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文檔簡介
1、隧道力學一、闡明隧道圍巖分級的工程意義,結合我國現(xiàn)行作業(yè)設計規(guī)范(可選擇鐵路、公路、工程巖體分級等任一種)說明圍巖分級的的方法和原理。(2015-1)圍巖分級的工程意義:準確而合理的圍巖分級,是認識洞室圍巖特征,正確進行隧道設計、施工的基礎,是現(xiàn)場進行科學管理,發(fā)展新的施工工藝以及正確評價經濟效益的有力工具,是制定勞動定額、材料消耗標準的基礎,對改善地下結構設計、降低工程造價,更快更好更省地修建隧道有十分重要的意義。圍巖分級較之以往的“經驗設計”、“經驗施工”階段,能夠較為充分地揭示出地質條件與地下工程之間的本質的、內在的聯(lián)系,因而也就能夠客觀地預估或判斷坑道圍巖的級別,指導施工。圍巖分級針對
2、不同工程目的(爆破開挖、支護、掘進),把與之相適應的地質條件進行一定的概括,歸納并加以分級,從而為隧道及地下工程的設計、施工提供一定的基礎條件。方法和原理鐵路隧道設計規(guī)范鐵路隧道圍巖分級采用以圍巖穩(wěn)定性為基礎的分級方法,由巖石的堅硬程度和巖石的完整性程度兩個因素確定。鐵路隧道圍巖分級方法是根據(jù)地質勘查資料,對巖石堅硬程度和圍巖完整性程度兩個因素采用定性劃分和定量指標兩種方法確定,在此基礎上確定圍巖的基本分級,再結合隧道工程特點,考慮地下水喝初始地應力的狀態(tài)等因素進行修正。2001年修訂后的鐵路圍巖級別判定補充彈性波速的影響,將隧道圍巖分為6級。二、隧道圍巖分級主要包括哪兩階段?闡述隧道圍巖分級
3、指標體系?結合我國現(xiàn)行規(guī)范闡述隧道圍巖分級中還存在哪些問題?(2007-1)圍巖是指隧道開挖后其周圍產生應力重分布范圍內的巖體,或指隧道開挖后對其穩(wěn)定性產生影響的那部分巖體。根據(jù)巖體完整程度和巖石堅硬程度等主要指標在給予定性劃分和定量指標分析的基礎上,按其穩(wěn)定性將圍巖分為工程性質不同的若干級別,這就是圍巖分級。隧道圍巖分級主要包括:設計階段圍巖分級的判定和施工階段圍巖分級的修正,前者是決策地下結構設計的基礎,后者是修正設計階段圍巖分級的基礎,也是使結構設計和施工方法更加符合工程實際的基礎。圍巖分級指標體系:單一的巖性指標,包括巖石的抗壓和抗拉強度、彈性模量等物理力學參數(shù),以及如抗鉆性、抗爆性等
4、工程指標。在單一的巖性指標中,多采用巖石的單軸飽和抗壓強度作為基本分級指標,但只能表達巖體特征的一個方面,因此作為分級的唯一指標是不合適的。單一的綜合巖性指標,包括:A.巖體的彈性波傳播速度,它可以反映巖石的力學性質,也可以表示巖體的破碎程度。B.巖石質量指標RQD,它是反映巖體破碎程度和巖石強度的綜合指標。C.巖體堅固系數(shù),它是反映巖石強度和巖石構造特征的綜合指標。多因素定性和定量的指標相結合。該方法是國內外應用最多的,包括太沙基分級法,我國國家標準的工程巖體分級、鐵路隧道規(guī)范中的圍巖分級。多因素組合的復合指標。這是一種用2個或2個以上的巖性指標,或綜合巖性指標所表示的復合指標。我國現(xiàn)行規(guī)范
5、中,隧道圍巖分級中存在的問題:目前的圍巖分級,主要考慮地質因素,僅與巖體質量有關,而沒有考慮工程因素和施工因素,帶有一定的主觀性,有一定人為因素和不確定性,對同一圍巖作出級別不同的判斷;設計施工階段的圍巖的分級存在差異,對圍巖分級的變更沒有特定的準則;圍巖分級中的關鍵問題是把哪些地質因素作為分級的指標,這些分級指標與圍巖穩(wěn)定有何關系,以及采用什么方法來判斷這些指標等。長期以來,隧道圍巖分級都是按其穩(wěn)定性分級的,隨著TBM方法越來越多的使用,這種分級方法是不適合的,TBM施工條件下的圍巖分級主要針對工程巖體的可掘進性。圍巖分級包括設計階段和施工階段,由于我國沒有建立一套完整的施工階段圍巖分級體系
6、,致使施工的風險和過失判斷不明,因此引起很大的爭議和索賠,使業(yè)主和承包商承受巨大的經濟損失。 為使圍巖分級更具有實用性和準確性,更好的服務于隧道工程的設計和施工,還需要研究圍巖分級各項指標以及其相互關系;系統(tǒng)研究判定土體圍巖分級的因素和指標;探討各級圍巖穩(wěn)定性規(guī)律,建立各級圍巖與支護結構關系的力學模型。隧道圍巖分級應該向定性、定量相結合,以定量綜合指標為主要判據(jù)的方向發(fā)展,使各種新理論、新方法在圍巖分級中得到更廣泛的應用。地下水對圍巖分級的影響需進一步研究。 發(fā)展趨勢:分級應主要以巖體為對象,單一的巖石只是分級中的一個要素,巖體則包括巖塊和各巖塊之間的軟弱結構面。因此分級的重點應放在巖體的研究
7、上。分級宜與地質勘探手段有機地聯(lián)系起來,這樣才有一個方便而又較可靠的判斷手段,隨著地質勘探技術發(fā)發(fā)展,這將使分級指標更趨定量化。分級要有明確的工程對象和工程目的,目前多數(shù)的分級方法都是與坑道支護相聯(lián)系??拥绹鷰r的穩(wěn)定性、坑道開挖后暫時穩(wěn)定時間等與支護方法和類型密切相關,因而進行分級時以此來體現(xiàn)工程目的是不可缺少的。分級宜逐漸定量化。目前大多數(shù)的分級指標都是經驗或定性的,只有少數(shù)分級時半定量化的,這是由于客觀條件的地質體非常復雜。隧道仰拱仰拱是為改善上部支護結構受力條件而設置在隧道底部發(fā)反向拱形結構,仰拱是隧道結構的主要組成部分之一,是隧道結構的基礎。一方面在隧道施工中設置仰拱,可使支護結構形成
