公路隧道地层结构法

二次衬砌验算对二次衬砌进行验算有两种方法，一种是采用荷载结构法进行验算，另一种是在模拟隧道开挖时，进行计算。

模拟开挖时对二次衬砌采用荷载结构法和地层结构法进行二次衬砌验算，1.荷载结构法1.1荷载结构法的基本假定：1）假定衬砌为小变形梁，衬砌为足够多个离散等厚直梁单元；2）用布置于模型各节点上的弹簧来模拟围岩与地层的相互作用，弹簧单元不承受拉力，受拉力将自动脱落，弹簧的弹性系数由Winkler假定为基础的局部变形理论确定，一般采用地层的弹性抗力系数K值。

再计算出模拟结构与地层相互作用间弹簧的弹性系数。

3）拱底作用相同的竖向反力来平衡土压、水压、地面荷载以及结构的自重。

4）因隧道为长细结构应采用平面应变模式进行分析。

1.2 问题描述，隧道埋深70m，围岩等级为Ⅳ级，采用荷载结构法进行计算。

1.3荷载计算荷载-结构法力学示意图荷载计算：1.4在ANSYS中验算二次衬砌衬砌结构计算模型模型变形图（单位：m）弯矩图（单位：N·m）轴力图：（单位：N）剪力图（单位：N）1.5衬砌结构安全验算为分析衬砌厚度对其安全性的影响，根据上述内力结果计算衬砌结构的安全系数，对衬砌的安全性能进行检验。

根据《公路隧道设计规范》规定，混凝土偏心受压构件按破坏阶段进行强度验算。

根据材料的极限强度，计算出偏心受压构件的极限承载力，与实际内力比较得出截面的抗压（或抗拉）强度安全系数，检查是否满足《公路隧道设计规范》要求，即：aR bdkNα=其中：α为轴力的偏心影响系数，按1 1.5edα=-计算；R为混凝土的极限抗压强度，取23.5MPa。

2.地层-结构法2.1隧道开挖模拟采用平面应变弹塑性非线性方法进行模拟，模拟采用弹塑性本构模型和Mohr-Coulomb屈服准则，模拟过程中，围岩、初期支护的加固区均采用PLANE42单元模拟（加固区的单元材料性能提高），二次衬砌采用梁单元BEAM3模拟。

使用ANSYS 中的单元“生死”功能模拟隧道的开挖与支护。

1.1工程概况川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。

二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。

1.2工程地质条件1.2.1 地形地貌二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。

隧道中部地势较高。

隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。

由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。

隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。

主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。

1.2.2 水文气象二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。

由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。

东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。

全年分早季和雨季。

夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中；冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。

中华人民共和国行业标准公路隧道设计规范Code for Design of Road TunnelJTG D70--2004主编单位：重庆交通科研设计院批准部门：中华人民共和国交通部实施日期：2004年11月Ol 日关于发布《公路隧道设计规范》(JTG D70--2004)的公告第19号现发布《公路隧道设计规范》(JTG D70--2004)，自2004年11月1日起实行，原《公路隧道设计规范》(JTJ 026--90)同时废止。

《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)中第1．0．3、1．O．5、1．O．6、1．0．7、3．1．1、3．1．3、7．1．2、8．1．2、10．1．1、15．1．1、15．1．2、16．1．1条为强制性条文，必须按照国家有关工程建设标准强制性条文的有关规定严格执行。

《工程建设标准强制性条文》(公路工程部分)2002版中关于《公路隧道设计规范》(JTJ 026--90)的强制性条文同时废止。

《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)由重庆交通科研设计院负责编制，规范的管理权和解释权归交通部，日常解释和管理工作由重庆交通科研设计院负责。

请各有关单位在实践中注意积累资料，总结经验，及时将发现的问题和修改意见函告重庆交通科研设计院(地址：重庆市南岸区五公里，邮政编码：400067)，以便修订时参考。

