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軟巖大變形隧道變形規(guī)律及控制措施

文檔作者：鄧啟華文檔來源：中鐵二十二局集團有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月13日
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124
施工技術(shù)
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
2016年9月上
第45卷第17期
DOI：10．7672／s西s2016170124
軟巖大變形隧道變形規(guī)律及控制措施
鄧啟華
(中鐵二十二局集團有限公司，北京100043)
[摘要】軟巖隧道工程地質(zhì)條件復(fù)雜，具有大變形特點，長期以來一直是工程界研究的重點和難點。寶峰隧道穿越
第三紀(jì)弱膠結(jié)、強風(fēng)化地層，地下水豐富，多次發(fā)生坍塌和突水突泥。根據(jù)工程地質(zhì)勘察、超前地質(zhì)預(yù)報、隧道監(jiān)控
量測和大量試驗結(jié)果，將隧道分為淺埋溝壑型、斷層破碎帶型和炭質(zhì)泥巖3類，并分別制訂施工方案，進行工程應(yīng)
用和驗證，有效控制了隧道變形，取得良好效果。
【關(guān)鍵詞]隧道工程；軟巖隧道；膨脹性；變形；控制方法
[中圖分類號]U456 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1002—8498(2016)17-0124-03
Deformation Law and Control Measures in Soft Rock Tunnel
with Large Deformation
Deng Qihua
(China Railway 22nd Bureau Group Go．，￡td．，Beijing 100043，China)
Abstract：Engineering geological conditions of soft rock tunnel with large deformation characteristics are
complex，which has been the focus and difficulty of engineering research．Baofeng Tunnel passes through
the Tertiary weak cemented，strongly weathered strata and rich groundwater，in which collapse and water
and mud outburst occur repeatedly．Based on engineering geological investigation，geological prediction，
monitoring and measuring of tunnel and a number of test results，the type of tunnel deformation is divided
into shallow gully type，fault fracture zone type and carbonaceous mudstone type in this paper．
Construction program is made and applied，which effectively controls the deformation of the tunnel and
good resuhs are achieved．
Key words：tunnels；soft rock tunnels；expansion；deformation；control method
0 引言
軟巖基本特性主要表現(xiàn)為強度低、易風(fēng)化、孔
隙比大、重度小、易滲水，具有顯著的膨脹性和明顯
的時效特性，往往對隧道施工安全和工期造成嚴(yán)重
影響。國內(nèi)外學(xué)者對軟巖隧道大變形及控制技術(shù)
問題進行大量研究，于學(xué)額等提出“軸變理論”和
“系優(yōu)開挖控制理論”；馮豫等在總結(jié)新奧法支護基
礎(chǔ)上，提出“聯(lián)合支護技術(shù)”；鄭雨天等提出“鋪噴．
弧板”支護理論；董方庭等提出“圍巖松動圈”理論，
但隧道圍巖大變形問題至今尚未列入設(shè)計規(guī)
范¨。1。在隧道斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計、支護結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置
以及施工方法等方面仍需進行研究，完善理論體
系。本文針對昆玉鐵路寶峰隧道軟巖大斷面隧道
[作者簡介】鄧啟華，高級工程師，E—mail：594841437@qq．com
[收稿日期]2016-03—15；[修訂日期]2016-05-23
工程自身的特殊性，研究隧道圍巖變形機理，提出
防治措施。
1工程概況
昆玉鐵路寶峰隧道下穿高速段位于滇泄盆地
