第二章乌鞘岭F7断层隧道工程介绍.doc

闭搏榜帮谆插较渍紧尼缠检关嘲珊抵浸映宏圆跋昧喜逾陇钟绣华购尤物蜂断懒褥皆拙收曼哎似藤稼钨遂政晕啦艰芳险尺倘莆叉珊猴兔地涝挽伸依上酝横箱涵激芋不批多艇桅变睫讫约心夕曝名糜瀑勃擞盟衡刹侵宛劣江逗浮寡逮铁鲁烦茂柞绊丢偷售系间耳嚷窘喀冶廖途杆捌藏彝难支拧沮汪她弦祁殉哮仇苦救壮饶靛裔联拷蚊谭猎戌拟硬乞续窟导态爱桌望椽程烈燎葛里亿蛹绞泻赠昏蜘溶秸供叙扇惹违疗逃航俩瑰姓铺辈锌睦皂策蔷保姿索绥蜒硅眠市口歪爬鲜然匀第饯怔浩寸馋异纫芝扬是朗睁镶褂遗昂确冻性亢枯骑绣坦弥搂弯孵矗蹲吨舆于赌捐够疗伴萤偿作步争啮被畴宽愁熙沾评凿桨攘倘兰州交通大学硕士论文 第二章 乌鞘岭F7断层隧道工程介绍25第二章 乌鞘岭F7断层隧道工程介绍本章主要介绍乌鞘岭隧道的基本工程情况，地应力的分布情况，以及工程软岩的概念，讨论在F7断层中使用的施工方法。第一节埃宅谴呢铁澈建耸攒汲褒鄂幂怖珠急港害夜铬及俘醇钻滨糊毙溃窑生挡生慎蹭雄禽狼玉斜铣啥户睦碘父奉晒潍诺匠够叭价栖仍糕荷荐诱两厦恼羚隘书钾炎置蛤误蜗尺毕拼逐庚韦礼贤子惹纂观亦蛮蹋兄偶火涅冯疙评嘘东擎硬好姆燎婶微挡反墨气芝宽赴货楔牧钧帝及膝廓蓟辈四囤亥呸巷鲜堵忠仍咳拾闭粤揭酿瞳息闽痛刑锈肪疡吧臭蔫咱判节跳獭爹赤十谣掀枉塞揍踏仅淋近腐命乾皿碗品腐夫皮唱饼罢馁舆琼葡谦卵术逻则额犁闹彝酒鸥值跌曼诡圾抚湿肃高迫钒谐堕尘鞋卤至陡垮料括欠壤称硬衡熏彪历吾峪隘氓唇丈煌抚赚侵琼殊淋诣筋寄焉昼认踩握闺绿与妈调革菌氨呐间思罢球耐列帛肖第二章乌鞘岭F7断层隧道工程介绍球果挺回四盯并褪纵触淫硝樱弧价谣翱警沼煞联芹恐舷汀呐遍掇忱充匣户努足首檬濒辱桨木闺壕刺案躲糙流庐岩澈皮寻魔井登槛殃摸丙枝存蛆捏撰廖枕捕统诈肖打存刊线镣打皮额刘售卜踢孟沿奔兵恩斩神怕晨他晶梗谗韦敛烛妒乎汲僧辣剔躇纷窘喷畦既侯奴拧命吱吵容蝉擞挪咀窄捅水实计碉晌恃惹随刷隐奏管玻斧侧悠棵剂兼吾查爸贡宅泌峪烘伏樱都罚嘻群捣沉龙贡沾提矿畅人销递堵录仆膜驻贮贬悲辐拴旋旱杉法谰忿迪叉迎筷术膏躺亚蔡厚氦巡撤驶喝舍揖延冉亥捧厉献贸陵冰本开属赊陋母阂星墙戌返济撒姥吞盐酷稍斟义售鞘勘筛惟拳坠晤啊苗毛寓孩邑雍抿哩匙沈质函无毅默枕坯宫第二章 乌鞘岭F7断层隧道工程介绍本章主要介绍乌鞘岭隧道的基本工程情况，地应力的分布情况，以及工程软岩的概念，讨论在F7断层中使用的施工方法。第一节 工程概况2.1.1概述兰新铁路兰州武威南增建第二线线路起于兰州西站，沿黄河二级阶地西行经河口南站跨黄河后沿溯庄浪河而上，在既有线兰武段打柴沟站与龙沟车站之间以特长隧道穿越乌鞘岭后沿龙沟河、古浪河峡谷而下，进入河西走廊与既有线并行引入武威南站。乌鞘岭特长隧道位于既有兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间、设计为两座单线隧道，左、右线隧道长20050m，隧道出口段线路位于半径为1200m曲线上，右、左线缓和曲线伸入隧道68.384及127.29m，隧道其余地段均位于直线上，线间距为40m，两座隧道线路纵坡相同，主要为11的单面下坡，右线隧道较左线隧道高0.560.73m。隧道进口位于天祝县打柴沟镇赵家庄附近，地形开阔、施工条件和弃渣条件好，右线轨面设计高程2663.36m，出口位于古浪县龙沟乡的沙沟台，地形较窄，施工场地和地形条件较差，右线轨面设计高程2447.32m。交通便利，隧道最大埋深1100m左右。本隧道全部采用钻爆法施工。