小凈距隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則與施工措施研究

1、小凈距隧道支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)原那么與施工措施研究【摘要】小凈距隧道是介于普通別離式隧道與連拱隧道的一種構(gòu)造型式，由于不受地形條什以及總體線道路型的限制，其較連拱隧道有施工工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)較低的特點(diǎn)，愈來(lái)愈受到工程界的育睞。但山于小凈距隧中間巖柱體厚度遠(yuǎn)小于普通別離式隧道，具圍巖變形和支護(hù)構(gòu)造受力較為復(fù)雜。本文結(jié)合小凈距隧道圍巖的受力、變形特點(diǎn)，對(duì)小凈距隧道的支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)原那么與施工步驟進(jìn)展了研究?！娟P(guān)鍵詞】隧道小凈距設(shè)計(jì)原那么施工步驟1前言在地下鐵道、鐵路隧道、公路隧道中，由于受到地形條件以及總體線道路型的限制，往往不得不在間距不充分的條件下修建2孔或多孔隧道。在該種情況下，目前主要采用連拱隧道及小凈

2、距隧道等特殊構(gòu)造型式，而工程理論說(shuō)明，連拱隧道存在大量缺點(diǎn)：諸如1)由于開挖總斷面較大、扁平率較低、施工較復(fù)雜，施工中極易產(chǎn)生塌方，施工期間的平安性不易保證；2)由于構(gòu)造構(gòu)造復(fù)雜，中墻頂部連接處的防水問(wèn)題很3囡解決，建成后容易滲漏水，嚴(yán)重影響公路隧道的適用性和耐久性；3)連拱構(gòu)造對(duì)變形敏感，襯砌易出現(xiàn)裂縫，破壞構(gòu)造整體，平安性較差；4)進(jìn)出口淺埋段及低類別圍巖段工程造價(jià)過(guò)高等。而小凈距隧道施工工藝同普通別離式隧道相比差異較小，較之連拱隧道施工工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，施工平安性和長(zhǎng)期可靠性容易得到保證。但由于小凈距隧道中夾巖柱體的厚度較小，其圍巖穩(wěn)定性和變形特點(diǎn)，支護(hù)構(gòu)造的受力機(jī)制具有自身的特征，因此

3、支護(hù)構(gòu)造的設(shè)計(jì)原那么和施工方法將與其他構(gòu)造型式隧道不同。2小凈距隧道圍巖的受力、變形特點(diǎn)小凈距隧道圍巖的受力、變形特征與隧道斷面型式、斷面尺寸、圍巖類別、隧道埋深、中夾巖柱體厚度、開挖方式、支護(hù)型式和參數(shù)選取等眾多因素有關(guān)。其中，小凈距隧道與普通別離式隧道的主要區(qū)別是，前者中夾巖柱體的厚度較薄，因施工過(guò)程中的屢次擾動(dòng)而成為受力薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)圍巖類別較低，巖柱較薄時(shí)，其中夾巖柱體將形成貫穿的塑性區(qū)，嚴(yán)重影響圍巖的穩(wěn)定性。圖1為開挖單洞和雙洞后，拱頂位移與隧道凈距、圍巖類別的關(guān)系曲線圖?？芍绊斘灰齐S隧道凈距減孝圍巖類別降低而急劇增加。圖2為雙洞開挖后等效應(yīng)力隨隧道凈距的變化情況圖。從中可以看出小凈

4、距隧道隨著中夾巖柱體厚度的減小，其圍巖的受力變得愈來(lái)愈不利，尤其是中夾巖柱體的受力。因此，對(duì)于小凈距隧道宜限據(jù)圍巖條件、巖柱厚度等因素選取合理的斷面型式、開挖方式和支護(hù)參數(shù)等。3小凈距隧道支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)原那么小凈距隧道與普通別離式隧道相比，中夾巖柱體厚度較薄，受力不利，加之地質(zhì)條件變化較大，參數(shù)準(zhǔn)確選取相當(dāng)困難，因此，對(duì)于小凈距隧道支護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)，宜在監(jiān)控量測(cè)的根底上采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的原那么。需注意以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：(1)初次支護(hù)宜采用錨噴支護(hù)，有利于及早進(jìn)展支護(hù)，保護(hù)圍巖、穩(wěn)定圍巖的變形，同時(shí)，有利于根據(jù)實(shí)際監(jiān)控量測(cè)情況進(jìn)展支護(hù)加強(qiáng)。(2)初期支護(hù)宜作為主要受力構(gòu)造，二次襯砌采用模筑混凝土或鋼筋混