與玉溪盆地分水嶺地帶，為構(gòu)造侵蝕。剝蝕底中山
區(qū)，地形波狀起伏，橫向沖溝發(fā)育；地表為第四紀(jì)全
新世和晚更新世坡積、殘積粉質(zhì)黏土、碎石土，厚
2～12m；基巖主要為第三紀(jì)灰色、深灰色泥質(zhì)膠結(jié)
砂巖與泥巖互層，間夾炭質(zhì)泥巖等，厚100—200m，
層狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，具水平層理和交錯層理；
基下為震旦紀(jì)昆陽群黑山頭組板巖夾砂巖、灰?guī)r、
泥巖和頁巖等。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，有多條大斷層
和褶曲縱橫通過，其中溫水營平移斷層在隧道下穿
昆玉高速公路段通過，地表調(diào)查斷層帶寬600m左
右，區(qū)內(nèi)巖石為全風(fēng)化，工程地質(zhì)條件差。寶峰隧
道水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水十分豐富，對隧道施
萬方數(shù)據(jù)
2016 No．17 鄧啟華：軟巖大變形隧道變形規(guī)律及控制措施125
工影響較大的大春河水庫，位于隧道左側(cè)500m左
右，溫水營平移斷層為大春河水庫與區(qū)內(nèi)斷層破碎
地層的直接水力通道。區(qū)內(nèi)地下水類型主要為基
巖裂隙水及巖溶水，含水層斷層破碎帶，地下水呈
弱酸性，侵蝕等級為Hl型，地下水位埋深20m
左右。
昆玉鐵路寶峰隧道全長7 377m，由于地質(zhì)條件
復(fù)雜。隧道圍巖等級為V及V級以上，巖石為泥巖
和砂巖，膠結(jié)程度較低，強度低，含較多的膨脹性礦
物，具有弱～中等膨脹性、地下水豐富等特點，如表
1所示。圍巖軟弱，變形大，多處變形量達(dá)140cm以
上，施工中已累計換拱885m，嚴(yán)重影響隧道的施工
和工程質(zhì)量。為深入研究圍巖變化規(guī)律，采取合理
可靠施工措施，根據(jù)地層、地質(zhì)構(gòu)造特點和工程地
質(zhì)條件將寶峰隧道軟弱圍巖分為淺埋溝壑型、斷層
破碎帶型和炭質(zhì)泥巖型3類。
2軟巖大變形隧道變形規(guī)律
2．1淺埋溝壑型
寶峰隧道淺埋溝壑主要位于大春河水庫下游，
全長2 800m左右，隧道埋深20一180m，地表溝壑縱
橫，植被繁茂，溝谷走向NEE，延伸長度>1 000m，
高差>50m的區(qū)段占50％以上，地表為第四紀(jì)殘積
黏土和坡積土，邊坡崩塌現(xiàn)象十分嚴(yán)重。隧道內(nèi)圍
巖全風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)，呈灰色、深灰色，裂隙發(fā)育，含
較多的蒙脫石和伊利石等黏土礦物，遇水崩解，具
有弱～中等膨脹性。淺埋溝壑型隧道內(nèi)變形以掌
子面崩塌和側(cè)壁片幫為主，拱腳下沉嚴(yán)重，多次發(fā)
生突水、突泥，嚴(yán)重時形成地表漏斗形塌陷。
2．2斷層破碎帶型
寶峰隧道全隧處于刺桐關(guān)逆斷層下盤，中部與
寶峰斷層和溫水營斷層相交，斷層帶寬300m左右，
斷距>100m，構(gòu)造帶主要為碎裂巖石組成，含較多
的黏土礦物，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，地下水豐富。隧
道內(nèi)圍巖為3～5cm薄層碎塊狀，巖石崩解、掉塊嚴(yán)
重，巖體遇水快速失穩(wěn)，呈流塑狀，拱頂沉降速率達(dá)
12cm／d，掌子面擠出最大位移6．2cm／d。
2．3炭質(zhì)泥巖型
寶峰隧道出口段為炭質(zhì)泥巖，地表為灰色、深
灰色強風(fēng)化的殘積土，偶見石英砂巖碎塊，隧道內(nèi)
巖石主要為灰色、深灰色薄層狀炭質(zhì)泥巖與泥巖互
層，間夾薄層中細(xì)砂巖，具水平層理和交錯層理，裂
隙發(fā)育，含較多炭質(zhì)等有機物，手搓成泥，可塑性較
好，易發(fā)生塑性變形。
3 軟巖大變形控制措施及應(yīng)用
3．1 淺埋溝壑段變形控制方法
寶峰隧道淺埋溝壑型變形的主要原因為地表
水和地下水力通道，由于地形陡峭，地表水和地下
水壓力較大，地表形成陡峭沖溝，地表水和高壓力
地下水沿地下水通道直人淺埋隧道，水力大，圍巖
穩(wěn)定性差，具有膨脹性，造成隧道內(nèi)掌子面崩塌和
側(cè)壁片幫、拱腳下沉?？刂拼胧┮约庸虈鷰r和釋放
水壓力為主，即在加強隧道徑向支護基礎(chǔ)上對地下
暗埋水囊段適度泄水。寶峰隧道淺埋溝壑以瞬變
電磁物探探測結(jié)果為指導(dǎo)，同時進行地質(zhì)雷達(dá)探測
和超前鉆孔探測，在I臨近富水區(qū)域首先預(yù)留核心
土，在拱頂部位隧道內(nèi)設(shè)置噴射混凝土臨時仰拱，
采用15—30m長管棚泄水后注漿，結(jié)構(gòu)上設(shè)置大鎖
腳，如圖1所示，拱腳做好排水措施防止拱部泄水時
浸泡拱腳造成圍巖失穩(wěn)，同時加強隧道監(jiān)控量測，
采取9—12m長側(cè)壁大鎖腳和仰拱及時封閉等措
施，全隧道2 800m淺埋溝壑段目前全部順利施工，
效果良好。
大
