隧道施工總結及其建議范文

導語：如何才能寫好一篇隧道施工總結及其建議，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

目前，重慶市西南區域和貴州北部交通落后，高速公路網相對較不完善，為改善地區間交通條件，促進地方經濟社會發展，因此建設重慶江津至貴州習水高速公路。四面山隧道是重慶江津至貴州習水高速公路中的一段，隧道左洞長為4 880 m，右洞長為4 875.35 m，屬于特長隧道，該隧道建設對區域經濟及交通的發展發揮了重要的作用。為了更加科學地對四面山隧道進行施工，且保證施工過程中各類防治措施的有效實施，因此，針對該隧道地質特性進行分析并研究其圍巖變形規律顯得尤為重要。

1 隧道工程地質特性

1.1 地理位置及地形地貌

隧址區屬中低山地貌區。隧道進洞口段位于斜坡地帶，高程約540～570 m，隧道進口與斜坡坡向呈切向相交進洞。隧道進洞口段為一處順向坡，斜坡坡角15°～25°，局部較陡達35°，上覆土體。隧道出洞口段位于緩坡與陡崖過渡帶，高程570～650 m，擬建隧道出口延伸方向200°，隧道出洞口斜坡坡向約195°，隧道走向與斜坡坡向基本一致，斜坡坡角25°～30°，局部較達35°，上覆土體。

隧址區斜穿石龍峽背斜軸部，隧址區內最高點位于左線中部LZK2+280山脊線上，標高1 197.10 m，最低標高點位于隧道左線進洞口LZK0+190，標高540.747 m，相對高差達656.353 m，隧道最大埋深614.79 m。

1.2 地層巖性

隧址區分布地層主要為第四系（Q4）殘坡積層、崩坡積層、滑坡堆積層、白堊紀（K）上統夾關組及侏羅系（J）上統蓬萊鎮組。

1.3 地質構造

隧址區斜穿石龍峽背斜軸部，其中北東翼巖層產狀：70°～90°∠10°～13°；軸部巖層產狀近水平；南西翼巖層產狀：185°～272°∠8°～10°，未見次級褶曲和斷層，構造簡單。

1.4 不良地質現象

隧址區存在的主要不良地質現象為進口段順向坡、進口段崩塌堆積體、沙河1#崩坡積體、下爛壩滑坡、蔡倫屋基不穩定斜坡、隧道出口段崩坡積體。

（1）進口段順向坡。

隧道LZK0+190～LZK0+385段為一處順向坡，斜坡坡向45°～55°，坡角16°～22°，局部可達50°，巖層產狀為70°∠13°，斜坡坡角大于巖層傾角，但該段斜坡巖層產狀平緩，自穩能力好，該段斜坡基巖未見變形、滑動痕跡，斜坡基巖整體穩定。

（2）進口段崩塌堆積體。

該崩塌堆積體分布里程LZK0+190～LZK0+385，崩塌堆積體所處斜坡坡向約45°～55°。崩坡積體厚度約1.2～11.2 m，主要物質組成為粉質粘土夾砂泥巖塊石，巖土界面平緩，地表未見裂隙等變形特征，崩坡積體現狀處于穩定～基本穩定狀態，隧道左洞進口約50 m（暗洞30 m）、右洞進口約20 m（基本為明洞）隧道上部處于崩坡積體內。

（3）沙河1#崩坡積體。

平面形態呈喇叭狀，縱長3.3 km，橫寬1.9 km，整個崩坡積體分布最高高程1 000 m，最低高程290 m，最大高差約710 m，整體呈斜坡地形，坡面形態總體平直，總體坡向約54°～67°，坡角一般10°～13°，斜坡底部局部稍陡，可達25°。隧道路線LZK0+435～LZK2+240段自東北向西南方向斜穿崩坡積體下方基巖，隧道的設計標高為545.192～573.992 m，地面標高622.436～972.925 m，高差約77～399m。

（4）下爛壩滑坡。

位于斜坡頂部、沙河1#崩坡積體內，為2012年全市地質災害排查所圈定的滑坡，據前人資料，該滑坡主滑方向63°，縱長約850 m，橫寬380 m，面積32.3×104 m2，滑體厚4～9 m，均厚6 m，體積194×104 m3。滑坡坡面形態總體平直，局部微突，斜坡總體坡角10°～11°。通過現場調查及訪問，該滑坡地表未見變形跡象，僅局部土房墻體開裂。擬建隧道LZK1+100～LZK1+550段斜穿該滑坡，隧道的設計標高為555.752～563.112 m，地面標高為749.748～834.911 m，高差約193.996～271.799 m。

（5）蔡倫屋基不穩定斜坡。

主滑方向209°，縱長約957 m，橫寬249 m，面積23.8×104 m2，滑體厚3～9 m，均厚6 m，體積142.8×104 m3。該坡面形態總體平直，局部微突，斜坡總體坡角17°～25°。現場調查該滑坡地表未見變形跡象，僅局部土房墻體開裂。擬建隧道洞身段LZK2+800～LZK3+000在其北西側200 m通過，該斜坡基本穩定，對擬建隧道基本無影響。

（6）隧道出口段崩坡積體。

該崩塌堆積體分布里程LZK4+900～LZK5+080，崩塌堆積體所處斜坡坡向約195°。崩坡積體厚度約3.1～8.3 m，主要物質組成為粉質粘土夾砂泥巖塊石，地表未見裂隙等變形特征，巖土界面平緩，崩坡積體現狀處于穩定狀態。

2 隧道水文地質條件

隧址區主要為侏羅系上統蓬萊鎮組泥巖、砂巖。地下水主要賦存于砂巖裂隙中，為淺層地下水，泥巖為相對隔水層。該地區砂巖中風化巖體較完整，裂隙不發育，滲透系數小，且由于砂泥巖互層，上部泥巖阻隔地下水滲入下部砂巖，因此總體水量較小。隧道區未發現有泉水出露，該類型地表泉水稀少，泉流量多小于0.05 L/s，并多呈季節性，泉井均為久晴即干，地面多呈貧水狀，故富水性弱，地下水貧乏。

大氣降水為地下水的主要補給源，隧道起點位于斜坡地帶，地下水排泄條件好，但雨季該地帶存在臨時匯水條件，隧道在該段埋深約0～30 m，處于淺埋段，雨季地表水可能通過基巖裂隙補給隧道。隧道洞身LZK2+500～LZK4+100段地表地形較陡，地下水排泄條件較好。LZK4+100～隧道終點段多穿越山脊斜坡地帶，地下水多順坡向作短途徑流后排向地勢低洼的東北側的溝谷及茶壩河內。

綜上，地下水的季節性明顯，隧道所處地形地質條件決定隧址區地下水較貧乏，賦存少量裂隙水。取樣分析結果表明，區內地表水類型為HCO3-?SO42--Ca2+型。區內地表水及地下水對砼微腐蝕性。

3 四面山隧道圍巖變形規律研究

3.1 工程穩定性分析

隧址區斜穿石龍峽背斜軸部，其中北東翼巖層產狀：70°～90°∠10°～13°；軸部巖層產狀近水平；南西翼巖層產狀：200°～272°∠8°～10°，產狀較穩定，未見次級褶曲和斷層，構造簡單。洞身地面山體穩定，地層分布連續，無斷層破碎帶，區域地質整體穩定性較好。穿越地層主要為侏羅系上統蓬萊鎮組砂巖、泥巖，隧道最大埋深左線614.7 m，右線608.5 m。根據區域資料，隧址區內無高地應力存在，根據區域資料，隧址區內無高地應力存在。隧址區內無煤層分布，無有毒有害氣體，無采空區及巖溶現象，不會發生突水突泥。

根據地勘資料，隧址區內巖體為由砂巖和泥巖組成的近水平層狀圍巖，且對于隧道圍巖及其相應施工方案進行了總結歸類[1]，具體如表1所示。

3.2 模型建立

根據《四面山隧道施工設計說明》及相關地勘資料，對砂泥互層V級圍巖段隧道進行開挖模擬，隧道斷面為三心拱形，其尺寸如圖1所示模擬過程中以平面應變模型進行處理分析，并建立幾何模型如圖2所示。所模擬圍巖范圍寬300 m，高118 m，尺寸?⑹?遠大于開挖半徑。此時隧道開挖與模型邊界相互無明顯影響。巖層自上而下為泥巖（34 m）―砂巖（31 m）―泥巖（12 m）―砂巖（9 m）―泥巖（9 m）―砂巖（23 m），其中，泥巖為軟巖，砂巖為較軟巖。用桿單元Link1模擬錨桿，梁單元Beam3模擬噴射混凝土，平面單元Plane42模擬巖體，數值模擬所需力學參數如表2所示。

