¿Enfermedades y tratamiento del túnel que rodea las rocas?
1. Prólogo
Con el aumento de un gran número de proyectos de túneles, túneles típicos como túneles extralargos, túneles de gran sección, túneles de doble arco y enterrados profundamente. Siguen apareciendo túneles y túneles de roca circundantes débiles. Promovió la mejora continua y la perfección de la tecnología de construcción de túneles. Sin embargo, debido a las particularidades de la ingeniería de túneles y la influencia de la geología, el diseño, la construcción, la operación, la gestión de operaciones y el mantenimiento, cada vez hay más enfermedades de los túneles. Algunas enfermedades de los túneles han afectado el funcionamiento normal de los vehículos e incluso han puesto en peligro la seguridad de la conducción. Para reducir el número de túneles enfermos, es necesario estudiar las causas de las enfermedades de los túneles y las medidas correspondientes. En la construcción de cavernas subterráneas, comprender la roca circundante es una de las tareas más importantes. Sólo juzgando clara y correctamente la naturaleza de la roca circundante podremos tomar medidas efectivas durante la construcción y lograr con éxito los objetivos de la misma.
La mayoría de las enfermedades de las rocas circundantes de túneles ocurren en rocas circundantes blandas y expandidas. La roca circundante que se hincha débilmente se refiere a la roca circundante cuya resistencia máxima a la compresión saturada es inferior a 30 MPa y cuyo coeficiente de integridad es inferior a 0,4. Sus propiedades de ingeniería se caracterizan principalmente por una mala estabilidad de la propia roca circundante, el desarrollo de juntas y una severa erosión de la roca. La litología es principalmente lutita, limolita arcillosa y suelo de grava suelta, que se ablanda fácilmente cuando se expone al agua. Antes de la construcción, se debe investigar cuidadosamente el sitio con roca circundante blanda y en expansión y se deben leer atentamente los documentos de diseño. El plan de construcción debe seguir estrictamente los principios de "prestar atención a la geología, conductos avanzados, lechada estricta, metraje corto, soporte fuerte, sellado rápido, mediciones frecuentes y retroalimentación rápida" e implementar estrictamente las normas y estándares relevantes para la construcción de túneles.
2. Clasificación de las enfermedades de los túneles
Según la manifestación de la enfermedad, las enfermedades de los túneles se pueden dividir en grietas del revestimiento, fugas del revestimiento, lodos de la base del túnel y fugas de lodo, etc. Antes de remediar las enfermedades de los túneles, es necesario investigar y analizar las causas de las enfermedades de los túneles. Sólo cuando la causa se haya investigado claramente podremos tomar medidas de ingeniería específicas basadas en la causa de la enfermedad.
Si el revestimiento se agrieta, algunas de sus propiedades son causadas por flexión, otras por corte y otras por compresión. En cuanto a por qué se producen las grietas, puede ser el resultado de problemas de calidad de la construcción, defectos de diseño o una combinación de múltiples factores. Es difícil hacer generalizaciones analizando únicamente cuestiones específicas. Del mismo modo, dependiendo de la causa de la enfermedad, las medidas de tratamiento correspondientes también son diferentes. Según las causas, las enfermedades de los túneles generalmente se pueden dividir en enfermedades causadas por una selección inadecuada de la línea, enfermedades causadas por un diseño poco razonable, enfermedades causadas por una construcción inadecuada y enfermedades causadas por un mantenimiento inadecuado.
3. Enfermedades de las rocas circundantes del túnel y sus efectos
(1) Deformación y falla del soporte inicial. La estructura se hundió y el hormigón proyectado se agrietó y se cayó. La mayor parte de la deformación se produjo en el anillo del arco por encima de la línea del arco; la deformación severa de la sección transversal fue de más de decenas de centímetros, lo que ocupó el alcance estructural del revestimiento secundario, lo que resultó en un tamaño de sección transversal insuficiente de la estructura del revestimiento secundario. y el soporte inicial tuvo que ser eliminado y rehecho.
