试比较浅埋偏压隧道的几种施工方法 发表时间：2010-06-11T08:35:09.437Z 来源：《赤子》2009年第22期供稿作者：王宇[导读] 山区公路的布线一般沿沟谷进行，沿线隧道多存在一定的偏压效应。 王宇贵州省公路桥梁工程总公司 550001 摘要结合某隧道工程所采用的三种施工方法，探讨了在不同的施工方法下，施工的受力与变形的不同数值。并对不同的施工方法的优点和注意事项作以分析。 关键词偏压隧道现场监测数值计算施工方法对比研究 1.引言 山区公路的布线一般沿沟谷进行，沿线隧道多存在一定的偏压效应。传统的防偏压方法，一般注重采用设计措施，如增设锚杆与管棚、在偏压较小的一侧增设重力式挡墙或加大衬砌的厚度等，而对施工方法则只简单地提及而没有进行对比研究，这样无形中会加大施工成本，造成施工中不安全因素的增加。本文以具体例子为依托，对施工过程中的监测资料进行分析，提出了适合该隧道的施工方法；同时，采用数值分析的手段，从受力的角度提出了最佳的施工方案。 为以后类似工程的设计与施工提供了依据。该隧道的设计为“CD”施工方法，考虑到施工工期及经济因素，拟对进口段采用正台阶施工进行试开挖并进行施工量测，通过对量测数据、施工进度、经济条件等因素的综合分析提出最终适合于该隧道的施工方法。 2 监测数据分析 根据现场条件及一般隧道的监测内容，该隧道的主要监测项目为：周边位移量测、拱顶下沉量测、地表下沉量测、钢支撑内力量测和锚杆轴力量测。各元件的具体布置，见图1。 2 1地表下沉 从地表下沉的监测曲线图可以看出，当围岩开挖历经20天之后，其地表下沉基本上就处于稳定状态，而此时掌子面已经推进了将近100m左右。上述情况表明：该断面的地表沉降经过20天以后基本完成，可以进行下一步的工作。 2.2 收敛变形 根据量测断面上台阶开挖30～97m的收敛变形血线图可以看出，量测时间共45d。在上台阶开挖过程中收敛量在3mm以内，说明在上台阶开挖过30m时围岩的大部分应力已经释放，围岩的位移大部分已发生。水平测线AC数值最大，表明隧道侧压力比竖直压力大，其中的主要原因可能是隧道左侧成拱效应比右侧成拱效应差，因此隧道左侧受到更大的围岩压力。 2.3 拱顶位移 上台阶开挖后典型断面拱顶实测位移曲线图，该断面围岩主要为炭质板岩，属于Ⅲ类围岩，围岩较破碎。通过对测量线进行拟合可知：(1)最终位移u∞=3883mm，该值较大，这主要是由于该断面所处围岩比较破碎，且节理裂隙较发育。但在第6天位移即为33．43m m，已达到最终位移的81％，这说明围岩很快趋于稳定。(2)当t =16d时，位移速率为0.1mm／d，以后随着时间的增长，位移速率将越来越小。 2.4钢支撑内力 所选取的典型断面主要围岩类型为泥岩，属于Ⅲ类围岩。 内力变化曲线时间上可分为4个阶段。其中上台阶开挖后数据曲线形成了急剧增大一缓慢增大一趋于平缓这I、Ⅱ、Ⅲ三个阶段，下台阶开挖后形成了第Ⅳ阶段。下台阶开挖后，钢支撑左右两侧的内力变化并不一致，说明钢支撑所受的左、右两侧的压力并不相等。 由于各部位内力变化在上台阶开挖后基本一致，因此可以对其中某个部位的内力变化进行分析，从而得到一般的规律，现选取钢支撑内层的左侧部位，经分析其内力最终值为2.393kN；在L =50 m 时为1.56k N，占其最终值的6 5％；在L=100m时，为1.93 k N，占其最终值的81％，可见内力的大部分在上台阶开挖后50m内产生。 2.5锚杆内力量测结果 锚杆内力量测结果，见下图。从图中可以看出，围岩变形超过20天之后，其变形基本处于稳定状态，在最初的一周之内，其变形发展是最为显著的时期，过此之后，其变形将逐渐趋于稳定。因此，围岩开挖之后的初始阶段是值得注意的时期。 2.6 施工方法调整 鉴于实测的位移、支护结构的轴力较小且收敛较快，因此将原设计中采用的“CD”法开挖并辅助超前锚杆支护的施工方法变更为采用台阶法开挖的施工方法即可满足要求。 3数值模型的建立与计算参数的选取 为了更好地了解在不同施工方法下偏压隧道的受力变形规律，以便从隧道受力变形的角度寻找出这种隧道的最佳施工方法，本文采用数值分析的手段，对其进行建模分析。 3.1数值模型的建立 根据不同的施工方法建立的数值模型如下图所示。为节省篇幅，在本文中只列出CD法开挖的网格剖分图。 计算参数的选取：综合国际《工程岩体分级标准》GB50218—94、《公路隧道设计规范》JTJ026-90、《铁路隧道设计规范》TB10003—2001等资料对各类围岩物理力学参数的取值情况，取各类围岩中值作为岩体的计算参数。对锚杆与型钢拱架材料参数则根据实验结果取值。 3．2计算结果与分析 采用数值模拟得出的几种不同施工方法下隧道周边与地表最大位移、隧道周边最大围岩应力。而锚杆轴力和钢支撑内力由于受篇幅限制，不再一一列出。 321不同施工方法下受力共同点 (1)拱顶部分的锚杆与钢支撑在不同的施工阶段受力都很小。 (2)完工后受偏压较大的右墙所承受的围岩应力最大，而且拱脚与墙角往往都是应力集中的地方。 (3)锚杆与钢支撑的受力在施工中间阶段往往是右侧受力稍大，而完工后则左侧稍大。
