大断面铁路黄土隧道变形控制浅谈
[摘要] 某隧道施工过程中初支砼变形、掉块和地表出现下沉开裂，对其产生的原因进行了分析，及时调整了施工方案，采取了应对措施，加强初支支护强度，减小了隧道初期支护变形，对隧道施工有一定的指导意义。
[关键词] 大断面黄土隧道变形控制
一、工程概况
马家庄隧道起讫里程dk711+896--dk721+255,全长9539m，位于陕西省合阳县马家庄乡境内，是大西客专铁路控制性工程，洞身均为黏质黄土（q2eol3）层厚50-67m，土质不均，具湿陷性，自承能力差，设计按ⅳ级围岩支护，采用三台阶七步法开挖，开挖断面153.82m2。
当隧道开挖至dk717+590，发现掌子面土壤含水量极不均匀，左侧拱腰土壤含水率13%，右侧拱腰含水率19.2%，且右侧拱腰部位有掉块情况，已施工的 dk717+575-- dk717+580初支砼沿隧道纵轴方向出现裂缝,裂缝对称分布于两侧拱腰的钢架接头部位，且初支砼表面有湿渍。经量测拱顶下沉38.8cm，收敛10cm，原预留变形量已无法满足初支净空要求。
隧道洞身在dk717+575--dk717+620段埋深49m，地表地势低洼，施工时正值雨季，由于该段洞身埋深较大，施工人员未意识到地表水会经地裂缝下渗而导致隧道变形。地表水下渗导致土壤粘聚力减小，稳定性降低，在应力重分布及自重的作用下隧道初支变形增大，
浅埋软弱围岩隧道变形控制 摘要：本文以宁安铁路钟鸣2#隧道为例，重点阐述在浅埋软弱围岩隧道施工，通过各种技术措施对围岩变形进行控制的方法。 关键词：隧道，浅埋，软弱围岩，变形控制 abstract: this article to ning an railway chiming 2 # tunnel as an example, focuses on the shallow buried tunnel in weak rock construction, through various technical measures to control surrounding rock deformation method. key words: tunnel, shallow buried and weak surrounding rock, deformation control. 中图分类号：u452.1+2 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）引言 在高铁建设过程中，出现了越来越多的地质条件复杂，浅埋软弱围岩的高风险隧道。由于这些浅埋地层的埋藏比较浅，大多是强风化破碎的围岩，地质条件变化较大，围岩应力分布复杂，且开挖断面大，造成了隧道施工过程中，施工难度增大，初支变形复杂和隧道整体稳定难以控制的情况，隐含着很多坍塌等安全隐患。本文以钟鸣2#隧道为研究对象，阐述在浅埋软弱围岩隧道施工过程中如何采取对策减小初支变形，确保施工安全的方法。 1 工程概况 钟鸣2#隧道位于宁安铁路铜陵境内，双线全长798m，施工里程为dk140+830～dk141+628。隧道穿越地层主要为含砾粉质黏土及泥质
边坡变形监测方案实施及数据处理分析 【摘要】边坡工程施工过程中，由于填挖面大，引起周边环境变形的可能性就高，需要对边坡进行有效的变形监测，针对变化及时采取一些方法处理，以保证设施的安全。这种项目就需要正确地采用一个合理的监测方案，对数据处理、分析。本文结合已完成项目的实例，对边坡进行水平位移和沉降监测，采用监测方法为精密二等水准、极坐标法，并对其进行分析。 【关键词】变形监测；基准网；变形点；边角网；极坐标法；闭合水准路线 1 工程概况 某变电站东南侧边坡于2011年发生滑坡，后采用42根抗滑桩进行加固处理。根据施工单位的反映，抗滑桩施工2012年3月施工完毕后至2012年5月初，抗滑桩发生位移，附近水泥地面发现裂缝，呈放大趋势。为了准确了解抗滑桩变形情况，要求对桩顶水平及垂直位移进行变形监测。 2 监测方案的实施 2.1 基准控制点和监测点的布设 2.1.1 基准网的建立 选择通视良好、无扰动、稳固可靠、远离形变护坡高度3倍即45m外比较稳定的地方埋设四个工作基点，其中三个工作基点A1、A2、A3采用有强制归心装置的观测墩，照准标志采用强制对中装置的觇牌。A2、A3为观测墩，地面高度约1.2m，埋深至基岩位置，A4为主要检核点，埋设在加固坎上，地质较为稳定。 A3、D12、SZ1为沉降基准点，D12在是4×4m的高压电塔加固水泥墩上，建成已超过一年，SZ1在另一电塔水泥墩上，墩台3.5×3.5m，建成时间超过三年，非常稳固。 2.1.2 变形点的建立 变形点应布置在边坡变形较大并能严格控制变形的边坡边沿位置。在边坡顶上布置27个变形监测点，编号分别为东侧为1-27。用膨胀螺栓垂直植入护坡混凝土中，螺栓孔深不小于100mm，露出地面30-80mm，用红色油漆在螺栓上做标记，并将螺栓顶部磨半圆。 基准点与各点位埋设完毕等候5天后，水泥凝固稳定后方可开始进行观测。 2.2 监测精度及频率要求
