Investigación e implementación de medidas de prevención y control del estallido de rocas
7.3.1 Medidas integrales de prevención de rotura de rocas y opiniones propuestas por la unidad de diseño.
Hasta ahora, el diseño del soporte de hormigón proyectado para la mayoría de los proyectos de túneles todavía se basa únicamente en analogías de proyectos similares. Primero, los parámetros de soporte se seleccionan consultando las especificaciones y tablas de parámetros relevantes, y luego se optimizan y ajustan mediante mediciones de monitoreo. En términos generales, todavía se encuentra en la etapa de "diseño empírico o semiempírico". De manera similar, el Primer Instituto de Estudio y Diseño de Carreteras del Ministerio de Comunicaciones, la unidad de diseño del Túnel de la Carretera Erlangshan, propuso las siguientes tres medidas integrales de prevención y control de desprendimientos de rocas en su informe de diseño.
7.3.1.1 Reforzar el seguimiento y la previsión e implementar estrictamente las medidas de construcción.
(1) Fortalecer la predicción y el análisis de la tensión inicial del macizo rocoso y el estallido de la roca.
(2) Voladura suave previa a la división (débil); >(3) Excavación en pasos, metraje corto, ciclos múltiples y soporte oportuno;
(4) Fortalecer la organización y gestión de la construcción, mejorar la conciencia de seguridad, eliminar rocas peligrosas de manera oportuna y fortalecer las medidas de protección; para personal y equipo.
7.3.1.2 Medidas de soporte inicial (refuerzo de roca circundante)
(1) La cara del túnel se refuerza con anclajes ranurados de φ40 mm de antemano y la periferia se refuerza con anclajes de mortero de φ22 mm. por seguridad; se agrega una almohadilla de acero al extremo de la varilla de anclaje en el sistema y se aplica pretensado a las partes posteriores;
(2) Rocíe concreto C20 y coloque una malla de acero de φ 600 ~ φ 8 mm ;
(3) Utilice pistola rociadora, ancla, red y soporte combinado con estructura de acero de rejilla para reforzar la roca circundante y controlarla mediante el monitoreo y la medición de la roca circundante.
7.3.1.3 Mejorar las condiciones de tensión de las rocas circundantes.
(1) Rociar agua sobre la superficie de la excavación y la superficie del túnel inmediatamente después de la voladura;
(2) Preinyectar agua a alta presión en el anclaje de tubería ranurado avanzado; >
(3) La mitad de la sección del frente del túnel se sella con hormigón proyectado.
Los parámetros de tipo de soporte y revestimiento de las áreas de estallido de roca en todos los niveles propuestos por la unidad de diseño se muestran en la Tabla 7-4.
En resumen, entre las medidas integrales de prevención y control del desprendimiento de rocas propuestas por la unidad de diseño, en general es recomendable fortalecer el seguimiento y previsión, una construcción estricta y mejorar las condiciones de tensión de la roca circundante. Sin embargo, existen problemas obvios con el soporte inicial y las medidas de refuerzo de la roca circundante, como se detalla a continuación: Desventajas:
(1) Se puede ver en la Tabla 7-4 que hay poca diferencia en los parámetros del tipo de revestimiento de Soporte para estallidos de rocas en todos los niveles. Obviamente, las medidas de prevención y control de explosiones de rocas en todos los niveles carecen de pertinencia y racionalidad;
(2) La duración de una explosión de rocas moderada (nivel II) es demasiado grande, y la escala y operatividad correctas son deficientes durante el período real. proceso de construcción, que obviamente no conduce a una optimización razonable del diseño y las medidas de ingeniería;
(3) Las medidas de ingeniería para la prevención y el control del estallido de rocas en todos los niveles son demasiado conservadoras. Por ejemplo, desde un estallido de roca débil (Nivel I) hasta un estallido de roca fuerte (Nivel III), utilice anclajes de tubería ranurados avanzados de φ40 mm para reforzar la cara del túnel y rocíe hormigón C20 de 4 cm de espesor para sellar la cara del túnel durante el ciclo de excavación. Se considera que si es necesario se pueden instalar arcos invertidos para mejorar las condiciones de tensiones de la estructura de revestimiento y evitar que el suelo del túnel explote y colapse. Por lo tanto, si estas medidas de prevención y control de explosiones de rocas se adoptan indiscriminadamente en las áreas de explosiones de rocas en todos los niveles, no solo las condiciones financieras y materiales no lo permitirán, sino que el progreso y la duración de la construcción también se verán gravemente afectados.
