围岩超前支护与“岩土变形控制分析工法”

从现代隧道工程的理念出发,为最大限度地获益于地层的自承能力,软弱岩体中隧道工程的关键在于控制围岩的变形。开挖后及时施作"系统支护",是控制围岩变形的主要措施。此外,对掌子面前方未开挖岩土体的"超前支护"可以遏制其"预变形"Pietro Lunardi提出的"岩土变形控制分析工法"(ADECO-RS Aapproach)强调对"超前核心体"的约束,推荐在掌子面设置纵向锚杆。这种工法在防范围岩坍塌和优化工法方面的效果已在实际工程中得以体现。为了更准确和深入地理解该工法的实质,本文着重对"超前核心体"控制围岩变形的作用进行探讨,以求对超前支护的机理有进一步理解,避免过分强调或夸大其功能,以便在实际工程的设计和施工中正确地运用,达到规避风险和优化工法的目的。

基于软弱围岩山区隧道监测分析的新工法应用展望

软弱围岩条件下山区隧道的修建已成为广泛关注的课题,传统的隧道施工方法已难以完全满足特殊条件下隧道的建设。基于这一现状,文章总结了岩土控制变形分析工法的要点,依托云南省功东高速公路某隧道工程,通过对现场监测数据的分析,研究了某台阶法软弱围岩公路隧道开挖过程中的受力及变形规律,发现软弱围岩隧道在开挖并进行初期支护后有一段较长的变形期,此时期内需要针对变形及受力特点做好监测,直到监测数据稳定后方可减小监测频率。在此基础上,还对比了现有施工方法与岩土控制变形分析工法的优劣,说明岩土控制变形分析工法的适用性,为山区软弱围岩隧道安全施工提供建议和新工法推广基础。

新意法隧道设计施工概述

20世纪70年代中期,意大利的Pietro Lunardi教授开始研究并逐步创立了岩土控制变形分析法(ADECO-RS法),该方法用中文解释为"新意法"。介绍新意法的理论基础、新意法隧道设计施工的基本步骤以及新意法与新奥法的不同之处,为新意法在我国的推广应用提供参考。

软弱围岩隧道掌子面及超前核心土挤出位移特征研究

为研究软弱围岩隧道掌子面及超前核心土的挤出位移特征,用Solexperts AG公司生产的GMD滑动测微计对湄渝高速岐山隧道F215构造破碎带区域进行了挤出位移实测,通过有限差分程序进行系列数值试验,着重研究了隧道穿越软弱围岩期间挤出位移的变化特征,并分析了破碎带长度和硬软岩刚度比的影响。结果表明,(1)挤出位移的大小可反映前方围岩质量,挤出位移在超前核心土内的分布可反映前方围岩的节理裂隙发育情况;(2)隧道开挖在掌子面前方造成的扰动范围大致为1.5倍的隧道开挖跨度;(3)隧道接近前方变化地质区域时,挤出位移的增大或减小具有超前性;(4)软岩段长度在一定范围内会影响掌子面进入软岩区后挤出位移的大小和变化趋势;(5)硬岩与软岩间的刚度比越大,挤出位移变化速率越大,且隧道由软岩区向硬岩区掘进时挤出位移的变化时机越早,而由硬岩区向软岩区掘进时的变化时机不受刚度比影响;(6)可将对挤出位移的监测分析作为超前地质预报的补充手段判断掌子面前方围岩情况。

新意法及其预约束施工技术

新意法是基于围岩的压力拱理论和新奥法施工理论提出来的,是通过对岩体分类来确定超前支护措施和支护参数的设计方法,其核心思想是通过调节超前核心土的强度和刚度来控制岩体的变形。该方法在欧洲一些国家的大型隧道中广泛采用,在我国仍处在探索使用阶段。在新意法核心思想的基础之上,对几种新意法预约束施工技术如全断面机械预切槽技术、预切成洞衬砌技术、旋喷注浆管棚技术、蜂窝状拱衬砌技术等进行了论述。

富水泥岩大断面隧道开挖面稳定性及加固方式

富水泥岩隧道开挖过程中开挖面易失稳。以巴东隧道穿越富水紫红泥岩段为工程背景,基于岩土控制变形分析(ADECO-RS)及现场调查将开挖面稳定性评价为“C类稳定形态”,提出超前帷幕注浆结合超前管棚的预加固措施。基于离散元方法构建泥岩隧道开挖模型,分析开挖面失稳过程及前方围岩变形破坏特征。结果表明:开挖面失稳过程呈现“挤出变形-局部塌落-明显溜塌”的渐进破坏特性。发生溜塌后,开挖面前方拱部径向4.5 m,纵向15 m范围松动区发育,孔(裂)隙率由0.1增至0.186;隧底出现相应范围的隆起区,颗粒接触力链分布稀疏,从宏细观层面进一步说明富水泥岩段开挖面前方失稳性强。考虑以上围岩扰动范围,提出了超前帷幕注浆参数,经现场应用,开挖面前方围岩加固效果良好,有效保证了大断面隧道施工安全,可为类似富水泥岩隧道设计、施工参考。