您现在位置:科技创新 >> 技术论文 >> 浏览文章

隧洞收敛变形处理

招投标中心  崔晓云

 

1工程概述

山西省小浪底引黄工程位于山西省运城市,北依吕梁山与临汾市接壤,东峙中条山与晋城?#20449;?#37051;,西、南与陕西省渭南?#23567;?#27827;南省三门峡市隔黄河相望。引水干线起始于垣曲县境内板涧河河口右岸的小浪底水库库区,终止于闻喜县境内的吕庄水库,线路总的走向为东南~西北向,总长度59.6km。

工程的主要任务是解决运城市的盐湖区、闻喜县、绛县、?#21335;亍?#22435;曲县五县区农业灌溉、工业及城镇生活、生态用水问题。年引水量2.47亿m3,其中农业灌溉1.16亿m3,工业?#32479;?#38215;生活供水1.16亿m3,生态用水0.15亿m3,设计流量20m3/s,灌溉面积63.58万亩。

施工Ⅴ标主要工程内容:2#隧洞20+250~34+090,主洞长13.84km;设计有6#、7#、8#、9#施工支洞4条,共长约3km。

7#支洞控制主洞范围23+295~26+860,长3565m,其中上游约长1585m,下游约长1980m。7#施工支洞地处毛家湾镇的刘家沟,位于主洞桩号24+880处,与主洞交角46°50′55″,支洞进口底高程617.3m,与主洞相交处洞底高程489m,支洞0+000~0+500段纵坡为14.5%,0+500~0+810.76段纵坡为16.26%,0+810.76~0+825.58段为平洞段,支洞总长834.92m。

主洞断面为城门洞形,Ⅴ类围岩设计开挖断面尺寸4.84m×5.81m(宽×高),设计纵坡1/3000,跨度小于10m,高跨?#20219;?.2。桩号24+932~25+015洞段围岩为元古界震旦系下统许山组(Z1x)凝灰?#25910;?#22303;岩夹紫红色泥岩,为沉积火山岩建造,为软质岩,具膨胀性、收敛塑性变形,湿水塑性变形?#29616;亍?#36890;过收敛变形观测,分析变形数据,选择科学合理的变形处理方案,保证隧洞施工安全,快速通过变形洞段。

2014年5月15日施工至桩号24+948?#20445;?#26729;号24+932~24+938洞段隧洞径向变形BC累计变形?#24213;?#22823;499mm远超变形?#24066;?#20540;80mm;5月20日对变形段24+912~24+947扩挖换侧拱、加底梁全断面钢支护措施,目?#26696;?#27934;段处于相对稳定状态。

2施工?#24418;?#39064;

原设计开挖、?#27490;?#26550;支护洞段桩号24+980~25+015从9月~11月收敛变形?#20219;?#20005;

重(图1断面观测点位置设计):

 

          图1断面观测点位置

桩号24+980~25+015洞段布置5个观测断面,开挖支护1天内每4小时测1次;3天内每8小时测1次;7天内每天测2次;15天内每天测1次;超过15天每周测1次、雨季根据?#23548;是?#20917;加大观测?#38382;?#26412;次收敛变形采用钢尺式收敛计,各量测点均设在距开挖掌?#29992;?.8m处,在工作面开挖后12h内和下次开挖前测取初读数。

桩号24+980~25+015变形未处理洞段布置5个观测断面,开挖支护1天内每4小时测1次;3天内每8小时测1次;7天内每天测2次;15天内每天测1次;超过15天每周测1次、雨季根据?#23548;是?#20917;加大观测?#38382;?#26412;次收敛变形采用钢尺式收敛计,各量测点均设在距开挖掌?#29992;?.8m处,在工作面开挖后12h内和下次开挖前测取初读数。

根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB50086-2001)》、《水利水电工程喷锚技术规范(SL377-2007)》和隧洞收敛变形监测有关技术要求: 24+980~25+015洞段围?#20381;?#21035;为Ⅴ类,埋深150~300m,为软质岩,其最大?#24066;?#21464;形值U0=0.016×5=80mm,沉降观测点A变形速?#35797;市碇挡?#22823;于0.1mm/d、收敛变形速?#35797;市碇挡?#22823;于0.2mm/d。

