黃土隧道中取消系統(tǒng)錨桿設(shè)計(jì)與施工技術(shù)PPT

1、黃土隧道中取消系統(tǒng)錨桿設(shè)計(jì)與施工技術(shù),匯報(bào)人：長(zhǎng)安大學(xué) 陳建勛,一、前言 二、兩個(gè)試驗(yàn)段的對(duì)比分析 三、錨桿軸力測(cè)試分析 四、錨桿受力機(jī)理分析 五、結(jié)論,鋼架條件下黃土隧道系統(tǒng)錨桿支護(hù)效果研究,一、前 言,一、前言,目前，黃土地區(qū)隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式多采用復(fù)合式襯砌,它是由初期支護(hù)、防水層和二次襯砌組合而成。初期支護(hù)采用噴錨支護(hù)，由噴射混凝土、系統(tǒng)錨桿、鋼筋網(wǎng)、型鋼拱架或者格柵拱架等支護(hù)部件進(jìn)行適當(dāng)組合的支護(hù)形式。但在黃土隧道中，系統(tǒng)錨桿是否能在結(jié)構(gòu)中起到作用，這個(gè)問題一直倍受爭(zhēng)議。鑒于此，在某黃土隧道中設(shè)置了有系統(tǒng)錨桿和無系統(tǒng)錨桿兩個(gè)長(zhǎng)各為30米的試驗(yàn)段，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控量測(cè)，其目的是通過對(duì)兩

2、個(gè)監(jiān)測(cè)段的對(duì)比，檢驗(yàn)系統(tǒng)錨桿在黃土隧道中是否能起到應(yīng)有的作用。,一、前言,一、前言,劉家坪3號(hào)隧道開挖跨度12.16米。在該隧道設(shè)置了兩個(gè)試驗(yàn)段，共四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，均為級(jí)圍巖。該段為離石組老黃土，土質(zhì)較均勻，結(jié)構(gòu)緊密，中部夾含多層棕紅色古土壤層和少量鈣質(zhì)結(jié)核，呈塊狀整體結(jié)構(gòu)，柱狀節(jié)理發(fā)育。 隧道采用復(fù)合式襯砌，隧道開挖半徑6.08m，采用拱部留核心土環(huán)形開挖法。該隧道設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)見下表。,一、前言,隧道支護(hù)參數(shù)表,隧道施工步驟示意圖,一、前言,第1試驗(yàn)段為有系統(tǒng)錨桿段，監(jiān)測(cè)斷面埋深約44米。第2試驗(yàn)段為無系統(tǒng)錨桿段，監(jiān)測(cè)斷面埋深約36米。,監(jiān)測(cè)斷面縱向布置,一、前言, 圍巖壓力 初期支護(hù)凈空收斂

3、與拱部下沉 噴射混凝土應(yīng)力 格柵拱架內(nèi)、外側(cè)應(yīng)力 縱向連接筋應(yīng)力 錨桿軸力 初期支護(hù)與二次襯砌間的接觸壓力 二次襯砌混凝土內(nèi)、外側(cè)應(yīng)力 二次襯砌凈空收斂,一、前言,監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,監(jiān)測(cè)斷面元件布置,初期支護(hù)階段元件布置圖,一、前言,二次襯砌階段元件布置圖,一、前言,鋼筋應(yīng)力計(jì)焊接,一、前言,二次襯砌混凝土中應(yīng)變計(jì)的安裝,一、前言,二、兩個(gè)試驗(yàn)段的對(duì)比分析,二、兩個(gè)試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,試驗(yàn)段各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,二、兩個(gè)試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,（一）初期支護(hù)階段監(jiān)測(cè)結(jié)果 1圍巖壓力 第1試驗(yàn)段中YK50+104.2斷面的圍巖壓力分布不均，且壓力值較大，其他三個(gè)斷面的壓力值相對(duì)來說比較接近，大多部位壓

4、力值都在0.1MPa以下。二次襯砌施做后，壓力值基本穩(wěn)定。,2噴射混凝土應(yīng)力 第2試驗(yàn)段的YK50+142斷面的噴射混凝土有受拉力的情況，各個(gè)斷面的噴射混凝土所受的壓應(yīng)力都在8.0MPa以下，在同一量級(jí)，應(yīng)力值增長(zhǎng)速率也大致相同。噴射混凝土施作后20天左右噴層應(yīng)力趨于穩(wěn)定，應(yīng)力呈緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。但二次襯砌施作后，應(yīng)力值有所下降，之后應(yīng)力發(fā)展進(jìn)入穩(wěn)定階段。,二、兩個(gè)試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,3格柵鋼架應(yīng)力 除YK50+134斷面的拱頂和右拱60處的格柵外側(cè)應(yīng)力值大于100MPa（分別為111.4MPa和104.3MPa）外，其余各斷面各點(diǎn)所受的應(yīng)力均在100MPa以下，處于同一量級(jí)。格柵鋼架施作后2

