文章目录

1 工程概况

2 大变形控制理念及大变形分级

2.1 大变形控制理念

2.2 大变形分级标准

3 成兰铁路软岩隧道大变形控制技术

3.1 断面优化

3.2 锚杆支护技术

    3.2.1 锚杆类型分析

    3.2.2 锚杆支护参数

    3.2.3 长短组合支护效果

3.3 开挖方法优化

    3.3.1 隧道变形

    3.3.2 围岩压力

    3.3.3 钢架应力

    3.3.4 锚杆轴力

3.4 二次衬砌施作时机[52]

3.5 型钢拱架

3.6 工艺优化

    (1)优化超前支护布置

    (2)锁脚锚杆布置优化

    (3)锚杆垫板优化

3.7 施工机械配套

3.8 动态调整

3.9 成兰铁路软岩隧道变形控制体系

4 基于施工过程的隧道变形特征

4.1 变形数据统计

4.2 隧道变形特征分析

    4.2.1 典型变形时程曲线

    4.2.2 各施工阶段隧道变形占比分析

5 隧道变形控制基准

5.1 隧道变形量统计规律

5.2 隧道预留变形确定

5.3 基于施工过程的变形控制基准

6 工程试验验证

6.1 工程验证试验段

6.2 应用效果分析

7 结论

文章摘要:大变形控制一直是高地应力软岩隧道设计与施工中面临的重要难题，其中变形控制基准更是适当变形释放、减少拆除的关键因素之一。为此，依托成兰铁路高地应力千枚岩隧道，通过大量工程实践，分析软岩隧道断面型式优化、锚杆支护技术、开挖方法优化、二衬施作时机等，提出成兰铁路软岩隧道大变形控制技术。进而通过大量变形量测数据统计，分析基于施工过程的隧道变形特征，考虑隧道测量丢失位移，确定隧道预留变形量，建立基于施工过程的隧道位移控制基准。研究结果表明：基于“主动控制”的软岩隧道支护理念，成兰铁路提出“优化断面，强化锚杆，减少开挖分步，动态调整，分级控制”的软岩隧道大变形控制技术，重点优化锚杆的类型、参数及施工机械等，使锚杆快锚固，早承载。针对不同大变形等级，逐渐优化隧道断面，尽量采用大断面开挖，既可以减少围岩扰动，又可以减少空间限制对长锚杆施作的影响，从而控制围岩变形，提高施工效率，二衬作为安全储备，在初支变形稳定后施作，保证结构的长期稳定性。高地应力千枚岩隧道变形具有显著的时空效应，随着大变形等级提高，仰拱施工后变形占比增大，变形时间效应增强；虽然不同大变形等级下隧道变形量具有一定的离散性，但统计样本显著地服从正态分布；考虑测量丢失变形，以正态分布样本平均值的95%的区间估计作为隧道预留变形量限值，建议成兰铁路轻微大变形段、中等大变形段、严重大变形段和极严重大变形段单线隧道预留变形量分别为10～20、25～35、35～45、大于45 cm,双线隧道预留变形量分别为20～30、25～40、40～60、大于60 cm。考虑大变形分级和开挖方法，基于隧道施工过程建立高地应力千枚岩隧道变形控制基准，通过监控量测实时监测隧道变形，及时采用措施，可以有效防止初支侵限。

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