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        大跨度隧道初期支護(hù)大變形原因分析

        2011-02-02 06:55:08董新平
        鐵道建筑 2011年9期
        關(guān)鍵詞:變形

        董新平

        (鄭州大學(xué) 交通工程系,鄭州 450002)

        大跨度隧道初期支護(hù)大變形原因分析

        董新平

        (鄭州大學(xué) 交通工程系,鄭州 450002)

        本文針對(duì)內(nèi)昆線曾家坪大跨隧道在導(dǎo)洞開挖過程中出現(xiàn)的內(nèi)壁變形嚴(yán)重現(xiàn)象,對(duì)其產(chǎn)生原因及主要影響因素進(jìn)行了分析。分析表明,左右導(dǎo)洞的兩側(cè)支護(hù)位移是非對(duì)稱的,位于下臺(tái)階位置處的內(nèi)壁出現(xiàn)了局部大變形。導(dǎo)致內(nèi)壁產(chǎn)生局部大變形的因素包括導(dǎo)洞形狀及圍巖初始應(yīng)力場(chǎng)、左右導(dǎo)洞施工的相互影響、支護(hù)的非均衡設(shè)計(jì)、偏壓問題等。導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)形狀及初始應(yīng)力場(chǎng)分布是本工程中內(nèi)壁破壞嚴(yán)重這一顯著特點(diǎn)的內(nèi)在形成原因,而其它三個(gè)因素使該特點(diǎn)進(jìn)一步放大,其中,非均衡設(shè)計(jì)因素的影響尤其顯著。

        隧道工程 大跨度 雙側(cè)壁法 破壞

        內(nèi)昆線曾家坪車站受地形限制,被迫伸入曾家坪隧道進(jìn)口段。該隧道進(jìn)口段有413 m為三線大跨度隧道。其中,三線隧道長269 m,喇叭口隧道長144 m,其余為單線隧道。

        隧道圍巖為第四系坡殘積層(Qdl+el4)砂黏土夾泥質(zhì)灰?guī)r、崩坡積層(Qdl+col4)塊石土、遇水極易軟化的斷層泥(Fbc)、泥質(zhì)灰?guī)r夾頁巖(S2d)、砂巖夾頁巖(S2s)等。其中,進(jìn)口段90 m位于堆積體中,其成分以塊石土為主,砂黏土填充。隧道進(jìn)口大跨度區(qū)段圍巖級(jí)別為Ⅴ級(jí)。

        本工程隧道大跨段開挖跨度大,地質(zhì)條件很差,采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工,施工難度較大。隧道施工時(shí),部分地段先后出現(xiàn)了支護(hù)大變形和噴層開裂、拱架扭曲等現(xiàn)象。本文將對(duì)支護(hù)大變形特點(diǎn)及產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和探討。

        1 工程概況

        曾家坪隧道開挖斷面大,開挖跨度20.58 m,高度13.83 m,結(jié)構(gòu)扁平,高跨比僅0.67。施工工藝較為復(fù)雜,三線段采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,過渡段則采用中壁法施工。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工順序如圖1所示,即:①左導(dǎo)洞超前,先施作超前小導(dǎo)管并注漿,開挖1、2部,在2部底部設(shè)置一道I18工字鋼臨時(shí)橫撐;②開挖左導(dǎo)洞3、4部,使4部及時(shí)封閉成環(huán);③灌注仰拱混凝土(V部);④待左導(dǎo)開挖15 m后,進(jìn)行右導(dǎo)洞開挖,首先開挖6部、7部;⑤開挖右導(dǎo)洞8部、9部;⑥灌注右導(dǎo)洞仰拱混凝土(Ⅹ部);⑦灌注左右導(dǎo)洞邊墻混凝土(XI、XII部);⑧開挖中洞的13部;⑨灌注拱部混凝土(XIV部);⑩開挖中洞 15部、16部;○11開挖中洞仰拱;○12灌注中洞仰拱混凝土(XVII部)。

        隧道大跨段復(fù)合式襯砌的主要參數(shù)見表1。

        圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工順序

        表1 大跨段隧道復(fù)合式襯砌參數(shù)

