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2020-02-13

软弱围岩隧道设计解析

作者: 艾三维软件 来源: 艾三维软件 发布日期: 2019.07.17

软弱围岩隧道有多种不良地质存在,如浅埋、地形偏压、顺层、泥质页岩遇水膨胀软化、破碎带断层等,施工时必然要注重开挖工法选择、初期支护措施、安全距离的合理配合使用,必要时采取更强的加固措施,可保证围岩变形暂时处于可控范围之内。

软弱围岩隧道设计解析

简介

我国隧道建设范围也在不断扩大,由于隧道占地面积较大,并且在地表以下,因此隧道工程 地质状况往往比较差,不可预见因素比较多施工过程中需要严格按照工艺流程及施工技术手段进行施工操作,才能从根本上确保隧道施工安全质量。

软弱围岩隧道设计解析

工程概况

 隧址区位于剥蚀中山地貌区,山体地形总体较陡,呈中间高两侧低形地层由第四系中上更新统黄土粉质黏土和中-上志留统灰岩夹千枚岩、板岩、泥灰岩组成。

隧道几何要素隧道内轮廓设计采用规范推荐的标准断面,即拱部要采用R=543cm的半圆,边墙为R=739cm的大半径圆弧,仰拱与边墙间用半径R=100cm的小半径圆弧连接,仰拱的半径R=1500cm。

隧道支撑的方法隧道采用新奥法施工,充分利用锚喷支护,充分发挥围岩的支撑能力,加强超前支护的手段。

原因及特点

软弱围岩隧道设计解析

软弱围岩形成原因

 埋偏压软弱围岩隧道是指在外界的因素影响下,围岩受到的压力表现出不对称的形式,从而造成支护受偏压荷载而形成的隧道。形成这样隧道的原因有三个方面,即施工原因、地质原因、地形原因。施工原因:在隧道施工时因使用的施工方法不当,在开挖施工中引起截面局部塌陷,从而使得围岩各部分压力不对称,使应力过于集中引起的隧道偏压。地质原因:围岩的自稳能力非常差,其滑动面和结构面也很软弱,产状倾斜,在隧道施工中一旦受到外界因素的影响,围岩就会出现滑动。

软弱围岩特点

 埋偏压软弱围岩隧道有浅埋隧道和深埋隧道之分,浅埋隧道在形成承载拱时困难较大,浅埋隧道大多存在软弱围岩、表层软弱堆积物、地形偏压、风化带等现象,这大大地影响了隧道开挖施工,同时,还受到地质问题和特殊地形的影响较大。另外,在开挖施工中和开挖施工完成后,可能会出现地表开裂、隧道净空收缩、拱顶下沉急剧增大等问题,严重时甚至会造成掌子面失稳。因此,在这种情况下,采取有效的解决措施来增强掌子面的稳定性并适当控制地表下层已刻不容缓,当浅埋围岩隧道掌子面前方下沉较大时,会导致地表下沉较大。

施工事项

软弱围岩隧道设计解析

增加预留沉降量

在现有支护措施下,初期支护混凝土表面开裂掉块,钢架扭曲,一方面暴露出支护措施弱不能有效抵抗围岩变形压力; 另一方,面也反映出围岩变形能力强,必须有匹配柔性支撑体系共同完成初始变形再进行注浆加固松动围岩应力圈,起有效的固结作用。确定预留变形量为40 cm。受偏压影响,侧不对称沉降时,收敛小的一侧留30cm。  

分步开挖

隧道软弱破碎带围岩的CRD施工方法分成4个步骤进行 开挖支护。

首先,要做到对拱脚处理的加强, 每侧拱脚都要设置2根锁脚锚杆, 采用长度达4.5 m的φ42钢管。同时, 要做到对临时支撑每次拆除长度的严格控制与管理, 根据现场监测的实际情况对每次拆除长度进行合理调整。

其次, 在施工过程中要严格控制好隧道开挖的尺寸,避免贸然开挖 而导致的施工误差。

再此,需要用到激光指向仪, 通过多台指向仪的共同工作, 严格控制隧道开挖的中线及水平程度, 确保开挖断面的平顺圆滑。在施工误差方面也要事先将开挖轮廓线这一部分纳入考虑范围, 将预留变形和开挖过度等因素对工程质量的影响降到最低。

最后, 在开挖过程中要加 大监控量测的力度, 当发现施工对象, 如拱顶、拱脚、边墙的位移速率值, 超出了预算好的合理数值范围之外时,必须及时采取相应的措施, 调整施工方法,修改支护参数, 以解 决面临的突发状况。

建立预警机制

 建立监控量测预警机制 新奥法原则要求在施工中对围岩的动态和支护结构的工作状态进行监测,并用监测结果修改初步设计,指导施工。监控量测的结果作为施工现场分析参数和修改设计的依据,能够预见事故和险情,以便采取措施,防患于未然。因此,监控量测对于隧道施工非常重要,可以说监控量测是新奥法施工的灵魂。

结束语

在软弱围岩隧道施工中,由于采用的施工技术或方法处理不当,常常会造成较大面积的塌陷。因此,加快研究隧道 施工技术的脚步,引进先进的施工技术对于提高施工效率,降低施工成本有重要的意义。

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