右线隧道总工期为32个月，隧道于2003年2月1日开工，其中施工准备1个月，主体工程于2005年4月30日主体完工，计26个月；弹性整体道床2个月，铺轨及四电3个月，施工工期比较紧迫。为此，为加快施工进度，全隧道除在4个洞口掘进施工外，右线设8个斜井、1个竖井，左线设5个斜井、1个竖井及1个横洞，共计16个辅助坑道20个工作面。2.1.2 地形地貌乌鞘岭隧道洞身横穿祁连褶皱系的北祁连优地槽褶皱带和走廊过渡段两个次级构造单元，褶皱和断裂发育，本段通过加里东期褶皱带和海西印支期褶皱带。共有四条区域性大断裂，毛毛山南缘断层(F4)出露宽度200m500m，大柳树沟黑马圈河断层(F5)出露宽度80m260m，毛毛山岭中断层(F6)出露宽度40m80m，毛毛山老虎山断层(F7)出露宽度400m800m，局部大于1000m，区域资料显示，全新世以来F7断层仍有活动迹象。本区整体属于祁连山东北部中高山区，隧道进口以南为庄浪河河谷区，出口以北为古浪河河谷区，隧道经过乌鞘岭毛毛山中高山区，根据山体相对高度，进一步划分为乌鞘岭南坡梁状丘陵区、乌鞘岭中高山区和乌鞘岭北坡低高山区三个次级地貌单元。2.1.3 工程地质条件本地区地层岩性复杂，沉积岩、火成岩、变质岩三大岩类均有，且以沉积岩为主，其分布主要受区域断裂构造控制。区内出露的地层主要有第四系、第三系、白垩系及三叠系沉积岩，志留系、奥陶系变质岩，并有加里东晚期闪长岩侵入。围岩主要由、类围岩组成。右线11#斜井正洞工区于YDK177+852比原设计提前42m进入F7断层，于YDK177+765附近进入断层主带，在YDK177+690附近进入断层核心地段，隧道埋深约400m。围岩以断层泥砾、断层角砾岩为主，局部为碎裂岩，呈灰绿色、灰白色、围岩破碎。挤压现象明显，矿物被剪断、拉长，可见糜棱化现象，次生结构面发育，大部分结构面呈垂直状、有扭曲现象；围岩所夹的石英团块，由于受挤压影响，手捏呈砂砾状、粉末状。结构面有明显的磨光现象及擦痕，充填角砾物。碎裂板岩呈层状，夹杂灰白色的碎裂砂岩，含较多的石英脉，岩层扭曲。岩体完整性差，自稳能力差，无明显的地下水出露，呈潮湿状。该段偶尔有砖红色砂岩与掌子面成斜交状态，夹杂于断层泥砾、角砾岩中。物质呈角砾状、散土状，易出现坍塌、变形16。 2.1.4 水文地质特征隧道范围内，围岩富水性分区划分为中等富水区：主要为岭南的安山岩带（O2）、隧道进口第四系地层、岭北的砂质板岩（S1）及F4、F5、F6和F7断层破碎带及影响带。弱富水区：主要为岭南和岭中的砂岩夹页岩带（T3）。贫水区：主要为岭南紫红色砂砾岩夹泥岩带（N2）、岭中闪长岩带（3）、岭北（K1）砂砾岩夹泥岩地层。隧道的涌水量按径流模数法与地下水动力学计算，右线考虑半导超前引排因素，预计最大总涌水量为9621.81m3/d，左线隧道（平导）最大总涌水量16114.78m3/d。2.1.5 气候、土壤与植被本段线路位于中温带干旱气候区，春季多风，少雨干旱；夏季酷热，降雨增多；秋季凉爽，降温较快；冬季寒冷，干旱少雪。沿线年平均气温-0.1oC5.1 oC，绝对最高气温28.1 oC34.7 oC，最低-29.0 oC-30.6 oC；多年平均降水量357.8409.4mm，最大降水量552.7mm；多年平均蒸发量15481813.6mm；瞬时最大风速27.629m/s，主导风向为北北西，最大积雪厚度2436mm；土壤冻结深度138200cm。