 倾向、 产状、 裂隙节理发育情况、 层厚、 含水量大小等， 分析判 定当 前围岩级别并预测前方 1 仑 范围内的围岩级 0一 om 别情况。同时分段取样施做岩石单轴饱和抗压强度试 验和模片试验， 解岩石的各项性能参数指标。 了 2. 2.4 围岩监控量测 量测项目 包括应力量测和净空变形量测。( 1 应 ) 力量测项目:通过埋设压力盒和钢筋应力计， 在开挖后 初期支护与岩面之间， 以及初期支护与二次衬砌之间埋 设多组压力盒和 钢筋应力计， 测不同 监 部位的 应力分布 和不同时期的 应力变化情况。 通过开展高地应力软岩
山东交通科技
20 8 年第 1 期 ) (
+中 中空注浆系统锚杆( 长4m) + 哪 钢筋网片( 网 乃 格2 x2 ) + C20 硷( 厚2 cm) ; (3 极高地应力段支护 0 0 5 ) 措施:创 工字钢架( 全环布设， 0 cm) + 中 中空 间距5 乃 注浆系统锚杆( 长4m) + 哪 钢筋网片( 网 0 x2 ) + 格2 0 C2 硅(厚2 cm) +上台阶临时仰拱封闭(11 工字钢+ 0 5 8 巧cm C2 硷) +后期补强措施( 11 全环工字钢架 + 钢 0 8 筋网+15 m厚 C2 喷射硷) 。 c 0
高地应力软岩隧道大变形控制技术
contents
目录
• 引言 • 高地应力软岩隧道变形机理分析 • 大变形控制技术措施 • 现场监测与信息化施工技术 • 工程案例分析与经验总结 • 结论与展望
01 引言
背景与意义
随着我国交通基础设施建设的不 断推进，高地应力软岩隧道建设
日益增多。
高地应力软岩隧道大变形问题已 成为制约隧道建设与安全运营的
化开挖方法、加强初期支护等手段，有效减小了隧道变形。
03
案例三
某水电站引水隧洞工程，在高地应力软岩区域采用双层初期支护和径向
注浆等技术措施，确保了隧洞的稳定性和安全性。
成功经验总结
重视地质勘察和超前地质预报
采取综合控制措施
准确掌握地质情况和变形特征，为制定合 理控制措施提供依据。
结合工程实际情况，采取多种控制措施相 结合的方法，如超前支护、注浆加固、优 化开挖方法等。
布置合理的监测点位
结合隧道地质条件和施工工况，在关键部位和变形敏感区域布置监 测点，确保监测数据的准确性和代表性。
监测数据采集与处理
实时采集数据
按照监测方案要求，定期对监测点进行数据采集，确保数据的及 时性和连续性。
数据处理与分析
对采集到的数据进行整理、分析和处理，提取有用的变形信息和趋 势，为隧道施工提供决策支持。
将隧道断面分成上下两个台阶进行开挖，先开挖上台阶并及时支 护，再开挖下台阶，保持围岩稳定。
支护结构设计与选型
初期支护结构设计
根据围岩级别和变形量大小，设计合理的初期支护结构形式和参数， 如喷射混凝土厚度、钢筋网片规格等。
钢拱架选型与布置
根据隧道断面形状和尺寸选择合适的钢拱架型号和间距，并进行合 理布置，形成有效的支护体系。