佰公凹隧道左线超浅埋段加强辅助施工措施方案分析.doc

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1、最新【精品】范文 参考文献 专业论文佰公凹隧道左线超浅埋段加强辅助施工措施方案分析佰公凹隧道左线超浅埋段加强辅助施工措施方案分析 【摘 要】本文阐述了隧道左线超浅埋段加强辅助施工方案，通过方案必选，结合隧道实际情况及工期要求，确定适应项目的施工方案，并得到成功实施，为今后类似工程的施工提供了一定的借鉴与参考。 【关键词】小导管；强度验算；加固 一、工程概况 佰公凹隧道出口端左线ZK27+858ZK27+927为超浅埋段（埋深4.3m-10m），设计采用在地表注浆，在洞内进行超前小导管辅助施工的方式对地层进行加固后，以双侧壁导坑法施工通过。 根据设计的地质资料显示，该段地表下约23m为亚粘土，再

2、往下至拱顶为强风化石英砂岩，隧道侧壁则在弱风化砂岩中。ZK27+920隧道右下部离F7断层破碎带约10m。隧道右侧处于F7逆断层上盘裂隙带内，ZK27+850 F7断层在隧道中心附近穿过。隧道右侧处于断层破碎带内。 在地表注浆施工过程中，发现该段从地表往下在注浆范围内（约8-9m）大部分为亚粘土层，即隧道起拱线以上基本上处于第4纪残坡积地层中，较设计描述差异较大。该层在注浆施工时正处于雨季，呈淤泥状，注浆后又逢旱季，呈松散土状。 经实测，该段内ZK27+858ZK27+882，以隧道中线为界，地形左高右低，埋深变化较大（见地表注浆横断面图1）。右侧埋深浅而地层较弱，开挖后会形成结构偏压。 地表

3、注浆横断面图1 设计资料显示，隧道在ZK27+912距F7断层不足10m。由于F7断层是压扭性逆断层，其上盘受构造运动影响较大，岩层裂隙带范围明显增大，约1020m（这在ZK27+941ZK28+059.5段开挖后已得到证实）。由设计资料推算，F7断层在ZK27+860ZK27+890）应进入隧道范围。因此隧道该段围岩会更差（全部位于F7断裂带内）。 鉴于以上原因，我们认为该段衬砌应由S5b变更为S5a，在该段洞内施工时，辅助施工应于加强。一是应扩大地层加固范围，二是应增加超前小导管的管棚作用，三是提高注浆的早期强度，减少用水量，从而减少围岩特别是掌子面的软化。因此建议采用双层小导管进行双液压

4、浆对地层进行加固，方案如下： 1.将原设计超前小导管加密一倍施工，即每隔一榀钢拱架，打一环（纵向间距缩短为1.5m，其余参数不变），注浆液改为水泥、水玻璃。 2.增加仰角450的双液注浆小导管，与上述超前小导管间隔施工。450双液小导管长L=4.5m，采用450仰角打入围岩，环向间距40cm，纵向间距1.5m，水泥浆与水玻璃液比1：1（重量比），注浆压力0.51.0MPa。 二、小导管的强度验算： 2.1荷载深度的确定： 本隧道双侧壁导坑开挖宽度为6m，拱部开挖宽度为11m。荷载等效高度按公路隧道设计规范（P29 6.2.3）式计算： H=0.452s-1 S围岩等级； 宽度影响系数，=1+i

5、（B-5）； B开挖宽度； iB每增1m时，围岩压力增减率，以B=5m为准， 当B5m时，取i=0.1。 开挖侧壁导坑时，B=6，i=0.1，S=5， 则=1+0.1（6-5）=1.1 h1=0.4525-11.1=7.92m 开挖拱部上导坑时，B=11，i=0.1，S=5， 则=1+0.1（11-5）=1.6 h2=0.4525-11.6=11.52m 其浅埋分界深度分别为： 双侧壁导坑Hp1=2.5h1=2.57.92=19.8m 拱部上导坑Hp2=2.5h2=2.511.52=28.8m 据此，由附件1：地表注浆加固断面可知，侧壁导坑和拱部导坑开挖时，均属浅埋施工。所以计算地层的垂直均布

