關(guān)于隧道加固設(shè)計的分析

1、<p>　　關(guān)于隧道加固設(shè)計的分析</p><p>　　摘要：本文作者結(jié)合盾構(gòu)法施工原理，介紹了盾構(gòu)法在隧道設(shè)計建設(shè)中的應(yīng)用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：隧道；加固設(shè)計；分析 </p><p>　　中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　隧道是公路建設(shè)中一個重要的組成部分，既然避免不了就要保證設(shè)計的科

2、學(xué)和施工質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)。雖然隧道的抗震效果比地面結(jié)構(gòu)要強，但是設(shè)計施工質(zhì)量也明顯低于地面工程。認(rèn)真應(yīng)對公路隧道受地震嚴(yán)重破壞的預(yù)期，制動科學(xué)有效的設(shè)計方案，保證隧道抗震加固的效果。高烈度地震對公路、鐵路、隧道、橋梁、通訊、供水等設(shè)施都會造成巨大的破壞，對高烈度地震區(qū)的公路隧道開展抗、減震的研究正逐漸得到人們的關(guān)注。根據(jù)四川汶川5&#8226;12特大地震的震害調(diào)查結(jié)果分析報道,道路工程中遭受地震破壞最嚴(yán)重的是路基,其次為橋梁,隧道最

3、輕。地震對隧道工程的破壞包括襯砌成片剝落掉塊,洞體橫向剪斷,縱向錯動或剪切裂縫,邊墻上斜裂縫與豎向裂縫,襯砌內(nèi)鼓、開裂、拱頂外翹、襯砌壓碎、剝落,洞口襯砌裂損、洞口高邊坡坍塌等。如果隧道所處地區(qū)地質(zhì)情況較差，又是地震高發(fā)區(qū)，那么由于隧道出口為淺埋，就極其容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。所以必須對高地震區(qū)的隧道設(shè)計進(jìn)行研究。 </p><p>　　1 盾構(gòu)隧道抗震計算方法 </p><p>　　抗震設(shè)計是

4、需要進(jìn)行科學(xué)的計算。近年來，隧道的設(shè)計施工技術(shù)普遍應(yīng)用了復(fù)雜的橫截面和大尺寸橫截面的盾構(gòu)技術(shù)，要求在橫截面部位進(jìn)行抗震設(shè)計已經(jīng)成為慣例。但是在實際建設(shè)中，盾構(gòu)隧道和周邊土體之間的動力相互作用是很復(fù)雜和不確定的，盾構(gòu)隧道橫向上抗震設(shè)計方法目前還沒有特別成熟的經(jīng)驗，許多工程師和研究人員一直致力于此項技術(shù)的研究。由于分析結(jié)果復(fù)雜，成熟的、適用的抗震設(shè)計方法還沒有形成，處于研究階段。隧道的地震變形方法是一種靜力分析方法的體現(xiàn)。在靜力分析方法中，

5、人們把自由土體反應(yīng)位移認(rèn)定為施加在隧道結(jié)構(gòu)上的地震荷載因素。最近一個時期，有人把此方法當(dāng)作盾構(gòu)隧道縱向抗震設(shè)計的適用方法。目前，我國在隧道縱向抗震分析中，設(shè)計使用方法一般有以下幾種： </p><p>　　1.1 震度法。該種方法是將地震對隧道的影響看作隧道產(chǎn)生的慣性力，把這個慣性力作為外力增加為隧道的荷載，以靜力計算法獲取隧道的內(nèi)力、位移等響應(yīng)值，從而判斷其安全性； </p><p>　

6、　1.2 響應(yīng)位移法。響應(yīng)位移法認(rèn)為地震時，結(jié)構(gòu)的加速度及變形是因為周圍地層的響應(yīng)而產(chǎn)生的，隧道作為一種結(jié)構(gòu)物與地層形成一個整體一起運動，從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動應(yīng)力和動應(yīng)變，由于不同深度、位置處的地層位置，所產(chǎn)生的運動與位移是不同的，使結(jié)構(gòu)物在相應(yīng)深度處被迫產(chǎn)生不同的位移和運動，結(jié)構(gòu)物在此情況下承受由強制變形產(chǎn)生的應(yīng)力與應(yīng)變； </p><p>　　1.3 動力反應(yīng)分析法，隧道作為一種地下結(jié)構(gòu)物，在其縱向分析中一般用的

7、最多的是質(zhì)量彈簧模型法，其主要原理為：假定基巖上的表面地層作剪切振動，我們把表面地層看做被分成多數(shù)垂直于隧道軸線的條帶分割，每個條帶用等效質(zhì)量一彈簧系統(tǒng)(一個質(zhì)量、一個彈簧和一個把質(zhì)量與基巖相連的減振器組成)代表，再把相鄰的兩個質(zhì)量用彈簧和減振器連接后形成一個系統(tǒng)，建立該系統(tǒng)的運動方程后，計算出每個質(zhì)量處的位移情況，然后按彈性地基梁理論計算隧道的位移和內(nèi)力的具體數(shù)據(jù)。 </p><p>　　上述三種方法中，都有各

8、自的弊端，第一種方法就是普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震分析方法，這樣計算是不能反映出地下結(jié)構(gòu)本身所具有的特點，后面兩種方法是人們針對地下結(jié)構(gòu)本身固有的地震反應(yīng)特點而探索出來的，這兩種方法考慮了結(jié)構(gòu)與土層的相互作用問題，可對結(jié)構(gòu)本身反應(yīng)的計算方法仍然是利用靜力的彈性地基梁理論進(jìn)行的，所以對相互作用過程中的土的粘性阻尼的影響考慮顯得缺乏。 </p><p>　　2 盾構(gòu)隧道抗震措施的分析 </p><p&