8、封閉的結構體系,提高整體受力性能,控制隧道周邊收斂位移及圍巖體塑性變形的發(fā)展。另一方面在隧道使用過程中,仰拱可將隧道上部的地層壓力通過隧道邊墻結構或將路面上的載荷有效的傳遞到地下,而且還可有效地抵抗隧道下部地層傳來的反力。仰拱與二次襯砌構成隧道整體,增加結構穩(wěn)定性。仰拱的作用;與二次襯砌構成隧道整體,防水,增加結構穩(wěn)定性。解決基礎承載力不夠,減少下沉;防止底鼓的隆起變形,調整襯砌應力的作用。封閉圍巖,阻止圍巖過大的變形,提高機構的整體承載力。增加底部和墻部的支撐抵抗力,防止內擠而產生剪切破壞。隧道開挖完成初期支護后,實行仰拱超前施工一方面可以實現(xiàn)隧道底部的快速封閉,有利于穩(wěn)定掌子面。同時便于和
9、邊、頂拱的初期支護迅速封閉成環(huán),加強初期支護的抗彎和抗扭能力;另一方面仰拱超前施工后,可以及時封閉圍巖,阻止圍巖過大的變形,提高機構的整體承載力。高速隧道多以大斷面為主,基地部分受力較為復雜,墻腳與仰拱連接處應力集中現(xiàn)象嚴重,并要求有更好圍巖強度和地基承載力,隧底結構由于長期在列車重載作用及地下水侵蝕作用下極易產生破壞,從而引起基底沉陷、道床翻漿冒泥等病害,尤其是高速鐵路對隧道底部強度要求高、且斷面跨度大,因此要求高速鐵路對底板厚度和底板混凝土強度有更高要求,以提高其安全性、耐久性和防水性。三、在現(xiàn)代隧道施工中為什么要提倡“仰拱早上”(從結構受力、圍巖變形等方面說明),與大斷面公路隧道相比,高
10、速鐵道大斷面軟巖隧道仰拱施設的特點如何?為什么?仰拱早上有利于整體約束圍巖的變形,減小松動圍巖壓力,可使隧道結構的承載力提高,可使隧道周邊位移減小,可使二次襯砌的安全系數(shù)提高,可使初期支護的軸力大幅度減小,同時錨桿軸力也減小,仰拱的施設對改善隧道結構的受力狀況,提高隧道的穩(wěn)定性具有重要作用。高速鐵路大斷面隧道,以隧道底部較為復雜,邊腳底與仰拱連接處應力較集中,因此隧道襯砌的安全性、耐久性和防水性要求更高。高速鐵路隧道設計使用年限要求100年,主體工程結構要求“零缺陷”,同時由于鐵道部“鐵建設【2009】40號文”規(guī)定,級圍巖仰拱距掌子面的安全距離為90m,級圍巖為50m,級圍巖為40m,因此,
11、仰拱及時有效的施設已成為隧道進度控制、安全質量保證的關鍵點之一。高速鐵路仰拱及填充的施工方式主要存在如下特點:仰拱施工必須超前二次襯砌施做,且應保證足夠的厚度;仰拱砼連續(xù)澆筑,一次成型,避免橫向分段灌注,不留縱向施工縫;仰拱砼不得與仰拱填充砼同時澆筑;仰拱填充砼的施工應滿足無砟軌道的鋪設要求。原因:從仰拱開挖到砼灌注,這期間隧道是處于最不穩(wěn)定的狀態(tài),及早施工仰拱,閉合開挖斷面,使隧道開挖斷面盡早形成圓環(huán),是確保隧道安全的重要舉措,大斷面隧道以隧道底部較為復雜,邊墻底與仰拱連接處應力較集中,因此隧道襯砌的安全性,耐久性和防水性要求更高。四、根據(jù)隧道所處的地質條件(巖質圍巖和土質圍巖)和埋深條件(
12、深埋和淺埋),分別闡述施工階段錨桿的作用,并解釋之?錨桿是唯一從內部補強圍巖的手段,它可以提高裂隙圍巖的抗剪強度,也可以改善圍巖的物性指標,更可以將一些不連續(xù)的巖塊聯(lián)系在一起,它基本上不占用作業(yè)空間,施工性好,因此得到廣泛發(fā)應用。錨桿的作用效果:懸吊效果:把因爆破而松動的巖塊固定在沒有松動的圍巖上,防止掉落,在裂隙發(fā)育的圍巖中與噴混凝土并用,效果增大;梁效果:對隧道周邊的層狀圍巖,使分離的層理面疊合而成疊合梁,因錨桿的疊合效果可使層理面?zhèn)鬟f剪力,作為組合梁而發(fā)揮作用;內壓效果:錨桿軸力通過噴砼作用在隧道壁面上,發(fā)揮了內壓效果,使隧道附近保持三軸應力狀態(tài),這抑制了隧道周邊圍巖的塑性化和擴大,同時
13、也發(fā)揮了抑制隧道凈空位移的效果;拱效果:由于系統(tǒng)錨桿的內壓效果,對一體化的圍巖,形成了承載拱,提高了隧道周邊圍巖的承載能力,也發(fā)揮了抑制隧道凈空位移的效果;圍巖改良效果:圍巖內插入錨桿后增大了圍巖自身的抗剪強度,圍巖屈服后的殘余強度也增大了,因此,錨桿能改善圍巖的特性。巖質圍巖:圍巖強度比較大,隧道周邊圍巖沒有塑性化的情況,不需要內壓效果,巖石本身的強度是充分的,隧道的穩(wěn)定通常是由裂隙等力學上的的不連續(xù)面所控制,因此,錨桿的作用主要是保持巖塊和控制巖塊的移動,使圍巖成為一體,并促進平衡拱的形成。土質圍巖:在圍巖強度比較小的土質圍巖中,隧道周邊圍巖發(fā)生塑性變化,需要以內壓效果的形成平衡拱效果為主
14、,錨桿一邊隨圍巖變形,一邊約束圍巖防止其崩落,但在內摩擦角小的地層中,如土砂地層,拱頂附近的錨桿幾乎不受拉力,而受壓力,因此,圍巖中單獨采用錨桿的效果較小,其只能起到加固拱腳附近和防止掌子面崩塌的作用。深埋條件:結合深埋隧道的特點,隧道開挖后拱頂形成坍落拱,坍落拱以下巖體松弛,因此,錨桿主要發(fā)揮支承作用和懸吊作用,確保巖塊的咬合,抑制不穩(wěn)定巖塊的崩落,從而確保松弛巖體一體化。淺埋條件:淺埋隧道開挖后,坍落拱不易形成,地層松弛較為嚴重,因此,錨桿主要起到加固圍巖,約束圍巖變形、穩(wěn)定掌子面,提高圍巖穩(wěn)定性,同時錨桿可以用于超前支護,控制地表下沉等作用。砂漿錨桿的軸力圖(2007)錨桿沿其長度的軸力
