[12-11 17:01:08] 来源：http://www.tmgc8.com 隧道工程 阅读：3637次
软岩地区浅埋偏压大跨度隧道进口段极易塌方施工对策,研究软弱围岩条件下浅埋偏压大跨度隧道合理的开挖方法,对于指导隧道施工、提高隧道工程质量、加快施工进度、降低工程费用等均有非常重要的现实意义。本文就不同围岩级别下浅埋偏压大跨度隧道的开挖方法进行探讨。
关键词:浅埋偏压大跨度隧道;施工方法;围岩条件
1 引言
随着我国高速公路的建设,由于较大的交通流量与快速行车的需要,越来越多的高速公路隧道会采用三车道隧道。为了使施工更加安全、快速、优质,提高经济效益本文系统性地对这类隧道的关键技术超前支护及预加固、隧道开挖、监控量测及隧道防排水等进行了研究。并利用有限元对浅埋偏压隧道采用台阶法施工时的预加固及初期支护结构进行模拟,证明了在此类隧道施工中采用该施工方法是可行的。最后,在开挖隧道围岩稳定性及浅埋偏压隧道施工力学研究的基础上,提出了合理施工技术方案,为整个隧道的安全施工提供了可靠的理论依据,确保施工得以顺利进行,并对今后类似工程的设计、施工有一定的参考价值。
2 数值模拟
2.1模型的建立
本文选取一浅埋偏压典型段隧道进行分析。该隧道处于坡面的正下方,坡面倾斜角度为10°左右,隧道埋深大约为5m,所选取的断面宽度约25m,隧道净高8.5m。地表为自由面,不受任何约束;模型左右边界面及下部边界面均受到其法向方向上的位移约束。根据FLAC3D分析问题的特点,该计算模型采用弹塑性平面应变模型。隧道围岩材料特性按均质弹塑性体考虑,采Mohr-Coulomb屈服准则,初始应力仅考虑自重应力,当材料进入塑性状态后,其应力应变关系由塑性理论中的增量法求解。
2.2计算参数的确定
隧道围岩初始力学参数和支护结构的物理力学参数可参照《公路隧道设计规范》。
2.3各种施工方法的数值模拟
分析和对比在不同种围岩级别条件下3种不同的开挖方法引起的应力场和位移场变化情况,以便得出各种开挖方法的优劣。
2.3.1计算内容
具体计算内容如下:
(1)首先形成计算模型的初始地应力场;
(2)按各种方法进行隧道开挖支护模拟,分别计算各种开挖支护方法引起的围岩扰动后的应力场和位移场。计算分析中考虑拱顶上覆岩体厚度5m的情况。
2.3.2数值模拟的开挖步骤:
(1)上下台阶法开挖支护。开挖上半断面;拱部及上部边墙喷射砼进行初期支护及二次支护;开挖下半断面;下部边墙喷射砼进行初期支护及二次支护。
(2)3台阶法开挖支护。上半断面开挖;拱部及上部边墙喷射砼进行初期支护及二次支护;开挖中导断面部分;开挖下半断面;下部边墙喷射砼进行初期支护及二次支护。
(3)CD法(中隔壁法)开挖支护。先行导坑上部开挖;拱部喷射砼并进行衬砌支护;先行导坑下部开挖;上边墙、下边墙喷射砼并进行衬砌支护;后行导坑上部开挖;拱部喷射砼并进行衬砌支护;后行导坑下部开挖;上边墙、下边墙喷射砼并进行衬砌支护。
2.4 监测数据分析
鉴于隧道跨度大、低扁平率的特点,为确保隧道围岩和初期支护结构的稳定性,施工日常测量主要对围岩和初期支护进行监控,以期获得围岩和初期支护结构变形的动态信息,预测并确定围岩和初期支护基本稳定后,在最佳时机设二次衬砌,是贯彻整个施工过程的重要工序,在围岩稳定、施工安全、缩短工期、反馈设计等方面有极其重要的意义。地表沉降和拱顶变形数值的符号作了统一的规定。在施工初期,地表未加固,随着隧道洞内的施工,地表开始急剧下沉,地表注浆加固措施对处理浅埋偏压隧道地表变形具有良好的效果。
3 隧道施工方法及工艺
3.1 洞口施工
按设计清刷边仰坡,在边坡线5m以外做好洞顶环形截水沟,开挖前沿隧道拱部外轮廓打设φ42mm超前小导管,注浆加固地层。然后采用短台阶开挖,台阶长度3-5m。上台阶开挖后,初喷混凝土、铺设钢筋网、安装锚杆、架设型钢钢架,复喷混凝土至设计厚度。初期支护按上下台阶顺序施作。
3.2 Ⅲ、Ⅳ级围岩开挖
采用多功能台架、yt28风钻钻眼,光面爆破,全断面开挖,钻眼深度3.5m,预计循环进尺3.2m。装载机装碴,自卸汽车运输。湿喷机喷射混凝土,湿喷工艺。每天约1.5-2个循环,考虑其他不可预见的因素,综合开挖进度指标为Ⅲ级围岩120m/月,Ⅳ级围岩90m/月。
3.3 Ⅴ级围岩开挖
3.3.1 总体方法。上断面采用弧型导坑预留核心土法分部开挖,开挖高度为起拱线上,开挖循环进尺,台阶长。下断面开挖循环进尺不于。拱部、边墙中超前小导管支护到位,短进尺,尽量减轻对围岩的动,及时支护,及早施工临时仰拱及横撑封闭成环。www.tmgc8.com
3.3.2 上半断面施工。先打设拱部中超前小导管并压注水泥净浆,待浆液终凝后开挖拱顶弧部分,初喷硅,施作径向支护接着开挖拱腰弧型导坑,初喷,安设上断面型钢钢架,焊接纵向连接钢筋,打设径向中小导管并注浆铺设钢筋网,复喷硅至设计厚度并覆盖住型钢钢架和钢筋网,以上工序成后施作拱脚处的临时仰拱。上断面利用小型简易台架,采用人工开挖、人翻碴。
3.3.3 下半断面施工。下断面采用人工开挖,人工翻碴,装载机装碴,自御汽车出碴。采用口法开挖下断面左、右两侧边墙的弧型导坑,并以相应支护参数进行径向中小导管、钢筋网、喷混凝土、工字钢钢架支护顺接施工,以尽快形成整体边墙开挖后,最后开挖核心土,核心土开挖后,衬砌之前,为保证结构的整性和稳定性、控制位移和变形,在边墙工字钢架中部加设一道横撑,底部加一道临时仰拱,形成封闭环。
3.3.4 核心土防护。上下断面核心土斜坡坡度不陡于,每开挖完一段核心土,及时进行面临时防护。
参考文献
[1]JTCD70-2004,公路隧道设计规范[S].2004
[2]潘昌实.隧道力学数值方法[M].北京:中国铁道出版社,1995
[3]王立忠,郭东杰.偏压隧道二次应力场分析及应用[J].力学与实践,2000
