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2016-11-16 11:10:18.0 责任bian辑:崔玮na

王  刚

(中国水li水电disangongcheng局有限公司,shan西西安,710016)

摘yaoan叻缦栈仆了淼朗ゞong中,当实約hi湫蝜iangchao出设计预留变形liangshi,hui导致初期支护侵入二cichenqi空间,当发生侵界shi,必须对侵界部分喷射混凝蚻iang安鸪止凹埽瑉hongxin施作初期支护。文章介绍羢i仙缴纤淼朗ゞong中yun用微震bet98技术,成功拆除了隧道初期支护ti系,yun用bet98监测ji监控liang测shou段,验证了微震bet98换拱过cheng安全可控。yun用微震bet98技术节约了成本,jiang低了安全风险,加快了进du,ye为jin后类似gongcheng的施gong提供了借jianhecan考。

guan键词:微震bet98技术;高风险黄土隧道;预留变形liang;侵界;换拱

 

在隧道gongcheng尤其是高风险黄土隧道gongcheng施gong中,经常hui发生以喷射混凝土he钢拱架组成的初期支护ti系侵入二cichenqi空间祅an謝iang(以xia简称侵界),究其原因,主yao为实际沉jiangliang大大chao出设计预留变形liang。一旦发生侵界现xiang,必须对侵界实ti进xing拆除,提升钢拱架至设计weizhi,zhongxin施作初期支护,通常采qu人gong用风镐逐kuai剥离的拆除fang法。采qu人gong拆换拱fang法,不仅进duhuanman,安全风险大,er且增加了成本。

jian于此,拟在nan山上隧道侵界段尝试采用微震bet98技术进xing换拱施土。采qu微震bet98fang法进xing喷射混凝蚻iang案止凹懿鸪瑇uyao进xing两个fang面的控制:bet98产生地震波不能导致lin近二chen混凝蚻ian湫蝖e裂缝、不能引发lin近洞段的二ci沉jiang,采用微震bet98、bet98监测、监控liang测技术可以觴ingУ亟鈐uezhe一难题。

lgongchenggai况

nan山上隧道wei于山西省忻州shiheyangqu县之间,是xin建大同至西安客yun专线tie路zhong点隧道之一,ye是高风险隧道之一,全长6008m,为dan洞双线隧道,隧道进kou段DK221+610~DK222+120为disi系xin黄土、老黄土。发生侵界的洞段为DK22l+815~DK22l+855段,gai段设计chenqi类型为IVb,埋深38~19m,为浅埋区,zuo右两侧地表均为连续chonggou,土质为老黄土,含水率jiao大,实测为18.6%,chao过界限含水率。设计开wa断面尺寸为14.9m×12.68m,设计初期支护为喷射C30混凝土30cm,钢拱架122a,问距60cm。设计预留沉jiangliang15cm。

gai洞段属于浅埋洞段,地表穿越深切chonggou一chu,含水率偏高,是gai段拱部xia沉的主yao原因;经实测,gai段拱部侵界约15~40cm,侵界情况如图1所示。

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2施gongfang案

2.1施gonggongyi流cheng

施gonggongyi流cheng为:施gong准备一换拱台车jiuwei一临shi拱架加固一布孔一钻孔一装yao一联网一监测点布设一起爆、监测一清理拆除混凝土一拆xie拱架一侵界土ti扩wa一钢筋网挂设一zhongxin安装拱架一监测点埋设一喷射混凝土一等强一拆除临shi支撑一换拱台车移wei一进入xia一循环。

2.2支撑加固

在换拱qian,li用换拱台车mei间隔二榀拱架对初期支护钢架进xing临shi支撑加固,以免在换拱过cheng中相lin拱架受力过大er失蝢u;还疤ǔ抵С偶庸蘤ang案如图2所示。施gong中应注yi以xiaji点:

(1)mei间隔两榀拱架加一道环向支撑,并与换拱台车连接成整ti支撑jie构。

(2)环向用I 22gong字钢顶zhu原拱架,连接chu采用I 22gong字钢架设临shi竖撑、heng撑,heng竖撑间与环向拱架han接牢固。

(3)严格控制meici拆除dan元长du,meici只詓hi聿鸪介凹埽苟嚅止凹芤籧i拆除。

(4)支撑jie构中xinxin与换拱台车zhongxin一致,bi免施gong中因zhongxin偏weier失蝢u

(5)环向临shi支撑拱应与实际空间半径一致,bi免因临shi支撑拱架半径误差erwu法对原拱架形成紧密支撑jie构。

(6)heng向、竖向支撑与环向支撑、台车间应han接牢固。

(7)换拱台车应有zu够的刚du,并在jiuwei后对xing走部分进xing锁定。

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2.3钻孔施gong

依ju测liang实测断面确定mei一孔wei侵界厚du,定出钻孔平面weizhi并标示钻孔深du,采用shou风钻钻孔:间排距30cm×30cm,孔深:侵界厚秖u2/3,钻孔fang向垂直洞壁,孔径Ф42mm。钻孔布zhifang案如图3所示。施gong中应注yi以xiaji点:

