木寨岭隧道软岩大变形的机理分析及处理措施

第44卷第9期

2018 年3 月

SHANXI ARCHITECTURE

山 西建筑

Vol. 44 No. 9Mar. 2018

•桥梁•随道•

文章编号：1009-6825 (2018) 09-0158-02

木寨岭隧道软岩大变形的机理分析及处理措施+

韦云

张辂

胡子扬

谷宇

杨江坤

闫名卉

(河北大学建筑工程学院，河北保定071000)

摘要:高地应力下的软岩大变形是导致隧道破坏的一个主要原因，因此,能否有效的控制变形，是保证隧道能维持正常施工和后 续使用的重要因素。针对木寨岭隧道所处的复杂环境,分析隧道的变形原因和机制，提出了利用变形缝进行治理和总结现阶段防 治大变形的主要措施，对以后的工程提供参考意见。关键词：隧道，高地应力，软岩,变形缝，治理措施

中图分类号:U457.2

文献标识码:

A

〇引言

随着我国经济的高速发展，我国交通的发展进人了一个黄金 时期，目前我国已经成为世界上隧道和地下工程发展速度最快的 国家，隧道运输也成为我国交通运输的主要方式。随着建造的隧 道数量的增多，隧道长度的不断增加，再加上很多隧道都会穿过山 地，导致隧道所在地的地质条件愈加复杂，隧道面临的问题也逐渐 增加，这些问题会降低隧道结构的安全性，缩短隧道的使用寿命。

在修建隧道过程中，我国面临的问题是隧道多处于软岩高地 应力区。对此，很多学者对此方面有深人的研究。沙鹏等[1]利用 现场实时监控，在隧道的高地应力层状围岩下勘察，总结出了初 期支护、围岩压力、二衬接触压力的分布规律，为工程提出了有利 分析了其破坏原因，认为采用超细水泥注浆来加固围岩，同时利用 锚网索喷和高强度U型钢支护，达到了预期的支护效果;李鸿博 等[3]通过在现场系统全面地监测了高地应力软岩隧道围岩与支护 结构的应力与变形，分析了隧道的围岩大变形机制与应力特征；田 鹏[4]在兰新铁路对高地应力软岩隧道围岩压力及二衬接触压力进 行了现场监测，获得了隧道支护在时间和空间上的受力变化。

结合隧道所处地区的地质条件，确定出隧道的主要病害形 式，并提出有效的防止和治理措施，是避免工程事故的发生，保障 隧道正常使用的重要措施。

本文以木寨岭隧道[5]为例，结合当地地质条件，总结出围岩 工程特性，掌握隧道的主要破坏形式，提出相应的防治措施，这对 确保隧道顺利安全施工有着极其重要的意义。

程度的膨胀现象。膨胀会使得节理破坏，岩层被毁坏。同时，与 水相融后重量增加，使得掌子面上方的围岩无法承担岩石上部的 重量，围岩立即失稳变形发生塌落大变形。

2)危害分析:首先，由当地的地质情况可知，隧道不仅处于高 地应力区，而且还受到褶曲和断层带的作用，这些作用使得结构 内力增大。同时与水相融的炭质板岩会使岩层毁坏。随着隧道 不断开挖，地应力不断放出，再加上围岩等级较差,原有的结构不 能与日益增加的地应力相抗衡，使得隧道发生破坏;其次，该地的 岩石类型大部分属于软岩，遇水成泥，稳定性非常差，支护结构在 施工时虽然达到了要求，但是随着地应力的发展，衬砌结构不足 以抵抗地应力的发展，最终导致了塌方大变形。

的施工措施;孙利民等[2]对深部软岩隧道的支护技术进行了探索， 2

洽理措施

由当地的地理地质条件可以得出，隧道出现大变形的原因主

要有两方面:一是有膨胀性矿物的存在，同时又有水的存在，这 时，就会有膨胀的现象产生。在围岩挤压褶皱的部位，地下水位很 大，这时若有易与水相融的矿物，如隧道中的炭质板岩，遇水变 泥,从而使隧道的周边产生较大变形;第二点则是挤压性变形，由 于隧道周围的岩石强度较低，隧道的洞室在开挖后，在洞室周边 的岩石将会因为处在塑性区而遭到破坏，这是因为塑性区内的岩 体会受到剪切和挤压作用，从而出现了大变形。