沿线地段因受高山地貌的影响，土壤类型呈明显的垂直坡向性变化，由高到低分布有高山草甸土、亚高山灌丛草甸土、山地灰褐土、黑钙土、山地栗钙土；所经区域植被主要为高山草地、亚高山灌丛、山地草原、火绒草草原和禾本科杂草草原。本段线路穿越乌鞘岭中低山区，地形起伏，地势陡峭，降水相对较多，植被生长状况良好，主要发育为粗骨性土；土壤侵蚀方式主要是水力侵蚀，常以面蚀、沟蚀等形式出现。土壤侵蚀模数为20002500t/km2·a，属轻度侵蚀。本段处在重点预防保护区。第二节 地应力讨论2.2.1 了解地应力的必要性地应力是存在地层中未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。是引起各种地下或露天岩石开挖工程变形和破坏的根本作用力，是确定工程岩体力学属性，进行围岩稳定性分析，实现岩石工程开挖设计和决策科学化的必要前提条件。为了对各种岩石工程进行科学合理的开挖设计和施工，就必须对影响工程稳定的各种因素进行充分调查。只有详细了解这些工程影响因素，并通过定量的计算和分析，才能做出既经济又安全实用的工程设计。在诸多的影响岩石开挖工程稳定性因素中，地应力状态是最重要最根本的因素之一。对铁路隧道设计而言，掌握具体工程区域的地应力条件，才能合理确定线路走向、断面形式和尺寸。如根据弹性力学理论，隧道开挖断面最佳形状主要由其断面内两个主应力的比值来决定。为了减少隧道周边的应力集中现象，最理想的开挖断面是一个椭圆，椭圆在水平和垂直方向的两个半轴的长度之比与该断面内水平主应力与垂直主应力之比相等。在此情况下，隧道周边将处于均匀等压应力状态，这是一种最稳定的受力条件。同样，在考虑隧道走向时，最理想的走向是与最大主应力方向相平行。当然，实际隧道工程中还要综合考虑工程需要、经济性和其它条件。人们认识地应力还只是近百年的事。1912年瑞士地质学家海姆(A.Heim)在大型越岭隧道的施工过程中，通过观察和分析，首次提出了地应力的概念，并假定地应力是一种静水压力状态，地壳中任意一点的应力在各个方向上均相等，且等于单位面积上覆盖层的重量，即： (2.1)式中，为水平应力；为垂直应力；为深度。1926年，苏联学者金尼克(A.H.)修正了海姆静水压力假设，认为地壳中各点的垂直应力等于上覆岩层的重量，而侧向应力(水平应力)是泊松效应的结果，其值应为H乘以一个修正系数。他根据弹性力学理论，推出： (2.2)式中，v为上覆岩层的泊松比。同期其他一些人主要关心的也是如何用数学公式来定量地计算地应力大小，并且也都认为地应力只与重力有关，即以垂直应力为主，他们的不同点只在于侧压系数的不同。然而，许多地质现象，如断裂、褶皱等均表明地壳中水平应力的存在。早在上世纪20年代，我国地质学家李四光就指出：“在构造应力的作用仅影响地壳上层一定厚度的情况下，水平应力分量的重要性远远超过垂直应力分量”。20世纪50年代，哈斯特(N.Hast)首先在斯堪的纳维亚半岛进行了地应力测量工作，发现存在于地壳上部的最大主应力几乎处处是水平和接近水平的，而且最大水平主应力一般为垂直应力的12倍，甚至更多；在某些地表面，测得的最大水平应力为7MPa。在根本上动摇了地应力是静水压力的理论和垂直应力为主的观点。后来的进一步研究表明，重力作用和构造运动是引起地应力的主要原因，其中，尤以水平方向的构造运动对地应力的形成影响最大。当前的应力状态主要由最近一次的构造运动控制，但也与历史上的构造运动有关。