穿越巨型充填性溶腔隧道围岩力学特性研究

• 作 者: 顾海波
• 出 处: 西南交通大学
• 发表日期: 2020年03期
• 关键词: 充填性溶腔 围岩力学特性 岩溶隧道 施工工法 循环进尺

在21世纪,我国的基础交通建设飞快发展,在我国的东部地区高速铁路网、高速公路网不断完善,中西部地区的交通建设也不断加快。特别是被誉为中国“新四大发明”之一的高速铁路工程发展更加迅速。随着基础交通建设的发展,工程建设者们面临的问题也变得多且复杂。交通建设穿越崇山峻岭,不断便利着人们的出行,但在隧道建设中岩溶问题十分棘手。在建安六铁路大用隧道穿越巨型充填性溶腔给施工带来了极其严重的沉降过大等问题。因此,本文综合运用理论分析、工程实例分析、数值模拟方法,对穿越巨型填充性溶腔隧道应用不同施工工法开挖。对比溶腔外围岩和加固后的溶腔内软弱围岩的力学特性,并进一步针对三台阶法采用不同循环进尺掘进的围岩力学特性进行较为详细的研究,形成的研究成果如下:(1)分析安六铁路大用隧道工程条件,详细的介绍了大用隧道的工程概况、地层岩性、地质构造、地震动参数和水文条件。并对溶腔进行勘探,生成三维模型图,展示了溶腔与隧道的相对位置。从施工角度揭示溶腔进行了介绍,并将溶腔段拱顶掉落大块进行现场说明,为溶腔段的加固工法的选用提供了参考和根据。(2)对大用隧道穿越充填性溶腔段的施工难点进行分析,现场监测资料表明在穿越溶腔段隧道拱顶、拱肩均有较大沉降,沉降最大处可达51cm;因溶腔充填土较软,故施工冲孔受重力影响均不能成型,为后期的加固、支护均造成较大影响。针对以上问题,提出了相应的拟加固方法,为工程建设活动的正常开展提供保障。(3)对穿越溶腔段的加固施工流程进行详细的介绍,通过采用较为安全的三台阶临时仰拱法开挖,并对周围软弱围岩采用高压旋喷桩加固,在隧道底部采用桩筏结构钻孔桩对隧道下方的稳定性。在隧道施工完毕后对裸露在地面的天坑采用轻质混凝土填充。(4)虽然应用两台阶法满足《铁路隧道设计规范》中规定位移收敛,但其位移收敛值较三台阶工法开挖和中隔墙工法开挖均有较大差距,实际工程中围岩情况复杂,具有较大的不稳定性;中隔墙法开挖隧道的位移收敛值均好于两台阶法和三台阶法,但其开挖左半部分是需要设置临时钢支撑,在开挖右半部分时要对临时钢支撑进行拆除,这个过程存在很大的不确定性,且费工费时,对隧道的工期有着严格的要求。故选择三台阶工法作为穿越巨型充填性溶腔隧道的施工方法。(5)选定掘进进尺分别为为1m、2m和3m进行模拟,对模拟结果进行分析:三种开挖循环进尺虽然均满足《铁路隧道设计规范》中规定位移收敛,但循环进尺为2m、3m的位移收敛值较循环进尺为1m的位移收敛值较大,并且在实际工程中,围岩情况复杂,围岩变形一般来说均大于数值计算软件模拟结果,具有较大的危险性;故推荐循环进尺1m作为穿越巨型充填性溶腔隧道的最终的掘进进尺。