0 Introducción
Los túneles son proyectos de construcción bajo condiciones geológicas complejas. Se ven afectados por condiciones geológicas naturales como estrés del suelo, parámetros geofísicos, aguas subterráneas y fallas geológicas, así como por excavaciones. Los métodos y métodos de soporte, el tiempo de soporte y otras operaciones de excavación manual tienen un mayor impacto. Debido a que el entorno geológico del túnel es diferente, las características de estabilidad de la roca circundante también son diferentes, por lo que los métodos de soporte y los métodos de excavación también deben ser diferentes. En la actualidad, los métodos de excavación de túneles incluyen principalmente el método de excavación de sección completa, el método escalonado, el método de excavación escalonada, el método de pozo guía, el método de pozo guía de un solo lado, el método de pozo guía de doble lado, etc. El método de excavación de sección completa es adecuado para la roca circundante del primer nivel, y el método escalonado es adecuado para la roca circundante del nivel de trabajo. La distancia entre los escalones superior e inferior puede cumplir con el funcionamiento normal de la máquina y reducir la carga de trabajo de volcar la escoria. El método de excavación escalonada es adecuado para la roca circundante del primer nivel, y el metraje de perforación general de pozos redondos es adecuado para la roca circundante del primer nivel. La disposición del proceso es compacta para garantizar la seguridad de la construcción. Los métodos de pozo guía de pared lateral simple y doble son adecuados para túneles con poca roca circundante y asentamiento controlado. Sin embargo, los métodos de soporte generalmente incluyen pulverización de anclaje, pulverización de red de anclaje, armadura de red de anclaje, lechada de armadura de red de anclaje, soporte de estructura de acero, soporte de hormigón armado, refuerzo de lechada y soporte de cable de anclaje pretensado. En aplicaciones prácticas, a menudo se utilizan soportes múltiples y soportes combinados. Este artículo analiza principalmente la tecnología de excavación y soporte de túneles de carreteras.
1 La idea básica de NATM
El método de construcción NATM propuesto en la década de 1960 se ha convertido en uno de los principales métodos de diseño y construcción de proyectos subterráneos. Desde la década de 1970, se ha promovido ampliamente en diversos campos de la ingeniería subterránea en mi país un nuevo tipo de tecnología de soporte moderna derivada del concepto de construcción de túneles NATM: anclaje y soporte de hormigón proyectado. Hasta ahora, se han logrado grandes avances tanto en la investigación teórica como en la práctica de la ingeniería. Las principales características de la construcción de túneles NATM son: ① El concepto de construcción de túneles es diferente de la teoría de soporte tradicional. El principio fundamental de NATM se puede explicar como un concepto, que consiste en cambiar la roca alrededor de la sección del túnel de un generador de carga a. un portador de carga. ② No solo puede soportar eficazmente la roca circundante, sino que también permite la deformación de la roca circundante. NATM cree que primero se debe construir un revestimiento auxiliar delgado de hormigón y se debe monitorear el proceso de deformación. Los soportes permanentes solo se pueden construir después de que la deformación alcance un estado estable. (3) El macizo rocoso roto se sostiene mediante granallado de anclaje. El concepto tradicional de soporte con pernos es que los pernos sólo se pueden utilizar para anclar rocas que puedan caerse en la parte superior del túnel, pero no se pueden anclar a masas rocosas rotas con juntas desarrolladas. (4) Dinámica de deformación y seguimiento de la construcción. NATM logra un equilibrio secundario liberando la presión de la roca circundante. Por lo tanto, el contenido central de NATM es controlar la estabilidad del túnel midiendo la dinámica de deformación de la roca circundante y los soportes.
2 Excavación de túneles
El principio básico de la excavación de túneles es seleccionar el método de excavación y el método de excavación adecuados con la premisa de garantizar la estabilidad de la roca circundante o reducir la perturbación del roca circundante, para aumentar la velocidad de excavación tanto como sea posible. Es decir, al seleccionar el método de excavación y el método de excavación del túnel, por un lado, se deben considerar las condiciones geológicas y los cambios de la roca circundante del túnel, y métodos y métodos que puedan adaptarse bien a las condiciones geológicas y sus cambios. y mantener la estabilidad de la roca circundante; por un lado, es necesario considerar la dureza del macizo rocoso en el túnel y seleccionar métodos y medios que puedan excavar rápidamente y reducir la perturbación de la roca circundante.
