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短台阶快速封闭成环法在隧道施工中的应用

更新时间:2009-03-28

0 引 言

随着国家对基础设施建设投入的加大和西部大开发战略的实施,高速铁路、公路等建设已从沿海地区向西南、西北山岭区延伸,隧道建设也随之增多,施工受自然环境、气候、地形、地貌的影响也越来越大[1]。目前,隧道的主要开挖方法有全断面法、台阶法、三台阶七步开挖法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法等。对于软弱围岩、土质围岩等地质主要采用三台阶七步开挖法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)、双侧壁导坑法[2]。上述开挖法对于湿陷性黄土地质的隧道施工并不完全适用。本文结合杨家岭隧道的工程实践,探讨上下短台阶快速封闭成环法在软岩地质隧道施工中的应用。

1 工程概况

延安市杨延路道路(隧道)线路全长0.911公里,其中杨家岭隧道长度0.775公里,工程位于延安市中心城区西北部,走向大致由南向北。隧道采用曲墙式双联拱设计,跨径大、技术性强,且位于杨家岭景区内,社会影响面大,对施工提出了很高要求。地质分析表明,该隧道出口端地质条件极差段落处以黄土和泥岩为主,全隧均为IV、V级围岩;进出口段均为湿陷性黄土地质,沉降量大;洞身段以泥岩为主,具有膨胀性,尤其在水流的影响下会逐渐软化膨胀,易引起沉降变形,大大增加了施工难度。

PET/CT采用美国GE公司生产的Discovery-16CT和minitrace回旋加速器,18F-FDG由Tracerlab FXFN合成器完成,FDG的放化纯度>95%。所有病人在检查前禁止吸烟、饮酒及咖啡,并禁止输注含葡萄糖的药物,禁食4-6h,空腹血糖控制在5.1-10.0mmol/L。经患者腕部或者肘部静脉注射18F-FDG,休息1个小时后进行PET/CT成像。根据结节大小及结节形态分为:A型结节 (结节直径<1cm),B 型结节(结节直径 1cm≤直径<2cm),C型结节(结节直径2cm≤直径<3cm)。

2 软岩隧道沉降变形的成因及控制

2.1 软岩隧道地层沉降变形的成因

经分析,导致软岩隧道地层沉降变形的主要原因,一是地层含水率偏低:砂质新黄土地层,含水率低,属高压缩性、高触变、高灵敏度、大孔隙比、低强度软土,岩层具有湿陷性,自稳能力差;二是开挖过程中的扰动:围岩开挖后承载力迅速下降,机械设备的每次开挖动作都会对周围岩体产生扰动,下台阶开挖会对上一级台阶拱脚造成扰动,进而对拱顶造成二次、三次变形;三是综合因素的沉降累积效应:上下台阶开挖施工引起沉降变形的因素往往是综合的,施工的方方面面又会相互影响,如控制措施不到位,会形成沉降的累积效应。

沥青混凝料的最佳碾压遍数确定原则为在满足设计密度和孔隙率等前提下的最小碾压遍数来确定。由表4、表6和图2综合分析,沥青混合料的最佳碾压遍数为10遍。

2.2 短台阶快速封闭成环对沉降变形的控制

(1)围岩的拱桥效应

虽然有大量文献报道了乌头碱的水解产物和变化规律,但本研究首次考察了准噶尔乌头中生物碱水解变化规律,结果表明其在加热的过程中,准噶尔乌头中乌头碱和脱氧乌头碱为乌头碱型C19二萜生物碱,发生水解反应。乌头碱和脱氧乌头碱起着主要的镇痛和抗炎的作用,但同时也是其主要毒性成分,提示准噶尔乌头应具有更广泛的药用价值,在后期毒效实验中,应多关注这种单体成分的毒性和药理活性研究。

隧道开挖后,迅速造成开挖周围处于空洞悬空状态,快速封闭成环可以使得初期支护结构和周围围岩快速形成环状整体受力结构,并将岩体的竖向荷载部分转化为两侧拱墙外侧的横向荷载。由于两侧拱墙外侧围岩同时对拱墙内侧支护结构形成水平推力,使得转化为两侧拱墙外侧的横向荷载与该水平推力形成平衡状态,进而从整体上减轻了围岩的竖向荷载。

