蘭振宇
摘要:下文將地鐵項目建設(shè)當中的雙護盾TBM施工(下文簡稱“TBM施工”)期間,掘進施工參數(shù)對于圍巖內(nèi)部穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響、各類支護施工方法和圍巖之間產(chǎn)生的相互作用機理當作討論對象,經(jīng)過查閱各類資料進行調(diào)研、通過理論知識進行分析等大量方式開展研究工作。
關(guān)鍵詞:地鐵工程;雙護盾TBM施工;地層穩(wěn)定性;支護結(jié)構(gòu);受力機理研究
TBM施工方式普遍使用在深埋、長度大的隧道施工中。因為地鐵項目施工時具備的復(fù)雜性以及重要性,所以,對掘進施工期間,導(dǎo)致圍巖部分出現(xiàn)的擾動現(xiàn)象進行嚴格的控制,預(yù)防此類事故對地表區(qū)域的建筑物產(chǎn)生重大的影響。
一、對各類圍巖當中穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響
(一)對于中風(fēng)化類型圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響
因為中風(fēng)化類型的花崗巖自身擁有相對優(yōu)質(zhì)的穩(wěn)定性,TBM掘進施工期間,對于這類圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響普遍不大。綜合而言,其具備的穩(wěn)定性相對較優(yōu)。一些與隧道洞身所處區(qū)域偏短的圍巖,其擁有的安全系數(shù)不超過1。這一數(shù)據(jù)能夠表明,TBM掘進施工期間對于原巖應(yīng)力本身達到的平衡造成了破壞,從之前的三向應(yīng)力幾乎轉(zhuǎn)變?yōu)閮身棏?yīng)力,在圍巖內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力集中的情況,圍巖會出現(xiàn)損壞情況,同時從周圍慢慢往深層區(qū)域擴散,直至呈現(xiàn)出全新的三向應(yīng)力之后結(jié)束。TBM掘進施工會對隧道當中洞壁位置上的圍巖造成相對偏大的影響,在這一位置上層形成破裂帶,朝著深層區(qū)域擴散;由于距離的不斷加大,TBM掘進施工對于胃炎造成的擾動現(xiàn)象慢慢降低[1]。從圍巖部分呈現(xiàn)出的安全系數(shù)能夠了解到,TBM掘進施工過程中,對于隧道當中的拱肩以及拱頂這兩個區(qū)域造成的影響相對偏大,而對于拱底以及拱腳這兩個區(qū)域造成的影響相對偏小。
中風(fēng)化類型圍巖狀態(tài)當中,對于參數(shù)存在差異的掘進速度開展施工時,由于施工轉(zhuǎn)速的加大,TBM掘進施工對于圍巖部分出現(xiàn)的擾動情況會在一定程度上降低。另外,和施工的推進速度進行對比,轉(zhuǎn)速對于圍巖部分造成的影響更為明顯。例如,在對某一地鐵項目使用TBM開展掘進施工時,出現(xiàn)的松動圈區(qū)間值是0m~0.6m。
(二)對于強風(fēng)化類型圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響
強風(fēng)化類型圍巖狀態(tài)當中,TBM開展掘進施工導(dǎo)致圍巖部分強度出現(xiàn)的下降幅度偏大,與隧道洞身所處區(qū)域偏短的圍巖,其擁有的安全系數(shù)不超過1,這表明TBM開展的掘進施工對于原巖應(yīng)力本身達到的平衡造成了破壞,從之前的三向應(yīng)力幾乎轉(zhuǎn)變?yōu)閮身棏?yīng)力。同時從周圍慢慢往深層區(qū)域擴散,直至呈現(xiàn)出全新的三向應(yīng)力之后結(jié)束。TBM開展的掘進施工對于圍巖造成的擾動情況慢慢減小。從圍巖部分具備的安全性能夠了解到,TBM掘進施工對于隧道當中的拱肩以及拱頂這兩個區(qū)域造成的影響相對偏大,而對于拱底以及拱腳這兩個區(qū)域造成的影響相對偏小。對Drucker-Prager當中的屈服條件進行考慮得出:主應(yīng)力部分對于圍巖造成的影響大。根據(jù)Drucker-Prager當中的屈服條件通過計算得出: Drucker-Prager當中的屈服原則以及具備的安全系數(shù)進行的對比,前者具備的安全系數(shù)更高,獲得的掘進施工參數(shù)一致的情況下,圍巖部分出現(xiàn)的松動圈區(qū)域減小[2]。
