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      略談隧道的設計方案以及施工辦法

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      略談隧道的設計方案以及施工辦法

      1工程概況

      新建鐵路貴廣線(貴賀段)隧道為雙線大斷面隧道,設計要求高,行車速度200km/h,預留250km/h提速條件。隧道全長7370m,洞身最大埋深470m。DK103+200~DK103+400洞身圍巖以薄層粘土頁巖、砂質頁巖為主,穿越F3高地應力富水斷層厚度40m,為斷層構造巖。經檢測,斷層內日涌水量達8000m3,掌子面涌水情況所示。在斷層內共設置3個試驗斷面,揭示隧道施工過程中水壓分布和支護體系受力特征。在DK103+310處掌子面水壓最高處進行水位測試,最高達1.50MPa。

      2現場方案

      隧道初期支護噴射混凝土27cm,錨桿長度4m,拱墻設8mm雙層鋼筋網,設置0.8m/榀的I20b型鋼支撐。二次襯砌采用40cm厚鋼筋混凝土結構,測試元件埋設數量與布置所示。數據采集儀均采用頻率接收儀,每天量測一次,直至數據基本穩定。施工穩定后,斷層內與測試斷面不同距離的襯砌背后水壓力沿分布如表1所示。施工穩定后隧道襯砌外水壓力最大值不到10m,普遍拱部較大,邊墻較小,襯砌水壓不再是關鍵問題。對比剛開始時測得掌子面附近的水壓150m,說明掌子面開挖是隧道突水突泥的發生時刻,排水一段時間后,水壓降低很快,不會因高水壓給排水型襯砌帶來安全性問題。

      3隧道在施工期間的安全性分析

      以試驗斷面DK103+310為例,沿錨桿長度的分布狀態曲線所示。錨桿是唯一從圍巖內部加固的手段,可以看出斷層內錨桿主要承受拉力,拱腰受力較小,最大值為21kN;邊墻錨桿受力較大,峰值68kN,位于邊墻深度1.5~3.5m之間。試驗段拱部錨桿受力較小,基本上起不到內壓效果,因此建議取消拱部系統錨桿,只打設拱部鎖腳錨桿,拱部以下錨桿參數不變,可加速施工進度,及早初期支護封閉成環,提高圍巖穩定性。圍巖壓力試驗斷面埋設14個初支圍巖壓力測點,各測點圍巖壓力沿橫斷面分布看出,圍巖壓力以拱部荷載為主,所測圍巖壓力值較大,圍巖壓力最大值為0.267MPa。拱部圍巖壓力大于邊墻。由于地質構造的不均一性,以及左、右側不對稱(兩側交錯落底)施工引起的偏壓,使得右側圍巖壓力稍大于左側。襯砌安全度分析根據現行《鐵路隧道設計規范》(TB10003-2005),建立襯砌截面抗拉、抗壓極限狀態方程,3個斷面襯砌結構現場實測安全系數所示。富水斷層隧道二次襯砌各個截面的極限狀態為受壓應力控制,均滿足設計規范(K>2.4)的要求,因此,二次襯砌不會產生破壞,襯砌安全,現場未觀測到裂紋現象。

      作者:舒磊何本國單位:西南交通大學

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