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        淺埋偏壓隧道支擋方案比選穩(wěn)定性數(shù)值分析

        2011-02-02 06:53:52戴文革
        鐵道建筑 2011年3期
        關(guān)鍵詞:密樁管棚偏壓

        戴文革

        (中鐵十三局集團(tuán) 第四工程有限公司,哈爾濱 150008)

        淺埋偏壓隧道支擋方案比選穩(wěn)定性數(shù)值分析

        戴文革

        (中鐵十三局集團(tuán) 第四工程有限公司,哈爾濱 150008)

        結(jié)合正在修建的太原至靜游段向陽(yáng)村淺埋偏壓軟巖隧道,對(duì)不同支擋方案進(jìn)行隧道穩(wěn)定性數(shù)值模擬。通過(guò)分析不同支擋方案開(kāi)挖過(guò)程中圍巖變形特性、塑性區(qū)分布和支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng),總結(jié)了偏壓隧道和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)、變形特性、破壞區(qū)分布特征以及變化規(guī)律。分析結(jié)果表明:擋墻+管棚+灰土擠密樁支護(hù)方案可以有效改善偏壓狀態(tài),支護(hù)結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足規(guī)范安全度要求,有效控制擋墻基礎(chǔ)沉降,而且使洞壁關(guān)鍵點(diǎn)變形減小且更加均勻,加強(qiáng)隧道左邊水平約束,使得邊坡整體安全度增大。因此,擋墻+管棚+灰土擠密樁為合理支護(hù)方案。

        淺埋偏壓 軟巖隧道 支擋方案 穩(wěn)定性 數(shù)值模擬

        隨著交通量的日益增長(zhǎng),在山區(qū)修建公路、鐵路處處可見(jiàn)。建設(shè)中受開(kāi)挖影響形成了大量的偏壓隧道,安全隱患不可避免。由于圍巖壓力呈明顯不對(duì)稱(chēng)性、不均勻性,從而使支護(hù)受偏壓荷載,尋找隧道邊坡加固的優(yōu)化方案勢(shì)在必行[1]。蔡來(lái)炳[2]研究了潛在滑動(dòng)面和隧道圍巖受拉影響區(qū);何山[3]對(duì)隧道邊坡治理設(shè)計(jì)與施工進(jìn)行了研究,并用常規(guī)的施工方法來(lái)加固邊坡;王磊[4]用施工動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)拱頂位移與有限元模擬來(lái)研究高速公路偏壓隧道;王偉鋒[5]采用側(cè)壁導(dǎo)坑法對(duì)淺埋偏壓隧道的施工工序進(jìn)行了研究等。但在圍巖松軟破碎、淺埋等復(fù)雜條件下隧道的合理支護(hù)仍是急需解決的難題[6]。

        圍巖處于偏壓狀態(tài)時(shí),相當(dāng)于一邊的水平約束減弱,在開(kāi)挖過(guò)程中會(huì)引起圍巖應(yīng)力重分布,對(duì)圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生極不利影響。因此施作支擋結(jié)構(gòu)才能保證隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,常用支擋結(jié)構(gòu)包括擋墻、超前管棚及灰土擠密樁[7]等。

        目前偏壓淺埋隧道在國(guó)內(nèi)外建成并投入使用的例子并不多,由于復(fù)雜的受力結(jié)構(gòu)、不利的初始狀態(tài)給施工帶來(lái)了一定難度。如何確保偏壓淺埋隧道的快速施工和安全,是建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵。因此,開(kāi)展不同支擋方案下淺埋偏壓隧道工程穩(wěn)定性研究具有十分重要的意義[8-9]。

        本文針對(duì)在建太原至靜游段向陽(yáng)村淺埋偏壓隧道工程,利用大型有限元軟件建立模型,按實(shí)際開(kāi)挖順序和施工工藝,對(duì)淺埋偏壓軟巖隧道進(jìn)行數(shù)值模擬。從圍巖變形、初期支護(hù)力學(xué)響應(yīng)、安全度和圍巖塑性區(qū)分布等方面,比對(duì)不同支擋方案的合理性,以期為類(lèi)似淺埋偏壓軟巖隧道的設(shè)計(jì)、施工和研究提供有益借鑒和參考。