5、凝土，只承受少量荷載，主要作為平安儲(chǔ)藏，有利于在圍巖條件惡化后，保證隧道的長(zhǎng)期平安性。(3)中央巖柱體的穩(wěn)定性是小凈距隧道是否成功的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)情況對(duì)中夾巖柱體采用大噸位預(yù)應(yīng)力錨索、對(duì)拉錨桿、無(wú)阽結(jié)鋼絞線、小導(dǎo)管預(yù)注漿、程度貫穿式錨桿等技術(shù)進(jìn)展加固。(4)仰拱對(duì)減孝抑制圍巖的變形，改善支護(hù)構(gòu)造的受力有重要作用，因此，對(duì)于小凈距隧道宜考慮設(shè)置仰拱并使其盡早閉合。(5)由于現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，對(duì)于支護(hù)構(gòu)造、中夾巖柱、圍巖的受力和變形狀態(tài)進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)具有重要意義。(6)雖然數(shù)值計(jì)算在參數(shù)選娶模型建立上與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況有較大的出入，當(dāng)在隧道設(shè)計(jì)中用以作為輔助手段，研究圍巖、支護(hù)構(gòu)造變形、受

6、力不利部位和薄弱環(huán)節(jié)，作為定性分析，仍是很有必要的。(7)巖柱厚度對(duì)支護(hù)構(gòu)造、圍巖的受力和變形，特別是巖柱體的穩(wěn)定有重要的影響，因此，無(wú)論何種圍巖，巖柱體均不宜過(guò)校4小凈距隧道的施工小凈距隧道的施工方法與普通別離式隧道相比差異不大，但由于中夾巖柱體厚度較小，在施工過(guò)程中，其是受力薄弱部位，穩(wěn)定性較差，因此，在施工中對(duì)中夾巖柱體的保護(hù)將至關(guān)重要。小凈距隧道施工的難點(diǎn)、重點(diǎn)是合理選取開挖順序、控制爆破作業(yè)，確保隧道開挖過(guò)程圍巖的穩(wěn)定，減小兩隧道之間由于凈距較小引起的圍巖變形、爆破震動(dòng)等不利因素。對(duì)于低類別圍巖、軟弱、破碎圍巖來(lái)說(shuō)，重在確定合理的開挖順序，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)；對(duì)于高類別圍巖、堅(jiān)硬、完好

7、圍巖，重在控制爆破振動(dòng)對(duì)圍巖穩(wěn)定性的影響。41采用合理的開挖順序?yàn)榇_保開挖過(guò)程中圍巖的穩(wěn)定性，減小因隧道間距小引起的圍巖變形、爆破震動(dòng)等不利因素，滿足小凈距隧道中央巖特有的加固要求，一般情況下，I、II類圍巖采用正向單側(cè)壁導(dǎo)坑法的開挖方法，類圍巖采用反向單側(cè)壁導(dǎo)坑的開挖方法,IV、V、VI類圍巖采用超前導(dǎo)坑預(yù)留光面層的開挖方法。表1雙車道小凈距隧道推薦采用施工方法轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.(1)對(duì)于I、II類圍巖，宜采用正向單側(cè)壁導(dǎo)坑法，該法有利于及早對(duì)中夾巖柱進(jìn)展加固，及早對(duì)中夾巖柱進(jìn)展監(jiān)控量測(cè)，為開挖后存在的風(fēng)險(xiǎn)提供超前預(yù)報(bào)，以便及時(shí)處理。當(dāng)遇隧道斷面較大、圍巖條件較差、隧道淺埋、地下水豐富時(shí)