El método de excavación del túnel en realidad se refiere al método de formación de excavación. Según la división de la sección del túnel, los métodos de excavación se pueden dividir en método de excavación de sección completa, método de excavación escalonada, método de excavación escalonada con suelo central, método de excavación parcial, etc. En el método de excavación escalonada, la sección de diseño generalmente se divide en una mitad superior y una mitad inferior, y el orificio guía en forma de arco en la parte superior del escalón también se utiliza para la excavación avanzada. El método escalonado es adecuado para rocas circundantes de tipo III y IV que contienen capas intermedias o juntas débiles. Según el grado de fragmentación de la roca circundante, el método de pasos se puede dividir en método de pasos largos, método de pasos cortos y método de pasos ultracortos. Es una modificación del método de pasos. El paso superior está varias veces por delante del tramo del túnel. Se utiliza principalmente en áreas donde se utiliza el método de pasos cortos para excavación, entrada de agua y colapso de la cara del túnel. La característica es que el ajuste de la construcción no es grande y se puede usar primero cuando la roca circundante cambia en una distancia corta, lo que puede mejorar rápidamente la seguridad de la construcción. Sin embargo, el proceso aumenta y el metraje es corto (generalmente no). más de 1 metro). El método de excavación parcial da forma gradualmente a la sección del túnel mediante la excavación parcial. Generalmente, una determinada parte se excava con anticipación, por lo que se le puede denominar método de excavación avanzada del túnel guía. Los métodos comúnmente utilizados incluyen excavación avanzada de túneles guía superiores e inferiores, excavación avanzada de túneles guía superiores y excavación avanzada de túneles guía de pared lateral simple (doble).
La voladura suave se ha utilizado ampliamente en la ingeniería de túneles. No solo puede aumentar la velocidad de excavación, sino también controlar científica y eficazmente la voladura para evitar la sobreexcavación y garantizar efectos de soporte posteriores.
La esencia de una voladura suave es disponer densos barrenos periféricos en el contorno de la sección diseñada de la excavación del túnel, reducir la carga y el diámetro de la carga, utilizar explosivos de baja densidad y baja velocidad de explosión para controlar la energía de la voladura y sus efectos, y reducir el impacto de la onda de choque de la explosión reduce la intensidad de la onda de tensión causada en la roca, evita la zona de aplastamiento alrededor del barreno de voladura, concentra la acción de voladura en el macizo rocoso del lado que necesita ser volado, y debilita el daño al macizo rocoso original.
3 Métodos de soporte 3.1 Hormigón proyectado. Rociar hormigón sobre la roca circundante en la superficie interior de la cueva puede hacer que los bloques de roca separados por grietas se peguen, mantener el efecto de mordida y mosaico de los bloques de roca y evitar eficazmente que la roca circundante se afloje al mejorar la adhesión y fricción de los bloques de roca, evitando así que las rocas circundantes se aflojen o reduzcan la concentración de tensiones y proporcionen resistencia y fuerza de corte a la superficie de la roca circundante, de modo que la roca circundante esté en un estado de tensión triaxial estable y la estructura. La rigidez de la propia capa de hormigón proyectado se puede utilizar para evitar el colapso del cuerpo inestable. El hormigón proyectado en sí tiene cierta rigidez y puede resistir el colapso de la masa de roca y suelo y, a menudo, comparte la deformación por compresión de la estructura de soporte con otros métodos de soporte. Por lo tanto, el método de soporte de hormigón proyectado es uno de los métodos más utilizados en la construcción moderna de túneles. (Consulte el sitio web de Arquitectura China)
3.2 Soporte de perno. Introducir el ancla en el macizo rocoso puede suprimir la deformación del macizo rocoso. Al ejercer presión sobre la roca circundante, la roca circundante en la superficie interior de la caverna, que originalmente se encuentra en un estado de tensión biaxial, puede mantener un estado de tensión triaxial. , evitando así la rigidez de la roca circundante, especialmente el deterioro de la rigidez de la roca circundante. A través de la función de los anclajes del sistema en la masa de roca y suelo, se forma un anillo de refuerzo de la masa de roca y suelo en la masa de roca y suelo para frenar la deformación. El arco de carga de la masa de roca y suelo puede soportar conjuntamente la carga externa. la masa de roca y suelo, mejorando así la estabilidad del sexo de la masa de roca y suelo.
