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在隧道工程的设计与施工中,除了了解软弱围岩隧道“自稳差、易坍塌”的工程特点,还必须清楚地认识到隧道不同于地面建筑物的3个主要特点:
(1)隧道是由围岩和多种支护结构两部分组成的,即:隧道=围岩+支护
(2)隧道承受的压力具有不确定性。
(3)支护体系是控制围岩变形的关键。
为有效控制隧道工程风险,避免或减少坍方事故发生,应以“充分调动围岩的承载能力,有效控制围岩变形和松弛”为设计理念,按新奥法原理进行软弱围岩隧道设计。
隧道支护设计
根据新奥法原理,软弱围岩隧道支护一般采用复合衬砌。复合衬砌由初期支护、二次衬砌两部分组成。
隧道开挖后先实施喷射混凝土、锚杆、钢拱架等与围岩密贴的初期支护,约束围岩变形,并根据变形监控量测结果,适时施作二次衬砌。
初期支护是由喷射混凝土、锚杆、钢架组成的联合支护体系,是复合衬砌隧道的主要承载结构。
作用
喷混凝土能及时、有效地防止开挖面岩层的松散、离层和掉落,是有效地保护围岩、防止坍方的重要手段。喷混凝土与围岩的粘附是发挥喷混凝土支护效果的保证,也是喷混凝土***主要的力学作用。
设计施工要点
1 喷混凝土应具有必要的早期强度,以尽快对围岩提拱支承力,24小时抗压强度不应低于10MPa。
2喷混凝土应有足够的后期强度,强度等级不应低于C25。
3与围岩应具有足够的粘附强度,使喷混凝土与围岩尽快形成整体,阻止围岩松动下滑,与围岩的粘结强度不应低于0.5MPa。
4 软弱围岩采用钢筋网喷混凝土,增强喷混凝土的抗剪强度、提高粘附性。
施工要求
1 喷混凝土应采用湿喷工艺:湿喷法其喷射混合料进入喷射机前已经按规定加入水拌合均匀,因此较干喷工艺具有水灰比能准确控制,利于水泥的水化,施工粉尘小,回弹少,混凝土均质性好,强度高的优点。
2 喷混凝土必须与岩面密贴,不可有空洞,以保证良好的共同受力状态
3 喷混凝土必须快速、及时施作
逃生管安装施工注意事项:
1. 施工现场应根据隧道围岩、掘进开挖方式等情况备足管道和连接材料,除整节隧道逃生管,新材料逃生管外应同时备足1米、2米、3米短节管道、转接接头。
2. 隧道逃生管,新材料逃生管经加工使用,结合材质及现场实际情况分别进行加工,连接简单、牢固、紧密可靠,且在地面做好临时固定措施,施工时管口可加临时封盖,并易于打开和封闭。
3. 隧道逃生管,新材料逃生管所用管材采用φ800mm的新材料逃生管道,管节长度为15m,壁厚30mm,管节间可采用直径大于逃生管道直径的套管连接,每端连接1m,采用橡胶圈或木楔临时固定。为保证管道承受坍塌体的压力,对采用的材质管材,必须确保其承压能力和连接头的牢固,并经试验室具体试验后,方可用于隧道中。
4. 隧道逃生管,新材料逃生管采用φ800mm的承插新材料逃生管管道,设置起点为施作好的二衬端头处,距二衬端头距离不得大于5米,从衬砌工作面布置至距离开挖面20m以内的适当位置,新材料逃生管逃生管道沿着初期支护的一侧向掌子面铺设,管内预留工作绳,方便逃生、抢险、联络和传输各种物品,承插新材料逃生管管道纵向连接可采用链条等措施,防止坍塌时将新材料逃生管管道冲脱。
5. 隧道逃生管,新材料逃生管在二衬台车移动就位过程中,临时拆移时应逐节拆除,严禁一次拆除到位,以随时确保逃生管道的效用。
高分子隧道逃生管道壁厚的设计
当壁厚较小时,变形值增大,可能不,当壁厚更大时,尽管性增加,但管材重量也随之增加,致使成本上升,搬运困难。 因此,设计中取隧道逃生管道壁厚为30mm是适宜的。
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