建筑工程-隧道变形及其控制技术(20201111155839)

隧道软弱围岩大变形的施工控制技术交通隧道、水工隧道及其它地下工程穿越高地应力区以及遇到软弱围岩体,常导致软岩大变形等相关地质灾害.根据大量文献检索结果显示, 隧道工程围岩大变形已困扰地下工程界的一个重大问题.随着我国隧道工程以及地下工程的迅猛发展,其长大、深埋的特点日趋明显,而在一定的围岩地质和环境地质条件下等则往往易于发生围岩大变形等地质灾害.围岩大变形是一类危害程度大、整治费用高的地质灾害.目前正在施工的兰渝铁路木寨岭隧道也因围岩大变形不得不加强初期支护,增加工程的投入.1、隧道软弱围岩大变形的概述1.1软弱围岩大变形的定义关于围岩大变形,目前还没有形成一致的和明确的定义.有的学者提出根据围岩变形是否超出初期支护的预留变形量来定义大变形,即在隧道施工时,如果初期支护发生了大于25厘米(单线隧道)和 50厘米(双线隧道)的位移,则认为发生了大变形.然而也有的学者认为,不能从变形量的绝对值大小来定义大变形问题,具有显著的变形值是大变形问题的外在表现,其本质是由剪应力产生的岩体的剪切变形发生错动、断裂分离破坏,岩体将向地下空洞方向产生压挤推变形来定义大变形.1.2预防和控制软弱围岩大变形的施工措施要预防和控制隧道施工中软弱围岩的大变形,首先做好超前地质预报,选择相应的安全合理的施工方法和措施.在施工中始终遵循“先治水,管超前,短进尺,弱爆破,强支护,早封闭,勤量测”的21字方针.严格执行施工规范,强化施工工序标准化,依据超前地质预报,指导现场施工,严格支护措施.2、隧道软弱围岩大变形的施工控制技术本文以兰渝铁路木寨岭隧道为例,对隧道软弱围岩变形的形成及控制施工变形技术进行一些探讨.2.1工程概况木寨岭隧道位于甘肃省岷县进内,进出口高程为2549.88米和2390.94米木寨岭隧道为单线双洞隧道,全长19110米.木寨岭隧道地质条件极为复杂,洞身穿越木寨岭高山区,特殊不良地质有湿陷性黄土、滑坡、泥石流、岩堆、炭质板岩及断层.基岩节理、裂隙发育,有11条断层破碎带、3个背斜及2个向斜构造,属高地应力区.为极高风险隧道,是本标段控制性重点工程.气候属于高原性大陆气候,年平均日照时数2214.9小时,年平均气候4.9℃--7.0℃,年平均相对湿度68%,年平均无霜90-120天,年平均降水量596.5毫米,最热7月份平均气温16℃,最冷1月份平均气温-6.9℃.2.2隧道软弱围岩大变形的施工控制技术木寨岭隧道变形控制以支护结构的调整为主,在变形较为典型的7号斜井和正洞开展以拱架调整为主的分阶段支护参数现场试验以及应力释放等试验,并将优化后的支护参数应用于其它斜井施工中.同时,斜井变形段支护参数的优化结果也为正洞支护参数的选择提供了基础.(1)应力释放试验成果前期在7号斜井进行超前大钻孔和超前导洞应力释放试验.超前钻孔试验设计图和试验现场图片试验段与对比段监测数据(2) 正洞台阶法变形控制试验正洞超前导洞扩挖法试验位于正洞右线DYK188+045~ DYK188+075.三台阶法施工图片三台阶施工中台阶变形采用三台阶法施工时,平均拱顶下沉值为67.94米米,最大水平收敛为164.23米米,上、里 程 沉降终值(米米) 平均值(米米)水平收敛终值(米米) 平均值(米米)对比段斜8004951.7 195.06 237.71斜795 62 212.25 斜79044 305.83 超前钻孔试验段斜725 24 26.3 152.93 162.67斜720 29 182.49 斜71526152.58三台阶施工中台阶收敛值相对较大,施工效率约为 1.3米/d.