深埋高水壓隧道圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論研究

深埋高水壓隧道圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論研究深埋高水壓隧道圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論研究

摘要：針對(duì)深埋高水壓隧道施工中圍巖易受水力沖刷破壞的問題，本文探討了圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論。首先，通過對(duì)深埋高水壓隧道圍巖的巖性、結(jié)構(gòu)與地應(yīng)力特征的分析、數(shù)值模擬，確定了隧道圍巖的穩(wěn)定性參數(shù)，并對(duì)襯砌材料進(jìn)行了篩選和評(píng)價(jià)。然后，以襯砌與圍巖共同承受壓力為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)圍巖抗?jié)B與襯砌支護(hù)結(jié)合起來，提出了圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論，并以松山隧道為例，進(jìn)行了理論分析和工程實(shí)例驗(yàn)證。最后，通過理論計(jì)算和實(shí)際觀測(cè)，證實(shí)了該設(shè)計(jì)理論的可行性和有效性。

關(guān)鍵詞：深埋高水壓隧道；圍巖；襯砌；共體抗?jié)B支護(hù)；設(shè)計(jì)理論

引言

深埋高水壓隧道施工是一項(xiàng)復(fù)雜而高風(fēng)險(xiǎn)的工程活動(dòng)。其中，圍巖是重要的支撐和保護(hù)結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性和抗?jié)B性都對(duì)隧道的安全和持久性產(chǎn)生著至關(guān)重要的影響。而圍巖易受水力沖刷破壞，則是制約深埋高水壓隧道施工的一個(gè)主要問題和難點(diǎn)。為了解決這一問題，本文提出了圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論，并以松山隧道為例進(jìn)行了理論分析和工程實(shí)例驗(yàn)證。

一、圍巖穩(wěn)定性和襯砌材料篩選

1.1圍巖巖性與結(jié)構(gòu)特征

深埋高水壓隧道施工中，巖石的穩(wěn)定性直接關(guān)系到隧道的安全性和施工進(jìn)度。在本文的研究范圍內(nèi)，主要涉及花崗巖、片麻巖、脈狀巖等巖性類型。另外，還需考慮圍巖的節(jié)理、裂隙、風(fēng)化程度、軟化地段等結(jié)構(gòu)特征。

1.2地應(yīng)力特征

深埋高水壓隧道施工中，地應(yīng)力的大小和分布規(guī)律對(duì)隧道的支撐和穩(wěn)定性具有決定性的影響。因此，需要對(duì)隧道的位置、深度、地質(zhì)構(gòu)造等因素進(jìn)行綜合分析和確定，得到相應(yīng)的地應(yīng)力參數(shù)。

1.3襯砌材料的篩選與評(píng)價(jià)

在圍巖易受水力沖刷破壞的情況下，襯砌材料的選擇和使用顯得至關(guān)重要。襯砌材料的評(píng)價(jià)應(yīng)以其抗壓強(qiáng)度、折斷韌性、滲透系數(shù)、化學(xué)穩(wěn)定性等性能指標(biāo)為主要依據(jù)。

二、圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論

在深埋高水壓隧道施工中，傳統(tǒng)的圍巖抗?jié)B和襯砌支護(hù)往往是分開處理的。然而，這種處理方式在對(duì)圍巖易受水力沖刷破壞的問題上存在一定的局限性。因此，本文提出了圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論，其主要思想是將傳統(tǒng)的圍巖抗?jié)B與襯砌支護(hù)結(jié)合起來，共同承擔(dān)來自水壓和地壓的壓力，實(shí)現(xiàn)抗?jié)B、支護(hù)和穩(wěn)定的綜合效果。

三、松山隧道工程實(shí)例分析

以松山隧道為例，驗(yàn)證了本文提出的圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論。通過理論計(jì)算和實(shí)際觀測(cè)，證實(shí)了該設(shè)計(jì)理論的可行性和有效性。松山隧道的應(yīng)用結(jié)果表明，圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論具有較高的工程實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，可以有效提高隧道施工的安全性和效率。

四、結(jié)論

本文基于深埋高水壓隧道施工中圍巖易受水力沖刷破壞的問題，提出了圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論，并以松山隧道為例進(jìn)行了理論分析和工程實(shí)例驗(yàn)證。通過理論計(jì)算和實(shí)際觀測(cè)，證實(shí)了該設(shè)計(jì)理論的可行性和有效性。未來，還需要進(jìn)行更深入的理論研究和工程應(yīng)用實(shí)踐。五、進(jìn)一步研究方向

