高强钢筋格栅在Ⅴ级围岩隧道中的支护效果研究

与普通钢筋相比,热处理高强钢筋具有强度高、延性好、强屈比高等力学性能优势,然而在铁路软岩隧道中能否用高强钢筋格栅来代替型钢拱架尚需要进一步研究。该文依托成兰铁路柿子园隧道,选取条件基本相同的60m典型Ⅴ级围岩段为试验段,对高强钢筋格栅和型钢钢架支护时的围岩与初支接触压力、拱架应力及洞周位移进行实测对比分析,分析了高强钢筋格栅在软岩隧道中的支护效果。研究表明:(1)φ22mm高强钢筋格栅支护抗弯刚度较小,呈现出柔性支护特点;(2)高强钢筋格栅与混凝土结合性能好,二者协同工作效果好,能够更好的控制支护内力,围岩压力与隧道变形;(3)高强钢筋格栅强度等级高,能提供更高的支护强度安全储备。高强钢筋格栅在软岩隧道中展现出很好的适用性。

高强钢筋格栅在Ⅳ级围岩隧道中的支护效果研究

热处理高强钢筋具有高强度、延性好、强屈比高、应变时效敏感性低、焊接和冷弯性能好等诸多优点,然而格栅拱架所用钢筋能否利用高强钢筋进行替代在国内尚未进行研究。文中依托成兰铁路柿子园隧道Ⅳ级围岩区间工程,分析了高强格栅支护抗弯刚度,并用18mm高强钢筋格栅拱架代替22mm普通格栅与工16型钢钢架,进行现场对比试验,对三种钢架的围岩压力,钢架应力与围岩变形进行监测,对比分析高强钢筋格栅在Ⅳ级围岩隧道中应用效果。研究表明:(1)三种钢架中,高强格栅抗弯刚度最小,支护呈现出一定柔性特点;(2)高强格栅能够最早地控制围岩压力,钢架应力,围岩收敛发展,支护性能最好;(3)高强格栅强度高,能够提供最高的支护安全储备。18mm高强格栅在Ⅳ级围岩隧道显示出很好的支护效果。

大断面公路隧道高强钢筋格栅支护适用性研究

热处理高强钢筋相比同等直径的普通钢筋强度大幅提高,延性、屈强比提高,应变时效敏感性更低。同等强度下,高强钢筋可以大幅减少钢筋用量,缓解资源、交通及能源压力,降低环境污染。基于深圳东部某过境高速公路连接线工程安全快速施工的需求,开展高强钢筋格栅的适用性研究,采用调研分析、理论推导、数值计算、现场试验等多种方法相结合,从拱架的结构形式、不同支护拱架的承载力、现场支护效果、高强钢筋格栅的材料成本4个方面进行研究。通过对高强钢筋格栅的实际应用效果进行试验,肯定了高强钢筋格栅支护方式在该地区的适用性和优势。

热处理高强钢筋格栅在隧道工程应用的试验研究

热处理高强钢筋具有高强度、延展性能优越、强屈比高、焊接与冷弯性能优越等诸多优点,能够有效降低工程中钢筋的用量、提高工程质量,在国内外许多工程中得到了成功的应用,但是在隧道工程中的应用刚刚起步。结合铁路、公路隧道工程建设,开展热处理高强钢筋格栅应用的现场试验研究,对比分析高强钢筋格栅与原设计的I20b型钢拱架的支护性能。试验结果表明,格栅拱架试验段相比I20b型钢拱架试验段的沉降收敛减少约7%～30%,围岩压力相差不多,但格栅拱架应力略高。由于格栅与混凝土的粘结性更好,格栅+喷混凝土的最终承载能力大于型钢+喷混凝土,且格栅拱架的钢材用量比I20b型钢拱架的用钢量节约36%,具有显著的经济和社会效益。

公路隧道软弱破碎围岩高强钢筋格栅拱架支护性能研究

软弱破碎地层围岩稳定性差,与支护间接触压力大,支护结构应力状态复杂,因此支护结构的支护性能是满足隧道施工及运营期安全与稳定的重要保障。高强钢筋格栅拱架是以高强钢筋为主材的一种格栅拱架形式,具有支护强度高,与混凝土黏结性好,重量轻等诸多优点,但其在公路隧道软弱破碎围岩中的支护性能仍有待考量。为此,结合圆管弹性应变理论推导出的支护刚度计算公式,对不同拱架结构进行等截面换算,得出高强钢筋格栅拱架和型钢拱架的支护特征曲线;采用有限元数值计算方法将钢拱架与混凝土分部建模,进一步分析2种支护拱架的力学特性和变形特征;最后在现场开展对比试验,通过监测沉降收敛位移、围岩压力、拱架应力,分析施工中高强钢筋格栅拱架的支护性能。理论验算和数值分析结果表明,高强钢筋格栅拱架与I20b型钢拱架的极限承载力基本相同,但高强钢筋格栅拱架支护刚度相较I20b型钢拱架弱,I20b型钢拱架对变形控制能力更强;现场对比试验结果显示,2种支护拱架产生的收敛变形相差不多,且围岩接触压力分布规律基本相同,高强钢筋格栅相较I20b型钢拱架的承载应力更高,但远小于材料本身屈服强度;此外,现场施工表明采用高强钢筋格栅拱架能有效提升人工支护作业效率,对于特长公路隧道快速施工具有更好的应用价值。综合分析,高强钢筋格栅拱架在软弱破碎地层能够提供与I20b型钢拱架相近的支护抗力,适用作特长公路隧道软弱破碎围岩的初期支护拱架结构。