通过台阶变形分析表明,上台阶施工是应力调整的主要阶段,施工中要防止发生上部坍方.在中台阶、下台阶施工过程中要加强锁脚锚杆的施做,仰拱快速闭合是控制变形的关键.各台阶施工变形分布平均比例中台阶开挖前 下台阶开挖前 仰拱开挖前 衬砌前拱顶 32.79% 35.60% 24.16% 7.45% 上台阶拱脚 57.67% 21.93% 16.14% 4.25% 中台阶 57.58% 39.74% 2.86% 下台阶98.34%1.66%(3)支护参数调整优化应用大战沟正洞段右线重庆方向支护参数应用:阶 段 第一阶段 第二阶段 第三阶段第四阶段里程 Dyk187+905~996 Dyk187+996~Dyk188+034 Dyk188+034~125 Dyk188+125~345 围岩情况二叠系下统板岩夹砂岩下统板岩夹砂岩夹灰质板岩二叠系下统板岩夹灰质板岩二叠系下统板岩 支护参数H175型钢拱架,间距0.5米/榀 超前导洞试验段H175型钢拱架,间距0.5米/榀 全环I20b 型钢拱架,间距0.8米 变形量(米米) 平均变形量330米米＜160米米＜130米米平均变形量345米米木寨岭隧道长度大、地质复杂、断面多,施工中面临的不确定因素多,为确保安全及施工的连续性,通过对木寨岭隧道已施工段落支护、变形进行分析总结,在前期支护参数的基础上,进一步优化木寨岭隧道软岩大变形段支护参数. (4) 工序化注浆的应用根据围岩开挖揭示,预判隧道可能出现变形的,在隧道开挖支护初期预施做注浆锚管.根据变形等级管理情况,当支护变形超过200米米,变形没有趋于收敛的情况下进行径向注浆加固.大战沟正洞右线重庆方向下台阶净空收敛群曲线图5010015020025030035040045050055010-6-1910-7-310-7-1710-7-3110-8-1410-8-2810-9-1110-9-2510-10-910-10-2310-11-610-11-2010-12-410-12-1811-1-111-1-1511-1-2911-2-1211-2-2611-3-1211-3-2611-4-911-4-2311-5-711-5-2111-6-411-6-18时间累计位移/m m第一阶段超前导洞第三阶段第四阶段(5)临时支撑的应用采取工序化注浆加固措施后,变形超过300米米,且仍没有收敛趋势,为了 保证支护结构和施工的安全,架设临时支撑,使变形速率迅速下降,也为初支仰拱施做提供安全保证.同时,二衬仰拱施做完成后,根据二衬施做长度,拆除相应长度的临时支撑,也保证了 初期支护不侵限.通过对以H175、I20b 型钢拱架为主的支护参数在正洞的应用,结合地质条件的变化,适度调整间距;根据变形情况,适时进行工序化注浆、架设横撑等增强措施,保证支护参数的相对稳定性. 3结论:根据木寨岭高地应力炭质板岩特点,从地质预报、爆破优化、开挖、出渣运输、锚喷支护、二次衬砌以及施工组织等方面进行了 分析和总结,施工中遵循“加强支护,及时封闭,初期支护一次到位;杜绝拆换,减少套拱,二次支护适时施作”的原则,加强施工工艺控制,优化施工工法,使其有机结合,达到变形控制,合理组织劳动力,实现三台阶多工作面平行作业,DyK178+050～+040段临时横撑DyK178+020～+010段临时横撑 位移变形曲线图50100150200250300350051015202530354045日期位移（m m ）DYK178+080-A DYK178+070-A DYK178+060-A DYK178+080-B DYK178+070-B DYK178+060-B提高了工效率,形成木寨岭高地应力软岩变形段快速施工技术.。

