页岩大断面隧道设计与施工难点及对策.pdf

页岩大断面隧道设计与施工难点及对策 韩常领 ，赵永 国 (1．中交寒区道路：12程重点实验室 西安市 710068；2．中交西安道路技术研发中心 西安市 710068) 摘 要：简要介绍了阿尔及利亚东西高速公路中段隧道的工程地质条件、预支护设计、施工中遇到的问题，结 合遇到的问题与围岩软弱的特点，采取了 “短开挖、强支护、早成环、加大预留变形量”与洞 口段永久衬砌先做稳固 坡体的综合措旌，以有效控制隧道变形。 关键词：软弱围岩；机械开挖；大变形；监控量测 1 工程概述 破)等外界环境干扰极为敏感； 阿 尔 及 利 亚 东 西 高 速 公 路 Larbatache— (6)边 、仰坡在开挖扰动后 以及在水的作用下， Lakhdaria(M3)路段共设置 2座隧道 ，总长度约 容易失稳形成滑坡 。 2．5km。隧道穿越地层以软质岩类——页岩为主， 隧道是修建于围岩中的地下工程 ，围岩质量的 工程地质条件复杂，围岩 自承能力低，变形稳定时间 好坏及其物理力学特性，将直接影响隧道的稳定。隧 长，加之隧道开挖面积达160m ，施工中容易发生塌 址区页岩地层受区域地质构造影响，其物理力学性 方、围岩大变形、支护开裂等病害，直接影响隧道工 质较差，具有变形大、强度低、承载能力低、水理性差 程的投资、工程质量和施工安全。 和稳定性差的特点，开挖后极易掉块甚至塌方 ，旅工 隧址区为低 山丘陵区，地形起伏较大，沟谷纵 难度大，风险高，对施工安全影响很大，加大了工程 横，地表植被主要以低矮灌木为主。隧址区的地质构 投资。 造属于阿特拉斯阿尔卑斯褶皱带 的一个背斜构造 带，T1、T2隧道从该背斜的核部穿过，在T1和T2 2 隧道支护设计 隧道的南侧发育一条F3断层，断层与隧道近似平行 2．1 隧道预支护设计 展布，断层为逆断层，断层破碎带的宽度大约 3O～ 软岩隧道开挖后，其巨大的塑性能必然会释放 50ITI。受F3断层的影响，隧址区内地质条件总体较 出来，最直接的表现是隧道开挖后围岩变形的持续 差。隧道穿越地层主要以软质岩为主，为强～弱风化 加大，开挖暴露时间越长，围岩体的变形就越大，对 页岩，页岩结构面发育，层间结合能力差，工程地质 隧道稳定性不利。为此针对隧址区地质条件复杂、页 性能差 。 岩地层拱部注浆效果差以及围岩破碎、开挖后需要 隧址区页岩工程地质特点： 强支护的特点，对软弱围岩段 ，在设计中采取了以下 (1)受区域地质构造影响，结构面发育，页岩物 措施 。 理力学性质变差； (1)采用HEB220型钢拱架，加强初期支护 ，迅 (2)开挖1～2h后，暴露面迅速风化，强度急剧 速支护拱顶围岩，形成承载结构，限制围岩变形。 降低 ，稳定性差； (2)加强关键部位的加固，如增加大拱脚，加大 (3)遇水软化、崩解极快，拱部、边墙掉块严重； 拱部初期支护承载面积，设置锁脚锚杆，通过大拱脚 (4)岩石强度低 ，有弱膨胀性，承载能力低 ，导致 与锁脚锚杆使支护所承受压力向围岩深部转移。 支护沉降过大 ； (3)根据围岩风化、地下水情况，采取超前小导 (5)具有易扰动性，对卸荷松动、施工开挖(爆 管预加固，避免拱部掉块 、塌方 。 (4)根据围岩变形情况，开挖方式采用三台阶 法，设置单层或双层临时仰拱 。 (5)喷混凝土采用 30cm厚 ，强度为