良心隧道右线进口段山体位移引起洞身变形的治理和研究

1良心隧道右线进口段山体位移引起洞身变形的治理和研究摘要：重点介绍了陕西省西安－汉中高速公路良心隧道工程进口段以山体位移引起洞身变形的治理过程及技术研究。关键词：良心隧道；山体位移；洞身变形1工程概况良心隧道（XH-44合同段）位于陕西省洋县境内高桥沟-良心间的低山中，隧道为左、右线分离式，两洞室相距约75m,隧道最大埋深245m。右线长1757.5m，起讫历程：RK160+842.5～RK162+600。良心隧道地处低山地貌，地势东高西低，地面高程变化介于682～1000m，进口山坡坡度40°～60°，高桥沟流向自东向西，沟谷两侧近南北走向，发育多为“V”型沟，冲沟发育，谷底及两岸基岩裸2露，地表层多为残积物覆盖，灌木丛生，植被发育。隧址区内有一定规模的断层共有4条，共有3条与隧道相交。隧址弱、微风化岩体中，主要发育5组节理，均为剪节理，节理密闭，节理面平直、光滑，延伸长度大，间距一般大于0.4m，但局部密集发育。围岩岩体主要由强风化断层角砾岩、强~弱混合花岗岩及碎裂岩组成，岩体受构造影响严重节理裂隙发育。2施工情况根据实际岩层情况，坚持“短进尺、勤量测、弱爆破、强支护、早闭合”的原则。爆破以松动爆破配合机械开挖,围岩开挖采用正台阶分步开挖法，上台阶采用预留核心土环形分步开挖。3裂缝及变形的发展变化情况33.1裂缝的发现2004年元月29日，我部在良心隧道进口右线RK160+854.5右侧发现一条长约2m、宽度约2mm的裂缝，考虑到左线山体滑坡在不断发展，我部加强了对右线观测。2月2日，在RK160+861（左侧）又出现了一条往拱顶方向延伸的裂缝，到2月14日期间，裂缝出现的地方逐渐增加，裂缝长度和宽度也不断加大，截至2月14日，出现比较明显的裂缝达8条。经分析，裂缝出现在Ⅱ类浅埋和Ⅱ类深埋交界前后10～20m的位置上，根据监控人员的观测，裂缝不断延伸和变宽，分析其原因，认为是受左线仰坡滑移的影响，即左线仰坡下滑致使右线山体出现挤压而造成右线出现裂缝。3.2裂缝及变形的加剧过程2004年3月27日晚21：00，右线隧道RK161+017～+019段拱顶拱架边缘出现环向裂缝，右侧拱顶发生混凝土剥落现象。3月28日，在对山体进行观测时发现地表产生裂缝。出现异常情况后,项目部测控室加强了对隧道本段围岩的量测4和山体地表裂缝的观测。经过4、5月份的几次降雨，RK160+920～+945,RK160+960～+970,RK160+923～＋940出现混凝土剥落、拱架边缘裂缝规模扩大等现象，宽度0.5～1.0cm。5月12日测控室对本段隧道初期支护断面进行复测，发现隧道拱顶至左侧拱脚出现不同程度的侵限现象，最大侵限值31cm。截至5月21日，地表裂缝发展最大宽度为35cm，最大深度为75cm。3.3裂缝变形的应急处置为了防止隧道围岩变形规模进一步扩大,4月5日我部在RK161+017～+020段架立4榀拱架作为临时支护。截至5月19日，四榀拱架出现扭曲和沉降，5月19日后渐趋于稳定。同时根据我部量测结果，5月20日量测结果变化趋于稳定。为了减缓拱圈的变形速度，自5月20日起，我部在原RK161+017～+020的基础上，往右线隧道进洞口方向每隔15m架设4榀拱架作为临时支护（间距与相同部位的初期支护拱架间距相同）。4裂缝原因分析良心隧道进口山坡与右线隧道洞身变形的原因复杂，经5业主多位资深专家现场勘查认为，是各种不良影响因素共同作用的结果。主要有以下几点：（1）良心隧道紧邻F1－4区域性大断裂，隧道延伸方向与该断裂走向近于一致，地质构造复杂，节理及次一级断裂构造发育。山坡前陡后缓，山顶与沟底的相对高差在200m左右，岩性为花岗岩，表层全风化，强风化层较厚，洞身强风化至中风化，呈碎石状压碎结构，工程地质条件差。(2)良心隧道轴线与高桥沟和岭脊的延伸方向近于一致，右线隧道右拱腰与坡面的垂直距离最小约20m，偏压过大。以上各种因素均为山坡的应力调整提供了有利条件，过大的应力调整最终导致山坡开裂和右线隧道洞身发生变形（侵限）。5变形后的处置与治理为确保施工安全，防止山坡与隧道变形进一步加剧，采6取措施如下：（1）临时支护：洞内变形段长210m，支立I20临时钢拱架，间距50cm，确保施工安全（见图1）。（2）衬砌锁口：对于洞口段RK160+845～+872没有出现变化的地段，我部施做2组衬砌，确保洞口的稳定（见图1）。（3）仰拱回填：已经开挖落底的段落仰拱抓紧施工。（4）注浆加固：变形段210m洞身，采用5m长Ф42×4mm，导管进行注浆，对周壁围岩进行加固。注浆参数经现场对比确定为1：0.7纯水泥浆。每立方净浆材料用量为水泥952Kg,水667Kg。（5）山坡反压：山坡地表裂缝用粘土分层夯填，防止地表水集中下渗；隧道右侧山坡坡脚210m段，实施反压回填，填高30米，分层碾压，压实度控制指标不小于85％。（6）在洞内加固、洞外山坡反压过程中，用“放射网”7法对变形山坡地表布设观测网，并对山坡变形进行了详细、准确的观测。6处治结果至2004年8月，洞身处治及洞外反压回填完成。之后的一个月监控量测显示，山体及洞身围岩均已稳定。随后二衬采用钢筋混凝土，2005年8月钢筋混凝土施工结束。目前，二衬表面未见异常现象。7结束语（1）良心隧道地址紧邻F1－4区域性大断裂，隧道延伸方向与该断裂走向近于一致，应该考虑偏压因素的存在，对8隧道支护设计应该加强；施工时要严格执行新奥法的基本原则：“短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”。（2）隧道施工过程中对掌子面围岩的观察特别重要，尤其在洞口段围岩软弱区，虽进尺很小，但仍然掉块严重甚至局部坍塌时，一定要及时修正设计参数，加强支护强度，确保隧道工程的长治久安。