特此公告。

中华人民共和国交通部二OO四年七月九日前言《公路隧道设计规范》(JTJ 026)白1990年12月l日发布实施以来，对推进我国公路隧道工程科技进步和规范其设计行为均起到了积极的作用但是，随着我国近十多年来隧道建设实践经验的积累和技术进步，该规范当时所依托的技术已有相当一部分较为陈旧，许多规定已明显落后于工程实际，极不适应当前隧道建设的需要，因此需要对该规范进行全面修订。

为此，交通部以交公路发[1999]82号文下达了修订《公路隧道设计规范》的决定。

根据该文通知，重庆交通科研设计院为修订工作主编单位，浙让省交通规划设计研究院、同济大学、中交第一公路勘察设计研究院、重庆交通学院为参编单位，并邀请有关技术专家组成《公路隧道设计规范》修订编制组。

第一章绪论1. 隧道:构筑在离地面一定深度的岩层或土层中用作通到底建筑物2. 隧道分类:按周围介质分：岩石隧道和土层隧道;按用途不同分：交通隧道和市政工程隧道3. 公路隧道：穿越公路路线障碍物的交通隧道4. 公路隧道的主要特点:(1)断面形状复杂：宽而扁，高：宽<=1.; 常有特殊构造：岔洞，紧急停车带回车区，以及双连拱隧道，小间距隧道，双层隧道;(2) 荷载形式单一：主要是围岩压力，方向不会改变;(3)附属设施多：通风,照明,交通信号,消防,监控设施5. 断面几何形状:考虑功能和经济的两方面:马蹄形,圆形(盾构开挖),拱形(山岭隧道),双连拱(浅埋土层,地形受限),矩形(沉管法,城市隧道)6.. 衬砌的结构类型分为四类:整体式砼衬砌;装配式衬砌;锚喷支护衬砌;复合式衬砌7.. 整体式砼衬砌又可分为:半衬砌;厚拱薄墙衬砌;直墙拱形衬砌;曲墙拱形衬砌(1)半衬砌:适用于岩石较坚硬并且整体稳定或基本稳定的围岩; 对于侧压力很大的较软岩层或土层,为避免直墙承受较大压力,采用落地拱(2)厚拱薄衬砌:适用于水平压力很小的情况,拱脚较厚,边墙较薄(3) 直墙拱形衬砌:铁路隧道常用,竖向压力较大,水平侧压力不大(4)曲墙拱形衬砌:地质条件差,岩石破碎松散和易于坍塌地段8. 装配式衬砌:用于盾构法施工,深埋法施工,TBM 法施工9. 锚喷支护衬砌:喷混凝土和加锚杆两方法的统称。

