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软岩洞段开挖支护及衬砌优化设计方案

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:同时,隧洞开挖过程中出现的围岩长期变形、断面缩径、支护结构安全储备降低、围岩自承载能力减弱等因素以及绿泥石片岩自身遇水软化的特性,导致在绿泥石片岩洞段围岩和衬砌联合承载的设计思想下,对绿泥石片岩洞段的衬砌结构设计和衬砌结构防渗设计提出了更高的要求。此外,水的存在使得绿泥石片岩的岩性急剧恶化,衬砌设计时充分考虑了衬砌材料的抗渗性能。为防止软岩隧洞的底臌破坏,隧洞底板衬砌厚度加厚至2.5m。

软岩洞段开挖支护及衬砌优化设计方案

绿泥石片岩的软岩特性决定了其衬砌结构设计有别于常规的硬岩洞段,尤其在衬砌结构的刚度、承载能力以及防渗要求等方面。同时,隧洞开挖过程中出现的围岩长期变形、断面缩径、支护结构安全储备降低、围岩自承载能力减弱等因素以及绿泥石片岩自身遇水软化的特性,导致在绿泥石片岩洞段围岩和衬砌联合承载的设计思想下,对绿泥石片岩洞段的衬砌结构设计和衬砌结构防渗设计提出了更高的要求。

(1)变形处理及开挖支护设计。绿泥石片岩洞段的支护设计借鉴了锦屏辅助洞和类似软岩隧洞工程的实践经验,综合考虑了其特殊的深埋高地应力环境以及大断面洞室分台阶施工方法等因素,对岩石条件较差的Ⅳ类围岩洞段,在维持四心圆马蹄形断面的基础上进行必要的扩挖处理,并采用了超前支护(超前小导管、管棚、超前锚杆、掌子面喷混凝土封闭)+洞室加强支护(砂浆锚杆、钢拱架、挂网、喷射混凝土)的综合支护方案,施工过程中通过开挖进尺的控制,降低爆破开挖对洞室稳定的影响,根据安全监测和物探检测的反馈信息,实时掌控围岩稳定状态,应对异常情况的处理。

(2)衬砌结构及防渗设计。软岩的变形一般经历加速变形、减速变形、平稳变形三个阶段,隧洞衬砌主要承担流变变形所产生的形变压力,同时,刚性的混凝土衬砌提供围岩表层较高的围压状态,增强了围岩的自承载能力。此外,水的存在使得绿泥石片岩的岩性急剧恶化,衬砌设计时充分考虑了衬砌材料的抗渗性能。(www.xing528.com)

绿泥石片岩洞段隧洞衬砌结构设计考虑自重、内水压力、承担的围岩流变变形产生的形变压力、外水压力等外荷载以及结构承载、构造要求,衬砌材料采用C90 30 W8单掺PVA纤维混凝土,衬砌厚度1.2~1.5m,配置双层钢筋。为防止软岩隧洞的底臌破坏,隧洞底板衬砌厚度加厚至2.5m。

绿泥石片岩洞段隧洞防渗设计采用混凝土衬砌和隧洞围岩联合防渗的方式,通过采用高抗渗性的混凝土材料以及围岩的系统灌浆加固提高围岩的整体性、抗渗性和抗变形能力,降低隧洞运行期间内水外渗对围岩的劣化影响。绿泥石片岩洞段隧洞围岩加固灌浆包括裸岩固结灌浆、水泥固结灌浆和化学灌浆,分步实施,灌浆处理范围为洞周9~12m,灌浆压力最大6 MPa。

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