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摘要:随着我国社会经济的不断发展,对我国的交通的要求也大大增高,为了缓解我国的交通压力,目前我国大部分城市都在进行地下交通的开发。因为地下结构一直被人为有较好的抗震性能,所以对于地下抗震减震的研究理论很少,在实际的地下工程施工中,一些抗震减震措施也仅仅的停留在经验阶段。具体分析表明,地下结构的破坏过程主要受地震位移场的
控制,与加速度场的关系并不明显,所以隧道抗震减震措施的耦合技术、洞口结构抗减震技术以及不同地震烈度下的设防长度、减震机理与随机响应分析及动力可靠度的关系之间的联系等方面需加强研究。
关键词:大断面;硬岩层;隧道;减震施工
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
通常人们对地震对建筑物减小破坏的措施主要是通过两种途径,即通过减小地震动的输入来控制在建筑物能够承受的范围和通过改变建筑本身的性能来适应或应对地震振动等来减小对建筑物的影响,使建筑物能够承受住这种影响。本文通过对渝利铁路长洪岭隧道下穿江池镇的减震施工技术的应用及试验的研究,分析了针对同步的岩性、深埋或断面隧道等应综合考虑的问题,根据现实情况进行施工技术的合理减震,以达到预期的减震目的。
长洪岭隧道工程简介
长洪岭工程是现今渝利铁路全线第二长的隧道,隧道全长为13287米,隧道的所通过的重庆市丰都县江池镇城镇地表房屋密集,大多采用的是浅层的条石地基和砖混结构或砖木结构的房屋,江池镇房屋的地基深埋只有20——30米。因为长洪岭隧道下穿江池镇段围岩岩性主要以砂岩为主,整体性较好,并没有较大的节理和构造面,也没有暴露后风化的现象发生,所以对于地表爆破真俗应超过1.5m/s。
长洪岭隧道施工组织主要施工方法及减震施工的思路
隧道由有经验的专业化施工队伍负责施工,根据洞内不同工序,隧道施工队分为:测量班、掘进班、锚喷班、衬砌班等工班,分别负责各工序的施工。本隧道是本合同段控制工期的主要工程,拟配备性能良好的机械设备,主要机械设备有:电动压风机、装载机、自卸汽车、砼喷射机、水平钻机、钻孔(衬砌)台车等。
隧道按新奥法施工,出碴采用无轨运输方式,自制简易钻爆台车配合7655型风动凿岩机钻孔,实施掘进(钻、爆)、出碴(装、运)、锚喷(拌、运、锚、喷)和襯砌(拌、运、灌、捣)等四条机械化作业线。
针对长洪岭隧道通过江池镇地表房屋以砖混结构为主的特殊区段,要在施工前,对地表房屋进行相对详细的勘察,并邀请专业的资质单位进行房屋结构的评估工作,确保地表房屋的安全。通过对隧道爆破震速检测结果的分析可以得出,同一段数爆破的炮孔段数越少,单段的爆破药量就大,相应的爆破最大震速也会减小,对于下一步要进行的机械挖掘和爆破施工都有明显的减震效果。
减震施工的方法
3.1 加固围岩,隔离减震
在进行隧道减震施工时,针对长洪岭隧道所处的地段,可以进行相应的围岩注浆,使衬砌的刚度发生变化,小于围岩的刚度,从而使衬砌发挥出自身减震的作用,这也是减震的主要措施之一。同时,还可以进行相应的隔振措施,即指隔离振动。减震控制控制指对震动进行抑制,尽量减少震动,以降低危害。通常情况下,隔震可以分为两种,一种是利用隔震器将震动的震源与路面地基相隔离,减少动力震动的传递;另一种是利用隔震器将需要保护的设备与震动的地表地基隔离。前一种主要以主动隔离为主,后一种以被动隔离为主。
3.2 改变地下结构本身性能
因为长洪岭隧道工程所经过的江池镇地下结构围岩岩性主要以砂岩为主,所以可以通过改变江池镇地下结构的质量、刚度、强度等动力特性来减轻震动对江池镇地下结构的影响。具体的方法有一下几种:第一,减轻地下结构的整体质量;第二,为增加地下结构的延性和阻尼,采用柔性管片接头和钢筋混凝土材料;第三,避免结构的形状中有尖角的存在,要尽可能的使结构形状为圆弧形,可以采用一定的抗震缝等结构措施;第四,对地下结构的刚度进行调整,可以增大结构刚度,当围岩变形后保证结构能够抵抗围岩变形带来的压力,也可以减小结构的刚度,使结构能够随着围岩的变形而变形,增大结构的岩性。
对于第四中方法来说,增加或减小结构的刚性都有一定的弊端,增大结构刚性会造成浪费,而减小结构刚性会浪费结构的使用空间。所以在进行地下结构设计时要保证结构设计在经济条件合理的情况下考虑当结构变形以后所需要的空间,为得到结构变形之后的正常使用空间做出保障。
3.3 设置减震系统