15、變化如圖,錨桿軸力的峰值約在錨桿長度的l/2左右。(缺圖)五、噴混凝土的支護力學作用有哪些?作為初期支護的噴混凝土與作為永久支護的噴混凝土在設計上有何不同?與圍巖的附著力、抗剪的支護效果:噴混凝土和圍巖的附著力,可分散作用在噴混凝土上的外力,同時加強隧道周邊的裂隙的抗剪能力,并可在壁面形成承載拱,在裂隙發(fā)育的硬巖等作用效果大。內壓、閉合效果:因噴混凝土作為一個連續(xù)的構件支持圍巖,可約束圍巖的變形,給圍巖以支護壓力(內壓),使圍巖保持三軸的應力狀態(tài)。此外,早期采用仰拱使斷面臨時閉合,也發(fā)揮了支護效果,此效果在軟巖和土砂圍巖中大。外力分配效果:作為傳遞土壓到鋼支撐、錨桿架上的構件而發(fā)揮作用。軟弱層
16、補強效果:填平凹凸不平處,跨越軟弱層,而防止應力集中,補強軟弱層等。被覆效果:開挖后,因及早被覆壁面,可防止圍巖風化、止水、微粒子流失等。噴砼與錨桿、噴砼與鋼架、噴砼+鋼架+錨桿等多種組合形成,對約束圍巖的變形、提高初期支護的能力,控制掌子面后方的圍巖的效果是非常有效的。噴砼是唯一能與圍巖大面積的、密實接觸的一種方式,是其它方式所不能代替的,從力學上來說,它既能傳遞徑向壓力也能傳遞切向應力。作為初期支護的噴混凝土:要求(1)對作用荷載有足夠的強度;(2)具有早期需要的強度;(3)與圍巖充分粘附,填充和密實;(4)確保開挖面平滑。作為永久支護的噴混凝土:還需要充分考慮其耐久性(長期強度、炭化抵抗
17、性、耐凍結能力)和水密性,對作用荷載有足夠的強度。六、闡述隧道特征曲線基本原理,在隧道施工中如何使用特征曲線法?特征曲線法的基本原理是利用巖體特征曲線和支護結構特征曲線交會的辦法來決定支護體系的最佳平衡條件。右圖是特征曲線法原理示意圖,圖中縱坐標表示結構承受的地層壓力,橫坐標表示沿洞周徑向位移,曲線為圍巖特征曲線,曲線為支護特征曲線,二條曲線交點的縱坐標即為作用在支護結構上的最終地層壓力,交點的橫坐標為襯砌的最終變形位移,因洞室開挖后一般需要隔開一段時間才修筑襯砌,在這段時間內洞室地層將不受襯砌的約束而產生自由變形,即為洞室地層襯在襯砌修筑前已發(fā)生的初始自由變形值。在隧道施工中使用特征曲線法:
18、首先決定巖體力學參數(shù)(變形模量/彈性模量和內摩擦角/粘結力);根據(jù)這些參數(shù)計算出圍巖特征曲線,在實踐中應用量測的徑向位移和已知的支護阻力來反算巖體的特征值并和量測值加以比較,并修正巖體特征曲線;確定支護阻力,根據(jù)支護類型(噴混凝土、鋼支撐、錨桿及二次襯砌)、材料參數(shù)確定支護剛度,然后再圍巖特征曲線上選定合適的圍巖初始位移和合適的支護時機,確定支護特征曲線;兩條線的交點作為支護依據(jù),根據(jù)交點處表示的支護抗力值進行襯砌結構計算,最后對支護設計進行安全性驗算,驗算結果應滿足安全性要求。此方法的關鍵是合理地確定兩條曲線的基本性質及其隨一些因素的變化以及由兩者相互作用決定最佳平衡條件。為地層開挖后變形達
19、到穩(wěn)定時的地層特征曲線,-為在不同時間設置支護或襯砌剛度不同時的各種支護特征線,由圖可見,地層特征曲線為上凹曲線,最低點為b點,如支護特征線正好在b點與地層線相交,如圖線,則襯砌結構上承受的地壓力最小。一般來說,在施工中嚴格實現(xiàn)兩條線在b點相交不現(xiàn)實,能夠達到的目的僅是兩條相交特征線在b點附近相交。由于曲線在b點以后上升的原因是地層施加于襯砌上的松動壓力增大,意味著洞周將出現(xiàn)較大程度的破壞,因而作為設計準則,應做到使支護特征線在b點以左附近與地層特征線相交。斜線為在洞室開挖后立即施作支護時的支護特征線,斜線為開挖后隔一段時間再施作支護時的支護特征線,兩條斜線平行表示剛度完全相同,對比與,可見同
20、一剛度的支護設置時間不同,作用在襯砌上的地層壓力及襯砌位移卻將不同,鑒于地層本身具有一定的自支撐作用,適當推遲設置支護的時間將有助于減小作用于襯砌結構上的地層壓力,達到經濟的目的。和為同一時間設置的剛度不同的兩種支護特征線,對比可見,若地層的特征線與支護特征線均能在b點以左相交,則相應于柔性結構的斜線將承受較小的地層壓力。所示的特征線將與地層線不再相交,表示支護剛度嚴重不足時地層松動壓力將急劇增長,使圍巖破壞區(qū)的范圍相應擴大。所示,襯砌結構剛度過于不足時,支護在圍巖變形過程中早已破壞。所以只有將地層特征、支護時機、支護剛度等因素綜合考慮,才能做出合理的設計。六、采用礦山法/新奧法修建隧道工程中
21、,二次襯砌在不同階段的受力特點,如何確定二次襯砌上的作用荷載?設置二次襯砌的目的主要有:考慮圍巖的不均勻性、支護材料質量的離散、錨桿的腐蝕等不確定因素,需要增加作為結構物的安全系數(shù);考慮使用后外力的變化和支護材料的劣化,需要提高作為結構物的耐久性;襯砌施工后,因水壓、上覆荷載等外力發(fā)生時,需要加以支持;在隧道變形沒有收斂時修筑襯砌的場合,要給予隧道穩(wěn)定必要的約束力,故設置二次襯砌的時間有兩種情況,受力特點如下:A、初期支護的變形收斂后再設置襯砌,此時,二次襯砌承受后續(xù)荷載,包括水壓力、圍巖和襯砌的流變荷載,由于錨桿等支護失效而產生的圍巖壓力等。B、根據(jù)需要,較早地設置二次襯砌,特別是超淺埋隧道