3.3 Malla metálica suspendida. La malla de refuerzo suele estar conectada a varillas de anclaje. Debido a que las varillas de anclaje están dispuestas a cierta distancia, la roca y el suelo entre las varillas de anclaje son muy débiles y propensos a colapsar. Por lo tanto, el uso de malla de acero para conectar anclajes puede poner la masa de roca y suelo sueltos en un estado de tensión triaxial y mantener su estabilidad. Al mismo tiempo, los anclajes están conectados entre sí, reduciendo la posibilidad de colapso local por falla de un solo anclaje.
Soporte de acero 3.4. Los soportes de acero utilizan la rigidez de la estructura de soporte para estabilizar la roca y el suelo y controlar la deformación de la roca y el suelo. Generalmente, se instala inmediatamente después de que se completa la excavación del frente de trabajo, lo que puede aprovechar al máximo el papel de soporte de acero y estabilizar la roca y el suelo. Los soportes de acero se utilizan principalmente en estratos con estabilidad geotécnica extremadamente pobre. Generalmente vienen en dos formas, una es una estructura de estructura de acero en forma de rejilla hecha de barras de acero y la otra es un soporte de viga en I hecha de perfiles de acero. Además, los soportes de acero se utilizan a menudo junto con hormigón proyectado, anclajes y mallas de acero para garantizar la estabilidad de la masa de roca y suelo.
3.5 Soporte avanzado del conducto de lechada. El conducto de lechada de avance es similar al anclaje de avance en el método de soporte de avance. Soporte longitudinal de macizo rocoso suelto, construcción en la línea de contorno de excavación del túnel. El macizo rocoso de la parte media está sostenido por el soporte de acero en la parte trasera y el macizo rocoso en la parte delantera, actuando como una viga longitudinal. Al mismo tiempo, debido a la acción de la lechada en los conductos y los anclajes de mortero, la lechada entrará en las grietas de la masa de roca y suelo, formando un círculo rígido de refuerzo de la capa de suelo, lo que mejora la estabilidad de la masa de roca y suelo. Este método tiene un mejor efecto en masas rocosas masivas con fisuras desarrolladas. El efecto de refuerzo de lechada del conducto de lechada avanzado sobre la masa de roca y suelo es más prominente que el de la varilla de anclaje avanzada. Inyectar lodo en el macizo rocoso y rellenar las grietas en el macizo rocoso no solo mejora las propiedades mecánicas del macizo rocoso, sino que también desempeña un papel impermeable. El agua subterránea a menudo reduce la calidad de la roca circundante, lo que hace que sea menos probable que cause inestabilidad y colapso del macizo rocoso. Por lo tanto, este método es particularmente eficaz para sostener y fortalecer los acuíferos.
3.6 Soporte de avance de calada de tuberías. El método de construcción de cobertizo de tuberías se utiliza principalmente en estratos geotécnicos con un efecto de arco deficiente. Debido al peso propio del estrato, el estrato producirá una gran presión lateral de la masa de roca y suelo, provocando un colapso longitudinal en el túnel, provocando que el peso propio del estrato produzca una gran presión lateral de la masa de roca y suelo. , provocando un colapso longitudinal en el túnel, provocando el colapso del estrato de enfrente. Para garantizar la seguridad al ingresar al túnel, primero se construye un cobertizo para tuberías en la entrada del túnel, y se colocan tuberías de acero con diámetros más grandes de antemano en el contorno exterior de la excavación a una distancia mayor para formar el papel de Vigas longitudinales de acero, que pueden reducir eficazmente los efectos secundarios causados por el peso de la roca y la presión del suelo para estabilizar la formación que se encuentra delante.
4 Conclusión
En la actualidad, la construcción NATM se ha convertido en uno de los principales métodos de diseño y construcción de ingeniería subterránea, y los métodos de excavación y soporte guiados por NATM son adecuados para diferentes rocas circundantes. grados Hay una gran diferencia. Este artículo analiza principalmente la excavación y soporte de túneles de carreteras para promover el desarrollo de la construcción de información dinámica de túneles de carreteras.
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