针对这些大变形破坏，现阶段常规的治理措施主要有：1)

加强超前支护:超前支护是可以使得隧道工程的开挖工作

安全进行的一种治理方法。超前支护主要运用在断层破碎带、软 岩和塌方段，同时对其进行注浆，能够对大变形起到一定的控制 作用。如果用大管棚难以施作地方，超前支护可以采用双层小导 管进行注浆。除此之外，在无水段和渗水地段可以分别采用注水 泥浆和注水泥水玻璃双液浆。

2)

注浆加固:将能固化的浆液注人裂隙或空隙中，能够起到

防渗和加固的作用。在初期支护期间，如果出现大变形侵限、仰 拱隆起、衬砲开裂、塌方等问题，首先应进行注浆，使旁边的岩石 能够固结，把围岩的稳定性提高，防止软弱围岩发生变形。对于无 水或贫水地的地方可以用单液浆注浆,富水地方采用双液浆注浆。

但是现阶段的使用方法还存在着很多不足，施工也有很多不 便的地方。由于软弱围岩在高地应力的作用下很容易发生挤压 变形，应力处于复杂的状态，塑性区内的岩体同时受到剪切和挤 压作用，使得围岩中的质点往开挖施工的方向进行移动，导致了隧

1工程概况

木寨岭隧道位于甘肃省定西市漳县、岷县，总长1 710 m,是

双洞单线分离式特长隧道。木寨岭隧道为全国铁路高风险隧道 之最，同时也是地质条件最差的隧道，岩石成分都是一些强度极 其差的，如黏质黄土、沙质黄土、泥岩、板岩、断层压碎岩等。由于 隧道所处的地区属于高地应力区，使得隧道在修建过程和使用过 程中非常容易变形。并且加上岩石成分较软，使得围岩的稳定性 非常差，易发生大变形。

1)施工过程中的危害:在木寨岭隧道中，病害主要是软岩大 变形。由木寨岭隧道所在地的地质条件可知，该地有着大量的炭 质板岩。这一地质情况是出现大变形最重要的因素。在结构内 力的作用下,炭质板岩会与水相融，这直接使岩石变软，出现不同

收稿日期=2018-01-05 ★:河北大学学生创新创业项目（项目编号:201710075071)

作者简介：韦云（1996-),女,在读本科生；张璐（1996-),女,在读本科生；胡子扬（1996-),男，在读本科生;

谷宇（1997-),男，在读本科生；杨江坤（1997-),男，在读本科生；闫名卉（1993-)，女，在读本科生

第44卷第9期2 0 1 8牟3月

SHANXI ARCHITECTURE

山西建筑

Vol. 44 No. 9Mar. 2018

159

文章编号：1009-6825 (2018) 09-0159-03

预应力混凝土连续桥梁施工技术探讨

靳航

(山西省临汾高速公路有限公司，山西临汾041000)

摘要:结合实际对预应力混凝土连续桥梁施工技术进行讨论，在分析各种预应力混凝土连续梁施工基础上，阐述影响预应力混

凝土连续桥梁施工的主要因素，并且针对影响因素进行了相关的讨论，目的在于提高桥梁施工质量。关键词:预应力，混凝土,连续梁，施工技术中图分类号:448.215

U

文献标识码

:A

〇引言

就出现了非常多的施工方式，当前使用最为广泛的施工方式就是 落地施工、悬臂施工以及预制装配施工等方法，每一种施工方法 都存在其优势和不足，所以在施工开始前应该充分的考虑到施工

