曾家坪1号隧道施工技术总结(薛书琢、兰红宾)(7)

2020-02-21 23:30

续时间较短,二次衬砌施作后变形速率得到控制。此阶段变形量占总变形量的25%左右。

⑷二次衬砌施作后的缓慢变形:二次衬砌施作后,结构受力条件得到改善,变形速率减缓。根据地表下沉的纵向沉降规律,当开挖掌子面超过测试断面3.0D以后,变形速率减缓,变形量缓慢增加,沉降曲线开始收敛,一直持续到约5.0D。此阶段变形量占总变形量的15%左右。

(2)、地表下沉的横向规律

据以往工程经验:对于均质地层,隧道开挖造成的横向地表沉降曲线可以认为是一条正态分布曲线,曲线方程可采用peck公式进行描述:

?x2s?smaxe2i2式中:i—沉降曲线变曲点至隧道中线的距离

S—距隧道中线X处的沉降值 Smax—隧道中线最大沉降值 根据实测数据,我们绘制了各个施工阶段地表横向沉降图(见图4-19),从图中可发现最终横向沉降基本符合正态曲线分布。 图4-19 地表横向沉降特征曲线图 为了与量测结果更好地拟合,这里采用基于线性化的最小二乘法诱导出经验公式: 31 i???xj(lnsj?lnsmax)j?1n22?(lnsj?lnsmax)

j?1n2(j?1,2,3...n)

通过对实测资料的统计、分析、计算,得出:①沉降曲线之变曲点i位于距隧道中线约1.6D处,约为24m;②地表沉降横行影响范围为5i,约120m。

2、拱顶下沉监测结果分析

拱顶下沉主要有三部分组成:一是支护结构本身的变形引起的拱顶下沉, 主要与设计支护参数有关,一般情况下只要支护结构的强度、刚度满足设计要求,由结构本身的变形引起的拱顶下沉值较小。二是由结构整体沉陷引起的拱顶下沉,主要与结构的基础形式(如仰拱的设置)和地质条件有关;三是由施工开挖引起的拱顶下沉,主要与施工技术水平及施工方法有关,是影响下沉的主要因素。

(1)、导洞Ⅰ、Ⅱ部开挖拱顶下沉变形规律

①根据实测结果,洞口段由于埋深浅、围岩自稳能力差,洞室开挖后难以形成承载拱效应,且在开挖过程中曾出现坡体的开裂、失稳现象,下沉值较大。

②导洞Ⅱ部开挖下沉值比Ⅰ部开挖下沉值大。从测试情况看,Ⅰ、Ⅱ部开挖引起的拱顶下沉分别占总下沉的30%、40%,主要是与Ⅱ部开挖后拱脚不密实、未及时设临时仰拱有关。

③洞、洞效应即左右导洞开挖的相互影响,这部分下沉值占导坑上部开挖引起总下沉的25%左右。

④拱顶下沉主要经历这么几个阶段:初始变形阶段、突变阶段、缓慢变形阶段。 在初始变形阶段,由于测点前方Ⅰ部开挖引起围岩应力重分布,这部分变形较快;突变阶段,Ⅱ部开挖通过测点时,由于上部支护结构悬空及围岩扰动引起拱顶下沉突然增长,最大突变速率达16mm/d;缓慢变形阶段,Ⅱ部开挖通过测点后由于拱脚不密实、未及时设临时仰拱等原因,造成拱顶下沉长时间不能稳定,呈缓慢增长趋势,前方掌子面开挖对测点的影响距离为40~50m,为开挖洞径的6~8倍。

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图4-20 导洞Ⅰ、Ⅱ步开挖拱顶下沉典型历时曲线 (2)、导洞Ⅲ、Ⅳ部开挖变形规律 ⑴开挖掌子面距测点前后2m范围内变形速率最大。 ⑵拱顶下沉主要经历四个阶段,以具有代表性的右导DK291+195点为例作如下描述: 超前影响阶段,即在开挖面距测点-6m时(约一倍洞径),拱顶已开始下沉,并随着掌子面与测点的距离接近而加速增长,在这一个阶段下沉约为5.1mm,占总下沉的43.4%;

加速变形阶段,即在掌子面通过测点时,拱顶加速下沉,约为4.9mm,占总下沉的41.7%;

在进行木支撑加固设仰拱后,变形得到抑制,进入缓慢变形阶段;