常用方法：喷混凝土，钢筋网喷混凝土，锚杆喷混凝土，钢筋网锚杆混凝土，钢纤维喷混凝土;特点：有很强时效性，新奥法和挪威法10. 复合式衬砌：主要应用于含水量较多的地段，外层为锚喷支护，中间有一层防水层，内层多为整体式衬砌，新奥法多采用11. 初始地应力场由两种力系组成:自重应力分量;构造应力分量影响因素：一类是和地壳的运动，地下水的变化以及人类活动等因素有关12. 构造应力场：区域性明显，测试方法：解析反演法，原位测试法(1)地质的构造过程不公改变了地质的重力应力场，而且还有一总分残余在岩体内(2) 构造应力场在一定深度内普遍存在且多为水平分量(3)构造应力具有明显的区域性和时间性13. 作用在隧道结构上的荷载分为三类:主要荷载(就是长期作用的荷载,包括地层压力,围岩弹性抗力,结构自重力,回填岩土重力，地下静水压力及使用荷载); 附加荷载(指非经常作用的荷载，包括施工荷载，灌浆压力，局部落石以及有温度变化或砼收缩引起的温度应力和收缩用力) ;特殊荷载(一些偶然发生的荷载，如炮弹冲击力和爆炸时产生激波压力，地震力，车祸时冲撞力)14. 形变压力: 由岩体变形所产生的挤压力;15. 松散压力: 岩体坠落、滑移、坍塌所产生的重力16. 围岩压力：形变压力和松散压力统称为围岩压力17. 影响围岩压力的因素：a岩土的重力b岩体的结构c.地下水的分布d.隧道洞室的形状和尺寸e. 初始地应力18•确定围岩压力的方法：a•现场量测b•理论估算c工程类比法19•常用的围岩分类方法：a岩石坚固系数分类法b•太沙基理论c•铁路围岩分类法d•人工岩石洞室围岩分类法e.水工隧道围岩分类法20. 隧道结构计算的任务：就是采用数学力学的方法，计算分析在隧道修筑的整个过程中 (包括竣工，运营)a.隧道围岩及衬砌的强度 b.刚度和稳定性，为隧道的设计及施工提供具体设计参数21. 隧道的计算方法可分为三大部分： a.刚体力学法b.结构力学法(荷载位移法)c.连续介质力学法(地层结构法)22. 附：19 世纪后期，砼材料与钢材料的出现，地下结构的建造于计算进入地下连续拱形框架结构阶段，而计算的理论基础为线弹性结构力学；地下连续拱形框架结构式一种超静定弹性结构系统，荷载为地层压力，优点：以结构力学原理为计算理论基础缺点：没有考虑地层对衬砌结构变形所产生的弹性抵抗力23. 如果人工考虑隧道衬砌和地层的相互作用，地下结构的计算方法仅分为结构力学方法和连续介质力学方法24. 造成隧道结构计算结果不能直接应用的主要原因:(1) 围岩的物理力学参数无法准确确定(2)隧道的荷载量级很大,无法准确给出(3) 围岩自承能力除受围岩自身条件影响外,还受施工方法、时间、支护形式、洞室几何尺寸等的影响( 4)围岩本构关系复杂和屈服性准则不完善性，使围岩自承能力无法发挥第二章隧道结构计算的结构力学法1. 在分析过程中首先要确定地层压力，然后计算衬砌在地层压力和其他荷载作用下的内力分布，最后根据内力分布对衬砌结构断面进行验算2. 荷载结构法和计算地表结构所采用的结构力学方法基本相同，主要差别是衬砌结构在变形过程中要受到周围介质的限制，分为力法与位移法3. 拱形半衬砌隧道的结构计算： ( 1)半衬砌结构可简化为弹性固定平面无铰拱(计算模型) (2)拱顶截面建立位移协调方程，由拱顶截面的位移协调方程得拱脚处的位移和转角( 3) 将拱脚位移和转角方程代入拱顶截面位移协调方程，得关于未知力X1 ，X2 的线性代数方程组，可得拱顶截面未知力( 4)各截面强度校核4. 拱形曲墙隧道的结构计算： (1)假定弹性抗力为镰刀形分布，拱形曲墙式衬砌的计算模型为墙角弹性固定而两侧受周围约束的无铰拱( 2)通过h点的变形协调条件计算弹性抗力bh(3)计算主动荷载作用下衬砌的内力(4) b h=1时衬砌的内力⑸求出最大抗力值b h(6)用叠加的方法求出衬砌内任一点的内力5. 拱形曲墙隧道的结构计算模型：竖向荷载所引起的侧墙部分的变形，将受到侧面围岩的约束，形成一个抗力区，这里假定弹性抗力为镰刀形，其量值用 3 个特征值控制：抗力上零点对一般与对称中线夹角为40°-60°；抗力下零点在拱脚处；最大抗力点h 在衬砌最大跨度处，一般在抗力区2/3 处6. 拱形直墙隧道的局部变形法:在分析拱形直墙式隧道结构时,需将拱圈与直墙分开考虑,拱圈是一个拱脚弹性固定的无铰拱,弹性抗力假定为二次抛物线分布,边墙视为弹性地基梁,全部抗力有文克勒假设确定,墙顶和拱脚弹性固结,墙脚与基岩间有较大的摩擦力,无水平位移发生,他在基岩的作用视为刚性体7•外荷载产生的位移卩hp和直墙拱的结构计算:(1)由弹性地基梁公式，计算系数卩1, 3 1,卩2, 3 2(墙顶位移)(2)由主动荷载及单位弹性抗力所产生的h点位移计算单位弹性抗力所产生的位移h b (3)由口hp和口h b求得弹性抗力b h (4)根据任一截面i处的内力表达式得拱的截面内力( 5)求出直梁的内力( 6)校核8•隧道衬砌结构计算的矩阵力法计算步骤：(1)计算［F0］(2)计算［丫SX］并将其转化为［丫SX］'⑶计算［丫SP］并将其转化为［丫SP］' (4)计算［Fxx］,［Fxp］(5)计算赘余力{x} (6)计算衬砌单元节点{s} ( 7)计算衬砌节点位移{ S }9•隧道衬砌结结构计算的矩阵位移法计算步骤：(1)计算衬砌单元刚度位移矩阵( 2)计算链杆刚度( 3)计算墙底支座的刚度矩阵( 4)集成总体刚度矩阵,并计算各元素值( 5)消去已知位移( 6)计算节点位移( 7)计算单元节点力10•拱形直墙计算模型：拱圈是一个拱脚弹性固定的无铰拱，拱圈弹性抗力假定为二次抛物线分布,边墙视为弹性地基梁,全部抗力由文壳勒假设确定。

