公路隧道二次衬砌合理支护时机研究

公路隧道二次衬砌合理支护时机研究
随着我国交通运输事业的发展,基础建设工程也取得了较大的进步,尤其在山岭和公路隧道方面较为突出。

由于隧道工程的建设大多都在野外进行,其复杂的地形地貌给工程施工带来较大的难度,特别是对于软弱围岩或地质情况较差的隧道,支护不当容易造成隧道的坍塌失稳,所以明确二次衬砌的合理支护时机对于能够及时反馈隧道围岩与支护结构的受力状态,保证隧道开挖的安全稳定性尤为重要。

本文以茶镇隧道工程实例为背景,运用MATLAB软件对茶镇隧道现场监控量测数据进行回归分析,并将其与数值模拟结果进行对比,以此来研究软弱围岩隧道的二次衬砌施做时机,对类似工程具有一定的参考价值。

本文主要展开的工作与研究结果如下:(1)查阅国内外关于隧道围岩稳定性和支护结构作用机理的相关资料,并总结了软弱围岩隧道二次衬砌合理支护时机的发展历程,影响因素及判定的标准与方法。

(2)本文依据汉中西乡县茶镇隧道,详细介绍了监测的主要项目内容以及测点布置方案,运用MATLAB软件对茶镇隧道监控量测数据进行回归分析,研究不同断面情况下隧道拱顶沉降、洞身收敛、衬砌应力的变化规律,并获得位移回归方程。

结果表明三个测量断面总体呈现的趋势为先迅速递增随后逐步减缓直至最终趋于相对稳定。

分别依据二衬支护时机的判别方法与原则进行比对分析,确定二衬进场施做的合理时机在开挖至24～26天左右,距离掌子面48～52m。

(3)确定计算范围及其边界条件,建立与实际工程相对应的模型,运用MDASGTS对隧道模型进行数值模拟计算,分析隧道拱顶沉降、洞身收敛、衬砌应力的变化规律,并将模拟结果与监控量测数据进行比对分析,结果表明监测数据与计算结果误差在合理范围内,受力分布与茶镇隧道测线布置位置基本相符,计算模型具有可靠性,隧道在开挖
至第26天时,可以开始施做二衬。

(4)采用添加不同围岩荷载释放系数的方法,选取多种不同工况,研究初次衬砌与二次衬砌在承担不同比例荷载的情况下对隧道拱顶沉降与洞身收敛值、围岩与支护结构的应力变化规律的影响,通过对不同荷载释放系数及二衬分配比例的工况进行分析,确定了荷载释放系数为60%、二衬承担15%荷载比例时为合理的支护时机。