大断面软岩隧道控制变形技术及防坍塌措施地应力大，围岩级别低及岩体抗压强度低时会产生围岩的塑性特征，主要表现为变形量大、变形时间长、出现松弛、塑性范围大等特点。

1、控制变形的主要技术措施采用“加固围岩、改善变形、先柔后刚、先放后抗、变形留够、底部加强”的主动式控制原则。

一是从提高围岩力学性能着手，主动加固围岩，使之承受一部分荷载；二是加长加密锚杆，使支护的荷载传入基岩深部；三是初期支护允许柔性变形消耗围岩中储存的能量；四是预留足够的变形量防止初支侵入二衬；五是遇大变形时要增加钢筋对二衬进行加强；六是加强隧道底部结构。

2、防止围岩失稳和坍塌措施⑴、围岩坍方前兆围岩的变形破坏、失稳坍方，是一个从量变到质变的过程。

在量变过程中，围岩的工程水文地质特征及岩石力学特性会反应出一些征兆。

根据这些征兆可预测围岩的稳定性，进行地质预报，采取相应措施，保证施工安全，防止隧道坍方。

围岩的变形破坏、失稳坍方，有以下一些征兆：①、水文地质条件的变化。

如干燥围岩突然出水、地下水突然增多、涌水量增大、水质由清变浊等都是即将发生坍方的前兆。

②、拱顶不断掉下小石块，甚至较大的石块相继掉落，预示着围岩即将发生坍方。

③、围岩节理面裂缝逐步扩大，很可能要发生坍方。

④、支护结构变形（钢架接头挤偏或压劈、喷射混凝土出现明显裂纹或剥落等），甚至发出声响，有坍塌的可能。

⑤、围岩或支护结构拱脚附近的水平收敛率大于0.2mm/d或拱顶下沉量大于0.1mm/d，并继续增大时，说明围岩仍在发生变形，处于不稳定的状态，有可能出现失稳坍方。

⑵、隧道坍方预防措施①、做好超前地质预报工作。

对开挖面前方地层进行探测预报，判明地层和含水情况，为超前支护和止水提供依据，及时修改或加强超前支护和支护参数。

尤其是施工开挖接近设计探明的富水带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面岩性变化，遇有探孔突水、突泥、渗水增大和整体性变差等现象，及时调整施工方法。

②、加强施工监控量测，实行信息化施工。

隧道施工过程变形监测及控制发布时间：2021-01-12T15:17:57.700Z 来源：《工程管理前沿》2020年10月30期作者：郭政超[导读] 现阶段，我国的交通行业有了很大进展，隧道工程建设越来越多。

郭政超广东省水电二局股份有限公司（粤水电轨道交通建设有限公司），广东佛山528000摘要：现阶段，我国的交通行业有了很大进展，隧道工程建设越来越多。

文章主详细地分析了施工过程变形出现的规律，最终阐述了相关的施工变形控制技术方案，希望能够给相关人士提供重要参考依据的同时，也能够促使隧道工程施工尽快实现可持续发展目标。

关键词：公路隧道；施工变形；监测1工程概况本区间从陈头岗站出发后，正线左转沿西北方向行进，下穿大石水道后进入南浦岛范围，沿东新高速西侧继续向西北方向行进，左线下穿深涌水道，右线下穿思贤水闸及深涌水道路堤整治工程在西乡路南侧、东新高速公路旁农地为终点西三站。

隧道顶最小埋深约9.7m、最大埋深约39.6m。

区间出陈头岗站后埋深较浅，穿越地层有<3-1>、<4-2B>、<4N-2>、<4F-2>、<5N-1>、<5N-2>和<6>层，有拱顶位于<3-1>砂层及<2-1A>淤泥层的情况。

随后区间隧道埋深逐渐增加，下穿大石水道范围内穿越地层为<7-3>、<8-3>层，局部拱顶存在<3-2>、<4N-2>、<4-2B>层,最小拱顶埋深为16m。

随后区间隧道埋深继续增加，在大石水道到西三站间盾构穿越地层主要为<8-3>、<9-3>层。

2隧道施工引起变形规律分析隧道施工项目，通过施工人员的一系列操作以后，其地层结构的完整性会造成不同程度的损坏，伴随着受损土体的基础上，极易引发沉降现象的出现，从根本上来讲，不同的围岩或者是埋深程度不同的隧道，在施工人员实施开挖操作当中，最终导致地层变形的范围也有着较大的差异性特点。

