一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法技术

本发明专利技术涉及建筑施工技术领域，具体公开了一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，包括以下步骤：步骤S001：通过监控量测隧道仰拱隆起变形范围；步骤S002：利用受力分析和建立计算模型确定隧道仰拱隆起的塑性分布区；步骤S003：建立受力分析模板，分析和确定隧道仰拱隆起的原因；步骤S004：根据隧道仰拱隆起的原因得出处治方案，全风化富水白垩系泥岩大跨度隧道仰拱隆起处治采用监控量测手段，建立受力分析模板，准确分析和确定了隧道隆起的原因，为处治隧道仰拱隆起提供可靠依据采用钢管桩固结地基，设置钢筋砼连梁将二衬与钢管桩形成静定结构，提高基底岩体承载能力，设置疏浚孔引排地下水，有效控制了仰拱隆起，保障了隧道长期运营安全。营安全。营安全。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法


[0001]本申请涉及建筑施工
，具体公开了一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法。

技术介绍

[0002]隧道底部(以下简称隧底)结构隆起造成仰拱、道床板开裂，致使轨道几何尺寸不稳定和无节律失格，影响列车运行舒适度甚至不得不降速运行，还可能引起隧底结构失稳并危及行车安全。隧底隆起是一个复杂的物理、力学过程，其与隧区地应力、围岩条件、岩层构造、地下水及其堵排方式、隧道开挖方法、支护结构型式及支护参数、施工质量等密切相关。
[0003]在水平层状的缓倾互层围岩体环境中，导致仰拱隆起的主要原因有以下几点：1)以水平构造应力为主导的极高地应力作用于隧底下伏薄至中厚缓倾互层围岩体；2)仰拱参数不满足工程所处的地质环境。3)在水平层状的缓倾互层围岩体环境中的隧底结构很容易受地下水的侵蚀，地下水压的增大致使隧底结构失稳，导致仰拱破坏。
[0004]现有的技术方法一般有三种：隧道底面施打超长地下锚杆、抗拔桩、注浆加固。这三种技术方法是以抵抗向上的地应力为出发点进行现场施工，在一定的时间内起到了防止仰拱隆起的效果，但是随着时间的积累，围岩应力慢慢释放导致仰拱下部竖直向上地应力增大，从而产生仰拱隆起破坏，长期使用存在安全隐患，因此，专利技术人有鉴于此，提供了一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，以便解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，以有效控制仰拱隆起、保障隧道长期运营安全。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案提供一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，包括以下步骤：
[0007]步骤S001：通过监控量测隧道仰拱隆起变形范围；
[0008]步骤S002：根据隧道仰拱隆起变形范围，利用受力分析和建立计算模型确定隧道仰拱隆起的塑性分布区；
[0009]步骤S003：建立受力分析模板，分析和确定隧道仰拱隆起的原因；
[0010]步骤S004：根据隧道仰拱隆起的原因得出处治方案。
[0011]进一步，所述步骤S002中，通过围岩临界破坏点受力分析和建立有限元计算模型，确定隧道仰拱隆起的塑性分布区。
[0012]进一步，所述步骤S002中，隧道围岩力学性能由下式表示：
[0013]τ＝f(σ)＝c+σtanφ
[0014]式中：τ为剪切破坏面剪切应力；
[0015]σ为法向应力；
[0016]c为凝聚力；
[0017]φ为内摩擦角。
[0018]进一步，所述步骤S003中，采用有限元分析软件进行建模,地层采用摩尔库伦本构模型进行模拟，得出数值分析二维计算模型、隧道变形分布图和塑性区分布图。
[0019]进一步，所述步骤S003中，分析隧道仰拱隆起的原因包括对隧道结构分析、隧道仰拱基底围岩分析、仰拱下地下水水头压力分析。
[0020]进一步，所述有限元分析软件为Midas，在步骤S002中，建立Midas计算模型。
[0021]进一步，所述步骤S004中，处治方案包括对围岩基础加固、设置疏浚孔、凿除仰拱变形范围的砼结构、在仰拱层设置钢筋混凝土连梁和钢筋骨架、钢对小圆弧处水沟和电缆沟位置进行筋混凝土填充和恢复仰拱填充和路面结构。
[0022]本方案的原理及效果在于：
[0023]与现有技术相比，本专利技术通过监控量测对变形范围进行确定，通过围岩临界破坏点受力分析和建立Midas计算模型，确定了隧道仰拱隆起的塑性分布区，为处治隧道仰拱隆起提供可靠依据。全风化富水白垩系泥岩大跨度隧道仰拱隆起处治采用监控量测手段，建立受力分析模板，准确分析和确定了隧道隆起的原因，采用钢管桩固结地基，设置钢筋砼连梁将二衬与钢管桩形成静定结构，提高基底岩体承载能力，设置疏浚孔引排地下水，有效控制了仰拱隆起，保障了隧道长期运营安全。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1示出了本申请实施例提出的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法的示意图；
