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坪石隧道新奥法支护参数的设计验算及现场验证

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坪石隧道新奥法支护参数的设计验算及现场验证

坪石隧道新奥法支护参数的设计验算及现场验证 ●周建春 魏琴（华南理工大学交通学院 广州 510640） ●李希元（广东省公路工程建设集团公司 广州

510635）

摘要：根据衬砌结构有限元分析方法及公路隧道设计规范，对京珠 高速公路坪石隧道S2～S4型支护参数进行设计验算，并结合新奥法施工 监控量测数据，对支护参数进行了对比分析。 关键词：公路隧道；新奥法监控量测；支护参数验算 图1 Ⅱ类支护设计示意

1 概述 坪石隧道是京珠国道主干线粤境高速公路小塘至甘塘段重要工程之一， 位于广东省乐昌市坪石镇灵石坝村辖区，为分离式单向行车双线隧道。 隧道左线全长510m（其中明洞长45m），右线全长505m。 隧道围岩为泥质粉砂岩、细砂岩，属软质岩石，隧道洞身围岩类别以Ⅳ 类为主，洞山处及局部地段为Ⅱ、Ⅲ类。在左右线进出洞口处，由于其围岩主要为强、弱风化岩层， 岩体风化较剧烈，风化节理裂隙较发育，隧道围岩不稳定。 隧道区共发育两个泉，隧道开挖过程中出现了涌水现象，对围岩稳定不利。 为保证坪石隧道的新奥法施工的顺利进行及验证支护参数，在坪石隧道 实施了施工监控量测必测和选测项目，必测项目包括地质及支护状况观察描述、周边位移、拱顶下沉 、地表下沉量测；选测项目包括围岩内部位移量测、锚杆轴力量测、衬 砌应力量测、围压力及层间支护压力量测以及钢支撑应力量测。 本文根据衬砌结构有限元分析方法，利用现行公路隧道设计规范的规定 ，对坪石隧道支护变形和内力进行了计算，并与新奥法施工监控量测的 数据进行对比，从而验证了设计支护参数的合理性。 图2 二次衬砌结构模型示意 图3 单元划分示意

2 坪石隧道支护参数的设计

除明洞结构外，坪石隧道左右线衬砌均按新奥法原理设计，采用复合式 衬砌，以锚杆、喷射混凝土、钢拱架（钢格栅）作为初期支护，模注混 凝土作为二次衬砌，在两次衬砌之间设PVC复合防水层。图1是坪石隧道 S2型支护设计简图，限于篇幅，S3、S4 型支护设计简图略。 注：1表中正值表示受拉，负值表示受压：强度单位为MPa； 2表中“—”表示实测过程中传感器断线无最终实测值。 图4 S2型衬砌内力示意 图5 S3型衬砌内力示意

3 二次衬砌荷载效应计算

隧道围岩力学参数为：Ⅱ类围岩：泥质粉砂覆盖层，容重25．8kN／m3 ，弹性模量3．32×106kPa，内聚力C＝30kPa，内摩擦角24°，泊松比 μ＝0．28。Ⅲ类 围岩：泥质粉砂覆盖层，容重25．8kN／m3，弹性模量3．32×106MPa，

内聚力C＝30kPa，内摩擦角24°，泊松比μ＝0．28。Ⅳ类围岩：泥质 粉砂覆盖层，容重25．8kN／m3，弹性模量3．32×106Pa，内聚力C＝ 30kPa，内摩擦角24°，泊松比μ＝0．28。 采用现行《公路隧道设计规范（JTJ026—90）》中的深、浅埋围岩压力 —结构模式，对二次衬砌杆系模型进行计算。图2是隧道衬砌计算程序 采用的基本结构计算模型简图。由于荷载与结构均对称，因此可取半边 对称结构计算（图3）。 按上述计算模型得到二次衬砌的内力后，通过组合即可得到作用在二衬 上的荷载效应。3种衬砌的荷载效应如图4～图6所示。 图6 S4型衬砌内力示意 图7 Ⅱ型衬砌配筋示意

4 二次衬砌支护参数验算

由结构设计原理可知，在衬砌的上、下边缘的弯曲正应力可由下式计算 （小偏心受压） σt＝N A±M Wt，σb＝N A±M Wb式中 N———为换算截面重心处的轴力，M为截弯 矩；A———为换算横截面积；W———为换算截面上、下缘的截面模量 ；t，b———分别表示截面上、下缘。 Ⅱ类支护拱顶处二衬截面上、下缘的弯曲正应力 计算如下：已知 b＝1m，h＝0．5m， A＝bh＝0．5m2 I＝1 12bh3＝1 12×1×0．53＝1．04166×10－2m4 σt＝91．51×104N／A＋8．19×10×0．5／2 1．04166×10－2 ＝91．51×10－4N／0．5m2＋1．9656MPa＝1．8302MPa＋1．9656MPa＝ 3．