隧道围岩动态变形规律及控制技术研究赵勇【摘要】基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】隧道工程;围岩变形;控制要点;控制技术【作者】赵勇【作者单位】北京交通大学,隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京,100044;铁道部工程设计鉴定中心,北京,100844【正文语种】中文【中图分类】U451.2隧道的结构体系是由周围地质体和人工修筑的支护构件组成的,并且周围地质体起着主导作用,这是与地面结构体系完全不同的.从工程结构的角度看,这种结构体系的形成是通过一定的施工过程或者说一定的力学过程来实现的,这个过程状态的变化如图1所示[1].可以看出,隧道施工就是一个开挖与支护的过程,施工过程就是应力释放与应力控制、利用和控制围岩动态变形的过程.图1 施工过程与围岩力学状态变化过程示意图Fig.1 Construction and surrounding rock mechanical state change process chart对于隧道围岩变形规律及控制技术的研究,国内外学者做了大量工作,并取得了丰富的研究成果[2-5].本文作者基于前人的研究,结合日本龟浦隧道围岩变形试验和郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,根据实测数据总结隧道围岩变形动态规律,并提出具体的控制措施.1 隧道围岩变形动态规律大量的数值计算和现场监测资料均表明,隧道围岩变形是在开挖工作面的前方开始,而在开挖工作面后方距离d=1.5～2.0D(洞径)处的变形才与最大径向变形基本相等,这是隧道开挖引起围岩变形的一般规律.日本龟浦隧道施工时,在隧道拱顶上方2 m 的位置设一个长50 m的水平铝管,实测的弯曲应变计算变形如图2所示.图2 龟浦隧道掌子面变形监测实例Fig.2 The heading face displacement monitoring example of GuiPu Tunnel我国郑西客运专线大断面黄土隧道开挖监测数据分析的规律也大致相同.图3为2006-11—2007-09的实测数据,其中1#～8#分别对应隧道左右导洞及主洞断面上的8个测点.各分步施工引起隧道拱顶沉降占总沉降的比例分别为:超前沉降,5%～14%;导洞开挖,35%～50%;导洞开挖至全断面封闭前,40%～50%;全断面封闭后,3%～9%.可以看出,反映在掌子面前方到后方一定范围内的拱顶下沉分布规律为:隧道开挖后在掌子面前方一定范围(2～5倍洞径)产生下沉,称之为“先行变形”;在掌子面处,产生一定量的“初始变形”,此值与地质条件关系密切,约为最终变形值的20%～30%,这个变形是开挖后瞬间发生的;在掌子面后方,随掌子面的推进,产生不断增大的变形,其特点是初期的变形速度很大,而后增长的速度逐渐减缓,并趋于稳定.其变形过程如图4所示[2].图3 大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工拱顶沉降曲线Fig.3 Vault crown settlement curve of both-side head excavating method construction in large section loess tunnel因此,隧道开挖后隧道的变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种,且这3种变形是同时发生的.图4 隧道开挖围岩变形三维示意图Fig.4 Surrounding rock deformation during tunnel excavation three-dimensional chart2 隧道围岩变形控制要点隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面的失稳、坍塌,拱顶的失稳、坍塌,台阶法中拱脚下沉、失稳和围岩大变形等.2.1 控制掌子面失稳、坍塌1)倾斜掌子面.采用倾斜形状的掌子面开挖,配合掌子面喷混凝土封闭措施,可以抑制掌子面的变形,减少作业人员的风险,控制地表的下沉,大幅度改善进度和封闭时间,提高喷混凝土的品质和耐久性.2)掌子面锚杆.设置掌子面锚杆的目的是控制围岩开挖后的先行变形和掌子面变形,也是为全断面和半断面开挖创造条件.掌子面锚杆的长度一般在12～24 m之间,为开挖方便,通常采用玻璃纤维锚杆.采用掌子面锚杆技术的关键是长锚杆的快速施工工艺和配套施工机具.3)留核心土.在台阶法施工中,为了掌子面的稳定,经常采用弧形开挖法,即留核心土法.日本进行的一项研究表明:不留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分可达到掌子面前方1.3 m;而留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分只达到掌子面前方0.6 m 处.可见核心土对掌子面起到控制挤出的效果.2.2 控制拱顶失稳、坍塌控制拱顶失稳坍塌的技术要点是采用超前支护和加强初期支护.1)超前支护.