        1 工程概況

        在建太原至靜游段向陽(yáng)村淺埋偏壓隧道工程地質(zhì)剖面如圖1所示,上部為砂質(zhì)黃土,下部為膨脹土。為有效控制隧道的變形及穩(wěn)定性,比對(duì)擋墻、管棚及灰土擠密樁的錨固效果,以K75+750斷面為例,確定合理的支擋方案。在錨固效果分析過(guò)程中,C25噴射混凝土初期支護(hù)厚度取25 cm,二襯作為安全儲(chǔ)備;錨桿長(zhǎng)度3.5 m,按1 m×1 m布置。

        圖1 淺埋偏壓隧道工程地質(zhì)剖面

        2 數(shù)值模擬

        2.1 計(jì)算模型建立

        采用通用大型結(jié)構(gòu)有限元分析軟件ANSYS10.0和連續(xù)介質(zhì)彈塑性本構(gòu)模型,三種邊坡支擋錨固方案如表1所示。

        表1 邊坡支擋方案

        在充分考慮隧道附近地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,計(jì)算模型選取兩側(cè)邊界至隧道中心線(xiàn)距離為45 m,底部邊界至隧道軌頂距離為30 m,上部取至地表。根據(jù)偏壓隧道特點(diǎn),上部邊界為自由邊界,左右邊界為水平約束,上邊界底面邊界為豎向位移約束,共有1 876個(gè)四邊形單元,1 847個(gè)節(jié)點(diǎn),三種支擋方案計(jì)算模型如圖2所示。

        圖2 有限元計(jì)算模型

        2.2 計(jì)算參數(shù)

        根據(jù)地質(zhì)勘察和設(shè)計(jì)院提供的參數(shù)分析報(bào)告,結(jié)合現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003—2005)[10],圍巖物理力學(xué)參數(shù)如表2所示。

        在軟巖中錨桿單元充分考慮其徑向摩擦效果,主要是控制隧道壁面徑向位移和圍巖內(nèi)部相對(duì)位移,具體參數(shù)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)確定如表3所示。

        表3 中空注漿錨桿力學(xué)參數(shù)

        鋼拱架和掛網(wǎng)噴射混凝土的模擬,按抗彎剛度等效的原則,將初期支護(hù)的網(wǎng)噴混凝土和鋼拱架作為一個(gè)等效體,初期支護(hù)具體計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表4。

        表4 初期支護(hù)計(jì)算力學(xué)參數(shù)

        3 計(jì)算結(jié)果分析

        3.1 支擋方案一:邊坡不作處理

        1)隧道施工引起圍巖變形特性

        由于邊坡使隧道左邊橫向約束變?nèi)?,位移云圖如圖3所示。豎向位移較大,拱頂沉降4.73 cm;水平位移相當(dāng)不對(duì)稱(chēng),左拱腰水平位移4.40 cm,右拱腳為1.70 cm。表明隧道處于不穩(wěn)定滑坡帶中,必須施加擋墻等,才能保證隧道穩(wěn)定性。

        圖3 隧道施工引起位移(單位:m)

        2)初期支護(hù)力學(xué)響應(yīng)

        從圖4可看出:邊坡不作任何處理的情況下,由于偏壓效應(yīng),在左拱腳和右墻腳處出現(xiàn)較大彎矩,呈左右不對(duì)稱(chēng),右側(cè)要大于左側(cè),支護(hù)承載力下降;軸力也是右側(cè)大于左側(cè)。支護(hù)結(jié)構(gòu)處于很不利受力狀態(tài),最大拉應(yīng)力出現(xiàn)在左拱腳外側(cè),為6.05 MPa,超過(guò) C25混凝土極限抗拉強(qiáng)度(2.00 MPa);最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在右墻腳內(nèi)側(cè),為11.50 MPa,小于C25混凝土極限抗壓強(qiáng)度(19.00 MPa)。因此必須對(duì)邊坡進(jìn)行處理,才能保證支護(hù)結(jié)構(gòu)處于合理受力的安全狀態(tài)。

        3)初期支護(hù)安全度

        支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制點(diǎn)安全系數(shù)見(jiàn)表5。

        圖4 支護(hù)受力狀態(tài)

        表5 初期支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制點(diǎn)安全系數(shù)

