摘要:文章会结合相关的隧道施工案例简单描述建筑过程中软弱围岩隧道的具体施工方法,进一步按照”新奥法”的原则进行,对于具体施工过程中注意的事项也会进行详细地讲解。文章会进一步加强关注隧道围岩的变形状况,根据以往的资料以及相关的解决方案制定出有效的工作程序,如果能够有效的按照这种方法和程序进行施工,那么在后期的工作中,就会大量节省人力物力以及相关的投资成本,从而对于工程的质量得到一定的保证。
关键词:软弱围岩;隧道施工;新奥法
1、前言
从综合性的角度来说,软弱围岩隧道的施工过程受多种因素影响着的,由于不同的地质情况和施工的不同条件,以及施工团队的专业性,都对于工程质量起着非常重要的作用,每个环节对于围岩的稳定性都有一定的影响,因此对于隧道的开挖以及相关的支付方式,都要选取到最恰当的模式,才能在最大程度上有效的控制围岩的变形,避免进一步造成经济效益的损失。
2、软弱围岩隧道施工技术国内外研究现状
在隧道的施工过程中,根据不同的地质环境和岩石类型,采取一些适当的施工技术是非常重要的,但是我国目前的研究现状还是没有得到很大的创新的,但是相比于国外的很多施工技术而言,我国还是积累了相当丰富的经验的,接下来文章会重点分析国内外研究现状进行对比。
2.1 国内研究现状
在20世纪50年代末期,我国逐渐的对于软弱围岩隧道工程进行发展,在这期间也积累了很多的经验,各方面也取得了一定的成就,逐渐形成了具有中国特色的相关软弱围岩隧道施工的体系。关于我国的这种隧道工程的具体施工方案,已经形成了具有代表性的一些理论和技术,主要分为以下几点。
于学馥等人具体提出了“轴变理论”和“系优开挖控制理论”,这种理论主要是认为,由于岩体强度极限所导致的这种因力巨大的情况,从而严重破坏上到轴比,这种情况一般会导致轴向比进行重新的分配,会使得内部出现不平衡的状态,从而使得最为稳定的轴向比例形成一个椭圆形的结构,它在很大程度上可能会导致巷道自行坍塌,系统性能开挖在很大程度上会对于岩体自身的平衡造成很大的破坏,但是这个不平衡的状态会有一个自身修复的功能,它可以在后期形成一个稳定的状态[1]。
根据“新奥法”支护原理,冯豫、陆家梁、郑雨天、朱效嘉等人在这个基础上进一步联合支护技术提出了针对于软岩巷道支护,要采取“先柔后刚,先挖后让,柔韧适度,稳定支护”的方法,进行的支护技术,并由此进行发展了锚喷网架支护技术,这种技术在后期的运用也十分的常见。在上述理论上,对于锚喷弧板支护理论,又进一步提出了新的解说方案,软岩一般情况下压力达不到需要的程度的,因此放压到一定程度时一定要抵住由于钢筋混凝土弧板所带来的强大压力,有进步联合支护理论的“先柔后刚”原理对其进行制止,进一步确保威严向空中的位移情况。
董方庭等人还提出了围岩松动圈的理论,它主要说的是,只要是裸露在外的巷道,其危岩松动圈基本上接近零,也就是最大程度的忽略了这种围岩的弹性变形和塑性变形,虽然这种情况是存在的,但是在不需要支护的情况下,松动圈和收敛变形是成正比的,这样一来也会大大增大支护的困难度,因此支护在一定程度上可以有效的防止围岩松动圈在之后的隧道发展中不利于任何程度的变形。
何满潮对于支护组合的关键部位提出了有效的理论,他认为在围岩体与之互提,强度和刚度不耦合的情况下,会很大程度造成巷道支护的破坏,这种情况一旦发生,要及时的采取转换的原则,使得支护进行调整,让支护进步的去满足围岩体,复杂的巷道支护一般都分为两层,一层是表面的柔性支护,另一种是关键部位的点支护,而这种点支护一般都采用的是较为刚硬的支护[2]。
这种理论和方法还是需要相关的技术人员在具体的实施过程中进一步的选择,并且将其更可能的进行推广和应用,选择有效的方案也是保证工程质量和工程安全的有效举措,一旦选择得当,将进一步保证巨大的经济效益和社会效益。
在软弱围岩隧道的实施过程当中,主要方法分为台阶法,台阶法又分为局部和主体开挖法,还有单侧和双侧壁导坑法,这种方法都是需要综合利用的,一般来说台阶法适用于较低级的围岩,因为它的工作设备要尽可能的满足台阶之间的距离,而且它的翻渣工作量要尽可能的减小。台阶法一般是以环形方式进行开挖距离不得超过一米,不能少于零点五米,而导坑法适用于更高类别的围岩,它需要非常紧凑的工程秩序进行安排,不能间隔时间太久,在工作过程中要进一步保证施工的安全性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而单、双侧壁导坑法主要适用于无法控制急速沉降的隧道,这种情况一般围岩较差,在实施过程中需要有专业的施工团队来进行[3]。
2.2 国外研究现状