在专业的隧道减震施工中,减震技术属于结构控制技术的范围,所谓的结构控制就是减震系统,是对结构本身进行的控制,并由减震结构和控制机构共同承受震动作用,来进一步减轻和协调结构的震动反应。对于地面的高耸结构建筑来说,结构控制已经得到了广泛的应用,并且取得了很好的效果。而在当前的地下隧道结构工程中,结构控制并没有得到相应的使用。结构控制在地下隧道工程中的应用对隧道的施工和地面建筑的保护都有很重要的影响。
3.4 优化爆破方案
在隧道施工的具体施工中,有爆破开挖的施工技术,所以对钻孔定向精度要求不如眼掏槽的精度高,在施工过程中得到了普遍的应用。楔形掏槽在正常的使用过程中爆破夹制作用大,能够引起的震动较为强烈,所以楔形掏槽要尽量同时起爆才能达到良好的掏槽效果。通过现实施工中对爆破震动的检测,的出爆破的震动主要集中在掏槽爆破,想要解决掏槽震动带来的一些列的震动问题,最有效的方法就是减小单端爆破的药量。所以,要将楔形掏槽改造成多级的小楔形掏槽,一方面可以改善爆破效果,是爆破进尺率得到提高,令一方面还能减小爆破的夹制作用,为各级楔形掏槽都创造出理想的空间。从而有效的控制和减轻爆破带来的震动后果。
3.5 一般结构的地下减震
以上都是对于长洪岭隧道工程特殊地下结构进行的减震,对于一般地下结构减震而言,要在保证刚度的情况下在围岩和地下结构之间安置减震装置,减震装置要具有一定的阻尼,可以对地下结构刚度进行调整。在施工和运行过程中,减震装置可以大量消减震动的能量,使震动传入地下结构的能量有效的减弱,从而使地下结构的震动反应大大的减小。
总结
地下结构的震害表现为多种的形式,破坏的结果也是复杂且影响因素较多,虽然现在对于隧道抗震减震的措施和分析方法也已经展开了相应的工作,但是并没有形成系统的理论方法,虽然除了上述的减震方法之外还有如静态爆破、铣挖法施工等技术,但是在现实的工程施工中都存在着一定的问题,所以,要做好地下结构的抗震减震工作还需要进行许多方面的研究工作。
参考文献:
[1] 田振农,孟祥栋,王国欣.城区隧道电子雷管起爆错相减震机理分析[J]. 振动与冲击. 2012(21)
[2] 罗德丕,池恩安,张修玉,王缪斯.复杂环境下城市浅埋隧道爆破震动控制技术[J]. 矿业研究与开发. 2012(04)
[3] 杨荣,刘保伟,张金梅,刘会,张兴梅.岩土掘进爆破施工减震分析[J]. 交通科技与经济. 2009(06)
[4 张东明,何洪甫.预裂爆破在隧洞施工中的应用[J]. 自然灾害学报. 2010(02)
控制,与加速度场的关系并不明显,所以隧道抗震减震措施的耦合技术、洞口结构抗减震技术以及不同地震烈度下的设防长度、减震机理与随机响应分析及动力可靠度的关系之间的联系等方面需加强研究。
关键词:大断面;硬岩层;隧道;减震施工
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
通常人们对地震对建筑物减小破坏的措施主要是通过两种途径,即通过减小地震动的输入来控制在建筑物能够承受的范围和通过改变建筑本身的性能来适应或应对地震振动等来减小对建筑物的影响,使建筑物能够承受住这种影响。本文通过对渝利铁路长洪岭隧道下穿江池镇的减震施工技术的应用及试验的研究,分析了针对同步的岩性、深埋或断面隧道等应综合考虑的问题,根据现实情况进行施工技术的合理减震,以达到预期的减震目的。
长洪岭隧道工程简介
长洪岭工程是现今渝利铁路全线第二长的隧道,隧道全长为13287米,隧道的所通过的重庆市丰都县江池镇城镇地表房屋密集,大多采用的是浅层的条石地基和砖混结构或砖木结构的房屋,江池镇房屋的地基深埋只有20——30米。因为长洪岭隧道下穿江池镇段围岩岩性主要以砂岩为主,整体性较好,并没有较大的节理和构造面,也没有暴露后风化的现象发生,所以对于地表爆破真俗应超过1.5m/s。
长洪岭隧道施工组织主要施工方法及减震施工的思路
隧道由有经验的专业化施工队伍负责施工,根据洞内不同工序,隧道施工队分为:测量班、掘进班、锚喷班、衬砌班等工班,分别负责各工序的施工。本隧道是本合同段控制工期的主要工程,拟配备性能良好的机械设备,主要机械设备有:电动压风机、装载机、自卸汽车、砼喷射机、水平钻机、钻孔(衬砌)台车等。
隧道按新奥法施工,出碴采用无轨运输方式,自制简易钻爆台车配合7655型风动凿岩机钻孔,实施掘进(钻、爆)、出碴(装、运)、锚喷(拌、运、锚、喷)和襯砌(拌、运、灌、捣)等四条机械化作业线。