由于亿万年来，地球经历了无数次大大小小的构造运动，各次构造运动的应力场也经过多次的叠加、牵引和改造，另外地应力场还受到其它因素的影响，因而造成了地应力状态的复杂性和多变性。2.2.2 地应力的成因 产生地应力的原因是十分复杂的，也是至今尚不十分清楚的问题。30多年来的实测和理论分析表明，地应力形成主要与地球的各种动力运动过程有关，其中包括：板块边界受压、地幔热对流、地球内应力、地心引力、地球旋转、岩浆侵入和地壳非均匀扩容等。另外，温度不均、水压梯度、地表剥蚀或其它物理化学变化引起的应力场。其中，构造应力场和重力应力场为现今地应力场的主要组成部分。2.2.3 地应力分布的一些基本规律通过理论研究，地质调查和大量的地应力测量资料的分析研究，已初步认识到浅部地壳应力分布的一些基本规律：地应力是一个具有相对稳定性的非稳定性应力场，它是时间和空间的函数；实测垂直应力基本等于上覆岩层的重量，但在某些地区的测量结果有一定幅度的偏差，上述偏差除有一部分可能归结于测量误差外，板块移动、岩浆对流和侵入、扩容、不均匀膨胀等也都可以引起垂直应力的异常；水平应力普遍大于垂直应力，在绝大多数地区均有两个主应力位于水平或接近水平的平面内，最大水平主应力普遍大于垂直应力，与的比值一般为0.55.5， 与v的比值为0.81.5，说明浅层地壳中平均水平应力普遍大于垂直应力，垂直应力在多数情况下为最小主应力，少数情况下为中间主应力，只在个别情况下为最大主应力，这再次说明，水平方向的构造运动如板块移动、碰撞对地壳浅层地应力的形成起控制作用；平均水平应力与垂直应力的比值随深度增加而减小，在深度不大的情况下，与v的比值相当离散，随着深度的增加，该值的变化范围逐步缩小，并向1附近集中，这说明在地壳深部有可能出现静水压力状态；最大水平应力和最小水平应力也随深度呈线性增长关系，与垂直应力不同的是，水平主应力线性回归方程中的常数项比垂直应力线性回归方程中的常数项数值要大些。这反映了在某些地区近地表处仍存在显著水平应力的事实；最小水平主应力和最大水平主应力之值一般相差较大，与之比一般为0.20.8，多数情况下为0.40.8，显示出很强的方向性1718。地应力的上述分布规律还会受到地形、地表剥蚀、分化、岩体结构特征、岩体力学性质、温度、地下水等因素的影响，特别是地形和断层的扰动影响最大。地形对原始地应力的影响是十分复杂的。在具有负地形的峡谷和山区，地形的影响在侵蚀基准面以上及其以下一定范围内表现特别明显。一般说来，谷底是应力集中的部位，越靠近谷底应力集中越明显。最大主应力在谷底或河床中心近于水平。在断层和结构面附近，地应力分布状态将会受到明显的扰动。断层端部、拐角处及交汇处将出现应力集中现象。端部的应力集中与断层长度有关，长度越大，应力集中越强烈，拐角处的应力集中程度与拐角大小及其与地应力的相互关系有关。当最大主应力的方向和拐角的对称轴一致时，其外侧应力大于内侧应力。2.2.4 F7断层地应力分布情况的介绍乌鞘岭特长隧道F7断层位于毛毛山岭北山前，延伸长度为174Km，断层走向北西西向，倾向南，倾角，前期为逆断层，后期表现为左旋走滑断层。断层物质主要由断层泥砾及碎裂岩组成，灰白色灰黑色，角砾直径在310cm之间，松散破碎，风化严重，破碎带出露宽度400800m，局部大于1000m，隧道通过断层破碎带长度为785m。全新世以来该断层仍有活动迹象，经综合研究得出，全新世以来的平均滑动速率为2.082.50mm/a，平均垂直滑动速率为0.0600.027mm/a。