论隧道偏压段的稳定控制(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-04
(5)由于地应力的多变性,增加幅度过快,使得实验段制定的支护措施很快就不能适应地应力的增长,施工表现为实验段措施在开始段有效可行,但后续段却发生病害;不得不一次次地增加锚喷支护的刚度。(6)根据监测资料,锚杆轴力且B侧受压,A侧受拉,说明隧道B侧受到挤压,锚杆在围岩松动圈以外的锚固长度不足,不能有效地抑制围岩变形。根据围岩松动范围测试结果也可以得以映证。(7)锚杆轴力普遍偏小,最小轴力处的围岩接触压力、钢架应力偏大,说明锚杆发挥的作用较小,使得围岩压力基本由钢架承担,在钢架达到极限强度时,引起喷混凝土开裂、钢架变形。?
  
  2 目标隧道偏压段的稳定支护方案设计?
   2.1 锚杆的设置?
  (1)按测试的地应力实测资料,采用2D-Sigma数值分析软件进行数值模拟分析。(2)根据监测数据,在实验段设置的4个围岩接触压力测试断面,根据监测断面数据分析,大致可以看出一般拱腰位置的围岩压力较其它位置大。(3)根据监控量测结果和现场实际情况,由于施工台车的结构限制,无法按设计方向设置长锚杆,部分锚杆特别是拱顶附近以倾斜的角度打入地层,监测的锚杆轴力出现压应力或受力很小,故设计无法根据监测资料准确了解锚杆的受力情况,仅能按监测资料定性分析,并结合计算机数值分析了解锚杆的受力规律。?
  2.2 钢架形式确定?
  由实验段格栅钢架支护效果可以看出,格栅可以较好的与初喷面密贴,整体受力均匀,但在隧道埋深达600m时,由于地应力较大,格栅的正截面刚度不足,使得格栅外侧钢筋外鼓变形。笔者设计选择了正截面刚度较大的20号工字钢,以解决正截面的承载力问题,但由于工字钢纵向刚度不足,在地应力进一步增大的情况下,正截面还未达到承载极限时,以纵向失稳,使得工字钢扭曲变形。?
  2.3 钢架间距确定?
  采用20号工字钢钢架纵向间距0.8m有一定的适应性,但纵向刚度不足,正截面的承载力略有不足,故选择18型钢,提高正截面刚度0.8倍,提高纵向刚度为3.3倍,纵向间距0.5~0.8m,环向成环,从实验段的效果看,隧道的初支变形得到了很好的抑制,后续段施工可根据量测资料,对钢架的间距进行优化。?
  2.4 预留变形量的确定?
  根据监测资料统计,目标实验段中最大水平收敛为64.57mm,最大拱顶下沉值为48.7mm,根据监测数据的分析,后续施工段预留变形量取值10cm是合理可行的。?
  2.5 喷射混凝土?
  混凝土采用湿喷工艺施工,提高喷射混凝土质量;混凝土强度等级不低于C20,掺入钢纤维,钢纤维拉拉强度不低于308MPa,掺量为混合料质量的3%~6%。钢筋网宜采用φ8钢筋制作,钢筋网随受喷面起伏铺设,并与钢架、锚杆连接牢固。?
  混凝土原材料质量主要控制:砂采用洁净的中砂或粗砂,细度模数宜大于2.5;碎石粒径不大于15mm;水泥强度等级不小于42.5;速凝剂使用前做速效果试验,初凝时间不超过5min,终凝时间不超过10min。?
  2.6 二次衬砌?
   二次衬砌的施作时间应控制在围岩和锚杆支护变形基本稳定后进行,应满足以下要求:①各测试项目的位移速率收敛,围岩基本稳定;②已产生的各项位移预计总位移量80%~90%;③周边位移速率小于0.1~0.2mm/d,或拱项下沉速率小于0.07~0.15mm/d。围岩变形大或流变性明显时,应采取加强喷锚支护并及时施作仰拱和二次衬砌。?
  2.7 监测方案?
  (1)为了及时了解施工过程中围岩及支护结构的受力状态,确保施工的安全,为实验段设计和调整支护参数提供参考依据,并与理论计算结果相比较,完善计算理论,为以后类似工程积累数据,结合前阶段监测成果,后续段采用以下监测方案。(2)为查明隧道松动圈动态变化情况,应选取典型断面设置多点位移计,测试从开挖开始至二衬完成时为止的围岩松动圈变化情况,用以核实地质雷达的测试数据,相互映证。(3)为查明隧道锚杆轴力的动态变化情况,应选与多点位移计同一断面,于拱顶、拱腰、边墙中部及下部设置压力盒,测试从初支设置开始至二衬完成时为止的围岩压力变化情况。
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