针对长洪岭隧道通过江池镇地表房屋以砖混结构为主的特殊区段,要在施工前,对地表房屋进行相对详细的勘察,并邀请专业的资质单位进行房屋结构的评估工作,确保地表房屋的安全。通过对隧道爆破震速检测结果的分析可以得出,同一段数爆破的炮孔段数越少,单段的爆破药量就大,相应的爆破最大震速也会减小,对于下一步要进行的机械挖掘和爆破施工都有明显的减震效果。
减震施工的方法
3.1 加固围岩,隔离减震
在进行隧道减震施工时,针对长洪岭隧道所处的地段,可以进行相应的围岩注浆,使衬砌的刚度发生变化,小于围岩的刚度,从而使衬砌发挥出自身减震的作用,这也是减震的主要措施之一。同时,还可以进行相应的隔振措施,即指隔离振动。减震控制控制指对震动进行抑制,尽量减少震动,以降低危害。通常情况下,隔震可以分为两种,一种是利用隔震器将震动的震源与路面地基相隔离,减少动力震动的传递;另一种是利用隔震器将需要保护的设备与震动的地表地基隔离。前一种主要以主动隔离为主,后一种以被动隔离为主。
3.2 改变地下结构本身性能
因为长洪岭隧道工程所经过的江池镇地下结构围岩岩性主要以砂岩为主,所以可以通过改变江池镇地下结构的质量、刚度、强度等动力特性来减轻震动对江池镇地下结构的影响。具体的方法有一下几种:第一,减轻地下结构的整体质量;第二,为增加地下结构的延性和阻尼,采用柔性管片接头和钢筋混凝土材料;第三,避免结构的形状中有尖角的存在,要尽可能的使结构形状为圆弧形,可以采用一定的抗震缝等结构措施;第四,对地下结构的刚度进行调整,可以增大结构刚度,当围岩变形后保证结构能够抵抗围岩变形带来的压力,也可以减小结构的刚度,使结构能够随着围岩的变形而变形,增大结构的岩性。
对于第四中方法来说,增加或减小结构的刚性都有一定的弊端,增大结构刚性会造成浪费,而减小结构刚性会浪费结构的使用空间。所以在进行地下结构设计时要保证结构设计在经济条件合理的情况下考虑当结构变形以后所需要的空间,为得到结构变形之后的正常使用空间做出保障。
3.3 设置减震系统
在专业的隧道减震施工中,减震技术属于结构控制技术的范围,所谓的结构控制就是减震系统,是对结构本身进行的控制,并由减震结构和控制机构共同承受震动作用,来进一步减轻和协调结构的震动反应。对于地面的高耸结构建筑来说,结构控制已经得到了广泛的应用,并且取得了很好的效果。而在当前的地下隧道结构工程中,结构控制并没有得到相应的使用。结构控制在地下隧道工程中的应用对隧道的施工和地面建筑的保护都有很重要的影响。
3.4 优化爆破方案
在隧道施工的具体施工中,有爆破开挖的施工技术,所以对钻孔定向精度要求不如眼掏槽的精度高,在施工过程中得到了普遍的应用。楔形掏槽在正常的使用过程中爆破夹制作用大,能够引起的震动较为强烈,所以楔形掏槽要尽量同时起爆才能达到良好的掏槽效果。通过现实施工中对爆破震动的检测,的出爆破的震动主要集中在掏槽爆破,想要解决掏槽震动带来的一些列的震动问题,最有效的方法就是减小单端爆破的药量。所以,要将楔形掏槽改造成多级的小楔形掏槽,一方面可以改善爆破效果,是爆破进尺率得到提高,令一方面还能减小爆破的夹制作用,为各级楔形掏槽都创造出理想的空间。从而有效的控制和减轻爆破带来的震动后果。
3.5 一般结构的地下减震
以上都是对于长洪岭隧道工程特殊地下结构进行的减震,对于一般地下结构减震而言,要在保证刚度的情况下在围岩和地下结构之间安置减震装置,减震装置要具有一定的阻尼,可以对地下结构刚度进行调整。在施工和运行过程中,减震装置可以大量消减震动的能量,使震动传入地下结构的能量有效的减弱,从而使地下结构的震动反应大大的减小。
总结
地下结构的震害表现为多种的形式,破坏的结果也是复杂且影响因素较多,虽然现在对于隧道抗震减震的措施和分析方法也已经展开了相应的工作,但是并没有形成系统的理论方法,虽然除了上述的减震方法之外还有如静态爆破、铣挖法施工等技术,但是在现实的工程施工中都存在着一定的问题,所以,要做好地下结构的抗震减震工作还需要进行许多方面的研究工作。
参考文献:
[1] 田振农,孟祥栋,王国欣.城区隧道电子雷管起爆错相减震机理分析[J]. 振动与冲击. 2012(21)
[2] 罗德丕,池恩安,张修玉,王缪斯.复杂环境下城市浅埋隧道爆破震动控制技术[J]. 矿业研究与开发. 2012(04)
[3] 杨荣,刘保伟,张金梅,刘会,张兴梅.岩土掘进爆破施工减震分析[J]. 交通科技与经济. 2009(06)
[4 张东明,何洪甫.预裂爆破在隧洞施工中的应用[J]. 自然灾害学报. 2010(02)