国外对于软岩层的隧道研究的比国内要早一些,而且对于施工理论和技术研究方面都已经有了很高的造诣,相对来说,前苏联研究的时间较长,也获得了大量的数据,对于支护阻力和下沉的相关研究,作出了很多的协调性规律总结。具体来说,在20世纪50年代以来,人们就利用这种弹性力学和塑性力学的问题,对于此问题进行研究,并进一步推出了一系列的公式,直到20世纪70年代,日本的山地宏和樱地辅提出了应变控制理论,这种理论随着支护结构的增加而不断的减少,成反比趋势存在,但是这种理论普遍认为,只有在支护结构和围岩相互作用的情况下,刺激产生共同变形,围岩会很大程度的释放出一部分能量,而支护将这些能量吸收掉,保持总体上的能量平衡,这理论进一步推动了支护技术的提高[4]。
随着近些年来信息化的不断发展,这使得传统的设计和信息化的设计施工相结合,进一步保证施工方法更加的科学化,从理论角度来分析判断,他会结合隧道的具体特点,从而选取更加完整的设计为后续的正常施工提供了有效的保障。
3、新奥法在隧道施工中的应用特点及其原则
新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。
新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下,采用毫秒爆破和光面爆破技术,进行全断面开挖施工,并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身,即以钢支撑、喷混凝土等为外层支护形式,称为初次柔性支护,系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配,隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定,也就是说,承载地应力的主要是围岩体本身,而采用初次喷锚柔性支护的作用,是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥,第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工[5]。
因为隧洞的主要承载部分是围岩,支护结构起到发挥和保护围岩承载能力的作用。在静力学理论中,隧道的结构可视为岩体承载环和支护衬砌组成的圆筒结构,承载环的闭合起到了关键作用,因此围岩和衬砌的整体化应在初期衬砌中就及早完成,保证衬砌环的稳定与完整。从应力的重分布来考虑.全断面掘进是比较理想的开挖方式。因此,施工方式归根结底要把握一个出发点,那就是保护,调动和发挥围岩的自承能力,在此基础上根据工程实际条件灵活地选择施工及辅助手段。充分保护围岩,减少对围岩的扰动,充分发挥围岩的自承能力,尽快使支护结构闭合,加强监测,根据监测数据指导施工,可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”[6]。
新奥法的原理虽然可用于各种类型的支护,但是,最为适用的是喷锚支护。因此喷混凝土、锚杆、量测被认为是新奥法的三大要素,它产生和发展的历史与这三者密切相关,但不能把喷锚支护误解为新奥法的同义语。
4、结束语
综上所述,隧道施工受很多因素的影响,它的地质情况变化也非常的多,在设计阶段还是要提前进行勘察,并着重掌握大体情况,进一步保证在施工中有一个全面认知的状态,因为一旦施工正常开始,各个工序会衔接的非常紧密,一旦出现问题,如果处理不得当会发生很严重的后果.配合当今的信息化时代,施工单位尽可能的采取及时监管的手段,进一步将设计、施工、监理融为一体,真正的保证相关的工作质量和工作安全。
参考文献:
[1]廖其宾.软弱围岩隧道工程施工技术剖析[J].工程技术:引文版,2016(12):00231-00232.
[2]罗中.重庆一横线软弱围岩浅埋隧道工程施工技术研究[J].建材世界,2016(1):49-54.
[3]陈军.高速铁路浅埋及软弱围岩隧道工程施工技术总结[J].工程技术:文摘版,2016(10):00082-00083.
[4]范晓虎.探究软弱围岩隧道工程施工安全技术[J].工业c,2016(6):00162-00162.
[5]张东辉.浅埋偏压软弱围岩高铁隧道施工技术[J].黑龙江交通科技,2017,40(1):122-123.
[6]张大利.浅埋、偏压及软弱围岩隧道施工技术解析[J].江西建材,2017(13):143-143.
论文作者:左威
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/25
标签:围岩论文; 隧道论文; 软弱论文; 理论论文; 提出了论文; 巷道论文; 新奥论文; 《基层建设》2018年第8期论文;