简述隧道盾构法、矿山法、新奥法、盖挖法的区别盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。

盾构（shield ）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。

钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。

盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆，以防止隧道及地面下沉。

盾构推进的反力由衬砌环承担。

盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。

按盾构断面形状不同可将其分为：圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。

圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较为广泛；按开挖方式不同可将盾构分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种；按盾构前部构造不同可将盾构分为：敞胸式和闭胸式2种；按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为：人工井点降水、泥水加压、土压平衡式，局部气压盾构，全气压盾构等。

盾构法的主要优点：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施T易于管理，施工人员也比较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。

新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,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的量测、监控,指导地下工程的设计施工。

新奥法（NATM）是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。

采用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。

公路隧道施工工艺和施工方法第一部分隧道施工方法主要有：隧道工程钻爆法；隧道工程盾构法；隧道工程掘进机法以及隧道衬砌；开挖方法分为明挖法和暗挖法；按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法等等。

1、隧道施工方法：开挖方法分为明挖法和暗挖法。

明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。

按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法。

在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。

在松软地质中采用盾构法开挖较多。

2、隧道工程钻爆法在隧道岩面上钻眼，并装填炸药爆破，用全断面开挖或分部开挖等将隧道开挖成型的施工方法。

钻爆法开挖作业程序包括测量、钻孔、装药、爆破、通风、出碴、锚杆、立架、挂网、喷锚等工序。

钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法。

3、隧道工程盾构法采用盾构作为施工机具的隧道施工方法[2] 。

1825年在伦敦泰晤士河水下隧道首先试用盾构，并获得成功。

此后，松软地质多采用盾构法开挖。

盾构是一种圆形钢结构开挖机械，其前端为切口环，中间为支撑环，后端为盾尾。

开挖时，切口环首先切入地层并能掩护工人安全地工作;支撑环是承受荷载的主要部分,其中安设多台推进盾构的千斤顶及其他机械；盾尾随着上述两部分前进，保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片。

盾构法适用于松软地层，施工安全，对地层扰动少，控制围岩周边准确，极少超挖。

日本丹那铁路隧道曾采用盾构法施工。

4、隧道工程掘进机法在整个隧道断面上，用连续掘进的联动机施工的方法。

早在19世纪50年代初，美国胡萨克隧道就试用过掘进机，但未成功。

直到20世纪50年代以后才逐渐发展起来。

掘进机是一种用强力切割地层的圆形钢结构机械，有多种类型。

普通型的掘进机的前端是一个金属圆盘，以强大的旋转和推进力驱动旋转，圆盘上装有数十把特制刀具，切割地层，圆盘周边装有若干铲斗将切割的碎石倾入皮带运输机，自后部运出。