图6数据分析显示,开挖过程中每一次扰动,隧道拱顶初期支护都会出现沉降突变,随着扰动过程完成和仰拱封闭成环后数据逐渐趋于稳定,变形时态曲线正常。结合其他洞口数据分析可知,仰拱成环是沉降和收敛数据趋稳的分水岭,仰拱成环后隧道施工安全基本可控。

(3)将围岩竖向荷载部分转化为横向荷载

(2)限制隧道的收敛变形

3 开挖工艺及操作要点

3.1 开挖工艺

短台阶快速封闭成环开挖工艺流程见图1。开挖通过人工配合机械进行,以减小对初期支护的扰动。先开挖周边环向土,预留中部核心土后对岩面进行初喷,再进行初期支护,最后施做锁脚锚管及复喷。隧道开挖宽14.08 m,开挖高10.35 m。采用上下阶法开挖,上部弧形开挖预留核心土,下部两侧错开开挖,并设置短台阶。开挖工法示意见图 2、3、4。

2)当取值范围在[xnmin,xnmax]以内,且第n维信息已失效,则FC取为接近于1的较大值,使试验向量尽可能获得目标向量信息;

  

图1 短台阶预留核心土环形开挖法施工工艺

  

图2 短台阶环向开挖横断面示意(单位:cm)

3.2 操作要点

(5)在保证掌子面稳定的情况下,遵循新奥法施工“少扰动、早支护、勤量测、紧封闭”的基本原则,尽量减小各台阶的长度,以便尽早完成初期支护封闭成环。

(2)下台阶开挖施工时,已开挖的上部存在二次、三次变形的特性,施工过程中要严格控制锁脚锚管的施工质量,包括施工角度、焊接质量、施作长度、灌浆质量,同时在下台阶开挖完成后要及时完成支护封闭,减小二次、三次变形量。

(6)严格控制台阶交界处钢架连接质量和初期支护混凝土质量,对螺栓连接质量、喷混回弹料清理并进行重点控制,消除薄弱环节,保证初期支护强度。

(4)严格控制超欠挖,减少对周边围岩的扰动,以保证开挖完成后围岩的自稳能力。

(1)操作时最重要的原则就是“紧支护、快封闭”,即支护紧跟开挖面,及时封闭,这是增强围岩承载力和控制变形的有效手段。围岩开挖后承载力在迅速下降,围岩自稳能力随时间增长急剧降低,必须及时支护,尽快使初期支护封闭成环[5]

这显然激怒了崔永元。他接连发布微博,放出“天价片酬”和“大小合同”的消息,一时间刷爆朋友圈。正当人们争论消息真假时,范冰冰工作室的声明反倒间接证实:“范冰冰女士为该演出合约受邀演员,演出酬金及其他细节一并在列”。什么是大小合同,有人解读为“阴阳合同”的变体。通俗点,就是为了少缴税。还有人说,如果大合同收入以账外收入等方式向税务机关瞒报,就不是少缴税的问题了。反对者认为,畸高的片酬收入妨碍了电影行业的健康发展,也加剧了分配体制的扭曲和收入公平性的沦丧。支持者认为,演员高片酬是市场决定的,观众喜欢看、制片方买账,挣多挣少凭本事。

(3)摒弃传统干喷工艺,推行湿喷工艺,采用大型机械手喷射混凝土,保证隧道初期支护的早期强度,对控制隧道开挖支护完成后的变形控制至关重要[5]

  

图3 短台阶环向开挖施工工序纵断面示意(单位:cm)

  

图4 短台阶环向开挖纵断面示意(单位:cm)

4 监控量测

4.1 监测管理

项目主要从地表沉降、拱顶沉降、水平收敛三项监测指标来进行隧道监控量测并分析监测结果,指导施工[4]。采用变形总量、变形速率、变形时态曲线特征三项指标,外加初期支护表观现象观察情况进行施工安全管理。变形总量、变形速率监测指标如表1、表2,变形时态曲线特征如图5。

短台阶快速封闭成环可对围岩起支撑作用,从环形结构的受力变形可看出,上部下压,下部上抬,两边拱墙只能向外突,但两边围岩可阻碍其变形[3]

 

表1 黄土地段变形测指标 mm

  

监测指标 管 理 等 级正常(绿色)预警二级(黄色)预警一级(红色)拱顶下沉 <75 75~150 ≥150水平收敛 <35 35~50 ≥50地表沉降 <90 90~180 ≥180

