富水圍巖淺埋偏壓超大斷面小間距隧道施工優(yōu)化研究.pdf

1、隨著交通流量的快速增長，高速公路的車道越來越多，高速公路上的隧道斷面也越來越大，隧道修筑過程中常常伴有淺埋、偏壓、圍巖富水等一些特殊地質(zhì)問題，這些都對施工造成困難。本文以廣東沿江高速公路上的晏崗小間距超大跨度隧道為背景，對富水圍巖中淺埋偏壓超大斷面小間距隧道的設(shè)計、施工、監(jiān)控量測進行研究，并運用FLAC-3D軟件對隧道的施工過程進行數(shù)值模擬研究，優(yōu)化富水大跨度淺埋隧道設(shè)計和施工，揭示隧道偏壓率對中間巖柱合理間距的影響和左右洞掌子面施工距

2、離對圍巖和中間巖柱穩(wěn)定性的影響。
　　首先基于巖石的滲流理論，對隧道圍巖滲流固結(jié)過程的有效應(yīng)力與孔隙水壓力的變化規(guī)律進行了探討，并闡明了FLAC-3D中滲流固結(jié)耦合的計算原理以及耦合計算的實現(xiàn)方法。
　　結(jié)合晏崗隧道圍巖富水的實際情況，對小間距超大跨度隧道采用雙側(cè)壁導坑法典型斷面的圍巖和支護結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力進行現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果表明因圍巖擾動次數(shù)較多，圍巖富水受到軟化，隧道地表沉降、拱頂下沉量、收斂位移和支撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)力均較大

3、，且在該斷面開挖完成后20天左右趨于穩(wěn)定。右洞隧道施工過程中中間巖柱一側(cè)左拱腰鋼拱架表現(xiàn)為受拉且應(yīng)力值較大，施工時需要盡早形成封閉支護圈，并加強中間巖柱拱腰部位的初期支護。
　　應(yīng)用FLAC-3D軟件對晏崗隧道淺埋偏壓地段在富水條件下動態(tài)施工過程進行了模擬，模擬結(jié)果表明，右洞開挖過程中對左洞圍巖變形影響較大，左洞拱頂沉降、地表沉降和收斂位移均比右洞大，顯示該隧道存在明顯的偏壓效應(yīng)。雙側(cè)壁導坑法施工中間巖柱塑性區(qū)較小，靠近中間巖柱的

4、錨桿軸力比其他部位錨桿軸力大。施工時應(yīng)該注意爆破對中間巖柱的影響，同時加密和加長中間巖柱上錨桿，以利中間巖柱的穩(wěn)定。隧道開挖完成后隧道兩側(cè)孔隙水壓力降低，邊墻腳與仰拱處孔隙水壓力明顯增大，施工時應(yīng)提前在邊墻腳和仰拱處打設(shè)泄水孔，釋放孔隙水，降低孔隙水壓力，防止此處突水。
　　結(jié)合實際工程，系統(tǒng)地模擬研究CRD法、臺階法和雙側(cè)壁導坑法施工時中間巖柱應(yīng)力、隧道地表沉降、左右洞拱頂沉降分布規(guī)律和邊墻塑性區(qū)發(fā)展趨勢規(guī)律，結(jié)果顯示雙側(cè)壁導坑

5、法效果最好。通過模擬優(yōu)化研究分析，當隧道偏壓率分別為1.16、1.25和1.5時，兩隧道中間巖柱最小合理間距分別為18m、24m和30m，此時右洞右邊墻側(cè)圍巖產(chǎn)生大范圍塑性區(qū)，邊墻穩(wěn)定性受到影響，需要加強支護?？紤]地形實際情況，設(shè)計中間巖柱間距為18m，現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果顯示該間距設(shè)計較合理，滿足圍巖穩(wěn)定性要求，從而進一步驗證數(shù)值模擬研究結(jié)果的可靠性。同時基于三維模擬方法研究了左右隧道施工掌子面距離對中間巖柱穩(wěn)定性的影響，計算結(jié)果表明當左右隧