浅谈新奥法 新奥法的全称是新奥地利隧道工程方法，缩写为NATM，创立于20世纪50年代，在1963年正式命名为新奥地利隧道工程方法。它的产生是基于以下背景：1.锚杆支护在20世纪初出现；2.喷射混凝土机在20世纪40年代末研制成功；3.岩石力学的理论发展为新奥法提供了科学依据。 新奥法的基本概念是以控制爆破为开挖方法，以喷锚作为主要支护手段，通过监测控制围岩变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法，其核心内容是充分发挥围岩的自承能力。在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定，也就是说，承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。 新奥法是一个具体应用岩体动态性质的完整的工程概念，它是建立在科学实践并经大量实践所证明的基础之上的。新奥法的原则归纳以来有以下几点： 1.在隧道的整个支护体系中，围岩是承载结构的一部分，施工中要合理利用围 岩的自承能力，保持围岩的稳定。 2.隧道开挖时，应尽可能减轻对隧道围岩的扰动或尽可能不破坏围岩的强度， 即尽可能使围岩维持原来的三维应力状态，这就有必要对开挖面及时施作防护层，封闭围岩的节理和裂隙以防止围岩的松动和坍塌。 3.允许围岩有一定的变形，初期支护应尽量做成柔性的，以便于与围岩紧密接 触，共同变形和共同承载，重分利用围岩的自身承载作用。 4.洞室开挖后及时施作初期支护，封闭围岩表面，抑制围岩体的早期变形，待 围岩稳定后，再进行二次衬砌。 5.隧道的几何形状必须满足在静力学上作为圆筒结构的计算条件，以此，要尽 可能使结构做的圆顺，不产生突出的拐角，避免产生应力集中现象。 6.对隧道周边进行位移收敛量测是施工过程中必不可少的一个重要环节，从现 场量测反馈信息及时修改设计和施工方案。 7.对外层衬砌周围岩体的渗水，要通过足够的排堵措施予以解决，如在两层衬 砌之间设置中间防水层等。 边正权 2011年11月27日
工程特点：××隧道全长185m，为双连整体式，段落从K261+440 ~K261+625，隧道位于垅岗坳谷区，沿丘陵山坡坡角带展布；一般埋深20-50m，最深100m。隧道穿越地区，大部分为硬砂岩，节理发育；岩体破碎，表层覆盖 1.0~4.0m的碎石亚粘土，围岩以Ⅱ、Ⅲ类围岩为主，施工难度较大，地下水为基层裂隙水，受大气降水补给，水量较贫乏。 由于本隧道为双连整体式隧道，施工时开挖向两洞相联，跨径较大，因此不能按正常的施工顺序开挖，我们采用三导洞正台阶上下半断面分部先墙后拱的新奥法施工。先将中隔墙超前导洞贯通，随后衬砌中隔墙，再分单洞施工。 一、洞口开挖 根据地势特点，结合当地的实际情况（出口处交通方便，远离居民区，洞口开挖方量少）。为尽早进洞，我采用出口处为进洞口，洞口开挖自上而下分台阶开挖。边开挖、边支护、边验收，防止危石坠落和岩面在外界影响下继续风化变质。在洞口接近设计边坡附近时，谨慎选择开挖方法。在洞口部位爆破根据开挖面形状选择光面，预裂或微差爆破方法，并采取适宜装药量，以保护洞口围岩稳定。同时，综合治理地下水和地表水，设置天沟，防止地表径流流向洞口。洞口边坡按图纸要求施工。 二、洞身开挖 综合大洋滩隧道地形、地质、水文条件。工程工期以及本单位的施工经历技术能力，装备情况，对于本隧道采用三导洞先墙后拱开挖，参见隧道图。 开挖时间为T＋1年2月15日～T+1年12月15日，共计10个月，因隧道开挖受天气影响面较小，有效工作日按250天计，平均每天进尺185×2/250=1.48m。
本隧道围岩基本上以Ⅱ、Ⅲ类为主，围岩自稳定性差，为确保开挖洞室稳定和安全，在施工中严格遵循超前，严注浆，短开挖，强支护、勤测量，早封闭的基本原则。 a 中隔墙导洞采用上下半断面短台阶（台阶长3-5m，进洞口处稍短）开挖，Ⅱ、Ⅲ类围岩拱部必要时进行超前预支护，开挖结束后按照设计及时进行初期支护。 b 侧壁超前导洞，采取上下半断面短台阶开挖，台阶长度不大于3m，Ⅱ、Ⅲ类围岩拱部必要时进行超前预支护，侧壁导洞随开挖在外侧按设计随安装中空锚杆、压浆、钢拱架喷射砼，其余部分按导洞设计要求进行支护。 c 中部部分断面开挖，每次长度 1.2m，采用上下半断面正阶法施工，台阶长度3-5m。其中Ⅱ类围岩采用上半断面环形开挖预留核心土，按设计施工将外缘成形后安装中空锚杆压浆钢拱架喷砼，形成一个骨架体，再挖核心土。 1、超前管棚施工方法: 采用钻孔台车辅助施工,步骤如下: ①管件制作:管棚采用φ108普通钢管制作,管节长6-7米,管棚长12米,管棚需用管节联接套焊在钢管的两端接长,第一根钢管前端焊上合金钢片空心钻头,以防止管头顶弯或劈裂相邻管的接头前后错开，避免接头在一断面受力。 ②顶管作业：先将钢管安放在大臂上后，凿岩机对准已钻孔好的引导孔，低速推进钢管，其冲击力控制在18-20mpa，推进压力控
[多选]浅埋隧道地质条件很差时，宜采用哪些超前辅助方法施工（） A、地表锚杆 B、长、短管棚注浆加固 C、超前小导管注浆加固 D、系统（径向）锚杆 ● 暂无解析 [单选]沉设无砂混凝土管时，井点管应高处地面（） A、200～300mm B、300～500mm C、500～700mm ● 暂无解析
[填空题]对于水平成层的岩层，锚杆的作用体现为（）。 ● 暂无解析 [单选]当隧道位于曲线上时，应（） A.采用大半径的曲线，并尽量避免曲线伸入隧道内 B.调整纵坡，按照规范要求设置路面超高 C.尽量采用不设超高的曲线半径，并满足视距要求 D.使曲线半径满足视距要求和路面超高要求
● 本题暂无解析 [判断题]隧道衬砌外观鉴定要求混凝土表面密实，任一延米面积内蜂窝麻面面积不超过5%，深度不超过20mm。 A.正确 B.错误 ● 暂无解析 [单选]以下可以用于基坑回填的是（） A、纯粘土、淤泥
B、粉砂、杂土 C、小于150mm粒径的石块 ● 暂无解析 [多选]浅埋隧道开挖时地表下沉监控量测目的在于了解（） A、地表下沉范围、量值 B、地表及地中下沉随工作面推进的规律 C、地表及地中下沉稳定的时间 D、施工进度安排是否合适 ● 暂无解析