11月,断面25+001沉降观测点A沉?#36947;?#35745;值67mm,下?#20102;?#29575;0.14~42mm/d;径向变形BC累计变形值499mm,变形速率1.56~37.1mm/d,沉降观测点A、径向变形BC?#27934;?#20110;规范?#24066;?#20540;。

3收敛变形原因浅析

洞室开挖形成的临空面在山岩压力作用下,软性岩塑性变形?#29616;兀?#24452;向变形?#20219;现兀?#26412;洞段为元古界震旦系下统许山组(Z1x)凝灰?#25910;?#22303;岩夹紫红色泥岩,为沉积火山岩建造,软质岩,凝灰质含有?#20801;?#36136;物质,具?#26032;?#27877;石化和高岭石化现象,形成粘?#37327;?#29289;质,微具膨胀性,受?#21916;愫统?#35206;沉积角度不整合构造控制,凝灰?#25910;?#22303;?#39029;?#30862;裂结构,完整性、稳定性差,洞室易变形;凝灰?#25910;?#22303;岩受地下水作用,呈软塑状,湿水崩解迅速呈糊状,围岩膨胀增大,抗压强度低,稳定?#32422;?#24046;,加速变形。

4排险处理方案

前期扩挖换拱处理洞段?#30416;?#23450;,换拱加强一次支护方案对于收敛变形洞?#38382;?#34892;之?#34892;?#30340;,桩号24+980~25+015洞段变形情况(隧洞左、右侧距混凝土底板面高1m~2m处出现纵向贯通裂缝,缝宽5mm~10mm;顶?#23485;?#24320;裂掉块,裂缝长约10m;左、右侧拱腿焊缝断裂;部分监测断面底梁凸起约26cm),该洞段前期?#27490;?#26550;加底拱支护体系已失效,针对目前?#23548;是?#20917;,为保证施工期安全,拟对该洞段采用换拱处理方案(先换变形破坏?#29616;?#27934;段)如下:

①隧洞顶部?#27490;?#26550;出现扭曲变形、混凝土掉块?#29616;亍?#20391;拱及仰拱也?#29616;?#21464;形,首先在本洞段?#27490;?#26550;之间增加9榀?#27490;?#26550;做临时加固支撑,?#27490;?#26550;之间用Φ20钢筋纵向连接,间距1m,保证换拱施工期间安全。待其它部位更换加固完后,在该洞段每?#20171;?#38388;增?#21491;?#27008;?#27490;?#26550;换拱加固。

②对桩号24+980~25+015变形?#29616;?#27934;段侧拱及仰拱进行更换(首先对原洞室支护及底板进行拆除,再进行扩挖换拱作业,换拱后不得?#32456;?#21407;设计二?#20137;?#38754;)。安?#26696;止?#26550;侧拱时顶部与原顶拱连接,?#27490;?#26550;之间用I16或I20a工字钢进行纵向连接,侧拱和仰?#23433;?#29992;I20a制作,起拱5~8cm,安装时将起拱朝向岩面。

③侧拱换拱后及时进行混凝土喷锚支护,与?#27490;?#26550;外侧喷平。

④换拱、喷护每完成4m,立即进行C20混凝土底板浇筑(底板混凝?#26753;?0cm,布置Φ20钢筋@200mm×200mm,混凝土保护层厚度5cm)。

根据施工情况,若围岩较松散,侧拱则安装双拱,加强支护;若围岩较硬,开挖困难变形较小,则安装单拱;仰?#23433;?#20301;全部安装单拱。

5结语

塑性围岩洞段收敛变形呈周期性变化,对施工有较大安全隐患,通过收敛变形观测,分析变形数据,选择科学合理的处理方案,是保证隧洞施工安全的必要条件。

隧洞开挖后产生的收敛变形主要来自于开挖(空间效应)和岩体流变(时间效应),目前桩号24+980~25+015洞段收敛变形已经稳定,2016年2月换拱后位移速度趋近于零,支护结构的外力和内力的变化速度也趋近于零。“换拱施工”是针对软岩收敛变形隧洞开挖行之?#34892;?#30340;方法,换拱施工期间为保证施工安全,必须对原拱架进行必要的临时支撑加固,并派专人进行安全监护。安装一榀固定一榀喷护一榀,并加强变形观测,确保施工安全。

 

作者简介:崔晓云,女,1973年出生,2011年毕业于中南大学土木工程专业,工程师。

0 双色球开奖结果今天