论文隧道稳定性和施工优化工艺是关于对不知道怎么写隧道稳定性论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文围岩的定义论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
分析某公路工程隧道施工情况,选择数值模拟对现场情况进行监测,探讨相向施工时针对隧道围岩出现变形、塑性区围岩扩展情况,提出相应的支护对策.结果发现减小两侧掌子面的间距,会降低围岩的稳定性,同时也会加强岩体的变形程度.如掌子面小于20M,要及时停止掌子面的施工,采取改超前小导管支护结合超前全断面帷幕注浆的支护方法,从而保证隧道的稳定性.
随着我国公路工程建设规模的不断扩大,隧道施工情况也逐渐出现各种岩体碎裂情况.为了保证工程施工进度,隧道工程施工中普遍采取相向开挖的方式,但是在临近贯通部分很容易出现扰动叠加情况,从而扩大岩体节理碎裂情况,造成掌子面出现拱顶塌落或是滑塌情况.而且目前关于隧道施工的稳定性和施工的优化都还存在很大问题,所以,本文将会针对某公路工程隧道施工采取相向施工情况,根据围岩变形的情况和应力分布特点,采取更加优化的支护控制对策,为浅埋隧道复杂地址相向施工提供一定的经验和技术指导.
1 工况概述
某公路工程项目,线路往东南方向布设,起讫粧号K53+900?K57+825,路线长3.925km,其中特大桥721.2m/0.5座、大桥908.6m/2座、隧道1313.5m/3座、主线涵洞4道,设枢纽互通式立交1处（匝道桥7座、圆管涵1道）,路基挖土石方941260m3、填筑土石方824713m3.工程于2012年7月20日开工、2014年7月19日竣工.
该项目隧道工程施工范围节理围岩裂隙发育,自身稳定性很强,而且工期紧张、工程量比较大,该隧道是整个工程的全线贯通拉通架梁通道的重点,也是减少施工工程周期的重要部分.一般为了缩短工期,都是采取两端相向的方式进行施工,支护方案是临近贯通和普通段支护两种方式.
1.1 临近贯通段支护方式
在临近隧道相向贯通施工中,随着施工的继续,向量施工两侧掌子面距离会逐渐尖端,出现隧道扰动叠加情况,这是产生的变形应力也会变大,所以,需要加强该部分的支护强度,从而保证两端掌子面土体的稳定性,这里选择拱顶超前小导管支护+全断面超前注浆帷幕结合的方式,见图1.
具体加固参数是：
（1）临近贯通段选择42超前小导管长3.5m,外插角是15,排距是2m,环距是0.4m,这样可以加强上方拱顶土体的刚度；
（2）选择掌子面超前全断面帷幕注浆技术在临近贯通部分,掌子面注浆范围前方是8m范围,掌子面施工主要是针对裂缝填充为主,这样可以避免在开挖隧道中出现临近贯通部分室温滑移情况.
对该项目隧道施工采取两边相向隧道施工,一般在施工中两端掌子面相距较远的情况下,采取普通段支护方式.如果是两端临近贯通掌子面叠加施工,会产生剧烈的扰动,也会扩大中间岩柱体原来的裂隙,随着变形的掌子面不断扩大,选择临近贯通段方式进行支护非常方便.为了明确相向施工隧道掌子面在什么距离可以采取临近通断支护方法,这里需要对不同掌子面距离进行模拟,从而保证实际施工的稳定性.
1.2 普通段支护方式
该项目隧道是单线单洞马蹄断面,高是6.7m,跨度是5.8m,这里选择矿山法台阶法进行施工,支护选择锚喷、复合式结构衬砌.因为该部分隧道军事节理发育,很容易出现碎裂情况,需要做好之后.根据该隧道的断面情况和地质特征可以明确选择普通的支护方式：初期选择锚喷网支护的方式,混凝土C25喷射土厚是250mm；全场选择粘结性锚杆砂浆,布置成梅花形1.2m×l.2m,长度是2.5m；选择防水钢筋C45混凝土进行二次衬砌,对模板整体台车进行淺筑,厚度是300mm.支护方式如图1（a）.
2 相向施工稳定性控制数值分析
2.1 分析计算工况
进行向量临近隧道贯通施工,会随着掌子面施工长度的增加,两端施工掌子面扰动会出现叠加,这会给围岩稳定造成更大的威胁,所以,在两端掌子面快要接近的位置,需要采取有效对策,改变普通的支护方式,选择临近贯通段支护,需要先停止一端开挖工作,对另外一端进行开挖.在实际施工中,可以采取不同距离施工,分别是5m,10m,20m,30m,40m,关于施工情况见表1.