[多选]隧道施工测量控制应包括哪些方面（） A、洞外地面控制测量 B、三角测量 C、洞内控制测量 D、导线测量 ● 暂无解析 [单选]影响隧道通风方案选择的最主要因素为（） A.隧道长度、地形地质条件 B.隧道造价、隧道施工条件 C.隧道长度、隧道交通条件
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第一节一般隧道工程施工方案、施工方法 一、概述 本标段有隧道7座，共计17144双线延m。其中石板山隧道(7505m)和北固底隧道(4507m)为本标段的重点控制性隧道。隧道均采用双线断面型式，衬砌采用曲墙复合式衬砌。本标段隧道概况见下表。 (一)总体方案 1．隧道开挖的基本原则是在保证围岩稳定，或减少对围岩扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法或掘进方式，并尽量提高掘进速度。在施工中要坚持先探后挖的施工原则，将超前地质预报纳入施工循环，不探明前方地质不能开挖。在不良地质地段，隧道主要施工顺序是：超前地质预报→超前支护→开挖→初期支护→仰拱开挖及浇筑砼→铺设防水板→拱墙二次衬砌。 2．本标段隧道综合采用掌子面地质素描、TSP-203地震波探测系统、超前水平钻孔、地质雷达、红外线探测等技术进行超前地质预报。 3．监控量测在隧道施工过程中为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，是确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的重要手段。在本工程施工中将综合采用位移反分析法和荷载反分析法，利用3D-
σ程序进行计算和模拟计算。利用已经得到的现场量测信息，进行反分析计算，提供出开挖工作面附近已经开挖地段和尚未开挖地段的地应力大小、方向和围岩的物性等指标，预测开挖工作面前某范围内的未来动态，以便提前采取工程措施，验证设计参数和施工方法。根据开挖面的状况，拱顶下沉、水平位移量大小和变化速率，综合判定围岩和支护结构的稳定性，并及时反馈于设计和施工。 4．在隧道施工组织中，组织大型机械化施工，采用无轨运输出碴方式，实施钻爆、装运、支护、衬砌四条主要机械化作业线，以保证砼内实外美为第一要务，进而实现隧道工程的安全、质量和工期目标。 5．本标段隧道工程根据工程分布及工程量的大小，以便于管理和方便施工的原则划分成7个独立的施工单元，各施工单元由独立的隧道施工队组织施工。 6．石板山隧道和北固底隧道先行开工，各工区内隧道根据工程量的大小采取平行或顺序施工，Ⅰ工区段庄隧道完成后，再进行上安隧道的施工；Ⅱ工区南固底隧道和北固底隧道进口端(1900m)采取平行方式施工；Ⅲ工区北固底隧道出口端(2607m)和库隆峰隧道进口端(1806m)两座隧道采取平行方式施工；Ⅳ工区库隆峰隧道出口端(1131m)和小寨隧道由隧道施工四队负责施工，两座隧道采取顺序施工方式，库隆峰隧道完成后，再进行小寨隧道的施工；Ⅴ工区石板山隧道进、出口及斜井工作面平行施工。 (二)分部方案 1. 进洞方案 (1)根据工期要求和隧道长度，同时考虑隧道弃碴位臵，石板山隧道采取进出口和斜井三口进洞，北固底和库隆峰隧道采取进出口双口进洞，其余隧道均采用单口掘进的方式施工。 (2)根据图纸，组织复测并控测布网，准确定出洞口位臵，按设计位臵放出边、仰坡及洞脸开挖边线。在洞口仰坡开挖线外设截水沟一道，防止雨水冲刷洞门，并在坡顶上部埋设2个下沉观测C20砼桩，定时观测下沉情况；做好截排水系统后，人工配合挖掘机按照设计坡度、尺寸进行洞门土方开挖，挖出洞口位臵。洞口采用挖掘机开挖，自卸车运土，人工配合刷坡。
电力隧道浅埋暗挖法施工方案 一、总体施工方案 暗挖隧道施工过程中应严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针，切实做到信息化施工。现场监控量测是监视围岩稳定、判断隧道支护结构是否合理、施工方法是否正确的重要手段，也是保证安全施工、提高经济效益的重要条件，应贯穿施工的全过程，通道量测数据的分析处理，掌握围岩稳定性的变化规律，调整支护结构参数。 超前小导管如在粘土层施工，采用风钻钻进法打设,在砂卵石层用φ20mm 的高压风管吹孔,铁锤夯打。隧道渣土在隧道内由人工手持风镐、铁锨开挖，手推车运输，然后通过设在施工竖井处的 5T 电动葫芦吊出竖井，自卸汽车运出施工现场。喷射用混凝土通过输料筒输送至竖井底部，人工用手推车运输至作业面。二次衬砌用混凝土采用商品砼，通过输送泵输送至作业面。 整个暗挖隧道重点控制地表沉降、管线保护，采取不同的施工方法，以超前钢插管超前支护、注浆加固地层为主要手段，及时施作支护体系。 二、主要施工方法 总体施工工序：竖井施工→马头门施工→隧道土方开挖→初衬施工→防水施工→底板钢筋绑扎→支模板→浇注二次衬砌混凝土→电缆支架及人行步道施工→现浇混凝土盖板→检查井施工→防水处理→回填。
