中日山岭隧道技术规范的对比 - 图文(3)

2019-03-22 18:52

道宽度在8.5~12.5m范围内。

日本新干线隧道的支护结构参数列于表9。

表9 新干线隧道标准支护参数

支扩构件 标准支护模式 ⅣNP ⅢNP ⅡNP ⅠNP ⅠSP - 拱 拱 拱、墙 拱、墙 - 2×0~6 3×10 3×14 3×8 4×12 ⅠLP 拱、墙 3×12 l.0 15(最小) 锚杆 配置 长度(m)×根数 间 距 (m) - (随意) l.5 1.0 l.0 喷混凝土(cm) 拱、墙 5(平均) 5(平均) 10(平均) 10(最小) 10(最小) 仰 拱 - - - - 15(最小) - 100H - - - (100H)* 100H 钢支撑 种类 注: 1)4m长的锚杆,配置在拱脚附近。

2)如采用钢支撑,以括号内种类为准。

应该指出:表9仅列出初期支护的参数。因为二次衬砌是按安全储备设计的,其厚度与围岩级别无关,基本上采用30cm。

与我们的支护结构参数表不同处参见下表。

表 支护结构参数表的比较

日本的项目 围岩级别 支护模式 一次掘进长度m 锚杆 钢支撑 喷混凝土厚度cm 衬砌厚度 变形富余量cm 开挖方法 - 我们的项目 围岩级别 - - 锚杆 钢架 喷混凝土厚度cm 二次衬砌厚度cm - - 钢筋网 我们多了个钢筋网,则少了支护模式一次掘进长度、变形富裕量和开挖方法四项。 (1)在日本隧道支护结构参数中把一次掘进进尺作为一个参数,例如在与相当于我们Ⅱ级围岩的情况,一次掘进进尺不超过2.0m。而在洞口段,不管围岩级别,一概不超过1.0m。

控制一次掘进进尺的目的,在Ⅱ级围岩中,主要是控制爆破对围岩的损伤,而在软弱破碎围岩中,则主要是控制对围岩的扰动。后者与我们在软弱破碎围岩中,采用“短进尺”的原则是一致的。

其次是控制爆破对低龄喷混凝土的影响。一般说,喷混凝土是靠近掌子面喷射的,会强烈地受到爆破的影响。特别是对低龄喷混凝土。日本在一座断面积为76m2,采用台阶法施

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工的公路隧道中,曾进行爆破对喷混凝土影响的试验研究。一次爆破炸药量为80~132kg,喷混凝土距掌子面0.75m,材龄1.5d。爆破后在喷混凝土中产生最大56.3cm/s的振动速度,但没有发生有害的开裂。虽然目前还没有相应的规定,但一般认为,爆破振动速度控制在50cm/s以下是容许的。

(2)第2个不同是关于预留变形量的规定。这与预留变形量的定义有关。日本的预留变形量定义是:设计净空断面需要考虑的超过容许位移值的部分。也就是说,在不同围岩中开挖隧道,都要产生预计的变形,而预留变形量则是指超过这个容许位移值的部分。因此,预留变形量的规定就有2种方法。一种方法像我们采用的方法,就是把预计变形量和可能超过与预计变形量的部分一并考虑,作为设计净空断面的依据,日本则是仅仅把超过预计变形量的部分,作为设计净空断面的依据。

两者是区别在于:日本在各级围岩中修筑隧道,都要把开挖引起的变形控制在预计变形量范围之内,只是在相当与我们Ⅵ级围岩中,才考虑增加10cm的预留变形量。

(3)日本越来越重视施工方法对支护结构参数的影响,因此在支护结构参数中,同时给定建议的施工方法。例如日本在【新奥法指南】中列出围岩级别与开挖方法的标准如表14。

表14 围岩级别与开挖方法的标准

围岩划分 围岩种类 一般围岩 围岩级别 Ⅴ Ⅳ Ⅲ Ⅱ ⅠN 特殊围岩 ⅠS ⅠL 特S、特L

全断面法 全断面法 全断面法 全断面法或台阶法 全断面法或台阶法 短台阶法 短台阶法(弧形开挖) 另行研究 隧道开挖方法 因此,配合标准设计,施工方法也应逐步标准化,也是当前设计技术的一个趋势。 从日本的隧道支护结构参数表中建议的施工方法看,基本上是以全断面法和台阶法为主体,只是在跨度12.5m~14.0m的情况,才建议考虑采用其它方法。也就是说,在相当我们的2车道公路隧道和双线铁路隧道的场合,在各级围岩中,基本上都建议采用全断面法和台阶法。这也说明隧道采用矿山法施工时,由于施工技术的发展,特别是施工机械的进步以及快速施工的要求等,而逐步向大断面开挖的方法迈进。我们的经验也证实了这一点。