8、，圍巖難以自穩(wěn)，應(yīng)對(duì)圍巖進(jìn)展超前預(yù)加固、地表加固或?qū)蝹?cè)側(cè)壁的上、下臺(tái)階進(jìn)步采用分步開挖。當(dāng)圍巖狀況較好，掌子面穩(wěn)定性好，為發(fā)揮大型設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，加快施工進(jìn)度，也可以將單側(cè)側(cè)壁的上、下臺(tái)階合為一步開挖或采用上下臺(tái)階與正向單側(cè)壁導(dǎo)坑組合法，但應(yīng)控制開挖進(jìn)尺。(2)對(duì)于類圍巖，宜采用反向單側(cè)壁導(dǎo)坑，有利于減小爆破振動(dòng)對(duì)中夾巖柱的影響，當(dāng)圍巖條件較好、掌子面易穩(wěn)時(shí)，對(duì)于土質(zhì)、軟質(zhì)巖石條件，可采用上下臺(tái)階與正向單側(cè)壁導(dǎo)坑組合法；對(duì)于硬質(zhì)巖石條件，可采用上下臺(tái)階與反向單側(cè)壁導(dǎo)坑組合法或上下臺(tái)階法。(3)對(duì)于、V、類圍巖，宜采用超前導(dǎo)坑預(yù)留光面層的開挖方法，增加開挖臨空面，降低爆破對(duì)巖柱的影響。、V、類圍巖

9、自穩(wěn)定性好，開挖的關(guān)鍵在于減小爆破振動(dòng)對(duì)巖柱的影響，由于超前導(dǎo)坑的存在，二次擴(kuò)挖(預(yù)留光爆層)的爆破裝藥量可以大大減小，從而降低爆破對(duì)巖柱的影響。對(duì)于巖柱較厚時(shí)，可采用上下臺(tái)階和全斷面開挖法。(4)由數(shù)值計(jì)算町知，小凈距隧道后開挖隧道對(duì)先前施工隧道的影響較先施工隧道對(duì)后施工隧道的影響大，因此，在兩孔隧道地質(zhì)條件不同的情況下，先開挖地質(zhì)條件較差的較有利。42控制爆破施工中的振動(dòng)效應(yīng)(1)采用低威力、低曝速炸藥或采用小直徑不偶合裝藥某隧道工程中，在二號(hào)巖石硝銨炸藥中混入13的添加劑，制成低爆速炸藥，使二號(hào)巖石硝銨炸藥的爆速?gòu)?200s降至1800s，振動(dòng)觀察說(shuō)明，降震效果可達(dá)40-60。(2)采用

10、微差爆破試驗(yàn)說(shuō)明，采用微差爆破后，與齊發(fā)爆破相比可降震約50。微差段數(shù)越多，降震效果越好(如圖3所示)。當(dāng)每段起爆時(shí)間間隔大于100s時(shí)，各段爆破產(chǎn)生的地震波無(wú)明顯疊加，降震效果比擬明顯。(3)采用預(yù)裂爆破或預(yù)鉆防震孔在爆破體與保護(hù)體之間鉆鑿不裝藥的單排、雙排防震孔(如圖4所示)或采用預(yù)裂爆破，降震率可達(dá)3050。同時(shí)，也可以在預(yù)裂炮孔內(nèi)側(cè)打一排孔，酌情少量裝藥，與預(yù)裂孔同時(shí)起爆，從而形成破碎區(qū)，這就可為內(nèi)部的大規(guī)模開挖建立隔震屏障，如圖5所示。(4)限制一次起爆的肽裝藥量當(dāng)保護(hù)體的容許臨界振動(dòng)速度確定后，可以根據(jù)經(jīng)歷公式，計(jì)算出一次爆破的最大裝藥量計(jì)裝藥量大于該值又無(wú)其他可靠降震措施時(shí)，那么必須分次爆破，控制一次爆破的炸藥量。(5)采用分步開挖，增加臨空面。爆破體每增加一個(gè)臨空面，其振動(dòng)效應(yīng)可相應(yīng)降低1015。5結(jié)論小凈距隧道由于中夾巖柱體厚度較薄，使得圍巖、支護(hù)構(gòu)造受力不合力，給施工帶來(lái)困難。但是，只要在設(shè)計(jì)、施工中堅(jiān)持“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、精心施工、及時(shí)支護(hù)、勤量測(cè)的原那么，合理選取斷面形式、支護(hù)參數(shù)、開挖方式和施刀j匝序，就能充分發(fā)揮小間距隧道的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，又能到達(dá)經(jīng)濟(jì)、平安的目的。參考文獻(xiàn)1劉艷青，鐘世航等小凈距并行隧道力學(xué)狀態(tài)的試驗(yàn)研