        由表5可知,結(jié)構(gòu)受力極不均勻,不滿(mǎn)足《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB10003-2005)中規(guī)定的安全系數(shù)要求(抗壓2.0和抗拉2.4)。

        4)塑性區(qū)分布特征

        圍巖在開(kāi)挖強(qiáng)卸荷作用下都是要經(jīng)歷從彈性到塑性的過(guò)程。當(dāng)圍巖進(jìn)入塑性以后,其承載能力將大幅地下降,甚至發(fā)生整體的失穩(wěn)。

        由于左邊坡使隧道左邊橫向約束變?nèi)酰淼乐苓厙鷰r處于剪切應(yīng)力狀態(tài),施工后的塑性區(qū)分布如圖5所示,在隧道左、右拱腰處出現(xiàn)塑性區(qū),左拱腰塑性區(qū)深度達(dá)到5.0 m多,右拱腰3.5 m,呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。

        圖5 圍巖塑性區(qū)分布

        3.2 支擋方案二(擋墻+管棚)

        1)隧道施工引起圍巖和支擋結(jié)構(gòu)變形特性

        先施作擋墻和超前管棚,再開(kāi)始隧道的施工。

        對(duì)比圖3與圖6可以看出:相對(duì)方案一而言,方案二中豎向位移和水平位移均明顯好轉(zhuǎn),拱頂沉降從4.73 cm降到1.77 cm,水平位移更是有很大的改善(左拱腰由4.40 cm降到1.91 cm、右拱腳由1.70 cm降到1.38 cm),擋墻和管棚錨固使左邊坡橫向約束加強(qiáng),隧道周邊豎向沉降、水平位移變小,且基本對(duì)稱(chēng)。但是坡腳處沉降過(guò)大,給隧道帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。

        2)擋墻基礎(chǔ)沉降

        圖6 隧道施工引起位移(單位:m)

        圖7 擋墻基礎(chǔ)沉降(單位:m)

        由于擋墻承受右邊坡的推力,使其基礎(chǔ)受力比較大,發(fā)生較大的沉降。從圖7中可以看出:擋墻基礎(chǔ)發(fā)生沉降2.96 cm,因此必須對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行處理,如施作灰土擠密樁,以提高擋墻及整個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

        3)初期支護(hù)力學(xué)響應(yīng)

        對(duì)比圖4與圖8可以看出:邊坡進(jìn)行了擋墻和隧道上方管棚處理,偏壓得到明顯改善,軸力和彎矩基本呈現(xiàn)左右對(duì)稱(chēng)分布,支護(hù)承載力升高。

        與方案一比,方案二最大應(yīng)力位置沒(méi)變,但最大拉應(yīng)力由6.05 MPa降到4.67 MPa;最大壓應(yīng)力由11.50 MPa降到9.80 MPa,可見(jiàn)不利受力狀態(tài)得到明顯改善。

        圖8 支護(hù)受力狀態(tài)

        4)初期支護(hù)安全度支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制點(diǎn)安全系數(shù)見(jiàn)表6。

        表6 初期支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制點(diǎn)安全系數(shù)

        由表6可知,結(jié)構(gòu)受力性能得到改善,關(guān)鍵點(diǎn)均滿(mǎn)足現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的安全系數(shù)要求。

        5)塑性區(qū)分布特征

        施工后的塑性區(qū)分布如圖9所示,對(duì)邊坡進(jìn)行擋墻+管棚錨固處理,使隧道周邊塑性區(qū)大幅度減少。沒(méi)處理前左拱腰塑性區(qū)深度5 m多,右拱腰也有3.5 m,處理后洞周?chē)鷰r塑性區(qū)基本沒(méi)有;但是邊坡管棚和擋墻接頭處出現(xiàn)塑性區(qū),主要原因是擋墻基礎(chǔ)發(fā)生過(guò)大沉降所致,因此,在擋墻和管棚支護(hù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,還應(yīng)重點(diǎn)分析擋墻基礎(chǔ)的灰土擠密樁作用機(jī)理。

        圖9 圍巖塑性區(qū)分布

        3.3 支擋方案三:擋墻+錨管+灰土擠密樁支擋

        1)隧道施工引起圍巖和支擋結(jié)構(gòu)變形特性

        與前兩種方案相比,方案三中豎向位移和水平位移又有好轉(zhuǎn)且基本對(duì)稱(chēng)(拱頂沉降由1.77 cm降至1.10 cm,水平位移左拱腰由1.91 cm降至1.07 cm,右拱腳由1.38 cm降至0.78 cm)(圖10),提高了隧道整體穩(wěn)定性,灰土擠密樁起到了有效控制擋墻整體下沉的效果。