22、對地表沉降有嚴格要求時,此時二次襯砌和初期支護共同承受圍巖壓力。此外,在塑性流變地層中,圍巖的變形和地壓都很大,而且持續(xù)時間很長,通常需要在開挖前采取輔助措施對圍巖進行預加固,同時采取能夠吸收大變形的鋼支撐,允許噴砼和鋼支撐發(fā)生變形和位移,位移和變形基本得到控制后,再施作二次襯砌。另外,襯砌和二次襯砌之間設置防水層,故兩層襯砌之間只能傳遞徑向應力,不能傳遞切向應力,因此,兩層襯砌之間不能形成一個整體承載。 二次襯砌上的荷載確定:根據(jù)二次襯砌的設計目的,主要有以下幾種計算方法:建立初期支護與二次襯砌共同受力結構體系模型,水壓作用在二次襯砌上,土壓、地面超載、人防荷載、地震力均作用在初期支護上,考
23、慮到初期支護結構材料的耐腐蝕性差,計算時需要對其剛度進行折減,一般按50%折減考慮。只建立二次襯砌單獨結構體系模型,任務初期支護雖然長期抗腐蝕性差,但畢竟是一層結構,可以人為地認為它能夠承擔30%的土壓,其余70%的土壓作用在二次襯砌上,涉及到其他其它類型荷載的計算與第一種計算方法相同。外部荷載全靠初期支護承載,二次襯砌只是安全儲備或者裝飾,對二次襯砌很少予以計算。七、軟弱圍巖(淺埋土質圍巖),其地表變形規(guī)律,掌子面前方及周邊土體的變形規(guī)律,如何控制地表沉降?(礦山法)地表面沿隧道中線的縱向下沉動態(tài)的基本規(guī)律是:掌子面到底之前,距掌子面一定距離發(fā)生隆起或相對隆起,并可能在掌子面到達前,在地表面
24、發(fā)生與隧道軸線正交的橫斷開裂,隨之發(fā)生掌子面前方的下沉,其下沉開始位置,視支護施工狀況頗有不同。掌子面通過前后,圍巖發(fā)生急劇的下沉,此急劇下沉從地表靠近拱頂越大,在地表面平坦的地段,其下沉量小于最終下沉量的30%,而在傾斜地段約為39%56%,約為平坦地段的2倍,此時出現(xiàn)最大的地表面下沉。掌子面通過后,地表面下沉開始收斂,離掌子面越遠,隧道斷面閉合,下沉也就收斂了。地表面沿隧道中線的橫向下沉動態(tài)的基本規(guī)律:掌子面通過前,對地面橫向下沉的影響相對較小。掌子面通過后,由于掌子面通過后隧道中線上的地步下沉量急劇增大,故地表下沉形狀比掌子面通過前呈中央值很大的正態(tài)分布曲線。一般來說,在淺埋條件下,隧道
25、開挖后的地面下沉與洞內的變形之間是相關的,從基本規(guī)律上看,洞內與地面下沉是一致的,也大體上分為掌子面前方的地表面下沉和鼓起,掌子面位置正上方的地表面下沉及掌子面后方的地表面下沉,不同的是量值和沉降發(fā)生的范圍,而且與洞內的下沉是相關的。淺埋與深埋相比,一個特點是難以形成承載拱,同時,在這種情況下會有地形偏壓、表層軟弱堆積物、風化帶等對隧道開挖有很大影響的特殊問題,為此,視地質條件會出現(xiàn)下沉急劇增大,地表開裂等變異,有時也會出現(xiàn)掌子面不穩(wěn)定現(xiàn)象,所以,在這種情況下,要采取掌子面穩(wěn)定措施和控制地表下沉措施。地表下沉與深埋有密切關系,埋深大時,在隧道橫斷內形成了承載拱,開挖引起的下沉,局限在隧道周邊,
26、而埋深小時,沒有形成承載拱,開挖下沉會直接達到地表面,故為防止支護下沉,增強承載力應采取必要的措施,并研究采用注漿、垂直錨桿等技術對策。淺埋與深埋比較,另一個特點是,淺埋的土質隧道,當?shù)乇砻嫦鲁僚c對應的拱腳下沉相等或小于時,會造成拱頂上部圍巖整體下沉的現(xiàn)象,這是淺埋隧道一個獨特的變形動態(tài)。因此,在淺埋軟弱圍巖隧道施工中,必須把控制拱腳下沉作為一個重要問題。淺埋隧道掌子面前方的先行下沉很大,會造成很大的地表下沉,因此,研究采用前方地層的改善、超前管棚、水平高壓旋噴等輔助工法是必要的。因此,控制地表面下沉,除從地表面采取對策外,基本上市采取從洞內控制掌子面前方先行位移和掌子面后方位移的對策。地表面
27、下沉的主要原因:地表面下沉的主要因素包括地形、地質、地下水、埋深、隧道斷面形狀、支護等各種條件,是錯綜復雜的,但主要是開挖引起的圍巖松弛(開挖的應力釋放)和開挖中的地下水降低(空隙水壓降低)所造成的。由于開挖的應力釋放產生的地表面下沉,是因周邊圍巖的松弛影響到地面所致,如以未固結圍巖和淺埋隧道為例,周邊圍巖強度不足和隧道上方圍巖不能形成承載拱是主因。為防止這種下沉,有必要對隧道上方圍巖進行補強,作為對策要盡可能早地防止隧道周邊圍巖的松弛,因此,與掌子面穩(wěn)定對策同樣,要采取輔助工法,但為抑制地表面下沉,與掌子面穩(wěn)定對策相比,要采用剛性更大的對策??紫端畨航档驮斐傻牡乇砻嫦鲁?,主要是因地下水排出產
28、生的黏性土壓密下沉和砂質土的即時下沉,其對策要采用能夠抑制向洞內涌水的止水的注漿工法??刂频乇砻嫦鲁恋募夹g對策:地表旋噴樁加固地層旋噴樁是指在地表鉆孔,通過孔眼將高壓漿液和高壓風旋轉噴射注入強風化巖體或土體,從而達到就地造樁,加固地基的一種施工方法。主要用于地基改良、增加地基承載力等方面。在淺埋隧道地質不良地段,采用此方法可以增強圍巖的整體性,減小地表沉陷,起到預防塌方和節(jié)省部分初期支護的作用。該工法往往配合起超前長管幕,加強初期支護等措施共用。在隧道開挖前可以先期實施旋噴樁,不占用掌子面施工時間。地表垂直錨桿補強地表垂直錨桿補強工法是在隧道開挖前,先從地表大致垂直地鉆孔,插入鋼筋等,并用砂漿
