软土地区隧道明挖法的典型断面结构受力及围护结构变形分析

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1引言换拱是公路隧道在施工中和营运后发生的危及安全、侵入建筑限界、影响使用功能等较为严重隧道病害的一种较为彻底的病害处治措施，其荷载有较大的不确定性，设计、施工难度较大，技术流程较为复杂。目前，我国隧道施工中，针对初期支护侵入二衬界限的情况，主要是采取换拱的形式进行解决。但是，换拱进度缓慢且存在较大风险，一旦操作不当，极易引起隧道塌方。2工程概况2.1隧道及地质情况雁口山隧道位于青海省玉树州，是国道214线共和至玉树（结古）公路的控制性工程，按照新奥法设计与施工。雁口山隧道为高海拔寒区隧道，隧道进、出口设计高程均在4200m以上，隧道左线ZK746＋010～ZK750＋042，长4032m，为特长公路隧道。隧道所处地区地质条件复杂，属冰缘水流构造侵蚀中山地貌，上覆第四系全新统残坡积层（Qｅｌ＋dｌ4）粉质粘土；第四系全新统坡积层（Q4dｌ）角砾、碎石；第四系全新统洪积层（Q4ｐｌ）粉质粘土；下伏中生界上三叠统上巴颜喀拉山群（Ｔ3ｂｙ）灰黑色页岩和砂岩互层，隧道岩性以巴颜咯拉山群（Ｔ3ｂｙ）灰黑色页岩和砂岩互层结构为主。隧道穿越强风化砂质泥岩、断裂破碎带、富水地层等诸多不良地质，建设难度大。在隧道左洞出口穿越强风化砂质泥岩段，在雨季出现山体富水，导致初期支护拱顶及拱腰大量变形，使初支侵限换拱而引起坍塌，严重影响施工安全和进度。