木寨岭隧道高地应力软岩大变形施工情况0518教程.ppt

2、地质构造 隧道位于秦岭-昆仑纬向构造体系，后期被祁吕贺兰山字形构造和茶固山帚状构造复合、归并、改造。受多期次构造复合叠加作用，褶皱断裂发育，形成了形态各异、极其复杂的皱曲与断层束构造；区内主要构造为3个背斜、2个向斜，断层有F2区域性大断裂及其次生的10条断层。 木寨岭隧道高地应力软岩大变形施工情况 中铁隧道集团公司兰渝铁路LYS-3标工程指挥部 二○一五年五月 一、工程概况 兰渝铁路木寨岭隧道位于甘肃省定西市漳县和岷县交界处，地处西秦岭高中山区，地表沟谷深切呈“V”字型，自然坡度大于50度。地面高程2390～3214m，相对高差824m，洞身最大埋深728m。设计为双洞单线分离式特长隧道，建筑限界采用《200km客货共线铁路双层集装箱运输建筑限界(暂行）》标准，旅客列车设计行车速度200km/h。隧道采用双洞单线隧道，线间距40m，左线长19095m，右线长19115m。隧道最大开挖高度12.38m，最大开挖宽度10.9m，最小净距29.0m。 兰渝铁路位于青藏高原隆升区边缘，地质环境极为复杂特殊，受多期构造影响，区域断裂、褶皱发育，初始地应力状态极其复杂，多为高-极高地应力。 图1 木寨岭隧道左右线间距图 二、设计情况 （一）工程地质 1、地层岩性 该隧道经过的地层条件复杂，按时代由新到老分别包括了第四系、第三系、二叠系、石炭系、泥盆系等不同时代的地层。隧道洞身主要通过二叠系下统板岩、炭质板岩地层。 图2 围岩情况 4272 合计 170 DK179+922-DK180+092 f14 218 DK188+076-DK188+294 f16 243 DK178+718-DK178+961 f13 542 DK185+006-DK185+548 f15-1 160 DK177+540-DK177+700 f12 472 DK183+052-DK183+524 f15 300 DK177+240-DK177+540 f11 723 DK181+823-DK182+546 f14-2 225 DK176+700-DK176+925 f10 934 DK180+332-DK181+266 f14-1 285 DK174+265-DK174+550 F2 长度m 里程 编号 长度m 里程 编号 表1 木寨岭隧道断层分布表 3、地应力 隧道通过区，测得最大水平主应力方向为N34°E，最大水平主应力值为24.95～27.16MPa，最小水平主应力值为14.95～16.17MPa，属高地应力区。最大水平主应力方向与隧道洞轴线方向（N30°E～N40°E）基本一致。 （二）水文地质 隧道通过区域地下水类型主要有基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水两类，基岩裂隙水分构造裂隙水、风化裂隙水、层间裂隙水，具有弱承压性。预测单洞正常涌水量为16607.9m3/d，最大涌水量为49823.7m3/d。 （三）设计参数及工法 1、设计参数 隧道均采用曲墙带仰拱复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护，二次衬砌采用素混凝土或钢筋混凝土。 2、辅助坑道设置 全隧道设8座辅助坑道 图3 木寨岭隧道及斜井布置示意图 三、施工中遇到的主要问题 （一）大变形及初期支护破坏侵限 1、围岩大变形 隧道开挖后围岩变形剧烈，主要特点是累计变形量大、变形速率快、持续时间长等。监测数据显示，隧道最大收敛变形达2403mm，拱顶累计下沉最大1810mm；初期速率一般在40～200mm/d，最大收敛速率417mm/d，最大下沉速率252mm/d。变形稳定期在35～50天，个别地段变形持续不收敛。 全隧已经施工地段的变形统计情况如下： 表2 变形数据统计表 进入F14断层束（F14、F14-1、F14-2）以来，变形持续得不到控制，自2013年10月至2015年3月3~4#井的变形统计情况如下： 表3 断层带变形数据统计表 2、初期支护侵线拆换严重 因变形大，木寨岭隧道初期支护侵入二次衬砌净空严重，全隧共因变形侵限而进行二次开挖2158.6m，部分地段进行了3次及以上开挖，全隧及自2013年10月进入F14-1及F14-2断层区域以来3～4#斜井之间隧道多次开挖情况如下： 2.1% 9.8 8.6% 39.2 55.9% 318.0 568.4 小计 54.8% 112．0 204.2 4#右线 39.9% 70.0 175.1 4#左线 15.7% 17 77.6% 83.8 108.2 3#右线 24.0% 9.8 27.4% 22.2 65.3% 52.2 80.9 3#左线 3～4#井13年10月以来 0.03% 9.8 0.26% 96 5.77% 2158.6 3744