 

表2 黄土地段变形速率监测指标 mm/d

  

监测指标 管 理 等 级正常(绿色)预警二级(黄色)预警一级(红色)拱顶下沉 <10 10~20 ≥20水平收敛 <5 5~10 ≥20地表沉降 <10 10~20 ≥20

  

图5 变形时态曲线特征

由图5可知,随着时间的延长,变形速率越来越小,直至变形速率为零,变形总量趋于稳定,无预警,可以正常施工;当时间延长,变形速率不变,变形总量均匀增加时,属黄色预警,需加强监控量测频率,关注变形发展,调整施工组织,使隧道变形趋于稳定,并制定相应的应急处置方案;当时间延长,变形速率越来越大,变形总量急剧增减时,属红色预警,需暂停施工,加强监测,启动应急预案,采取相应的工程措施。

4.2 监控数据分析处理

通过分析杨家岭隧道DK01+125断面和拱顶下沉监控量测数据,可得施工过程中各阶段围岩及初期支护变形情况如图6。

  

图6 DK01+125断面拱顶下沉监控量测变形时态曲线特征

尽快封闭成环主要是为了使围岩荷载尽快均匀分配在支护环上,限制隧道围岩的收敛变形,避免围岩因为较大变形对围岩自稳能力造成永久性伤害,进而提高临时支护的安全系数,防止塌方等意外事故[4]

为解决上课使用手机对教育教学的影响,本文通过调查问卷对大学生上课使用手机的情况进行统计,分析大学生上课使用手机的现状及成因,并有针对性地制定应对策略,希望为高校解决上课使用手机对教育教学的影响提供有效的借鉴和参考[1-4]。

5 结 语

杨家岭隧道施工时,采用短台阶预留核心土环形开挖,初期支护封闭成环时间快,每月进尺30 m,若采用三台阶七步开挖法月进尺20 m。可见,与三台阶七步开挖法相比,短台阶预留核心土环形开挖施工工序明显减少,工人作业时间减少,施工进度加快50%,工费成本减少,取得了较好的经济效益。施工实践还表明:采用短台阶预留核心土环形开挖,减少了对围岩的扰动次数。监控量测资料反映,初期支护在施工完成后只发生一次突变,隧道初期支护变形时间减短,初期支护封闭成环时间明显减短,二衬紧跟掌子面施工,确保了施工安全。

修水县不断增加对旅游发展的投入。当地根据优势资源着重计划、投资6亿元兜率寺、投资20亿元温泉度假旅游项目、投资2亿元宁红茶文化园、投资7亿元东浒寨旅游,并实行政策倾斜保障,将农业、林业、水利、交通、扶贫脱困、移民、新农村建设、文物保护等专项资金与旅游建设发展相结合,成立县旅游发展总公司,搭建科学高效的旅游融资平台,同时,县财政在安排2000万元文化旅游发展专项基金基础上,按当地财政增长比例和旅游发展情况,视情逐年递增,为旅游发展提供资金保障,为修水的旅游发展奠定深厚的基础。

短台阶快速封闭成环法的成功应用,为类似区域公路隧道施工提供了可资借鉴的宝贵经验,具有一定的推广价值。

参考文献

因此系统(9)—(10)是Lyapunov稳定的当且仅当z是系统(9)的平衡点。因为V(z)的任一水平集有界,所以L={Rm+n+p|V(z)≤V(z(t0))}有界。t≥t0, z(t)L有界,故τ=+∞,且存在收敛子序列z(tk), t0   0,存在q>0,当t≥tq时, 

[1]王飞.大断面双连拱隧道施工方案优化分析[J].公路工程,2016(5):35-37.

[2]杨元洪,刘昆赟.连拱隧道中隔墙的优化与分析[J].中国水运(下半月),2015(2):48-50.

[3]邓少军,阳军生,张学民,钟放平.浅埋偏压连拱隧道施工数值模拟及方案比选[J].地下空间与工程学报,2005(6):78-80.

[4]毛华荣.连拱隧道衬砌结构安全与施工方案合理性研究[D].杭州:浙江大学,2016.

[5]白伟.上软下硬地层矿山法隧道下穿既有高速公路施工工艺与支护对策探讨[J].土工基础,2015(5):11-14.

 
朱义辉
《南通职业大学学报》2018年第01期文献

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