3.3 模擬結果及分析

圖3、圖4為隧道開探位移結果，模擬結果顯示，四面山V級砂泥巖段隧道拱頂下沉相對水平收斂變形更為明顯，圖5、圖6為隧道應力場結果。可見，隧道圍巖應力最大值集中在隧道拱肩部分，且由襯砌受力（圖7）及錨桿受力（圖8），隧道拱肩處錨桿及襯砌受力最大，拱腰處錨桿受力很小，且拱腳處部分錨桿受壓，可見目前四面山砂泥互層圍巖段隧道常用的支護設計方案可行，但造成了很大程度的浪費，因此，針對四面山隧道可進一步提出類似隧道的施工設計建議。

4 工程穩定性分析及施工設計建議

該隧道V級砂泥互層圍巖分布在隧道進口、隧道出口以及隧道洞身部分圍巖段，以隧道左洞為例，其具體圍巖質量指標劃分以及相應力學性質如表3所示。

綜合以上隧道地質特性分析可知，隧道施工設計方案未針對性考慮圍巖中層理效應等方面存在的影響。另外，對于近水平軟硬互層圍巖隧道穩定性及其支護作用特點所進行的工作相對不夠，因此該文針對砂泥互層V級圍巖隧道施工及其支護方案提出相應的建議，并對水平軟硬互層圍巖隧道在初期支護方面可進行相應的改善。

4.1 隧道超前支護建議

四面山隧道V級砂泥互層圍巖段砂巖為較軟巖，泥巖為軟巖，可見巖性較差。開挖前需采取相應的超前支護措施，對于超前支護手段，有超前錨桿方案和超前小導管方案可供選擇，超前錨桿作用在于將隧道圍巖錨固成整體，提高層間強度，但此方案對層狀圍巖水平方向影響較小。因此，建議采取超前小導管進行噴漿，可使圍巖裂隙加固更能有效地保證圍巖的穩定開挖。

4.2 隧道開挖建議

當軟硬互層圍巖層理傾角為水平或者近水平時，隧道拱頂處最小主應力明顯要小于隧道斷面的其他部位，最大主應力則在拱腰處。由于隧道開挖后的圍巖具有沿垂直層理方向的滑動、應力釋放，變形特點表明水平軟硬互層隧道的一大特點，即水平層理對于隧道拱頂及拱底穩定性不利，需時常注意拱頂及拱底的變形情況[2]。

由于巖質多軟弱，以軟巖為主，風化裂隙較發育，層間結合一般。無自穩能力，洞口淺埋段洞頂易坍塌，側壁經常小坍塌，淺埋時易出現地表下沉（陷）或坍至地表，洞身段拱部及側壁無支護時可產生坍塌、失穩。施工時應采用導洞或臺階分部開挖，同時采取二次復合支護。

4.3 錨桿支護建議

水平軟硬互層圍巖隧道另一特點，即隧道水平收斂數值相對較小這一事實，進行圍巖穩定性分析，并對層狀圍巖隧道而言，錨桿作用大都體現在錨固作用方面，即錨桿的作用主要在于提高層間強度。綜合以上特點發現，錨桿對水平巖層層理影響較小，目前的支護方案相對更為保守，但在錨桿使用上卻造成了很大的浪費，因此，對初期支護中的錨桿支護作用進行了分析。對錨桿支護，由于水平方向的錨桿受力很小，錨桿所產生的作用對隧道圍巖穩定性基本無較大影響，針對此狀況，可結合數值計算，驗證其合理性[3]。將一定角度范圍內的錨桿取消，不僅可獲得良好的加固效果，錨桿受力更充分，并實現錨桿與圍巖共同承載。此外，節省了錨桿支護數量，降低了支護材料消耗和支護成本[4]。且更好地應對開挖所產生的應力場變化和位移場的變化。

另外，對于拱肩錨桿受力較拱頂錨桿大的特點，需加強對錨桿支護作用的監控量測，與此同時，將拱頂錨桿稍移向拱肩也是可行的。

4.4 初襯支護建議

水平層狀圍巖拱頂處松動圈范圍大，拱腰處松動范圍小，這與其他類型的隧道有著明顯的差距。針對四面山隧道V級砂泥互層圍巖特點，對初期支護采取鋼筋混凝土結構，此類支護方案大有裨益，解決了后期支護開裂問題，也對二次襯砌后的隧道安全性、耐久性、承載能力等方面進行了完善。

4.5 二襯支護建議

由于四面山砂泥互層V級圍巖明顯的層理作用，在保證安全規范地施工前提下，縮短二襯養護時間，不僅能更好地保證開挖?i距規范化，還能保證隧道施工安全、高效的進行。

5 結論

對四面山隧道進行地址特性分析，并對砂泥互層V級圍巖隧道進行分析及施工設計建議，主要得到以下結論。

（1）對于四面山砂泥互層V級圍巖隧道中出現明顯層理作用的情況，在施工過程中必須時常注意拱頂及拱底處隧道圍巖的穩定性。另外，對于拱肩錨桿作用大于拱頂錨桿的特點，需加強拱肩錨桿受力的監控量測。

（2）針對砂泥互層V級圍巖隧道段并結合其特點，建議超前支護采取超前小導管對隧道圍巖進行加固。

（3）四面山砂泥互層V級圍巖段隧道由于圍巖巖性較弱，建議采取臺階法或導洞法進行分步開挖。

（4）砂泥互層V級圍巖段隧道拱腰部分錨桿支護作用較小，建議取消拱腰處一定角度的錨桿，并結合數值模擬方法進行進一步確認；另外，根據拱肩部分錨桿受力大于拱頂錨桿特點，可將拱頂部分錨桿移向拱肩，既保證了圍巖的穩定，錨桿受力也更充分，也實現了錨桿圍巖的共同承載，減少了錨桿浪費。

（5）根據四面山砂泥互層V級圍巖松動圈范圍，建議初期支護采取鋼筋混凝土結構。

篇2

關鍵詞：盾構隧道，盾構施工，地面沉降，研究現狀

1 前言

盾構施工法由法國工程師布魯諾爾父子發明。它用一個活動的罩架支撐在隧道工作面及其背后的泥土上，工人向前挖空幾尺，就用千斤頂把罩架向前推，頂住新的工作面，盾構后面露出的一段隧道用磚砌面支撐，人們得以像鼴鼠一樣在地面下不斷掘進。1918年，世界上第一臺盾構機在英國誕生，盾構施工實現了自動化。目前，盾構法己廣泛地用于地鐵、公路、鐵路、輸氣、輸水等國家大型公共工程建設，尤其是在地下工程建設中。

2 盾構施工的特點和優點

2.1 盾構技術的基本特點:

①對城市的正常功能及周圍環境的影響很小。

②盾構機是根據施工隧道的特點和地基情況進行設計、制造或改造的。

③對施工精度的要求非常高。管片的制作精度幾乎近似于機械制造的程度。由于斷面不能隨意調整，所以對隧道軸線的偏離、管片拼裝精度也有很高的要求；

④盾構施工是不可后退的。

2.2 盾構施工具有下列優點：

①可在盾護下安全地開挖、安裝襯砌。

②掘進速度快，施工時不影響地面交通與設施，穿越河道時不影響航運。

③施工中不受季節，風雨等氣候條件影響。

④施工中沒有噪聲和振動，對周圍環境沒有干擾。

⑤在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道往往具有技術和經濟方面的優越性。

盾構特別適合在軟土中進行施工，如上所述，它對城市的正常功能及周圍環境的影響很小，但它仍不可避免地會對土體產生擾動，從而使土體產生沉降或側移，對既有建筑物和地下管線造成一定程度的危害。較為準確的預測盾構施工期間和正常運營后產生的土體沉降一直是人們關注的熱點，具體內容包括:(1)盾構施工期間產生的土體沉降和側移;(2)盾構隧道正常使用后產生的土體變形。這方面的研究成果將為盾構施工合理化設計及其周邊環境保護提供科學的理論依據。

3 盾構隧道掘進對地面沉降

對于盾構施工引起地面變形的預估，主要采用基于對實際工程觀測數得到的經驗預估法，也有基于解析或數值計算的半經驗公式方法。

3.1 橫斷面地表沉降分布

目前工程實踐中應用比較普遍的是Peck公式和一系列修正后的Peck公式。Peck(1969)通過對大量地表沉陷數據及工程資料分析后認為，隧道開挖形成后引起的地面沉降是在不排水情況下發生的，所以沉槽的體積應等于地層損失的體積。此法假定地層損失在隧道長度上均勻分布，地面沉降的橫向分布似正態曲線。如圖1.1所示。英國的現場觀測結果，劍橋大學70年代及80年代初期都和Peck的假定一致。

