大斷面富水黃土隧道開挖方法優(yōu)選及設(shè)備配套研究.pdf

1、國(guó)家為了提高西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)水平和社會(huì)發(fā)展水平，鞏固國(guó)防，在西部地區(qū)開展了大范圍的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。黃土隧道建設(shè)面臨諸多難題，傳統(tǒng)開挖工法以及設(shè)備配套已經(jīng)不足以保證黃土隧道安全快速施工，因此有必要優(yōu)化黃土隧道開挖工法，確定黃土隧道設(shè)備配套方案。
　　本文依據(jù)寶蘭客運(yùn)專線王家溝黃土隧道和連霍高速公路定遠(yuǎn)2＃黃土隧道實(shí)際工程，完成的主要工作和結(jié)果如下：
　?。?）理論分析含水率對(duì)黃土的內(nèi)摩擦角、黏聚力以及抗拉強(qiáng)度的影響。含水率小于15

2、％時(shí)，內(nèi)摩擦角減小速率快，含水率15%~20%時(shí)，內(nèi)摩擦角不再隨含水率變化，含水率大于20%時(shí)，內(nèi)摩擦角減小速率較快；含水率對(duì)黏聚力影響接近線性關(guān)系，隨著含水率的增大，黏聚力直線減?。缓蕦?duì)抗拉強(qiáng)度影響接近反比例曲線，含水率為11%為曲線的分界點(diǎn)。
　?。?）通過(guò)對(duì)王家溝黃土原位取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)得出以下結(jié)果，內(nèi)摩擦角為22.33，黏聚力為29.8kPa，塑限ωP為16.5%、液限ωL為31.95%。塑性指數(shù)IP為15.

3、55，豎直彈性模量為160.4MPa，水平彈性模量為87.5 MPa。
　?。?）對(duì)王家溝隧道DK983+892斷面現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從變形來(lái)看，主要特點(diǎn)是：變形量大、初期變形速率快、變形時(shí)間長(zhǎng)。圍巖壓力最大值出現(xiàn)在左拱腳，為445.40kPa；鋼拱架應(yīng)力最大值出現(xiàn)在右拱腰，為242.46MPa；接觸壓力最大值發(fā)生在右拱腳，為944.75kPa；混凝土最大壓應(yīng)力在右拱腰，為20.17MPa；鋼筋計(jì)的大部分儀器損壞，數(shù)據(jù)不具

4、有參考性。綜合分析以上結(jié)果，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的最大值出現(xiàn)右拱腰或者右拱腳，王家溝隧道可能處于山體偏壓狀態(tài)。
　?。?）根據(jù)大斷面黃土隧道的變形特征結(jié)果，對(duì)變形控制措施進(jìn)行優(yōu)選分析。以王家溝隧道DK983+892~DK983+922段，對(duì)不同的開挖工法、不同的開挖順序及臨時(shí)支撐形式、不同的臺(tái)階長(zhǎng)度、不同的開進(jìn)尺進(jìn)行三維數(shù)值模擬優(yōu)選分析，比選結(jié)果為宜采用CRD法進(jìn)行開挖、開挖順序應(yīng)為左上左中左下右上右中右下、臨時(shí)支撐的形式應(yīng)為拱形、3m臺(tái)階長(zhǎng)

5、度、0.6m開挖進(jìn)尺。
　　（5）依據(jù)定遠(yuǎn)2#黃土隧道，對(duì)黃土隧道的施工機(jī)械和設(shè)備配套進(jìn)行研究，得出黃土設(shè)備配套選型有：1.2m3正鏟挖掘、3.4 m3裝載機(jī)、15t自卸車、CSS3混凝土噴射機(jī)械手、90 m3/h襯砌混凝土拌合站，全斷面液壓模板臺(tái)車、27.2m3/min美國(guó)壽力通風(fēng)設(shè)備。
　?。?）對(duì)比分析采用不同開挖形式，人工費(fèi)用和機(jī)械油耗占開挖費(fèi)用比重較大，隨著開挖機(jī)械化的不斷提高，機(jī)械油耗費(fèi)用所占比重有增大趨勢(shì)。隧道