9、gt;　　采用盾構(gòu)法的隧道建設(shè)中，從目前業(yè)內(nèi)人士的研究狀況看所采用的抗震措施，主要有以下幾個方面： </p><p>　　2.1 對于襯砌位移的處理措施，襯砌最大位移差越大，則相對襯砌產(chǎn)生的應(yīng)力就越大。所以設(shè)計中應(yīng)該注意減小襯砌的最大位移差，這樣隧道襯砌承受的應(yīng)力會相應(yīng)的減?。?</p><p>　　2.2 減震的措施，隧道的減震設(shè)計中，減震層的彈性模量與圍巖彈性模量的差直接關(guān)系到減震效果

10、，但在實際地下結(jié)構(gòu)中，設(shè)計師要考慮隧道在靜力作用下的荷載及變形情況，還要考慮減震層的剛度下限。對于軟質(zhì)圍巖，如果設(shè)置減震層，其效果不明顯，但是如果設(shè)置加固層的減震，那么所產(chǎn)生的效果就非常明顯了；在硬質(zhì)圍巖層面，設(shè)置減震層后，減震效果明顯提高，而設(shè)置加固層的減震效果有所減弱，施工時要保證注漿密實并且澆筑范圍要大些一些，其減震效果也就能夠非常好 。 </p><p>　　3 提高隧道抗震能力的措施 </p>

11、;<p><b>　　3.1 選好地基 </b></p><p>　　選擇一個最佳的建設(shè)位置，將隧道工程盡量建于均勻、穩(wěn)定的地基中，避開斷層，遠(yuǎn)離山坡坡面，繞開山坡不穩(wěn)定地段以及飽和砂土地基，以便能夠減少地震液化情況； </p><p>　　3.2 勘測過程中盡量選取埋深較大的線形，使道路走向遠(yuǎn)離風(fēng)化巖層區(qū)； </p><p>　

12、　3.3 設(shè)計區(qū)間隧道轉(zhuǎn)角處的交角不可以太小，否則對抗震不利，應(yīng)加強隧道出入口處的抗震設(shè)計及施工； </p><p>　　3.4 如果施工實際情況允許，施工過程中盡量采用暗挖法； </p><p>　　3.5 施工中盡量減少土體不連續(xù)性對抗震能力的影響，如果施工區(qū)內(nèi)的土壤與巖石上或土體內(nèi)有巖石隆起部位，施工中應(yīng)在開挖范圍內(nèi)用土或集料進(jìn)行回填處理，以消除地基硬點的影響，避免或減少破壞發(fā)生率；

13、 </p><p>　　3.6 設(shè)計采用抗震縫，也可以增加隧道管段間的柔性接頭等措施，從而實現(xiàn)降低隧道整體區(qū)間長度的目標(biāo)； </p><p>　　3.7 提高施工質(zhì)量，嚴(yán)格按設(shè)計規(guī)范施工，增加土體與隧道襯砌間的穩(wěn)定性和牢固性。 </p><p>　　4 盾構(gòu)隧道抗震加固措施 </p><p>　　對于公路施工的線性，是人們無法控制的，尤其是不

14、能因為地震區(qū)就不修路，所以加固隧道，保證公路的使用壽命，就要采取科學(xué)的措施。上文已經(jīng)對隧道的震害特點和抗震措施進(jìn)行了分析，具體可從以下幾方面實施： </p><p>　　4.1 關(guān)于選擇隧道位置，設(shè)計時應(yīng)盡量選擇山坡穩(wěn)定、地質(zhì)條件較好的位置開挖，避免使隧道穿越不穩(wěn)定斷層地區(qū)。 </p><p>　　4.2 隧道的洞口必須避開容易發(fā)生滑坡、巖堆和泥石流的地段，這樣在一定程度上可以減少地震對公

15、路的破壞。 </p><p>　　4.3 如果隧道經(jīng)過地帶是淺埋、偏壓以及破碎帶等不良地段時，設(shè)計施工方案可以在其襯砌背后進(jìn)行壓注水泥砂漿的辦法進(jìn)行加固處理。充分利用地下結(jié)構(gòu)比地面結(jié)構(gòu)抗震效果好的優(yōu)勢，借助先進(jìn)的技術(shù)，對公路隧道受地震嚴(yán)重破壞的預(yù)測要縝密，找出容易被破壞的原因，進(jìn)行有針對性的加固處理。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p&g

16、t;<p>　　隨著科技的飛速發(fā)展，以及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的增加，地下空間開發(fā)和地下結(jié)構(gòu)建設(shè)規(guī)模正在日益擴(kuò)展，充分利用地下資源是未來城市及交通發(fā)展的趨勢。地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計及其安全性評價是隧道施工中的一項重要內(nèi)容，加強這方面的研究具有非常重大的意義。目前我國有上千座鐵路、公路隧道都處在西部強震地帶，這一情況可以促進(jìn)隧道震害的研究工作，并且可以準(zhǔn)確地為抗震加固提供科學(xué)的數(shù)據(jù)資料。對于公路建設(shè)的選址和隧道設(shè)計、

17、施工的開展都顯得特別重要，保證隧道工程抗震穩(wěn)定性，提高設(shè)計施工質(zhì)量，既是對國家財政資金負(fù)責(zé)，也是對企業(yè)的市場信譽負(fù)責(zé)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 南小軍. 城市地下淺埋暗挖隧道小導(dǎo)管注漿加固措施探討[J]. 技術(shù)與市場. 2011，(02). </p><p>　　[2] 李松柏. 花管注漿