式中S(x)--地層損失引起的地面沉降(m) ；

--盾構隧道單位長度地層損失(m /m) ；

x--距隧道中心線的距離(m) ；

-- 隧道中心線處地層損失引起的最大沉降量(m) ；

--沉降槽寬度(m) ；

--隧道軸線埋深(m)；

--土的內摩擦角( )。

Peck公式有兩個重要參數:沉降槽寬度系數 和地層損失 。這兩個參數的正確選取對最終的預測結果起決定性作用，在這方面己經有大量的研究。

3.1.1 沉降槽寬度系數 的確定

Clough & Schmidt (1974) 建議，對于飽和含水塑性粘土中的地面沉降槽寬度系數，按如下公式求取

Attwell等(1978,1981)也假定沉降槽曲線為正態分布，對沉降槽寬度系數 進行了修正，提出橫向沉降槽寬度系數 取決于接近地表的地層的強度、隧道埋深和隧道半徑，給出了估算地表沉降的經驗公式

式中:z--隧道開挖面中心深度(m) ；

R--隧道半徑(m) ；

k、n與土體性質和施工因素有關的系數(可查表) ；

A--隧道開挖斷面面積( )；

V--沉降槽的斷面面積( )；

--隧道中心線的最大地面沉降(m)。

O'Reilly & New（1982） 整理英國粘性土地層的11處19例及砂性土和回填土地層6處16例隧道工程的最大沉降量、沉降槽斷面積和反彎點距離的實測值后建議，對于在單一土層中隧道掘進引起的近地表沉陷， 是 的近似線性函數，且和隧道施工方法、隧道直徑沒有關系，公式如下:

(1.7)

式中 --沉降槽寬度系數。對于硬至軟粘土，取k=0.4 0.7；對于6 lOm的砂性土淺埋隧道,取k=0.2 0.3。

劉建航等(1991) 提出:

式中―土體內摩擦角加權平均值( )

從以上公式可以看出，在相同條件下采用不同的計算方法得到的 值相差較大，其結果對地面沉降最大值和曲線形狀造成較大影響，這也是經驗公式的一大缺點。Kankin (1988)驗證了公式(1.7)對于全世界多種隧道和大多數土類型都是有效的。Fujita (1981)分析了日本大量用不同盾構施工得到的觀測數據，發現粘土中取 =0.5 ,和實際結果一致，并和施工方法無關。

房營光等(2003) 考慮擾動引起土體密實度變化的影響，提出了修正的Peck公式

式中 ―土體損失量(m /m)；

V1―擾動引起的土體體積變化量(m /m)；

。

作者認為Peck公式中的土體損失本身就包括了擾動引起的土體體積變化量，因此將它區分出來意義不大，且 很難取值。

沈培良等(2003) 通過對盾構隧道實測地面沉降的分析，給出了Peck公式參數的取值范圍，提出了一個盾構法隧道縱向地面沉降曲線的數學擬合公式

式中 ―沉降等于O.5 的點離開挖面的距離(m)，可通過公式 近似確定；

D―盾構外直徑(m)；

―參數，取值在2.5～3.5之間；

y―沉降點至坐標軸原點的距離(m) ；

n―曲線形狀參數，根據對實測資料的統計，取值在0.05～0.15之間。

但是該方法只是根據一條實測曲線擬合得到，只能計算地面沉降，不能計算地面隆起，且參數的取值是經驗性的。因此該方法的正確性還有待進一步驗證。

3.1.2 地層損失 的確定

單位長度地層損失 經常被表示為隧道理論開挖面積 與體積損失率 的乘積，即

在采用適當技術和良好操作的正常施工條件下，可查表適當選取由于各種因素而引起的地層損失率。在粘性土層中可根據穩定系數 來估計地層損失:

式中: --開挖面中心處土體垂直壓力(kPa) ；

P--用氣壓或其它加壓方法施加于開挖面的側向壓力(kPa) ；

--不排水抗剪強度(kPa)。

Clough & Schmidt 推導了在塑性粘土層中y和 的關系

式中 --體積損失率(%)；

--盾構理論排土體積(m )；

--土層彈性模量(kPa)；

--土的泊松比。

Palme & Be1shave(1980) 描述了Thunder Bay隧道一處的監測結果，得到的橫向沉降槽和Peck報告的硬粘土中隧道掘進形成的沉降槽相似，沉降槽的體積約為隧道開挖體積的5.0%～7.5%。

Attwell(1989) 建議可通過參考盾構的掘進速度，所選擇的掘進方法以及推導的土體應力松弛速率，對地層損失進行估算，或參照相類似的隧道工程實例來選擇一個合理的正面面積的百分比，粘土一般取正面面積的0.5～2.5%。

Mair (1996) 總結了35篇關于鉆孔隧道引起沉降的會議論文后得出:對硬粘土中用開胸開挖方法修建的隧道，其地層損失率在1%～2%之間;對用閉胸開挖方法(土壓平衡式或泥水加壓式盾構)修建的隧道，砂土地基中地層損失率小于0.5%，在軟粘土中地層損失率在1%～2%之間。

3.2 橫斷面地表水平位移分布

Attewell(1978) ,o’Reilly& New(1952) 建議對于粘土中的隧道，可以假定地層位移矢量指向隧道軸線，從而導出下面的關系式

(1.18)

由此假定并結合Peck公式，推導出橫向地表水平位移分布為

(1.19)

式中: --橫斷面地表水平位移(m)；

--橫斷面地表沉降(m)；

x--地面點距離隧道中心線的水平距離(m)；

--隧道軸線埋深(m)；

--橫斷面最大地表水平位移((m)；

--橫斷面沉降槽寬度(m)，同(1.1)式。

隧道軸線正上方地表水平位移為 ，最大地表水平位移 發生在地表沉降曲線反彎點處，這與Cording & Hansmire (1975)、Attewell (1978) 的現場觀測數據相一致。

3.3 縱斷面地表沉降分布

劉建航等(1991) 總結了自1958年以來上海等地區的軟土隧道施工經驗，根據Peck公式的基本原理和國外有關資料，提出了縱向地面沉降估算公式:

(1.20)

式中:S (y)―縱向地面沉降量(m)；

y―沉降點至坐標軸原點的距離(m)；

y ―盾構推進起始點至坐標軸原點的距離(m)；

―盾構隧道開挖面至坐標軸原點的距離(m)；

L―盾構機的長度(m)；

, ；

V11―盾構開挖面引起的土體損失(欠挖時為負，m /m )；

V12―開挖面以后因盾尾空隙壓漿不足及盾構改變推進方向為主的所有其它施工因素引起的土體損失(m /m)；

―函數可由標準正態分布函數表查得。

該公式適用于不排水條件下，式中 和 值較難準確確定，只能憑經驗決定開挖面是否出現“負土體損失”，從而來反映是否出現地面隆起，與施工參數無關，因此存在欠缺。

Attwell & Woodman(1982) 檢查了大量在粘土中修建隧道的案例，發現用累積概率曲線來描述開挖面無支撐時的縱向沉降曲線是有效的，當開挖面有支撐壓力時，可用累積概率曲線的轉換形式來描述。假定變形在體積不變情況下發生，給出任一點的三個方向的位移表達式，其中沉降表達式如下

(1.21)

(1.22)

式中y--隧道掘進方向的地表面坐標(m)；

--隧道開挖面推進起始點(m)；

--隧道開挖面的位置(m)。

Attwell & Woodman (1982) 發現對于硬粘土中建造的開挖面無支撐的隧道，開挖面正上方的地面沉降約等于0.5 ，而對于軟粘土中建造的開挖面有支撐的隧道開挖面正上方的地面沉降則遠小于0.5 。

Y.s.Fang(1993) 提出EPB盾構在粘土中掘進引起的隧道中心線上方地表縱向沉降隨時間的變化曲線是雙曲線型

(1.28)

式中--隧道中心線最大地表沉降(m)；

a,b--參數；

t--時間(天)。

Ata(1996) 通過對Cairo的一條直徑9.48m，埋深16m，用泥水加壓式盾構建造的隧道縱向地面沉降分布進行分析后指出，盾構開挖面正上方地面沉降在0.25 0.30 的范圍內。此時，需要用平移后的累積概率曲線才能正確預計地面沉降沿縱向的分布。

4 盾構施工沉降研究存在的問題

縱觀研究文獻，國內外對于盾構隧道施工環境影響的研究方法主要有:經驗公式方法、模型試驗方法、現場實測方法、數值計算方法等。這些方法各有優缺點，更多場合則是將這些手段結合起來應用。這些方法在研究盾構隧道施工環境影響方面已經取得許多有價值的研究成果，但還存在下列問題 :

(1) 經驗公式方法概念簡單，只要確定了公式的參數就可以很方便地得到地面沉降槽曲線。這種方法可以在一定程度上反映了土的性質、隧道的特點對沉陷的影響，對于一些土質較好，施工技術、施工設備較完善，且已有類似工程實測資料的情況，現場量測結果與計算結果比較接近，這種方法有很大的優越性。不足之處在于:

① 經驗公式方法只是粗略給出了預測地表沉降的計算公式或范圍，有的甚至有附加條件并需從各自統計表中查取有關參數，計算出的結果與實測值偏差一般較大。當襯砌形式、剛度不同，以及施工條件和地層條件等復雜時，它們的應用將更受到限制。

② 經驗公式方法大都需要通過估算地層損失率來確定地表最大沉降，具有較大的隨意性，難以較好反映隧道工程條件(隧道埋深、隧道直徑、土層性質)和施工參數(開挖面卸荷量、盾尾空隙填充率)的影響:認為沉降是在不排水情況下發生的，僅由于地層損失而引起，而在沉降的后期，擾動土的固結沉降是主要因素，這是地層損失的概念所無法反映的。

③ 經驗公式方法給出的沉降槽公式僅是地面的沉降曲線，對于地面以下至隧道之間土層的沉降曲線，從許多實測資料可知是不符合高斯分布的。

(2) 離心模型試驗對于了解盾構隧道施工引起地層位移的機理，揭示各個施工因素對地面沉降的影響具有重要意義。但其試驗方法復雜、費用昂貴，模型難以精確模擬實際工程地質條件和施工參數，且得到的信息有限。

(3) 解析解得到的是理論解，精度高，計算量小，但解題范圍有限，只有少數簡單邊界條件下可以得到解析解。

(4) 半解析數值方法在處理三維問題時可通過在一個或兩個方向使用解析函數來達到降低離散方向維數的目的，和有限元法相比減少了計算工作量。半解析數值方法在不同程度上保留了純解析與純數值兩者的優點，避免了兩法的缺點，對求解問題適應性較強。缺點在于:

① 半解析數值方法對幾何形狀的適應性及程序的統一性不如有限元法靈活。

② 半解析數值方法中解析函數的選擇直接關系到結果精度和方法成功與否，且半解析元的單元勁度矩陣隨著解析函數的項數增加而急劇增大，而取的項數越多，越趨向于收斂值，這對解析函數的選取提出了較高的要求，且邊界條件仍有過多假設，有一定局限性。

(5) 二維有限元分析計算量小，可以在一定程度上反映土體性質，施工參數對地層位移的影響。但卻存在下列局限性:

① 橫剖面模型只能對一個個獨立的剖平面進行分析，在每一個剖平面上需根據經驗判斷采取相應的加載方式，同時還要引入反映土體三維損失和工藝等經驗參數，增加了分析中的人為臆斷性。

② 縱剖面模型的本質是利用長距離水平槽模擬隧道，這種方法更適用于長距離礦山巷道。

③ 縱-橫剖面模型則利用兩個平面應變問題的分析結果互相補充分析中所需的信息，而這種相互依存的補充信息也不可能直接被利用，還是需要經過分析者的經驗處理，否則就是理論上的自相矛盾。導致這些局限性的根本原因在于，盾構隧道問題是一個完全真實的三維動態發展過程，利用平面解硬套這個三維解，必然存在局限性。因此，建立盾構隧道的三維有限元分析模型是研究的發展趨勢。

(6) 三維有限元分析能夠反映盾構隧道施工引起地層位移的三維性狀，能夠綜合反映隧道的施工過程。已有盾構隧道施工三維有限元模擬方法中仍存在下列問題:

① 現有方法在模擬盾構施工時考慮的因素不夠全面:大多只考慮了開挖面卸荷、盾尾脫空、千斤頂推力、盾尾注漿的影響，而對盾構刀盤超挖、注漿材料的凝固、挖除隧道內部土體引起的豎向卸荷和結構與土之間的接觸問題涉及較少。

② 現有方法對開挖面卸荷、千斤頂推力、盾尾空隙填充、注漿材料凝固等具體因素的模擬方法還存在不合理的地方。

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關鍵詞:噴射混凝土;強度;檢測

一、噴射混凝土的分類及特點

噴射混凝土是借助噴射機械,將速凝混凝土噴向巖石或結構物表面,使巖石或結構物得到加強和保護。噴射混凝土施工,可使混凝土的運輸、灌注和搗實結合為一道工序,不用或少用模板,適于狹窄地段作業,并可向不同方位施作薄層混凝土,因而適用于礦山井巷、交通隧道、水工隧洞和各類地下工程的支護或噴錨支護,地下水池、油罐、大型管道的抗滲混凝土施工,磚石與混凝土結構的加固和修補,邊坡、基坑水池、渠道、游泳池等工程的護壁,復雜造型的薄壁結構,鋼結構的保護層和熱工爐窯的襯里及其修補等工程。噴射混凝土有加快施工進度、強度增長快、密實性良好、施工準備簡單、適應性較強等特點,但也有施工厚度不易掌握、回彈量較大、表面不平整、勞動條件較差等缺點。

目前隧道工程復合支護中普遍采用的是噴射混凝土或噴射鋼纖維混凝土,噴射方式主要有干噴法和濕噴法。噴射混凝土在噴嘴處的狀態可分為干拌法和濕拌法兩種。干拌法是將水泥、砂、石在干燥狀態下拌合均勻,用壓縮空氣送至噴嘴并與壓力水混合后進行噴灌的方法。此法須由熟練人員操作,水灰比宜小,石子須用連續級配,粒徑不得過大,水泥用量不宜太小,一般可獲得28～34 MPa 的混凝土強度和良好的粘著力。但因噴射速度大,粉塵污染及回彈情況較嚴重,使用上受一定限制。濕拌法是將拌好的混凝土通過壓漿泵送至噴嘴,再用壓縮空氣進行噴灌,施工時宜隨拌隨噴,以減少稠度變化。

二、噴射混凝土在隧道工程復合支護中的作用

就新奧法原理而言,容許圍巖產生變形,同時在圍巖變形過程中,通過圍巖自承體系和支護結構對圍巖變形進行控制,達到讓圍巖變形的適度釋放而不是徹底釋放的目的。在上述過程中,噴射混凝土的作用可分成兩個階段:(1)噴射混凝土施作初期,從材料結構和力學特征,可把噴射混凝土看作柔性結構,為圍巖變形的適度釋放提供空間;(2)當噴射混凝土具有一定強度后,可把鋼拱架、系統錨桿和噴射混凝土組成的支護體系看作鋼性結構,用來控制圍巖變形,達到保護和發揮圍巖自承能力的效果。當然在所有作用過程中,也應該重視和強調支護體系的韌性概念,目前施工大多采用噴射鋼纖維混凝土,就是這種概念發展的必然結果。

三、噴射混凝土的作用機理和技術特點

噴射混凝土主要用于充填裂隙、填補凹穴、加固巖層。巖體開挖后,圍巖經常出現許多裂隙和凹穴缺陷,噴射混凝土后,既能將張開的裂隙、節理、層縫充填一部分,并能起到黏結作用,使許多巖塊黏結在一起,成為整體,以阻止巖塊的松動,而且噴射混凝土又能填補凹穴,避免應力集中,從而加固了圍巖,提高圍巖的抗滲漏性能和巖層自身的穩定性,發揮圍巖的承載能力。噴射混凝土可封閉圍巖,防止風化。噴射混凝土后隔絕了巖層與空氣的接觸,可以阻止巖層節理和節理裂隙的滲水,防止水和空氣對圍巖的破壞,越易風化的巖層越要及時進行封閉,如泥巖、泥質頁巖,遇吸潮后膨脹軟化、泥化,應及時進行封閉,可防止風化,減少巖石膨脹變形。噴射混凝土是以壓縮空氣為動力,將水泥、砂、石子、外加劑等干拌料通過噴射機,經輸料管,壓送至噴槍,加人高壓水,經迅速混合,高速高壓噴射到結構物上。噴射混凝土與加配鋼筋、鋼筋網或金屬夾板等共同工作,用以增大結構斷面,加固病弱結構,填補混凝土和磚石結構的孔洞和縫隙增設防水或防油的抗滲層,提高耐久性的保護層等,廣泛應用于局部或全部地更換病弱結構中。

四、對噴射混凝土在隧道工程施工中的幾點建議

在實際的隧道工程施工過程中,根據以往文獻記載,筆者總結出以下幾點需要注意的建議:

1.重視混凝土的噴射方式,積極推廣濕噴技術的運用。在濕噴過程中,事先可將包括水在內的各種材料正確計量,0.45～0.50的水灰比容易控制,從而容易達到減少回彈量和粉塵的目的。

2.加強噴射混凝土配合比的調整和控制,骨料盡量采用連續級配。施工應重點控制好骨料的級配,這除了要求工地實驗室定期定量檢測外,還要求加強骨料加工和采集,采取多種措施保證骨料的連續級配。譬如,骨料粉塵量過大時,就應該在加工場骨料出口安置抽風機,在材料源頭進行控制和處理。