（一）、竖井初衬施工 竖井是电力隧道工程施工时的工作井，也是电缆敷设、检查、维修时的人员、设备出入口。本工程竖井采用Φ4.1m 圆形竖井结构。 主要施工工序：测量放线→人工挖探坑→开挖井口土方→绑扎锁口圈梁钢筋→支立模板→浇筑圈梁砼→砌筑井口段挡土墙→立龙门架→搭护栏→开挖竖井土方→安装网构钢架→喷射砼→井底钎探→竖井封底。 1、竖井井口段施工 土方开挖采用人工开挖，正式开挖前必须先挖条形探坑，必须挖至原状土。条探坑呈“十”字交叉，交叉点为竖井中心点，发现没有地下障碍物及管线后方可继续开挖。开挖过程中发现地下建筑物、管线或文物必须立即停止施工，制定保护方案，联系相关单位，按照有关预案程序采取相应措施。 竖井开挖过程中及时网喷 C20 砼防止井壁坍塌。挖到地表下圈梁底部的标高后，绑扎圈梁钢筋。锁口圈梁采用混凝土输送泵一次性灌注 C30 混凝土，然后根据竖井规格依照设计图纸进行圈梁上部砖墙的砌筑。 在施工时，根据设计要求及施工需要完成爬梯、临电、临水、下料系统等的预埋件的布设，避免竖井完成后对结构体进行反复的凿除，破坏竖井结构。 2、龙门架安装 龙门架是施工时的垂直运输设备，所有材料、设备、土方必须由
隧洞工程TBM施工组织设计方案
第九章 TBM施工 9.1 TBM施工总体安排 本标段隧洞工程K3+000～K22+965.83采用双护盾硬岩掘进机施工，最小开挖直径5900mm，安装新刀时开挖直径5930mm；开挖后拼装预制钢筋混凝土管片衬砌，管片内径5m，宽度1.5m，厚度350mm，由六块组成；管片与洞壁之间的空隙充填豆砾石，之后回填灌浆。隧洞出渣运输采用有轨运输，采用变频电动机车牵引编组列车。 9.1.1 TBM施工 双护盾TBM在隧洞出口场地组装，之后滑行通过1200m钻爆法施工段，自K22+965.83开始始发掘进，到达通风竖井位置的检修洞室经全面检修后继续掘进，最终在拆卸洞室完成TBM的拆卸并运出隧洞。总体施工顺序如图9-1所示。 图9-1 TBM施工顺序图 9.1.2 TBM施工出渣运输 隧洞施工采用采用有轨运输出渣，每列编组列车可满足两个掘进循环材料运输及出渣要求，洞内轨道布置为四轨三线，TBM后配套走行两根外轨，后配套尾部设一组“Y”型道岔，只允许一列编组列车进入后配套区域装卸石渣与材料，列车走行中间两根钢轨。随着掘进长度的增加，在隧洞里程K18＋000、K13＋000、K8＋000附近分别设一副“X”型道岔，道岔位置设专职人员职守并安装有线电话和施工调度保持联系。 9.1.3 管片拼装及填充灌浆 管片与洞壁之间的空隙用粒径为5～10mm的豆砾石填充，采用TBM配置的喷射机自管片预留的注浆孔以0.2～0.3MPa的压力注入。在距离尾盾30～50m开始注浆，注浆以20环为一个施工单位，注浆压力0.2～0.3MPa，浆液水灰比按施工图纸要求或
隧道开挖施工方法 一、全断面施工 Ⅱ级围岩整体性较好，采用全断面光面爆破开挖（开挖顺序见II围岩开挖示意图），锚喷初期支护，采用凿岩机钻孔，Ⅱ级围岩开挖进尺3.5m。出渣采用装载机或挖掘装载机装渣，采用带废气净化装置的自卸汽车运渣。全断面液压衬砌钢模台车衬砌。 全断面法施工工艺见“Ⅱ级围岩全断面法施工工艺流程图”。 Ⅱ级围岩全断面法施工工艺流程图 二、台阶法施工 Ⅲ级围岩采用台阶法开挖，台阶法施工将断面分为上下两部分（见III级围岩开挖示意图）。上台阶长度30m，下台阶长度为10m，为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动，拱部及边墙采用光面爆破。上台阶断面采用简易工作台架、YT28风钻钻孔；下台阶断面采用 凿岩机钻孔，Ⅲ级围岩开挖进尺3.1m。
采用装载机装渣，自卸汽车运渣。全断面液压衬砌钢模台车衬砌。 台阶法施工工艺见“台阶法施工工艺流程图”。 台阶法施工工艺流程图 三、台阶法施工 Ⅳ级围岩采用三台阶法开挖，台阶法施工将断面分为上中下三部分（见Ⅳ级围岩开挖示意图）。上台阶长度5m，中台阶长度6m，下台阶长度为6m，为了保证开挖轮廓圆顺、准确，维护围岩自身承载能力，减少对围岩的扰动， 拱部及边墙采用光面爆破。上台阶采用简易工作台架、YT28风钻钻孔；Ⅳ级围岩开挖进尺2.1m。 采用挖掘机装渣，自卸汽车运渣。全断面液压衬砌钢模台车衬砌。
三台阶开挖法施工工艺流程图 三、大拱脚台阶法施工 V级围岩地段采用大拱脚台阶开挖法施工，尽量采用人工风镐配合长臂挖掘机开挖，侧翻式挖掘机装碴，自卸汽车运输。必要时采用微振动爆破，YT28风钻钻眼，非电毫秒雷管起爆，每循环进尺0.8m。
隧道工程概况 一.隧道简介 苏家坪隧道位于兰渝（兰州—重庆）线上，为单线隧道，隧道进口位于四川省广元市朝天区蒲家乡下甘子沟，隧道出口位于四川省广元市朝天区蒲家乡下干溪沟，隧道起讫里程DK500+80~DK500+992，全长912m，隧道洞身最大埋深183m。整座隧道为 3.0%的上坡，隧道11m位于R—4500m的左偏曲线上，31m位于R—4495.496m的右偏曲线上。 二.工程与水文地质特征 隧道所通过的地层主要为第四系全新统坡积碎石土、三叠系泥岩夹页岩、泥岩夹泥灰岩。隧道区在大地构造单元上处于扬子准地台之龙门—大巴台缘褶皱带，该段因背斜构造影响，岩体小褶曲发育，节理裂隙较发育，局部产状紊乱。本段地表水不发育；地下水主要为基岩裂隙水和岩溶水，基岩裂隙水主要存在于风化裂隙和节理裂隙带，岩溶水赋存于岩溶弱~中等发育地带，主要靠大气补给，无侵蚀性。 三.地震烈度及气象资料 该区地震动峰值加速度0.10g（相当于地震基本烈度七度），地震动反应谱特征周期0.40s。属于亚热带湿润向暖温半湿润过度的季风气候，年平均气压957.7hpa；年平均气温16.1℃；最冷月平均气温5.2℃；最大冻结深度为0m，年平均降水量941.8mm；年平均蒸发量1499.4mm，年最大蒸发量1670.6mm;平均风速1.3m/s。 四. 洞口位置的确定与洞门的选择 兰州与重庆端洞口都按“早进洞，晚出洞”的原则，结合实际地形条
