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      基于現(xiàn)場圍巖壓力監(jiān)測的黃巖子隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性評價

      2015-12-21 05:30:42趙文忠侯哲生王丙興吳海衛(wèi)
      水利與建筑工程學(xué)報 2015年2期
      關(guān)鍵詞:黃巖傳力拱架

      趙文忠,侯哲生,王丙興,吳海衛(wèi),江 磊

      (1.河北省高速公路邢汾管理處,河北 邢臺054001;2.煙臺大學(xué)土木工程學(xué)院,山東 煙臺264005)

      隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施投入的不斷加強(qiáng),高速公路隧道的建設(shè)已進(jìn)入快速發(fā)展時期[1-3]。由于隧道工程圍巖狀況復(fù)雜多變,加之工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及施工方法的多樣性,通過現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和現(xiàn)場監(jiān)控量測,對圍巖類別、穩(wěn)定性進(jìn)行分析以確保經(jīng)濟(jì)、安全施工至關(guān)重要[4-7]。隧道襯砌結(jié)構(gòu)安全性評價在隧道施工,特別是長大隧道施工中具有重要意義,是指導(dǎo)施工方案、檢驗和修正隧道設(shè)計的重要依據(jù)[8-10]。對于這一問題,已有很多學(xué)者做過大量工作[11-13],其中采用現(xiàn)場監(jiān)測的手段對襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評價是隧道信息化施工的重要研究手段之一,如劉學(xué)增[6,14]基于50多條隧道實測數(shù)據(jù)探討圍巖隨時間的變形特征,岳廣學(xué)[11,15]對 70多條隧道的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,得到最大拱頂下沉的估算公式和概率分布。同時,現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)也是反饋分析、優(yōu)化設(shè)計的主要參數(shù)。

      邢汾高速公路邢臺至冀晉界段是邢臺市連接山西的唯一高速通道,其黃巖子隧道是全線隧道中的長隧道之一。該隧道為左右幅分離式布置,右幅長2 260 m(YK78+535~YK80+795),左幅長2 383 m(ZK78+435~ZK80+818),其襯砌結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)評價對全線隧道穩(wěn)定性分析具有重要意義?;诖耍愿倪M(jìn)的現(xiàn)場圍巖壓力監(jiān)測為主要手段,通過實測圍巖壓力與設(shè)計規(guī)范采用的圍巖壓力進(jìn)行比對,對該隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評價,以達(dá)到反饋設(shè)計、指導(dǎo)施工的目的,同時為隧道安全提供可靠信息。

      1 監(jiān)測斷面壓力傳感器布置

      本圍巖壓力監(jiān)測斷面選擇于黃巖子隧道出口右幅YK80+383處,埋深93 m,巖性為上元古界長城系常洲溝組紅色石英砂巖。監(jiān)測斷面處圍巖層理發(fā)育,層理產(chǎn)狀為21°∠23°。除層理之外,監(jiān)測斷面處圍巖發(fā)育一組與層理近垂直的節(jié)理。監(jiān)測斷面處未見地下水,巖石為微風(fēng)化~中風(fēng)化,屬較堅硬巖;掌子面右側(cè)部分區(qū)域存在較為嚴(yán)重的泥化現(xiàn)象,結(jié)構(gòu)面結(jié)合一般,巖體穩(wěn)定性一般。綜合判定該處圍巖為Ⅳ級圍巖。監(jiān)測斷面處圍巖地質(zhì)素描見圖1所示。

      圖1 監(jiān)測斷面地質(zhì)素描

      對于Ⅳ級圍巖,黃巖子隧道采用上下臺階法開挖?;谶@種開挖方法,將該監(jiān)測斷面處的圍巖壓力傳感器全部布置于上臺階初期支護(hù)工字鋼背部,共布置27個(圖2)。

      在此需要指出的是,本監(jiān)測中壓力盒的布設(shè)方式不同于隧道傳統(tǒng)選測項目中壓力盒的布設(shè)方式。傳統(tǒng)選測當(dāng)中,壓力盒布置個數(shù)過少,且將壓力盒直接埋置于噴射混凝土之中。這種布置方式,在壓力盒剛度與噴射混凝土剛度一致的前提下,測得的僅僅是壓力盒所在位置那一點處的圍巖壓力,對兩個壓力盒之間的部位則無法測得圍巖壓力。而且,壓力盒剛度與噴射混凝土剛度往往不一致,在這種方式下測得的壓力很難說就是該點處的真實圍巖壓力。為了克服這些不足之處,本監(jiān)測對壓力盒布設(shè)進(jìn)行了較大的改進(jìn),首先是壓力盒的數(shù)量大幅度增大,其次最關(guān)鍵的是在每兩個壓力盒之間搭接了傳力鋼板,并避免噴射混凝土進(jìn)入傳力鋼板與工字鋼之間的間隙,這樣就可以獲得整個拱架背部每一點處的圍巖壓力。