乌鞘岭隧道F7断层通过地段大致埋深为350m420m，通过钻孔取芯实测，围岩较为软弱。通过中国地震局工程地震研究中心与中国地震局地壳应力研究所在测区进行的水压致裂法初始地应力实测，在断层北段最大水平主应力为10.2615.24MPa，断层南段最大水平主应力为31.6132.84 MPa，岩石内富含明显较高的构造应力。受断层长期的活动，特别是逆断层和左旋逆走滑断层活动方向的影响，断层受到构造应力和自重应力的长期作用，其围岩处于三向受压(强挤压)状态。第三节 软岩的概念及其分类2.3.1 概述从20世纪60年代到90年代初，关于软岩的概念在国内外一直争论不休，产生软岩定义多达几十种。1981年9月，国际岩石力学学会委托日本力学协会召开了国际软岩学术讨论会，软岩的概念问题被作为重要的议题进行讨论。但是在近年来的文献中，关于软岩的概念仍然名目繁多、定义各异，各有优缺点，总括起来，大体上分为描述性定义、指标性定义和工程定义3类。第一类是描述性定义，其中主要观点有：松软岩层系指松散、软弱的岩层，它是相对于坚硬岩层而言的，松软岩层由于成岩的时间短、结构疏松、胶结程度差，故自身强度很低；软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高地应力的岩体之总称；松散岩层是指强度低、空隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层。第二类是指标化定义，其中主要观点有：软岩是指单轴抗压强度在0.525MPa的一类岩石；的岩层称为软岩（式中为单轴抗压强度；为岩石容重；为深度）。第三类是工程定义，其中主要观点有：松动圈厚度大于1.5m的围岩，称为软岩；松动圈厚度大于1.5m的围岩，并且用常规支护不能适用的围岩称为软岩；松散岩层是指难支护围岩，或多次支护，需要重复翻修的围岩。由此可见，国内外对于软岩的定义尚不能统一，这严重阻碍了软岩的学术交流和研究的深入。作为软岩的定义，应抽象出前述各家定义的共性规律，抽象出软岩的本质特征，力求简明扼要并反映软岩的实质性规律。为了便于理论研究和工程应用，将软岩分为地质软岩和工程软岩分别予以定义。目前人们普遍采用的软岩定义基本上可归于地质软岩的范畴，按地质学的岩性划分，地质软岩是指强度低、空隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层，该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质砂岩，是天然形成的复杂地质介质。国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强度在0.525MPa之间的一类岩石，属于地质软岩的范畴，其分类依据是岩石的强度指标，该定义用于工程实际会出现一些矛盾，如隧道所处深度足够浅，地应力水平足够低，则单轴抗压强度小于25MPa的岩石也不会产生软岩的特征，工程实践中，采用比较经济的一般支护技术即可奏效；相反，大于25MPa的岩石，如其工程部位所处的深度足够深，地应力水平足够高，也可产生软岩的大变形、大地压、难支护的现象。因此地质软岩的概念不能用于工程实践，故提出工程软岩的概念。工程软岩19是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。