件及控制边仰坡开挖高度，定洞口于DK500+080与DK500+992处,采用耳翼式洞门；为确保隧道进洞安全，进口段设置一环Ф108大管棚，管棚环向间距40cm，长度20m。 五.初砌支护设计 隧道内轮廓按旅客列车行车速度值200km/h设计，轨面以上净空面积为87.13m2以上。隧道按喷锚构筑发技术要求设计，采用复合式初砌，初期支护采用喷锚支护。喷混凝土采用湿喷工艺。 六. 监控量测 现场监控量测不仅监测施工阶段围岩和施工动态、确保施工安全，而且是调整初期支护设计参数、确定二次初衬和仰拱的施做时间的依据。监测项目：洞内外观察、净空变化、拱顶下沉、地表沉降及围岩内部变化。量测断面间距应根据围岩级别、隧道断面尺寸及埋置深度确定，Ⅴ级围岩地段为5~10m，Ⅳ级围岩地段为10~30m，Ⅲ级围岩地段为30~50m。七. 防排水设计 设计原则：隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。全隧道洞内防排水均设置双侧水沟加中心水沟排水，在初期支护和二次初砌之间铺设1.5mm厚防水板;施工缝、变形缝均采用复合防水构造。洞外防排水以拦截地表水，不得通过隧道引排隧道为单面上坡，重庆端口外侧沟做成不小于2%的反坡，并在洞口外2m设一横向盲沟。 八.施工方法 隧道采用单项掘进，Ⅲ级围岩可采用全断面或段台阶法开挖，Ⅳ级
浅埋隧道施工方法分析 李会明 【摘要】隧道是埋置于地层内的一种地下建筑物。隧道按照埋置的深度分类：可划分为深埋隧道、浅埋隧道和超浅埋隧道。本文主要介绍研究的是浅埋隧道，对浅埋隧道中一些常见的施工方法进行综述概括，并对其技术原则、施工工艺、技术要点以及优缺、点进行对比分析。 【关键词】浅埋隧道；施工方法；明挖法；盖挖法；浅埋暗挖法；盾构法 Analysis of Shallow T unnel C onstruction M ethods Li Huiming Abstract The tunnel is an underground buildings buried in the strata.It classified in accordance with the depth of embedment:can be divided into the deep tunnel,shallow tunnel and ultra-shallow tunnels.This paper mainly describes and researches shallow tunnel.Summary some common construction methods in tunnel shallow,and analyze their technical principles, construction techniques,technical points,advantages and disadvantages. Key words Shallow tunnels;Construction methods;Open-cut method;Cover digging method;Shallow mining method;Shield method 1引言 隧道洞顶至地表的土层厚度叫做埋深，浅埋隧道是指隧道的埋深不足隧道洞径2倍大小的隧道。浅埋隧道由于埋深较浅，紧邻地表，因此受地表环境，诸如地表荷载、地下水、地面构筑物等因素的影响较大。另外，浅埋隧道围岩地质条件比较复杂，一般岩层多为黄土岩、风化岩、膨胀性围岩等，其自稳性很差，围岩难以自成拱，容易出现地表沉陷、落拱塌方等地质问题。 基于浅埋隧道这些特点，出现了一系列比较适合浅埋隧道特点的施工方法，比较常用的有明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法和盾构法等。各种施工方法有不同的优、缺点和适用范围。在施工过程中，应全面了解和掌握浅埋隧道的特点及准确其施工方法的技术要点和施工工艺，以保证浅埋隧道工程的安全性、适用性和经济性。
铁路隧道施工方法及选择
隧道全断面法施工月掘进速度表4一13 单口月成洞在100米以上的隧道表
单口月成洞在100米以上的隧道表表4—14 注:以上各隧道均无横洞、斜井与竖井。
浅埋隧道常用施工方法的适用条件及特点 施工方法台阶法中隔墙法(CD) 交叉中隔墙法(CRD) 大管棚法双侧壁导洞法(眼镜工法) 示意图 适用条件 适用于较好地层的中小 型断面 适用于软弱地 层的中小型断面 适用于软弱地层且地面 沉降控制严格的中型断 面 适用于软弱地层的中 小型断面,尤其就是短 隧道,如穿越铁路、公 路 适用于软弱地层的大中 型断面,尤其就是地面沉 降控制严格的大型断面 特点施工方便,速度较快,可 增设临时仰拱与锁脚锚 杆,对控制下沉有利 施工方便,速度 较快,对控制地 面沉降有利 施工复杂,速度慢,有利 于控制地面沉降,但成本 较高 适用性强,结构形式 简单,有利于控制沉 降,但技术要求高 施工复杂,速度慢,有利 于控制地面沉降,但成本 较高
浅埋暗挖法修建隧道及地下工程主要开挖方法 重要指标比较 施工方法示意图 初期支护 造价 适用条件沉降工期防水 拆除量 1、全断面法 地层好,跨度≤8m 一般最短好无低 2、正台阶法 地层较差,跨度≤12m 一般短好无低 3、上半断面临时封 闭正台阶法地层差,跨度≤12m 一般短好小低 3、正台阶环形开挖 法地层差,跨度≤12m 一般短好无低 4、单侧壁导坑正台 阶法地层差,跨度≤14m 较大较短好小低 5、中隔墙法 (CD工法) 地层差,跨度≤18m 较大较短好小偏高 6、交叉中隔墙法 (CRD工法) 地层差,跨度≤20m 较小长好大高 7、双侧壁导坑法 小跨度,连续使用可扩成大 (眼镜工法) 大长效果差大偏高 跨度 8、中洞法 小跨度,连续使用可扩成大 小长效果差大较高 跨度 9、侧洞法 小跨度,连续使用可扩 大长效果差大高 成大跨度 10、柱洞法 多层多跨大长效果差大高 11、盖挖逆筑法 多跨小短效果好小低