        2 大跨度段初期支護(hù)變形破壞情況

        大跨段施工中支護(hù)結(jié)構(gòu)變形比較顯著。首先是洞口段(DK291+190—DK291+230)左右上導(dǎo)洞開挖引起了隧道整體下沉,并誘發(fā)地表沉陷,在里程DK291+214及DK291+230處地表出現(xiàn)2條寬5~10 cm裂縫,裂縫走向與隧道軸線垂直。施工單位在采取打設(shè)抗滑樁、地表注漿等治理措施后,邊坡基本穩(wěn)定,裂縫無進(jìn)一步擴(kuò)展。其后,隨著隧道逐漸向前掘進(jìn),大跨段多處支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞。其中,以DK291+340附近最為嚴(yán)重。該段支護(hù)噴層開裂,格柵拱架鋼筋扭曲,破壞位置如圖1所示。

        隧道監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,洞口淺埋段(埋深<20 m)導(dǎo)洞開挖時(shí),拱頂下沉比較顯著,以左導(dǎo)洞1、2部開挖時(shí)的拱頂下沉為例(如圖2所示),DK291+205測(cè)點(diǎn)的拱頂下沉值達(dá)到127 mm。

        圖2 左導(dǎo)洞拱頂下沉曲線

        支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平收斂變形與拱頂下沉沿隧道走向分布規(guī)律有所不同。淺埋段支護(hù)結(jié)構(gòu)水平收斂值較小,而隨著埋深增大,左右導(dǎo)洞凈空收斂值逐漸增加,其中,3部、4部開挖過程尤其明顯。以右導(dǎo)洞3部、4部開挖過程中的水平收斂值為例(如圖3所示),水平收斂值逐漸由50 mm以下增至100~200 mm,DK291+340處最大為307 mm。

        圖3 右導(dǎo)洞水平收斂曲線

        3 初期支護(hù)大變形原因及分析

        為深入分析初期支護(hù)破壞原因,本文選取DK291+305位置建立有限元分析模型,隧道埋深40 m左右,計(jì)算邊界的約束條件為兩邊水平約束、底部豎向約束。初始地應(yīng)力僅考慮自重應(yīng)力場(chǎng)。圍巖選用理想彈塑性模型,屈服準(zhǔn)則采用Mohr-Coulomb準(zhǔn)則。隧道圍巖為V級(jí),主要計(jì)算參數(shù)為:楊氏模量200 MPa,波松比 0.32,內(nèi)摩擦角 40°,黏聚力 5 kPa。

        噴射混凝土強(qiáng)度等級(jí) C30,容重為22 kN/m3,設(shè)計(jì)強(qiáng)度:軸心抗壓為15 MPa,彎曲抗壓為16 MPa,軸心抗拉為1.4 MPa,彈性模量為25 GPa。砂漿錨桿的錨桿體采用20 MnSi鋼全長砂漿黏結(jié)型錨桿。砂漿的強(qiáng)度等級(jí)為M20。

        噴層采用分層Timoshenko梁單元模擬,屈服模型采用分層屈服模型,即假定若外層中部的應(yīng)力達(dá)到屈服值,則外層全進(jìn)入塑性狀態(tài),而內(nèi)部其余各層仍為彈性狀態(tài),隨著塑性區(qū)的擴(kuò)展,更多層相繼變成了塑性,直到最后全截面變成塑性區(qū)為止。

        3.1 初期支護(hù)的豎向位移

        各開挖階段左右導(dǎo)洞拱頂沉降情況見表2。

        表2 左右導(dǎo)洞拱頂沉降值 mm

        左導(dǎo)洞開挖步序2完成后的拱頂下沉值與實(shí)測(cè)結(jié)果(圖2)比較接近。從表2可看出,左右導(dǎo)洞上部斷面(開挖步序1和2或6和7)開挖引起的拱頂下沉較大,是下部開挖引起的拱頂下沉值的2倍左右;右導(dǎo)洞開挖引起的拱頂下沉明顯大于左側(cè)導(dǎo)洞。

        3.2 初期支護(hù)水平收斂

        左、右導(dǎo)洞開挖過程中收斂變形演變情況如圖4、圖5所示(上臺(tái)階和下臺(tái)階收斂變形位置如圖1所示)。圖5中的下臺(tái)階收斂測(cè)線與圖4對(duì)應(yīng),對(duì)比二者數(shù)值可見,比較接近。

