公路隧道施工階段圍巖指標(biāo)定性描述量化分級方法

以瀾滄江沿江公路某隧道為例,介紹了在隧道開挖過程中,根據(jù)《公路隧道設(shè)計細(xì)則》(以下簡稱:細(xì)則)及相關(guān)規(guī)范,正確、及時地進(jìn)行施工階段圍巖亞級分級,對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、快速施工的目的。

公路隧道巖質(zhì)圍巖亞級分級方法研究

現(xiàn)行公路隧道圍巖分級方法某些圍巖級別跨度較大,不能滿足實際施工的需要,鑒于此,針對ⅲ、ⅳ、ⅴ級巖質(zhì)圍巖進(jìn)行了較為全面、系統(tǒng)的圍巖亞級分級研究。首先通過數(shù)值試驗對3種巖質(zhì)圍巖的自穩(wěn)性進(jìn)行研究,并根據(jù)各圍巖的自穩(wěn)性表現(xiàn)特征進(jìn)行圍巖亞級級別劃分,建立圍巖亞級分級理論標(biāo)準(zhǔn),然后結(jié)合現(xiàn)場采集的大量圍巖樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果,最終確定圍巖亞級分級的判定方法。以上研究對現(xiàn)行公路隧道圍巖分級方法起到了細(xì)化和完善的作用,同時也可作為公路隧道設(shè)計、施工參考之用。

針對昆-石高速公路陽宗隧道斷面跨度大的特點,通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)、操作難易程度的綜合比較,陽宗隧道使用wtd系統(tǒng)錨桿支護(hù)對圍巖進(jìn)行加固,效果良好。使用高性能混凝土作為隧道二次襯砌,降低病害的發(fā)生,減少整治麻煩,給隧道施工和運(yùn)營都帶來極大的方便。采用地層-結(jié)構(gòu)模式,運(yùn)用同濟(jì)曙光軟件分析地質(zhì)條件較差的ⅴ級圍巖隧道施工方法對圍巖穩(wěn)定性的擾動規(guī)律,計算結(jié)果表明施工方法選擇合理;采用荷載-結(jié)構(gòu)模式,應(yīng)用有限元軟件—ansys對二襯結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行檢算,計算結(jié)果表明該隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、安全性好。

文章結(jié)合始祖山公路隧道工程,采用數(shù)值模擬方法對該隧道施工全過程進(jìn)行分析,并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果表明:數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)相近,具有較高的可靠性,通過數(shù)值模擬可以有效的反映隧道開挖施工過程中圍巖的變形情況以及可能出現(xiàn)的危險情況,對隧道的施工有一定的指導(dǎo)意義。

我國公路隧道正朝著長距離、大埋深不斷發(fā)展,但限于目前深埋山嶺隧道勘察方法和技術(shù)局限,深部復(fù)雜地質(zhì)條件下的圍巖的級別很難在勘察階段查得很精確,導(dǎo)致勘察圍巖級別與施工開挖揭示圍巖級別存在不同程度的差異。因此,隧道施工過程中,必須采用現(xiàn)場快速圍巖動態(tài)分級、動態(tài)變更的隧道設(shè)計與施工理念。調(diào)研了目前國內(nèi)公路隧道施工現(xiàn)場圍巖快速分級的思路與方法,旨在為類似隧道工程的現(xiàn)場地質(zhì)配合工作提供指導(dǎo)和借鑒。同時,針對目前施工圍巖定級存在問題,提出圍巖快速定級的展望,希望在未來隧道建設(shè)中深入圍巖快速定級的思考和研究。

由于隧道里程過長和勘察手段的局限性,常常導(dǎo)致勘察階段確定的圍巖等級與實際情況存在一定誤差,這容易造成工程造價增加、影響施工安全等問題。以港珠澳大橋連接線上的南灣隧道為例,選取了穿越斷層破碎帶且靠近水庫的里程段為研究對象,系統(tǒng)介紹了通過隧道施工階段的點荷載試驗和監(jiān)控量測資料來定量確定圍巖分級各個指標(biāo)的方法。結(jié)果表明,采用bq圍巖分級法可以在施工階段快速、準(zhǔn)確地確定了圍巖分級;實際圍巖分級為ⅳ級,修正了勘察階段所確定的v級圍巖;分級結(jié)果為調(diào)整工程方案提供了重要依據(jù),并有效地節(jié)約了工程造價、加快了工程進(jìn)度。

隧道是修建在底層中的工程結(jié)構(gòu),在挖開地層并把隧道襯砌修建在地層內(nèi)的過程中和以后,地層始終對隧道襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用,本文在提出圍巖穩(wěn)定性基本判據(jù)的基礎(chǔ)上,著重對公路隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。

闡述了國內(nèi)外公路隧道圍巖分級的主要方法,并結(jié)合貴州某高速公路隧道圍巖分級實例,對某隧道各區(qū)段進(jìn)行圍巖分級,為同類隧道工程提供參考。

我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,也提高鐵路和城市道路建設(shè)行業(yè)的發(fā)展速度,但在開展公路隧道施工過程中,還是會遇到較復(fù)雜的問題,由此提高對施工技術(shù)的要求。我國現(xiàn)階段軟弱圍巖公路隧道施工問題數(shù)量逐漸提高,在對資金造成損失的同時,影響整體施工進(jìn)度,最終對社會發(fā)展造成嚴(yán)重影響。因此,本文主要依照軟弱圍巖公路隧道施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,并提出科學(xué)合理的施工方法。

我國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,也提高鐵路和城市道路建設(shè)行業(yè)的發(fā)展速度,但在開展公路隧道施工過程中,還是會遇到較復(fù)雜的問題,由此提高對施工技術(shù)的要求.我國現(xiàn)階段軟弱圍巖公路隧道施工問題數(shù)量逐漸提高,在對資金造成損失的同時,影響整體施工進(jìn)度,最終對社會發(fā)展造成嚴(yán)重影響.因此,本文主要依照軟弱圍巖公路隧道施工中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,并提出科學(xué)合理的施工方法.