29、全面錨固,對圍巖進行補強的方法,對維持掌子面穩(wěn)定、防止地表面的先行下沉、降低隧道周邊圍巖的松弛、抑制小規(guī)模的滑坡等是有效果的工法。該工法給予隧道開挖產生的周邊圍巖的變形以必要的約束力,通過砂漿傳遞到錨桿上,達到改良圍巖抗剪強度的目的??刂频乇碚w下沉埋深小的場合,圍巖多比較脆弱,支護腳部圍巖承載力不足引起的腳部下沉會導致支護的整體下沉,也促使了地表面下沉。此時,應研究設置帶肋鋼支撐,設置臨時仰拱早期閉合和腳部補強錨桿、錨管等,特別是對于采用抑制地表面下沉的長鋼管超前支護的場合,拱部用鋼管補強,但鋼管承受的荷載由支護支持,如支護支持力不足,支護設置后就不能忽視腳部的下沉。加強沉降觀測在有可能出現(xiàn)
30、地表面下沉的埋深小的圍巖中,從觀察、量測的觀點出發(fā),最重要的是掌子面的觀察和地表面下沉的量測、隧道內拱頂下沉和腳部下沉的量測,根據(jù)測量數(shù)據(jù)信息反饋指導施工,控制地表下沉。在控制地表面下沉過程中,要做到:超前預支護控制掌子面前方圍巖的先行位移是關鍵。建立同時測定地表面下沉、拱頂下沉與腳部下沉是量測體系,根據(jù)量測數(shù)據(jù)控制上部圍巖的整體下沉。采用剛性比較大的出去支護,如高強噴砼、型鋼鋼架等控制掌子面后面的變形。在富水條件下,要先止水,盡可能在無水或少水條件下進行開挖??刂频乇沓两担嚎刂频乇硐鲁粒饕獜膬煞矫鎭碇郑簭亩磧瓤刂普谱用媲胺较刃形灰?、掌子面擠出位移和掌子面后方位移從地表面采取控制地面下沉措
31、施利用超前支護技術,如超前錨桿、超前長鋼管、超前大管棚、超前小導管、水平噴注漿等控制掌子面前方先行位移。利用留核心土、掌子面噴砼、掌子面錨桿、掌子面圍巖注漿改良等穩(wěn)定掌子面、控制掌子面擠出位移。采用加強的初期支護,如采用高剛性、高強度的噴砼、高規(guī)格的鋼支撐、承載力大的錨桿等加強初期支護。控制拱腳下沉:采用臨時仰拱、加肋鋼筋、噴砼加固拱腳等控制上半斷面拱腳下沉,利用鎖腳錨桿、拱腳加固樁、水平側壁鋼管等提高拱腳的承載力。采用注漿止水工法:采用凍結法、隔斷壁法等進行堵水,減少地下水位下降造成的圍巖松弛和地表下沉。采用控制爆破技術減少對圍巖的擾動,建立同時測定地表面下沉,拱頂下沉與拱腳下沉的量測體系,
32、根據(jù)量測數(shù)據(jù)進行反饋,及時調整開挖順序及開挖進尺,變更支護形式及施設時間等控制上部圍巖的整體下沉。地表旋噴樁加固地層,地表垂直錨桿補強地層等控制土質圍巖等技術,對圍巖進行加固補強,控制地表下沉。八、在淺埋土質圍巖條件下,采用鉆爆法施工打斷么隧道,如何控制地表沉降?在淺埋隧道中,控制圍巖松弛,也就是控制地表下沉,防止地表下沉的主要措施是改善掌子面上方的圍巖狀況。同時,因地表下沉與掌子面穩(wěn)定性有關,因此,防止地表下沉對策多與掌子面穩(wěn)定對策同時實施。1)穩(wěn)定掌子面的方法:A、用來支撐圍巖的超前支護、短管棚等。B、用來改良圍巖的有注漿等。C、用來發(fā)揮錨桿作用的斜錨桿、正面錨桿等。D、噴混凝土加強等。2
33、)穩(wěn)定圍巖和控制地表下沉的方法:A、垂直錨桿法。B、打設管棚法。C、注漿加固法和D、預襯砌法。按照現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)信息反饋來指導施工,控制地表沉降。為了抑制地表下沉或由于土壓大,需要提高初期支護的強度和剛度,可選擇鋼支撐。采用控制爆破技術以減少對圍巖的擾動程度,是斷面成型規(guī)整,以利于圍巖自身承載能力的發(fā)揮和支護作用的發(fā)揮。減少對圍巖的擾動次數(shù),如果為大跨度隧道鉆爆開挖,采用分部開挖方案,化大斷面為小斷面。開挖進尺,要根據(jù)圍巖級別、施工技術等因素確定。條件支護封底時間,仰拱對控制洞周變形,抑制地表沉降方面的作用時很顯著的,在必要時設置仰拱,根據(jù)測量結果,適時封閉仰拱。對淺埋土質圍巖來說,由于其松
34、散自穩(wěn)定性差,又是在大斷面隧道之中,所以進尺應短些,合理利用開挖面的空間效應,對開挖面與支護面的距離要作出限制。九、以靜水狀初始應力場下修建圓形隧道為例(假定圍巖為各向同性的均勻力學彈塑性體),說明施工過程中圍巖應力狀態(tài)主要變化過程以及二次應力狀態(tài)的受力特征。在施工過程中圍巖應力狀態(tài)主要變化過程:坑道開挖前巖體處于初始應力狀態(tài),謂之一次應力狀態(tài);坑道開挖后由于應力重新分布,坑道圍巖處于二次應力狀態(tài),這種狀態(tài)受到開挖方式(爆破、非爆破)和方法(全斷面開挖、分部開挖)的強烈影響。如果二次應力狀態(tài)滿足坑道穩(wěn)定的要求,則可以不加任何支護,坑道即可自穩(wěn);如果坑道不能自穩(wěn),就須施加支護措施加以控制,促使其
35、穩(wěn)定,這就是三次應力狀態(tài),顯然這種狀態(tài)與支護結構的類型、方法以及施設時間等有關,三次應力狀態(tài)滿足穩(wěn)定要求后就會形成一個穩(wěn)定的洞室結構。影響二次和三次應力狀態(tài)的因素有:圍巖的初始應力、巖體的構造因素(結構面、巖塊組合形態(tài)等)、坑道形狀和尺寸、埋深以及坑道施工技術等??拥篱_挖后周圍巖體中的應力、位移視圍巖強度(單軸抗壓強度)分為兩種情況:一種是開挖的圍巖仍處在彈性狀態(tài),此時,坑道圍巖除產生稍許松弛外是穩(wěn)定的;一種是開挖后的應力狀態(tài)超過圍巖的單軸抗壓強度,此時坑道圍巖的一部分處于塑性甚至松弛狀態(tài),坑道圍巖將產生塑性滑移、松弛或破壞??拥篱_挖后的彈性二次應力狀態(tài)沿坑道周邊只存在切向應力,徑向應力變?yōu)?
