坡积体中浅埋偏压特长隧道施工关键技术-隧道及地下工程科技信息平台.PDF

坡积体中浅埋偏压特长隧道施工关键技术 中铁隧道集团四处有限公司 中南大学 1.成果档案 （1）成果名称：坡积体中浅埋偏压特长隧道施工关键技术 （2）依托项目: 龙永高速公路四标项目部砂子坡隧道 （3）完成单位：中铁隧道集团四处有限公司 中南大学 （4）主要研究人员: 刘国生、邹少祥、兰小波、傅鹤林、唐小富、王刚、莫林辉、 兰廷波、马贤彬、马小波 （5）组织验收 （评审）单位：中铁隧道集团有限公司 （6）验收 （评审）时间：2016 年9 月28 日 （7）验收 （评审）证书号：中隧科评[2016]第06 号 （8）成果水平：国际先进 （9）获奖情况： 2.简要技术说明及主要性能指标 主要研究内容： 1、坡积体中浅埋偏压隧道施工风险评估与风险源控制； 2、坡积体渗透特性试验研究； 3、坡积体中浅埋偏压隧道支护措施的作用机理和适用性研究； 4、洞口支挡结构中锚杆（锚索）力学机理与应用技术 5、坡积体中浅埋偏压隧道洞口预加固及进洞技术研究； 主要性能指标及取得的成果： 1、隧道进洞施工风险评估与控制技术研究。根据专家调查情况，对砂子坡隧道相关风 险事件的风险源进行了统计整理，大体确定了相应风险事件对应的风险源；通过对隧道建设 条件、勘查设计、施工技术等方面的分析，对隧道建设的潜在重大风险事件进行辨识、评估， 并提出了控制措施；经分析，塌方、突水涌泥、破碎带施工的风险等级较高，为Ⅲ级，需引 起施工单位的高度重视，控制相应风险事件的风险源，采取措施降低风险。洞口及浅埋段失 稳、环境影响等的风险等级相对较低，为Ⅱ级，施工单位应采取相应措施，控制相应风险事 件的风险源。 2、坡积体渗透特性研究。利用自制的常水头渗透仪，研究粗料质量百分含量p5 从0％ 逐步过渡到100％(间隔10％)时坡积体的渗透系数，求出坡积体复合渗透系数的计算公式。 通过室内正交试验研究坡积体中粗料含量、孔隙比(压实度) 和颗粒形状三个因素在不同水 平下对坡积体的渗透系数的影响，找出三因素与坡积体渗透系数之间的关系，并提出砾石集 合体渗透系数计算公式。得到的试验研究结果对于工程中坡积体的稳定性分析和坡积体相关 处置提供理论基础和指导价值，避免了因坡积体中潜在的滑坡、剥落、崩塌等危害。 3、坡积体中浅埋偏压隧道支护措施的作用机理和适用性研究。分析了偏压隧道中锚杆、 喷射混凝土、钢支撑、钢筋网、二次衬砌、超前支护、超前小导管等支护结构的作用机理。 并结合砂子坡隧道龙山端洞口浅埋偏压段，采用数值方法分析了三种工况下（无支护情况下 的天然状态和降雨状态、采用相应的辅助工法和支护结构，隧道采用全断面开挖、采用相应 的辅助工法和支护结构，隧道采用交叉中隔墙法（CRD 法）开挖）隧道围岩应力场、位移场 的变化情况和支护结构的受力特点。研究成果对于工程施工具有重要的指导价值。 4、洞口支挡结构中锚杆（锚索）力学机理与应用技术。分析了锚杆 （锚索）的破裂面 形状及破坏形式，结合其破坏形式，推导锚杆（锚索）极限抗拔承载力公式及考虑岩土体损 伤特性的锚索轴力和侧摩阻力沿着锚索长度分布的解析解。并结合现场测试，获得了加固桩 及锚索的应力和位移分布特征，验证了隧道洞口加固措施的合理性、有效性和迫切性。 5、坡积体中浅埋偏压隧道洞口预加固及进洞技术研究。提出了坡积体中浅埋偏压隧道 洞口地表预加固及进洞技术，通过室内试验模拟了地表预注浆，优化了进洞相关设计、施工 工序与参数，保证了隧道施工安全。主要内容：经过注浆后，能够有效地增强围岩强度，提 高了围岩承载力，使地表沉降与围岩位移减少了30%左右，保证了隧道开挖不至于引起围岩 变形过大而导致破坏，另外地表注浆对防止边坡滑移也到了很大的作用；对降低支护受力， 提高支护结构的安全系数，从而保证支护结构的稳定也起到了一定的作用；与自然状态下相 比，通过施作抗滑桩及挡土墙后的边坡，隧道开挖的稳定性有了明显的提高。因此，在不良 地质地形条件下，隧道洞口边仰坡往往需要进行加固，其中施作抗滑桩、挡土墙等地表预加 固是常用的加固手段；施作挡土墙及抗滑桩能有效地控制隧道洞口段崩塌堆积体堆积、地形 偏压、埋深较浅等不利的施工环境，达到“安全进洞”的目的；结合地表注浆及