        2)擋墻基礎(chǔ)沉降

        對(duì)比圖7和圖11可知,灰土擠密樁較好地控制住擋墻基礎(chǔ)的沉降(從2.96 cm降至1.16 cm),灰土擠密樁的施作提高了擋墻及整個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

        圖10 隧道施工引起位移(單位:m)

        圖11 擋墻基礎(chǔ)沉降(單位:m)

        3)初期支護(hù)力學(xué)響應(yīng)

        從圖12可知,對(duì)邊坡進(jìn)行擋墻+管棚處理+擠密樁處理,偏壓明顯減小,受力狀態(tài)得到顯著改善;最大壓應(yīng)力進(jìn)一步減小,提高了隧道整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

        圖12 支護(hù)受力狀態(tài)

        4)初期支護(hù)安全度

        支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制點(diǎn)安全系數(shù)見(jiàn)表7,結(jié)構(gòu)受力偏壓效應(yīng)得到控制,安全度進(jìn)一步提高,全部滿(mǎn)足《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的安全系數(shù)要求。

        表7 初期支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵控制點(diǎn)安全系數(shù)

        5)塑性區(qū)分布特征

        相比前兩種工況(圖5和圖9),灰土擠密樁有效控制擋墻基礎(chǔ)下沉,使擋墻和管棚接頭處的塑性區(qū)減小(圖13),這時(shí)隧道處于半包圍結(jié)構(gòu),整體穩(wěn)定性較好。

        圖13 圍巖塑性區(qū)分布

        4 結(jié)語(yǔ)

        三種支擋方案的洞周關(guān)鍵點(diǎn)位移見(jiàn)表8。

        表8 三種支擋方案關(guān)鍵點(diǎn)位移計(jì)算匯總 cm

        從表5~表8可以看出:擋墻 +管棚加固可以改善隧道偏壓帶來(lái)的不利影響,隧道應(yīng)力集中也得到明顯的控制,但是較大的水平推力和自身重量,會(huì)使擋墻基礎(chǔ)發(fā)生過(guò)大沉降;在此基礎(chǔ)上施作灰土擠密樁可以有效控制擋墻基礎(chǔ)沉降,使圍巖和隧道受力更加合理,提高了隧道整體的安全系數(shù)。

        綜合考慮三種支擋方案的錨固效果,施作擋墻+管棚+擠密樁才能保證淺埋偏壓軟巖隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

        [1]彭琦,羅威,李亮.淺埋偏壓小凈距隧道施工力學(xué)數(shù)值分析[J].鐵道建筑,2009(12):34-37.

        [2]蔡來(lái)炳.軟弱圍巖淺埋偏壓連拱隧道力學(xué)效應(yīng)研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2008.

        [3]何山.淺埋大跨度偏壓隧道動(dòng)態(tài)施工數(shù)值模擬和施工工序比選研究[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2009.

        [4]王磊.地質(zhì)偏壓隧道圍巖壓力分布及襯砌安全性的分析[D].成都:西南交通大學(xué),2008.

        [5]王偉鋒.軟巖偏壓雙連拱隧道管棚預(yù)支護(hù)參數(shù)研究[D].北京:北京交通大學(xué),2006.

        [6]關(guān)寶樹(shù).隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集[M].北京:人民交通出版社,2003.

        [7]趙忠保.青云山隧道施工方案研究[J].鐵道建筑,2010(3):52-54.

        [8]汪宏,蔣超.淺埋偏壓隧道洞口坍方數(shù)值分析與處治[J].巖土力學(xué),2009(11):3481-3485.

        [9]李瑞顯.甬臺(tái)溫鐵路太坤山隧道超淺埋段施工關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵道建筑,2009(12):64-66.

        [10]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10003—2005 鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2005.

        U455

        B

        1003-1995(2011)03-0061-05

        2010-08-20;

        2010-09-30

        戴文革(1966— ),男,山西臨汾人,高級(jí)工程師。

        (責(zé)任審編 葛全紅)

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