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成兰铁路软岩隧道大变形控制技术及变形控制基准研究

         
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大变形控制一直是高地应力软岩隧道设计与施工中面临的重要难题,其中变形控制基准更是适当变形释放、减少拆除的关键因素之一。为此,依托成兰铁路高地应力千枚岩隧道,通过大量工程实践,分析软岩隧道断面型式优化、锚杆支护技术、开挖方法优化、二衬施作时机等,提出成兰铁路软岩隧道大变形控制技术。进而通过大量变形量测数据统计,分析基于施工过程的隧道变形特征,考虑隧道测量丢失位移,确定隧道预留变形量,建立基于施工过程的隧道位移控制基准。研究结果表明:基于“主动控制”的软岩隧道支护理念,成兰铁路提出“优化断面,强化锚杆,减少开挖分步,动态调整,分级控制”的软岩隧道大变形控制技术,重点优化锚杆的类型、参数及施工机械等,使锚杆快锚固,早承载。针对不同大变形等级,逐渐优化隧道断面,尽量采用大断面开挖,既可以减少围岩扰动,又可以减少空间限制对长锚杆施作的影响,从而控制围岩变形,提高施工效率,二衬作为安全储备,在初支变形稳定后施作,保证结构的长期稳定性。高地应力千枚岩隧道变形具有显著的时空效应,随着大变形等级提高,仰拱施工后变形占比增大,变形时间效应增强;虽然不同大变形等级下隧道变形量具有一定的离散性,但统计样本显著地服从正态分布;考虑测量丢失变形,以正态分布样本平均值的95%的区间估计作为隧道预留变形量限值,建议成兰铁路轻微大变形段、中等大变形段、严重大变形段和极严重大变形段单线隧道预留变形量分别为10~20、25~35、35~45、大于45 cm,双线隧道预留变形量分别为20~30、25~40、40~60、大于60 cm。考虑大变形分级和开挖方法,基于隧道施工过程建立高地应力千枚岩隧道变形控制基准,通过监控量测实时监测隧道变形,及时采用措施,可以有效防止初支侵限。

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