隧道仰坡

隧道仰坡

隧道仰坡是指從隧道頂(明暗交界裡程)沿掘進方向按照一定坡度(一般為1:0.5)開始直至地面線的坡面。邊坡是指明洞段路面兩側做成的具有一定坡度的坡面。一般來講,隧道洞口上方順著隧道線路方向的坡稱為仰坡,而在洞口兩側的坡稱為邊坡。

仰坡在開挖隧道並加以支護過程中的穩定程度,叫做隧道仰坡穩定性。隧道仰坡設計與施工,實質是對圍岩穩定性控制的及時性與有效性的問題。公路隧道仰坡設計,是為圍岩穩定性服務,目的是為了隧道開挖後仰坡能夠穩定。

基本介紹

  • 中文名:隧道仰坡
  • 外文名:Tunnel slope
  • 概念:從隧道頂直至地面線的坡面
  • 重要性質:穩定性
設計方法,穩定性分析,防護,

設計方法

(1) 工程類比法
工程類比設計法有直接對比法和間接對比法兩種,直接對比法一般是以岩體的仰坡岩體強度和仰坡岩體完整性、地下水影響程度、隧道埋深、可能受到的地應力、工程的形狀與尺寸、施工的方法、施工的質量以及使用要求等方面因素,將設計的工程與上述條件基本相同的已建工程進行對比,由此確定仰坡設計的類型和參數:間接類比法一般是根據現行隧道設計仰坡技術規範,針對不同的圍岩類別查表給出仰坡的具體類型與具體尺寸參數。
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(2) 理論計算法
理論計算法是在測得圍岩力學參數的前提下,根據仰坡岩石力學特徵建立數學模型,通過數值計算確定仰坡參數的方法。這種方法基於岩體力學和數值計算方法的發展。其具體的力學模型和計算方法主要根據岩體邊坡的力學屬性和結構面類型而定。常用的數值分析方法有有限元、邊界元、離散元等。由於隧道工程的建設是一個巨大的系統工程,十分複雜,力學模型難以準確建立,計算參數難以給定,所以,這種方法一般只作為設計參考。
(3) 現場監控法
現場監控法是採用現代量測技術,一邊施工一邊進行各種量測,將量測得到的信息反饋到設計中。由於這種方法可以適應複雜多變的工程地質條件,因而它比工程類比法及理論計算法更為可靠。值得指出的是,公路隧道設計中提到的設計施工信息一體化,但是在實際工程中,有的沒有進行量測,有的雖然進行量測,但反饋設計做的並不好。公路隧道仰坡設計必須考慮大量關係錯綜複雜的、無法精確定量的地質因素、工程因素、施工因素,以及使用功能、建設經費、技術水平、時間制約等要求,尋求最可靠經濟的解決方案,做出技術決策,並承擔風險。所以,公路隧道設計決策不得不依靠設計人員的綜合經驗判斷能力。由此可見,在相當長的歷史時期內,很難根本改變仰坡設計以經驗判斷為主的現狀。

穩定性分析

通過對隧道洞口仰坡穩定性分析,對橋樑邊坡及隧道之間的位置關係進行科學分析,對建設工程相關特性進行研究,可以對工程中存在的仰坡穩定性及安全隱患進行準確判斷。
(1)邊坡含有豐富的地下水,具有的坡度較大,當地下水發生位移時,對於坡體中物質會形成明顯的滲透腐蝕作用,導致坡體局部發生岩土體結構架空問題,在坡體前緣位置,已經出現了較多地下水滲透問題,這在很大程度上對坡體穩定性造成了嚴重影響。
(2)在坡腳處有沖溝存在,水流通過沖溝對坡腳長期衝擊,使坡腳受到持續的切割侵蝕作用,導致坡體前緣中臨空的一面逐漸移向坡內,直至將坡腳掏空後,整個邊坡失去基礎支撐,很可能會使邊坡整體出現失穩變形。
(3)坡體後緣在邊界位置已經存在坡體的蠕滑變形,橫向上存在的裂縫在整個坡體中延伸,由此可見,在這一段坡體中,坡體本身已經處於臨滑狀態,一旦受到墩孔施工或洞口開挖的振動作用或者遭遇暴雨影響,很容易會導致失穩發生。針對以上穩定安全隱患,要採取相應的防護措施對邊坡穩定性加以防治,具體如下:針對坡體前緣受地下水侵蝕、坡腳處存在沖溝水流對坡腳造成嚴重侵蝕問題,可以進行護腳工程的實施,對坡腳內的岩土體加以保護,使之不會被流水侵蝕掉。同時,可在隧道上部過於陡峭的坡面上進行截水溝的設定工作或者可以在坡體內部進行支撐盲溝建設,使地下水來源被有效阻斷,不僅可以對局部的岩土體發揮穩固作用,還可以使地下水侵蝕作用大幅降低。另外,還可在邊坡上進行抗滑樁的合理設定,使坡體抗滑性能得以有效增加,使其穩定性得到提升。

防護

(1)對這一隧道仰坡穩定性進行綜合評價可知,在天然工況中,該結構基本能夠維持穩定狀態,但是局部處於臨滑狀態。
(2)對坡體展開剩餘下滑力計算與分析表明,在工程施工中,需要展開有效的加固措施,對坡體展開必要防護,具體可以進行如下處理:在邊坡前緣進行護腳工程製作;在坡腳處設定排水洞或者設定仰斜形式的排水孔;在洞口邊坡上用抗滑樁進行加固處理;在隧道上部進行截水溝的合理設定或在坡體內部進行支撐盲溝建設。通過這些防治措施,可以對隧道洞口的仰坡展開有效防護,保證坡體的穩定性,為隧道的施工進洞工作開展提供安全保障。

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