復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面隧道“零”進洞工法技術(shù)體系及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國高等級公路的建設(shè)發(fā)展，山區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下高等級公路隧道洞口段安全、環(huán)保和經(jīng)濟性等日益受到人們的重視，公路工程建設(shè)越來越注重景觀和環(huán)境的協(xié)調(diào)。一般而言，隧道洞口段邊坡在自然狀態(tài)下穩(wěn)定性較好，傳統(tǒng)的隧道施工方法會破壞植被，同時由于對坡體的開挖，會降低坡體下部的支撐能力，影響坡體的穩(wěn)定性，甚至可能大面積失穩(wěn)，嚴(yán)重的影響施工安全。大量工程實踐表明，隧洞洞口段邊坡的變形破壞均與洞口邊坡的環(huán)境破壞和不合理的進洞方法所致。鑒于此，最好的進洞方

2、式是盡量減少對自然邊坡的開挖和自然環(huán)境的破壞。本文以黃（塔）桃高速公路沿線隧道為例，通過邊坡工程地質(zhì)條件、巖體結(jié)構(gòu)與坡體結(jié)構(gòu)特征、變形破壞機理、進洞輔助工法、進洞開挖方法、地質(zhì)與監(jiān)測反饋分析等研究，遵循系統(tǒng)工程地質(zhì)分析原理，建立了一套較為完善的山區(qū)公路隧道進洞工法技術(shù)體系。主要包括： （1）建立了以坡體結(jié)構(gòu)特征分析為基礎(chǔ)，隧道圍巖和邊坡相互作用機理分析為核心，隧道進洞過程的巖土體變形動態(tài)監(jiān)控為支撐的復(fù)雜地質(zhì)條件下大斷面隧道“零”

3、進洞工法技術(shù)體系，系統(tǒng)闡述了該技術(shù)體系的技術(shù)原理、施工工序、施工工藝及施工要點。同時，以該體系為基本理念，系統(tǒng)研究了黃（塔）桃高速公路沿線隧道洞口段典型坡體結(jié)構(gòu)的進洞技術(shù)。 （2）較為詳細對坡體結(jié)構(gòu)特征進行了總結(jié)分析，并對坡體結(jié)構(gòu)建立中的兩個關(guān)鍵因素—結(jié)構(gòu)面體系和工程地質(zhì)巖組進行了詳細的分析研究，針對黃（塔）桃高速公路的工程地質(zhì)情況，對沿線邊坡的坡體結(jié)構(gòu)特征進行了詳細的調(diào)查分析，并進行了相應(yīng)的工程地質(zhì)分類，主要分為層狀坡體結(jié)構(gòu)（

4、Ⅰ）、似層狀坡體結(jié)構(gòu)（Ⅱ）、軟弱夾層坡體結(jié)構(gòu)（Ⅲ）、基座式坡體結(jié)構(gòu)（Ⅳ）、松散破碎體坡體結(jié)構(gòu)（Ⅴ）和塊狀坡體結(jié)構(gòu)（Ⅵ）；依據(jù)上述分類類型，對隧道洞口段邊坡的坡體結(jié)構(gòu)特征進行了重點分析研究。 （3）在坡體結(jié)構(gòu)特征調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，對隧道洞口段邊坡穩(wěn)定性的主要影響因素進行了系統(tǒng)分析，并以構(gòu)造地質(zhì)分析為基礎(chǔ)，對隧道洞口段邊坡的變形破壞類型進行了基本劃分，主要分為坍塌、塌陷、崩塌、滑坡、塊體失穩(wěn)、錯落和傾倒等七類。 （4）建立了

5、隧道圍巖—邊坡相互作用概念模型，利用復(fù)雜巖土介質(zhì)的建模技術(shù)，采用數(shù)值模方法，對隧道進洞過程中圍巖和邊坡的應(yīng)力、變形、塑性區(qū)的分布及動態(tài)變化特征進行了分析研究，結(jié)果表明：隧道圍巖變形是導(dǎo)致邊坡變形的關(guān)鍵因素，同時，洞口仰坡的開挖也為坡體變形提供了更為有利的條件，因此，控制圍巖變形和避免仰坡開挖是隧道順利進洞和洞口段邊坡穩(wěn)定的前提與保證。 （5）以圍巖應(yīng)力、變形特征及支護結(jié)構(gòu)的受力特征為基礎(chǔ)，以扁平率為技術(shù)指標(biāo)，對大斷面隧道的力學(xué)效

6、應(yīng)進行了分析研究。 （6）針對淺埋破碎洞口段均壓型和偏壓型，提出了“先加固邊坡，在采用套拱和管棚支護洞口，再進洞”的零進洞工法，重點分析了隧道進洞輔助施工措施的力學(xué)效應(yīng)、隧道圍巖及邊坡的應(yīng)力、變形特征，結(jié)果表明：①與“傳統(tǒng)”進洞工法相比，“零”進洞工法對洞口仰坡向臨空面的變形起到了有效的遏制作用；②對于以上兩者進洞體系中，套拱與管棚連接處表現(xiàn)為顯著的應(yīng)力集中與應(yīng)力分析現(xiàn)象，表明此部位易于產(chǎn)生變形破壞，在進行管棚與套拱之間連接處理

7、時，應(yīng)對套拱鋼拱架與管棚鋼管間進行有效的焊接；③對于偏壓型體系中，耳墻與套拱連接部位至基礎(chǔ)底部部位表現(xiàn)為顯著的應(yīng)力集中現(xiàn)象，說明耳墻承受了較大的由套拱傳遞過來的地形偏壓引起的滑移推力，同時，也說明耳墻在抑制由于地形偏壓效應(yīng)導(dǎo)致的邊坡滑移變形方面起到了積極的有效作用。 （7）針對受結(jié)構(gòu)面控制的隧道洞口段邊坡，提出“先治坡、后進洞”的方法，且治坡亦采用和主要結(jié)構(gòu)面近垂直的主動加固措施，以調(diào)動巖體本身的抗滑能力，同時根據(jù)隧道進洞過程中