在达到一定距离的工况后,需要停止一端隧道的开挖,另一端选择贯通段临近支护方法进行开挖,同时也要注意围岩隧道不同的施工情况下地表沉降、移场、重要隧道位置应力分布和塑性围岩区域的发展情况,明确最有的工况.
2.2 建立计算模塑
为了更好解决相向隧道施工叠加扰动情况,这里需要针对隧道建立长型纵向数值模型,隧道埋深是23M,模型尺寸是70m×l00m×60m.边界模型上边界是自由面,地面是竖向约束的周围是被水平约束的.
围岩隧道模型通过Mohr-Coulomb建立弹塑性数据分析,对于支护建设和二次衬砌情况需要建立实体单元,超前注浆支护和帷幕都要根據加固围岩力学参数进行模拟,并建立锚杆cable相关单元.计算三维建立的模型见图2.关于物理底层力学参数见表2.
2.3 计算结果分析
2.3.1 分析塑性围岩区
（1）建立隧道塑性取,主要是针对拱肩和拱脚的分布,因为这两个位置初支护结构应力比较集中,承载力较大（图3）,在受到这些力的影响后围岩会出现大面积剪切塑性破坏情况,对于该部分需要做好支护,同时加固注浆.
（2）随着两侧施工的掌子面长度增大,围岩塑性面积会逐渐减少,在距离小于20m后,拱脚和拱肩也可能会出现塑性剪切,这表明围岩破裂会受到施工的影响变小,也就是说相向施工叠加情况不会对其产生作用.
2.3.2分析围岩位移场关于工况3和4隧道围岩开挖为移云图见图4,从图中可以看出：
（1）工况2掌子面两侧相距10m左右沉降最大量是27.48mm,而且已经基本贯通拱顶变形,中间岩柱体却因为剧烈的扰动出现的变形,这表明选择原来普通段的支护措施,很容易造成开挖面出现拱顶坍塌和失稳情况.
（2）在临近贯通处相向开挖隧道围岩最大的位移是拱顶部位,拱底也出现了低鼓情况.
（3）在工况4中,两侧掌子面距离是30m,沉降量最大是10.45mm,相比工况2明显减少了62%,岩柱体中间围岩没有出现连续性变形,这说明相向施工在这段距离中会造成岩体裂隙没有贯通,这时可以选择普通的支护方式.
2.3.4 分析关键隧道主应力位置在随着初支结构中比较容易出现应力过度集中的是拱脚、拱肩、拱顶和拱底4个位置,所以,这里选择主应力集中的4个位置,进行初支结构应力特征分析,主应力最大分布情况,见图5.
（1）在初支5种工况下主要的4个重要位置结构最小和最大主应力是压应力,拱脚位置和拱肩位置的应力过于集中,拱脚和拱肩最大应力、位置最小比其他位置要大,这表明隧道中碎裂岩层施工时,很容易出现初支结构被破坏情况.
（2）工况2和工况1最小和最大主应力比其他工况要大,这是因为两侧掌子面工况下距离比较接近,因为叠加施工产生较强的剧烈扰动,从而增加了初支的结构应力,加快了围岩的变形.
（3）初支工况主应力3,4,5结构的比较分布一致,再相向开挖隧道掌子面两侧距离如果大于20m,那么主应力初支结构为比较稳定,也说明该距离超过20m,选择普通段支护方式也是可行的.
3 现场检测分析
根据上述分析,在京台线建丽至闽侯高速公路（南平段）建设中采取上述的支护和开挖方式,在靠近贯通面现场两帮、拱顶、拱底位置进行2个月监测,监测数据见图6.根据图6得到：
（1）初支开挖隧道不断变形会结构增大,基本会保持在25d后平稳,两侧隧道的收敛性比较大,而拱顶沉降会减小,主要因为进行超前小导管注浆是拱顶部位在加固中出现碎裂情况,给其自稳能力造成影响.
（2）60d后拱顶断面沉降量逐渐在9mm量稳定,收敛量是12.3m.底鼓量是2.4mm,这和模拟数值结构相吻合,表示本文计算数值具有可行性.
对于隧道较长的施工情况,如果地址比较复杂,而且在一定的工期内可以选择关键节点,采取两边相向施工,可以有效缩短施工工期.随着施工相向隧道掌子面距离减少,围岩的文性和变形成都会增加,这是需要加强支护保证安全.
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参考文献：
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