根据构筑方法,超前支护通常分为短超前支护、中超前支护和长超前支护3种情况.①短超前支护:一般支护长度为2～5 m,通常采用超前小导管、插板法和预衬砌技术;②中超前支护:一般支护长度为5～10 m,通常采用中管棚(直径89 mm,长度10 m)或水平喷射注浆方式;③长钢管超前支护:一般采用长度在15～20 m、直径大于108 mm的长钢管,即大管棚超前支护,以有效控制拱顶失稳、坍塌.2)加强初期支护.加强初期支护通常有两种做法,其一是加大喷混凝土的厚度,加密钢架间距或缩小锚杆间距;其二是改变喷混凝土的性能,提高钢架的规格和采用抗拔力大的锚杆.实践证明,第二种方法更有利于控制拱顶下沉.采用初期高强度喷混凝土技术能减薄喷层厚度,有效加快施工进度,符合技术发展的趋势.2.3 控制拱脚下沉、失稳在台阶法施工中,控制拱脚下沉的方法通常有扩大拱脚、设置锁脚锚杆、临时仰拱封闭和设置横撑等方法.日本近期开发出了利用弯曲钻机,设置弯曲形脚部钢管桩或采用高承载力的脚部支撑钢管来控制钢架的下沉,效果较好,如图5所示.另外,也可用喷射混凝土来加固拱脚,如图6所示.图5 控制隧道拱脚下沉失稳的曲线形钢管桩工法Fig.5 Shaped form pipe pile method for controlling tunnel arch springing subsidence instability图6 控制隧道拱脚下沉失稳的拱脚喷射混凝土工法Fig.6 Shotcrete method for controlling tunnel arch springing subsidence instability2.4 控制软岩大变形通常认为初期变形速率快、变形值大、长时间无收敛趋势,且超过预计变形值的变形,可以称为“大变形”.这种围岩一般为软弱围岩,这种变形也通常被称作“软岩大变形”.控制软岩大变形的方法有:①在喷混凝土中设置伸缩缝来吸收一部分变形;②采用长锚杆(8～15 m)来控制围岩的后期变形;③采用掌子面锚杆控制围岩的先行变形等.这些方法对解决大变形问题起到一定的作用,特别是长锚杆和掌子面锚杆.日本在东海道新干线的饭山隧道(长22.2 km)的大变形地段试验,采用多重支护方法取得了成功.多重支护方法的特点是:不需要进行反复扩挖和反复支护,即没有拆除顶替已经承载的支护构件和对围岩的多次扰动的问题,留出充分的变形富裕值,先释放一部分变形进行第一次支护,然后继续释放变形.第一次支护达到极限状态后,再继续第二次支护,必要时可继续第三次支护,将变形控制在容许范围之内.多重支护的基本观点是:容许一次支护变形,以减轻作用在二次支护的土压,并在最内侧形成健全的壳体,使整个支护稳定.因此,二次支护的设置最好在围岩内应力释放到某一程度后实施.3 隧道围岩变形控制技术3.1 开挖过程控制隧道开挖后,随着时间的推移,变形也在发展.一般说,开挖过后,变形发展很快,即初期变形速度很快,而且变形值也比较大,如果能够控制住初期的变形速度,就可以控制隧道围岩的松弛.因此通常强调开挖后要迅速喷射混凝土,迅速架设钢支撑,其目的就是要求初期支护及时闭合.另外需要关注的是从开挖到初期支护全断面闭合的时间.在复杂地形、地质条件下,从开挖到全断面初期支护的闭合时间,要求越短越好.闭合距离也是越短越好.因为,初期支护全断面闭合的过程,就意味着隧道围岩变形逐渐趋于稳定的过程.而闭合距离,基本上要求在距掌子面2～3倍隧道开挖跨度之内,甚至更短一些.因此,有效控制隧道围岩变形的开挖方法,应该是首选全断面法,其次是短台阶法.总之,开挖分部越少,封闭时间越短,变形就越小.3.2 辅助工法控制以改善围岩条件为目的而采用的辅助或特殊工法称为辅助工法,如图7所示.隧道开挖中最危险的应力释放面是掌子面和一次开挖长度的无支护区间.为了控制其危险度,了解地下水分布状况和掌子面前方围岩的动态是非常重要的.图7 辅助工法概念示意图Fig.7 Assistant construction method concept chart 在隧道围岩变形及控制技术措施中,辅助工法占据重要地位.常用稳定掌子面的辅助工法有:超前锚杆、超前长钢管、掌子面喷混凝土、掌子面锚杆、脚部补强锚杆、临时仰拱等.在地下水处理中常用排水钻孔等工法.在控制地表下沉对策中有:长超前钢管、管棚等.在地下水对策中有:排水钻孔、降低地下水位、排水坑道等工法.4 隧道围岩变形控制建议隧道施工主要分为开挖和支护两大工序,变形控制是开挖和支护中的技术关键点.开挖是应力释放的过程,不同的开挖方法,应力释放的过程及程度也是不同的.支护则是应力控制的过程,不同的支护方法应力控制的过程和程度也是不同的.除开挖、支护作业外,其他作业都是辅助性的,如运输、排水、通风、量测、地质超前预报等.但这些作业也是左右开挖、支护成败的关键,不能忽视.因此,控制隧道围岩变形的关键措施主要指开挖、支护过程中控制围岩变形的措施及必要的辅助作业工法.在隧道施工过程中,开挖和支护是密切相关的,根据围岩地质情况,其关系可大致分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况.1)只挖不支,适用于坚硬、自支护能力比较高,应力释放后能够自行控制稳定的围岩,围岩级别为Ⅰ级、Ⅱ级.