3.做好光面爆破設計,保證光面爆破質量。光面爆破應針對不同等級圍巖單獨設計,要考慮到炮眼布置、深度和角度、單孔裝藥量和裝藥結構、起爆順序等,通過光面爆破參數的改變和修正,保證不同圍巖地段光面爆破輪廓圓順,保證開挖質量。圓順的開挖輪廓既有利于保證噴射混凝土的質量,更有利于減少噴射混凝土的回彈量。

4.盡量采用大板切割的試驗檢測方法對噴射混凝土強度進行檢測。大板切割即向木板或竹夾板(板的大小根據取樣組數多少而定)上噴射13～15cm厚的混凝土并進行養護,待達到一定強度后切割取樣。這樣取得的試塊可以代表洞內噴射混凝土的實際情況,方法簡單,也不破壞支護結構。

四、結語

在全國公路和鐵路迅速發展、路網等級不斷提高和環境保護意識日益加強的今天,隧道工程施工更要理論結合實際,各道工序步步為營,質量層層把關,消除隱患,保證施工順利進行和效益不斷增長。

參考文獻:

[1]易萍麗.現代隧道設計與施工.北京:中國鐵道出版社,1997

[2]上海第二工程局.鐵路工程施工技術手冊:鐵道.北京:中國鐵道出版社,1995

[3]汪燮之.實用隧道工程學.臺灣:大中國圖書公司印行,1984

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關鍵詞：隧道施工；雙連拱；有限元模型；控制要點

1.工程概況

本隧道位于十天高速公路某合同k106+065～k106+260之間，全長195米，隧道進口位于直線上，出口位于R=400，L s=100，i=4的右轉緩和曲線上；縱坡為+1.373%，隧道最大埋深73.72m，根據JTJ026-90《公路隧道設計規范》和隧道所在路段的情況，設計為整澆曲中墻的整體式雙跨連拱結構。單跨凈寬10.8m，凈高為6.9m的中墻為整澆曲墻，邊墻為曲墻的單心圓結構，隧道凈寬23.4m。洞內預留、預埋了供照明、消防用的箱洞和電線、電纜管、槽。

2.隧道施工方案及其支護參數

隧道除明洞采用明挖方案外，暗洞全部采用新奧法施工。IV級圍巖采用全端面掘進的施工方案。

襯砌形式：根據圍巖類別、地形、埋深、成洞條件等進行設計。隧道進出口成洞條件困難段，設計共長30M的S1型明洞襯砌。其余各段與圍巖類別（Ⅲ、IV）相對應設計S2、S3型復合式襯砌。由于本隧道進出口地形、地質條件相對較差，因此S1型明洞襯砌采用半明半暗法施工，S2型襯砌采用大管棚。對前方圍巖進行注漿加固后再開挖，隧道洞身襯砌采用初期支護、二次支護共同承擔荷載結構。

3.施工安全技術保障

結合現場地形特點與設計要點，本隧道施工安全控制要點為右洞偏壓控制，故施工前應首先對K106+085～K106+210段右洞偏壓進行測算，此段成洞后右洞山體厚度為6～25米不等。該段支護為S3式：襯砌結構由內向外為：25#防水混凝土襯砌40CM，防水層，25#噴射混凝土15CM，φ25中空注漿錨桿（L=250CM）。無鋼拱架超前支護，無仰拱設計。

3.1有限元模型選取：三車道連拱隧道由于開挖斷面較大，同分離式隧道相比，具有受力復雜、施工過程難度大等特點。有限元模型可以將隧道圍巖體級襯砌結構剖分為很小的微元體，可以模擬實際的施工開挖、支護，并精確計算出各微元體上的受力狀態。

因襯砌結構縱向尺寸遠大于橫向尺寸，其受力狀態可看成平面應變狀態。圍巖屈服準則選用Drucker-Prager準則，節理單元屈服準則選用More-columb準則。對各個施工階段狀態，有限元分析的表達式為：

式中：L為施工步數；

[K0]為巖土體和結構的初始總剛度矩陣； （i≥1）為地i施工步巖土體和結構總剛度矩陣；

為第i施工步開挖邊界上的釋放荷載的等效節點力；

為第i施工步新增自重的等效節點力；

為第i施工步增量荷載的等效節點力；

為第i施工步的節點位移增量。

對于每個施工步，增量加載過程的有限元模型的表達式為：

式中：M為各施工步增量加載的次數；

為第i施工步中施加第j增量步時的剛度矩陣；

為第i施工步第j增量步的開挖邊界荷載釋放系數；

為第i施工步第j增量步的節點位移增量；

為第i施工步第j增量步增量荷載的等效節點力。

對于支護的施做時機，本模型中按照開挖后立即噴錨支護。對于釋放荷載的分擔比例，采用規范9.2.5補充條款提供的建議值，并根據本隧道的實際情況進行了靈活調整：Ⅳ級圍巖：初期支護承擔50%，二次襯砌承擔50%。

計算模型上邊界取地表自由面，下邊界取洞底以下五倍洞高，左右邊界距離取洞口三倍隧道跨度。邊界條件所有，底面完全固定。圖1為隧道的有限元網格局部放大圖。

下面是二襯襯砌全部完成后，中隔墻和二襯所受的最大和最小主應力云圖：

可以看出，襯砌結構是安全的（更多的中間過程沒有列出）。

3.2測算結論：本次測算時采用地層結構法，按照實際的開挖過程，模型中設計了不同的開挖步驟，以模擬洞室的實際開挖階段。在計算過程中，是將襯砌和圍巖體視為一個共同受力體系，在滿足變形協調條件下分別計算襯砌與地層內力，據此驗算隧道安全性。計算結果表明：連拱隧道的結構設計基本合理，支護參數基本合理。通過對開挖過程的模擬表明，按照設計所提供的開挖方法是安全的。二次襯砌完成后，隧道襯砌基本沒有塑性區出現，這說明目前所設計的支護結構是安全的。

4.施工控制要點

4.1開挖控制：首先按要求對前方圍巖進行超前預報，掌握掌子面前方圍巖基本情況；其次根據超前預報情況制訂可行的爆破方案，嚴格控制超、欠挖。本隧道全部采用光面控制爆破，為使光面爆破取得預期效果，對爆破參數進行控制是關鍵。考慮炮眼直徑、炮眼間距、裝藥集中度、巖石強度、炸藥特性、裝藥結構、起爆技術、施工精度等因素是前提。根據圍巖情況不斷調整爆破參數，現場操作根據式（1）進行，并參照表1〈不同開挖深度時的爆破參數〉操作，爆破孔存留達80%以上，確保開挖表面平整，安全。

q：表示單位炸藥消耗量；

a：表示實際操作時的孔間距；

b：表示實際操作時的排間距；

L：表示藥孔深度，實際操作時取鉆桿長度；

Q：實際使用每孔裝藥量。

4.2支護控制：本隧道控制要點為Ⅱ類圍巖支護，初期支護緊隨開挖工作面及時施做，盡量減少圍巖暴露時間，控制圍巖變形，防止圍巖松動，嚴格按照“重地質、管注漿超前、弱爆破，短進尺，少擾動，早噴錨，勤量測，早成環，二次襯砌緊跟”等技術工藝控制，初期支護對噴射混凝土、錨桿安裝、鋼支撐安裝、鋼筋網等工序進行控制：本隧道噴射混凝土采用濕噴法施工，電子計量，嚴格控制各種原材料的摻配，保證砼施工的和易性及噴層強度穩定；鋼支撐重點控制拱腳穩定，施工中主要采取擴大拱腳或加設鎖拱腳錨桿，保證上拱部穩定。初期支護完成后，及時施作監控量測，為模筑混凝土施工提供可靠數據；模筑混凝土應根據開挖長度、圍巖變形情況選擇恰當時機施作，。

4.3防排水施工控制：根據隧道區域的氣象條件，水文條件，本隧道的防排水采用以“防、排”為主，“防、排、堵、截”相結合的綜合治理措施。防水措施主要做以下控制：洞外設置截排水溝，將邊坡積水引出隧道區，進入天然溝中排走；洞內設置土工布與塑料防水板組成的防水層，混凝土襯砌設計為防水混凝土，共同構成防水體系，同時對各種施工縫、

工作縫、沉降縫專門進行防水處理；為保證排水，每10m左右設置環向盲溝一道，縱向5～10m設置一道引水管與中墻頂部、邊墻底部的縱向排水管相通，匯集后將積水引入邊溝排走。事實證明，此種“防、排”并舉的措施在該隧道起到了良好效果。