(2) Daños en el revestimiento secundario. Las principales manifestaciones son: fisuración longitudinal del hormigón de la bóveda, daños evidentes por compresión y corte, desprendimiento del hormigón superficial y barras de acero expuestas, la deformación de las juntas de los muros del pie del arco es escalonada.
(3) Los deslizamientos de tierra son frecuentes, como el colapso de agujeros desnudos antes de que se complete el soporte inicial, y el colapso más grave y costoso después de que se complete el soporte inicial.
Además de verse afectados por la ingeniería geológica y las condiciones hidrogeológicas, las enfermedades de las rocas que rodean los túneles también tienen otras causas, como una construcción inadecuada e inoportuna, estructuras de soporte débiles, etc. Debido a defectos en los métodos de construcción y procedimientos de construcción irrazonables, esta enfermedad se manifiesta como hundimiento, deformación e intrusión en la superficie final del concreto. La estructura geológica del túnel está rota y débil. Se debe formar un anillo estructural cerrado de alta resistencia lo antes posible después de la excavación para inhibir la deformación excesiva y la relajación de la roca circundante. Este es el efecto y el objetivo final que debe tener el soporte inicial. lograr.
4. ¿Cómo tratar eficazmente las enfermedades de las rocas circundantes a los túneles?
(1) Optimice el método de excavación
No es aconsejable dividir demasiado el área de excavación en el método de excavación, esto no favorecerá la formación temprana del soporte inicial y. Será difícil garantizar la integridad de la estructura. Una vez completada la excavación superior, la altura inferior se utiliza como soporte inicial del arco superior. Si se encuentra roca circundante extremadamente quebrada y débil, se puede reservar el suelo del núcleo superior y se puede usar un pico neumático para cavar ranuras a lo largo de la línea de contorno de excavación para formar el soporte inicial superior, y se puede reservar el suelo del núcleo medio para evitar exposición excesiva de la superficie de excavación Tiene la doble función de cuerpo de resistencia y plataforma de construcción.
Medidas tomadas para la excavación inferior: a. Evitar que el soporte inicial superior se hunda y se deforme, como aumentar la longitud de los anclajes de bloqueo de orificios profundos (L≥5m) en las patas de acero superiores. b. Instalar vigas longitudinales temporales y soportes temporales. etc. c. Trate de evitar alterar la roca circundante superior, especialmente cerca de la superficie de excavación, "reservando una capa protectora" y excavando manualmente.
(2) Adoptar una estructura de revestimiento compuesta.
Los túneles con roca circundante de expansión débil deben adoptar un diseño de estructura de revestimiento compuesto de arco invertido. Esto se debe a que cuando el túnel tiene condiciones de soporte razonables, la capa de roca liberará energía gradualmente, ajustará la fuerza interna de cada capa de revestimiento de soporte, ejercerá completamente la resistencia a la compresión del soporte externo bajo la acción de la tensión tridimensional y el El marco de arco de acero proporcionará resistencia con el tiempo, para limitar la deformación de la roca circundante y reducir la tensión de contacto soportada por el revestimiento. El revestimiento resiste principalmente la expansión desigual de la presión de la roca circundante que continúa aumentando en el período posterior, lo que hace que la estructura del revestimiento sea estable a largo plazo. Según estudios e investigaciones experimentales pertinentes sobre revestimientos agrietados de túneles ferroviarios en funcionamiento en mi país, se ha demostrado que en túneles con terreno suelto y quebrado y con una débil expansión de la roca circundante, la presión en el fondo es a menudo cercana o mayor que la presión vertical del suelo. lo que a menudo resulta en grietas en el piso, abombamientos en el fondo del túnel y paredes laterales. La parte inferior de la pared se mueve hacia adentro, causando que el revestimiento se vuelva inestable y se dañe. Por tanto, el arco invertido es una parte clave de la estructura, y se debe prestar suficiente atención a su diseño y construcción.