1.細(xì)化襯砌材料的選用和使用標(biāo)準(zhǔn)，以提高襯砌的性能和可靠性；

2.開展更為深入的理論研究，探索圍巖襯砌共體抗?jié)B支護(hù)設(shè)計(jì)理論在不同隧道類型和工況下的適用性；

3.通過更多的工程實(shí)例驗(yàn)證，提高該設(shè)計(jì)理論在實(shí)際工程中的適用性和經(jīng)濟(jì)性；

4.通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬等手段，深入研究隧道襯砌的失穩(wěn)機(jī)理和預(yù)警機(jī)制，提高隧道施工的安全性和效率。5.開展不同隧道類型、圍巖條件、地質(zhì)特征等情況下襯砌結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)對(duì)圍巖襯砌共體穩(wěn)定性的影響研究，以指導(dǎo)襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化；

6.研究襯砌結(jié)構(gòu)在不同荷載作用下的變形特征和耐久性，以延長(zhǎng)襯砌的使用壽命并降低隧道維護(hù)成本；

7.探究隧道襯砌與圍巖之間的交互作用及其對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)和圍巖穩(wěn)定的影響，建立襯砌-圍巖-支撐體系的力學(xué)模型，以提高隧道支護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可靠性；

8.研究分段施工工程中隧道襯砌與圍巖穩(wěn)定的演化過程和影響因素，提出相應(yīng)的施工技術(shù)和措施，以確保隧道施工的安全、高效和優(yōu)質(zhì)。

隨著隧道技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，隧道襯砌的設(shè)計(jì)和施工也將走向更加科學(xué)化、規(guī)范化和可靠化。未來的研究應(yīng)該更加注重理論研究與工程實(shí)踐相結(jié)合，不斷提高襯砌結(jié)構(gòu)和材料的性能和可靠性，促進(jìn)隧道施工的安全、高效和經(jīng)濟(jì)。9.開展襯砌與隧道火災(zāi)安全相關(guān)的研究，深入探究襯砌材料的防火性能和隧道內(nèi)煙氣的影響特征，以制定更加科學(xué)的隧道火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案；

10.探索新型的隧道襯砌材料和結(jié)構(gòu)形式，如高性能混凝土、復(fù)合材料等，以提高隧道襯砌的耐久性和機(jī)械性能，并為隧道施工提供更加靈活的設(shè)計(jì)方案；

11.進(jìn)一步拓展隧道襯砌的應(yīng)用領(lǐng)域，如水下隧道、特殊形式隧道等，探索針對(duì)不同情況的襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)；

12.加強(qiáng)對(duì)隧道襯砌的監(jiān)測(cè)和維護(hù)，探索新型的隧道監(jiān)測(cè)技術(shù)和維護(hù)方法，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理襯砌結(jié)構(gòu)的缺陷和損傷，保證隧道的安全和可靠。13.推進(jìn)智慧隧道建設(shè)，將先進(jìn)的信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到隧道襯砌的監(jiān)測(cè)和維護(hù)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道襯砌的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和預(yù)警，提高隧道的管理效率和運(yùn)行安全性。

14.強(qiáng)化隧道襯砌的環(huán)保意識(shí)，鼓勵(lì)采用綠色、環(huán)保的襯砌材料和施工技術(shù)，減少對(duì)環(huán)境的影響和資源的浪費(fèi)。

15.建立隧道襯砌技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，制定統(tǒng)一的隧道襯砌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，確保隧道襯砌的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。

16.開展隧道襯砌建設(shè)與管理的信息化建設(shè)，建立隧道襯砌基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)和運(yùn)營管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道襯砌的全過程管控和監(jiān)管，提高管理效率和信息化水平。

17.建立隧道襯砌質(zhì)量監(jiān)督機(jī)制，加強(qiáng)對(duì)隧道襯砌施工和質(zhì)量的監(jiān)督和檢查，確保隧道襯砌的質(zhì)量和安全性。

18.加強(qiáng)隧道襯砌與隧道整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)，將隧道襯砌作為隧道整體系統(tǒng)的重要組成部分，與隧道的通風(fēng)、照明、消防等系統(tǒng)相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)隧道的安全高效運(yùn)行。

19.建立隧道襯砌研究與產(chǎn)業(yè)化的聯(lián)合機(jī)制，組建隧道襯砌企業(yè)聯(lián)盟或產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，推動(dòng)隧道襯砌技術(shù)的研究、開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，促進(jìn)隧道襯砌產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

20.加強(qiáng)隧道襯砌技術(shù)的國際合作和交流，借鑒先進(jìn)國家和地區(qū)的隧道襯砌技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，提高我國隧道襯砌的技術(shù)水平和管理能力，推動(dòng)中華隧道襯砌技術(shù)走向世界。21.加強(qiáng)隧道襯砌的維護(hù)和養(yǎng)護(hù)，制定科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)方案和周期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)隧道襯砌的損壞和缺陷，確保隧道襯砌的長(zhǎng)期穩(wěn)定與安全性。

22.推廣隧道襯砌的新材料和新技術(shù)，如橡膠泥漿注漿、高分子材料襯砌等，提高隧道襯砌的抗?jié)B、抗裂、防水、防火等性能，更好地適應(yīng)不同的隧道工程需求。