综合试题B 卷 共 3 页 第 1 页 ○ 准考证号 姓名 工种 . 座号 . ○ 中铁十一局集团有限公司职工培训考试试卷 铁路隧道监控量测技术综合试题 考试形式：闭卷 重要提示： 1.本场考试时间为9:30-11:30，时长120分钟，试卷满分100分； 2.请将选定答案认真的填在试卷上，在草稿纸上作答成绩无效； 3.请用黑色签字笔作答，且保持卡面整洁，切勿折叠； 4.试卷空白处不可作为草稿纸使用，考试结束试卷连同草稿纸一块收回，禁止带出考场。 一．判断题（每题1分，共10分，对的填√，错的填×） 1、控制测量的精度应以中误差衡量，最大误差(极限误差)规定为中误差的两倍。（ ） 2、用水准仪进行隧道拱顶下沉量测，测点在避免爆破作业破坏的前提下尽量靠近工作面埋设。（ ） 3、净空收敛量测的初读数在开挖后24h 内读取，最迟不得超过48h.。（ ） 4、隧道地表下沉的发展趋势是判断隧道围岩稳定性的一个重要标志。（ ） 5、爆破后在距开挖面2m 的范围内尽快安设各种量测测点，初始读数应在爆破后24小时和下一次爆破前进行。（ ） 6、量测数据应及时整理分析，及时绘制时态曲线和空间关系曲线。（ ） 7、隧道现场监控量测作业时，洞内外的观察可以两天一次。（ ） 8、在同一断面上，当地表下沉量大而洞内拱顶和水平净空收敛值没有异常变化时，要进行现场观察和分析是否地表有局部滑坡并将数据和情况及时上报。（ ） 9、在监控量测地表区域附近布设的水准基点可以少于3个。（ ） 10、拱顶沉降可以采用DNA03水准仪和徕卡TCA2003全站仪进行非接触测量。（ ） 二．单项选择题(每题2分，共20分，4项备选答案只有1项是正确的) １、下列哪种监测项目不是隧道工程监控量测的必测项目（ ）。 Ａ、洞内观察 Ｂ、拱顶下沉 Ｃ、地表下沉 Ｄ、围岩压力 2、下列不属于现场监控量测工作内容的是（ ）。 Ａ、现场情况的初始调查 Ｂ、编制实施细则Ｃ、现场监控量测及分析 Ｄ、参加监理例会 3、锚杆轴力常用的测量仪器是（ ）。 Ａ、压力盒 Ｂ、应变计 Ｃ、多点位移计 Ｄ、钢筋计 4、空隙水压力常用的测量仪器是（ ）。 Ａ、记录仪 Ｂ、水压计 Ｃ、压力盒 Ｄ、振动传感器 5、隧道开挖后应及时进行地质素描及数码成像，必要时应进行（ ）试验。 Ａ、物理力学 Ｂ、材料力学Ｃ、结构力学 Ｄ、土力学 ６、拱顶下沉是指隧道拱顶测点的（ ）。 Ａ、绝对沉降量 Ｂ、相对沉降量Ｃ、日变化量 Ｄ、以上皆非 7、隧道净空变化是隧道周边上两点（ ）的变化。 Ａ、绝对位置 Ｂ、任意位置 Ｃ、相对位置 Ｄ、固定位置 8、建在稳定的岩层或原土层或构筑物上的经确认固定不动的点称为（ ）。 Ａ、测点 Ｂ、水准点 Ｃ、工作基点 Ｄ、基准点 9.隧道净空变化和拱顶下沉量测时，设在洞周壁上两测点之间的连线称为( ) A. 测线 B. 附和导线 C. 闭合导线 D.无正确答案 10.净空变化常用的量测仪器是( ) A.水准仪 B.罗盘仪 C.收敛计、全站仪 D.数码相机 三．多项选择题(每题3分，共30分，4项备选答案至少有2项是正确的。多选、错选均 不得分，少选且答对得1分) 1、施工过程中应进行洞内洞外观察，洞内观察可分为以下几个方面（ ）。 Ａ、开挖工作面观察 Ｂ、已施工地段观察 Ｃ、洞口段 Ｄ、洞身浅埋段 2、变形监控量测采用的方法有（ ）。 Ａ、接触量测 Ｂ、非接触量测 Ｃ、数码相机拍照 Ｄ、观察方法 3、拱顶下沉量测可采用（ ）进行。 Ａ、精密水准仪 Ｂ、铟钢挂尺 Ｃ、全站仪 Ｄ、钢筋计 4、接触压力量测包括（ ）。 Ａ、地表和拱顶之间的压力 Ｂ、围岩与二次衬砌之间的接触压力 Ｃ、围岩与初期支护之间接触压力 Ｄ、初期支护与二次衬砌之间接触压力 5、水量监控量测可采用的仪器有（ ）。 Ａ、水位计 Ｂ、三角堰 Ｃ、流量计 Ｄ、压力盒 6、关于信息反馈描述正确的有（ ）。 Ａ、信息反馈以位移反馈为主 Ｂ、验证和优化设计参数，指导施工 Ｃ、以及时态变化曲线对围岩的稳定性进行判断 Ｄ、信息反馈应及时 7、每次观测后应及时对观测数据进行处理，包括下列哪几个方面（ ）。 Ａ、数据计算 Ｂ、填表制图 Ｃ、误差处理 Ｄ、数据校核 8、监控量测数据分析应包括以下哪些方面（ ）。 Ａ、根据量测值绘制时态曲线 Ｂ、选择回归曲线，预测最终值，并与控制值进行比较 Ｃ、对支护及围岩状态、工法、工序进行评价 Ｄ、及时反馈评价结论，并提出相应工程对策建议 9、监控量测断面距开挖面距离设为B ，下列对按距开挖面距离B 确定的监控量测频率正确的有（ ）。 Ａ、（0-1）B ，2次/d Ｂ、（1-2）B ，1次/d
一、衬砌结构的计算模型 隧道工程建筑物是埋置于地层中的结构物，它的受力和变形与围岩密切相关，支护结构与围岩作为一个统一的受力体系相互约束，共同工作。这种共同作用正是地下结构与地面结构的主要区别。根据本工程浅埋及松散地层的特点，使用阶段结构安全性检算采用“荷载—结构”模式，即将支护和围岩分开考虑，支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来源和支护结构的弹性支承。支护结构与围岩的相互作用是通过弹性支承对支护结构施加约束来实现的。 计算模型中，二衬结构采用弹性平面梁单元模拟，弹性抗力以及隧底地基均采用弹簧单元模拟。组合荷载根据不同作用方向分别转换成等效节点力施加在相应的单元结点上。具体计算模型见图1。 图1 计算模型 二、荷载计算 围岩压力计算参照课本中有关我国铁路隧道推荐的方法进行确定（双线隧道）或参照《铁路隧道设计规范》，深浅埋分别计算。 三、配筋计算 结构强度检算和配筋计算应按照现行《铁路隧道设计规范》的方法进行。 四、ANSYS操作过程 1、更改路径和工作名 2、进入前处理模块（preprocessor）
(1)定义单元类型element type (2)定义实常数real constant (3)定义材料参数material props (4)定义梁的截面特性sections (5)进入modeling进行建模，生成几何模型 (6)进行网格划分meshing a)给几何模型赋属性 meshing>mesh attribute>picked lines (7)施加弹性约束 Model>Creat>piping models>spring support
