山區(qū)不良地形地質(zhì)隧道進(jìn)洞施工工法模板

山區(qū)不良地形地質(zhì)隧道進(jìn)洞施工工法目錄一、現(xiàn)狀及簡要說明1二、主要研究內(nèi)容及技術(shù)重點11施工力學(xué)效應(yīng)剖析22施工方法綜合比選5三、抵達(dá)目標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和成就形式5結(jié)論成就6山區(qū)不良地形地質(zhì)隧道進(jìn)洞施工工法一、現(xiàn)狀及簡要說明現(xiàn)狀:近年來隨高速鐵路隧道的迅猛展開,隧道工程所碰到的施工技術(shù)問題不斷增多，如淺埋偏壓地段、軟巖破裂圍巖段及大斷面隧道等施工方法和施工工藝問題有待解決。尤其隧道洞口段施工是整個隧道工程施工的重點。針對隧道洞口的特點，怎樣做到超前思維,擬訂出確實可行的進(jìn)洞施工方案，使其既能減少隧道洞口邊坡開挖和防備工程量，又能維護(hù)洞口的原生植被，同時也能加速洞口段的施工進(jìn)度，保證施工平安，對此進(jìn)行施工技術(shù)研究。簡要說明:以南廣鐵路大郵村隧道V級圍巖淺埋段為研究對象，經(jīng)過隧道施工效應(yīng)數(shù)值剖析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)剖析，比較了CRD工法和三臺階法兩種施工方法.從施工效應(yīng)角度出發(fā)，對地表沉降要求不十分嚴(yán)格的山嶺隧道，兩種施工方法均能知足隧道施工過程中洞室穩(wěn)定和構(gòu)造平安。CRD工法在控制地表沉降及洞室變形：方面更優(yōu),但從施工本錢、施工工效、施工管理等方面臺階法更優(yōu)。在本工程采用三臺階法施工，提高了施工效率，保障了隧道施工平安和構(gòu)造穩(wěn)定.工程概略：南廣鐵路大郵村隧道地處廣西省梧州市藤縣滕州鎮(zhèn)，設(shè)計為雙線隧道，單面下坡，起訖里程IDK205+710～I(xiàn)DK206+752，隧道全長1042m。出口段IDK206+502～I(xiàn)DK206+752長250m范圍內(nèi)埋深15～35m，屬淺埋隧道，V級圍巖。洞身主要穿越粉質(zhì)粘土和全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化的粉砂巖,石質(zhì)較破裂。V級圍巖段隧道開挖凈寬14.48m，開挖凈高12。59m。隧道設(shè)計為復(fù)合式襯砌，拱部25中空注漿錨桿，邊墻Φ22砂漿錨桿，長4.0m,間距1。0m×1。0m,I20鋼架0。6m／榀，C25網(wǎng)噴混凝土厚28cm，C35模筑混凝土拱墻厚55cm，仰拱厚65cm。二、主要研究內(nèi)容及技術(shù)重點出入洞口地段采用35m長管棚超前支護(hù)、雙側(cè)壁坑法進(jìn)洞方案。關(guān)于出口淺埋段，經(jīng)過對淺埋雙線隧道三臺階法和CRD法施工方案的力學(xué)模擬和施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)剖析,確定施工方案。1施工力學(xué)效應(yīng)剖析1．1計算模型及計算參數(shù)為對比剖析三臺階法和CRD法開挖過程中的隧道穩(wěn)定性及施工力學(xué)行為,選用IDK206+575斷面(距洞口177m，埋深17．5m),采用ANSYS10．0有限元軟件成立平面應(yīng)變有限元模型對隧道施工動向進(jìn)行模型剖析，計算模型如圖1所示，地層及支護(hù)計算參數(shù)見表1。