958MPa σt＝91．51×104N／A－8．19×10×0．5／2 1．04166×10－2 ＝91．51×10－4N／0．5m2－1．9656MPa＝1．8302MPa－1．9656MPa ＝－0．1354MPa实测值：σ实t＝88．43×10－6×2．6×104 ＝2．29918MPa同理，可以计算出S3、S4型二衬拱顶、拱腰、拱脚处的 混凝土截面上、下缘最大弯曲正应力，此处从略。 现将Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类支护的二衬拱顶、拱腰、拱脚处的混凝土截面上 、下缘最大弯曲正应力计算结果及与监控量测值列于表1。表中计算值 小于最大量测值的情况，说明现行《公路隧道设计规范（JTJ026—90） 》中的深、浅埋围岩均匀压力—结构模式与实际围岩偏心受压情况不同 所致。但从混凝土极限抗拉、压强度来看，计算值均处于合理受力范围 之内。

5 结论

由上述3种支护断面的验算结果及与监控实测数值的对比可以看出，二 次衬砌模筑混凝土最大与最小弯曲正应力均小于C20混凝土的轴心抗压 设计强度11．0MPa。由此可以认为，二衬的安全储备较大，而这一点证 明了坪石隧道二衬设计是符合新奥法复合衬砌的设计原则的。 从量测结果也可知，二次衬砌偏压受力特征显著，这个结论与量测断面 均位于偏压区段是一致的，同时说明支护参数的设计具有较大的安全储 备是十分要的。

参考文献 ［1］JTJ026—90中华人民共和国交通部部标准．公路隧道设计规范北京：人民交通出版社，1990 ［2］周建春，李希元，罗立峰．京珠高速公路坪石隧道应用新奥法的工程实践．中南公路工程，2001，4

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铁路隧道工程工程施工质量验收规范

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精品汇编资料

前 言

本标准是根据铁道部《关于印发2001年铁路工程建设规范定额标准设计编制计划的通知》(铁建设函[2001]172号)的要求，在《铁路隧道工程质量检验评定标准》(TB10417－98)基础上修订而成的。

本标准在编制过程中认真贯彻“调整地位、验评分离、充实内容、严格程序、强化检测、明确职责”的指导思想，进行了深入的调查研究，总结了我国铁路隧道工程施工质量控制的实践经验，并广泛征求了有关方面的意见。本标准提出了铁路隧道工程施工质量保证措施,明确了建设各方在施工质量控制中的职责,严格了材料进场验收和施工质量检测的程序及方法，体现了科学性和可操作性,突出验标对铁路隧道工程施工质量的控制。

本标准共分十二章，主要内容包括：总则、术语、基本规定、洞口工程、洞身开挖、支护、洞身衬砌、防水和排水、辅助坑道及附属洞室、附属设施、明洞工程、隧道单位工程观感质量评定等。

本次修订主要内容如下：

1、修改了工程施工质量验收的内容、程序和质量标准；取消了优良等级评定。

2、补充了模板、管棚、超前小导管、仰拱填充、施工缝和变形缝处理、盲管（沟）、辅助坑道坑道口及封闭、消防等内容。

3、取消了装配式衬砌、锚杆拉拔试验等内容。

本标准以黑体字标识的条文为强制性条文，必须严格执行。

在执行本标准过程中，希望各单位结合工程实践，认真总结经验，积累资料，如发现需要修改和补充之处，请将意见及有关资料寄交中铁二局集团有限公司（成都市通锦路16号，邮政编码：610032），并抄送铁路工程技术标准所（北京市海淀区羊坊店路甲8号，邮政编码：100038），供今后修订时参考。

本标准由铁道部建设管理司负责解释。

本标准主编单位：中铁二局集团有限公司

本标准参编单位：铁路工程技术标准所

本标准主要编写人：沈征难、倪光斌、林原

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1总则

2术语

隧道工程试验检测技术思考题及答案

隧道工程试验检测技术思考题及答案

1 隧道工程试验检测技术思考题答案

第一章 思考与练习

一．公路隧道的作用有哪些?

缩短行车里程，改善线路的路况，提高公路的等级，提高交通效率，是修建公路隧道的基本目的；同时，隧道可从根本上免除公路路线上的土石方坍塌、泥石流、雪崩等病害；隧道不改变地形自然原貌，保护了环境，还利用地下空间，节省了公路建设用地。线路长度，

二．试对公路隧道进行分类。

按地质条件分：山岭隧道；软土地层隧道；水底隧道

按施工方法分：矿山法；暗挖法、盾构法、沉管法，明挖法，暗挖法

按隧道长度分：短隧道(≤0.5Km)；中隧道(1Km≥L>500m)；长隧道(3Km≥L>1Km)；特长隧道(>3Km)

其他分法：单跨，连拱隧道和小间距隧道

三．公路隧道具有哪些特点?它们对施工有什么影响?

（1）断面大

（2）形状扁平

（3）需要运营通风

（4）需要运营照明

（5）防水要求高

四．公路隧道的常见质量问题有哪些?怎样预防？

（1）隧道渗漏。

（2）衬砌开裂

（3）限界受侵

（4）衬砌结构同围岩结合不密实

（5）通风、照明不良

五．公路隧道检测技术的内容有哪些?