关键技术:减少爆破振动和少扰动的开挖技术.基本措施建议:控制开挖进尺,控制一次起爆炸药量,采用电子雷管,采用机械开挖或机械与爆破并用的开挖方法.2)先挖后支,适用于一般地质条件,围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级.关键技术:加强初期支护控制围岩的松弛、坍塌,确保开挖工作面的稳定.基本措施建议:采用全断面法或超短台阶法,提高初期支护的支护效果,控制隧道围岩变形的发展和收敛;严格控制各开挖工作面的步距,尽快闭合;提高机械化程度,缩短各单项作业的时间.3)先支后挖,适用于特殊地质、地形条件,一般用于软岩大变形、掌子面或拱脚易失稳、底部鼓起等情况,围岩级别为Ⅴ级、Ⅵ级.关键技术:加强超前预支护,确保开挖工作面稳定,控制围岩松弛、坍塌,提高围岩的自支护能力.基本措施建议:采用掌子面超前锚杆、喷混凝土封闭掌子面、倾斜掌子面或留核心土的施工方法;超前管棚、管幕、插板等超前支护;加强初期支护,采用高强度、高刚度喷混凝土技术;采用锁脚锚杆等控制拱脚下沉.只挖不支的场合主要是控制爆破振动,采取减少围岩扰动的施工方法;先挖后支的场合主要是控制掌子面后方的变形,采取加强初期支护和快速封闭的施工方法;先支后挖的场合重点是控制掌子面前方的变形和掌子面变形,采取超前预支护、掌子面支护和掌子面后方支护,及时封闭的措施和工法.5 结语1)隧道围岩变形包括掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方的变形,其中掌子面变形是隧道开挖过程围岩变形发展的重要阶段,是隧道围岩变形控制的重点.2)隧道围岩变形控制是隧道围岩稳定性控制的核心,要采取系统的控制措施.既要控制掌子面前方的先行变形,又要控制掌子面和掌子面后方的变形.3)隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和失稳及围岩大变形等几种形式.4)隧道围岩变形控制重在开挖过程控制和辅助工法控制,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是控制隧道围岩变形的关键.5)隧道开挖和支护相互作用关系可分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况,且每种情况有其关键技术和建议的基本措施,在隧道施工过程中,应根据围岩条件和工程特点选定合理的工序.参考文献:[1]关宝树.隧道力学概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.GUAN Baoshu.Generality of Tunnel Mechanics[M].Chengdu:Southwest Jiaotong University Press,1993.(in Chinese)[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.WANG Mengshu.Technology of Shallow Tunnel Excavation[M].Hefei:Anhui Education Press,2004.(inChinese)[3]张顶立,王梦恕,高军,等.复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):290-296.ZHANG Dingli,WANG Mengshu,GAO Jun,et al.Research on Construction Technology of Large Span Tunnel in Complex Rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering,2003,22(2):290-296.(in Chinese)[4]吕勤,张顶立,黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报,2003,13(7):29-34.LU Qin,ZHANG Dingli,HUANG Jun.Mechanism of Stratum Deformation and Its Control Practice in Tunneling Urban SubwayAt Shallow Depth[J].China Safety Science Journal,2003,13(7):29-34.(in Chinese)[5]岳广学,何平,蔡炜.隧道开挖过程中地层变形的统计分析[J].岩石力学与工程学报,2007,26(增2):3793-3803.YUE Guangxue,HE Ping,CAI Wei.Statistic Analysis of Stratum Deformation During Tunnel Excavation[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(S2):3793-3803.(in Chinese)。