借助于Drucker-Prager當中的屈服原則以及Drucker-Prager當中的屈服原則,擁有的最小安全系數(shù),可了解到處于強風(fēng)化類型巖石以及中風(fēng)化類型底層內(nèi)部的地層時,存在差異的掘進參數(shù)對于圍巖部分的穩(wěn)定性會造成影響。
中風(fēng)化類型以及強風(fēng)化類型的圍巖狀態(tài)當中,在規(guī)定的推進施工速度以及轉(zhuǎn)速工作區(qū)間之中,TBM掘進施工對于圍巖部分產(chǎn)生的擾動區(qū)間值分別是0.2 m~0.4m以及1.4 m~1.8 m范圍內(nèi)。另外,在規(guī)定大小的區(qū)間之中,由于轉(zhuǎn)速以及推進速度的持續(xù)加大,導(dǎo)致圍巖部分出現(xiàn)的開挖擾動情況變小,洞室當中圍巖部分具備的穩(wěn)定性更佳[3]。
二、對各類支護結(jié)構(gòu)自身受力機理產(chǎn)生的影響
(一)分析多種類型支護方法和中風(fēng)化類型圍巖之間存在的相互作用
在對隧道實施開挖施工以后,不對其使用支護施工,圍巖部分垂直方向的位移情況減小,拱頂區(qū)域最大垂直方向出現(xiàn)的沉降位移量大概是0.147mm,拱底區(qū)域最大隆起量大概是0.1mm,拱腰位置上的圍巖出現(xiàn)收斂現(xiàn)象,朝著隧道當中的凈空區(qū)域進行移動,該區(qū)域的橫向最大位移量是0.019mm;使用管片開展施工支護以后,圍巖部分拱頂區(qū)域最大垂直方向出現(xiàn)的沉降量是0.135mm,拱底區(qū)域最大隆起量大概是0.124mm,拱腰位置上的橫向最大位移量是0.017mm;使用噴錨方式開展支護施工以后,圍巖部分拱頂區(qū)域最大垂直方向出現(xiàn)的沉降量是0.147mm,拱底區(qū)域最大隆起量大概是0.138mm,拱腰位置上的橫向最大位移量是0.019mm;使用噴錨以及模筑襯砌施工結(jié)構(gòu)圍巖出現(xiàn)的形變量,和使用噴錨方式開展支護施工是得到的結(jié)果大體一致,全部實現(xiàn)了地表部位出現(xiàn)的沉降量不大于30mm的這一標準要求。
從上文當中能夠了解到,由于圍巖自身具備的性能相對優(yōu)質(zhì),對隧道開展的開挖工作結(jié)束以后,圍巖部分出現(xiàn)的形變問題不大。在第一時間開展支護施工,降低了隧道周邊區(qū)域圍巖部分產(chǎn)生的應(yīng)力松弛現(xiàn)象,力學(xué)性能獲得了有效的提升,可以對圍巖部分出現(xiàn)的形變問題發(fā)揮出預(yù)制效果,降低水電氣奧開挖施工期間對圍巖部分產(chǎn)生影響的區(qū)間面積,為圍巖部分具備的穩(wěn)定性供給了相對優(yōu)質(zhì)的保證[4]。另外,支護結(jié)構(gòu)的具體方式對于圍巖出現(xiàn)的形變下沉?xí)a(chǎn)生一些影響。上述提到的三類支護方式當中,使用管片開展支護施工的效果相對優(yōu)質(zhì),可以高效的對圍巖部分的形變問題進行控制。
(二)分析多種類型支護方法和強風(fēng)化類型圍巖之間存在的相互作用
這部分作用力情況為:垂直方向的形變超過橫向形變,拱腰位置的圍巖部分出現(xiàn)收斂現(xiàn)象,對圍巖垂直方向位移產(chǎn)生的影響很大程度降低等。
三、結(jié)束語
從上文的論述中能夠了解到,以強風(fēng)化類型圍巖以及中風(fēng)化類型圍巖為論述對象,在對鐵路項目開展施工期間,使用TBM掘進施工時,必然會對這兩類圍巖自身具備的穩(wěn)定性、各類支護結(jié)構(gòu)自身受力機理造成影響。因此這就要求在實際施工期間,注重此方面的問題,以強化項目開展的建設(shè)施工,保證項目后期正式運行。
參考文獻:
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[3]王玉鎖,何俊男,吳浩,等.基于摩爾-庫侖準則的雙護盾TBM掘進參數(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報,2017,34(5):83-88.
[4]陳浩,王龍,李子洲.西北某山嶺隧道雙護盾TBM花崗巖地層卡機分析及脫困技術(shù)[J].河南科技,2017(17):29-31.
(作者單位:中鐵十七局第一工程有限公司)