略談隧道的設(shè)計(jì)方案以及施工辦法

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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(shè)計(jì)要求高，行車速度200km/h，預(yù)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(zhì)頁巖為主，穿越F3高地應(yīng)力富水?dāng)鄬雍穸?0m，為斷層構(gòu)造巖。經(jīng)檢測，斷層內(nèi)日涌水量達(dá)8000m3，掌子面涌水情況所示。在斷層內(nèi)共設(shè)置3個(gè)試驗(yàn)斷面，揭示隧道施工過程中水壓分布和支護(hù)體系受力特征。在DK103+310處掌子面水壓最高處進(jìn)行水位測試，最高達(dá)1．50MPa。

2現(xiàn)場方案

隧道初期支護(hù)噴射混凝土27cm，錨桿長度4m，拱墻設(shè)8mm雙層鋼筋網(wǎng)，設(shè)置0．8m/榀的I20b型鋼支撐。二次襯砌采用40cm厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，測試元件埋設(shè)數(shù)量與布置所示。數(shù)據(jù)采集儀均采用頻率接收儀，每天量測一次，直至數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定。施工穩(wěn)定后，斷層內(nèi)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(wěn)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(guān)鍵問題。對比剛開始時(shí)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(fā)生時(shí)刻，排水一段時(shí)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(yàn)斷面DK103+310為例，沿錨桿長度的分布狀態(tài)曲線所示。錨桿是唯一從圍巖內(nèi)部加固的手段，可以看出斷層內(nèi)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(yàn)段拱部錨桿受力較小，基本上起不到內(nèi)壓效果，因此建議取消拱部系統(tǒng)錨桿，只打設(shè)拱部鎖腳錨桿，拱部以下錨桿參數(shù)不變，可加速施工進(jìn)度，及早初期支護(hù)封閉成環(huán)，提高圍巖穩(wěn)定性。圍巖壓力試驗(yàn)斷面埋設(shè)14個(gè)初支圍巖壓力測點(diǎn)，各測點(diǎn)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(zhì)構(gòu)造的不均一性，以及左、右側(cè)不對稱(兩側(cè)交錯(cuò)落底)施工引起的偏壓，使得右側(cè)圍巖壓力稍大于左側(cè)。襯砌安全度分析根據(jù)現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003－2005)，建立襯砌截面抗拉、抗壓極限狀態(tài)方程，3個(gè)斷面襯砌結(jié)構(gòu)現(xiàn)場實(shí)測安全系數(shù)所示。富水?dāng)鄬铀淼蓝我r砌各個(gè)截面的極限狀態(tài)為受壓應(yīng)力控制，均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范(K＞2．4)的要求，因此，二次襯砌不會產(chǎn)生破壞，襯砌安全，現(xiàn)場未觀測到裂紋現(xiàn)象。

作者：舒磊何本國單位：西南交通大學(xué)