高楼山特长隧道结构预案设计

隧道穿越地层岩性主要以灰色变质砂岩，黑色砂泥质板岩、炭质板岩、变质砂砾岩、砂质板岩为主，隧道落埋深较大，且区内存在高地应力现象，因此隧道深部软质岩存在大变形的可能。隧道进口段受石坊—范家坝—尖山—临江断裂控制，该断裂为1879年武都8级地震的发震断裂。与隧道斜交，夹角约为45°左右。该断裂对隧道稳定影响较大。对局部段落衬砌结构应进行特殊设计：

SⅤd型衬砌（适用于炭质板岩、板岩等易发生大变形围岩段的初期支护及衬砌）：由于炭质板岩等软岩的变形大，且连续变形，主要原因是围岩岩性软弱，承受拱部及边墙自重的压力，向外挤出；围岩变形量增大，过量的围岩变形将破坏围岩的原始应力状态，引起围岩的更深层松弛，形成较大的松动圈，增加初期支护的负荷。因此，设计中根据相对变形量将结构分为两类：

（1）对于轻度或中等变形，初期支护采用双层结构，一次初期支护全断面采用双层I20a型钢钢拱架、纵向间距75 cm（内层与外层钢架错开），每榀钢拱架之间采用Ø22钢筋连接，超前支护采用Ø42×4 mm小导管，L=350 cm，环向间距35 cm，每环35根，拱部及边墙R25自进式注浆锚杆，长600 cm、间距75 cm（纵）×100 cm（环），挂Ø6（15×15 cm）钢筋网，喷射26cm厚C25早强混凝土，初期支护全断面封闭。当拱顶沉降或者边墙收敛速率达到2～3 mm/d时，及时施作二次初期支护，二次初期支护采用22 cm厚C25早强混凝土，I20 a型钢钢拱架、纵向间距75 cm，一次初期支护与二次初期支护拱架间隔交错布置，每榀钢拱架之间采用Ø22钢筋连接，喷射22 cm厚C25早强混凝土，二次衬砌全断面模筑50 cm厚C30钢筋混凝土结构。

（2）对于强烈变形，相对于传统的支护结构，主要采用了36U型可伸缩钢拱架，纵向间距60 cm，及侧向刚度大、抗弯能力强H175型钢拱架，间距为60 cm的双层初期支护，每榀钢拱架之间采用Ø22钢筋连接，超前支护采用Ø42×4 mm小导管，L=350 cm，环向间距35 cm，每环35根，拱部及边墙R25自进式注浆锚杆，长500 cm、间距60 cm（纵）×100 cm（环），挂Ø6（15×15 cm）钢筋网，喷射20 cm+25 cm厚C25早强混凝土，初期支护仰拱封闭，二次衬砌全断面模筑60 cm厚C30钢筋混凝土结构。(www.xing528.com)

SⅤFⅠ型衬砌（适用于区域断层断裂带段围岩破碎、成洞条件非常差时的结构预案设计）：考虑到断层破碎由于受构造影响，岩体松散破碎、完整性差、强度低、工程地质和水文地质条件复杂，由于围岩的自稳能力差，通常伴有初期结构收敛变形、隧道塌方、结构开裂等工程问题，因此，设计中对于区域性断层带的处理原则是“管超前、预注浆、半断面、短进尺”，采用两层初期支护结构，首先，结合施工0.75～1.0 m的开挖进尺，一次初期支护超前支护采用Ø42×4 mm小导管，L=350 cm，环向间距35 cm，斜插角8°～10°，每环35根，采用I20a型钢钢拱架、纵向间距75 cm，每榀钢拱架之间采用Ø22钢筋连接，拱部及边墙R25自进式注浆锚杆，长500 cm、间距75 cm（纵）×100 cm（环），挂Ø6（15×15 cm）钢筋网，喷射26 cm厚C25早强混凝土。

根据监控量测，及时施作二次初期支护，二次初期支护采用22 cm厚C25早强混凝土，I20a型钢钢拱架、纵向间距75 cm，喷射22 cm厚C25早强混凝土，二次衬砌全断面模筑50 cm厚C30钢筋混凝土结构。