4.4監控量測控制：監控量測是在施工中不可忽視的一項技術措施，是監視山體和支護穩定性的重要手段，是判斷設計、施工是否正確合理的主要依據，是監視施工是否可靠安全的眼睛。根據本隧道圍巖組成特點，選擇了拱頂下沉量測、地質與支護狀態觀測、周邊位移量測、地質超前預報、地表下沉量測五個必測項目，為了保證量測結果的準確與可操作性，本隧道委托富有豐富經驗的航天檢測中心予以檢測。以詳實、準確的數據為施工的順利進行提供了科學依據。保證了施工各工序的安全進行。

5.結語

本文嘗試應用有限元模式對洞口段偏壓隱患進行分析，得到理想結果，為進洞安全施工提供依據；同時對常見施工管控進行總結，為類似工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]郭陜云 《隧道施工技術方案及方法遴選要點》，隧道建設 2006

[2]才《隧道工程》，人民交通出版社1987

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關鍵詞：公路隧道；病害；治理對策

公路隧道病害的治理需要遵循一定的原則，避免出現二次病害，比如盡量保持原有公路隧道的結構防水體系，以免影響日后的使用，此外，還需要注重節約經濟成本，但是這是在治理效果的前提下，可以選擇使用臨時設施可以最大程度的節約成本。公路隧道病害的治理要具體問題具體分析，不能盲目，否則會出現事倍功半的效果，既浪費人力物力，又影響治理周期。

1 公路隧道病害類型及其成因

受到地形地勢的影響，我國很多的公路都需要建設隧道，但是在建設或者是后期使用過程中，隧道經常出現病害，嚴重影響了車輛的正常運行，更為嚴重的是危及到車輛駕駛人員以及乘坐人員的生命安全，因此針對公路隧道病害問題，相關人員應該及時的發現，及早的治理。現階段公路病害主要分為兩大類，一類是表面病害，這類病害主要是指人們可以直接用肉眼就能夠發現的病害，比如襯砌開裂以及滲漏水等，簡單的說表面病害就是指顯性病害，另一類是非表面病害，這類病害主要指設計標準等沒有達到相關要求，比如襯砌厚度不足或者強度不足等，換句話說，非表面病害主要指隱性的病害，一般情況下，非表面病害往往會的引起表面病害。

公路隧道之所以會出現病害，其原因多種多樣，其表面病害主要包括三種，第一種是襯砌開裂，而出現這種病害主要是因為施工人員在施工時沒有考慮到外力作用，也有可能是因為施工單位所選擇的施工方法不夠合理，此外，混凝土因為收縮而發生開裂；第二種是滲水，出現這種病害的原因主要是因為在施工時，施工人員噴射混凝土的厚度沒有達到技術標準要求，致使防水板出現了破損，也有可能是因為混凝土自身的密度沒有達到要求，另外，排水管經過長期的使用出現了堵塞或者直接失效，也有可能會導致滲水；第三種是襯砌變形，其主要是由于地質原因引起，比如公路隧道圍巖不夠堅硬或者出現了山體滑坡，設計圖紙存在著缺陷也有可能會產生此種病害，施工人員在施工時所使用的土都取自隧道附近，這為襯砌變形埋下了隱患。

非表面病害也可以分為三種，第一種是襯砌使用的混凝土厚度不足，比如施工人員在挖掘時，出現了超挖情況，但是卻沒有依照有關需求進行回填；第二種是混凝土強度沒有達到有關需求，比如砂石料質量不達標，選擇使用的粗細骨料級配沒有達到有關需求等，除此之外，攪拌混凝土時其配合比不夠合理，雖然在施工期間進行了取樣檢測，但是檢測取樣出現了不夠規范，因此影響了結果；第三種是襯砌空洞，之所以會出現這種病害，主要是因為隧道經過長期的使用出現了坍方，坍方程度過大進而形成空洞，此外也有可能是因為混凝土搗固不夠的密實或者是混凝土的水灰比比較大，出現了干縮情況，另外，施工人員出現了超挖的情況，或者在挖掘之后忘記了回填。

2 公路隧道病害的治理對策

公路隧道病害治理不同與其他方面的病害治理，因此需要遵循一定的原則，首先，治理病害時，盡可能的保存現有的二次襯砌，防止出現施工危險；其次，加固應不侵入現有的隧道建筑限界內；最后，“對癥下藥”原則：摸清病害產生的原因，根據圍巖地質具體因素，針對性地選擇合理的整治措施，其具體的治理對策如下：

2.1干裂縫治理方案

對于環向裂縫如果是沒有滲漏水的干裂縫，一般采用注漿工藝進行治理，方法如下，用丙酮或無水酒精清除裂縫表面油污，沿裂縫表面每隔20-50cm粘貼一個注漿嘴，然后進行封縫，封縫材料同貼注漿嘴可采用環氧膠，同丙酮進行試壓，壓力為0.3-0.5mpa，如沒有問題，就可進行注漿，注漿材料采用環氧樹脂漿液。

2.2 滲漏水治理方案

隧道裂縫是產生滲漏水的根源，對隧道裂縫的治理應將裂縫與滲漏水的治理相合。治理原則為：排堵結合，對于隧道拱頂縱向裂縫滲水、漏水以堵為主，對于邊墻集中涌水、施工縫滲漏水則以排為主。采取注漿封堵，滲漏水集中后鑿槽加設塑料半圓管用防水砂漿抹平，將水引入水溝排出。

2.3 襯砌混凝土背后空洞治理方案

對于襯砌背后較大的空洞，建議采用混凝土輸送泵，在襯砌混凝土上開口以泵送混凝土進行回填，然后再由洞內進行注漿加固。對因混凝土搗固質量差引起的襯砌混凝土密實度不好及局部背后存在小的空洞，只需從洞內進行注漿填充和加固即可。注漿參數：孔深，以穿透二次襯砌厚度為準；孔徑，50mm；注漿壓力：0.75MPa；保壓≥10min。

2.4 底鼓治理方案

對于隧道路面底鼓的治理采用結構抽換技術，結構抽換是指拆除隧道底鼓部位混凝土，拆除后對未拆除部位進行斜向注漿加固，然后施作仰拱鋼筋混凝土，仰拱部位回填，重新施作新的混凝土路面。

2.5 邊墻變形治理方案

對邊墻變形部位采用套襯補強技術。套襯補強是指在原襯砌混凝土表面再灌注一定厚度的混凝土，一方面抑制原混凝土裂縫的發展，另一方面與原襯砌混凝同作用成為新的承載結構。其技術要點：套襯混凝土的厚度不低于20cm，應用鋼筋混凝土，要保證隧道凈空斷面要求，套襯混凝土要與原混凝土襯砌結合成一個整體。

2.6 斷層帶加固方案

斷層帶采用注漿加固+增設仰拱方案，注漿作為加固圍巖的一種手段，在隧道病害漢理中所起的作用主要表現在加固地層以提高圍巖的承載力和充填襯砌背后空洞使襯砌均勻受力，從而達到阻止襯砌結構繼續變形或破壞。同時，漿液能充填巖體裂（孔）隙（洞），降低地層透水系數，同時能夠修補襯砌混凝土結構裂縫達到加固和阻水的雙重目的；通常采用的漿液有普通硅酸鹽水泥（或特殊）單液漿，水泥、水玻璃雙組份漿液及化學漿液等。

結束語

綜上所述，可知引起公路隧道病害的原因非常多，有些病害甚至是多種因素共同引起，如果治理不夠及時，極有可能會造成更為嚴重的后果，但是在治理時，不能盲目首先要分析出公路隧道病害的類型，其次要按照相應的原則進行分析，病害治理人員要秉著一次治理，再無后患的態度進行治理，因為治理的次數越多，對公路隧道的損害也就越大，而且還浪費人力物力，尤其是經濟成本。本文是筆者多年研究經驗的總結，僅供參考。

參考文獻

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[2]馬培廣.試析鐵路隧道病害的原因與治理技術[J].黑龍江科技信息，2011（15）.

