文档介绍：软岩浅埋段的设计探讨
软岩浅埋隧道的设计,在不同地区、不同岩性各不相同。该隧道进口段所处软岩浅埋的特点:一是土石分界带在洞身的分布凹凸不平起伏较大,有的地段全处于亚粘土层,有的地段上软下硬,有的地段右软左硬;二是土石分界带存在一层软~流塑状亚粘土。对软硬不均的地段,硬岩部分必须进行爆破,产生的震动又扰动软岩,如果支护不力就会造成坍塌。针对以上问题采取了相应措施。
设计原则
采用新奥法原理进行设计。根据实践证明,软岩浅埋隧道施工开挖后拱部围岩首先发生变形,如果对变形控制不力,将出现围岩迅速松动,产生拉裂破坏,导致坍塌直通地表。因此采取了相应设计原则:
(1)胡加固地层。改变软岩的物理力学性能,提高其自稳能力,控制变形速度。
(2)抑制围岩变形。选用足够刚度和早强的支持凹凸不平起伏变化大,而且还有2—4 m软一流塑状亚粘土层,地下水来源又丰富,该段划为1类围岩,长度约200m;从地形上分析,有的地段(沟谷地段)又存在偏压。浅埋、软岩、偏压三大难点同时存在,给设计和施工带来一定困难。本文针对三大难点进行了设计和施工方案的研究分析。
口段地质剖面措施。
(3)及时施作二次衬砌,形成闭合环受力结构.
(4)加强施工措施。采用超前支护的辅助施工措施。
(5)监控量测。采用监控量测手段修改和完善设计与指导施工。
衬砌类型的确定
软岩自稳能力差,隧道支护体系除必须考虑施工过程中的受力状态外,还应考虑隧道建成后衬砌的受力状态及运营中车辆振动对支护体系的影响。因此,该隧道采用复合衬砌,该衬砌能较好的保证隧道在上述应力尹的长期稳定。
初期支护设计
根据以上设计原则,初期支护采用下列技术参数:
喷射20号混凝土,厚度27~30㎝;
采用中8双层钢筋网,间距20㎝× 20㎝;
采用刚度较大的20 6轻型工字钢钢架,间距0cm一,纵向连接筋为~D22钢筋,长60cm,间距100 cm;
拱脚锁脚锚固采用小导管(~P42X mm)注浆代替锁脚锚杆, m;
加固围岩措施:采用小导管周壁注浆,:中42X mm热扎无缝钢管, m。注浆参数为: c1一l:1,适当掺入5%一10%的水玻璃,~ MPa。
以上参数在施工过程中根据围岩实际情况,可进行调整。
二次衬砌的确定
I类围岩地段岩层稳定性很差,又是浅埋、偏压,山体压力大,早期变形快,为达到变形稳定,初期支护采取的加强措施投资甚多,因为浅埋隧道荷载较明确,可以提前施作二次衬砌,此时应按实际受力情况计算,确定二次衬砌设计参数。
本设计是根据浅埋地层压力明确,初期支护构结及其承受能力已定的情况下,对二次衬砌进行了结构受力计算,并结合工程类比法,确定了二次衬砌的设计参数。衬砌形式为马蹄形,衬砌为厚度50chi的20号钢筋混凝土结构。因二次衬砌是受力结构,在初期支护施作后,应及时砌筑二次衬砌,否则初期支护承受不了山体压力的增长速度而遭到破坏.
预留变形量的确定
1类围岩的预留变形量在规范中没有确定,现根据软岩浅埋段开挖后早期压力大、变形快的特点,以及以往修建软岩浅埋隧道由于预留变形量不足造成衬砌侵限现象的教训,结合该工点地下水富集,软~流塑状亚粘土层的存在等因素,为确保隧道内净空不因设计不当造成侵限,预留变形量暂定35cm,在监控量测的指导下,再根据实测围岩变形情况进行调整。
防排水措施
软岩浅埋段亚粘土层松散,透水性好,地表水下渗多,造成地下水位高于隧道顶部,根据实际情况,防排水采取以下措施。
施工排水与降水
雨季地表迳流情况:RK76+390~+440段,地表为一低洼山坳,该段洞顶埋深最浅处仅8m,经雨天观察,一般大、中雨地表未形成明显的流水现象,而是大部从植被发育地带往下渗,只有暴雨时山坳才有地表水流。
从施工情况看,施工至RK76+405~+417段时,地下水不断从掌子面外流,形成股水,流量约330m3/d,流塑状的亚粘土从右侧涌出,造成初期支护迅速下沉,当时采取应急加固支撑措施,才控制了围岩变形。为了施工的安全,采取子地表设环状截水沟及深井降水措施。
地表截水沟环绕山坳修筑,截水沟底宽60cm,高60cm,梯形截面。
m处,左、右侧各设3口井,间距5 m,井底置于仰拱以下2m(见图2)。深井降水效果:实际只挖3口井(1号、2号、4号),1号井挖深21m,抽水量达360m3/d;2号井挖深18m,抽水量达24m’/d;4号井挖深21 m,抽水量达36m3/d。2号、4号井抽水量少,主要是深井间距较近的结果,总