收稿日期:2018-10-11;修回日期:2019-08-31 第一作者简介:刘飞香(1963 ),男,湖南湘阴人,1983年毕业于西南交通大学,工程机械专业,本科,教授级高级工程师,西南交通大学兼职教授,主要从事隧道建造智能装备研制与规划工作三E-mail:liufeixiang@https://www.doczj.com/doc/532215540.html,三 某隧洞工程TBM 不良地质处置探究 刘飞香 1,2 ,于一洋1 (1.中国铁建重工集团股份有限公司,湖南长沙一410100;2.西南交通大学,四川成都一610031) 摘要:为解决某隧洞工程面临的断层破碎带二软弱围岩大变形二塌方二大坡度二涌水突泥二岩爆二高地热等不良地质问题,设计具有电液混合脱困二刀盘扩挖二护盾延长二超前钻机二应急排水二空气冷却装置等功能的敞开式TBM,并在实际应用中增加螺旋清渣机二钢拱 架顶升等功能,与拦水坝二超前注浆二管棚支护等施工手段相结合,有效度过最大涌水量达772.57m 3/h 的涌水段二232m 的岩爆段二445m 的蚀变段二塌方段二60m 的涌泥涌沙段,最后根据实际应用效果,指出针对性设计存在的不足和需要改进的地方三 关键词:隧洞工程;不良地质;敞开式TBM DOI :10.3973/j.issn.2096-4498.2019.09.017文章编号:2096-4498(2019)09-1515-08 中图分类号:U 45一一一一一文献标志码:A 开放科学(资源服务)标识码(OSID ): TBM Technologies in Bad Geology of a Tunnel Project LIU Feixiang 1,2 ,YU Yang 1 (1.China Railway Construction Heavy Industry Co.,Ltd.,Changsha 410100,Hunan ,China ; 2.Southwest Jiaotong University ,Chengdu 610031,Sichuan ,China ) Abstract :According to the unfavorable geological problems,such as fault fracture zone,large deformation of soft surrounding rock,collapse,large slope,water and mud inrush,rock burst,high geothermal,etc.,encounter during TBM boring in a tunnel,an open TBM with functions of electro-hydraulic mixed jamming release,cutterhead enlargement cutting,shield extension,advance drilling rig,emergency drainage and air cooling device is designed;and functions of screw slag cleaner and steel arch frame jacking are added in practice.By cooperating with dam,advance grouting and pipe roof support,the TBM has successfully passed through the water gushing section with maximum water gushing capacity of 772.57m 3/h,rock burst section of 232m,alteration section of 445m,collapse section,and mud gushing section of 60m.Finally,according to the practical experience,the shortcomings of the targeted design and the improving direction are put forward. Keywords :tunnel engineering;bad geology;open TBM 0一引言 TBM 施工具有快速二优质二高效二安全二环保二自动 化等优点,目前已广泛应用在国内各长大隧洞引水工程中[1],但TBM 也因其自身结构特点存在一些不足之处,如进洞后改造困难二施工手段单一二对于地质条件适应性差等[2]三因TBM 无法适应地质而导致施工失败的情况,国内外时有发生,如昆明掌鸠河引水工程上公山隧洞二台湾坪林公路隧道二印度Dul Hasti 水电工 程引水隧洞[3],其中大多数都是TBM 通过不良地质地段时发生了突水二塌方二卡机等工程事故,严重影响了工程安全二质量二经济与社会效益三 自我国使用TBM 进行隧道(洞)施工以来,针对 复杂地质条件下TBM 施工技术,很多学者进行了不同方面的研究,例如:杨晓迎等[4]以辽宁大伙房输水工程为例,对深埋地层TBM 卡机问题进行了分析,采用导洞法绕到刀盘前方,进行人工开挖,衬砌完成后TBM 步进通过;董泗龙[5]以某供水工程为例,介绍了固结灌浆及超前管棚预注浆的脱困处理;邓青力[6]以中天山隧道为例,采用自进式锚杆及化学注浆方法处理TBM 卡机问题;徐虎城[7]以新疆某引水工程为例,通过超前地质预报和化学灌浆相结合的方法使TBM 顺利脱困三 为应对不良地质,也有不少学者在TBM 设计方面进行了研究,例如:秦岭TB880E TBM 采用液压马达驱动刀盘慢速旋转,用于换刀二检修二脱困等,但是没有