篇6

隨著我國城鎮化水平的提高和城市人口的增加，用于山嶺區城市間連接的穿山隧道和城市中為緩解交通壓力而建設的地下線路日益增多，且在目前的土木行業中，隧道領域發展勢頭良好，勢必會吸引更多的人員加入隧道建設中來。而隧道建設中極易出現災害，一旦出現，就會導致人財兩失的嚴重后果。本人就所學知識，對隧道施工中的塌方、涌水、瓦斯爆炸等工程災害加以總結并給出防治與應對措施，為初入隧道工程行業的從業人員提供參考。盡量防治隧道施工中工程災害的出現，保證施工人員的安全;把已出現的災害限制在可控的范圍內，減小人民財產的損失。

關鍵詞:

隧道；工程災害；防治；應對措施

隧道建設近年來發展迅速，但是隨之而來的工程問題也越來越多，且造成的后果十分嚴重。為了減少隧道建設中災害的產生，下面分別從隧道工程災害的種類及產生原因、防治措施、應對措施三方面展開論述，加強從業人員的專業知識，減小災害帶來的損失。

1隧道施工中常見災害及產生原因

1．1塌方

塌方是指由于自然因素或者人為因素導致圍巖穩定性遭到破壞，進而上部巖體脫離母巖而坍落的現象。引起塌方的自然因素大致包括:圍巖本身的物理特性，如巖體的強度、破碎程度、裂隙等;地下水的作用，如:軟化巖體、液化夾層減小層間摩阻力等。引起圍巖失穩的人為因素大致包括:地質勘探不準確導致設計缺陷、支護時間不及時、爆破方法不合理、挖掘斷面過大等。

1．2巖爆

巖爆是指巖體中的高彈性應變能由于隧道開挖而突然釋放的現象，巖爆發生時，巖塊從母體突然崩出，傷及人員及器械。巖爆多見于埋置較深隧道的開挖面，支護不及時，施工方法不合理是其誘因。

1．3突水

突水是指隧道施工線路穿越含水巖層、溶洞、暗河時，突發大量涌水的現象。突水時常伴隨坍塌、涌泥現象出現，嚴重威脅施工人員的生命。發生突水的原因一般是地質勘測資料嚴重失誤、施工現場圍巖監測系統不起作用。

1．4瓦斯爆炸

當施工處地層內含有的瓦斯泄漏，空氣中的瓦斯含量為5%～16%時，由明火或者高溫物體引爆。瓦斯爆炸的原因往往是現場空氣檢測不到位、施工人員不遵守地下作業規范、通風設備故障不及時處理、施工設備不合格等。瓦斯爆炸的發生必須具備三個條件，分別是一定的濃度、引火源、足夠的氧氣，三者缺一不可。

2防治措施

2．1塌方防治措施

針對于巖體的自然結構形態，我們不能使其發生質的改變，只能切斷塌方的導火索。首先，從地質勘查就要嚴抓審核，確定交給設計部門的地質資料是準確的。其次施工中的工程防護必不可少。為了防止地表水滲入隧道到頂部，通常在坡面設置截水溝攔截地表水，最終由排水溝匯集，排離施工區域;對于含水量較高的巖土，滲井先行，控制含水量在合理范圍內。針對軟弱巖層，常采用超前錨桿或超前小導管、超前管棚或者超前小導管預注漿。目前較為推廣的是新奧迪法施工，它的核心是保護圍巖，充分發揮圍巖的自承能力，但此方法對施工人員水平要求較高。

2．2巖爆的防治措

施巖爆至今是困擾巖石界的難題之一，目前對于巖爆還沒有一種公認的分析理論。我國一般從設計和施工兩個階段控制巖爆的發生。在設計選線階段，盡量繞避地應力集中的區域;隧道斷面要選取有利于減小應力的斷面，比如圓形。施工階段，在易發生巖爆的地段推薦使用鉆爆發，控制光面爆破的藥量，避免在爆破面出現應力集中現象。

2．3突水的防治措施

隧道防排水應遵循“以排為主，防、排、截、堵相結合”的方針。巖溶暗河地段常用的處理方法有“引、堵、越、繞”。在溶洞或者暗河地段，應查明水源流向，采取合理截流。對于跨徑小的溶洞，可采取回填封閉。當遇到跨徑較長的溶洞，可加深邊墻基礎通過。對于難以處理的情況，最終采用避繞，重新選址。

2．4瓦斯爆炸防治措施

首先隧道內的空氣檢測不可少，其次通風設備不可少。當通風設備出現故障，要及時加強隧道內瓦斯含量檢測。在采購施工設備時，要選購礦用防爆設備，避免設備電火花接觸外界空氣。最后，加強施工現場管理，對工作人員進行安全教育，絕對禁止隧道內使用明火。

3災害發生后的應急措施

3．1塌方

隧道內緊急措施:用鋼支撐對塌方周邊進行支擋，同時用砂袋對塌方面進行堆碼。對掌子面懸掛鋼絲網，噴射速凝混凝土30cm進行封閉掌子面，當第一層混凝土達到一定強度后，懸掛第二層鋼絲網，噴射第二層混凝土。如果是城市隧道開挖過程中出現塌方，勢必會影響地面交通。要積極疏導交通，遠離塌方區域，以免擾動塌方周邊松散土體，加重險情。

3．2巖爆

巖爆發生后，立即向巖爆發生區域噴射鋼纖維混凝土，懸掛鋼筋網。增加臨時支護，必要時要增加鋼支撐。應提前準備好鋼架，當發生巖爆時，第一時間控制險情，以免災情進一步發展。

3．3突水

若險情不大，可在突水區域周邊進行噴錨支護，隨即對突水點進行加壓噴漿，進行堵漏。若遭遇地下暗河，突水嚴重，難以堵漏，則應首先撤離洞內人員，保證人員的安全。成立緊急小組，查明水源情況，在水源上游處進行截劉。災情過后，要嚴格檢查洞內構筑物的安全狀況，尤其是最近施工的區域，防治水害留下的后遺癥。

3．4瓦斯

當發覺瓦斯爆炸后，迅速用衣物捂住口鼻，切記不得使用明火照路，迅速撤離到洞外，避免吸入有害氣體或者缺氧喪失逃生機會。及時上報情況，請有關專家前來商定滅火方案，把損失降到最小。

4關于安全管施工的建議

隧道施工時事故的發生，絕大多數是由于施工單位的錯誤導致。要嚴格審查從業人員的資格，杜絕無資格人員參與施工。在施工前，相應的隧道應力形變檢測系統、通風系統、有害氣體檢測系統、生命保障系統等要提前到位。當檢測系統檢測到異常情況，應立即組織人員分析情況，必要時要停止施工，撤離人員。切不可為了搶工期而放任異常情況不管。

參考文獻：

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［2］樊曉晶．探究公路隧道施工過程中的不良地質災害和應對措施［J］．經營管理者，2016(07):313．

［3］丁召輝．地鐵隧道暗挖區間拱部塌方應急處理案例分析［J］．山西建筑，2015，41(9):177－178．

［4］李春杰．秦嶺隧道巖爆特征與施工處理［J］．世界隧道，1999(01):36－41．

［5］許家林，朱衛兵，王曉振，等．松散承壓含水層下采煤突水機理與防治研究［J］．采礦與安全工程學報，2011，28(03):333－339．

篇7

關鍵詞：盾構法施工 風險源 規避

隨著我國日益發展交通與社會可持續發展的需要，在城市中修建地下鐵道已逐漸增多。而盾構法更是隨著沿海城市與上海，杭州等地地鐵的發展，地質條件的特殊性等原因，從眾多工法中脫穎而出得到了最廣泛的應用。

現今我國隧道區間施工多采用明挖、暗挖、盾構等工法或各區間段多種工法相結合運用。盾構法本就是在國際上一種備受爭議的一種隧道施工方法，主要原因為一次性投資大，造價高，風險源多樣。

盾構的施工的風險源主要為以下幾點：

地質，水文，邊界條件方面

地下工程施工的地質、水文、邊界條件是施工方法決策的依據，因此搞清這些問題施工成敗的關鍵，對盾構工程尤其重要。

盾構機單種類機型適應地層變化和斷面變化情況能力弱，因此對地質、水文及其地下，地面上構（建）筑物勘察情況必須熟悉了解以下幾方面：

地質：土層層次分布規律，不同土層的物理與力學特性，埋深，不良地層情況等。

水文：水的腐蝕性，水的補給來源，土層的滲透性、含水量，水位壓力的確定。

地層中的障礙物：建筑基礎、各種管線、廢棄構筑物及其一些其他特殊情況，如孤石、暗浜。

地面構筑物的類型和基礎特征：構筑物的使用年限，機構與基礎類型，是否為保護文物，構筑物與隧道的空間位置。

盾構機的選型

在地質，水文，邊界條件等熟悉的情況下，符合設計要求，就可以對盾構機進行選型，但也要注意以下幾個方面：

刀盤、刀具的適用性

主軸承，推力，扭矩，對地層反力的適用性

螺旋輸送器，對棄渣狀態和進度要求

系統壓力狀態

使用壽命

3.施工管理

從經濟角度說，盾構法施工工藝復雜，培養熟悉的操作工人時間較長，且設備設計、生產、組裝時間長；準備困難，且造價高，只有長距離掘進時才較經濟；單種類機型適應地層變化和斷面變化情況能力弱。

從技術角度說，始發與接收時要注意方向失控，進（出）洞口斷面土體失穩；推進中要選擇合適管片，防止盾尾卡死；土壓力與出土量的控制，以防止地面沉降較大，對地面建（構）物產生破壞；施工過程狀態的監測。

綜上所述：盾構施工的風險源主要來源有三個方面：地質，水文，邊界條件調查不清；盾構機選型不匹配實際情況；施工管理、決策不當，造成地層發生變形，造成地下及地上構筑物發生破壞等。最終結果是工期難保，履約困難，經濟損失大，損害企業聲譽。

