某公路隧道局部塌方段施工数值模拟分析与监控量测.pdf

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1、第３３卷第３期中外公路２０１３年６月２０８文章编号：１６７１－２５７９（２０１３）０３－０２０８－０３某公路隧道局部塌方段施工数值模拟分析与监控量测黎晓刚，周建春（华南理工大学土木与交通学院，广东广州５１０６４０）摘要：高速公路隧道施工过程中的局部塌方现象比较普遍，该文提出采用长管棚超前支护并结合小导管注浆加固措施处理局部塌方区，并采用岩土工程有限元法数值模拟分析通过塌方区段的施工开挖方案以及现场监控量测内容，对比分析试验和计算结果，验证了塌方处治效果和后续施工方案的安全性和有效性。关键词：隧道施工；局部塌方；监

2、控量测；数值模拟身未按要求开展有效的监测，最后导致险情的发生。１工程概况２隧道塌方区段抢险处治和监控量测广东省某高速公路隧道为上、下行分离的四车道，采用左右线设置，左线隧道起讫桩号ＺＫ５４＋９１８～２．１塌方抢险处治方案比选ＺＫ５５＋３７３，全长４５５ｍ；右线隧道起讫桩号ＹＫ５４＋为了控制局部塌方区段险情的继续发展，必须采９２０～ＹＫ５５＋３５０，全长４３０ｍ。进、出口平曲线采用用针对性的工程抢险措施，然后根据监控量测数据再圆曲线，中间为缓和曲线，根据隧道洞口地形地质条进行正常的开挖施工。针对此塌方的具体情况。决

3、定件，隧道进口采用削竹式洞门、出口采用端墙式洞门。采用以下两种方案。隧道沿线地貌单元为构造剥蚀丘陵地貌，海拔高度一（１）加固和开挖同步般为９１．２～２１１．２ｍ，相对高差坡度较陡，进口１０°～由于塌方处离贯通距离很近，经过业主、设计、监１５°为主，出口３０°为主。下伏基岩主要为侏亻罗系凝灰理、监控及施工五方共同会商，初步决定：１）先对塌方岩，进、出口小溪水位均低于隧道底标高。因场地条件区采用Ｃ２０喷射混凝土初步固化，然后开始清理塌方所限，经综合比选，隧道采用自进口向出口方向单向掘段上台阶渣体；２）采用三台阶法施工

4、的方法，依次向进方法进行施工。前推进，推进中同步采用４２小导管预注浆加固，直２０１１年１０月６日，隧道左线自桩号ＺＫ５５＋３１９至通过塌方段。至掌子面桩号ＺＫ５５＋３２１．５之间发生局部塌方现象，（２）加固稳定后再开挖经现场测量计算，塌方高度为６ｍ。此段隧道已经完１）先对塌方区采用Ｃ２０喷射混凝土进行固化，采成了初期支护，并早已停止施工掘进。用自进式１０８管棚对塌方处进行初步固结注浆，外经分析，造成上述塌方险情的原因是多方面的：塌插角为８°～１０°，管长６ｍ，直接插入隧道进口段围岩方处靠近出洞口，埋深只有２０

5、ｍ左右；塌方处围岩为里，钢管紧密布置；然后采用４２小导管预注浆，长度硬塑粉质粘土、全风化凝灰岩，围岩级别为Ⅴ级，含孔６ｍ，注浆范围为拱顶１８０°，环向间距１．０ｍ，梅花形布隙水，岩体强度低，自稳能力极差。在持续几天暴雨作孔。小导管注浆采用水泥浆液，水泥浆水灰比：１∶１，用下，雨水迅速渗入围岩，该洞段裂隙水发育，岩体含注浆压力：０．５～１．０ＭＰａ；２）在完成塌方处加固处治水量很高；使全风化凝灰岩软化崩解，使结构面的抗剪后，通过现场监测量测方法监测断面的变形和受力，待强度减小；施工方为追求进度，一味地开挖上台阶，

6、使具备后续施工条件时再进行正常开挖施工。具体方案上、下台阶距离过远，围岩未得到及时的支护；按第三是：使用三台阶法施工，首先反铲按照每０．５ｍ的进方监控量测计划，此区段及附近无监测断面，施工方自尺谨慎自出口侧开始清理塌方段上台阶渣体，然后以收稿日期：２０１２－０９－０５作者简介：黎晓刚，男，硕士研究生．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｘｇ３５０２５０６３４＠１６３．ｃｏｍ２０１３年第３期黎晓刚，等：某公路隧道局部塌方段施工数值模拟分析与监控量测２０９０．５ｍ／榀的间距完成型钢拱架架设，型钢拱架之间采相似，周边收敛值略小于拱顶下沉变

7、形值，累计拱顶下用钢筋纵向连接，型钢拱架上部铺设钢筋网片，采用模沉最大值为５．９１８ｍｍ，累计周边收敛最大值为５．４５４喷法喷射Ｃ２０混凝土封闭型钢拱架间空隙，依次向前ｍｍ。塌方处开挖施工的初期，拱顶下沉和周边收敛推进，直至通过塌方段。在完成上台阶渣体清理并形迅速增大，但都小于规范允许值，随着施工进程的推成“护棚”以后，对塌方空腔进行Ｃ４０混凝土回填。回进，其值逐渐达到稳定；断面的钢支撑内力、拱顶压力填混凝土到达等强期后，进行中、下台阶开挖支护。的变化也都呈现出“急剧增大→缓慢变形→趋于稳定”中、下台阶左右两侧施

8、工错开１～２ｍ的安全距离，依的变化规律。说明隧道塌方在处治后，围岩变形已基次完成开挖、型钢拱架接腿、锚杆挂网喷混凝土。塌方本稳定，塌方处三台阶施工方案是安全有效的。处理完成后，优先施工该部位的衬砌混凝土，同时将混凝土标号提高至Ｃ４０，以确保后期运行安全。３塌方区段后续施工方案计算模拟此次隧道塌方处在浅埋段，加上施工时期正处雨季，开始采用加固和开挖同步方案后，围岩变形很大，