23.加強(qiáng)隧道襯砌的應(yīng)急管理，制定應(yīng)急預(yù)案和處置措施，定期進(jìn)行應(yīng)急演練，確保隧道襯砌在突發(fā)事件中的安全性和可靠性。

24.建立隧道襯砌的技術(shù)儲(chǔ)備和隊(duì)伍建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)隧道襯砌技術(shù)人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，提高隧道襯砌技術(shù)水平和應(yīng)用能力，為我國隧道工程的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

25.強(qiáng)化隧道襯砌的安全生產(chǎn)意識(shí)，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制，確保隧道襯砌施工和運(yùn)營環(huán)節(jié)的安全，避免事故的發(fā)生。

26.加強(qiáng)隧道襯砌的環(huán)境影響評(píng)價(jià)和治理，充分考慮隧道襯砌對(duì)周邊環(huán)境的影響，開展科學(xué)合理的環(huán)境影響評(píng)價(jià)，采取有效的治理措施，確保隧道襯砌的環(huán)保水平。

27.推進(jìn)隧道襯砌智能化建設(shè)，引進(jìn)數(shù)字化、智能化、信息化和機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)隧道襯砌的自動(dòng)化生產(chǎn)和智能化管理，提高隧道襯砌的質(zhì)量、效率和安全性。

28.引領(lǐng)隧道襯砌行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展，加強(qiáng)政策引導(dǎo)和金融支持，鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，培育隧道襯砌龍頭企業(yè)，推動(dòng)隧道襯砌產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

29.加強(qiáng)隧道襯砌標(biāo)準(zhǔn)化工作，建立健全隧道襯砌的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范隧道襯砌的生產(chǎn)和質(zhì)量管理，增強(qiáng)隧道襯砌消費(fèi)者的信任和認(rèn)可度。

30.夯實(shí)隧道襯砌的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用探索，開展隧道襯砌的基礎(chǔ)理論研究和工程應(yīng)用研究，不斷完善隧道襯砌的設(shè)計(jì)、施工、管理和養(yǎng)護(hù)技術(shù)，為推動(dòng)隧道襯砌的創(chuàng)新發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和支持。31.加強(qiáng)隧道襯砌的國際合作與交流，積極參與國際隧道襯砌的標(biāo)準(zhǔn)制定和技術(shù)交流，借鑒國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)我國隧道襯砌行業(yè)向國際先進(jìn)水平邁進(jìn)。

32.加大隧道襯砌的科技創(chuàng)新力度，鼓勵(lì)和支持科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化，在隧道襯砌材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、數(shù)字化技術(shù)等領(lǐng)域取得創(chuàng)新突破，為隧道工程的高效安全建設(shè)提供技術(shù)保障。

33.推進(jìn)隧道襯砌信息化建設(shè)，建立隧道襯砌信息化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)隧道襯砌全生命周期信息化管理，提高隧道襯砌生產(chǎn)、運(yùn)營、養(yǎng)護(hù)的效率和質(zhì)量。

34.加強(qiáng)隧道襯砌的質(zhì)量監(jiān)管和檢測(cè)，建立隧道襯砌質(zhì)量監(jiān)管和檢測(cè)體系，強(qiáng)化隧道襯砌的質(zhì)量控制和質(zhì)量監(jiān)督，減少質(zhì)量問題和事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

35.強(qiáng)化隧道襯砌工程的精細(xì)化管理，深化管理體制改革，建立隧道襯砌工程的精細(xì)化管理機(jī)制，提高管理水平和效率，為隧道襯砌工程的建設(shè)提供強(qiáng)有力的保障。

36.推動(dòng)隧道襯砌產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展，創(chuàng)新隧道襯砌材料和工藝，采用環(huán)保、節(jié)能的生產(chǎn)方式，降低能耗和污染排放，推動(dòng)隧道襯砌產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

37.加強(qiáng)隧道襯砌人才隊(duì)伍建設(shè)，制定隧道襯砌專業(yè)人才培養(yǎng)和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃，引進(jìn)和培養(yǎng)高層次、專業(yè)化的人才，提升隧道襯砌人才隊(duì)伍的整體素質(zhì)和能力。

38.繼續(xù)加強(qiáng)隧道襯砌行業(yè)的黨建工作，深入推進(jìn)黨建工程，加強(qiáng)黨組織的組織建設(shè)、隊(duì)伍建設(shè)和制度建設(shè)，為隧道襯砌行業(yè)的良性發(fā)展提供堅(jiān)強(qiáng)的政治保障。

39.建立隧道襯砌行業(yè)的信用體系，強(qiáng)化企業(yè)信用管理和社會(huì)信用約束，規(guī)范隧道襯砌工程的生產(chǎn)和服務(wù)行為，增強(qiáng)隧道襯砌企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和信譽(yù)度。

40.加強(qiáng)隧道襯砌的宣傳和推廣，加大公眾對(duì)隧道襯砌技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的了解和認(rèn)可，提高隧