机身中部有数对可伸缩的支撑机构，当刀具切割地层时，它先外伸撑紧在周围岩壁上，以平衡强大的扭矩和推力。

第0章绪论1.交通隧道的主要功能?交通隧道又分铁路隧道，公路隧道，地下铁道，水底隧道，航运隧道，人行地道，它们的作用是提供运输的孔道，其主要功能有：①克服高程障碍。

②裁弯取直，缩短线路。

③避开不良地质地段。

④避开其他重要建筑或工程等。

2.工程隧道的特点？优点：①缩短线路长度，减少能耗。

②节约地皮。

③有利于环境保护。

④应用范围广泛。

缺点：①造价较高。

②施工期限长。

③施工作业环境和条件较差。

3.隧道：一种修建在地下，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的工程建筑物。

4.隧道洞口位置选择的总原则与目的？①总原则：早进洞、晚出洞。

②目的：确保施工、运营的安全。

5.隧道纵坡的型式、适用条件、限制坡度？①纵坡型式：人字坡和单面坡；②适用条件：人字坡常出现在越岭隧道、长大隧道中，单面坡多用于线路的紧坡地段或是展线地区及河谷隧道中，以利争取高程；③限制坡度：隧道内最大限制坡度——铁路≥3‰，公路不大于3%，不小于0.3%。

第二章1、确定隧道建筑限界需要考虑哪些因素？A.铁路隧道：各种型号的机车和车辆在横断面尺寸上的最大的需要、列车装在货物的不同情况；B.公路隧道：行车道宽度(W)、路缘带(S)、侧向宽度(L)、人行道(R)或检修道(J) 、当设置人行道时含余宽(C)、道数2、比较铁路隧道与公路隧道在建筑限界与曲线加宽等方面的异同？相同点：车辆在曲线上行驶时，均是由于车辆内情和偏移，导致车辆通过所需要的面积增大，为了车辆正常通过，而需要对建筑限界，和曲线进行加宽、不同点：铁路隧道的建筑限界是固定统一的，而公路的隧道的建筑限界则取决于公路等级，地形车道数等条件，公路隧道的附属设施要求较高，每座隧道均会因交通量的不同而有不同的要求3、比较铁路隧道与公路隧道衬砌断面，思考有哪些因素会影响到断面形状？隧道内轮廓线必须满足建筑限界净空的要求，结构的任何部位都不应该侵入限界以内要考虑附属设施的富余量，采用施工方法要确保断面形状与尺寸有利于隧道稳定从经济观点出发，保证土石开挖量和圬工量最省结构的轴线符合荷载作用下的所决定的压力线，充分利用材料的抗压性能，另外还要考虑围岩等级，地质条件地下水，覆盖层厚度，车辆型号车道数等等4.隧道净空：隧道衬砌内轮廓所包含的空间。

隧道构造构造道路隧道构造构造由主体构造物与附属构造物两大类组成。

主体构造物是为了保持贮存岩体稳定与行车平安而修建人工永久建筑物，通常指洞身衬砌与洞门构造物。

洞身衬砌平纵、横断面形状由道路隧道几何设计确定，衬砌断面轴线形状与厚度由衬砌计算决定。

在山体坡面有发生崩坍与落石可能时，往往需要接长洞身或修筑明洞。

洞门构造型式由多方面因素决定，如岩体稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌以及环境条件等。

附属构造物是主体构造物以外其他建筑物，是为了运营管理、维修养所、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、平安等而修建构造物。

1、衬砌构造类型山岭隧道衬砌构造形式，主要是根据隧道所处地质地形条件，考虑其构造受力合理性、施工方法与施工技术水平等因素来确定。

随着人们对隧道工程实践经历积累，对围岩压力与衬砌构造所起作用认识开展，构造形式发生了很大变化，出现各种适应不同地质条件构造类型，大致有以下几类。

1)直墙式衬砌直墙式衬砌形式通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小情况。

对于道路隧道，直墙式衬砌构造拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱。

三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比拟平坦时称为坦三心圆拱，形状较尖时称为尖三心圆拱，平时即为割圆拱。

