輸水隧洞凍結施工段聯(lián)合支護結構方案分析與優(yōu)化研究.pdf

1、本文以國內某隧洞工程為實例,針對該隧洞凍結施工段擬定聯(lián)合支護措施,著重分析施工過程中和解凍后隧洞圍巖穩(wěn)定及支護受力規(guī)律,對支護結構在長期運行條件下的穩(wěn)定安全性進行校核分析評價并提出優(yōu)化或者加強建議。
　　本文采用三維有限元方法模擬各種加固方式(內襯混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼支撐、環(huán)向鋼筋、縱向鋼筋等),并采用接觸單元模擬了管片與管片之間以及管片與豆礫石墊層之間的相互作用,考慮可能出現(xiàn)的不同計算條件,對擬定的兩種聯(lián)合支護方案進行結構分析并對

2、多種加強方案進行了分析比選。
　　研究成果包括:
　　(1)對于現(xiàn)有支護方案一,在極端校核荷載條件和疏松砂巖地勘參數(shù)下,不能夠保證工程運行安全的要求,需要采取有效注漿等措施提高洞周疏松砂巖彈性模量至100MPa左右,同時加密鋼拱架間距為40cm,以保證長期運行下支護結構的安全。在實測土水壓力1.1MPa作為設計荷載的條件下,原疏松砂巖彈性模量對支護結構受力影響較大,取上限值60MPa時方案一能夠滿足隧洞穩(wěn)定及支護結構安全要求

3、;而取下限值30MPa時支護結構并不具有設計安全裕度,存在較大風險。建議加密鋼拱架間距為40cm,同時建議施工中做好排水措施,有效降低洞周土水壓力。
　　(2)對于現(xiàn)有方案二,在極端校核荷載條件和疏松砂巖地勘參數(shù)下,并不能保證滿足工程運行安全的要求,而在實測土水壓力1.1MPa作為設計荷載的條件下,若疏松砂巖彈模在考慮擾動的地勘參數(shù)(20~60MPa)范圍內取值,方案二均基本能夠滿足要求。對疏松砂巖彈性模量的敏度分析結果表明,校核

4、條件下需采用注漿措施提高洞周疏松砂巖彈性模量(建議提高至100MPa左右)等力學指標,并建議采用40cm間距的高強度鋼拱架。同時建議施工中做好排水措施,有效降低洞周土水壓力。
　　(4)對比現(xiàn)有兩個方案,在疏松砂巖彈性模量取地勘參數(shù)下限值30MPa和1.1MPa實測水土壓力下,方案二基本能夠滿足工程要求而方案一不能滿足要求,但在極端荷載條件下兩種方案均需要加強?？紤]到現(xiàn)有方案二較現(xiàn)有方案一在施工中需進行隧洞擴挖,可能不利于工程投資