满足工程的安全性、稳定性、可靠性的要求。

自从预应力钢筋混凝土连续桥梁技术应用到工程实践中后， 1

预应力混凝土连续桥梁施工技术

该技术在施工的过程中需要根据工程的实际需要将尺寸符

1.1 装配施工技术

合要求的预应力桥梁结构部分通过设备吊装到指定的位置上，并

所存在的影响因素，选择最佳的施工方法，切实提高工程的质量，且分结构的开展各项施工，所有结构部分就位后，再根据施工的要道发生大变形。

若在施工时设置变形缝，由于岩石与水融合后，会有一定程 度的膨胀。而变形往往是因为岩石没有足够的空间，才会向外鼓 出，出现较大的变形。若能够提前预留出足够大小的变形缝，会 给岩石膨胀提供出足够的空间,减小岩石之间的挤压，可以防止 因为岩石向外鼓出而引起的变形。变形缝还可以防止渗水，阻碍 了软泥地区遇水塌陷的危害。一般情况下，可将变形缝设置在软 硬岩变化处和明暗分界处，一般每30 m处设置一道，见图1。

背贴式止水带

背贴式止水带

膨胀式橡胶止水条(带注浆管1膨胀式橡胶止水条(带注浆管）水泥基结晶渗透主动式防水

水泥基结晶渗透主动式防水

道结构的破坏造成的财产损失。

除了在隧道变形后要进行治理外，更主要的还是预防隧道变 形。原因在于隧道发生大变形后，需返工处理，在严重地增加成 本的同时,也会拖延工期。不仅如此，隧道大变形后，会伴随有更 繁琐的后期施工，花费的人力物力也更多。为了避免这一系列事 情的发生，总结经验教训，采取预防措施对于隧道工作者们是必 不可少的。除此之外，在后续隧道施工中应加强施工地质工作， 准确了解隧道所处的地质条件，优化施工开挖方案，以确保施工 安全顺利,从而减小隧道破坏所造成的损失。参考文献：

举施工缝

[1]

沙鹏，伍法权，李响，等.高地应力条件下层状地层隧道

围岩挤压变形与支护受力特征[J] •岩土力学,2015,36(5):

二次衬砌

1407-1414.

图1变彤缝设置图

3

结语

在木寨岭隧道出现的病害，大多数都是变形问题，因此，是否 能够抑制变形的发展，是保障隧道在施工过程和使用过程中维持 稳定的重要因素。前文所提到的几种处理变形的措施，在木寨岭 隧道中，能够解决一些现有大变形问题，并为以后的隧道修建过 程中所遇到的病害问题，提供一定的经验，有效的预防并减少因隊

[2] 孙利民，孙利军.深部高应力软岩层大硐室联合支护技术

[J].中州煤炭,2011(11) :70-71.

[3] 李鸿博，戴永浩，宋继宏，等•峡口高地应力软岩隧道施工

监测及支护对策研究[J].岩土力学JOllJZCSZhAQS-[4] 田鹏.高地应力软岩隧道围岩压力及二衬受力特征研究

[J].铁道标准设计,2016,60(8) :108-112.

[5] 吴发展.木寨岭隧道右线出现塌方处理[J].青海交通科技，

2016(4) ：107-108,114,

The mechanism analysis and treatment of soft rock deformation in Muzhailing tunnel^

Wei Yun Zhang Lu Hu Ziyang Gu Yu Yang Jiangkun Yan Minghui

(Architectiral Engineering College of Hebei University, Baoding 071000, China)Abstract ： The soft rock large deformation under high in-situ stress is a major cause of the tunnel damage, therefore, can effectively control the

deformation, is to ensure that the tunnel can maintain normal construction and subsequent use of the important factors. Wood village, the author of this paper the complex environment of the tunnel, this paper analyzes the reasons of the deformation of the tunnel and the mechanism, put for­ward the use of deformation joint governance, and summarized the current measures of prevention and treatment of large deformation, provide ref­erence for future projects.Key words ： tunnel, high ground stress, soft rock, deformation joint, treatment measures

收稿日期=2018-01-18

作者简介:靳航（1962-),男，高级工程师