定义弹性抗力系数K和距离所选结构节点的相对距离DX, DY, DZ。 加弹簧： ！水平,在y轴左侧为-0.3；在y轴右侧为0.3 *do,i,10,31 a=150000000 k=a*abs(ny(i+1)-ny(i-1))/2 psprng,i,tran,k, -0.3, , *enddo ！竖向 *do,i,10,31 a=150000000 k=a*abs(nx(i+1)-nx(i-1))/2 psprng,i,tran,k, , -0.3, *enddo 3、进入求解器solution (1)定义分析类型analysis type>new analysis>static (2)定义荷载define loads (3)设置荷载添加形式setting>replace vs add>force，按如下图示设置
浅谈隧道工程施工变形监测和控制对策 摘要随着我国经济的快速发展以及社会建设的大力推进，基础建设工程越来越多，并且呈现出规模化、复杂化、一体化等发展态势，对于施工技术和管理的要求大大增强。隧道施工是目前道路施工中的重点内容也是难点，特别是在特殊地质条件下以及为了满足更为严苛的施工要求而进行的隧道施工，通常会面临围岩变化状况，本文在多年实践的基础上对隧道工程施工变形进行深入的研究，在此基础上探讨了隧道变形的监测技术及控制措施。 关键词隧道工程围岩变化变形监测控制措施 隧道施工技术是随着我国交通事业的发展而逐渐确立并完善的，特别是在现今隧道施工多样化发展的情况下，加快技术引进与技术更新才能满足施工的要求和社会的快速发展。随着地铁、山区公路、地下交通等工程的开展，出现了数量众多的特长隧道施工和复杂地质环境中的隧道施工，在施工中加强监测与控制是隧道工程施工中的重点内容，通过对围岩变化进行及时的预测和应对，为工程的顺利进行奠定基础。 一、隧道施工变形监测概述 隧道施工具有很多不同于地面施工的特点，由于施工多是在岩石条件下进行，因此具体的施工操作往往受到岩层
结构以及岩土情况的影响。此外在进行施工时，机械振动或者开挖爆破也会造成岩石的变化，从而对施工带来影响。为了使工程安全顺利的完成，必须对隧道的变化信息进行严格的监控与上报，以便做出针对性的方案，保证工程质量。 二、隧道工程施工变形监测技术 根据隧道特征和岩石的性质应该选用不用的技术或方法对施工中的变形情况进行监测，先进的科学技术以及理论成果和技术成果为隧道变形监测提供了新的技术、设备和理念，目前在工程中主要应用的监测技术有以下几种。 1.隧道收敛监测技术。隧道收敛监测技术的优点是适合于大断面隧道施工的监测，缺点也较为明显，就是进行监测时需要大型设备的支持，并且技术较为复杂。根据测量使用的原理可以将收敛监测技术分为相对位移观察监测法和绝对三维位移观察监测法。 相对位移监测法的具体操作流程如下：首先将监测锚杆安装到监控断面上，并且保证锚杆的端部较为平整并且能够产生反光效应；以此基点为准，选取30m远的位置安装全站仪；运用坐标测量技术测出基点的三维坐标，通过将数据与全站仪内存中的坐标系相结合可以精确地计算出相对位置。 绝对三维位移监测法内容为：将测量仪器安装到坐标系明确的监测点，这样能够对监测点的变化情况进行准确全
隧道变形监测方案 1、目的 为明确隧道内变形观测的作业内容，规范技术细节及作业程序，总结隧道结构变形规律，为隧道结构维修养护提供依据，指导津滨轻轨隧道变形观测工作进行，从而保证行车安全，特制订本预案。 2、适用范围 2.1适用于津滨轻轨隧道变形观测的相关工作； 2.2线桥室从事变形观测的相关工作人员须依据本方案开展各项变形观测工作。 3、职责分工 隧道变形工作由线桥室主任及安技主管进行监督指导，桥梁维修主管负责变形观测工作的全面管理与协调，桥梁检测工程师协同隧道工程师、桥梁维修工程师负责隧道变形观测的相关技术工作，并由桥隧检测工区负责具体实施。 4、参考依据 《建筑变形测量规程》 《地下铁道、轨道交通工程测量规范》 《地下铁道工程施工及验收规范》 5、变形观测工作内容 5.1隧道沉降观测 监测隧道结构的沉降，主要是监测隧道结构的底板沉降，实质上是对道床的监测，主要包括区间隧道的沉降监测以及隧道与地下车站交接处的沉降差异监测。运营测量采用的坐标系统、高程系统、图式等与原施工测量相同。 5.1.1监测基准网 监测基准网是隧道沉降监测的参考系，由水准基点和工作基点构成，网形布设成附合水准路线或沿上、下行线隧道布设成结点水准路线形式，采用国家二等水准测量的观测标准进行。水准基点采用隧道线路两端远离测区的国家II等水准点，在沿线车站内和联络通道处布设工作基点，每个车站布设4个工作基点，联络通道处布设2个工作基点，水准基点与车站内、联络通道处工作基点共同构成监测基准网，如图1所示。基准网的高程值由国家水准点引入，每季度校核一
次，分析工作基点的稳定性；然后，再通过车站内两侧的工作基点，采用附合水准路线对每段隧道结构进行沉降观测。 图1 监测基准网示意图 5.1.2沉降监测点 津滨轻轨地下结构由明挖段和盾构组成，明挖段沉降监测点按施工浇筑段每段设4个点，分别布设在左右两侧墙上。具体布置见图2。 图2 明挖段沉降监测点布置示意图 为方便以后长期的位移监测工作，隧道内沉降监测点布设在隧道中线的道床上，隧道直线段每隔30m设一个测点，曲线处根据曲线半径大小设置测点间距，半径为400m曲线处每隔12m设一个测点，半径为800m曲线处每隔18m设一个测点，半径为2000m曲线处每隔30m设一个测点。具体布置见图3。