圖1 淺埋溝壑段施工方法
Fig．1 Construction technology of shallow buried gully
3．2斷層破碎帶段變形控制方法
斷層破碎帶主要表現(xiàn)為巖石破碎、地應(yīng)力高、
崩解嚴(yán)重、掉塊、巖體遇水快速失穩(wěn)、呈流塑狀，伴
萬方數(shù)據(jù)
126 施工技術(shù)第45卷
有突水、突泥現(xiàn)象發(fā)生。施工采取超前卸荷、適度
加長施工臺階、加固核心土、高剛度大鎖腳等措施，
具體做法為：采用20m長管棚超前加固，并加大核
心土長度，核心土采用間距1．5m、長6m小導(dǎo)管進
行注漿加固，3個臺階都采用加長臺階，臺階長度控
制在25m以內(nèi)，加快仰拱封閉，施工時采用上、中、
下三臺階單工序作業(yè)，中、下臺階施工時，上臺階除
注漿作業(yè)外，嚴(yán)禁任何作業(yè)，以減少同步作業(yè)時開
挖擾動，中、下臺階逐榀施工，用5m長qb89mm大鎖
腳并注漿，并設(shè)置3era厚鋼板墊腳，如圖2所示。
試驗結(jié)果表明，從掌子面開挖到仰拱封閉控制在
12d之內(nèi)，累計變形可控制在40em之內(nèi)，符合隧道
施工規(guī)范要求。座微8■等藤匙鹱巍≥緲
圖2 斷層破碎帶段變形控制方法
Fig．2 Deformation control method of fault
fracture zone
3．3 炭質(zhì)泥巖段隧道變形控制方法
寶峰隧道出口段主要為炭質(zhì)頁巖，含較多炭質(zhì)
等有機物，手搓成泥，可塑性較好，極易發(fā)生塑性變
形，采用“抗放結(jié)合、以抗為主、分期鎖定、縱向加
強”控制原則。首先采用H175型鋼拱架，徑向采用
6～9m qb89mm錨固樁，環(huán)向間距為lm，縱向間距
50em，錨固樁通過鋼套筒與拱架連接，鎖腳qb89mm
錨固樁直接鎖定，系統(tǒng)錨固樁暫不鎖定，變形至
20cm后再鎖定1／2數(shù)量，仰拱封閉或變形量到
40cm全部鎖定，必要時加密、加長qb89mm錨固樁，
并設(shè)置120套襯。拱架采用非對稱結(jié)構(gòu)，使連接板
位置交錯，預(yù)留沉降量調(diào)整至70cm，拱架之間采用
鋼板和工字鋼間距1m并在中臺階設(shè)置臨時仰拱，
為控制掌子面變形，在加大核心土基礎(chǔ)上，設(shè)置掌
子面錨固樁，效果良好，累計變形控制在40cm，如圖
3所示。
霉
《o
圖3炭質(zhì)泥巖段隧道變形控制方法
Fig．3 Deformation control method of carbonaceous
mudstone segment
4 結(jié)語
軟巖隧道由于地質(zhì)條件復(fù)雜、圍巖強度低，易
產(chǎn)生大變形等問題給施工帶來很多困難，長期以來
成為工程界研究的重點和難點∽?，本文通過對昆
玉鐵路寶峰軟巖隧道的施工和大變形控制技術(shù)研
究得到如下結(jié)論。
1)軟巖大變形隧道類型很多，產(chǎn)生原因復(fù)雜，
施工時應(yīng)進行專門技術(shù)研究，確定軟巖類型和工程
地質(zhì)條件，針對性制定可行技術(shù)。
2)軟巖大變形產(chǎn)生主要原因是巖石強度低、高地
應(yīng)力和地下水，隧道變形控制方法應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)條
件，采用“抗放結(jié)合，以抗為主，縱向加強”原則。
3)軟巖中黏土礦物含量一般較高，具有膨脹
性，施工方法應(yīng)充分考慮圍巖特點，采用大放腳和
分期鎖定，長短結(jié)合，才能做到控制變形，安全施工。
由于軟巖類型多，施工環(huán)境復(fù)雜，本文僅以寶
峰隧道在變形控制方面進行分析，以期為同類工程
提供借鑒、指導(dǎo)。
參考文獻：
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工控制分析『J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2013，50(5)：169—174．
澄邁盈濱海灣大橋正式通車
位于澄邁盈濱半島內(nèi)海灣上的盈濱海灣大橋
正式建成通車。盈濱半島海灣大橋位于澄邁縣盈
濱旅游度假區(qū)，是盈濱旅游度假區(qū)南北方向的主要
跨海通道，北起盈濱半島已建明月路終點，南至老
城已建欣龍北路起點，工程總投資1．73億元。橋身
由“南側(cè)引橋及引道、跨海灣大橋工程、北側(cè)引橋及
引道”3部分組成，全長1 019m，橋梁寬23．5m，雙向
4車道。盈濱海灣大橋連通了老城沿內(nèi)海區(qū)、環(huán)海
景觀綠色長廊及游艇區(qū)城東中心片區(qū)、盈濱半島片
區(qū)，是老城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)和盈濱半島發(fā)展的重要基礎(chǔ)
支撐，完善了“海澄文”區(qū)域道路系統(tǒng)功能。
(摘自“中國橋梁網(wǎng)”2016-09-05)

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