        計(jì)算結(jié)果表明,左、右導(dǎo)洞開挖過程中,最大收斂位置一般位于第3和6步開挖面內(nèi)(如圖6所示)。導(dǎo)洞下臺(tái)階開挖(3和4步或6和7步)是引起支護(hù)結(jié)構(gòu)凈空收斂迅速增加的主要階段,如右導(dǎo)洞3、4步開挖時(shí),水平收斂迅速增大到100 mm以上。同時(shí),左右導(dǎo)洞相互影響顯著,如左導(dǎo)洞下臺(tái)階水平收斂值因右導(dǎo)洞施工增加110 mm。

        圖4 左導(dǎo)洞收斂變形值

        圖5 右導(dǎo)洞收斂變形值

        圖6 初期支護(hù)變形

        由圖6可看出,下臺(tái)階內(nèi)壁出現(xiàn)了顯著的水平變形,右導(dǎo)洞該處的凈空收斂值與圖5監(jiān)測(cè)結(jié)果比較接近。值得注意的是,實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果是導(dǎo)洞內(nèi)壁與支護(hù)結(jié)構(gòu)的相向水平位移之和。根據(jù)本文計(jì)算分析結(jié)果,此二者的水平位移是非對(duì)稱的,內(nèi)壁位移遠(yuǎn)大于導(dǎo)洞支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移,即實(shí)際監(jiān)測(cè)到的較大的凈空收斂值實(shí)際主要是內(nèi)壁發(fā)生的變形。

        以上現(xiàn)象與實(shí)際支護(hù)破壞情形基本一致,內(nèi)壁在該處位置破壞嚴(yán)重(如圖1所示)。

        3.3 初期支護(hù)內(nèi)力分布

        左右導(dǎo)洞開挖完成后,初期支護(hù)的軸力和彎矩分布情況如圖7、圖8所示。

        圖7 支護(hù)軸力圖 (單位:MN)

        圖8 支護(hù)彎矩圖(單位:MN·m)

        以上可看出,對(duì)于破壞比較嚴(yán)重的內(nèi)壁位置,左導(dǎo)洞內(nèi)壁軸力很大,而彎矩相對(duì)較小,右導(dǎo)洞內(nèi)壁軸力小于左導(dǎo)洞,而彎矩大于左導(dǎo)洞。在該位置處,左導(dǎo)洞軸力為2.556 6 MN,彎矩為0.014 5 MN·m,右導(dǎo)洞軸力為1.412 7 MN,彎矩為0.053 0 MN·m。其結(jié)果是該處支護(hù)結(jié)構(gòu)均處于破壞狀態(tài),但二者破壞形式不同,左導(dǎo)洞為壓屈破壞,而右導(dǎo)洞因彎曲應(yīng)力較大,則表現(xiàn)為一側(cè)壓屈,另一側(cè)拉裂。

        3.4 支護(hù)大變形特征產(chǎn)生原因分析

        由前述可知,下臺(tái)階內(nèi)壁位置產(chǎn)生顯著大變形,且內(nèi)力較大,導(dǎo)致該處破壞嚴(yán)重。以上破壞特征產(chǎn)生的原因,綜合分析后,認(rèn)為應(yīng)包括:①導(dǎo)洞形狀及圍巖初始應(yīng)力場(chǎng);②左右導(dǎo)洞的相互影響;③導(dǎo)洞支護(hù)的非均衡設(shè)計(jì),內(nèi)壁采用較弱的支護(hù)參數(shù)(見表1);④偏壓,隧道上方地表為左低右高。

        為分析以上4個(gè)因素的具體影響情況,本文對(duì)比了其它幾個(gè)工況,并約定前述計(jì)算為工況1。工況1同時(shí)有非均衡設(shè)計(jì)和偏壓因素;工況2是在工況1基礎(chǔ)上,采用均衡設(shè)計(jì),即取消錨桿,內(nèi)壁厚度取0.3 m,僅有偏壓問題;工況3是在工況1基礎(chǔ)上,地面為水平,考慮非均衡設(shè)計(jì)因素;工況4是在工況2基礎(chǔ)上,地面為水平,無非均衡設(shè)計(jì)和偏壓問題。

        計(jì)算表明,左右導(dǎo)洞開挖完成后,各工況均存在下臺(tái)階位置處內(nèi)壁水平方向變形較大的特點(diǎn)。工況4位移矢量如圖9所示。

        圖9 圍巖的位移矢量圖(工況4)