基于相同地質(zhì)條件下地層結(jié)構(gòu)法有限元計算分析,對北京地區(qū)高速公路16m跨隧道設(shè)計中臺階法、crd法、眼鏡法等幾種常用施工方法的受力狀態(tài)進(jìn)行了定性分析,得出以下幾方面結(jié)論:1)crd法與眼鏡法均能滿足設(shè)計要求;眼鏡法在各施工階段應(yīng)力表現(xiàn)沒有明顯優(yōu)勢;臺階法應(yīng)在采取了相應(yīng)的加固措施或地質(zhì)條件比較好時采用。2)通過調(diào)整地質(zhì)參數(shù),反映出地下結(jié)構(gòu)對彈性模量(e)反應(yīng)敏感。3)通過調(diào)整crd法施工順序,反映出改變施工順序?qū)Y(jié)構(gòu)受力有一定影響,但影響很小。4)每步開挖都會引起相鄰段應(yīng)力增加,同時連帶會適當(dāng)降低一點遠(yuǎn)端的應(yīng)力;節(jié)點的應(yīng)力集中現(xiàn)象應(yīng)引起注意。

文章介紹了在設(shè)計階段常用的圍巖分級方法并提出了在施工階段對圍巖進(jìn)行動態(tài)分級的概念。通過對后崗隧道和大灣隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,得出了用于ⅳ級、ⅴ級圍巖分類的圍巖壓力、鋼支撐內(nèi)力及彈性波速等指標(biāo)的取值范圍。并以鶴上隧道zk6+370斷面為例,對上述指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測和回歸分析,結(jié)果表明采用圍巖動態(tài)分級方法得到的圍巖級別與實際情況相符,可用于指導(dǎo)施工階段的隧道圍巖動態(tài)分級、隧道的反饋設(shè)計和施工過程中的預(yù)測預(yù)報。

介紹了在設(shè)計階段常用的圍巖分級方法并提出了在施工階段對圍巖進(jìn)行動態(tài)分級的概念。通過對隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,得出了用于ⅳ級、ⅴ級圍巖分類的圍巖壓力、鋼支撐內(nèi)力及彈性波速等指標(biāo)的取值范圍。并以鶴上隧道zk6+370斷面為例,對上述指標(biāo)進(jìn)行了監(jiān)測和回歸分析,結(jié)果表明采用圍巖動態(tài)分級方法得到的圍巖級別與實際情況相符,可用于指導(dǎo)施工階段的隧道圍巖動態(tài)分級、隧道的反饋設(shè)計和施工過程中的預(yù)測預(yù)報。

橫龍山隧道喇叭口段地質(zhì)條件差,隧道跨度大,給施工帶來很大的難度,本文應(yīng)用有限元方法對大跨度隧道的完整的開挖過程進(jìn)行了動態(tài)模擬研究,模擬開挖采用的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工全過程,對隧道施工引起的圍巖和地表沉降進(jìn)行了分析,根據(jù)仿真計算的結(jié)果提出了大跨度隧道施工中應(yīng)該注意的問題及相應(yīng)的解決措施。

針對現(xiàn)行隧道圍巖分級存在的問題，引出了圍巖分級量化細(xì)化的必要性。在前人圍巖分級細(xì)化研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮單軸飽和抗壓強(qiáng)度rc、巖體完整性指數(shù)kv、bq值（細(xì)化值）以及彈性縱波速度vp，共四個量化細(xì)化分級指標(biāo)。探討運(yùn)用綜合模糊判別理論，在施工現(xiàn)場動態(tài)快速地判斷圍巖細(xì)化級別。以期及時修改設(shè)計，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

介紹了浙江省臺州天摩嶺公路隧道施工中的圍巖位移監(jiān)測技術(shù),包括隧道周邊、拱頂、地表的監(jiān)測點布置與量測分析方法,并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析,以指導(dǎo)隧道的設(shè)計與施工。

田東隧道是大斷面公路隧道,其出口段地形復(fù)雜、地質(zhì)軟弱、地下水豐富,在施工過程中采用了臺階法輔以洞內(nèi)外注漿加固止水措施,開挖效果較好,不僅加快了施工進(jìn)度,而且提高了施工質(zhì)量,保護(hù)了周邊山體和環(huán)境。

結(jié)合工程實例,對軟弱圍巖公路隧道洞口加固、洞身掘進(jìn)和初期支護(hù)施工技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)地介紹和分析,指出了超前長管棚和錨噴支護(hù)技術(shù)是處理軟弱圍巖行之有效的方法。

文章介紹了軟弱圍巖隧道地質(zhì)的工程特點，重點對軟弱圍巖公路隧道施工工藝和施工方法進(jìn)行了分析，以便更好的指導(dǎo)施工。

以常吉高速公路蓖麻溪隧道作為工程實例,針對山嶺公路隧道圍巖—支護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。根據(jù)蓖麻溪隧道現(xiàn)場量測獲得的位移—時間曲線,利用由總位移量、位移速9率表示的判別準(zhǔn)則來判斷隧道圍巖的穩(wěn)定性。

公路隧道圍巖穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀與展望