(4)日本公路隧道洞口段的支护结构参数,基本上是按施工方法和隧道宽度给定的。因为洞口段的地质条件,一般说是比较差的,因此,在决定支护结构参数时,基本上是按DⅡ条件考虑的。

5)仰拱

日本的隧道标准示范书对仰拱异常重视,从1994年版开始就与二次衬砌并列单独成章(第3篇第5章仰拱)。对仰拱的形状和厚度以及混凝土配比等作出了相应的规定。表是铁路隧道有关仰拱设置的规定。而我们仅仅在隧道衬砌中列出一条(设计规范7.2.6条)。实际上我们通过客运专线隧道的建设,已经充分认识到仰拱在设计和施工中的作用。

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表2 新干线铁路隧道仰拱设置基准

围岩级别 Ⅴ Ⅳ - Ⅲ - ⅡN 研究确定 ⅠN 45 ⅠS 喷射15+30 ⅠL 45 厚度(cm) -

6)近接施工的设计

这是第一次出现的2006年版隧道标准示范书中的。主要是针对城市隧道日益增加的情况提出的。其中包括近接既有结构物的隧道的设计、相互接近的隧道的设计以及受接近施工影响的隧道的设计,虽然规定的比较原则,但给出了设计的基本要求。

7)超前支护

在【城市矿山法隧道设计标准】中,把超前支护单独列为一章(第3编设计-第4章超前支护),对其功能、设计方法,适用条件以及其主要参数等做出规定。说明在城市地质条件下,为维护掌子面的稳定,超前支护是不可缺少的手段。在设计中作为与初期支护同等重要的方法,体现在支护结构参数表中。下表就是一例。

表 双线隧道标准支护模式(新干线)(第3章-3.3.2条)

支护模式 围岩级别 喷混凝土 上下半断面仰拱钢支撑 间距上下半断面仰拱锚杆 长度根数 短超前支护 长度环向间距(m) (mm) (一次掘进长度)(mm) (m) (m) (mm) (mm) (m) ⅠNP ⅠLCP ⅠLSP ⅠN ⅠLC ⅠLS 200 250 250 200 250 250 1.0 1.0 1.0 125 150 150 125 125 150 3.0 3.0 3.0 12 12 10 2.0 3.0 3.0 0.6 0.6 0.6

在该设计标准中将超前支护分为3种类型。即:短超前支护(3~5m)、中超前支护(10m以下、长超前支护(10m以上),并给出标准的支护参数。

(3)有关施工的内容 1)辅助工法

日本从【新奥法设计施工指南】开始就把辅助工法正式列入指南和规范中,【隧道标准示范书】也同样把辅助工法单独列为一章(第5章辅助工法)。而城市矿山法隧道设计标准,在编制过程中,认为从本质上看,确保掌子面稳定和抑制对周边环境的影响的超前支护、围岩补强、降低地下水位等方法是基本的方法,不是处于辅助地位的方法,因此,为了避免误解没有采用辅助工法这一用语。而在设计标准中分别以对策(2.4对策)和超前支护(第4章超前支护)等体现。为了更好的应用,在参考资料中又列出掌子面稳定评价方法、超前支护的机理、试验、工程实绩等具有实用价值的资料。

日本在隧道标准示范书中,把辅助工法分为2大类。即确保施工安全的辅助工法和保护周边环境的辅助工法,更进一步细分为掌子面稳定对策、 地下水对策、地表面下沉对策 以及近接结构物对策等辅助工法。在对策中包括超前支护、掌子面补强、脚部补强、围岩补强等方法(表)。