      在該監(jiān)測項目中,采用的圍巖壓力傳感器為丹東前陽工程測試儀器廠生產(chǎn)的XYJ-4型鋼弦式雙模壓力盒,其最大量程為0.5 MPa,直徑112 mm,厚度37 mm。搭接傳力鋼板寬度為0.1 m,長度為0.8 m,厚度為8 mm。壓力盒固定于拱架背部的情況見圖3所示。

      圖2 監(jiān)測斷面壓力傳感器布置圖

      圖3 壓力盒及傳力鋼板

      2 圍巖壓力實測結(jié)果

      2.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)計算方法

      鋼弦式雙膜壓力盒所測數(shù)據(jù)為其內(nèi)部的鋼弦頻率,需要將該頻率轉(zhuǎn)化為受力。其所受應(yīng)力轉(zhuǎn)化關(guān)系為:

      式中:f為壓力盒受壓后鋼弦的頻率;f0為壓力盒未受壓時鋼弦的初始頻率;P為壓力盒所受的應(yīng)力;K為壓力盒標(biāo)定系數(shù)。

      由公式(1)所得結(jié)果為壓力盒所受壓應(yīng)力P,其集中壓力F計算式為:

      式中:F為壓力盒所受壓力值;P為壓力盒所受壓應(yīng)力值;A為壓力盒面積。

      2.2 監(jiān)測結(jié)果

      2.2.1 壓力時程曲線

      圖4為根據(jù)式(1)與式(2)計算出的該監(jiān)測斷面上所有壓力盒所受壓力隨時間的變化曲線。

      由圖4可知,在壓力盒安裝后,絕大部分壓力盒所受壓力的變化特性大致相同,一般呈現(xiàn)急劇增大—平緩上升—趨于穩(wěn)定3個發(fā)展階段的趨勢。在安裝1周內(nèi),圍巖壓力急劇增大;在2周~6周內(nèi),壓力增幅趨于平緩;6周以后圍巖壓力基本達(dá)到穩(wěn)定。另外,在安裝后44 d時,大部分壓力盒的壓力值出現(xiàn)一個小幅跳躍,這是由下臺階開挖引起的。

      2.2.2 拱架背部總壓力

      圖5為監(jiān)測期限內(nèi),該監(jiān)測斷面所有壓力盒所受總壓力達(dá)到最大值的時候(開挖后98 d),拱架背部各個壓力盒受力分布圖。可見,21壓力盒受力最大,達(dá)到約5.5 kN;1壓力盒受力最小,約為0.2 kN。整個拱架背部所有壓力盒的總壓力約為67 kN。

      圖4 各壓力盒受力隨時間變化曲線

      圖5 監(jiān)測斷面各壓力盒壓力分布

      3 圍巖壓力設(shè)計值

      3.1 設(shè)計值的確定方法

      依據(jù)文獻(xiàn)[16],深埋隧道的圍巖壓力按下列公式計算:

      (1)垂直均布壓應(yīng)力為:

      式中:q為垂直均布壓應(yīng)力;γ為圍巖重度;S為圍巖級別;ω為寬度影響系數(shù),ω=1+i(B-5);B為隧道寬度。

      (2)水平均布壓應(yīng)力按表1的規(guī)定確定。

      表1 水平均布壓應(yīng)力設(shè)計值確定

      3.2 黃巖子隧道均布圍巖壓應(yīng)力設(shè)計值

      對于黃巖子隧道,其四級圍巖深埋段的開挖寬度B為15.8 m,圍巖重度γ=20 kN/m3,則根據(jù)(3)式和表1可以得到,垂直均布壓應(yīng)力為q約為151.2 kPa,水平均布壓應(yīng)力e約為45.4 kPa。

      3.3 黃巖子隧道圍巖壓力合力設(shè)計值

      在3.2節(jié)獲得黃巖子隧道四級圍巖深埋段均布圍巖壓應(yīng)力設(shè)計值的前提下,不難得到該隧道上臺階開挖范圍內(nèi)整個拱架背部上所受的圍巖壓力設(shè)計合力值。該合力計算公式如下:

      式中:F為拱架背部圍巖壓力合力的設(shè)計值;q為垂直均布壓應(yīng)力的設(shè)計值;Aq為垂直均布壓應(yīng)力的有效作用面積;e為水平均布壓應(yīng)力的設(shè)計值;Ae為水平均布壓力的有效作用面積。