2)曲墙式衬砌通常在III类以下围岩中，水平压力较大，为了抵抗较大水平压力把边墙也做成曲线形状。

当地基条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力，使衬砌形成环状封闭构造，可以设置仰拱。

3)喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌这些衬砌与上述传统衬砌方法有本质上区别，这里仅介绍其构造形式。

为了使喷混凝土构造受力状态趋于合理化，要求用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型准确，减少超欠挖。

然后在适当时间喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。

根据实际情况，需要安装锚杆那么先装设锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。

如果以喷混凝土、锚杆或钢拱支架一种或几种组合作为初次支护对围岩进展加固，维护围岩稳定防止有害松动。

复杂地质环境下高速公路隧道施工技术一、复杂地质环境下的隧道施工特点复杂地质环境包括地质构造复杂、地表地下水文地质条件复杂、岩土工程地质条件恶劣等情况。

这些特点给隧道施工带来了诸多挑战，主要表现在以下几个方面：1. 地质构造复杂：复杂地质构造是指在施工区域内存在多种不同的地质体，如断层、岩溶、褶皱等，使得地层结构复杂，地层变化大，地下水情况难以预测。

2. 地表地下水文地质条件复杂：地下水渗流对隧道施工有着重要的影响。

在复杂地质环境下，地下水压力较大、水位变化较大、水质较差等情况十分普遍。

3. 岩土工程地质条件恶劣：隧道施工面临的地质条件差，岩土工程难度大、施工风险高等问题。

在面对复杂地质环境下的高速公路隧道施工时，需要采用一系列先进的技术和方法来应对挑战，确保施工的顺利进行。

以下是在复杂地质环境下高速公路隧道施工中常用的技术和方法：1. 地质勘察技术地质勘察是隧道工程的前期准备工作，也是保障隧道施工安全的首要步骤。

在复杂地质环境下进行隧道施工前，需要对勘察区域进行详细的地质勘察，以获取地质构造、地层分布、地下水情况等信息，为隧道设计和施工提供依据。

可以利用先进的地质勘察技术，如地质雷达、地震勘探、电法勘探等，对复杂地质环境下的地下情况进行精准探测，确保勘察数据的准确性和全面性。

2. 隧道设计技术在复杂地质环境下进行高速公路隧道的设计需要考虑地质条件的复杂性和不确定性，充分考虑地质风险，制定相应的设计方案。

可以采用合适的隧道结构形式、合理的支护方式、防水排水措施等，以适应不同的地质条件，提高隧道工程的抗风险能力。

在复杂地质环境下进行高速公路隧道施工需要采用先进的隧道施工技术和方法。

可以采用TBM（隧道掘进机）等先进设备和技术，提高施工效率和安全性。

可以采用地面注浆、预应力锚杆支护、岩石冷冻等先进支护技术，以提高隧道支护的稳定性和安全性。

在复杂地质环境下的隧道施工中，需要采用先进的隧道监测技术对施工现场进行实时监测，及时发现并处理地质灾害和工程异常情况。

三车道大跨隧道浅埋土质地层段施工技术施家梁隧道位于北碚区施家梁镇境内，是重庆外环高速公路北段项目的重点控制性工程之一，也是我国在建的最长的三车道大跨隧道。

本文结合施家梁隧道进口端施工过程中采用的一些施工方法和技术参数来浅谈大跨度隧道在洞口浅埋土质地层段的施工技术方法。

1 工程概况及特点施家梁隧道属特长隧道，设计为双洞六车道，隧道左线（LK43+107～LK47+410）全长4303m，右线（LK43+103～LK47+370.5）全长4267.5m。