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表 辅助工法的分类

工法 目的 确保施工安全 掌子面稳定对策 拱顶的稳定 超 前 支 护 注浆小导管 长钢管 管棚 水平旋喷 预衬砌 掌子 面补 强 脚部 补强 掌子面喷混凝土 掌子面锚杆 长掌子面锚杆 脚部补强锚杆 脚部补强钢管 临时仰拱 地 下 水 位 对 策 围岩 补强 止水 注浆 地表垂直锚杆 排水 排水钻孔 浅井点 深井点 排水坑道 注浆 隔离壁 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 掌子面的稳定 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 脚部的稳定 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 保护周边环境 地下水 对策 地表面下沉对策 近接结构物对策 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 硬岩 软岩 土砂 围岩 ○:比较经常采用的方法

2)观察与量测

日本2006年版隧道标准示范书中,把观察和量测作为施工管理(第7篇)的重要组成部分列入在该篇中。日本道路协会最近修订出版了【公路隧道观察和量测指南】(2007年)。与我们最大的不同在观察、量测项目的定位和选定上。例如【示范书】把观察和量测基本上分为两大类。即:

·有关围岩稳定性、动态的观察和量测; ·有关支护稳定性、动态的观察和量测。

其观察、量测的项目及选定标准分别列于表1和表2。

解说表7.5 以围岩和支护为对象的主要观察、量测项目例

分类 观察、量测项目 位置 对象的事像 结果的利用 量测 类型 有关围 岩和支

观察调查 洞内 ·开挖面的围岩及已施工区间的支护、衬14

·开挖面稳定性的判断 ·围岩级别的再评价 A 护稳定 性的观察、量 测 洞外 砌、涌水状况 ·位移状况和位移动态相关性的研究 ·今后围岩、地下水状况的推定 ·使用时的维修管理 ·地表面状态 ·开挖影响范围的研究 ·周边围岩稳定性的研究 A B B 有关围 岩物性 的调查 、试验 围岩试件试验及原位置调查、试验 洞内 ·围岩试件试验:作为构成围岩材料的物理力学性质 ·围岩级别的再评价 ·变形特性、强度特性的研究 ·掌子面前方的地质预测 ·变形特性、强度特性的研究 洞内 ·原位置调查、试验:·围岩条件的详细确认 作为围岩的物性、工程性质 ·围岩级别的再评价 ·掌子面前方的地质预测 ·变形特性、强度特性的研究 B 有关围 岩和支 护动态 的量测 净空位移测定 洞内 ·璧面间距离变化 ·各测定的位移 ·周边围岩稳定性的研究 ·支护构件效果的研究 ·衬砌浇筑时期的研究 A 拱顶下沉测定 脚部下沉测定 底鼓测定 地中位移测定 洞内 洞内 洞内 洞内 ·拱顶、侧壁的下沉 ·支护脚部的下沉 ·底鼓状况 ·周边围岩的径向位移 ·拱顶周边围岩稳定性的研究 ·脚部承载力的研究 ·仰拱部围岩稳定性的研究 ·松弛区域的掌握 ·锚杆长度的研究 ·开挖前围岩动态的研究 ·围岩的三维动态的掌握 ·掌子面前方及周边围岩稳定性的研究 ·开挖影响范围的研究 ·掌子面前方围岩稳定性的研究 ·滑坡状况的监视 A A B B 洞外 ·周边围岩的地中下沉 ·周边围岩的地中水平位移 B 地表面下沉测定 洞内 ·下沉 ·滑坡 AB 有关支 护功能 的量测 锚杆轴力测定 洞内 ·锚杆发生的轴力 ·锚杆长度、根数、位置、锚固方法等的研究 B 喷混凝土应力测定 洞内 ·喷混凝土的应力 ·作用荷载 ·喷混凝土厚度、强度的研究 ·喷混凝土与钢支撑荷载分担的研究 B 钢支撑应力测定 洞内 ·钢支撑的应力、内力 ·钢支撑的规格、间距的研究 ·喷混凝土与钢支撑荷载分担的研究 B 衬砌应力测定 洞内 ·衬砌混凝土的应力 ·钢筋应力 ·衬砌稳定性的研究 ·衬砌浇筑时期、设计的研究 ·衬砌动态的监视与管理 B 15


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