(1)施钻qian准确布设孔wei,并在mei个孔wei标示钻孔深秖u

(2)孔wei平面误差不大于5cm。

(3)钻孔深du为:侵界厚秖u2/3,孔深误差不大于5cm。

(4)钻孔fang向应垂直于洞壁,外插角误差不大于5°。

(5)钻孔shi遇到喷射混凝土中的钢筋网wu法钻孔shi,应莤ie细纸钔蠹绦┳昊蛟谂员5cm范围内zhongxinxuanze钻縵hu

(6)钻孔深duchao深shi,应用同标号砂浆对chao深部分进xing填chong。

(7)钻孔完成后应对孔深进xing检查,并用高压风清理孔内钻渣。

(8)炮孔经检查he格后,fang可装yaobet98。

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3微震bet98设计

3.1基本gai念

微震bet98即通常所说祅a鮞et98,采quchao浅縵hu⒚茉炜zhu⑿aoliang、小规模、多频ci,是以减弱bet98产生的地震波对lin近建筑wu、围岩祅a哦康牡目刂芺et98办式。

3.2bet98设计原则

为觴ingiao减bet98振动效应,采qu分dan元拆除、拆除一dan元支护一dan元措施,尽可能减少对附近建筑wu祅a哦飨钪副昕刂圃谠shi矸段б阅凇

3.3bet98canshu

最小抵抗线(W0):装yaozhongxin到自由面的最短距离,采qu孔底装yao,根ju拆除ti厚du,quW0=30cm。

钻孔深du(h):h=W0=30cm(由于侵界厚du不等,qu侵界厚du的2/3~4/5,为了便于施gong,统一按30cmxuanqu)。

炮孔间距(a):a=W0=30cm。

炮孔排距(b):b=a=30cm。

浅孔微震bet98yao包danwei用yaoliang(q):q=0.3kg/m3

dan孔装yaoliang(Q1):Q1=kqabh,quk=1.20,Q1=kqabh=1.2×0.3×0.3×0.3×0.3≈0.01kg。

  K为后排yaoliang均加系shu,zhe里qu1.2。

3.4最大dan响yaoliangQ

已知建筑wu詓hi碜畲笾实阏穸賒uhebet98振动詓hi戆踩嗬耄蚩砂凑杖纅u斯基经验公式计算bet98振动对lin近xin浇筑混凝土的ying响:

    v=K(Q1/3/R)a

式中,v为建筑wu詓hi碜畲笾实阏穸賒u,cm/s;K、a分别为bet98点謑ian獾慵涞牡匦巍⒌刂侍鮦ian有guan祅an祍huhe衰减指shu;Q为最大dan响yaoliang,kg;R为bet98振动詓hi戆踩嗬耄琺。

通过萨道fu斯基公式变形得出:Q=R3(v/K)3/a

根ju《bet98安全规cheng》,xin浇筑混凝土安全质点振动速du见表1。

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针对本gongcheng,主yaocanshuxuanqu如xia:

根ju本gongcheng地形、地质条jian,以ji隧道gongcheng实践,喷射混凝土按硬岩qu值,K=100,a=1.5。根ju表1,jiehe本gongcheng二cichenqi混凝土浇筑龄期,最大质点速duv=2.5cm/s。现场换拱拆除混凝蚻ian縲ei距最近一chu二cichenqi混凝土距离为8m,詓hi戆踩嗬隦=8m。

得出:Q=R3(V/K)3/a=83(2.5/100)3/1.5 =0.32kg。

3.5bet98qi材xuanqu

采用防水型乳化炸yao,yaojuan直径Ф25mm,爆速3600mm/s,雷管采用fei电毫miao微差雷管,炮孔堵塞采qunian土+细砂混he后封堵。

3.6起爆网络

齐发同段wei炮孔shuliang(n):n=Q/Q1=0.32/0.01=32縵hu

采用同lie同段孔外等间隔控制毫miao起爆网路,起爆顺序是e绕鸨鸪屑洳縲ei,萮uan笙蛄讲嘀餵ian起爆,同lie炮孔装同一段毫miao雷管shuliang不得chao过32孔,孔外将同一段的毫miao雷管串联,电子激发qi起爆,bet98网路如图4所示。

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4bet98监测

本gongcheng为隧道内拆除bet98,xubao护的周边建筑wu为隧道二cichenqi混凝土。因此,确定建筑wu的bet98振动速du不大于2.5cm/s。

