钟公穿煤隧道围岩稳定性分析与施工
齐题，杨家凯，刘进学
（中国地质大学（武汉）工租单院，潮北武汉430074）
[摘要】瑞金至赣州高速公路52%路段经过不良地质地区，施工难度大.钟公随道左线全长4180m，右线全长 4185m，穿感一税煤系地层.地工过程中出现了图岩交形，拱溪祝降严重现象.分析了引起穿继煤系地层疑通图岩变形的主要源因有地形地税、地质构造、地层岩性、水的作用和初期支护强度不够等.针对煤系地层隧道围岩变形，指出了尽快封用工作面、加强临时支护的刚度、对开挖段进行预先加留、及时强行支护、搞好排水继施等应对方 法.左润施工经验证明所述指施有效控制了围岩变形，保证了施工顺利进行.
【关键闻】随道：煤系地层：围岩变形：稳定性：支护
[中图分类号]U445 [文献标识码】A [文章编号】1002-8498（2010）01-0052-03
Stability Analysis and Construction Measures of Zhonggong Tunnel Through Coal Seam
( College ef Engineering. Chins Usrnity ef Gecienees( Wahan) Wahan Habel 430074 Chine) Qi Su Yang Jiakai Liu Jinxue
Abstract;The 52 percent of the highway from Ruijin to Ganzhou crosses por geological sones so it is dificult to construct. The length of left line of Zhonggong Tunnel is 4 180m and the right line is4 185m. Because the tunnel crosses through a section of coal seam the surrounding rock deformation andvault settlement are serious during construetion. The authors analyze ceuses for the deformation of surrounding rock such as the topogrsphy and geomorphology geological struetare lithology action efwater and lack of primary support. Then they propose corresponding measures to control the deformationof surrounding rock including elosing the face as son a poible improving the stine ef teporary support reinforcing primary support beforehand in exeavated seetion cmpulory spporing timely andirsproving the drainage measures. By adopting mentioned measures in left line of Zhonggsng Tunnel thesurrounding rock deformatiom is controlled effectively and the projeet is finished suceesafully.
Key words;tunnel; coal seam; surounding rock deformation; stability: support
2围岩地质概况
1工程概况
路段经过不良地质地区，施工难度大，桥随比例达邀带东段北侧与武夷山新华夏系隆起福皱带系缘交楼 瑞金至州高速公路全长117.12km，该公路52%24.31%.钟公醚道左线全长4180m，右线全长复合部位.根据结构和延展方向，可分为东西向构造4185m，为瑞额高速公路全线的主控工程.钟公隧道体系、山字形构造体系和北东向、北北东向华夏系构造为一分体双润上、下行分离隧道，属于公路特长疑道， 地处赣中南低山丘陵区，穿过4条断层银碎带，图岩敏碎，节理发育，隧道区水文地质条件较差，地下有裂隙水和第四系孔原水，区城地震基本烈度为6度，且存在 括动断裂，此外该地段还具有流砂段、涌水、岩爆等施工难点，总体施工难度很大.路线区有煤系地层，地质条件复杂.随道初期支护出现变形.本文主要属述随道变彩的原因和应对腊施.
隧道位子华南褶皱系的腹部，南岭东西向复杂构定隧道区沿线发育有4条断层破碎带，受其影响，区内 体系等三大构造体系.根据区域物探及地质调查，确基岩构造裂愈较发育，且切割岩体较深.路线区YK571260-YK573680是爆系地层，距高隧道顶
万方数据
20-30m处存在小煤窑采空区，地质条件复杂.煤层构造面走向与随道轴线成3.12*角，倾向为69~83*， 煤干石节理间距为0.05-0.20m.碳质泥岩夹煤完整性0.32，单轴抗压强度R=25.6MPs，弹性模量E=3.216x10MPs，泊松比μ=0.34，临聚力c= 0.052MPs，内摩擦角=25.8°，国岩类别V类.
3钟公随道变形特点
1）拱顶下氛量大
经过现场监测，发现钟公随道在K571680~为施工中监控量测的8个断面监测结果.从表1中可以看出，拱顶下机最终趋缓时间17~40d.隧道拱顶 降量很大，最小为328.26mm，最大为1254.38mm，该抗降量已经引起了顶板的严重被坏，造成安全隐惠.
1拱顶下沉Table 1Vault setlement
最大汉降099 降量/sm 513.97 速率/（mn/d) 56.27 时间/d 34YKS571 670 447.33 73.26 17YK571 640 YK571 620 411.19 493.61 121.80 53.16 40 27YK571 610 YK571 580 1254.38 603.63 137.00 126.35 19 25YK571 570 YK571 560 662.02 328.26 40.00 83.66 26 20
2）变形速率大
从表1中可以看出，变形最大速率为137mm/d，变形最小速率为40mm/d，但沉降趋缓的时间不长.
3）变形不对称
YK571680断面变形如图1所示.从图1可以看出，右润的左侧变形量大于右测变形量，呈现出不对称变形，且不同的部位变形量不等，广泛地分布在润的 周边.
4）初期支护破坏严重
视土有撕裂现象出现，裂缝两侧高差为7.8- 在现场观察到初期支护要坏严重：①初期支护的沉降严重，抗降量为8.93-21.71cm.
4随道图岩变形原因分析
引起围岩变形原因主要有以下方面.
1）地形地貌
钟公隧道穿煤段以低山地貌为主，隧通理深较浅，随道穿媒段位于隧道出口附近，此段山体的山脊偏离隧轴线25-32m，山体自重对腿道产生偏压，使整个润室受力不对称，造成支护结构承受不对称的图岩压
2）地质构造
3）地层岩性
4）水的作用
图1YK571680新面变形示室（单位：cm） Fig. 1 Deformatlon of section YK571 680
K571560穿煤区段拱顶出现不同程度的下沉，表1力，出现随道净空断面的非对称变形.从图1可以看出，隧道左侧存在偏压情况.