隆起阶段,在拆临时横支撑后,拱顶有稍稍隆起,主要原因是,在拆支撑后,支护结构卸载横向支撑力,在很大的侧压力作用下,拱顶隆起。

⑶洞、洞效应,左、右导洞开挖时互有影响,右导Ⅲ、Ⅳ步开挖引起左导拱顶下沉4.91mm,左导Ⅲ、Ⅳ步开挖使右导拱顶下沉增加3.5mm。

⑷按绝对位移Ua=u1+u2+u3进行分解,右导Ⅲ、Ⅳ步开挖引起的拱顶下沉u1为4.5mm,占总下沉的38%,u2约3.93mm, u3为3.32mm,基本与拱顶位移发生、发展规律相符。

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图4-21 Ⅲ、Ⅳ步开挖拱顶下沉典型历时曲线 3、净空收敛量测结果分析 净空收敛的变形规律:ⅠⅡ部开挖变形规律可用指数函数U=A(1-e)来描述,一般经历三个明显的变形阶段:在测点距开挖掌子面0~1.0D范围内时,变形速率较大,但持续时间短,为加速变形阶段,此阶段变形量占总变形量的70~75%;测点距开挖掌子面1.0~2.0D范围内,变形速率减缓,此阶段为缓慢变形阶段, 变形量占总变形量的20~25%;测点距开挖掌子面超过2.0D后,变形曲线开始收敛,为基本稳定阶段,此阶段变形量占总变形量的5~10%。Ⅲ、Ⅳ部开挖的收敛变形和拱顶变形相对应,也分为四个阶段:在开挖掌子面距测点约1.0D时,即对测值产生影响,为超前影响阶段;在开挖面距测点±2m范围内为加速变形阶段,此阶段测值突变、曲线变徒,是变形的主要阶段;底部设置仰拱及浇注底部填充砼后,变形速率得到控制,进入缓慢变形阶段;拆除临时横撑后,曲线变徒,为变形的突变阶段。 -Bt 图4-22 净空收敛典型历时曲线 中洞开挖对前方导洞的影响:中洞开挖后,引起前方较大范围的围岩松弛。当开挖掌子面距测点20~25m(约3.0~4.0D)时,即对测值产生影响,随着掌子面 34 向前推进,变形速率逐渐增大。根据实测结果,中洞开挖引起前方导洞收敛变形为30~50㎜。

左右导洞开挖的相互影响:从测试情况看,Ⅰ、Ⅱ部开挖时洞洞效应引起的变形值约3~5㎜,影响范围为±1.0D;Ⅲ、Ⅳ部开挖洞洞效应比较明显,变形值为13~28㎜,影响范围为±2.5D。

4、土体位移监测结果及其分析

洞口段左右导ⅠⅡ部开挖过程中地表曾出现开裂、滑移现象,为抑制地表变形,采用深层抗滑桩对地表进行注浆加固。采取加固措施后在地表洞口段增设土体位移监测项目,以观测洞口段左右导Ⅲ、Ⅳ部及中洞开挖过程中隧道上覆土体不同深度处沿隧道轴线方向的纵向位移、沿水平净空方向的横向位移及不同深度处土体的不均匀沉降(垂直位移)。水平位移布置2个断面4个测孔、垂直位移布置2个断面2个测孔,测孔位置见A项量测测点布置图,测试结果见表4-8、表4-9。

表4-8 土体水平位移最大累计值 测试项目 测孔编X1 X2 X3 X4

表4-9 土体垂直位移累计值

C1测孔 深度(m) 2 4 6 8 位移值(mm) 162.2 185.7 272.5 264.1 深度(m) 3.5 4.5 6.5 9.5 C2测孔 位移值(mm) 189.2 181.6 185.5 197.8 测孔深度 22 18 28 23 纵向位移 最大位移 32.72 16.1 12.4 7.64 对应深度 10 8 13 14 横向位移 最大位移 32.24 50.72 20.2 11.14 对应深度 13 15 17 16 注:表中位移为考虑地表沉降后的绝对位移值

地表采取深孔注浆加固后,洞口段Ⅲ、Ⅳ部及中洞开挖过程中,沿隧道中线方向的最大位移32.72㎜,深度位于地表以下10m,测值没有发生明显的突变。说明洞口段坡体在后续施工过程中基本处于稳定状态。横向位移主要是观测隧道开挖后在水平应力作用下两侧土体不同深度处的净空位移,实测最大横向位移为50.72㎜,

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