（1）材料质量检测

（2）施工检测

包括 超前支护与预加固围岩施工质量检测

开挖质量检测、初期支护施工质量检测、

防排水质量检测

施工监控量测

混凝土衬砌质量检测

通风、照明检测 （3）环境检测

施工环境检测

运行环境检测

六．试述加强隧道工程检测的作用与意义。

第二章 思考与练习

一．隧道在穿越不良地质地段时，常用的辅助施工方法有哪些?

可分为

1 对地层超前支护：

地表砂浆锚杆或地表注浆加固；

超前锚杆或超前小导管支护；

隧道工程复习思考题

隧道工程复习思考题

填空题：

1.我国现行公路（铁路）隧道围岩分类的依据：结构特征和完整状态为表征的围岩稳定性

2.新奥法运用锚喷作为初期支护的理论依据：充分发挥与加强围岩的自承效能

3.洞口地质一般不稳定，选定洞门位置（确定隧道长度）的原则早进晚出

4. 拱形明洞的主要形式有：路堑对称型，路堑偏压型，半路堑偏压型，半路堑单压型

判断题：

1、影响喷射混凝土强度的因素是原材料的质量，而与喷射施工作业质量无关。（╳）

2、为使坑道轮廓平整、减少超欠挖、降低围岩的扰动以及锚喷支护的需要，可采用光面爆破和预裂爆破技术。（√ ）

3、施工准备阶段，应积极抓紧创造隧道开工的条件，临时工程施工可在开工令下达后再着手进行。（╳）

4、汽车专用公路隧道防排水工程质量要求达到拱部、墙部、路面、设备箱洞、车行与人行横道均不渗水（√）

5、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（╳）

6、无论哪类围岩选择支护方式时，应优先采用构件支撑作为坑道开挖的初期（临时）支护（╳）

7、由于锚喷支护具有主动加固围岩、可及时施工和比较经济等特点，故广为应用。但使用也是有一定条件的，当围岩自持能力差、有涌水及大面积淋水地段及地层特别松软处，就很难成型。（√ ）

8、洞口各项工程相互关联，故应全面考虑、妥善安排、减少干扰，进洞前尽快完成，以便为洞身施工创造条件。（√ ）

9、导坑爆破开挖时，炮眼起爆顺序为：掏槽眼—-顶眼—-侧邦眼---底眼---辅助眼。( ╳ )

10、洞内施工的特点是空间有限、工作面狭窄、光线暗、空气污浊、潮湿、噪声大，故要有良好的照明与通风条件，落实安全措施，精心组织各项作业。同时还必须关注工人的劳动保护。（√）

11.判别深埋与浅埋隧道的分界,可按荷载等效高度值,并结合地质条件、施工方法等因素综合判定（√ ）

12.隧道现场监控量测,包括隧道施工阶段与营运阶段控制测量和监控测量。 (√ )

隧道工程综合考试试题及答案(4套)_secret

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1 《隧道工程》试题（一）及答案

一. 单项选择题：（每题1分，共10分）

1． 隧道控制测量的最大误差（即先误差）规定为中误差的（ b ）

a一倍 b两倍 c 三倍 d四倍

２．明洞浇注拱圈混凝土的拆模强度低线为（ a ）

a设计强度70% b设计强度80% c设计强度60% d设计强度90%

３．岩石隧道开挖中辅助眼的爆破方式为（ d ）

a 预裂爆破 b齐发爆破 c光面爆破 d微差爆破

4．光面爆破中炮眼的起爆顺序为（ b ）

a周边眼1，掏槽眼2，辅助眼3 b掏槽眼1，辅助眼2，周边眼3

c掏槽眼1，周边眼2，辅助眼3 d周边眼、掏槽眼、辅助眼同时起爆

５．公路隧道围岩分类中的Ⅳ类围岩硬质岩石其饱和抗压极限强度为( b )

a Rb≥60Mpa b Rb≥30MPa c Rb ≈30Mpa d Rb =5~30MPa

6．模板放样时，为确保衬砌不侵入隧道建筑限界，允许将衬砌轮廓线扩大( a )

a 5cm b 10cm c 15cm d 20cm

７．公路隧道围岩分类标准是以（d ）

a 岩石的综合物理指标为基础 b 岩体构造、岩性特征为基础

c 地质勘察手段相联系 d 坑道稳定状态为基础

８．设置仰拱的隧道，路面下应回填以（ c ）

a 天然砂砾 b 粗砂 c 浆砌片石或贫砼 d 稳定土

９．公路隧道洞门内行车道路面宜采用

a 沥青混凝土 b 沥青碎石 c 水泥混凝土 d 沥青贯入式

10．隧道新奥法施工的理论基础是（ c ）

a 充分发挥喷锚支护的作用 b 充分发挥二次衬砌的作用

c 充分发挥岩体的自承能力 d 岩体的平衡拱作用