36、,坑道的開挖使坑道周邊的圍巖從二向(或三向)應力狀態(tài)變?yōu)閱蜗驊Γɑ蚨颍顟B(tài),沿坑道周邊的應力值及其分布主要取決于側壓力系數(shù)值。十、采用暗挖法施工的隧道從開挖到洞室穩(wěn)定經歷了哪幾個力學過程?并分析這些力學過程對隧道修建的影響?若在如圖所示的地應力場中修建隧道,隧道沿哪個方向修建最為有利?為什么?若沿方向修建一圓形隧道,請繪出無支護條件下洞壁切向應力值。修建有利:沿最大主應力方向修建最為有利,即沿方向。原因:最大主應力與洞軸線平行時,塑性區(qū)主要分布在洞室邊墻;最大主應力與洞軸線垂直時,塑性區(qū)主要分布在洞室頂部與底板,不利于隧道的穩(wěn)定。因此,設計規(guī)范給出了洞軸線與最大主應力平行或小角度相交的設計
37、原則。,當時,初始垂直應力與水平應力相等時,坑道圍巖的應力狀態(tài)是回轉對稱的,各點的應力都相等,為一常數(shù),。十一、結合圖示說明掌子面前方先行位移、掌子面擠出位移、掌子面后方位移概念。在此基礎上,闡述軟弱圍巖隧道變形控制的基本理念以及基本原則。隧道開挖后在掌子面前方一定范圍內(2a5a)產生了拱頂下沉,我們稱之為“掌子面前方先行位移”;在掌子面處,產生一定量的“初始下沉”(即通常所謂的拱頂下沉),此值與地質條件密切相關,約為最終位移值的20%30%左右,同時,掌子面處發(fā)生向隧道內的擠出變形,我們稱之為掌子面擠出位移;在掌子面后方,隨著掌子面的推進,產生不斷增大的拱頂下沉,其特點是初期的位移速度很大
38、,而后增長的速度逐漸減緩,并趨于穩(wěn)定,最后達到收斂,從掌子面下沉開始下沉到最后收斂的距離,謂之收斂距離,此距離一般圍巖條件下約為4a5a左右,謂之掌子面后方位移。軟弱圍巖變形控制的基本理念:未來減輕作用在支護上的荷載,容許一定的位移,即所謂的柔性支護控制理念。它是運行圍巖變形,但控制圍巖產生有害的變形,如采用重支護、可縮式支護和分階段綜合控制變形等方法,它們的基本理念相同,都是容許圍巖變形、釋放地應力、減小支護壓力,同時又能約束圍巖松弛和過度變形,保持隧道穩(wěn)定。為了控制圍巖松弛而盡可能早得控制位移,即所謂的剛性支護控制理念。它通常是采取加強支護和襯砌剛度以及提高圍巖的自支護能力兩種措施。軟弱圍
39、巖變形控制的基本原則:預支護、快挖、快支、快閉合。預支護在開挖前,針對開挖后預計的變形實態(tài),事前采取的控制變形對策掌子面前方先行位移和擠出位移的控制??焱诓扇∪珨嗝娣ɑ蚺_階法進行快速掘進的對策進尺及分部距離的控制。快支采取初期支護控制變形的對策初期位移速度及最終位移值的控制??扉]合使變形早期收斂的對策收斂距離的控制或位移收斂時間的控制。十二、對于巖質山嶺隧道而言,地下水的處理方式主要有哪幾種,其設計理念如何?不同防排水模式下,如何確定隧道的外水載荷的設計值?對于巖質山嶺隧道,地下水的處理方式主要有:“以排為主”和“以堵為主,量限排放”“以排為主”:一般來說,在環(huán)境沒有要求的情況下,淺埋山嶺隧道
40、中,隧道都采用排水型隧道;對長而深的山嶺隧道,如果采用非排水型隧道方案,隧道襯砌將受到較高的水壓力,因此,絕大多數(shù)也采用排水的方法,降低作用在襯砌上的水壓力,但在有些隧道中,在局部地段也采用了壓注漿液的方法,解決施工中的出水問題,保證施工作業(yè)的安全?!耙远聻橹鳎肯夼欧拧保河捎诃h(huán)境保護意識的提高,對隧道涌水可能造成周邊地區(qū)的水理變化,如井水或泉水的枯竭、地表沉陷、水質惡化等,就要采用防水型隧道,從目前的施工技術水平來看,完全止水是不可能的。不同防排水模式下,隧道的外水載荷的設計值:“以排為主”模式下,襯砌上的水壓力在設計上不予考慮;“以堵為主,量限排放”模式下,外水載荷的設計值主要有以下計算方
41、法:A、折減系數(shù)法參照玩過水工建筑物荷載設計規(guī)范規(guī)定,作用在混凝土襯砌的外水壓強標準值,其中為外水壓力折減系數(shù),它是按隧道開挖后暴露的圍巖滴水狀況來確定,在不同的地質條件下,水壓值可以有不同的折減系數(shù)。在錨桿噴砼支護技術規(guī)范中也建議外水壓力采用地下水位以下的水柱高度乘以相應的折減系數(shù)的方法估算。鐵路隧道的研究指出,隧道開挖后對地下水活動影響發(fā)范圍僅局限在一定的范圍內,而不是整個地下水都對隧道發(fā)生作用。一般來說,在地質判斷中,當滲透系數(shù)小于cm/s時,就可以認為是不透水的圍巖,同時滲透系數(shù)也隨著埋深的增加而,即埋深增加,水壓的折減系數(shù)越大。B、滲透理論分析方法:分析隧道開挖后引起的地應力和地下水
42、滲透力對圍巖和襯砌的耦合作用,隧道襯砌外水載荷是作用于地下水位整個空間的滲液體積力,應按滲透荷載理論分析外水載荷作用下的隧道應力,可以直接通過分析隧道開挖、施作襯砌后,地下水滲透力對圍巖和襯砌的耦合作用,來分析隧道襯砌結構受力的圍巖穩(wěn)定性。C、理論解析法:隧道水壓力的計算視圍巖為均質、各向同性的彈塑性體,其中作用的初始應力視為靜水壓力狀態(tài)。十三、闡述隧道信息化施工的基本原理及實踐方法?;驹恚涸谑┕で昂褪┕み^程中,通過儀器設備實時收集現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),包括拱頂沉降、洞周收斂變形、支護圍巖相互作用力等,根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行反演分析,對原設計和施工方案進行必要的調整(如支護形式,施作時間),并反饋到下一