软弱围岩隧道变形及其控制技术相关分析 发表时间：2016-05-28T13:37:56.550Z 来源：《基层建设》2016年2期作者：张琨玮[导读] 中国电建集团成都勘测设计院有限公司四川成都 611130 一般影响软弱围岩变形的主要因素是围岩的性质，包括围岩级别，围岩结构，地应力，岩体的力学性质、隧道埋深等。张琨玮 中国电建集团成都勘测设计院有限公司四川成都 611130 摘要：隧道围岩大变形常表现为断面缩小、拱顶下沉、周边收敛、基底隆起等现象，导致成洞困难或初期支护严重破坏。隧道穿越埋深大、地应力高、岩体软弱等地质环境时，在开挖方法不当、支护抗力不足或不及时的情况下容易发生大变形。关键词：软弱围岩；隧道变形；控制引言 围岩是指受隧道开挖影响而发生应力状态改变的周围岩土体。根据岩土体的强度，可将围岩分为坚硬围岩和软弱围岩两大类，软弱围岩主要包括软弱、破碎、富水等不良地质条件下的围岩，但不包括岩溶、瓦斯等特殊的围岩。隧道穿越高地应力区及遇到软弱围岩体时，常产生软弱围岩大变形等相关地质灾害，对隧道软弱围岩大变形的有效合理防治与控制愈显紧迫与重要。 1软弱围岩隧道变形概述随着我国经济的高速发展，各项基础设施建设正在快速地推进。我国是一个地形地质复杂多样的国家，在山区进行交通工程建设不可避免的会遇到大量软岩隧道，并且埋深也在不断加大，随之带来了诸多问题，隧道大变形破坏就是其中之一。目前，关于隧道大变形仍没有一种学界公认的统一定义，根据前人的著述，其特点可描述为：深埋地下结构中表现出了与时间、岩体结构、水文地质条件、围岩岩性密切相关的特性，并受施工过程中的各种因素扰动的影响，这些因素反过来又影响施工和结构物长期运营的变形，比如交通隧道的变形。其中，软弱围岩隧道的时效特性正引起工程界的高度重视。软弱围岩具有明显的流变特性，与时间有着密不可分的关系，长期的工程实践表明，软弱围岩的变形和破坏并不是隧道运营初期立即完成的，而是经历很长时间不断变形的积累，出现大变形以致失稳和破坏。2隧道大变形原因分析2.1围岩软弱 一般影响软弱围岩变形的主要因素是围岩的性质，包括围岩级别，围岩结构，地应力，岩体的力学性质、隧道埋深等。软弱围岩是隧道发生大变形的内在因素，。例如，某工程中，围岩为粘土夹岩溶角砾，粘土松软，含水量高，角砾棱角分明，围岩十分软弱，用地质锤可轻松剥离。由于隧道右侧围岩强度低，开挖后硐室周边由三维应力状态转变成二维应力状态，洞周切向应力急剧增大，围岩强度应力比减小，使右侧围岩发生塑性破坏而向内挤入。围岩自身强度较低，对地下水敏感度高，隧道洞身开挖后围岩产生塑性变形松动圈范围大，作用在初期支护的压力较大，围岩变形持续的时间比较长。同时，通过采取适宜的超前预加固控制变形技术，还能够对隧道掌子面前方围岩变形情况进行有效的控制，进而避免发生掌子面坍塌现象。此外，对于断层破碎带以及软弱地层，尤其是在含有丰富的水源时，必须要对围岩进行超前加固施工，进而改善地层，保证隧道施工的安全。 2.2支护强度低 对于软弱围岩隧道，开挖后支护应尽早封闭成环，对于围岩压力持续增加，变形收敛时间长的隧道，应趁早施工二衬，利用模筑混凝土刚度大的特点，对控制持续变形有良好的效果。某工程隧道上台阶开挖后及时施作了初支，喷层厚度已达到要求，但上台阶拱脚锁脚锚管长度仅为2m，并没有穿过松动区，也没有注浆加固，因此不能充分发挥锁脚作用，故水平收敛很大。此外，格栅拱架刚度较低，拱架间距较大（1m），不能有效抵御拱脚剪力作用。 2.3水的影响 地表河流、冲沟与隧道距离较近，隧道上方冲沟附近发育有溶蚀漏斗，地表水可沿岩溶通道进入地下。围岩软弱松散，在地下水位以下处于饱和状态。在隧道开挖前该处岩土体中地下水位保持恒定，隧道开挖后地下水向坑道内渗流从而使隧道右侧地下水位降低，施作初期支护后由于喷混凝土有一定的阻水作用，阻断了右侧围岩地下水的渗流通道，使隧道右侧地下水位回升，故出现隧道左侧边墙干燥而右侧边墙湿润滴水的现状。同时，右侧拱墙支护结构承受静水压力的作用、。由于围岩含有黏土，遇水易发生膨胀、软化，从而使围岩自承能力迅速降低而压力不断增大，因此围岩和初支变形也表现为持续的发展。在地下水的作用下，围岩体积膨胀、强度降低，使得右侧初期支护同时承受膨胀压力与静水压力，变形不易控制。、3围岩大变形控制处理措施3.1加强超前地质预报工作一般情况下，在软弱围岩隧道施工过程中，都会遇到隧道开挖揭示地质情况与工程设计提供的地质存在较大差异的状况。基于此，除了需要在设计阶段加强地质勘察工作之外，还必须在施工阶段进行超前地质预报工作。之后还需按照超前地质预报设计方案的要求，对超前地质预报中涉及的细则进行详细的编制，然后才可开展地质预报工作。同时，对于那些地质较为简单的地段，可以采用以地质编录为主的途径进行相应的施工，并依据掌子面开挖揭示的地层岩性、地质构造以及节理裂缝发育情况等来分析与判断围岩的稳定性。而对于地质较为复杂地段的施工，应在完成地质编录工作的情况下，进行物探超前地质预报，进而为之后勘察资料的对比与分析工作提供基础与便利，最终实现提升预报质量与精度的目的。此外，对于那些特浅埋地质复杂地段，可通过水平钻孔等途径，明确掌子面前方地质情况，然后采取合理的开挖方式来保证工程施工安全。 3.2选择合理施工方法选择适宜的软弱围岩隧道开挖施工方法能够更好的保护围岩，减少塑性区域范围，进而最大限度地发挥出围岩的自承载效果，最终对围岩的变形量进行有效的控制。（1）在选择现场施工方式时，应依据地质与地层加固的具体情况来确定，并在实际施工过程中依据地质情况以及监控量测结果来及时的调整不合适的施工方法。（2）在采用爆破法掘进时，应全面掌握炮眼数量、深度以及装药量，进而在提高爆破控制技术的前提下，尽量减少爆破对围岩造成的破坏。 3.3加强支护强度和刚度
