我國是一個(gè)多山的國家,統籌區(qū)域協調發展、構建和諧社會是基本國策,發 展(zhǎn)山區交通需要修建大量隧道。因(yīn)此,研究公路隧道圍岩穩(wěn)定與支護技術,總結 山嶺隧道設計與施工方法是(shì)生(shēng)產(chǎn)實踐的必然要求。本書圍繞隧道工程開挖支護的(de) 基本理(lǐ)念進行全麵分析,針對當(dāng)前隧道工程建設中麵臨的破碎岩體、連拱隧道、 地下水作用、山體穩定和(hé)偏壓等幾個關鍵技術問題展開係統(tǒng)的分析研究,以期為 隧道工程安全、快速、經濟(jì)地建設提供技術指導。
隧道工程設計和施工麵向的(de)對象是岩土體,其性質不同於一般工程(chéng)材料,岩 土體的工程地質環境也(yě)具有複雜性,這導致隧道工程(chéng)具有不同於一般地麵工(gōng)程的 特點和規律。隧(suì)道工程結構由人工襯砌和天然圍岩共同構成,而(ér)且圍岩是(shì)主要承 載體。圍岩壓力類型可以相互轉化,即形變壓(yā)力可以轉化為鬆動壓力,反之亦 然。支護結構對圍岩位移起約束作用,形成對(duì)圍(wéi)岩的支護力,其反作用則是圍岩 作用於支護結構上的壓力,稱為形變壓力。如(rú)果支(zhī)護強度不足,圍岩位(wèi)移過大進 入鬆弛變形階段,則形成了鬆弛壓力,其實質是部分圍岩脫離母體後作用於支護 結構上的重力。圍岩中常分布著大量的結構麵,結構麵剪切強度遠低於岩(yán)石塊 體,且不能承受拉伸作用,受此影(yǐng)響,岩體力學性(xìng)質往(wǎng)往表現為(wéi)各向異性,在特 定方向上的強度遠低於岩石塊體。當結構麵與隧(suì)道臨空(kōng)麵形成不利組合時,失去 支撐的圍岩塊體脫離母體,其重力作用於支護結構形(xíng)成鬆弛壓力。如果采用(yòng)強預 支護方法或隧(suì)道開(kāi)挖後能夠及時施加合理支護,結(jié)構麵得到強化,岩體強度得到 提高,岩石塊體不(bú)再脫離母(mǔ)體,圍岩壓力則(zé)可以轉化(huà)為形變壓力。
破碎岩體是隧道工(gōng)程常見的岩體類型,圍岩整體強度低,自穩能力差,隧道 開挖後自(zì)穩時(shí)間(jiān)短,易出現冒落破壞,產生安全事故。在此類岩體中開挖隧道難 度很大,支(zhī)護技術一直是研究的重點問題。實(shí)踐表明(míng),預支護是(shì)此類岩體中隧道 開挖的有效技術手段。
連拱隧道較分線布置具有節約占地麵積、減(jiǎn)少洞口(kǒu)邊坡加固工作量、減少隧 道施工工程量、便於運營管理等優點,同時連拱隧道可保持線路線型流暢,增加 洞口美觀等。我國20世紀80 年代末才開(kāi)始建設連拱隧道,已建和在建的連拱隧 道數量居世界首位。連拱隧道特別是三車道連拱隧道,在我國(guó)尚屬(shǔ)新型隧道結 構,已建成的數量極少,缺乏可借鑒的設計(jì)施工經驗(yàn)。連拱隧道設計理論、開挖 技(jì)術和支護技術是目(mù)前研究的熱點問題。
地下水一方麵產生靜水壓力直接作用在(zài)襯砌上,減小襯砌對(duì)圍岩的支承能力;另一方麵,地下水(shuǐ)與圍岩相互(hù)作用影響圍岩穩定。大量的工程實踐也(yě)表明了 相當部分的隧道塌方事故與地下水作(zuò)用相關。
山(shān)體穩定是越嶺隧道穩定(dìng)的基礎,為了(le)避免隧道開(kāi)挖引(yǐn)起隧道洞口邊坡和洞 體所在邊坡的失穩破壞,對隧道(dào)洞口邊坡和(hé)旁山隧道洞體邊(biān)坡的岩體結(jié)構特征及 穩定性應進行全麵(miàn)的評價。當潛在滑移麵或穩定性安全餘度(dù)較低時,首先(xiān)必須加 固山體,確保山體穩定(dìng)。
由於地形、地質和施工等原因,許多隧道(dào)開挖存在偏壓問題。目前在偏壓(yā)連 拱隧道有(yǒu)關問題上,側重於地形偏壓(yā)條件下連拱隧道開挖方案的研究,兩主洞開 挖順底分為先內後外、先外後內(nèi)和同時開挖等方案的選擇。合理的開挖方案有利 於加快工(gōng)程進度、縮(suō)短總工(gōng)期(qī)和節約費用。
山嶺隧道(dào)設計與(yǔ)施工方法發展至今,世界(jiè)各國推出許多理(lǐ)論和方法。作者在 多條鐵路、公路隧(suì)道建造實踐中潛心研究並(bìng)總結其成功經驗和失敗教訓,完成了 專著(zhe)《公(gōng)路隧道設計和施(shī)工新法》後(hòu)又進行(háng)了係(xì)統理論、試驗、實(shí)際工程的比(bǐ)較 研(yán)究,總結提升山嶺隧道(dào)建造技(jì)術為:
(1)目的:在整體穩定性前提下,充分發揮圍岩的自承作用(yòng),即基本維持圍 岩(yán)的原始(shǐ)狀態,達到造價經濟。
(2)手段(duàn):滿足上述目的適應當前生產力水平的各種理論和工法,且它們是 發展(zhǎn)的、與時俱進的。
(3)檢驗標準:建造(zào)過程必須遵(zūn)循能量最小原理,達到對圍岩擾動最(zuì)小。
(4)全壽命理念:建造和維護全過程應綜合考慮,遵循節(jiē)約原則,否則就會 造成極大浪費。
文(wén)章來源;中交路橋工程檢測