软岩隧道施工常见问题简析及建议措施.ppt

软岩隧道施工常见问题简析及建议措施 软岩定义及特征 软岩——力学强度低（单轴抗压强度小于30MPa），水稳性差，遇水容易软化（软化系数不大于0.6），变形模量低且流变效应较显著，在特定环境下的具有显著塑性变形的的岩石。 地质软岩 工程软岩 地质软岩 地质软岩指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质矿岩，是天然形成的复杂的地质介质 工程软岩 是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。隧道工程软岩亦称松软岩层，不仅是指围岩岩体松软，而且指围岩不稳定或极不稳定。软岩是一种特殊的岩类，从岩石固有的特性来说，它具有软的形态，而从工程应用的观点来看，它又是“弱”的，进入软岩状态的隧道，其强度特性、泥质含量、结构面特点及其塑性变形力学特点差异很大。 软岩可分为4大类——膨胀性软岩、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩 工程软弱岩石主要种类 （1）只要具备软岩力学特征的火成岩、沉积岩和变质岩，均属软弱岩石。 （2）力学特征与软弱岩石相当的构造岩（如：断层泥、胶结不良的糜棱岩和断层角砾岩）均可视为软弱岩石。 （3）力学特征与软弱岩石相当的风化岩（风化岩是指在各种风化营力作用下，岩石成分、结构与工程性质产生变异的次生岩石）也属软弱岩石。 软岩隧道的主要特点 软岩隧道破坏机理 软岩隧道特点 软岩隧道变形破坏的主要特征 软岩隧道破坏机理 在隧道开挖过程中，由于岩体的天然应力平衡状态遭到破坏，引起隧道周围岩体的卸荷回弹和应力重分布，当这种回弹应力和重分布应力超过围岩强度所能承受的范围时，将造成岩体的失稳破坏 软岩隧道特点 （1）承载力低、变形大 （2）围岩不稳定 （3）安全隐患大 （4）变形速率大，收敛时间长，变形控制难 （5）运营病害严重 （6）投资增加 软岩隧道变形破坏的主要特征 （1）软岩隧道变形具有蠕变变形三阶段的规律，并具有明显的时间效应 （2）软岩隧道多为环向受压，且非对称 （3）软岩隧道变形随深度增加而增大 （4）软岩的失水和吸水均可造成软岩发生膨胀变形破坏或泥化破坏 （5）底板围岩承载力不足造成隧道结构整体沉降 （6）支护时间不适宜，从而破坏隧道支护结构 软岩隧道突出问题实例 樟林隧道 设计为双向四车道高速公路，为分离式隧道，全长1160米，全隧V级围岩占90%以上，典型软弱围岩隧道。 2009年6月开工，2011年2月，单口月均进尺40m，出口洞口及30m洞身处治历时5个月（2011年3月～2011年8月）。 （1）进口段 开挖时经常发生局部坍塌，采用微台阶法开挖；初期支护采用I20工字钢架（间距80cm）及锚杆、钢筋网、喷混凝土联合支护，初期支护20～50天后，左、右线长距离（约30%区段）、连续数月发生较大变形、破坏而更换支护，严重制约施工进度，工程成本剧增。一般拱顶下沉30～40cm，最大60cm,水平变形40～60cm，最大90cm，喷砼严重开裂、剥落，钢拱架节点断裂、突出、破坏。 主要原因：围岩以碳质泥岩、千枚岩结构为主，岩体结构松散、岩体软弱，呈镜面结构，表面光滑，层间结合力差，遇水软化、泥化，自稳能力差，围岩对支护压力大；超前小导管多数未注浆，未能起到预先固结岩体作用；初期支护背后未及时注浆回填，不能利用初期支护约束围岩变形，也不能使支护与围岩形成共同受力体系，同时给地下水流动带走介质留下通道，进一步加大支护背后间隙；施工工序衔接不紧密，上下断面步距较长导致支护结构不闭合（较长段落在20～30天才能进行仰拱封闭）；拱架安装不环向不顺接，接头处施工连接板不密贴，连接螺栓孔错位，仅对连接板四周进行点焊，大大削弱承载力，支护破坏和大变形均在节点处；连接板厚度不足，连接板厚度仅8mm，且拱架与连接板焊接不牢固，多数连接板已挤压变形，拱架与连接板焊缝开裂、脱落；拱架安设过程中未对拱脚及时支垫，承载后下沉量很大，累计达到60cm左右；施工过程中拱脚排水不畅，造成拱脚围岩浸泡，拱脚地基泥化，失去支承力。 （2）出口段 樟林隧道出口2010年3月28日开始进洞施工，采用30米Φ108*6mm大管棚进行超前预支护，洞身按CD法开挖支护。支护参数为：I18钢支撑间距50cm，网格间距为20cm×20cm的φ6钢筋网拱墙单层满铺，Φ25中空注浆锚杆长350cm，拱、墙部位按100cm×100cm梅花型布设，钢筋混凝土防水混凝土衬砌厚度为45cm）。 施工后出现现边、仰坡严重开裂；初期支护拱顶下沉16cm，未收敛，初支喷砼出现开裂、剥落现象，变形侵限换拱；洞口导向墙下沉并向外偏移；地表下沉25cm，水平位移8cm,每天下沉速率2～3cm。 主要原因：洞口围岩较差。由粘土、砂粘土组成