浅析隧道施工变形原因及控制措施 摘要：文章以浅埋暗挖施工隧道为例，介绍了该种施工方式诱发变形的原因，根据相关施工经验，提出了相应的控制预防措施，可供同类施工工程参考。 关键词：隧道；浅埋暗挖法；变形；控制措施 Abstract: the article with shallow depth excavation tunnel construction as an example, this paper introduces the construction method of the deformation of the induced reasons, according to relevant construction experience, and put forward the corresponding control precautionary measures for other similar construction projects. Keywords: tunnel; WaFa shallow depth; Deformation; Control measures 隧道由于受到所处周围环境的限制，对施工要求较高，浅埋暗挖法具有 诸多优点。例如经济效益好、适用能力强和扰动环境小等，因此越来越被广泛的应用于隧道施工中。虽然有许多优点，但隧道采用暗挖法施工也将必然地对周围土体产生或大或小扰动，从而引起土体移动变形，最后导致一系列病害，例如会使地表结构物倾斜、开裂甚至坍塌，道路路面发生破损、既有隧道或地下管线断裂、破损等环境岩土问题。因此针对隧道施工引起的施工变形问题，需仔细分析其产生的原因，根据相关研究理论与施工经验制定可靠的控制预防措施。 1、浅埋暗挖法施工过程中土体变形规律 根据浅埋暗挖隧道施工流程以及隧道施工引起的土体扰动机理可以得到，对于暗挖法隧道来说，可以总结出在施工过程中的土体变形规律可大致分为三个阶段： 1.1、土体开挖和初期支护 土体开挖，作初期支护是第一阶段的主要内容。在此阶段内，隧道本身处在一种临空的状态下。特别是在土体开挖后和初期支护强度达到要求前的这段时间内，临空状态尤为明显。我们可以假定土体在此阶段的移动是向内均匀收敛的。而且此阶段会产生土体损失，这是因为在开挖时，土体会释放积攒的应力，此时隧道所承受的支撑力较小，处在其周围一定范围内的土体会移动引起地层整体变形。
文章编号:1009 6825(2007)07 0266 02 隧道二次衬砌变形及开裂原因分析与处理 收稿日期:2006 09 26 作者简介:祝和意(1979 ),男,助教,陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南 714000 蔡 昱(1981 ),女,助理工程师,陕西铁路工程职业技术学院,陕西渭南 714000 祝和意 蔡 昱 摘 要:以某隧道为例,简要阐述了隧道二次衬砌混凝土产生变形、开裂的原因,同时提出变形、开裂的处理原则、预防措 施,并根据混凝土产生的各种变形、开裂实际情况提出相应的处理方案,为类似隧道工程相关问题的处理提供了参考。关键词:隧道,衬砌变形,裂缝,初期支护中图分类号:U 455.4 文献标识码:A 1 工程概况 某山岭隧道上、下行线全长2642m,隧道设计净跨10.90m,有效净高为7.20m 的半圆拱形曲墙断面。隧道二次衬砌根据围岩类别、地形、埋深、成洞条件等进行设计,与其所处围岩相对应设计为S4,S5,S6,S7等不同类型复合式衬砌,在施工过程中因地质围岩的变化,衬砌类型变更设计为S6型。初期支护以锚杆、钢筋网、 18工字钢、喷射混凝土以及超前小导管组成联合支护体系,二次衬砌采用钢筋混凝土结构,初期支护与二次衬砌之间设土工布及防水板夹层,二次衬砌采用先拱后墙泵送混凝土法进行施工。 2 衬砌变形与开裂现状2.1 衬砌变形现状 隧道二次衬砌变形主要表现为:1)拱顶上拱、下沉;2)内轮廓高度增大、净宽度减小;3)两侧拱角混凝土产生错位、错台;4)左、右边墙内鼓等四种基本形态。在衬砌变形严重的区段还有可能四种形态同时并存,部分区段因围岩强度左右两侧有差异,变形可能只发生在一侧,如左墙腰或左拱腰出现局部变形,而在隧道右墙腰或右拱腰没有出现变形。 2.2 衬砌开裂现状 隧道二次衬砌裂缝开裂宽度在缝口处沿垂直裂面方向量取,和剪应力的验算。剪应力包括水平剪应力和斜剪应力两种,重力式挡土墙只验算水平剪应力,而衡重式挡土墙还需进行斜截面剪应力的验算。 5 基础加固措施 为减少基底压应力,增加抗倾覆的稳定性,在墙趾处伸出一 台阶,以拓宽基底。墙趾台阶的宽度不小于20cm,台阶高宽比可采用3 2或2 1;地基为软弱土层时,可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填,以扩散基底压应力,满足设计要求。 6 排水措施 对于浆砌石挡土墙,应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙较高时,可在墙上部加设泄水孔。泄水孔采用10cm !10cm 的方孔或圆孔,孔眼间距2m~3m,上下排泄水孔错开设置。泄水孔进水口应设置反滤材料。 