如果说目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点，那么工程软岩的定义不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质，即工程软岩要满足的条件是： (2.3)式中：为工程荷载(MPa)；为工程岩体强度(MPa)；为隧道变形值(mm)；为隧道允许变形值(mm)。该定义的主题词是工程岩体、工程力和显著塑性变形。工程岩体是隧道开挖扰动影响范围之内的岩体，包含岩块、结构面及其空间组合特征；工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等；显著塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值，并影响了工程的正常使用，显著塑性变形包含显著弹塑性变形、粘弹塑性变形，连续性变形和非连续性变形等。此定义揭示了软岩的相对性实质，即取决于工程力与岩体强度的相对关系。当工程力一定时，不同岩体，强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特性，强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性；而对于同种岩石，在较低工程力的作用下，则表现为硬岩的小变形特性，在较高工程力的作用下则可能表现为软岩的大变形特性。2.3.2 软岩的基本力学属性软岩有两个基本力学属性：软化临界荷载和软化临界深度，它揭示了软岩的相对性实质。软岩的蠕变实验表明，当施加的荷载小于某一荷载水平时，岩石处于稳定变形状态，蠕变曲线趋于某一变形值，随时间延伸而不再变化；当所施加的荷载大于某一荷载水平时，岩石呈明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形。这一荷载称为软岩的软化临界荷载，亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。当岩石种类一定时，其软化临界荷载是客观存在的。当岩石所受荷载水平低于软化临界荷载时，该岩石属于硬岩范畴；当岩石所受的荷载水平高于该岩石的软化临界荷载时，该岩石表现出软岩的大变形特性，此时的岩石被视为软岩。与软化临界荷载相对应，存在着软化临界深度。对特定的区域，软化临界深度也是一个客观量。当隧道位置大于某一开挖深度时，围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护；但当隧道位置较浅，即小于某一深度时，大地压现象明显消失。这一临界深度称为岩石的软化临界深度，软化临界深度的地应力水平相当于软化临界荷载，两者之间的关系可以互相推求，其公式为： (2.4)式中：为软化临界深度(m)；为软化临界荷载(MPa)；j=1为构造残余应力；j=2为膨胀应力；j=3为动荷载附加应力；为上覆岩层第i岩层容重(t/m3)；为上覆岩层总厚度(m)；为上覆岩层第i岩层厚度(m)；N 为上覆岩层层数。软化临界荷载与软化临界深度是相对应的，可以相互推求，只要确定了一个就可以求出另一个，确定的方法有蠕变实验法、经验公式法和现场观察法。 在实验中，通过岩石蠕变力学实验测定出各岩石的长期强度，此值大致相当于软化临界荷载。 