隧道工程施工变形监测及控制对策`【摘要】改革开放35年来，我国交通建设事业取得了长足的进步，我国隧道的里程也不断的增加，无论我国的地形多么复杂，地质条件多么恶劣，均产生了大量的隧道。

隧道工程通常采用的是新奥法施工和设计，新奥法施工和设计的重要组成部分是现场监控量测。

因长度，地质问题，加上支护和井挖交替进行，使得工程的困难度变得更加复杂，但是通过对工程的变形进行检测能够有效的监督、检测、控制、指导工程，确保隧道工程施工的顺利运作。

从隧道工程变形监测及控制网的建立、监测点的布设、位移测量的方法、监测频率等方面进行分析，对隧道工程施工变形监测及控制进行研究，提出了隧道在工程监测的布置方法以及位移的测量方法。

【关键词】隧道工程；施工变形；检测及控制1、前言测量是一切工作的开始，为此在进行隧道工程施工变形测量之前，首先要建立变形检测的控制网，该控制网主要包括高程控制网和平面控制网，隧道工程施工变形控制网具有精度高、独立性强的特点。

它的组成网主要有：第一，变形点又叫观测点，多分布设于建筑物上；第二，基准点通常埋在变形的范围之外，尽可能的保证其位置的长期稳定；第三，工作点是观测点和基准点之间的联系点，工作点与观测点构成变形网，和基准点构成首级网。

变形网的主要特点有：首先，变形网不需要计算数据，且布设自由；其次，变形网的长度较短，但是其精度高；再次，图形复杂，多余观测多；最后，稳定性要求高。

2、隧道工程施工监测控制网的特点隧道工程施工变形监测的内容主要包括地下项目的监测和地面项目的监测，因此与之相对应的隧道工程施工变形监测控制网就分为地下和地面两部分。

然而由于地下空间的有限，所以地下平面监测控制网多为导线形式，因此为自由网，即起算的数据可自由设定，无需从地面传递坐标。

2.1自由设站的站点位置在自由设站体系中，由于每次站点的方位并不是完全相同的，因此测点的精度受到观测元素和测站两方面的影响。

2.2地下导线点位设计站点的精度的确定与设站位置的设定有着至关重要的联系，但是站点位置是对洞内控制点的位置而讲的。

《隧道软弱围岩变形机制与控制技术研究》篇一一、引言在隧道工程建设中，软弱围岩是一个常见的地质问题，其稳定性差、强度低，易发生变形和破坏，给隧道施工带来极大的困难和安全隐患。