Tabla 7-4 Parámetros de los tipos de revestimiento de soporte de rotura de roca en todos los niveles del túnel de la autopista Erlangshan.
(Según el Primer Instituto de Diseño de Carreteras del Ministerio de Transporte)
Las medidas de prevención de desprendimiento de rocas en todos los niveles en el plan 7.3.2 RMS y sus efectos de prueba
son Para superar las deficiencias de las medidas de prevención de rotura de rocas propuestas por la unidad de diseño original, a propuesta de la Oficina de Alta Dirección del Departamento de Comunicaciones de la provincia de Sichuan, la unidad de supervisión del Túnel Erlangshan, y sobre la base de solicitar plenamente las opiniones de la unidad de construcción de túneles, la unidad de supervisión y el ingeniero senior representante de diseño de túneles Han Changling, según La práctica de investigación de la construcción de zonas de ruptura de rocas en todos los niveles del túnel de la autopista Erlangshan se extrae integralmente del extranjero Túnel de la autopista Heigula (Noruega), túnel Hog-Landfjord (Noruega), túnel de la autopista Gran Sasso (Italia), túnel de la autopista Guanyue (Japón), túnel de desvío de las centrales hidroeléctricas de Taipingyi y Tianshengqiao. Experiencia en prevención de desprendimientos de rocas y medidas propuestas de prevención y control de desprendimientos de rocas. en todos los niveles correspondientes al esquema de clasificación de intensidad de estallido de rocas RMS.
7.3.2.1 Mejorar las propiedades del material y las condiciones de tensión de la roca circundante.
Según la experiencia en prevención y control de roturas de rocas en el país y en el extranjero, cuando se utiliza el método de perforación y voladura. utilizado para la construcción en áreas de explosión de rocas, se debe utilizar excavación de poca distancia para reducir la cantidad de carga y la frecuencia de la voladura, controlar el efecto de voladura suave y reducir la concentración de tensión en la superficie de la roca circundante; Áreas de explosión de roca leve (Nivel I) y explosión de roca moderada (Nivel II): generalmente, el metraje se controla entre 2 y 2,5 m, y es posible realizar una excavación de sección completa para reducir el daño al estado de equilibrio de tensiones de la roca circundante; la cara del túnel Se rocía agua sobre la pared plana del túnel y, si es necesario, se utiliza el método de alivio de tensiones de perforación avanzada para formar una zona de alivio de tensiones local, reduciendo así los estallidos (débiles) de roca. Áreas de estallido de roca severo y estallido de roca severo (Nivel IV): generalmente, el metraje se controla dentro de los 2 m. Si es necesario, se puede reservar 1/3 para la excavación en dos partes para reducir el daño del estallido de roca y se puede utilizar para aliviar la presión; Los métodos como la voladura suelta o la voladura por vibración pueden reducir la tensión del macizo rocoso antes de la excavación y liberar energía por adelantado cuando sea necesario; se puede inyectar agua a alta presión de manera uniforme y repetida en el macizo rocoso de la cara del túnel para reducir la resistencia de; la masa rocosa.
7.3.2.2 Soporte inicial (refuerzo de la roca circundante)
Después de la excavación del área de estallido de la roca, se debe realizar hormigón proyectado de malla de acero y soporte de anclaje de manera oportuna para lograr " dureza y flexibilidad" Desde otra perspectiva, incluso si se produce nuevamente un estallido de roca después de completar la operación de soporte de hormigón proyectado con red colgante, constituyen la "primera línea de defensa" y no pondrán en peligro la integridad del personal y equipo de construcción. Las medidas iniciales de apoyo son las siguientes:
7.3.2.2.1 Con carácter general el hormigón C20 se debe proyectar en tres ciclos.
(1) Después de cada perforación y voladura para expulsar el humo, encuentre el techo a tiempo y retire las piedras peligrosas, y luego rocíe el primer concreto en la bóveda (el espesor inicial del rociado es de 5 cm para llevar a cabo la escoria); operación después de la pulverización inicial, completar un ciclo;
(2) Durante la segunda excavación, después de que la sección de la escalera esté en su lugar, aplique anclajes de mortero del sistema en la primera área de hormigón proyectado y luego cuelgue una malla de acero para la segundo hormigón proyectado (espesor 5 cm), y luego perforar y volar → escape de humo → escape de escoria para reforzar la roca circundante en ambos lados de la pared;
(3) Durante la excavación, la inyección oportuna debe realizarse de acuerdo a la aparición, desarrollo y evolución de desprendimientos de rocas El espesor de la capa de hormigón y hormigón proyectado es generalmente de 2 a 5 cm en áreas con desprendimientos de rocas graves, la malla de acero debe repararse a tiempo para mejorar la seguridad de la construcción;
Anclajes del sistema
Según la experiencia nacional y extranjera, los anclajes del sistema no deben ser demasiado largos, generalmente controlados entre 2 y 3,5 m, dispuestos en forma de flor de ciruelo y con una densidad Más altas que las anclas ordinarias (es decir, anclas densas), la longitud y el espaciado de las anclas dependen de la intensidad de la explosión de la roca. El propósito de utilizar anclajes densos es:
(1) Fácil de colgar la red;
(2) Evitar que las rocas grandes se suelten, se caigan, se expulsen, etc.;
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(3) Combinado con la red de rociado para formar un sistema, la roca circundante se puede reforzar completamente.
Normalmente, los anclajes del sistema se aplican primero después de que cada banco de trabajo esté en su lugar.
Malla de acero
Adopte el método de colgar "malla entera" en lugar de simplemente usar la malla colgante en forma de lámina propuesta por la unidad de diseño original, es decir, se colocan varias barras de acero largas. colgado en el mismo ciclo Se suelda vertical y horizontalmente con las varillas de anclaje para formar un esqueleto básico, y las redes colgantes en forma de lámina preparadas se sueldan al mismo tiempo para formar una estructura general, que está dispuesta cerca de la roca circundante. El propósito de utilizar "red completa" es:
(1) En esta operación cíclica, la malla de acero está integrada entre sí, de modo que la superficie de ruptura de roca no se deslice nuevamente hacia abajo debido a las rocas circundantes locales. ;
( 2) Conectar con la varilla de anclaje;
(3) La pistola rociadora, el ancla y el platillo forman una combinación integrada.
Una vez finalizado el anclaje del sistema, se debe colocar inmediatamente la malla de acero.
7.3.2.3 Revestimiento secundario (soporte permanente)
De acuerdo con el "Código de diseño para túneles de carreteras" (JTJ 026-90) y la roca circundante y la estructura de soporte del túnel Erlangshan de Universidad Southwest Jiaotong Según los datos de prueba del modelo (1998), después del soporte inicial de la roca circundante en el área del estallido de rocas, el túnel puede ser sostenido permanentemente por el revestimiento de concreto simple de 35 cm de espesor originalmente planeado por la unidad de diseño.
Las medidas específicas de prevención y control de desprendimientos de rocas en todos los niveles correspondientes al valor cuadrático medio del túnel de la autopista Erlangshan propuesto por este grupo de investigación se muestran en la Tabla 7-5.
Estas medidas preventivas fueron probadas, resumidas, complementadas y mejoradas gradualmente por nosotros en la práctica de la construcción de túneles junto con la unidad de construcción, y han logrado buenos resultados de prueba en la práctica de la ingeniería de túneles (Tabla 7-6), que pueden usarse para la construcción de otros proyectos subterráneos similares. Referencia práctica.
Tabla 7-5 Medidas de prevención y control de desprendimientos de rocas en todos los niveles en el esquema RMS del túnel de la autopista Erlangshan Tabla 7-5 Medidas de prevención y control de desprendimientos de rocas del RMS del túnel de la autopista Erlangshan
Tabla 7 -6 Efectos de la prueba de la autopista Erlangshan de las medidas de control y prevención de desprendimiento de rocas para varios niveles de esquemas RMS en múltiples áreas de desprendimiento de rocas del túnel Tabla 7-6 Efectos de prevención y control de desprendimiento de rocas del túnel de la autopista Erlangshan
Continuación