隧道优化设计探讨(2)

2019-01-19 17:02

六、 关于隧道施工缝处漏水的处理

隧道的防水板一旦被突破,则二衬和施工缝处的止水带则成为最后防线,但由于止水带的设计和施工中的一些缺陷及不足,使得施工缝常被渗水突破,这时则需要对施工缝处进行防排水处理,但由于施工缝又往往是变形缝和沉降缝,其宽度随温度的变化而变化,所以对其进行的防排水措施必须能满足反复的拉伸,且耐久性较好,在一本书中见到下图(图4)所示的外置内贴式止水带。遇水膨胀腻子条(或可充气橡胶止水条,个人认为遇水膨胀腻子条更好些,因为可充气橡胶止水条有可能会漏气,以至于影响堵水效果,并且漏气失效后不容易被发现)可对漏水进行封堵,使其水量减少,然后外置内贴止水带对越过遇水膨胀腻子条的水进行严密地堵排,其两翼可保证将漏水严密封堵,内侧的空隙可使水排走而不会产生过大的压力,中间的U型部分可适应施工缝的宽度的变化,所以,其效果应该会很好。

图4 外置内贴止水带

七、 梯形止水带拱顶处的排气问题

由于梯形止水带的两翼的存在,再加上拱顶处二衬往往很难密实,使得在浇筑时梯形止水带拱顶部位或存在一些空气而使得拱顶浇筑的密实性进一步下降。对于此种情况是否会发生,可采用形状相近的透明橡胶塑料或玻璃,再用一些混凝土,加上震动的仪器进行模拟试验。如确会发生此问题,则需在此止水带的使用中采取措施进行预防,比如在安装止水带前预设一根小管子进行排气。

八、 关于激光隧道围岩位移实时监测系统及其应用

对于其“布置方便、可实时监控、安全可靠”等优点我在此不再叙说,只是觉得,如果隧道较长,且需要监控的断面距洞口较远,则如用此监测系统的话,就必须用很长的电缆将数据引到洞外的监控室里,这样则会导致费工耗时,并使成本增加,使其优越性降低,此时,如果隧道内装设了用于洞外人员与洞内人员保持联系的临时的无线信号发射与接受装置,则可适当改进监测系统,使其能无线传播数据,如此可使监测工作方便快捷,并能降低其成本。

九、 关于引水隧道

引水隧道与普通山岭隧道在受力方面的主要差别是引水隧道在运营期间要承受比较大的来自水的内压,因此,其设计应该有所不同,但一般做法或许是增加引水隧道的衬砌的配筋率或厚度,甚至给其施加预应力。

在修建隧道时,新奥法认为应采用柔性支护,使围岩适当变形以充分利用其承载能力,但对于引水隧道,如果还是用此理论,个人认为须对此理论的理解上作出一些修正,应更重视在运营阶段对围岩承载力的利用,当然,需从设计施工阶段做起。这里面,支护时机是关键,个人认为应该根据估计的运营期间隧道内水压力的大小将引水隧道的支护时机适当提前,同时,应增加初期支护强度,图5为对于公路或铁路隧道所选择的支护时机,图6为对于引水隧道所选择的支护时机,这样做虽会增加施工阶段的困难,但是在以后的运营阶段其相当于给衬砌施加了一定的预应力,可以部分抵消隧道内水的压力,会对隧道防漏防渗有显著作用,同时也会减少衬砌所受的环向拉应力,如图7和图8所示,这对减少整体造价效果显著。由于围岩对衬砌压力的增大,衬砌所受围岩压力的不均匀性所产生的危害将会增强,因此,应更加重视衬砌因围岩压力不均匀性而产生损坏的预防,应使初期支护与围岩的尽量密实,必要时应及时进行注浆作业。

图5 山岭隧道支护曲线 图6 引水隧道支护曲线

图7

图8

十、 关于隧道初期支护钢拱架的纵向连接

这个方案主要用于围岩较差的情况,适用于采用台阶法开挖的隧道,由于掌子面处每个循环进尺距离较短,因此,如果将纵向连接的工字钢作为初期支护的一部分,并与钢拱架焊接在一起,则工字钢与钢拱架之间的焊接只能在一个循环掘进后而尚未进行喷射混凝土时进行,于是,一,纵向工字钢的长度与相邻两榀钢拱架之间的距离保持一致,但由于其只与相邻两榀钢拱架有连接,故失去其作用,或使其作用大打折扣;二,连续开挖好几个循环后再进行钢拱架和纵向连接工字钢的布置与焊接,但是这样往往会错过支护的最佳时机,使得安全无法保证。于是,纵向攻击刚只能作为临时加固构件,这样也可以减少成本。

在有锁脚锚杆存在的情况下(一般都有),应将其与锁脚锚杆焊接在一起,可增加工字钢的稳定性,另外,也可使锁脚锚杆的作用增强。为了更好地发挥纵向连接工字钢的作用以

减少拱顶沉降和保证作业面的稳定,须对纵向工字钢施加预应力,所以建议在纵向工字钢的靠近掌子面端设置千斤顶组。对于纵向连接工字钢与钢拱架之间的焊接问题,考虑到易施工性与施工效率,不建议将纵向工字钢与钢拱架直接焊接,而建议使用一种托架(如长方体的箱子去掉两个相对的面,剩下的四个面中外侧与上方的两个面可以如门一样开合,另外两个面是固定的,其直接与钢拱架及锚杆焊接,另外,托架的上下两个面的内侧应各有一个由六或八个螺丝连接起来的钢板),施工时,先焊接托架,然后将工字钢放到托架内,拧紧托架上的固定螺丝,然后边使用千斤顶加载,边调节托架上下面的螺丝以使内置钢板随工字钢角度的变化而变化,以减少不必要的扭矩。对于加载的大小,可通过设置一定大小的力来控制,也可通过位移来控制,比如说上一下台阶开挖使得拱顶沉降5mm,则在加载时可使工字钢托架处的挠度达到5mm时结束加载。


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