4.1监测仪qihefang法

监测采用拾振仪、振动信号自记仪、垂直速duchuan感qihe计算ji组成的测试系统。liang测过cheng中振动测试仪自动采集、存储相guanshuju。由于bet98振动效应随着chuan播距离的增大逐jian衰减,因此meici测试shi基本上是在离bet98点jiao近的测点进xing测试。meici测试jie束后,li即对测试jie果进xing整理分析,并can照监测shuju,调整并修zhengxia一cibet98的canshu,bao证bet98作业顺li、安全地进xing。bet98振动监测测点的布zhi主yao考虑bao护对xianghe爆源两fang面,一般采qu以跟踪监测为主,在具ti的bet98振动监测过cheng中,同一个测点布设水苆iao騢e竖直向chuan感qi,chuan感qi用石膏固定,萮uan笥胱约且窍嗔眀et98振动chuan递到测点shi,自记仪将自动记录信号。

4.2监测点的布zhi

根ju喷射混凝蚻ian鸪齜et98与二chen混凝土的weizhihe距离,在二chen混凝上顶拱ji拱yao部wei布zhi3组测点,测点布zhi如图5所示。

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4.3bet98监测

隧道二chen(C1通道)an米椴獾鉾ei于距拆除区域30mchu的隧道二chen混凝土面部wei,其最大振速为1.92cm/s。

隧道初期(C2通道)an米椴獾鉾ei于距拆除区域30mchu的隧道初支混凝土面部wei,其最大振速为1.68cm/s。

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由图6可以看出,振动qu线有7个变化点,bet98分7段进xing,最大振速出现在di一段上,即最大振速对应shike为中间拉槽bet98shike,所以应控制中间拉槽部wei的最大装yaoliang。

4.4监测jie果分析

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由表2中shuju可知,目qian采用微振bet98fang式产生的振动速du均在设计值2.5cm/s以xia,符he设计he规范yao求。当监测点距离bet98源jiao近shibet98振动jiao大,当测点距离bet98点jiao远shibet98振动速dujiao小;当齐发yaoliangjiao大shibet98振动jiao大,当齐发yaoliangjiao小shibet98振动速dujiao小。因此,当实施微震bet98拆除混凝土作业shi,应严格控制装yaolianghe装yaogongyi,jiang低bet98振动速du,确bao二chen混凝土he初支混凝土的安全。

5监控liang测

采用“微振bet98换拱”gong法换拱施gong期间,分别在DK221+800、DK221+835、DK22l+870部wei布设了liang测断面,对地表沉jiang进xing持续监测,并秠un淼蓝喂岸コ羓iang、周边收lian动态shu值进xing采集。

地表沉jiang监测jie果显示,换拱期间地表最大沉jiangliang为3mm,发生洞段在隧道换拱拆除段,发生shi段为换拱施gong期,换拱jie束后地表沉jiang趋于稳定,发生在换拱区域的地表沉jiangshi态qu线如图7所示。

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隧道收lian观测jie果显示,最大值为2.4mm,发生在隧道换拱区域。

拱顶xia砽iang嗖鈐ie果显示,最大沉jiang值为6.5mm,发生在隧道换拱区域,拱顶沉jiangshi态qu线如图8所示。

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jie果表ming:换拱施gong全过chengchu于安全、稳定、快速、优质的可控状态,换拱区lin近区域未发生ming显变形。

6效益分析

将钢拱架混凝蚻ian鸪蒵i械或人gong拆除法优化为微震bet98拆除法,bi免了ji械或人gong拆除shi的安全风险,解jue了近距离拆除bet98对lin近建筑wu混凝土bao护的难题,xiao减了bet98地震效应对建筑wu的sun害,提高了拆除初期支护ti系的安全性he可靠性,节约了大liang人力wu力蚫u耄鴈r节约了gongcheng成本,缩短了gongcheng建设gong期。高风险黄土隧道微震bet98换拱法的成功,为以后类似gongcheng提供了可靠的jue策依juhe技术指标,xin颖的gong法技术将促进地xiagongcheng施gong技术的进bu,社hui效益he环境效益ming显。

采qu微震bet98fang法与同类拆除混凝土换拱fang法相比,由于安全性高、gongcheng进du快、干扰因su少,发挥了gong法的优越性,节约了大lianggongcheng费用的蚫u搿=3个yue的拆除混凝土换拱gong期缩短为15d,为gongcheng施gong进duying得了2.5个yue的bao贵shi间,ling外由于施gongfang法的优化,节约了gongcheng成本近80wan元,创造了liang好的经ji效益。

7jie语

隧道施gong中采用微震bet98技术,成功拆除了隧道初期支护ti系,yun用bet98监测ji监控liang测shou段,验证了微震bet98换拱过cheng安全可控。采用微震bet98换拱节约了成本,jiang低了安全风险,加快了进du,ye为jin后类似gongcheng的施gong提供了借jianhecan考。

can考蝞an

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摘自《中国bet98xin进展》