      由圖1知,垂直均布壓應(yīng)力的有效作用面積Aq約為隧道跨度與搭接傳力鋼板寬度之積,黃巖子隧道開挖跨度為15.8 m,搭接傳力鋼板寬度為0.1 m,不難算得Aq約為1.58 m2;水平均布壓應(yīng)力的有效作用面積Ae約為壓力盒安裝區(qū)域垂直高度與搭接傳力鋼板寬度之積的兩倍,壓力盒安裝區(qū)域垂直高度約為6 m,不難算得Ae約為1.2 m2。將以上數(shù)值代入式(5),算得0.1 m寬度上整個拱架背部的總壓力F約為293 kN。

      4 襯砌結(jié)構(gòu)安全性評價

      根據(jù)圍巖壓力的實測數(shù)據(jù),已知黃巖子隧道四級圍巖深埋段監(jiān)測斷面上實測圍巖總壓力約為67 kN,而按規(guī)范[17]確定的與監(jiān)測斷面等面積上的設(shè)計圍巖總壓力約為293 kN,前者僅為后者的22.9%,后者約為前者的4.4倍??梢?,針對黃巖子隧道四級圍巖深埋段的該監(jiān)測斷面,實際圍巖壓力值遠(yuǎn)小于按現(xiàn)行規(guī)范確定的設(shè)計圍巖壓力值,安全儲備超出正常要求偏高,按規(guī)范進(jìn)行的設(shè)計過于保守,具有對其進(jìn)行合理優(yōu)化的較大空間。

      5 結(jié)論

      對邢汾高速公路黃巖子隧道現(xiàn)場實測圍巖壓力與《公路隧道設(shè)計規(guī)范》[17](JTGD70 -2004)中規(guī)定的圍巖壓力進(jìn)行對比分析,結(jié)果顯示:實測圍巖總壓力約為67 kN,遠(yuǎn)小于規(guī)范中的設(shè)計圍巖總壓力293 kN,實測值僅約為設(shè)計值的22.9%,設(shè)計值約為實測值的4.4倍,說明按設(shè)計圍巖壓力值進(jìn)行設(shè)計的襯砌結(jié)構(gòu)安全儲備超出正常要求偏大,設(shè)計過于保守,造成較大的浪費,具有對其進(jìn)行合理優(yōu)化的較大空間。

      [1]蔣樹屏.我國公路隧道工程技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J].公路交通技術(shù),1999,(2):32-41.

      [2]楊會軍.復(fù)雜條件下隧道圍巖變形特征[J].鐵道工程學(xué)報,2006,(1):57-60.

      [3]蔣樹屏,趙 陽.復(fù)雜地質(zhì)條件下公路隧道圍巖監(jiān)控量測與非確定性反分析研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2004,23(20):3460-3464.

      [4]張志強(qiáng),何本國,關(guān)寶樹.節(jié)理巖體隧道圍巖穩(wěn)定性判定指標(biāo)合理性研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2012,49(1):12-19.

      [5]余永強(qiáng),路耀邦,仲瑋年,等.關(guān)角隧道開挖圍巖變形監(jiān)測及分析[J].公路工程,2011,36(4):1-3.

      [6]劉學(xué)增,蘇京偉,王曉形.NATM公路隧道圍巖時間效應(yīng)的統(tǒng)計分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2009,28(增1):2662-2666.

      [7]孫元春,尚彥軍.巖石隧道圍巖變形時空效應(yīng)分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報,2008,16(2):211-215.

      [8]楊建國,謝永利,馬 巍,等.基于物元理論的公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評估模型[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2011,48(5):23-29.

      [9]王建宇.對隧道襯砌結(jié)構(gòu)計算問題的思考[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2014,51(2):1-4.

      [10]何本國,張志強(qiáng),闞 呈,等.基于拱效應(yīng)的軟巖大斷面隧道錨桿作用效應(yīng)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報,2013,35(1):103-107.

      [11]岳廣學(xué),何 平,蔡 煒.隧道開挖過程中地層變形的統(tǒng)計分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2007,(2):3793-3803.

      [12]王祥秋,楊林德,周治國.列車振動荷載作用下隧道襯砌結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)特性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2006,25(7):1337-1342.

      [13]羅彥斌,陳建勛,王夢恕.隧道斜交橫通道施工對主隧道襯砌結(jié)構(gòu)的影響研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2010,29(增 2):3792-3798.

      [14]王華牢,劉學(xué)增,李 寧,等.縱向裂縫隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全評價與加固研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2010,29(1):2651-2656.

      [15]蔡 煒,岳廣學(xué).地鐵工程聯(lián)絡(luò)通道與廢水泵房合并施工對隧道變形的影響[J].北京交通大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010,34(4):123-126.

      [16]苑俊廷,林麗芳,席繼紅,等.某大斷面雙線隧道圍巖量測分析研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2012,49(1):152-155.

      [17]中華人民共和國交通部.JTGD70-2004.公路隧道設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

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