43、施工過程,對下一階段的施工過程進行分析和預測,從而保證施工能夠安全、經濟地進行,以期獲得最優(yōu)地下結構物。實踐方法:流程根據(jù)施工前的信息(主要是地質方面的)進行預設計,然后付諸施工,同時進行施工監(jiān)測并依其信息(主要是位移信息)修改預設計,再施工、再測量,直到形成一個長期穩(wěn)定的洞室結構體系,由此可見,信息設計方法與過去或當期采用的一般設計方法,有了很大的改變,它不僅包括施工前的設計,還包括施工過程中的設計,即把過去截然分開的施工和設計兩個階段,融為一體,構成一個完整的設計過程。十四、闡述隧道信息化施工方法的原理和需解決的問題。原理:根據(jù)施工前的信息(主要是地質方面的)進行預設計,然后付諸施工,同時
44、進行施工監(jiān)測并依其信息(主要是位移信息)修改預設計,再施工、再測量,直到形成一個長期穩(wěn)定的洞室結構體系,由此可見,信息設計方法與過去或當期采用的一般設計方法,有了很大的改變,它不僅包括施工前的設計,還包括施工過程中的設計,即把過去截然分開的施工和設計兩個階段,融為一體,構成一個完整的設計過程。需解決的問題:1、采用什么信息進行反饋?2、反饋的目的和要求3、采用什么方法進行反饋?未完十五、在隧道施工過程中,如何根據(jù)現(xiàn)場測量和貫徹信息,判定其安全性?闡述隧道信息化施工基本原理,在隧道施工中,如何通過位移信息判斷隧道穩(wěn)定性?根據(jù)位移量測值或預計最終位移值判斷洞室穩(wěn)定性或可靠性分析的關鍵和難點是位移的
45、極限值的確定,位移極限值是洞室所處圍巖性質、支護結構形狀和施工等條件的綜合反映。它與其所處的地形、地質條件、洞室形態(tài)、支護結構形態(tài)和施工等因素有關,任一點的極限位移都是在具體條件下的隧道穩(wěn)定極限狀態(tài)位移。根據(jù)隧道洞室變形動態(tài)信息反推的圍巖參數(shù)和支護結構實際所受的荷載,進行洞室極限位移的計算模擬,并結合室內模擬實驗和現(xiàn)場資料進行綜合確定。實測最大相對位移值或預測相對位移不大于鐵路隧道設計規(guī)范規(guī)定的極限相對位移值的2/3,可以認為初期支護達到穩(wěn)定,如果大于極限相對位移值的2/3,意味著圍巖不穩(wěn)定或支護系統(tǒng)工作狀態(tài)不安全,需要加強。根據(jù)位移速率判斷位移速度是以每天的位移量來表示的,對某一開挖斷面來講
46、,從開始產生位移到它穩(wěn)定為止,每天的位移變化速率都是不同的,位移速率是由大變小遞減的過程,從變形曲線上可以分為三個階段:A、變形急劇增長階段變形速率大于1mm/d;B、變形速率緩慢增長階段變形速率為0.21mm/d;C、基本穩(wěn)定階段變形速率小于0.2mm/d當凈空收斂速率小于0.2mm/d時,認為圍巖已達到基本穩(wěn)定。(我國根據(jù)下坑、金家?guī)r、大瑤山等十余座隧道制定的圍巖變化速率標準)大秦鐵路復合襯砌隧道提出圍巖基本穩(wěn)定的標準:隧道跨度小于10m時,水平收斂速率約為0.1mm/d;跨度大于或等于10m時,水平收斂速率為0.2mm/d根據(jù)位移時間曲線(圍巖時態(tài)曲線)形態(tài)判斷由于巖體的流變特性,巖體破
47、壞前變形曲線可分三個階段:A、基本穩(wěn)定區(qū),主要標志為變形速率逐漸下降,即0,表面圍巖進入危險狀態(tài),須停工,進行加固。根據(jù)量測結果,可按下表所列變形管理指導施工管理登記管理位移施工狀態(tài)可正常施工應加強支護應采取特殊措施實測位移值,極限位移值隧道失穩(wěn)的經驗先兆局部塊石坍塌或層狀劈裂、噴層大量開裂累計位移量已達到極限位移的2/3,且仍未出現(xiàn)收斂減緩的跡象每月的位移量超過極限位移的10%洞室變形有異常加速,即在無施工干擾時的變形速率加大。十六、地表沉降規(guī)律,如何控制?(礦山法)地表面沿隧道中線的縱向下沉動態(tài)基本規(guī)律:A、掌子面到達前,距掌子面一定距離發(fā)生下沉,并可能在掌子面到達前,在地表面發(fā)生與隧道軸
48、向成正交的橫斷開裂。B、掌子面通過前后,圍巖發(fā)生急劇的下沉,此急劇下沉從地表靠近拱頂越大。C、掌子面通過后,地表面下沉開始收斂,離掌子面越遠,隧道斷面閉合,下沉也就收斂了。地表面沿隧道中線的橫向下沉動態(tài)基本規(guī)律:A、掌子面通過前,對地面橫向下沉的影響相對較小。B、掌子面通過后,由于掌子面通過后隧道中線上的地步下沉量急劇增大,故地表下沉形狀比掌子面通過前呈中央值很大的正態(tài)分布曲線。掌子面前方及周邊土體變形規(guī)律:一般來說,在淺埋條件下,隧道開挖后的地面下沉與洞內的變形之間是相關的,從基本規(guī)律上看,洞內與地面下沉是一致的,也大體上分為掌子面前方的地表面下沉和鼓起,掌子面位置正上方的地表面下沉及掌子面
49、后方的地表面下沉,不同的是量值和沉降發(fā)生的范圍,而且與洞內的下沉是相關的。控制地表沉降措施:從洞內控制掌子面前方先行位移、掌子面擠出位移和掌子面后方位移,減小地表沉降A、利用超前支護技術,如超前錨桿、超前長鋼管、超前大管棚、超前小導管、水平噴注漿等控制掌子面前方先行位移。B、利用留核心土、掌子面噴砼、掌子面錨桿、掌子面圍巖注漿改良等穩(wěn)定掌子面、控制掌子面擠出位移。C、采用加強的初期支護,如采用高剛性、高強度的噴砼、高規(guī)格的鋼支撐、承載力大的錨桿等加強初期支護。通過控制拱腳下沉,減小圍巖整體下沉。采用臨時仰拱、加肋鋼筋、噴砼加固拱腳等控制上半斷面拱腳下沉,利用鎖腳錨桿、拱腳加固樁、水平側壁鋼管等
50、提高拱腳的承載力。從地表面采取控制地表下沉措施。如地表旋噴樁加固地層,地表垂直錨桿補強地層等控制土質圍巖等技術,對圍巖進行加固補強,控制地表下沉。采用注漿止水工法或采用凍結法,隔斷壁法進行堵水處理,減少地下水位下降造成的圍巖松弛和地表下沉。建立同時測定地表面下沉、拱頂下沉與拱腳下沉的量測體系,根據(jù)量測數(shù)據(jù)進行反饋,及時調整開挖順序及開挖進尺、支護類型及施設時間等,及時控制圍巖松弛,控制地表下沉。十七、地表沉降規(guī)律,如何控制?(盾構法)隧道縱向的地基變形盾構機到達前發(fā)生的下沉,先期沉降。對于砂質土,先期沉降是由地下水位下沉引起的。對于極軟弱黏土,先期沉降是由于開挖面的過量取土而引起的。開挖面前部