钟公隧道穿煤区段围岩上部以碳质泥岩夹媒为主，灰黑色，薄层状，泥质结构，夹透镜状煤层，该层为破碎松散结构：下部以碎块状为主，岩质软，节理、装察 及据曲等构造变形发育；节理验原倾角大，隧道开挖时岩体非常容易失稳，造成钟公疑道穿煤区段图岩不稳定.
钟公隧道煤系地层岩体为碾质泥岩夹爆，单轴抗压强度R，=25.6MPa，属于典型的软岩，完整性较差，围岩承载力很低.
钟公隧道穿煤区段水位埋深在1.05-3.58m，单68.68m/d，富水性中等.隧道穿煤区段基岩构造裂际、 井循水量35.78~133.76m/d，涉透系数5.55~破碎带等发育，且其表面第四系覆盖层厚度小，有利于地表水和大气降水的渗透.
作用在衬砌上，给衬砌增加了一定的额外荷载：另一方 地下水对煤系地层围岩的作用：一方面，静水压力面，静水压力能够使岩体的结构面张开，减少了滑动摩擦力，从面增加了国岩場和变形的可能性”.钟公 隧道穿煤区段图岩的地下水作用大致体现在5个方面：①在洞周会产生涉压梯度属于一种指向润内，且靠为不对称的附加力，增加了周阻媒系向润内运动的推动力：②润滑作用地下水对煤系地层产生的润滑 作用反映在力学上，使煤系地层的摩擦角减小，即抗剪强度减小：③软化作用由于继下水的括动，增加了爆变形模量和强度，对裂醇面则是摩擦系数降低和黏骤 系地层围岩中的含水量和饱和度，降低了媒系地层的力值减少，因此加剧了爆系难层圈岩的坏和变形：④泥化作用在地下水的通道上，由于落解、搬运或某些 矿物成分的化学分解以及与其他因素综合引起的物理、化学变化等，煤系地层围岩的强度状况通常会进一步恶化：该随道穿煤区段存在小煤窑采空区，采
5）初期支护强度不够
5施工措施
岩可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易抗动性等物理性能，使该隧进围岩的稳定性受到影响，改变了图岩原稳定状态.
由于隧通支护结构是按新类法理论设计的柔性支护，允许隧进围岩产生一定的变形，以充分发挥围岩的岩自承载能力差，从而使围岩的重力、围岩应力、围岩 自承藏能力.但该段隧道由于煤系地层风化破碎，围执力等荷载作用于支护结构上，钢拱架出现明显变形，原因.钢拱架基础下沉8.93-21.71cm.故显得初期支护强度不够.
为了保质保量且按工期完成任务，在左润施工中，参照文献[4-8]，采取了下列处理措施.
1）尽快封闭工作面在该段施工中，为避免产生变形，暂时停止掘进，喷射40cm厚C25混报土封闭工作面，以阻止对围岩的进一步扰动，维持围岩应力在一 定的水平，减缓围岩的塑性变形.
2）加强支护结构的刚度为防止图岩变形，加大钢供架材料尺寸，由原来的118改为122：增加1道钢 供架基础连梁，防止钢供架基础试降，该基赠连梁设计尺寸：300mmx500mm，采用C25混磁土、428受力钢筋、12@150签筋.采用织向间距100cm的118加强横向水平临时支撑，加设4根织向工字钢，然后在水平 临时支撑部位喷射30cm厚C25混土.阻止水平收放，增加整体稳定性.
性，有效地控制围岩的塑性变形，防止水的渗人，便于 3）对开挖段进行预先加固为了提高围岩的整体施工，在施工中采取了预先加固的指施，即超前错杆和注浆.增设042mmx5mm环向注蒙小导管，纵向间距 100cm，环向间题60cm，小导管长500cm.
4）增加临时支护结构在支护过程中增加118箱时仰拱，以控制围岩的变影，加强围岩的稳定性.喷射30cm厚C25混凝土封闭，临时仰换织向间距网钢拱架 间距.
5）及时强行支护由于围岩流动挤出变形较大，行实施二次村砌.故采取了及时跟进、强行实地二次 二次衬翻不能待初期支护稳定后进行，面应该快速强衬翻的措施.
6）做好排水措施经现场观测，随道上部地表出现了2条10-15cm的裂缝.为防止地表水进人岩层， 在地表裂缝上部3m处，设1道截水沟，将上部地表水截止，并对山体裂缝进行浆，彩条布厦盖处理：在随道内设置间距5m的$75mmUPVC排水管，将围岩中的
6结语
参考文献：
空区积水会造成山体长时间浸泡，提高了煤系地层围地下水引出，以减小地下水产生的不利影响.
左洞施工采取上述措施后，经现场监测，有效地控制了围岩变形，隧道顺利穿越媒系地层区段，按期完成任务.表明这些指施适应于穿继煤系地层隧道的施工.
通过对钟公隧道煤系地层段YK571540-YK571680的交形分析和处理猎施，可得到如下结论.
期支护强度不够是造成穿继煤系地层隧道变形的主要 1）地形地貌、地质构造、地层岩性、水的作用和初
的哦慢变形过程. 2）钟公隧道穿越煤系地层区段的变形是一个长期
3）在穿越媒系地层隧道施工中，采取尽快封闭工及时强行支护和携好地表水排水等措施，是保质保量、 作面、加强临时支护的刚度、对开挖段进行预先加固、按期完成施工任务有效的施工微施.
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