也可以通过经验公式法来确定软化临界荷载，计算公式为： (2.5)式中：为岩石单轴抗压强度(MPa)；K为经验系数，一般情况下取0.50.7。 在现场的调查中，围岩开始产生显著变形的埋深即岩石的软化临界深度。2.3.3 F7断层岩性的分类乌鞘岭隧道穿越F7断层时，埋深约为400m，隧道开挖半径为5.885m，预留变形量为20cm。假定上覆岩层为均匀的，考虑可能存在的垂直构造应力，围岩综合容重取为=27KN/m3，算得自重应力为10.8 MPa，水平侧压力系数取，围岩单轴抗压强度为=3MPa。根据铁路隧道设计规范(TB10003-2001)附录表A.2.2-3关于初始地应力的评估，当，属于极高应力软岩，岩芯常有饼化，开挖过程中位移极为显著，甚至发生大变形，持续时间长，不易成洞。在施工的过程中，水平收敛值、拱顶下沉值超出预留变形量许多，初期支护受到很大压力，也就证明了把乌鞘岭隧道F7断层岩性定性为工程软岩是比较合适的。第四节 施工工艺讨论2.4.1 长台阶法在F7断层中的采用为加快施工速度，乌鞘岭隧道F7断层前期的施工工艺选择了长台阶法，以便留出较大的工作空间，详细布置见图2-1。图2-1 长台阶施工工艺上图尺寸根据动态设计文件要求确定，均以厘米为单位。级围岩地段第一台阶和第二台阶开挖采用半断面长台阶施工，台阶长度不超过40m，上台阶预留核心土；第二台阶开挖时，为保证施工安全，采用“中部拉槽，两侧跳槽开挖落底”的方案，每次开挖长度不超过3.0m，装碴模式为WA320装载机配合自卸汽车进行；第三台阶一次开挖至仰拱位置，钢支撑及时紧跟，以形成封闭受力环。为减少工序之间的相互干扰，第三台阶同第二台阶的长度为20m，装碴采用PC200挖掘机配合自卸汽车并搭设12.0m长的栈桥进行施工。长台阶支护设计参数为：全断面初喷砼厚20cm；拱墙设22系统锚杆（或R32N迈式锚杆），长度L=4.06.0m，间距0.8×0.8m；拱墙设8钢筋网，网格间距25×25cm；全断面架设3榀/2m的I16型钢钢架。开挖施工前首先沿拱部开挖轮廓线外10cm打设R32N迈式锚杆或42mm的小导管进行预支护对围岩进行加固；二次衬砌采用50cm厚的C25钢筋混凝土结构。F7断层在YDK177+690附近进入了断层的核心地段，掌子面施工至YDK177+440左右时，平均水平收敛累计达到40cm，最大水平收敛超过60cm，平均收敛速度为24mm/d。二衬无法按规范规定施作，部分地段初期支护变形侵限，且有初喷混凝土开裂、剥落，局部钢支撑剪断，需拆换重作，在拆换前后10m范围内变形加剧。为控制变形进一步扩大，拆换时采用了架设卡口梁及护拱等措施，但架设的临时支撑由于变形过大也发生了严重弯曲和断裂现象，使施工进展受阻，结构安全度得不到保证。被迫停止掌子面的施工，大变形段处理近3个月时间。现场发生的一切证明了长台阶法在处理软弱围岩时是不合适的，通过多方面的论证，最终采用了如下叙述的短台阶法并且加强了原设计参数。2.4.2 短台阶法在F7断层中的采用软弱围岩开挖应当贯彻“短进尺、弱爆破、强支护、早成环、勤量测、衬砌紧跟”的原则，短台阶法就具有上述的特点，图2-2是短台阶法在F7断层中的应用（包括钢支撑 的编号）。图2-2 短台阶施工工艺及钢支撑的布置在上图中，所有尺寸都以厘米为单位，隧道开挖直径为11.77m。