原创《台阶法施工软弱围岩隧道时拱脚稳定性处理措施》：这是一篇与围岩论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
摘 要：通过对隧道软弱围岩地段变形规律的归纳,概括当前控制软弱围岩变形的对策,结合都贵德勒隧道施工实践,就台阶法施工软弱围岩隧道时如何保证拱脚稳定性提出几点思考建议,以期能为类似工程提供参考.
关键词：隧道；软弱围岩；拱脚变形
都贵德勒隧道位于西乌珠穆沁旗白音郭勒镇境内,总长4800m,属浅埋隧道,穿越底层复杂,主要施工难点包括：大面积富水区、大量涌水段、大量渗水段、断层破碎带以及膨胀土围岩地段.该隧道大部分区域地处软弱围岩地段,且在DK9+400～DK9+970；DK10+110～DK10+330；DK13+690～DK14+100等地段围岩具有中强膨胀性,在施工过程中出现不同程度的开裂、内挤、坍塌、沉降、底鼓等破坏,严重影响了施工进度和质量,本文阐述该隧道在特殊地质地段采取的变形控制手段,结合监控量测资料从提高拱脚稳定性的角度,提出几点自己的思考.
1 围岩变形基本规律
1.1 掌子面前方先行位移 掌子面先行位移,是指在开挖掌子面前方大约1.5倍跨径范围开始发生的位移,先行位移随掌子面推进而发展,在掌子面处产生最大值.通常情况下,先行位移可占隧道总变形量的20%～30%左右,其值随围岩性质变差而增加,当其值大于全位移的30%～50%范围时,若不加以控制,则会诱发更大变形,这也是软弱围岩要实施超前支护的原因.
1.2 掌子面挤出位移 施工过程中,掌子面挤出现象较为常见,挤出位移超过极限值,掌子面很有可能会面临崩塌,这是施作掌子面锚杆、开挖过程留核心土的主要原因.
1.3 掌子面后方位移 掌子面后方位移,通常通过施作初期支护来遏制,从后方位移的动态发展曲线看,其特点在于初始阶段变形量及发展速度很大,因此控制后方位移的关键在于控制其初期速度.对于掌子面后方位移,通常通过初始位移速率、拱顶下沉等来描述.
1.4 全位移 围岩开挖后的变形指的是全位移,包括掌子面到达前的先行位移、掌子面开挖后到监控量测开始前的初始位移,以及掌子面通过后实际的量测位移,因此全位移等于先行位移+初始位移+量测位移,而开挖所允许的最大位移等于全位移值/安全系数,即在初始位移和先行位移固定的前提下,可以由量测位移的变化间接反映围岩全位移.
1.5 变形控制策略 针对先行位移的超前支护、针对掌子面挤出位移的掌子面补强策略以及针对掌子面后方位移的拱脚补强技术,各类位移控制策略汇总如下：
2 都贵德勒隧道变形控制
2.1 膨胀岩地段变形控制策略 ①超前注浆及径向注浆,提高洞身整体强度,抵抗先行位移发展,降低围岩自身压力.②设置柔性承力层,允许围岩在一定范围内发生变形,加大预留变形量,在仰拱底部加大碎石粉煤灰垫层厚度,以提高其吸水及抗变形能力,防止围岩水或施工用水在仰拱汇聚,造成仰拱开裂底鼓.③加强洞内防排水管理,及时抽排洞内积水,严控施工用水量,采用无水钻孔技术,严禁高压水冲孔,必要地点设置排水沟.④提高初期支护强度,尽早封闭成环.⑤加强监控量测,及时对监测信息加以分析,确定衬砌施作时机,修正初支参数.
主要的监测项目：日常观测、地表下沉、拱顶下沉、净空收敛、仰拱隆起等,在膨胀性围岩地段,增加拱脚下沉和拱腰收敛.
2.2 监控量测分析 在施工工程中,发现在VI级围岩膨胀土地段,拱脚和拱腰位置变形严重,为保证该部位支护结构强度,在该段围岩处增加拱脚沉降及收敛项目,监测发现部分断面拱脚下沉及收敛明显,同时该部位开挖后掌子面挤出现象突出,分析其变形原因在于：①拱脚位置变形明显,和 阶掌子面的纵向挤出变形有关；②台阶法施工中,上半断面开挖后及时施作支护,此时压力通过上半断面拱脚传递至 阶,随着开挖的持续进行,围岩压力逐渐增大,当上台阶地基承载力或支护结构刚度不足时,则出现拱脚下沉现象.③随着 阶的开挖,造成上台阶支护结构暂时悬空,此时初支结构随围岩变形整体下沉,另外即使在初支封闭之后,受软弱围岩流变影响,该下沉趋势依然会持续一段时间.
3 软弱围岩隧道拱脚稳定性处理
3.1 拱脚稳定性处理技术 目前通常采用的拱脚稳定性控制措施有锁脚锚杆或锚管、拱脚围岩补强注浆、增设临时仰拱以及设置扩大拱脚支护、喷射砼加固拱脚等,日本也有利用钻机设置拱脚弯曲钢管桩或采用高承载力拱脚支撑钢管,控制拱脚下沉的形式.
3.2 临时仰拱支护 通过对有未设置临时仰拱的拱脚下沉和收敛量测试,发现随着开挖步距的增大,设置临时仰拱地段,拱脚下沉量和未设置临时仰拱地段相比差异不大,而拱脚的水平收敛量较未设置地段显著减小.
3.3 扩大拱脚支护 通过对V、VI级围岩地段扩大拱脚地段和标准台阶地段拱脚、拱腰收敛、拱顶及拱脚下沉监测数据的分析,发现在设置扩大拱脚地段,拱顶下沉现象明显改善,而洞身水平收敛值也有所减少,V级围岩测试段,拱顶沉降减少了54%,而水平收敛减少了约20%,VI级围岩测试段,减少的幅度较V级围岩略少,沉降量减少47%,而水平收敛减少11%.
4 总结
①从软弱围岩特性出发,分析台阶法施工隧道开挖后围岩的基本变形规律,针对不同位移的产生机理,整理变形控制策略.②通过都贵德勒隧道施工监控量测资料分析,发现拱脚失稳对隧道结构整体稳定性影响重大,结合施工概况,分析拱脚失稳的机理.③分析现有拱脚稳定性控制技术,结合试验段监测资料,认为采用临时仰拱技术,对改善洞身收敛效果明显,而采用扩大拱脚支护形式对抑制拱顶及拱脚沉降作用显著.
围岩论文参考资料：
结论：台阶法施工软弱围岩隧道时拱脚稳定性处理措施为关于本文可作为围岩方面的大学硕士与本科毕业论文围岩等级论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