7 结语 1)因用于计算主动土压力的库仑理论较适用于砂性土,而对于粘性土的压力计算会存在一定的误差,所以对于以粘性土做填料的挡土墙计算,设计参数如填料的内摩擦角等的取值应相对保守。由于库仑理论是一种简化的土压力计算方法,所以对于以砂性土做填料的挡土墙,设计参数也应根据实际情况取相对保守值。2)对墙高不小于6m 的挡土墙,实际设计时建议将安全系数 提高20%,以保证其安全性。3)出于美观和施工方便的考虑,一段挡土墙通常都采用一个墙面坡。对于山区公路挡土墙,采用较陡的墙面坡,可有效减小墙高,节省材料。一般情况下,重力式挡土墙(俯倾式)、衡重式挡土墙墙面坡取1 0.05,仰斜式挡土墙的墙面坡取1 0.25,均能满足设计要求。4)仰斜式挡土墙的墙背坡一般不超过1 0.3,具体结合开挖的临时边坡选取;俯斜式挡土墙的墙背坡一般取1 0.2,随着墙高增加,墙顶宽度相应增大;对于衡重式路肩挡土墙,当墙高不大于8m 时,上墙背坡取1 0.25,墙高在8m~10m 之间时,上墙背坡取1 0.3;下墙背坡取1 0.25。若为路堤墙,则上墙背坡应相应加大。5)对于俯斜式挡土墙,由于所受土压力较大,所以设计时应注意其稳定和抗倾覆的验算。对于衡重式挡土墙,一般较容易满足稳定要求,墙身断面的强度成为挡土墙设计中主要的控制指标,所以一定要采用高强度的材料砌筑。参考文献: [1]邓学钧.路基路面工程[M].北京:人民交通出版社,2003.47 48.[2]俞高明.公路工程[M ].北京:人民交通出版社,2005.88 89.[3]孟祥波.土质土力学[M ].北京:人民交通出版社,2005.27 28.[4]顾慰兹.挡土墙土压力计算手册[M ].北京:中国建筑工业出 版社,2005.60 61. The design of road retaining wall ZHANG Yi he Abstract:I t intro duces the basi s and design par ameter that must have in the desig n of retaining w all,analyses and calculates the molding of r e taining wall,the calculation of soil pressure and its check computat ions of stabilizat ion and str ength,and simply represents the basis str ength steps and drain steps of retaining wall,sums up some desig n adv ices,thi s will give the project desig ner a reference.Key words:r etaining wall,soil pressure,base pressure,section streng th ? 266?第33卷第7期2007年3月 山西建筑SHANXI ARCH IT ECTURE Vol.33No.7M ar. 2007
乌鞘岭隧道高地应力软岩大变形控制设计技术 朱永全1李国良2 李文江1 石家庄铁道学院1 铁道第一勘察设计院2 摘要：乌鞘岭特长隧道岭脊区段隧道覆土埋深大，区域性大断层组成的宽大挤压构造带围岩破碎软弱，施工挤压大变形显著。通过选择合理的断面形状、预留合理变形量、多重支护、适当提高衬砌刚度的柔性结构设计，短台阶或超短台阶快开挖、快支护、快封闭和衬砌适时施作的施工技术，成功控制了隧道大变形。 关键词：高地应力大变形软岩控制设计 1 乌鞘岭隧道岭脊段工程概况 乌鞘岭特长隧道是兰新铁路兰州至武威段增建二线工程的关键枢纽，设计为两座单线隧道，主体埋深400 ～1100m，左右两线间距40m，隧道长20. 05km，为我国已建成的最长单线铁路隧道。岭脊区段隧道覆土埋深500～1100m，实测垂直地应力9.15~20.5MPa，水平横向地应力16~17.5MPa，地应力高。隧道穿越F4、F5、F6、F7四条7587m 范围分布的区域性大断层组成的宽大“挤压构造带”，岩性主要为志留系板岩夹千枚岩、千枚岩和压性断层破碎的泥砾及碎裂岩。实测围岩饱和单轴抗压强度0.703～0.806MPa，围岩强度低。围岩强度应力比仅为0.031～0.040。高地应力软岩区段施工挤压大变形显著，变形控制困难，计划工期2.5年，时间紧、任务重。这对隧道工程的设计理念、设计施工技术都是都是一次空前的挑战。 2 挤压性围岩的隧道设计理念 挤压性围岩的隧道设计理念，主要可归纳为减轻作用在支护结构荷载而容许位移的方法和为了控制松弛而尽可能早地控制位移的方法，即所谓的柔性结构设计和刚性结构设计，两者的设计理念是完全相反的。 2.1柔性结构设计理念 （1）先行导坑法，即先掘进比较长的导坑，通过位移释放一部分初始地压，可减轻作用在扩挖时的支护变形和构件中的应力。概念上是通过导坑发生先行位移，结果是推迟了支护结构的设置时间，从而减轻了作用在支护结构上的地压。 （2）多重支护方法 为了具有确保设置多层支护的变形富余，而在掌子面先设置第一层支护，而后在距掌子面后方3.0D以上的位置设置第二层支护，使隧道稳定的方法，基本上是不进行顶替的方法。本方法的概念是一次支护发生屈服，但因设置二次支护，地压和支护反力得到平衡。 （3）可缩式支护方法 隧道开挖后及时施作支护，防止围岩松弛，隧道围岩压力增大，通过可缩式锚杆、可缩钢架等支护体系可形成更大的变形，释放围岩压力，保持支护结构完整的围岩压力与支护抗力平衡。 （4）分阶段综合控制法 系统锚杆和补强锚杆围岩加固，用锚杆分阶段控制围岩部分位移。同时钢架、分层喷射混凝土支护，分层施作二次衬砌。仅仅用设置的支护因刚性不足，难于控制位移，因此，为了提高支护刚性，分阶段地提高支护刚性来控制位移，使隧道趋于稳定。 2.2刚性结构设计理念 (1)大刚度支护和衬砌结构