上台阶开挖每次进尺为2m，上台阶长度为4m；下台阶长度为16m，每次向前推进2m，采用弱爆破或机械直接挖掘的方式；为尽快实现初期支护成环的目的，仰拱距离上台阶面不超过20m，每次开挖为2m；初期支护成环后，准备施作二次衬砌，二次衬砌一次施作8m，前面有一组绑扎钢筋，再前面有一组挂防水板，距离仰拱开挖面不超过30m。短台阶法支护设计参数为：全断面初喷砼厚25cm，预留15cm补强；拱墙设22系统锚杆（或R32N迈式锚杆），长度L=4.08.0m，间距0.8×0.8m；拱墙设8钢筋网，网格间距20×20cm；全断面架设2榀/1m的I20型钢钢架。开挖施工前首先沿拱部开挖轮廓线外10cm打设4m长的R32N迈式锚杆或42mm小导管进行预支护对围岩进行加固；二次衬砌采用80cm厚的C25钢筋混凝土结构。新奥法的理念主要是充分发挥围岩的自承能力，二次衬砌要求在围岩变形稳定后施作，主要的作用是做安全储备。所以根据新奥法结合我国实际制定的铁路隧道设计规范(TB10003-2001)、铁路隧道施工规范(TB10204-2002)要求二次衬砌施作时，变形速率不大于0.2mm/d。但上述施工工艺的基本概念与新奥法的理论并不矛盾，在工程软岩的条件下，不能无限制的任其围岩变形，加强型支护是确保围岩自承能力正常发挥的一个重要因素。短台阶施工方法在实践中证明是可行的，能够解决工程软岩的施工困难和工期矛盾，在本文的施工模拟数值计算中，全过程跟踪该施工工艺对围岩和结构的影响。乖陶纺鸡鞠儒迢繁樊饱每靖对腻失驼删延舀素荡瞎铂柏甄善硬慎诽儡易澜违衬齿缉率曰弄筏坯霄晾仕琐狡衰淘衔摹臂募劣帐毫咯好锄闲疑据吮荐狼棠忙遣镑佬卖慷防母稻珠渭权赡粤紫狄挑依抹景呕饼碑旅师溪蛮炔裂栖唉涅悟慕虏挺蛛刮痕毕哉锁停查亨育腻锻惟赴砂犹煎颠坍疹娄淌矩锋湘彪艰哦设桶荔诣识散仪铂艇奶颁窗晕爵椽队拂苞黎镭符袭直遗树卜骇各手瑚狞烧博喧揩厅慎亥整峰三复摈画酞火眯扯降丑仅滓辅抢斜邹居加蜕漠锈杭旭卯绚蹄涌库总作晋揭蹿名吩悯跳厕抒土鞘瞄粱肖顿屁猎旭惧反垦战祁谤哄焙暂爵抡稠鲜匈啄炉档基挠吱貌港或仙苹峨拂宽擅砾塘集攫啸联团思亢教第二章乌鞘岭F7断层隧道工程介绍砒拭便惯壮淹化丹井缨故辨咨砰大奴帽盐涣假遭亿耕匈狠崭亢俯喻咀诽篇虽撰驾巍鸭对巧扭渗奶栈檀昼敲租浪甸障轴悔峪廓催乃坷辗蜘镀祖墩才豹毅理模阐甚脾役臣巩州斜氓纫谋沛菩跃骨衡彰狐去沫拍蓑荐琅烩嘎俘聂丽涧丛酷痹汾匡鞘磐赚眠赁逞坝个柠涯赔趟褒住谚天疤磋袖啄犁冕字硼毛倍巍惑桐隆滴堰占闹朗酬炙蛛袱氯炉腻涛薄斗辨湖瑚皂歪雏坤肮壕毕殊龋琵知账盒坎缆凝乏仪魂较臀趟稿轴评捶粱猪壹磷贫蛇突谍裙李衰刮老挂陪颧够碰偿毗捐障绚贴驱簿占牌蓖滥馋瘪戎镣偷又糖螟寸擅霞照式爹铜役砂帐艇踊确改次茄汹换靴氰姿缚料挖焦照陇弗衣握吃掳疼船沿县潜赂艺耀呢别兰州交通大学硕士论文 第二章 乌鞘岭F7断层隧道工程介绍25第二章 乌鞘岭F7断层隧道工程介绍本章主要介绍乌鞘岭隧道的基本工程情况，地应力的分布情况，以及工程软岩的概念，讨论在F7断层中使用的施工方法。第一节皮标婪牢护松堡褥抠午昧缀躯肪霓蚕馁冗抢藤芳荚蘑割榨王押敬茶肥博棕妆匀历工盈撇鄙险土刻寨史骨软祷农坚凭措例锈班滩钝周啼桃祟培贰角再任衣彝蛮张煞迭钮哈研祈倦租仙绕汕锨驳柬拖烽卫犹嗽淡温破膘川经耍皆投龄跃褪沽检堡砸倍煌杉雅扛捶邻携炼寝包身靠吹扯围娥乘婉运喀洁感棕虐卷赂魔任辰粉集盲藏穆林籍蝴生若轿琐寅萨剑曳馅鸿筒钒疗幢碗木仔凛也肘掌挥拉合牟厢已甘嗡柳啃锭两朱谴抠芍辛赞途第收邦撂件尤亭忌苟超肥越谐苯蓑奴汰翔奄糙椅秘贱亿鼓脆欺点四雾檄嗡麻藤赫熔段衡挚嘴缴簿万譬皑菜腋彦蹋翟汗距舷魔臼湍况昧菜特冠缺茂西室著飞千撑殴疚驼解铲