隧道软弱围岩施工.docx

目 录 课题研究背景与现状 3 - 1 1 研究课题的提出 3 - 1 1.2 课题研究的背景和现状………… .…………………………………………………… 3-1 长梁山隧道地质条件… 3-3 2. 1 地质构造 3 - 3 2. 2 岩性 3 - 3 2.3 地下水条件… 3-3 3 长梁山隧道施工方法… .………………………………………………………………………… 3-5 3.1 基本原则… .………………………………………………………………………………… 3-5 一般地段开挖与初期支护… 3-5 不同地质条件的施工措施… 3-8 地下水极丰富的断层地段超前注浆… 3-12 软弱及层状围岩隧道施工爆破技术… 3-14 隧道施工爆破对围岩的损伤作用… 3-14 隧道施工爆破的数值模拟… 3-15 软弱围岩隧道施工爆破参数… 3-24 层状围岩隧道施工爆破… 3-26 隧道施工过程数值模拟… 3-29 三维分析模型的建立… 3-29 计算结果分析… 3-34 层状围岩锚固技术研究… 3-41 层状围岩锚固技术… 3-41 6. 2 迈式锚杆的使用 3 - 4 6 锚固药包制作技术… 3-46 蛛蛛网状系统锚固岩体技术… 3-47 湿喷技术研究… 3-47 隧道施工监控量测… 3-49 7.1 监测方案 3-49 监测资料的分析处理 3-50 8 小结 3-57 3-13 3-13 8 3- 3-141 课题研究背景与现状 研究课题的提出 在隧道建设中经常要通过软弱围岩，尤其是层状围岩、断层带以及富水地段，安全快速的通过这些不良地质地段需要进行研究。研究的问题有：首先需要提前知道施工掌子面前方的地质情况， 以便准备施工措施，这需要超前地质预报工作，这在文件二中已经有详细论述；其次，要研究合理的爆破措施，以形成设计的开挖面；要预测施工过程中可能发生的拱顶下沉、拱腰收敛等参数，以便对照实际施工情况及时调整支护参数；对于不同的地质条件要有针对性的处理措施；在施工中要进行准确及时的量测，以便及时判断隧道的稳定性和受力情况；需要有完善的技术措施保证衬砌和支护的可靠性；对于富水地区要考虑合适的通过措施，关于超前注浆和防排水措施有专门章节讨论。长梁山隧道全长 12780m，其中Ⅱ、Ⅲ类围岩占施工段长度的 76.2%，如何突破大洞室软弱围岩 施工难点，成为本工点施工的突出课题。在长梁山隧道施工中，以理论为指导，通过现场实践，总 结出软弱围岩条件下快速施工的工法，有很大的理论意义和推广价值。 课题研究的背景和现状 隧道支护设计 关于隧道支护设计，由于目前还不能从理论上完善地、定量的说明喷锚支护的原理，所以设计 还是以经验的方法为主。目前还没有找到一种公认的合理方法。《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》明确指出：隧道衬砌支护“设计应以工程类比法为主”，“对地质复杂、大跨度和有特殊要求的隧道，除采用工程类比法外，还应采用理论分析法进行检算”。《锚杆喷射混凝土支护技术规范》规定：隧 道工程“喷锚支护的设计，采用工程类比法，必要时，还应辅以监控量测及理论验算法”。我国工程 类比法，一般是首先进行工程地质勘察确定围岩类别，参照各部门制定的支护参数表，选定喷锚支 护类型和参数。 美国土木工程师协会出版的《隧道衬砌设计指南》指出：衬砌通常按照使用要求、地质条件选 择，给出“主要衬砌形式一览表”，并用一定的假设地层荷载进行验证。在不利或不能断定的情况下， 衬砌可以暂时选定，而后通过施工中的现场观测和量测考察它的性能。在设计方法中强调“经验是 极端重要的，在设计的早期阶段，依靠施工工程师和业主的知识，会得到施工方便和造价经济的衬 砌”。并且指出“分析方法的精度远超过所掌握地层主要参数的精度，且沿着隧道的地层可能发生很 大的变化。分析方法的主要优点是能够获得各项参数变化幅度内的衬砌形态，估计上下限条件下的 性能。设计者不应用计算成果代替判断和经验。 《美国隧道衬砌设计指南》写道：隧道工程本来是无法预言和不能确定的活动过程，地下情况不能在工程竣工前彻底了解。实践证明，地面勘察测得的断层和节理通常是地下实际揭露的百分之几，地面地质勘察精度达不到施工要求。另一方面，地下开挖暴露的岩体结构是难以精确描述的， 软弱围岩是隧道工程无法避免的不良地质问题。铁路隧道遇到不良地层平均占全长的10-20%。最后， 隧道施工参数随着地质因素变化，在开挖支护过程中增加了不可精确预计的人为因素。比如下面的施工参数在隧道开挖支护过程中都是随着时间变化的：1.开挖方面。每循环进尺洞周超挖值，松动圈，施工测量误差，各类围岩预留变形量，塌方次数、位臵和最大高度，洞周各点在开挖和支护阶段位移释放值及位移总值中所占的比例等。