6.7隧道工程施工方案、方法及工艺 6.7.1概述 本标段隧道共有8座，总长19454m，隧道占本标段总长的72.5%。隧道均为单洞双线隧道，内线间距5.0m，最大埋深343m，最小埋深37m，超4Km长度隧道3座。长大隧道多个工作面同时施工，施工组织难度大；单工作面掘进长度大，通风困难。地质构造复杂，部分隧道存在承压水、断裂破碎带，基岩裂隙水较发育等不良地质存在，隧道埋深较浅，对超前地质预报、监控量测及施工过程控制要求高。本标段的隧道暗挖段采用复合式衬砌，隧道明挖段采用明洞式衬砌结构。 6.7.2总体施工方案 （1）隧道暗挖段均按喷锚构筑法原理组织施工，隧道施工方法应根据工程地质和水文地质条件，开挖断面大小、衬砌类型、隧道埋深、隧道长度、工法转换的难易、机械设备的配置、工期要求及环境制约等因素综合研究确定。Ⅴ级围岩采用三台阶临时横撑法和三台阶七步法施工、Ⅳ级围岩采用三台阶法施工，Ⅲ级围岩采用台阶法施工，Ⅱ级围岩采用全断面法施工。 （2）隧道明洞段采用整体式衬砌，隧道暗洞采用复合式衬砌。复合式衬砌由初期支护、防水隔离层与二次衬砌组成，采用拱墙加仰拱结构型式。初期支护采用喷射混凝土，二次衬砌采用模筑混凝土。隧道洞口段及偏压浅埋地段进行结构加强。 （3）斜井与正洞连接处路面标高＝正洞对应里程轨面标高-0.6m；双车道斜井井身间隔300m和井底处设置30m长缓坡段，以利会车及安全；斜井变坡处均设置半径100m的竖曲线，以使路面平顺；斜井与正洞连接段，设30m长衬砌结构加强段。 斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩地段采用曲墙式（双车道）喷锚衬砌，Ⅳ、Ⅴ级围岩地段采用曲墙式（双车道）复合式衬砌，斜井与正洞连接段结构加强衬砌采用复合式衬砌。洞口Ⅴ级围岩地段采用超前小导管预支护，格栅钢架加强，台阶法施工。Ⅳ级围岩地段采用超前锚杆预支护，格栅钢架加强，台阶法施工。 6.7.3施工准备 在工程开工后，首先进行征地拆迁、修筑临时施工便道、架设施工供电线路、修筑供水设施和铺设供水管道、砌筑洞顶截水沟、开挖洞口段土石方。洞口场地开挖完成后，安装和修建隧道供风、供水、发电、混凝土生产、钢构件加工等设备与
隧道施工方法：矿山法（传统的矿山法和新奥法）、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法、盾构法等。 1.矿山法 1.1矿山法：用于山岭隧道,因用于矿石开采而得名，它包括传统矿山法和新奥法。多数情况下都需要采用钻眼爆破来进行开挖，又称为钻爆法。有时将新奥法从矿山法中另立系统。（将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”。将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称为“新奥法”） 1.2新奥法与传统的矿山法区别：传统的矿山法施工是把地层压力视作外力荷载，新奥法是把围岩和支护结构作为一个统一的受力体系，围岩是荷载的来源，又是支护结构体系的一部分，围岩和支护结构相互作用。 1.3新奥法施工的基本思想：充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、量测来指导地下工程的设计与施工。 1.4新奥法的主要特点： a.充分保护围岩，减少对围岩的扰动。 因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动。 b.充分发挥围岩的自承能力。 c.尽快使支护结构闭合。 d.加强监测，根据监测数据指导施工。 1.5新奥法的基本原则:可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤量测”。 2.掘进机法 2.1掘进机法：包括隧道掘进机法和盾构掘进机法，前者应用于岩石地层，后者主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。 掘进机施工法(TBM)是一种利用回转刀具开挖(同时破碎和掘进)隧道的机械装置。此法修筑隧道的方法称掘进机法。 2.2优点：施工速度快，工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显。无爆破围岩的损伤小，减轻支护的工作量。振动、噪声小，对周围的居民和结构物的
隧道施工方案_计划方案 隧道施工方案 随着科学技术与经济的发展，对隧道施工工程提出了更高的要求。目前，国内在隧道工程施工过程中，普遍采用矿山法、新奥法；在岩土隧道施工中，主要采用钻爆法掘进，以及掘进机施工，对于城市地下等浅埋隧道，在施工过程中，盖挖法施工 采用明挖或盖挖法进行施工，同时使用地下连续墙，暗挖时采用盾构法和浅埋暗挖法等较高技术含量的施工法。浅埋偏压铁路隧道在隧道施工中是难度较大的一种隧道。