隧道监控量测 QB/ZTYJGYGF-SD-0404-2011 第五工程谯生有 1 前言 1.1工艺工法概况 隧道监控量测是对围岩动态监控的重要手段，是新奥法的重要组成部分，新奥法主要创始人腊布希维兹于1944年开始研究隧道开挖后岩体随时间变化的特性，1962年在第十三届国际岩石力学会议上正式提出了新奥法，采用新奥法设计与施工的隧道，监控量测是施工过程中必不可少的施工程序。通过监控隧道施工中发生的变形情况，对围岩的稳定情况和支护结构的可靠性做出预测，为围岩稳定性和支护、衬砌提供可靠性的信息，为二次衬砌确定合理的施作时间，为施工调整围岩级别、修改支护系统设计和变更方法提供依据，确保施工安全。 1.2工艺原理 监控量测项目由必测项目和选测项目组成，必测项目主要监测隧道洞外基本地质情况、净空变化、沉降缝两侧底板及路隧过渡段不均匀沉降、地表下沉等容；选测项目主要包括监测隧底隆起、围岩部位移、围岩压力、钢筋及喷射混凝土受力、锚杆应力、二衬应力等容；通过对必测项目及根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求而开展的选测项目进行监测，对观测数据进行统计分析和相互印证，从而科学有效地指导隧道施工，为隧道安全施工提供保障。 2 工艺工法特点 2.1采用必测项目和选测项目相结合的监测模式，为指导隧道安全施工提供了丰富的量测数据。 2.2 各监测项目的监测点设于同一断面，不同监测方法的监测数据可以相互印证。 2.3 将全站仪无接触目标测量方法引入隧道净空收敛及拱顶下沉监测，提高了量测效率，并保障了测量人员和设备的安全。 3 适用围 本工艺工法适用于采用新奥法施工的铁路、公路、水利等隧道工程。 4 主要引用标准 《铁路隧道监控量测技术规程》TB10121
隧道监控量测实施细则 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
新建福州至平潭铁路F P Z Q-1标 监控量测实施细则 中铁十八局集团第二工程有限公司 福平铁路FPZQ-1标项目经理部 二〇一四年六月 新建福州至平潭铁路FPZQ-1标 隧道监控量测实施细则 一、编制依据 1、《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ 204-2008)； 2、《铁路隧道监控量测技术规程》（TB10121-2007）； 3、设计文件、图纸和现场调查的相关地质资料； 4、福平铁路FPZQ-1标二分部实施性施工组织设计。 二、编制范围 编制范围为福平铁路FPZQ-1标DK10+970～DK18+198段内的所有隧道。 三、工程概况 本标段起讫里程为DK10+970～DK18+198，正线总长度 Km；主要隧道工程有：新鼓山隧道出口、新鸡笼山左线隧道、新樟岚左线隧道、新樟岚右线隧道，共3862延米。本标段重难点隧道是新鼓山隧道。 表一隧道一览表
四、监控量测目的 1、监测围岩变形和压力情况，验证支护衬砌的设计效果，保证围岩稳定和施工安全。 2、提供判断围岩和支护系统基本稳定的依据，确定二衬和仰拱的施作时间。 3、通过对量测数据的分析处理，掌握地层稳定性变化规律，预见事故和险情作为调整和修正支护设计参数及施工方法的依据，提供围岩和支护衬砌最终稳定的信息。 五、监控量测流程 监控量测作业流程见图1。 （1）洞内外观察分开挖工作面观察，已施工区段观察以及地表观察，开挖工作面观察应在每次开挖后进行一次，内容包括节理裂隙发
软岩隧道大变形成因分析及处置措施 摘要：本文对软岩隧道大变形机理进行分析，详细介绍了软岩地区常见的支护 设计和软岩区施工阶段的质量控制措施，以解决当前施工阶段出现的问题，以期 为软岩区隧道建设提供借鉴和参考。 关键词：软岩隧道；大变形；成因分析；处置措施 0 引言 由隧道大变形引起的地质灾害屡见不鲜，困扰着软岩区隧道的建设。首例出 现软岩大变形的隧道是1906年建成的新普伦隧道（全长19.8Km），比较有代表 性的是奥地利陶恩隧道，施工期间产生50~120cm的变形，日最大变形量达到 20cm。国内比较有代表性的有乌鞘岭隧道，拱顶沉降达到105cm，周边收敛达到103cm，而凉风垭隧道的周边收敛值达到197.25cm，此类的地质问题还有许多， 软岩隧道不仅延长建设的周期，而且还会大幅增加工程造价。软岩隧道的支护理 论有多种，20世纪初由Haim、Rankine等提出的古典压力理论，以及在之后提出 的塌落拱理论，这也是新奥法的理论基础，其核心是隧道围岩具有自稳能力， L.V.Rabcewicz提出新奥地利隧道施工方法（即新奥法），其后还有应变控制理论、能量支护理论、轴变论、软岩工程力学支护理论等。近年来结合数值模拟技术， 可以对隧道变形进行初步的了解，提高设计的准确性，在施工技术、监测手段上 也取得较大的发展，复合式衬砌、超前支护等应用于隧道工程中，高精度、自动化、智能化的监测设备用于隧道变形和应力监测[1]。 1 隧道围岩大变形机理 1.1 软岩大变形的工程定义 目前对于围岩大变形尚未有明确的定性和定量判断依据，只是根据地质条件，以某一角度进行判断，而在实际的工程中，软岩大变形并未列入规范中。