因此，研究隧道软弱围岩的变形机制与控制技术，对于保障隧道工程的安全、稳定和高效施工具有重要意义。

本文旨在探讨隧道软弱围岩的变形机制及控制技术，为隧道工程建设提供理论依据和技术支持。

二、软弱围岩的变形机制1. 软弱围岩的物理性质软弱围岩通常具有低强度、高含水量、低渗透性等特点，这些特性使得围岩在受到外力作用时容易发生变形。

此外，软弱围岩的节理发育、构造复杂，使得其变形机制更为复杂。

2. 变形机制分析软弱围岩的变形机制主要包括塑性流动、剪切滑移和压缩变形等。

在隧道开挖过程中，围岩受到卸荷作用，产生应力重新分布，导致围岩发生塑性流动和剪切滑移。

此外，软弱围岩的含水量变化也会对其变形产生影响，含水量的增加会导致围岩的强度降低，进一步加剧其变形。

三、控制技术研究1. 支护结构的设计与施工为控制软弱围岩的变形，需要采取有效的支护措施。

支护结构的设计应考虑围岩的物理性质、地质条件、施工方法等因素。

常见的支护结构包括钢支撑、锚喷支护、注浆加固等。

在施工过程中，需严格按照设计要求进行施工，确保支护结构的稳定性和可靠性。

2. 施工方法的选择与优化选择合适的施工方法对于控制软弱围岩的变形至关重要。

根据工程实际情况，可选择隧道掘进机（TBM）、盾构法、钻爆法等施工方法。

为优化施工过程，可采取分步开挖、及时支护、短进尺等措施，以减小围岩的暴露时间和变形程度。

3. 监测与反馈技术在隧道施工过程中，需对围岩的变形进行实时监测，以便及时掌握围岩的变形情况。

常用的监测方法包括地表沉降监测、洞内位移监测、应力监测等。

通过监测数据的反馈，可对支护结构、施工方法等进行调整和优化，以控制围岩的变形。

四、研究展望未来研究应进一步深入探讨软弱围岩的变形机制，包括考虑多场耦合作用（如温度、渗流等）对围岩变形的影响。

浅谈隧道软弱围岩变形控制技术引言近年来，我国交通道路建设发展速度很快，隧道施工工程也越来越多，软弱围岩隧道占据着很大一部分。

隧道建设施工中，软弱围岩变形问题突出，对于隧道建设安全性造成威胁，提高了隧道建设成本。

这一问题也是隧道建设研究的热点，如何控制软弱围岩变形，提高隧道工程施工水平，研究人员进行大量的理论分析，并将这些理论应用于实践，本文也对这一问题进行了分析探讨。

一、隧道软弱围岩变形概述隧道软弱围岩指的是整体性较差，强度较低，在一定的压力条件下，由于施工等极易产生失稳破坏的岩体。

按照隧道软弱围岩变形机理可以将变形分为两类。

一类是材料变形，材料变形又可以根据力学性质进一步划分。

一类是结构变形，结构变形的种类很多，围岩结构的不同产生的变形也有差异。

块状围岩发生滚动变形，层状围岩发生滑动变形，软弱围岩的挤压变形等。

隧道软弱围岩变形主要是因为在隧道开掘时围岩应力释放再分布造成的。

在掌子面不断向前移动的同时，围岩应力也随之发生改变，因此软弱围岩的变形与时间和空间的变化相联系，这就是时空效应。

围岩结构不同，随掌子面的推进围岩产生变化量也是不同的。

当围岩结构比较完整并且强度较大时，在隧道挖掘过程中，围岩应力释放速度快，比较容易发生弹性变形，变形量较小，变形时间很短，此时空间上和时间上的变化都难以察觉。

当隧道围岩结构不完整，强度比较差时，在掌子面推进过程中，围岩变形过程缓慢，应力释放速度慢，主要发生弹性与黏性变形，由于变形时间跨度大，所以变形在时间空间上都比较明显。

二、隧道软弱围岩变形特征通过对隧道软弱围岩的监测分析，总结了软弱围岩的一些变形特征。

（1）、掌子面前方变形范围相较于坚固围岩大。

坚固围岩挖进正前方的变形范围基本保持在一倍洞泾之内，在以外的范围内变形量很难察觉，分析时也不用考虑。

软弱围岩前方的变形范围可以达到三四倍洞泾的大小，并且随着掌子面的推进，围岩发生破碎及塌陷，变形会向着深处发展。

软弱围岩掌子面前方变形范围占总变形的比例较大。

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。

隧道变形控制技术浅谈摘要：本文以甘肃某隧道工程为例，在分析研究各种现象的基础上，寻找出隧道变形开裂的规律及其原因。

所提出的科学有效的防治与控制措施，可为今后西北地区长大软弱围岩隧道施工提供借鉴。

关键词：软弱围岩、变形开裂、支护参数、控制措施前言根据新奥法理论, 为了充分发挥围岩自身的承载能力, 在隧道开挖以后, 围岩会有一定程度的变形, 借助围岩自身的承载力, 减小支护结构上的荷载。

怎么避免围岩的失稳破坏, 保证隧道安全、经济、快速施工, 是隧道施工安全控制面临的重要课题。

工程概况该隧道工程全长19055m（单延米），设计有6个无轨斜井，2个有轨斜井，属于极高风险隧道，本文以其中一个斜井的正洞施工段为主要研究对象，斜井长度为1025m，承担正洞施工任务左右线各2100m。

隧道地层条件复杂，该段地层主要为二叠系下统板岩夹炭质板岩，灰色-深灰色，变余泥质、钙质结构，薄层板状构造，石质较软，岩层走向与正洞大角度相交，岩体受地质构造影响，节理裂隙较发育，岩体较破碎，呈层状、板状结构，含泥化夹层，含少量裂隙水，处于高地应力地段，隧道最大埋深约395m，最大开挖跨度为10.5m。

变形开裂特征分析本工程采用“三台阶七步开挖法”进行施工，通过日常围岩量测数据收集和历次变形开裂发生、发展过程分析，我们对变形与各道工序和时间之间的关系以及施工工序间距对变形的影响进行深入细致的研究，进一步弄清了隧道变形开裂发生的特征。

1、变形与工序的关系（1）变形与开挖的关系：中、下导坑落底时，拱部的变形最大，一般在5cm～13cm；挖仰拱时初支的变形相对缓和，收敛量一般在2cm～4cm左右。

（2）变形与喷射混凝土的关系：累计变形量达12cm～15cm，喷射混凝土表面可见裂缝（中导坑最为明显）；15cm～18cm时，局部剥落；18 cm～22cm 以上时，大块剥落。

（3）变形与初支的关系：使用单层20b#型钢钢架支护，累计变形量达18cm 时钢架局部变形，22cm时钢架局部扭曲（如图1所示），35cm以上时钢架局部折断、墙部收敛值大于拱顶下沉值；使用单层22b#型钢钢架，累计变形量达20cm 时钢架局部变形，25cm时钢架局部扭曲，40cm以上时钢架局部折断（如图2所示）、墙部收敛值大于拱顶下沉值；使用双层22b#型钢或单层200#H型钢钢架支护，累计变形量达30cm时，钢架局部变形凸起，无钢架扭曲和折断现象。