1 工程概况 白塔寺隧道位于重庆市万盛区境内，穿越一脊状山梁，进口里程D1K24+690，出口里程为D1K27+547，中心里程D1K26+118.5，全长2857m，最大埋深206m。本部负责施工白塔寺隧道出口段，里程为D1K26+160至D1K27+547。其中包括车站大断面Ⅴ级围岩152m，Ⅳ级围岩75m，Ⅲ级围岩320m，明洞5m，共552m；单线小断面Ⅴ级围岩30m，Ⅳ级围岩400m，Ⅲ级围岩405m，共835m。
隧道出口端浅埋段穿越突出山脊，属于地形偏压，出口覆盖2～6m碎石层，下伏基岩为三叠系中统雷口坡组中厚层状泥灰岩夹页岩，岩层倾角50～60°，岩层走向与线路走向一致。D1K27+390～D1K27+542段属于浅埋、地形严重偏压地段。 2 隧道偏压原因及判断方法 2.1 隧道偏压的起因
对于偏压隧道，通常情况下，受各种原因的影响和制约，进而在一定程度上导致围岩压力出现不均匀性，从而使隧道支护受偏压荷载的作用。主要原因包括： 2.1.1 施工原因 在施工过程中，因施工方法选择不当，进而在一定程度上导致开挖断面发生局部的坍塌，从而影响围岩压力的稳定性，使得应力过于集中，进一步造成隧道偏压。如果对其进行正确的处理，正常施工一般不会受到影响。 2.1.2
台湾雪山隧道主隧道TBM工法 来源：海峡两岸隧道研讨会 摘要：台湾北宜高速公路雪山隧道长12.9km，两条直径11.74m的主隧道南下、北上线及一条直径4.8m的导坑，原规划均采用全断面隧道钻掘机(以下简称TBM，Tunnel Boring Machine)钻掘施工。由于地处板块冲击区地质复杂多变且地下水极为丰沛，不论以钻炸法施工或以TBM钻掘施工，皆极易发生灾变，断面愈大愈危险，必须事前妥善研拟因应方案及选择适当之TBM，提高警觉小心施工，灾害发生时快速应变并谨慎处理，才能将恶劣地质与涌水灾害损伤减至最小，尤其地质构造上，穿越雪山隧道之断层主要分布在南端(头城)约3.6km的范围内，其断层宽度甚至达50m以上，而雪山隧道因考虑环保水资源保护，施工期的排水、洞口设施的腹地、运弃碴料等之因素，业主决定三条隧道均由南洞口(头城端)以TBM发进向北洞口(坪林端)方向开挖，TBM实际所遭遇的恶劣地质及蕴含丰富的地下水量较所预估之状况更为艰巨险恶。本文叙述雪山主隧道恶劣地质下TBM施工之经验，提供两岸隧道与地下工程界卓参，企盼工程技术与管理，能在恶劣地质困境的考验下，获致进一步的突破与成长。 关键词：隧道钻掘机恶劣地质断层 0前言 北宜高速公路为促进台湾东部地区经济发展最主要之交通工程，其中第四标工程(坪林头城段)雪山主隧道之开挖施工则是本交通工程成功之关键，且最为艰困的工程。交通部台湾区国道新建工程局第三区工程处于1993年7月23日与荣民工程股份有限公司签约开工，监造单位为中兴工程顾问股份有限公司。第五标导坑工程早在两年前(1991年7月15日)即先行开挖施工，唯当北上线TBM于1996年元月底开始发进时导坑TBM仅仅开挖约1.6km长，且已历经九次受困，因此导坑之主要功能如沿线地质探查数据回馈主坑开挖作业、预先由导坑施作必要之主隧道开挖面地质处理、排水等功能均未发挥，足见雪山隧道工程之艰难，对于主隧道施工而言，相对地增加了许多的困境与风险。1998年10月世界知名的隧道月刊T&T(Tunnels &Tunneling International)，Shani Wallis为文“台湾坪林隧道百折不挠(Pinglin perseverance in Taiwan)”载曰：「许多人认为坪林隧道不可能建成(This is the tunnel that just can not be built)，但是台湾人却不放弃(But the Taiwanese are not giving up)」，可见坪林(雪山)隧道的艰困众所周知，甚者，英国百科全书British Encyclopedia将本工程列人世界知名的艰难工程“a renowned difficult project in the World”。 北上线主隧道TBM首先于1996年5月1日开始全断面开挖，期间经历了七次受困地质处理，唯不幸总计仅开挖456m，于1997年12月15日，TBM在里程38K+902处不幸发生抽坍灾变，涌水量750～800L/s，水压1.8MPa，抽坍掩埋TBM及B/U支持系统100余m，终遭致几乎全毁之命运。1999年9月，业主国工局报经交通部核定将北上线TBM拆解，全线改采D&B钻炸法施工。 南下线TBM则于1996年8月19日在顶导坑(122m)之保护下开始开挖。同样地，于1997年7月10日，TBM开挖了654m，在上新断层附近(里程：38K+858)遭遇极其剪裂破碎之剪裂泥层，致无法继续向前推进。为考虑南下线TBM安全地通过上新、巴陵、大金面、石牌南、北支等断层，在经业主及监造单位同意下，改采顶导坑及TBM混合工法，在TBM前方先行施作顶导坑，共计1935m(里程：38K+858～36K+923)。TBM 整整原地停滞了2年又9个月，于2000年4月1日才重新启动，配合前方顶导坑施作之进度采渐近式开挖掘进。南下线TBM历经8年半，终于在2005年2月2日上午6时20分开挖至北端钻炸法衔接段的最后1cm，里程32K+195，完成了全线贯通的艰巨任务，期间共经历了一次尾盾受夹(里程：36K+670)及一次受困地质处理(里程：36K+440)。南下线TBM全断面开挖长度计3863m，TBM及D&B(顶导坑)混合工法开挖长度计3453 m，合计TBM总共开挖7316m，详见表1。南下线TBM于2004年3月创单月开挖最高纪录360.056m/月，并在2005年2月1日最后一天创单日开挖最高纪录19.528m/d。 表1雪山隧道开挖工法及长度