高速鐵路隧道仰拱襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)特性及快速施工技術(shù)研究.pdf

1、高速鐵路隧道開(kāi)挖斷面大，施工工序繁瑣，隧道結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，尤以隧道仰拱部最為復(fù)雜。特別是對(duì)于穿越軟弱圍巖地質(zhì)條件的大斷面隧道，仰拱修筑質(zhì)量對(duì)隧道襯砌體系長(zhǎng)期使用的安全性和耐久性意義重大。傳統(tǒng)仰拱施工方法由于其先天的缺陷很難將鐵路建設(shè)質(zhì)量安全的標(biāo)準(zhǔn)、工序、規(guī)定全部落實(shí)到現(xiàn)場(chǎng)，仰拱一次全幅施工、仰拱二襯與填充混凝土分次灌注已成為高鐵隧道仰拱施工的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，這樣勢(shì)必導(dǎo)致仰拱施工與掘進(jìn)面相互干擾，仰拱襯砌全幅澆筑進(jìn)度緩慢、成形質(zhì)量差等問(wèn)題在國(guó)內(nèi)隧

2、道鉆爆法施工中的矛盾越發(fā)尖銳。仰拱施工在理念上應(yīng)當(dāng)發(fā)生必要的改進(jìn)，綜合化、機(jī)械化的仰拱快速施工技術(shù)和配套設(shè)備應(yīng)當(dāng)成為仰拱施工發(fā)展的關(guān)鍵和核心。
　　目前，仰拱全幅施工時(shí)洞內(nèi)交通的解決方案主要依靠棧橋，其操作便利性和適用性有待進(jìn)一步提高;仰拱襯砌澆筑依然采用傳統(tǒng)的小模板或仰拱組合鋼模板施工，不僅耗費(fèi)大量鋼材，并且安裝、拆除、校正困難，澆筑質(zhì)量也難以保證，仰拱施工已成為隧道建設(shè)中的控制性工序。為解決上述難題，本文對(duì)隧道仰拱襯砌結(jié)構(gòu)力學(xué)

3、特性和快速施工技術(shù)進(jìn)行了研究，得出了如下研究結(jié)論:
　　(1)仰拱的設(shè)置能夠有效控制隧道周邊圍巖體變形的量值及影響范圍，改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力形式，協(xié)調(diào)支護(hù)結(jié)構(gòu)的軸力和彎矩分布，尤其可有效抑制拱腳的塑性區(qū)向圍巖深部擴(kuò)展，為了能更好地發(fā)揮仰拱的作用，仰拱應(yīng)盡早和上部襯砌閉合成環(huán)。
　　(2)仰拱超挖后若處理不當(dāng)將導(dǎo)致仰拱對(duì)上部結(jié)構(gòu)的支撐作用大大減弱，引起隧道結(jié)構(gòu)體系不均勻沉降，拱墻部位壓應(yīng)力集中效應(yīng)加劇，圍巖塑性區(qū)范圍擴(kuò)展。

4、>　　(3)仰拱欠挖導(dǎo)致隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)最大彎矩所在截面下移，隨截面位置的下移，軸力卻在減小，致使最大彎矩所在截面的偏心矩增大，對(duì)支護(hù)體系的承載不利。
　　(4)仰拱混凝土和填充一次澆筑成型后，仰拱填充的部分結(jié)構(gòu)承受拉應(yīng)力，中心水溝處的拉壓力高達(dá)2.5Mpa，這種應(yīng)力狀態(tài)容易造成路面施工縫、中心排水溝等部位的拉裂破壞，同時(shí)仰拱與邊墻連接處應(yīng)力集中效應(yīng)更為顯著，范圍也有所擴(kuò)大。
　　(5)仰拱一次開(kāi)挖長(zhǎng)度如果超過(guò)了隧道襯砌空間效應(yīng)

5、所能承受的距離，將會(huì)導(dǎo)致縱橫向空間橋冠作用減弱至消失，圍巖應(yīng)力迅速重分布，初期支護(hù)變形急劇增加，塑性區(qū)范圍顯著擴(kuò)展。最終導(dǎo)致仰拱開(kāi)挖段與仰拱已施作段交界面處的邊墻先發(fā)生拉裂，接著帶動(dòng)兩側(cè)支護(hù)一起破壞而發(fā)生嚴(yán)重塌方。
　　(6)仰拱快速施工模架采用分離式雙車道拱形棧橋，兼顧安全性與經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)解決了仰拱作業(yè)與掌子面掘進(jìn)間的相互干擾;利用端頭梁設(shè)計(jì)將仰拱開(kāi)挖與仰拱填充分為兩個(gè)作業(yè)區(qū)平行施工，減少了循環(huán)作業(yè)時(shí)間，全面提高了施工效率。