[0026]图2示出了本申请实施例提出的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法的流程图；
[0027]图3示出了本申请实施例提出的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法的示意图；
[0028]图4示出了本申请实施例提出的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法的示意图；
[0029]图5示出了本申请实施例提出的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法的示意图；
[0030]图6示出了本申请实施例提出的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法的示意图；
[0031]图7示出了本申请实施例提出的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法中仰拱单侧隆起处治方案图。
具体实施方式
[0032]为更进一步阐述本专利技术为实现预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0033]一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，以哨房丫口隧道为例，如图1所示，哨房丫口隧道为楚雄至大理高速公路(改扩建工程)的一座双向六车道分离式隧道，设计时速100km/h，右幅起讫桩号为K121+372～K123+970，全长2598m；左幅起讫桩号为ZK121+415～ZK124+050，全长2635m，左右幅线间距为23m～28m，隧道位于牟定县江坡镇石洞村一带，隧道全线的平面线型为直线；隧道左幅位于1.1％(2528m)和
‑
2.2％(70m)的人字坡上，右幅位于
1.09％(2485m)和
‑
2.2％(150m)的人字坡上；隧道设计时速100km/h，隧道最大开挖跨径达17.15m，最大开挖高度达11.68m，为扁平型隧道轮廓，隧道最大埋深165m，隧道内共设2处车行横通道，5处人行横通道。
[0034]病害段隧道围岩为白垩系全～强风化泥岩，白垩系全～强泥岩夹砂岩，部分段落为极软岩，全隧均为Ⅳ、
Ⅴ
级围岩，Ⅳ级围岩占比69％，
Ⅴ
级围岩占比31％，地勘预测最大涌水量为4439.68m3/d；隧道病害段(K122+500～K122+900)均为V2级围岩，且此段在K122+42处下穿哨房水库，水库上游有一条冲沟，与隧道约呈90
°
相交，隧道穿过的山体在该处形成凹槽，水库蓄水水位高于隧道标高约84m，虽然该段岩层较完整，透水性较弱，地下水富水性一般，但隧道开挖后可能会在该段形成一定的裂隙水和毛细水头压力，对隧道开挖造成影响，存在透水风险。
[0035]对哨房丫口隧道仰拱隆起处治方法如图2所示，
[0036]第一步，监控量测确定变形范围：隧道于2019年5月贯通，2020年2月中旬发现哨房丫口隧道右幅K1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S001：通过监控量测隧道仰拱隆起变形范围；步骤S002：根据隧道仰拱隆起变形范围，利用受力分析和建立计算模型确定隧道仰拱隆起的塑性分布区；步骤S003：建立受力分析模板，分析和确定隧道仰拱隆起的原因；步骤S004：根据隧道仰拱隆起的原因得出处治方案。2.根据权利要求1所述的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，其特征在于，所述步骤S002中，通过围岩临界破坏点受力分析和建立有限元计算模型，确定隧道仰拱隆起的塑性分布区。3.根据权利要求2所述的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，其特征在于，所述步骤S002中，隧道围岩力学性能由下式表示：τ＝f(σ)＝c+σtanφ式中：τ为剪切破坏面剪切应力；σ为法向应力；c为凝聚力；φ为内摩擦角。4.根据权利要求2或3所述的一种大跨度隧道仰拱隆起处治方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊武，郝建平，王明江，罗长江，赵虎强，惠衡，余赵刚，洪徐东，王辉，
申请(专利权)人：新疆北新岩土工程勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：