51、下沉(隆起)是在盾構開挖面即將到達之前發(fā)生的下沉或隆起,開挖面的水土壓力不平衡是其發(fā)生的原因。盾構機通過時發(fā)生的下沉或隆起,是由于盾構外周面與圍巖發(fā)生摩擦,或超挖使圍巖擾動是其發(fā)生的主要原因。盾尾剛剛通過發(fā)生的下沉和隆起,是由于盾尾空隙的產生引起應力釋放或壁后注漿壓力過大而產生,地基下沉的大部分都是這種盾尾空隙下沉。后續(xù)下沉是軟弱黏土中出現(xiàn)的現(xiàn)象,主要是由于盾構推進引起整個地基松弛或擾動而發(fā)生的,可持續(xù)到盾構通過后34個月。隧道橫斷面方向的沉降:由盾構的推進引起的橫斷面方向的最終地基下沉分布,一般以隧道為中心,呈單向橫坡形式,近似于倒立的標準概率曲線的形狀??刂拼胧旱鼗冃晤A測與監(jiān)控。在推進
52、時,在隧道中線向上及其兩側范圍內設置檢測點,當?shù)乇肀O(jiān)測顯示沉降量過大時,亦需暫停出土,建立土壓平衡,加大同步注漿或進行二次注漿,進行水準測量,并根據(jù)監(jiān)測結果指導施工,調整施工參數(shù),總結經驗,用到后續(xù)的施工管理中。開挖過程中水土壓力不均衡防治措施。當實際土倉壓力未達到理論土壓力時,則存在掌子面失穩(wěn)的可能,此時應停止出土,建立土壓平衡,土壓平衡式盾構可通過調整推進速度和螺旋式排土器的轉速,使土倉壓力與開挖面土水壓力相對應。另外,注入適當?shù)奶砑觿┰黾娱_挖土的塑性、流動性,使壓力倉內不產生空隙。泥水加壓盾構可根據(jù)圍巖的透水性來調整泥漿性狀,并進行泥漿管理,使壓力艙壓力始終對應于開挖面的水土壓力。推進中
53、圍巖擾動防治措施。為了減少推進中盾構與圍巖之間的摩擦,盡量不擾動圍巖,必須控制好盾構姿態(tài),防止盾構偏轉及橫向偏移等,減少超挖量。盾構姿態(tài)發(fā)生偏差時,應緩慢糾偏,不能操之過急。盾尾空隙下沉與壁后注漿引起的地基隆起防治措施。根據(jù)圍巖狀態(tài)來選擇滲透性好、固結強度大的壁后注漿材料,并盡量與盾構推進的同時進行壁后注漿,即采用同步注漿。推進過程中及時進行壁后注漿,保證注漿的數(shù)量和質量,就能有效地控制沉降。另外,還應根據(jù)需要進行二次注漿控制下沉,降低由于二次注漿引起的下沉。一次襯砌變形防治措施、為防止管片環(huán)變形,必須使用形狀保持裝置等來確保管片組裝精度,同時充分緊固接頭螺栓,必要時做好二次緊固。地下水位下降
54、防治措施。為了防止從管片接頭、壁后注漿孔等處漏水,必須咨詢進行管片的組裝及防水作業(yè),做好螺栓的緊固工作。施工過程中,盾構機的螺旋輸送器、盾尾密封刷等必須保持良好的密封性能,防止失效漏水。對完成施工的隧道滲漏水,必須及時采取措施進行堵漏。十八、隧道開挖的基本原則:在保證圍巖穩(wěn)定或減少圍巖擾動的前提下,選擇恰當?shù)拈_挖方法和掘進方法,并盡可能提高掘進速度。按開挖隧道的橫斷面分部情況來分,開挖方法可分為全斷面開挖法、臺階開挖法、分部開挖法。全斷面臺階法特點:開挖斷面作業(yè)空間大,干擾??;有條件充分使用機械,減少人力;工序少,便于施工組織與施工管理,改善勞動條件;開挖一次成形,對圍巖擾動小,有利于圍巖穩(wěn)定
55、。臺階法:長臺階法、短臺階法、微臺階法由兩條件決定:對初期支護形成閉合斷面的時間要求,圍巖越差,要求閉合時間越短;對上部斷面施工所采用的開挖、支護、出渣等機械設備需要施工場地大小的要求。分部開挖法:環(huán)形開挖預留核心土、雙側壁導坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法。十九、新奧法(NATM)新奧法是以噴射砼錨桿作為主要支護手段,通過監(jiān)測控制圍巖的變形,充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。錨噴支護技術與傳統(tǒng)的鋼木構件支撐相比,不僅僅是手段上的不同,更重要的是工程概念的不同,是人們對隧道及地下工程問題的進一步認識和理解。由于噴錨支護技術的應用和發(fā)展,使得隧道及地下洞室工程理論步入到現(xiàn)代理論的新領域,也使
56、隧道及地下洞室工程設計和施工更符合地下工程實際,即設計理論施工方法結構(體系)工作狀態(tài)的一致。奧地利隧道學會認為,新奧法是在圍巖中形成一個以封閉巖石支撐環(huán)為主要目的的隧道施工方法,泰勒教授認為,新奧法不是單純的開挖、支護的方法和順序,而是按照實際觀察到的圍巖動態(tài)的各項指標來指導開挖隧道的方法,有人把新奧法的施工原則歸納為充分保護,并利用圍巖的承載能力;其施工要點是控制爆破、錨噴支護和施工監(jiān)測;其施工方法為設計、施工和監(jiān)測三位一體的動態(tài)模式。新奧法施工的基本原則:少擾動、早支護、勤測量、緊封閉少擾動:是指在進行隧道開挖使,盡量減少對圍巖的擾動次數(shù)、強度、范圍和持續(xù)時間。即要求能用機械開挖的就不用鉆爆法開挖;采用鉆爆法開挖時,要嚴格進行控制爆破;盡量采用大斷面開挖;根據(jù)圍巖類別,開挖方法,支護條件選擇合理的循環(huán)進尺;對自穩(wěn)性差的圍巖,循環(huán)掘進進尺應短一些,支護要盡量緊跟開挖面,縮短應力松弛時間。早支護,是指開挖后及時施作初期錨噴支護,使圍巖的變形進入受控制狀態(tài)。這樣做,一方面是為了使圍巖不致因變形過度而產生坍塌失穩(wěn);另一方面是使圍巖變形適度發(fā)展,以充分發(fā)揮圍巖的自承能力,必要時可采取超前預支護措施。勤測量,是指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準確評價圍巖(或圍巖加支護)
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