红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法技术

红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法，以有效避免隧道施工出现大变形和坍方，降低工期延误风险，提高施工效率。根据监控量测情况及已施工段变形情况开展大变形段试验，加大预留变形量，调整支护参数加强初期支护，根据拱顶下沉、水平位移及仰拱变形情况调整开挖断面矢跨比，确定大变形段落开挖断面。矢跨比调整为约0.5，当水平位移值较大且拱顶下沉值相对水平位移值较小、无仰拱变形时，大变形段落开挖断面确定为半圆形；当拱顶下沉、水平位移、仰拱隆起值均较大时，大变形段落开挖断面确定为圆形。

Construction Method of Large Deformation Section of Red Sand Mudstone Tunnel

【技术实现步骤摘要】
红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法
本专利技术涉及隧道，特别涉及特别涉穿越横断山脉的滇西泥岩夹砂岩的红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法。
技术介绍
我国西南地区横断山脉地层复杂，构造发育，其中中生界的侏罗系坝注路组泥岩夹砂岩，紫红色、浅紫红色，局部夹灰白色石英、石膏，泥质结构，薄层状构造。岩体极破碎，稳定性极差，岩体呈角砾状及土状，岩层面光滑，因其以红色为主，俗称“红层”，其厚度从百米到上千米不等。“红层”以泥岩和细砂岩为主，它的特别之处在于：泥岩质软，抗风化能力弱，遇水易软化、遇水后强度明显降低，层间结合力减弱，稳定性变差。如果打开“红层”时间长，就会失去稳定性，掉块、坍塌严重，隧道开挖极易发生大变形、坍方等事故，甚至造成关门事故。随着我国泛亚铁路及云南省西部地方铁路的规划修建，穿越横断山脉的特殊地质滇西红层隧道将逐渐增多。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法，以有效避免隧道施工出现大变形和坍方，降低工期延误风险，提高施工效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法，包括如下步骤：(1)根据监控量测情况及已施工段变形情况开展大变形段试验，加大预留变形量，调整支护参数加强初期支护，根据拱顶下沉、水平位移及仰拱变形情况调整开挖断面矢跨比，确定大变形段落开挖断面；(2)施作拱部超前支护，作为开挖支撑系统，加大预留变形量以释放围岩应力，然后采用机械分部开挖上台阶弧形导坑拱部、上台阶弧形导坑左侧部和上台阶弧形导坑右侧部，预留上台阶核心土部，施作上台阶初期支护和上台阶锁脚装置；(3)机械开挖上台阶核心土部，设置上台阶临时仰拱；(4)沿上台阶初期支护周向间隔施作预应力锚索；(5)错台机械开挖下台阶左侧部、下台阶右侧部，施作下台阶初期支护；(6)开挖仰拱部，施作仰拱初期支护和仰拱及矮边墙钢筋混凝土衬砌；(7)施作仰拱填充混凝土；(8)施作拱墙钢筋混凝土衬砌。所述步骤(1)中，开挖断面矢跨比调整为约0.5；当水平位移值较大且拱顶下沉值相对水平位移值较小、无仰拱变形时，大变形段落开挖断面确定为半圆形；当拱顶下沉、水平位移、仰拱隆起值均较大时，大变形段落开挖断面确定为圆形。本专利技术的有益效果是，根据监控量测情况及已施工段落变形情况开展试验，调整开挖断面矢跨比以改善初期支护受力，加大预留变形量以释放围岩应力，采用机械开挖降低对软弱的滇西红层围岩扰动，预留核心土降低掌子面坍方风险；采用长台阶加临时仰拱，上台阶施作预应力锚索段落长度控制在10m左右以减少预应力锚索工序循环时间，及时封闭成环，预应力锚索及时受力，避免因围岩应力释放，水平应力激增造成初期支护严重变形，从而降低工期延误风险，提高施工效率，安全顺利通过滇西红层砂泥岩隧道大变形段落。附图说明本说明书包括如五幅附图：图1是本专利技术红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法中开挖断面矢跨比示意图；图2是本专利技术红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法中开挖断面矢跨比示意图；图3是本专利技术红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法中采用长台阶加临时仰拱设置预应力锚索的施工工序横断面图；图4是本专利技术红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法中采用长台阶加临时仰拱设置预应力锚索的施工工序纵断面图；图5是本专利技术红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法中采用长台阶加临时仰拱设置预应力锚索的施工工序平面图；图中示出构件、部位名称及所对应标记：拱部超前支护1、上台阶弧形导坑拱部2a、上台阶弧形导坑左侧部2b、上台阶弧形导坑右侧部2c、上台阶初期支护3、上台阶锁脚装置3a、上台阶核心土部4、上台阶临时仰拱5、预应力锚索6、下台阶左侧部7a、下台阶右侧部7b、下台阶初期支护8、仰拱部9、仰拱初期支护10、仰拱及矮边墙钢筋混凝土衬砌11、仰拱填充混凝土12、拱墙钢筋混凝土衬砌13。