解析隧道穿越大型溶槽坍方地段施工技术研究.pdf

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1、施工技术解析隧道穿越大型溶槽坍方地段施工技术研究杨建华(上海隧道工程有限公司，上海200232)摘要：本文以隧道穿越大型溶槽塌方地段施工为研究对象，结合实际工程案例及笔者长期实践经验，对其施工技术做出相应探究。主要包括对项目工程进行简单介绍；阐述了施工地段材料物理力学参数的确定过程；通过数值模拟技术对施工技术进行了分析；最后总结处理效果与实践经验，对后续学者开展此类研究具有一定的参考价值。关键词：隧道工程；岩溶路段；溶槽塌方；施工技术中图分类号：U455．49文献标识码：A文章编号：1_674--3024(2016)22—0069一01引言3数值模

2、拟结果与分析隧道穿越大型溶槽塌方路段时，隧道施工很容易出现与大型溶槽相遇的情况，极易造成安全隐患。主要表现在该地段围岩具有软弱性，出现塌方的可能性较大。因此，隧道在此路段施工时必须根据实际情况采取正确的施工技术，降低安全隐患，避免出现塌方带来的损失。1工程概况云脚隧道地处云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，属乌蒙山脉东南侧边缘山区。总体地势北西高，南东低。场区海拔680．0～852．Om，相对高差172．Om，轴线段通过段地面高程为690．00～745．Om之间。相对高差55．Om。隧道围岩为碎石土，强、中风化泥质粉砂岩夹泥岩和泥质灰岩，薄～中厚层状

3、，钻探揭露溶洞及溶槽发育。云脚隧道全段为V级围岩，最大埋深40．96m，属于浅埋隧道，施工中围岩大变形、突水涌水、围岩失稳等风险极大，必须引起足够的重视。雨季有淋雨状出水，开挖后泥岩夹层失水易干裂、遇水易软化使围岩松驰变形，故应及时进行支护，以防止坍塌、进而冒顶；泥质灰岩段溶洞及溶槽发育，加强超前地质预报，防止突水突泥发生。2材料物理力学参数确定2．1岩石力学试验。地段材料物理性能参数主要包括混凝土层力学参数、围岩物理力学参数和锚杆物理参数等。其中，岩石力学试验中单轴压缩试验作为测量地段材料性能最为基础也是最为实用的方法得到了广泛应用。本案列中，试

4、验选择全数控液压伺服刚性岩石实验系统。其中，实验所用灰岩样品可直接从隧道现场出选取，通过适当切割、端面磨平等工艺加工为试验所用标准圆柱形样品。根据相应规范要求方法进行。之后，通过隧道勘测数据以及岩石的力学试验，选取围岩的弹性模量，并按照隧道施工设计规范选取其他参数。2．2计算模型建立。通常，岩土材料具有弹塑性，因此，根据弹塑性理论进行研究。在缺少一定的试验数据的前提下，为便于问题的简化计算，}昆凝土材料根据线弹性本构关系解决，围岩材料选择理想弹塑性本构关系。考虑到岩土材料的受压特点，模拟准则选用一直线性破坏准则，该方法还具有忽略中间主应力影响、方便

5、实用等特点，且应用广泛。此外，为便于降低边界条件对模拟结果的影响，选择计算范围沿洞径不同方向的四倍洞径较为合适。隧道施工过程中，将施工分为多个阶段进行，其中溶槽作为右侧隧道模型的中间部分，并按照相应勘测数据，简化溶槽为椭圆柱。图l即为有限元模型：瀑；滋。呻蜂誉潲。]图1有限元模型本文中数值模拟结果分析与预测主要有边墙水平收敛值、拱顶沉降、拱顶最大主应力、围岩塑性区等几个部分。其中：模拟得到边墙水平收敛值表明，当隧道开挖至溶槽部位时，断面边墙收敛值受到的影响不大，而断面前十米处收敛值受到的影响明显变大。最终得出结论，溶槽会在一定程度上造成溶槽部位边墙

6、收敛值得增大；拱顶沉降结果显示不同监测断面处的拱顶沉降具有抑制的变化趋势，而溶槽因素对于隧道拱顶的沉降没有明显的影响关系；拱顶最大主应力结果表明，不同监测断面最大应力与最小应力有一定区别，但变化并不明显，而相对其他断面而言，位于岩溶区域处，拱顶最大主应力明显增大；围岩塑性区可通过围岩有效塑性应变情况(如应变大小和分布范围等)进行判断，数值模拟结果表明，塑性区域大部分位于拱顶以及溶槽同拱底围岩的交叉部位，此外，拱脚出也有明显的塑性区。4施工技术分析本工程实例中，施工技术特点主要包括：(1)针对浅埋隧道拱顶岩溶地质灾害的特点及浅埋岩溶地质灾害致灾机理进

7、行了相应分析，使得隧道施工之前更全面掌握了拱顶溶洞填充物剥落的规律。(2)通过现场试验分析，分析填充物的物理力学性质，在此基础上，通过数值分析，对岩溶隧道围岩稳定性进行分析与结构安全性评价。(3)通过现场量测与数值分析及相关室内试验等手段，基于上述研究成果并结合岩溶区溶腔充填物剥落的隧道施工辅助措施，对防控技术进行效果评价。对上述试验研究内容找到浅埋隧道拱顶岩溶填充物持续剥落处治施工技术的破解答案和工程施工对策，确保拱顶存在岩溶填充物持续剥落的浅埋隧道处治施工技术，保证施工能够安全通过，工程质量符合设计要求。5处理效果与经验总结在隧道穿越溶槽塌方地

8、段施工过程中，施工前需重点做好地质勘测与预报工作、科学严谨的试验工作。提前进行预加固处理，便于在保证隧道施工安全的同时，也