中鐵某標(biāo)段隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響分析(編輯修改稿)
2025-03-30 17:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 空寬度對應(yīng)的各截面安全系數(shù) K 分布圖 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 2 脫空的數(shù)值模擬 計算結(jié)果 圖 4：不同邊墻脫空寬度對應(yīng)的各截面安全系數(shù) K 分布圖 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 2 脫空的數(shù)值模擬 計算結(jié)果 拱部脫空 4m時，襯砌截面安全系數(shù) K 跳動很明顯，波動大于 10%的襯砌長度超過 8 m， 24和 34 單元 (拱頂襯砌脫空與未脫空銜接處 )K 值由 45 左右降低至 ，降幅達(dá) 85%，但襯砌截面具備一定的安全儲備，滿足規(guī)范要求，同時部分截面由于內(nèi)力減小，安全系數(shù) K 有一定幅度的升高。 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 2 脫空的數(shù)值模擬 計算結(jié)果 拱腰脫空 4 m 時，脫空處前后約 11 m 范圍內(nèi)的二襯截面安全系數(shù) K 值波動超過 10%， 46及 47單元 (拱腳處 )K 值由 19 降低至 ，降幅幾近 91%，影響范圍向拱頂及邊墻兩個方向延伸，較相同的拱頂脫空寬度影響范圍增加。 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 2 脫空的數(shù)值模擬 計算結(jié)果 邊墻脫空 4 m 時， 41~66單元約 13 m 范圍內(nèi)二襯截面安全系數(shù) K 值波動超過 10%，特別是 55單元 (邊墻脫空中部單元 )K 值由 降低至 ，降幅為 %，但影響范圍波及到的拱腰及仰拱部分單元截面 K 值有不同程度的提高。相同的脫空寬度，邊墻脫空引起截面 K 值波動范圍最大，最不利截面安全儲備降低最大，已經(jīng)不滿足設(shè)計規(guī)范要求，局部結(jié)構(gòu)被破壞。 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 3 脫空的原因 表 4為西南山區(qū)高速鐵路某灰?guī)r隧道無損檢測結(jié)果，結(jié)果顯示圍巖條件較差時脫空缺陷率較低，各級圍巖拱頂與拱腰脫空缺陷率明顯高于邊墻脫空缺陷率，結(jié)合現(xiàn)場檢測結(jié)果及隧道施工質(zhì)量控制過程，隧道二襯與圍巖脫空的原因主要包括以下 4 個方面：洞室開挖成型效果、混凝土澆筑、襯砌模板臺車強(qiáng)度及防水板安裝。 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 3 脫空的原因 開挖成型效果 由表 4可知，開挖過程中的二襯脫空主要出現(xiàn)在 II、III 級圍巖地段，脫空缺陷率較 IV、 V 級圍巖明顯偏高，這段圍巖若光爆效果較差，開挖成型效果不好，且初支噴射混凝土與設(shè)計厚度不符，表面平整度差，常常造成二襯混凝土與圍巖不密貼，施工過程中的質(zhì)量控制是初支表面平整度的決定性因素。 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 3 脫空的原因 開挖成型效果 對于 IV、 V 級圍巖地段，小間隙脫空因圍巖變形逐漸與二襯外緣貼合，脫空率較低，但高速鐵路隧道斷面一般均設(shè)置格柵或型鋼鋼架，受鋼架架設(shè)因素影響，噴射混凝土在鋼架間的平整度相對無鋼架支護(hù)時可以較易控制，但如果鋼架間噴射混凝土不飽滿，或者局部超欠挖使得鋼架難以按設(shè)計位置安裝，則會造成相鄰鋼架起伏過大，進(jìn)而導(dǎo)致初支不平整度過大。 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 3 脫空的原因 開挖成型效果 設(shè)置鋼架地段初支還存在一個不容忽視的情況，格柵鋼架一般高度 12 cm 或 16 cm，鋼筋間距較密，密集的鋼筋導(dǎo)致噴射混凝土難以按設(shè)計要求成型；另外噴射混凝土難以密貼型鋼鋼架翼緣板與圍巖間較小的縫隙，也會造成人為脫空，此類脫空隨機(jī)性較大，難以檢測及控制。此外，對于裂隙較發(fā)育巖體局部掉塊部位，若錨桿、鋼筋網(wǎng)未按設(shè)計施作或現(xiàn)場處理不當(dāng)，掉塊空腔內(nèi)混凝土未噴射封閉密實(shí)，同樣會造成二襯與圍巖脫空。 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 3 脫空的原因 開挖成型效果 表 4：某隧道二次襯砌背后脫空情況統(tǒng)計 圍巖級別 檢測長度(米 ) 缺陷長度 (米 ) 脫空缺陷率 拱頂 左拱腰 右拱腰 左邊墻 右邊墻 合計 II 204 14 20 5 57 % III 2548 131 709 % IV 1085 73 32 % V 547 3 59 % 合計 4384 354 217 % 脫空缺陷率 % % % % % % 隧道襯砌脫空對結(jié)構(gòu)安全的影響 3 脫空的原因 混凝土澆筑 數(shù)值模擬結(jié)果顯示，邊墻脫空對二襯的影響最大，是最不利工況，然而在實(shí)際施工中，邊墻大范圍脫空的情況很少見，主要原因在于混凝土在澆筑過程中是一種流動體，受重力影響，大面積澆筑時，邊墻的空腔最易充填密實(shí)，而拱頂及拱腰處最易出現(xiàn)二襯
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