6、荷载时， h均应以埋深取值。但考虑是临时辅助施工，计算时，当埋深小于h1时按埋深计算，当埋深大于h1时，仍按h1计算。 2.2围岩密度取值（）： 由设计地质报告可知，该段隧道上覆层地表为亚粘土层，其下至拱部为泥盆系强风化砂岩，计算地层荷载时本应分层计算，因此地表亚粘土层厚度为210m，地层密度在埋深 h6m时考虑亚粘土层密度影响取=（18+18.5）/2=1.825g/cm3。而在 h6m时，忽略亚粘土密度影响，取=1.80g/cm3。 2.3强度计算： 1）计算图式 验算小导管施工后第三榀拱架安装前小导管的强度，由工况图确定 L = 249+20+13=282cm；设计小导管环距=40cm，

7、小导的线荷载 =40 h 2）计算453.5mm小导管截面惯性矩（I）和抗弯截面系数（ W）： =d/D=3.5/4.2=0.8333 I=d4/64（1-4 ） =3.14164.24/64（1-0.83334） =7.910（cm4） W=I/R=7.910/2.1=3.767（Ccm3） 3）验算： ZK27+912断面： 拱部上导： h=590cm600Vcm =1.8g/cm3 =401.8880=6336g/cm=63.36Kg/cm Mc=1/863.362822=629830Kg-cm ?=Mc/W=629830/3.767=167196.71kg/cm2=16719.67MP

8、a 4）围岩沿隧道纵向形成坍落拱时，小导管强度验标： 仍按公路设计规范P29（6.2.3）式计算： q= h h=0.452s-1 式中：q 垂直均布压力（kg/cm） 围岩容重（按地质资料，强风化砂岩y=1.80kg/cm3） S围岩级别（V级围岩，S=5） B开挖宽度（cm） 宽度影响系数=1+i（B-5） i B每增加1m时围岩压力增长率，以B=5m为准，当 B5m 时，取i=0.1 按小导管施工后第三榀拱架安装前的工况计算，围岩沿破裂面坍落：B取小导管支撑的水平宽度，即B=2.82m3 m 5；i=0.2，=1+0.2（3-5）=0.6 h=0.452s-1 0.6=4.32 m=43

9、2cm q=1.80432=777.6（g/cm2） 小导管惯性矩I=7.91（cm4） 抗弯截面系数W=3.767（cm3） Mc=1/840777.62822=308189312g-cm=309189kg-cm =309189/3.767=82078kg/cm2=8207.8MPa 考虑到拱部以下能进入弱风化砂岩地层掌子面较为稳定，小导管的承载跨度可较小，这可能是最为常见的情况。现以小导管施工后第二榀拱架未安装前的工况进行验算。 由图计算，L=111cm B=111 m5m i=0.2，=1+0.2（111-5）=0.222 h=0.452s-1 0.222=1.598m=160cm q=

10、1.80160=288（g/cm2） =40q Mc=1/8L2=1/8402881112=17742240g-cm=17742kg-cm =Mc/W=17742/3.767=4709.8MPa 由常用工程材料手册可知，普通碳素钢（GB700-88）的屈服极限S=235MPa， 拉伸强度极限b=375500MPa；普通低合金钢（16Mn）的屈服极限S=280350MPa，拉伸强度极限480520MPa。 以上计算结果说明，一旦发生较大的坍方，小导管的强度远远不足的，虽然以上计算的图式与小导管实际的受力状态是有差别的，但应引起我们极大的重视。 三、结语： 由于水泥浆注浆在注浆台强度上升缓慢，注浆液中的水对围岩有软化作用，围岩的稳定性在注浆初期反而有所下降，这与浅埋段应快速施工的要求是矛盾的，采用双液注浆就是为了解决这一矛盾。-最新【精品】范文