1—隧道变形控制技术的辅助工法.ppt

在我们的工程实践中，我们已经认识到辅助工法的重要性，在这方面我们也做了相当的努力，取得的成就是不言而喻的,我们许多隧道都是采用在有效的辅助工法建成的就是一个证明。在不良围岩或特殊围岩中修筑隧道，辅助工法是不可缺少的技术对策。为了清楚地说明辅助工法在控制隧道变形和松弛中不可忽视的作用，作为预备知识，我先提出一个隧道技术人员应该具备的三点基本认识和四项基本原则。 要使四者（围岩、喷混凝土、锚杆、钢支撑）成为一体是需要下功夫的 1、喷混凝土必须与围岩密贴，也就是要求喷混凝土与围岩必须具有一定的附着强度； 2、钢架必须与初次喷射的喷混凝土密贴，其措施就是在钢架和喷混凝土之间，以一定的力打入楔块，使钢架与喷混凝土紧密接触； 3、锚杆要把喷混凝土（包括钢架）与围岩联系在一起形成一个围岩、喷混凝土、钢架的结构体系，这就要求锚杆最好在最后施设。 日本在2006年的隧道规范中明确规定“在围岩条件恶劣的场合，初期支护的施设步骤是：初次喷混凝土、钢支撑、二次喷混凝土、锚杆。 在什么条件下才采用辅助工法？也是一个亟待解决的问题。根据目前掌握的文献和工程实绩看：有2个条件 一个是掌子面位移超过总位移20～30％的围岩；这是理论上的定量的指标；也就是说辅助工法必须把发生的掌子面位移控制在总位移的20～30％之内，而用初期支护来处理掌子面后方的位移； 一个是二次衬砌可能承载的地质条件；这是定性的指标。也就是说，在二次衬砌可能承载的地质条件下，必须把位移控制在不使二次衬砌承载，或承受部分荷载（10～20％左右）的水平。 第1个指标需要进行理论上的研究，而且需要解决量测掌子面初始围岩的技术难题。 第2个指标，需要决定容许二次衬砌承载的程度？ 示例三：丰见城隧道 丰见城隧道是一座长1074m的公路隧道，东侧隧道洞口附近埋深约5～20m，上部有一交通量很大的公路和民房，上下线的净距最小为0.44m。围岩为单轴抗压强度2N/mm2的泥岩，遇水后强度显著降低。在这种施工条件下，为了控制开挖对地表面的影响，下沉管理非常重要。为此，采用了带辅助台阶的全断面法。东洞口的断面图示于图65。为控制开挖的影响，采用掌子面长锚杆补强，来控制先行位移。距东洞口约60m采用管棚工法。其先采用长钢管超前支护。长钢管超前支护的支护模式示于图66。 施工都要求在上下线隧道距上半断面5m左右的位置用喷混凝土和钢支撑使断面早期闭合（照片21）。施工量测结果示于图67。把净空位移控制在很小的范围，地表面下沉最大只有20mm左右。 示例四 ：现场量测数据的评价 现场的地形比较平缓，在洞口段上方存在民房，为了控制地表面下沉，在距上半断面5m的位置用钢支撑和喷混凝土闭合。地质是单轴抗压强度2N/mm2的泥岩，埋深约10～20m。图68表示净空位移收敛前距掌子面的距离。在早期闭合的区间，净空位移、拱顶下沉当掌子面通过1D以内几乎都收敛了，在没有进行早期闭合的区间，净空位移在1～2D，拱顶下沉在2～4D材开始收敛。说明前者的位移、下沉收敛比较早。 示例五：数值解析方法的评价 采用二维弹塑性FEM解析对上半断面法和早期闭合的全断面法进行了各种围岩条件产生的影响的评价。 图70示最终阶段的隧道周边围岩塑性区分布情况。图中有颜色部分表示塑性区。塑性区多发生在隧道隅角处，但与上半断面法比较，早期闭合的全断面法的周边塑性区都比较小，因此，表现出控制塑性区的效果。 图71表示最大的地表面下沉值。不管那种方法，随着c、φ值的减少，早期闭合的全断面法控制地表面下沉的效果大。 示例六：三远公路隧道 该隧道在通过断层破碎带和围岩强度应力比在0.7～1.2的软弱破碎的蛇纹岩地带，确立的施工原则是：以高强喷混凝土为主设计高承载力的支护结构，使之早期闭合，控制开挖影响区域向深部发展。通过蛇纹岩及主断层的支护结构示于图72。施工方法采用超短台阶的全断面法，如图73所示，断面闭合单位取3m，在距上半断面掌子面7～8m处，上下断面各以3m的进尺使断面闭合。 支护结构的构造列于表23。 断面划分 DⅡ－1 DⅡ－2 叶片状、粘土状规模 小规模 中、大规模、主断层 围岩强度应力比 小于1.0 小于1.0 一次开挖进尺 1.0m 1.0m 变形富余量 10cm 10cm 支护、闭合 喷混凝土厚度 抗压强度 25cm 18MPa 25cm 36MPa 钢支撑 H－200（SS400） 正面喷混凝土 上下断面19根（L＝4m），170kN 从量测数据看，因早期闭合，在泥质片岩区间，拱顶下沉控制在10mm以下，净空位移控制在25mm以下，在变形富余量100mm以内均以收敛。在主断层破碎带区间因受围岩不均匀的物性影响，拱顶向上方抬起约7mm，净空位移达到38mm。