模型計算寬度為5倍洞徑，洞頂取到地表17。5m，隧底下方計算范圍為2.5倍洞徑范圍.地層及構(gòu)造材料均聽從DP折服準(zhǔn)那么。錨桿加固區(qū)地層參數(shù)按提高25%考慮，超前小導(dǎo)管加固區(qū)地層參數(shù)按提高50％考慮。各部施工圍巖應(yīng)力釋放率均按35％考慮。1．2圍巖豎向位移剖析不論是CRD法仍是三臺階法，隧道施工惹起的圍巖豎向位移均在開挖結(jié)束后取得最大值，詳細(xì)豎向位移散布如圖2所示。關(guān)于CRD法，開挖結(jié)束后拱頂圍巖豎向位移69mm,底板隆起11mm;關(guān)于三臺階法，開挖結(jié)束后拱頂圍巖豎向位移95mm，底板隆起不顯然。表1地層及支護(hù)計算參數(shù)地層及支護(hù)彈性模量/Mpa粘聚力/kpa內(nèi)摩擦角/(°〕泊松比密度〔kg/m3)雜填土2060200。351850強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖50100250。331950下付基巖1000200350.302300錨桿加固區(qū)62.5125330。331950小導(dǎo)管加固區(qū)75200370.331950初期支護(hù)250001300600。20250021．3地表沉降剖析地表沉降關(guān)于山嶺隧道雖不是主要控制指標(biāo)，但關(guān)于淺埋隧道過大的地表沉降易惹起隧道冒頂現(xiàn)象，此外因過大地表沉降而次生的地表裂痕也會成為地下水的滲流通道而危及隧道平安。不論是CRD法仍是三臺階法,地表沉降值均隨開挖施工而不斷增加。關(guān)于CRD法，當(dāng)一側(cè)施工達(dá)成后最大地表沉降為20mm，全部施工達(dá)成后最大地表沉降為35mm。由于開挖施工的不對稱性,地表沉降曲線也呈不對稱散布，最大沉降值發(fā)生在后施工的一側(cè)，影響寬度約80m。關(guān)于三臺階法,上臺階施工惹起的地表沉降占到總沉降量的90％，施工達(dá)成后,最大地表沉降為57mm。所以在臺階法施工中，控制上臺階開挖穩(wěn)定性特別重要，在施工中應(yīng)采取有效的支護(hù)手段和協(xié)助舉措以控制隧道穩(wěn)定，保證隧道施工平安。如圖為兩種施工方法惹起的地表沉降槽散布曲線。31．4支護(hù)內(nèi)力剖析支護(hù)構(gòu)造的受力狀態(tài)可根據(jù)構(gòu)造的內(nèi)力散布進(jìn)行判斷，計算所得初期支護(hù)內(nèi)力散布如圖4和圖5所示。計算結(jié)果顯示,除CRD法臨時支護(hù)與初期支護(hù)相交處和三臺階法拱部及臺階交接處受力較大外，支護(hù)構(gòu)造整體受力不大。CRD法最大軸力發(fā)生在臨時支護(hù)上,最大值為1010kN；三臺階法最大軸力發(fā)生在拱頂部位,最大值為709kN。CRD法最大彎矩發(fā)生在拱部臨時支護(hù)與初期支護(hù)相交處，最大值為329kN·m;三臺階法最大彎矩發(fā)生在上臺階與中臺階相交處，最大值為kN·m。由此可見,三臺階法與CRD法相比,支護(hù)構(gòu)造應(yīng)力集中現(xiàn)象獲得顯然緩解。4施工方法綜合比選根據(jù)平面模型計算結(jié)果，兩種工法開挖結(jié)束后主要的施工效應(yīng)如表2所示。表2CRD法和臺階法施工效應(yīng)對比圍巖位移/mm支護(hù)內(nèi)力支護(hù)主應(yīng)力/Mpa施工方法彎矩地表沉降拱頂下沉水平收斂軸力/kN·m)最大值最小值/(kNCRD法356935101032923.726。