        若定義左導(dǎo)洞下臺(tái)階收斂位置處內(nèi)壁位移與其相對(duì)的支護(hù)位移之比為R,并將其作為指標(biāo)來衡量各因素的影響程度,則:

        1)偏壓因素有一定影響,如工況3與工況1相比,R值由6.0變?yōu)?.3。

        2)非均衡設(shè)計(jì)因素的影響比較顯著,如工況2與工況1相比,R值由2.8變?yōu)?.3。

        3)右導(dǎo)洞開挖對(duì)左導(dǎo)洞存在一定的影響,如工況4,在左導(dǎo)洞開挖完成后,支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況如圖10所示,R值為2.0,而當(dāng)右導(dǎo)洞開挖完成后,則 R值增至2.8。

        4)對(duì)于地面水平(無偏壓問題),且采用均衡設(shè)計(jì)的工況4,支護(hù)結(jié)構(gòu)變形仍表現(xiàn)為非對(duì)稱性,與導(dǎo)洞形狀及初始應(yīng)力場(chǎng)直接關(guān)聯(lián)。

        圖10 圍巖的位移圖(工況4)

        對(duì)比以上結(jié)果可看出,導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)形狀及初始應(yīng)力場(chǎng)分布等因素是本工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)變形破壞特點(diǎn)的內(nèi)在形成原因,而導(dǎo)洞間施工相互影響、偏壓問題以及非均衡設(shè)計(jì)等因素進(jìn)一步放大了內(nèi)壁變形,尤其是左導(dǎo)洞下臺(tái)階處內(nèi)壁的變形,致使該處位置變形、破壞嚴(yán)重。這其中,非均衡設(shè)計(jì)因素的影響尤其顯著。

        4 結(jié)論

        針對(duì)某大跨隧道在導(dǎo)洞施工過程中出現(xiàn)的下臺(tái)階處內(nèi)壁變形嚴(yán)重現(xiàn)象,本文重點(diǎn)對(duì)其形成的原因進(jìn)行了分析,研究表明:

        1)左右導(dǎo)洞兩側(cè)支護(hù)的變形是非對(duì)稱的,位于下臺(tái)階位置處的內(nèi)壁出現(xiàn)局部大變形,因大變形導(dǎo)致支護(hù)受力過大,進(jìn)而產(chǎn)生破壞。

        2)內(nèi)壁局部大變形產(chǎn)生的原因主要包括:①導(dǎo)洞形狀及圍巖初始應(yīng)力場(chǎng);②左右導(dǎo)洞施工的相互影響;③支護(hù)的非均衡設(shè)計(jì);④偏壓問題等。

        3)導(dǎo)洞結(jié)構(gòu)形狀及初始應(yīng)力場(chǎng)分布是本工程中內(nèi)壁大變形嚴(yán)重這一顯著特點(diǎn)的內(nèi)在形成原因,而其它3個(gè)因素使該特點(diǎn)進(jìn)一步放大,其中,非均衡設(shè)計(jì)因素的影響尤其顯著。

        [1]莊金波,薛書琢.曾家坪1#大跨車站隧道施工技術(shù)[J].世界隧道,2000(增刊):101-107.

        [2]高軍.曾家坪一號(hào)隧道大跨段開挖方法研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2002,39(2):38-42.

        [3]董新平,丁銳.不穩(wěn)定巖堆體中隧道修建技術(shù)[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2001(6):47-50.

        [4]李建華.導(dǎo)洞法施工引起地表與洞內(nèi)開裂的原因及治理[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2003,40(6):63-67.

        [5]BHASIN R K,BARTON N,GRIMSTAD E.Comparison of predicted and measured performance of a large cavern in the Himalayas[J].Int.J.Rock Mech.Min.Sci.& Geomech,1996,33(6):607-627.

        [6]劉紅旗.龍?zhí)端淼郎畲筘Q井初襯混凝土滑模施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2007(12):51-52.

        [7]杜江.大跨淺埋暗挖直墻拱地鐵風(fēng)道初期支護(hù)破除的模擬分析[J].鐵道建筑,2008(8):60-63.

        [8]王睿,康辰.隧道施工中圍巖與初期支護(hù)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[J].鐵道建筑,2010(12):57-59.

        TU433

        A

        1003-1995(2011)09-0040-04

        2011-03-20;

        2011-05-11

        董新平(1970— ),男,河南淇縣人,講師,博士。

        (責(zé)任審編 白敏華)

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