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。参照图1至图5，本专利技术的红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法，包括如下步骤：(1)根据监控量测情况及已施工段变形情况开展大变形段试验，加大预留变形量，调整支护参数加强初期支护，根据拱顶下沉、水平位移及仰拱变形情况调整开挖断面矢跨比，确定大变形段落开挖断面；(2)施作拱部超前支护1，作为开挖支撑系统，加大预留变形量以释放围岩应力，然后采用机械分部开挖上台阶弧形导坑拱部2a、上台阶弧形导坑左侧部2b和上台阶弧形导坑右侧部2c，预留上台阶核心土部4，施作上台阶初期支护3和上台阶锁脚装置3a；(3)机械开挖上台阶核心土部4，设置上台阶临时仰拱5；(4)沿上台阶初期支护3周向间隔施作预应力锚索6；(9)错台机械开挖下台阶左侧部7a、下台阶右侧部7b，施作下台阶初期支护8；(10)开挖仰拱部9，施作仰拱初期支护10和仰拱及矮边墙钢筋混凝土衬砌11；(11)施作仰拱填充混凝土12；(12)施作拱墙钢筋混凝土衬砌13。所述步骤(1)中，开挖断面矢跨比调整为约0.5；当水平位移值较大且拱顶下沉值相对水平位移值较小、无仰拱变形时，大变形段落开挖断面确定为半圆形；当拱顶下沉、水平位移、仰拱隆起值均较大时，大变形段落开挖断面确定为圆形。本专利技术通过调整开挖断面矢跨比改善初期支护受力，加大拱部超前支护预留变形量以释放围岩应力，采用机械开挖降低对软弱的滇西红层围岩扰动，预留核心土降低掌子面坍方风险。采用长台阶加临时仰拱，上台阶施作预应力锚索段落长度控制在10m左右以减少预应力锚索工序循环时间，及时封闭成环，预应力锚索及时受力，避免因围岩应力释放，水平应力激增造成初期支护严重变形，从而降低工期延误风险，提高施工效率，安全顺利通过滇西红层砂泥岩隧道大变形段落。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法，包括如下步骤：(1)根据监控量测情况及已施工段变形情况开展大变形段试验，加大预留变形量，调整支护参数加强初期支护，根据拱顶下沉、水平位移及仰拱变形情况调整开挖断面矢跨比，确定大变形段落开挖断面；(2)施作拱部超前支护(1)，作为开挖支撑系统，加大预留变形量以释放围岩应力，然后采用机械分部开挖上台阶弧形导坑拱部(2a)、上台阶弧形导坑左侧部(2b)和上台阶弧形导坑右侧部(2c)，预留上台阶核心土部(4)，施作上台阶初期支护(3)和上台阶锁脚装置(3a)；(3)机械开挖上台阶核心土部(4)，设置上台阶临时仰拱(5)；(4)沿上台阶初期支护(3)周向间隔施作预应力锚索(6)；(5)错台机械开挖下台阶左侧部(7a)、下台阶右侧部(7b)，施作下台阶初期支护(8)；(6)开挖仰拱部(9)，施作仰拱初期支护(10)和仰拱及矮边墙钢筋混凝土衬砌(11)；(7)施作仰拱填充混凝土(12)；(8)施作拱墙钢筋混凝土衬砌(13)。

【技术特征摘要】
1.红层砂泥岩隧道大变形段落施工方法，包括如下步骤：(1)根据监控量测情况及已施工段变形情况开展大变形段试验，加大预留变形量，调整支护参数加强初期支护，根据拱顶下沉、水平位移及仰拱变形情况调整开挖断面矢跨比，确定大变形段落开挖断面；(2)施作拱部超前支护(1)，作为开挖支撑系统，加大预留变形量以释放围岩应力，然后采用机械分部开挖上台阶弧形导坑拱部(2a)、上台阶弧形导坑左侧部(2b)和上台阶弧形导坑右侧部(2c)，预留上台阶核心土部(4)，施作上台阶初期支护(3)和上台阶锁脚装置(3a)；(3)机械开挖上台阶核心土部(4)，设置上台阶临时仰拱(5)；(4)沿上台阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：米涛，李井元，胡安华，何万阳，伍志华，迟学新，伍春晖，傅军，申冯，赖航，吴慧林，
申请(专利权)人：中铁二院成都建设发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51