隧道塌方段处置与结构计算工程技术论文.doc

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隧道塌方段处置与结构计算_工程技术论文摘要：本文通过对隧道塌方成因和类型的分析阐述了隧道塌方的普遍性，并利用实际工程案例对其处置和结构计算进行了分析。说明塌方处置必须遵循因地制宜的原则，合理的方式准确的验算才能保证其处置效果。

关键词：隧道施工隧道塌方处置措施方案验算1造成塌方的基本原因1.1地质结构不稳定地质结构是影响隧道稳定性的最基本因素，不利于隧道稳定的可以称之为不良地质，其主要包括了风化变质的岩层、裂隙岩体、崩塌性岩层、断层发育、溶洞层、滑坡体、膨胀性地质等等。当时隧道从这些不良地质层穿过的时候，因为施工对岩层的搅动，从而导致岩层失稳就容易引起塌方。

1.2地下水引起塌方地下水也是引起塌方的重要原因之一，因为地下水对岩层而言是一种降低摩擦力的介质，如果在岩层中存在泥质物质就更容易在水的作用下而导致塌方，其根本的作用就是降低了岩层的抗剪切强度。

1.3地压引起塌方地压有偏压、塑性压、滑坡和高地应力等，偏压和滑坡通常会在隧道口出现，而塑性地压则是引起隧道中出现挤出性破坏，高地应力区则是岩爆形成的直接原因。

1.4设计不当而引发塌方在设计和施工的过程中，因为对岩层情况的勘测限制而影响了设计和施工措施的合理性，因此在施工中因为不合理的设计和施工措施而引发对岩层的大幅度破坏，进而影响了围岩的稳定而造成塌方。如：在软弱、破碎地层的施工应采用短进尺、弱爆破、强支护的原则，同时也应在施工中进行动态化的岩层监控，即对岩层进行随时的测量和监控，并反馈数据，如没有做到就容易在施工中出现技术措施不当而引发塌方。

2塌方的形态分析2.1小范围塌方此种塌方多出现在拱部，有时也在侧壁出现，表现为大块的岩体中因为其结构面被开挖切割后形成不同形状且不稳定的结构体。隧道开挖后不稳定的结构体就会失稳，而导致滑移而塌方，此种塌方的规模较小，通常形成的塌方高度在0.5-2.5m之间，处理起来比较容易。

2.2规则的拱形塌方通常此种塌方发生在层状岩层或者块状碎岩中，主要有两种，一是在隧道跨度范围内，集中在拱顶出现；一是连同侧壁同时崩塌而扩大范围的拱形塌方。此种塌方多出现在IV型以下的松软地层中，对浅层隧道往往通顶；对深层隧道因为摩擦拱其高度多为4-20m，其规模较大。

2.3不规则塌方此种塌方的成因是因为存在特殊的地质构造，如溶洞。在此种存在缺陷的岩层中进行施工，因为对溶洞等构造的周围或者本身产了干扰，就容易产生塌方。在施工的过程中应对溶洞或者陷穴等进行考察，并正确判断其与隧道的关系，以此设计合理的处置措施，施工中必须利用各种辅助支护的措施对塌方进行预防。

3实例分析塌方的处置与结构计算3.1工程概况某隧道双线全长3507m，施工的段是标段右侧隧道长为1856m，左线隧道长度为1867m。左右两线的净距离为35m，隧道穿越的区从地貌上看山势陡，山脊成梁型，地表植被覆盖稠密，伴有冲沟发育，且切割的深度较大，隧道选址区域的主要标志是上层段石英片岩结构。同时穿过的区域内存在大量的地下水，且呈现泉水多出露点的高程变化大的特征，且流量较大，埋深在3.1-40.9m之间不等，主要是受到大气降水的补给，因为岩层风化而产生裂隙而被岩屑和泥质物质填充，基岩的富水性很差，渗透效果差而成为泉水。

3.2塌方情况在施工阶段，因为地质考察的情况与施工设计的差异，在施工初期支护的时候出现了塌方的事故，其塌方的高度为3m左右、宽度为11m左右，塌方的顶面基本为水平形态，坍塌的体积初步估计为180方左右。在监控阶段持续出现了塌方情况，经过一段时间的稳定塌方最终的高度达到了17m坍塌的体积达到了近2000立方。

3.3设计处置措施为了保证施工的尽快回复和安全通行，经过方案的比较采决定采用工字钢承重，浇筑混凝土填充上部空间的方式对其进行修复处理。因为隧道塌方的满级较大，所需要的混凝土数量较大，其形成的混凝土体积和重量都将对工字钢产生较大的静力载荷，因此决定分为多次浇注。一次浇注将少量的混凝土浇注到位，经过计算其厚度为90cm为宜，混凝土的重量有工字钢框架承担，工字钢弯成拱形并沿着隧道方向按照1m的间隔进行布置；二次浇注的混凝土是以工字钢和一次浇注的混凝土为承重体，浇注的厚度经过计算为10m；三次浇注就可以将剩余的部分填充完全。

3.4施工中对结构承重的计算下面以一次浇注的实际计算过程为例，分析处置措施设计过程中的结构计算过程。

隧道的半径忽略不规则塌方取其半径为6m，即保留部分区域作为车辆通行的空间。沿隧道的取1m的长度进行计算分析。混凝土层的跨度中部设计厚度为0.9m，而边沿的厚度为7.22m，这样的设计是为了让混凝土的整体应力为两边大而中间小，载荷的值可以呈现曲线变化。为了简化计算在取值的时候取角度为60、120°为分界点，架设其载荷沿着圆形曲线成直线化分布，如下图1：经过计算得到混凝土的载荷集度为：q0=0.9m×1.0m×2.3t/m3×9.8N/kg×1000kg/t=20.286kN/mq1=5.473m×1.0m×2.3t/m3×9.8N/kg×1000kg/t=39.37kN/mq2=7.22m×1.0m×2.3t/m3×9.8N/kg×1000kg/t=162.74kN/m对于等截面的圆弧拱来说，对拱失较大、截面高度小的情况而言，可以对轴向力带来的位移忽略，就可以获得水平推力的公式如下：x1=此时因为此种拱形机构受到的外力是左右对称的，因此两边的支座的反力也是相等的，方向则是竖直向上。因此根据前面的计算图示，就可以计算出体系各个弯矩的情况。

①θ=0-60°公式如下：M=Tr（1-cosθ）-r2。