(3) Influencia del tipo de contorno interior de la sección de revestimiento
Investigaciones nacionales y extranjeras sobre túneles de roca circundantes expansivos blandos muestran que la forma del contorno interior de la sección del túnel Tiene una gran influencia en la expansión de la roca. Gran impacto. Según la investigación sobre las leyes de expansión y los cálculos de elementos finitos realizada por académicos alemanes, los resultados muestran que el tambor inferior con un perfil de sección transversal en forma de herradura es casi 4 veces mayor que uno circular. Sobre la base de 268 conjuntos de datos de geoestrés medidos en el país y en el extranjero, se concluye que el estrés horizontal a una cierta profundidad en la corteza terrestre es a menudo mayor que el estrés vertical, a veces incluso de 3 a 5 veces mayor, por lo tanto, tiene contornos circulares y casi. Los contornos elípticos circulares son adecuados para zonas de expansión débil.
Según datos de la encuesta, para cumplir con los requisitos de espacio libre, la mayoría de los túneles nacionales y extranjeros adoptan secciones en forma de herradura, y algunos adoptan secciones circulares. En los últimos años, la investigación experimental de académicos chinos sobre las propiedades mecánicas de los revestimientos y los invertidos de soporte de túneles ha demostrado que el modo de falla de la sección en forma de herradura bajo diferentes tensiones principales es que los invertidos y su conexión con las paredes laterales son los eslabones débiles. de la estructura. Por lo tanto, en el diseño y construcción de roca circundante expansiva, es aconsejable utilizar conexiones anulares entre las paredes laterales y las invertidas basadas en las secciones existentes en forma de herradura de una y dos líneas para reducir la concentración de tensiones y dar pleno juego al papel. de los invertidos. Las paredes rectas diseñadas en los túneles Guanjiao y Cuijiagou de mi país no tienen revestimiento invertido, lo que causa serios problemas. Cuando se construyó el túnel hidráulico Xianglushan en la extensa formación rocosa circundante, la sección de pared recta se cambió a una sección de arco invertido en forma de herradura, lo que mejoró las condiciones de tensión.
(4) Construcción de hormigón de revestimiento secundario
En lo que respecta a la construcción de roca que rodea el túnel, la secuencia de construcción específica de arriba hacia abajo de "arco primero y luego pared" es extremadamente indeseable . Las desventajas son las siguientes:
1) La suspensión de la parte superior provocará deformación y asentamiento de la estructura 2) Cuando una sección completa no está completamente soportada al principio, se inserta la construcción de concreto, los procesos; interfieren entre sí y no cumplen con los principios de eficiencia y puntualidad de la construcción NATM 3) Dificultad en el manejo de barras de acero estructural y juntas de construcción;
El arco invertido inferior se puede verter con antelación para establecer las limitaciones del fondo y formar un circuito cerrado. El avance del hormigón del fondo también puede lograr varios efectos: a. Sellar la base para evitar que se empape y ablande con el agua. b. Establezca restricciones inferiores para el soporte inicial completo del arco de muro para formar un circuito cerrado con la estructura de soporte inicial del arco de muro. c. La parte inferior se mueve hacia adelante, de modo que la carga que actúa sobre el revestimiento de hormigón secundario se transmite y distribuye en la superficie de la base de acuerdo con la relación de rigidez, mejorando así la capacidad de carga de la base.
5. Conclusión
Debido a que la geología de las rocas circundantes débilmente hinchadas es compleja y cambia con frecuencia, el requisito previo para cruzar con éxito las rocas circundantes débilmente hinchadas es el trabajo geológico. Sólo haciendo bien el trabajo geológico y comprendiendo las condiciones precisas de las rocas circundantes podremos elegir correctamente un buen plan de construcción y un plan de tratamiento eficaz.
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