5、0天左右，格柵鋼架應(yīng)力趨于穩(wěn)定，應(yīng)力呈緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。但二次襯砌施做后，應(yīng)力值有所下降，之后應(yīng)力發(fā)展進(jìn)入穩(wěn)定階段。,4凈空收斂和拱頂下沉 從各個(gè)斷面的收斂值和拱頂下沉值來看，變形在同一量級(jí)，大小比較接近，穩(wěn)定所需時(shí)間也大致相同。,5第1試驗(yàn)段錨桿軸力 從監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，拱部和墻腳處鎖腳錨桿不同深度處的軸力均為壓力，而拱腳處的鎖腳錨桿受拉，錨桿所受最大壓應(yīng)力為57.11MPa，,二、兩個(gè)試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,最大拉應(yīng)力為35.47MPa，表明錨桿受力不大。 （二）二次襯砌階段監(jiān)測(cè)結(jié)果 1接觸應(yīng)力 四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的接觸壓力拱部壓力值比較接近，處于同一量級(jí)，最大開挖線處的壓力值相對(duì)來說較大，右側(cè)壓力值最

6、大為0.268MPa，左側(cè)壓力值最大為0.102MPa。仰拱邊緣處的壓力值相對(duì)較大，最大為0.406MPa，仰拱其他部位壓力值在0.100MPa以下。,2襯砌混凝土應(yīng)力 從各斷面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看，襯砌混凝土絕大部分處于受壓狀態(tài)，壓應(yīng)力值也較為接近，處于同一量級(jí)，應(yīng)力值比較穩(wěn)定。,二、兩個(gè)試驗(yàn)段監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析,3凈空收斂 從監(jiān)測(cè)結(jié)果看，各斷面最大收斂值僅在1mm左右，襯砌變形很小，數(shù)據(jù)受誤差影響較大。,三、錨桿軸力測(cè)試分析,三、錨桿軸力測(cè)試分析,錨桿軸力統(tǒng)計(jì)表,注：正值表示壓應(yīng)力；負(fù)值表示拉應(yīng)力。,三、錨桿軸力測(cè)試分析,通過對(duì)劉家坪2號(hào)隧道的兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面、劉家坪3號(hào)隧道的兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面以及劉家坪5

7、號(hào)隧道的一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的錨桿軸力測(cè)試結(jié)果（見上表）分析可以看出，拱部錨桿軸力均為壓應(yīng)力，拱腳處鎖腳錨桿軸力均為拉應(yīng)力，墻腳處鎖腳錨桿所受軸力有拉應(yīng)力也有壓應(yīng)力。,四、錨桿受力機(jī)理分析分析,五、主要結(jié)論,五、主要結(jié)論,經(jīng)過長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)現(xiàn)已基本穩(wěn)定。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，得出以下結(jié)論： 1各項(xiàng)數(shù)據(jù)在測(cè)試元件埋設(shè)后的20天左右趨于穩(wěn)定，說明隧道圍巖在初期支護(hù)施做后的20天左右就可以進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。 2由第1試驗(yàn)段（有錨桿段）和其它有錨桿試驗(yàn)斷面的錨桿軸力測(cè)試可知，拱部錨桿軸力均為壓應(yīng)力，拱腳處鎖腳錨桿軸力均為拉應(yīng)力，墻腳處鎖腳錨桿所受軸力有拉應(yīng)力也有壓應(yīng)力。,3通過對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分

8、析可知，不論從變形還是受力上講，同類數(shù)據(jù)是處在同一量級(jí)的，并且通過對(duì)多個(gè)隧道錨桿施工情況的了解，可以認(rèn)為系統(tǒng)錨桿對(duì)于黃土隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性無較大影響。,五、主要結(jié)論,4由于采用分部開挖法施工，施工空間狹小，錨桿施工往往無法徑向施作，達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求。 5通過對(duì)級(jí)圍巖隧道施工各個(gè)工序所需時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，在四臺(tái)電鉆同時(shí)施工的工況下，錨桿施工所需時(shí)間至少為2小時(shí)，完成初期支護(hù)每個(gè)循環(huán)所需總時(shí)間約為16小時(shí)。如果取消系統(tǒng)錨桿，不但可及時(shí)進(jìn)行噴射混凝土施工，能確保隧道穩(wěn)定，而且可顯著縮短工期。,6以長(zhǎng)3米的錨桿單價(jià)46元米計(jì)，級(jí)圍巖拱部的錨桿共有23根/延米，工程造價(jià)為3174元，以隧道工程造價(jià)3萬元米計(jì)，錨桿占工程的10.6?？梢姡∠^桿可顯著降低工程造價(jià)。,五、