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采用双侧壁导洞法通过断层破碎带锯石机

发布时间:2021-01-20 17:32:21

采用双侧壁导洞法通过断层破碎带

2 前言京九线赣南段塘背2#隧道为双线隧道,中心里程DK429+279,隧道长292 m,最大埋深约252 m。DK429+255~DK249+282段为Ⅱ类围岩,因受断层带影响,围岩呈破碎状。开挖后未及施设锚杆、喷射混凝土,毛洞周边就有坍滑现象。围岩风化极快,暴露2 d后,原来的片状、小块状围岩可风化为砂土颗粒状,施工处于危险环境中。为确保施工的安全和质量,顺利渡过该断层地段,经研究分析,采用双侧壁导洞法进行施工,施工进展顺利。但以往由于该方法施工速度较慢,造价较高,其应用受到一定制约,现将该段隧道的施工情况作一总结,以期在断层破碎带的隧道施工中推广应用。2 施工方案的选定隧道开挖后在一定的支护阻力作用下,将形成一定的塑性区域,塑性区半径R可用下式计算:式中:R—塑性区半径;

r—坑道开挖半径;

P2—围岩初始应力;

PI—坑道周边的径向支护阻力;

c—围岩粘聚力;

φ—围岩内摩擦角。式中:E—围岩变形系数;

u—泊松比。

由、式所知,在其它条件一定的情况下,Ur随着r减小而减小。

隧道施工中须采用一定的支护手段控制围岩的壁面位移。减小坑道开挖半径,可有效减小壁面位移。双侧壁导洞施工法,具备围岩开挖半径小,临空面积小,初期支护施设迅速,围岩面能及时形成闭合环,围岩变形位移便于控制等优点。故在施工该段隧道时采用双侧壁导洞法施工。3 施工设计及检算 3.2 开挖及支护设计

考虑拱顶下沉量及围岩壁面位移,拟定毛洞开挖尺寸高22.5 m,跨度22.5 m,将毛洞分为4块开挖,开挖后及时进行初期支护,如图2所示。施工顺序如下:

图2 双侧壁导洞断面开挖左导洞→施设左导洞初次支护→开挖右导洞→施设右导洞初次支护→开挖上部核心土→建造拱部初次支护→开挖下台阶→封闭仰拱。

左、右导洞的外侧墙及隧道拱部的初次支护,采用注浆锚杆、挂网、格栅钢架及喷射混凝土支护。锚杆长度3.5 m,间距2 m×2 m;格栅截面尺寸22 cm×22 cm;锚杆、格栅主筋分别采用25和22螺纹钢筋;格栅间距2 m;挂网每片按面积2.5 m×2.2 m制作,网格尺寸22 cm×22 cm;喷射混凝土为C22级,厚度为25 cm。

导洞靠隧道中线侧墙的初次支护,采用格栅喷射混凝土,格栅截面尺寸为22 cm×22 cm,间距2 m,喷射混凝土厚度22 cm。 2.2 检算

该断层处于Ⅱ类围岩地段,参照《铁路隧道锚喷构筑法技术规范》和Ⅱ类围岩计算指标的下限值对各分块围岩初次支护后壁面位移值进行检算,取γ=22 kN/m3,c=2.225 Mpa,φ=25°,E=2.24×224 Mpa,u=2.35。

3.2.2 导洞检算

因内外侧墙支护不同,按内墙检算。R值取洞高与洞宽平均值的一半,即r=2.5 m。施设22 cm喷射混凝土及格栅等提供支护阻力为2.525 Mpa,不计围岩所提供支护阻力,根据、式计算得,塑性半径R=5.2 m,围岩壁面变形位移Ur=4.5 cm,满足壁面位移值<7 cm的施工要求。

3.2.2 上拱部检算

拱形直墙或曲墙洞室柔性支护结构的破坏形态与圆形洞室基本相似,上拱部的支护结构拱脚支 承在两导洞顶部,未形成洞室,在检算时,取拱高3.8 m作为开挖半径计算拱顶位移,计算值可能偏小,可作为现场施工时参考。经计算,各部分支护结构提供的支护阻力为2.43 Mpa。根据、式计算得R=4.22 m,Ur=2.9 cm,而拱部施工要求的拱顶位移<25 cm,所以满足施工需要。实际施工中由于开挖至支护需一段时间,加上上拱部实际未封闭而按圆形结构考虑,故位移可能大于2.9 cm。

3.2.3 检算全断面隧道

开挖下台阶后,及时对仰拱进行封闭,拆除左、右导洞的内侧支护,整个隧道半径r取隧道毛洞高宽平均值的2/2,即r=5.7 m,各部分支护结构所提供的总支护阻力为2.382 Mpa,此时围岩塑性区半径R=9.53 m,壁面位

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