隧道地质结构复杂，围岩破碎，Ⅳ、Ⅴ级围岩占67.5%；进口浅埋段地层表面覆盖第四系全新统崩坡积层、残坡积层粘土，下伏岩层主要为泥岩、粉砂质泥岩。

隧址区由于地下水接受补给的来源单一，主要为大气降水，故地下水动态变化同大气降水密切相关，随降雨量的变化而变化。

左右线之间有一冲沟，每当暴雨发生，地表排水通畅，山洪暴发时消涨亦快。

隧道最大开挖宽度17.82m，最大开挖高度12.47m（含仰拱），最大开挖断面177.1m2。

设计荷载为公路—Ⅰ级，计算行车速度100km/h；建筑限界宽14.5m，高5.0m。

隧道衬砌内轮廓为三心圆曲墙结构，内净空面积100.69m2。

隧道衬砌支护采用复合式衬砌，初期支护以锚、网、喷为主，并辅以超前小导管/超前锚杆及钢支撑支护，二次衬砌为模筑混凝土（钢筋混凝土）。

左线设计路堑式明洞70m，右线18m。

暗洞施工时首先采用50mφ127mm 超前大管棚预支护作为施工辅助措施。

2 浅埋土质地层段施工方案2.1 基本原则2.1.1 短进尺掘进：在隧道进口浅埋软弱地段，人工配合挖掘机严格按短进尺开挖，局部坚石采用弱爆破掘进。

2.1.2 初期支护紧跟：尤其在软弱围岩段，地压增长快，自稳时间短。

锚、网、喷及钢支撑架设工作在爆破、排险后马上施作，基本与出碴同时或交错进行，尤其在地层破碎或构造带地段更要紧跟，以保证围岩稳定。

2.1.3 为维护开挖周边稳定，开挖必须形成平顺的开挖轮廓，不但对维护围岩稳定有利，也为后续工序创造良好条件，同时有效地控制超欠挖，也是提高企业经济效益的有效途径。

盾构隧道结构计算模型简述发布时间：2021-06-24T08:22:11.008Z 来源：《防护工程》2021年6期作者：武鹏[导读] 传统的隧道于地下工程结构计算方式主要有荷载-结构模型，地层结构模型。

近些年来，随着大量盾构隧道工程的出现，对于隧道结构的计算提出了新的要求。

虽然各种计算模型已经百花齐放，但各计算模型的优缺点，适用条件，在实际工程设计中仍然存在一定的混淆，本文从荷载计算、结构模拟的角度分析不同计算模型的特点、分类、适用条件，指出了其在实际工程设计中的适用性。

武鹏中国公路工程咨询集团有限公司北京市 100089摘要：传统的隧道于地下工程结构计算方式主要有荷载-结构模型，地层结构模型。

近些年来，随着大量盾构隧道工程的出现，对于隧道结构的计算提出了新的要求。

虽然各种计算模型已经百花齐放，但各计算模型的优缺点，适用条件，在实际工程设计中仍然存在一定的混淆，本文从荷载计算、结构模拟的角度分析不同计算模型的特点、分类、适用条件，指出了其在实际工程设计中的适用性。

1、盾构隧道荷载的计算理论地下工程结构的荷载计算，目前主要分为两类：荷载-结构模型和地层-结构模型。

1.1 荷载-结构模型荷载-结构模型默认围岩是一种松散体，是荷载的来源，而结构的作用只是被动承受荷载的荷载—结构模型；而地层-结构模型则认为围岩虽然是荷载的来源，但本身具有一定的承载能力，而结构的作用是对围岩的保护与补强，两者协同作用，共同承担荷载。

荷载-结构模型的前提是围岩因为工程的开挖而发生了较大的松弛或者崩塌，其已失去了承载能力，简言之，围岩是一种松散体，为支护结构“松动”压力的来源。

隧道结构设计的关键，即为确定围岩作用在支撑结构的主动荷载，长久以来，各国工程师，科研人员根据埋深不同，提出了太沙基理论、普氏理论等计算主动荷载，这些理论具有取值简单，适用性强的特点，在工程领域取得了广泛的应用。

确定了荷载后，即可运用结构力学、弹性力学等知识求解超静定结构的内力与变形，并由此确定安全系数。