软岩区 隧道产生大变形与地质条件、时间、隧道的尺寸规模、埋深等有着密切关系，根 据以上的影响因素，本文对软岩大变形给出如下定义：软弱围岩在水（包括地下 水和地表渗水）的作用下，采取常规的支护设计，围岩产生塑性变形，且无法有 效控制，其变形量已经超过预留变形量或者规范的允许值，或者具有这种趋势， 当二衬施工工后一段时间内，变形仍不稳定，且导致衬砌结构开裂的现象称为软 岩大变形。 1.2软岩大变形机理 围岩产生大变形破坏取决于岩性，即岩体的性质、构造与结构，其次是围岩 的地质环境，即地应力、地下水分布等，与支护参数也有较大的联系。围岩大变 形发展机理可以归纳为以下几点： ⑴软岩流塑 隧道的开挖会改变围岩的应力状态，围岩的应力状态随开挖而调整，在此过 程中岩体中闭合的结构面会不断的张开，产生滑移，岩体进一步破碎，此时地下 水进入张开的结构面，进一步弱化岩体的强度，导致岩体呈流塑状态而产生较大 的周边收敛。 ⑵板梁弯曲 对于呈薄层状的围岩，在开挖后，其顶板变形呈弯曲状态，这一现象在高地 应力地区更为明显。隧道的法向应力降低而切向应力增加，层状的岩体发生横向 或者纵向挠曲，引起顶板和地板在垂直应力作用下引起顶板下沉和底板的隆起， 侧墙在侧向应力作用下产生较大的收敛。
1监测网的平差基准包括（固定基准，重心基准，拟稳基准） 2根据变形体的研究范围，可将变形监测研究对象划分为（全球性，区域性，工程和局部性）3变形分析的研究内容通常可分为（几何分析，物理解释） 4变形监测的概念，意义，什么是变形监测的几何分析，物理解释 5变形监测方案的内容 6变形监测网设计的质量准则 7平均间隙法的基本思想 8.变形的频率取决于p45 9.P25平稳随机过程的定义 10对于监测网平差的参考系问题，经典平差采用固定基准，自由网平差采用重心基准，拟稳平差采用拟稳基准 11要搞清变形的规律，必须分析引起变形的因素，对于大坝而言，引起变形的原因主要包括静水压力，坝体的温度变化，时效变化 12测量机器人P31 13常用的变形监测数学模型有：回归分析法，灰色系统模型，时间序列模型，神经网络模型 14变形监测所研究的理论和方法主要涉及到变形信息的获取、变形信息的分析与解释、变形预报 15 GPS用于变形监测的作业模式可分为周期性和连续性两种 16 简述变形监测技术中，地面监测方法的优点 17控制网优化设计问题的分类及解法：零类设计（基准设计）、一类设计（结构图形设计）、二类设计（观测值权的分配）、三类设计（网的改造或加密方案设计）。 18若监测资料分析的结果存在大的偏差, 则有两种可能现象: 误差引起(大误差或粗差)；真实变形(突变)。 19变形监测网可分为两类:有固定基准的绝对网（参考网）；没有绝对固定基准的相对网(自由网)。 20什么是变形监测的相对网、绝对网，他们之间有什么区别？ 绝对网中，固定基准位于变形体之外，在各观测周期中认为是不变的，以作为测定变形点绝对位移的参考点，这种监测网平差采用经典平差方法便可实现。 相对网中，由于全部网点均位于变形体上，没有必要的起算基准，是一种自由网，平差时存在参考系秩亏，为了分析变形，需要寻找一个恰当的变形参考系。 21下表为某坝2个坝段半年的水平位移观测资料，为了分析它们之间相互检核的可能性试利用相关系数检验他们之间的相关程度。（取置信水平α=0.01）
隧道施工监控量测技术 2014年08月20日
汇报内容 ◆监控量测的必要性 ◆监控量测的目的 ◆监控量测的要求 ◆监控量测项目与必测项目方法 ◆量测数据处理及应用 ◆中铁一局一工区监控量测实施情况
概述 隧道施工过程中使用各种类型的仪表和工具，对围岩和支护、衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价，统称为监控量测。它是保证工程质量 的重要措施，也是判断围岩和衬砌是否稳定，保证施工安全， 指导施工顺序，进行施工管理，提供设计信息的主要手段。 一、隧道监控量测的必要性 1.隧道工程作为工程建筑物，受力特点与地面工程有很大的差别。由于隧道处于千变万化的岩体之中，其所受外力是不明确的。 2.隧道在开挖、支护、成形、运营的过程中，自始自终都存在受力状态变化这一特性。 可见，隧道监控量测是从个体到群体解决隧道力学、设计、施工问题的一种重要手段和主要途径。
二、监控量测的目的 1、确保安全；根据量测信息，预见事故和险情，防患于未然。 2、指导施工；分析处理量测数据，预测和确认隧道围岩最终稳定时间，指导施工顺序和施作二次衬砌时间。 3、修正设计；根据隧道开挖后所获得的量测信息，进行综合分析，修正支护参数和检验施工与设计。 4、积累资料；应用到后续同类围岩中。 三、监控量测的要求 1、能快速埋设测点；测点应紧靠工作面快速埋设，尽早测量。一般设置在距开挖工作面2m范围内，开挖后24h内、下次爆破前测取初读数。 2、每一次量测数据所需时间应尽可能短。 3、测试数据应准确可靠。
4、测试数据直观，不必复杂计算即可直接应用。 5、测试元件应有足够的精度。 四、量测项目与必测项目方法 （一）、隧道施工监控量测的项目 施工监控量测的项目包括必测项目和选测项目，应根据隧道工程地质条件、围岩类别、围岩应力分布情况、隧道跨度、埋深、工程性质、支护类型等因素确定。 监控量测必测项目 序号项目常用测量仪器备注 1洞内、外观察现场观测、数码相机、罗盘仪 2拱顶下沉水准仪、钢挂尺或全站仪 3净空变化收敛计、全站仪 4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道浅埋段