8三臺階法579540709927。157.03注：主應(yīng)力最大值均發(fā)生在彎矩最大處，其截面主應(yīng)力值均未超過材料極限強(qiáng)度。由表2可知,三臺階法與CRD法相比地層變形相對較大，但構(gòu)造應(yīng)力集中現(xiàn)象顯然減弱,支護(hù)構(gòu)造受力較合理。關(guān)于淺埋隧道，圍巖荷載輕小而支護(hù)剛度相對較大，兩種工法隧道穩(wěn)定性相差不大。因此，從施工效應(yīng)角度出發(fā)，三臺階法和CRD法均能保證隧道施工平安和構(gòu)造穩(wěn)定。關(guān)于山嶺隧道對地表沉降要求不是十分嚴(yán)格，兩種工法均可知足要求。三、抵達(dá)目標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和成就形式根據(jù)本隧道工程特點，從施工組織和出碴運(yùn)輸角度出發(fā)，不論采用CRD法仍是三臺階法，將隧道斷面豎向分頻頻開挖較為適宜.CRD法在過去的相像工程中應(yīng)用較多，控制地表沉降及洞室變形較臺階法為優(yōu),但在大量的工程實踐中也發(fā)現(xiàn)該工法存在著顯然缺乏之處，詳細(xì)表現(xiàn)為：(1)施工工效較低，不利于大型設(shè)施效率的發(fā)揮.CRD工法將大斷面隧道切割成多個獨立小空間，不利于大型機(jī)械設(shè)施效率的發(fā)揮，開挖、出碴及支護(hù)效率均較低。而三臺階法各分部問敞開，作業(yè)空問大，有利于機(jī)械設(shè)施效率發(fā)揮,施工工效相比較高。(2)施工本錢高，施工管理難度大.CRD工法臨時中近鄰及臨時仰拱都屬臨時支護(hù)，在二次襯砌前需撤掉，不可重復(fù)利用，造成材料浪費，施工本錢增加.另外施工工藝及作業(yè)復(fù)雜，各作業(yè)面相互影響，施工管理難度大.(3〕爆破作業(yè)平安風(fēng)險高。當(dāng)CRD工法需爆破作業(yè)時，多工作面近距離爆破相互影響大，爆破作業(yè)可能會惹起臨時支護(hù)損壞，也存在人員平安隱患.(4〕撤掉作業(yè)及不對稱作業(yè)平安風(fēng)險高。CRD工法施工過程中，由于臨時支護(hù)施作和撤掉，使隧道支護(hù)構(gòu)造受力頻頻應(yīng)力重散布,構(gòu)造受力處于不對稱狀5態(tài),特別是二次襯砌前臨時支護(hù)撤掉時，使圍巖和支護(hù)構(gòu)造再次應(yīng)力重散布,構(gòu)造安令風(fēng)險增加.相比之下,臺階法施工工法靈活，根據(jù)圍巖條件臺階可長可短，臺階高度調(diào)節(jié)方便易行，如施工組織適當(dāng)，可實現(xiàn)短距離的仰拱支護(hù)構(gòu)造關(guān)閉；且便于施工組織管理，有利于大型機(jī)械設(shè)施效率發(fā)揮;支護(hù)構(gòu)造受力平均，如施工協(xié)助舉措適當(dāng)，可使隧道圍巖和支護(hù)構(gòu)造變形控制在允許范圍內(nèi)，其適應(yīng)性更加寬泛。針對本隧道工程的特點,并根據(jù)模擬計算結(jié)果和過去工程經(jīng)驗,臺階法和CRD法的綜合比較結(jié)果詳見表3表3Ⅴ級圍巖兩種典型工法綜合對比施工方法洞室構(gòu)造地層施工工爆破施施工進(jìn)工程造施工管穩(wěn)定性平安性位移藝要求工控制度價理CRD法穩(wěn)定平安小復(fù)雜困難相對較相對高困難慢三臺階法穩(wěn)定平安較小簡單容易相對較相對低方便快結(jié)論成就從兩種工法的對比結(jié)果能夠看出,在本工程V級圍巖淺埋區(qū)段采用三臺階法施