盾構法雖然由于其自身局限性不應也不能取代其他工法，但在不良地質條件下做長距離掘進，對進尺和地面沉降有較高要求時，他相對于其他工法在技術上更合理更經濟。且其具有機械化程度高，勞動強度高，對工作人員更安全的明顯優勢。目前盾構法施工在我國不僅在地鐵區間施工中得到了應用，而且在積極的創造在地鐵車站中施工應用，目前我國的盾構機型多為土壓平衡型盾構機。

所以在施工不可避免的就要對以上所提到的風險源進行規避。

項目施工策劃必須到位，對項目的各種風險要有充分認識，確定符合實際的技術參數，而且要留有一定的安全系數，否則施工中一定參數出現突破設定的參數，損失是很大的。

人始終是施工的第一要素，要想把盾構施工發揚光大，培養一批高素質的既懂機械又懂土建，應變能力強，具有一定的管理與技術水平的隊伍，則是重中之重。

地質、水文等條件的調查。必須詳細了解施工段的工程地質與水文地質情況，必要時進行補堪。必須對道路、交通流量、地面建（構）筑物及文物等進行現場踏勘和調查，對可能進行基礎托換的建（構）筑物應做好施工預案。必須對地下障礙物、地下構筑物及地下管線等進行調查，必要時進行探查。必須了解工程環境保護要求進行工程環境。

盾構機的選型：必須以工程為依托，施工單位為主體，在充分考慮生產廠家的建議下進行；了解不同地區盾構法施工的經驗教訓；建立適應不同地質、水文條件下自己的刀盤、刀具、主軸承選型平臺；對不同刀具對不同地層的切削情況進行研究。

施工管理的各項標準

總結經驗，建立適應不同地層情況的操作標準，維護標準，監測標準及特殊情況下的應變作業流程，達到標準化施工，這才是盾構法成熟的標志。

篇8

關鍵詞：隧道 塌方冒頂 處理方案 工藝總結

中圖分類號：U457 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（c）-0057-02

云南省廣硯高速公路是國道主干線（GZ75）衡陽～南寧～昆明公路滇鏡中的一段，是交通部發展戰略規劃中“五縱七橫”國道主干線公路系統中重點改造路段，也是云南省高等級公路網規劃“三縱三橫”、“九大通道”的重要組成部分，線路設計全長73.92 km。第3合同段位于珠街鎮，其中有一隧道，為雙幅單向通行，雙車道，隧道凈寬10.25 m，單幅長1227 m。

1 工程地質概況

隧道段地貌屬構造剝蝕中-低丘陵地貌單元，地形起伏較大，地面標高相對高差270 m。地形坡度一般為25°～60°，山體頂部渾圓，山脊大部呈狹長、陡峭和狹長平緩狀。根據目前已開挖出露的巖層，該隧道段巖層以弱風化石灰巖為主，局部地段含有綠泥鈉長片巖和石英巖。勘察與設計結果表明，圍巖大都為Ⅱ～Ⅳ級。除出口段右線洞口附近巖層為強風化的黑色碳質灰巖和塌方段為黃泥夾層與勘查設計情況不甚相符之外，其它地段巖層均與勘查設計相吻合。

2 塌方情況

該隧道某段原設計為Ⅲ級圍巖。初期支護為：3 m長藥卷錨桿，環向間距1 m、縱向間距1.2 m的格柵拱架，22 cm厚網噴混凝土。施工方式為全斷面開挖，S3b復合式襯砌。原設計斷面見圖1。

在爆破開挖后掌子面處發現黃泥層并有滲水，拱頂靠右不時有少量塌落物，巖層為水平走向。中午黃泥層繼續塌落，塌落速度加快，并有較大的滲水。在洞右方形成小型塌洞（Ⅰ），塌洞面積約1 m2左右（圖2）。

在完成兩榀格柵拱架的架設后，在架設第三榀格柵拱架時，發現后面已完成的初期支護混凝土出現裂紋，同時出現塌落物（軟黃泥和石塊，自掌子面超前小鋼管間塌落），并且隨著塌落物不斷地增加裂紋也逐步增大。晚上開挖面開始出現大面積塌方，掌子面上方形成大的空洞（Ⅱ），如圖2所示，落下的黃泥碎石土和石塊。整個開挖面被塌方體覆蓋，塌方體涌至YK166+352斷面，塌腔高度約為5 m，塌腔縱向約為15 m。

3 塌方原因分析

根據現場地質情況以及塌方段對應地表調查和分析，造成本次塌方的原因有以下幾點。

（1）從地質縱斷面圖來看，塌方段地表正位于兩山峰之間的埡口處。而且隧道在此處埋深較淺，大約為30 m，地形陡峭。埡口處有一斷層（F3）經過，位于埡口處的巖層受水平地應力作用擠壓嚴重，致使巖石破碎，巖體內部節理裂隙被兩側地表沖積土所充填。同時，塌方發生時正值雨季，地表水豐富且沿埡口地勢較低的破碎巖縫、節理裂隙中滲流。因此隧道洞內滲水較大，夾在巖石間的黃泥軟弱夾層及其它松散巖體受滲水作用迅速軟化，巖體抗剪強度大大降低，巖石間的摩擦力不能支撐上部巖體重量從而導致隧道拱頂圍巖發生重力坍塌。（2）據現場調查及按照《公路隧道設計規范》計算，隧道塌方段實際圍巖出露級別為Ⅴ級，與原設計的III～IV級圍巖級別不相符。原全斷面開挖方式已無法保證掌子面的臨時穩定，已采用的初期支護方案也無法保證結構和施工安全。（3）對地質變化及塌方預兆未予足夠重視，致使險情擴大。首先，在掌子面出現黃泥夾層時，應引起重視，加強初期支護；其次，在局部塌方時應及時密實回填塌腔；最后，在右洞發生塌方后，左洞施工應引起警惕，不應重復右洞塌方過程。

4 施工方案

為了防止塌方的進一步擴大，保證施工進度，根據隧道塌方現場實際情況，將隧道分為穩定段、塌方段和后繼段三個區段，針對不同區段分別采取不同的處理措施。

4.1 穩定段處理方案

穩定段是指隧道左、右洞內初期支護已按照原設計施作完畢、塌方后尚未發生變形破壞、而二次襯砌短時間內無法跟上的區段，該段處理的原則是“加強監測，二次襯砌快跟”。

（1）采用跳躍法施作二次襯砌，根據現場情況，以最快速度施作離塌方體最近的二次襯砌，以保證初期支護施工完成區段的最終穩定和安全。（2）由于現場襯砌臺車、掛布臺車空間的要求及原施工工序的影響，仍有30 m左右長度范圍的二次襯砌無法及時施作，對于該段以加強初期支護的監控量測為主，同時做好應急支撐方案的準備，一旦該段出現大變形情況將立即采取應急處理措施。（3）靠近塌方體5～10 m的穩定初期支護段，處于塌方體影響范圍內，短期內二次襯砌無法緊跟。為保證初期支護強度和后期施工安全，采取如下措施：在原噴混凝土內層增加間距為60 cm的18型工字鋼拱架，待鋼拱架安裝完畢后采用小導管對圍巖進行系統注漿加固。導管采用4.5 m長42注漿鋼花管，按1.2 m×1.2 m梅花型布置。

4.2 塌方段處理方案

4.2.1 方案比選

（1）采用大管棚注漿加固。（2）采用小管棚注漿加固。

通過現場驗證，考慮到施工的工藝，安全及快速，并且考慮節約成本。通過比選采用第二方法施工。

4.2.2 方案確定

經設計、業主、監理、施工方四主協商采用如下處理措施。

（1）對塌方體進行回填反壓，保證塌體穩定和后期施工的安全。（2）對塌方體表面采用12 cm厚貧混凝土封閉，并完善掌子面處的排水系統，防止地下水在掌子面處的匯集，保持該段干燥，避免由于積水浸泡導致該段圍巖強度進一步降低。（3）采用環向間距40 cm、長度為12 m的超前小管棚貫穿坍塌體，以2°仰角打入拱部圍巖，對塌方體進行注漿加固。小管棚材料采用外徑83 mm、壁厚5 mm的熱軋無縫鋼管，注漿材料采用水灰比為1∶1的普通水泥漿液，同時外摻速凝劑。注漿機型號為FBY 50/70，注漿壓力為0.5～1.5 MPa。管棚孔內采用M30水泥砂漿充填。待超前小管棚施工完后再對塌腔采用貧混凝土進行泵送回填。（4）采用雙側壁導洞法對坍塌體進行開挖以減少開挖斷面面積。（5）在二次襯砌澆注之前，對剩余塌腔通過高壓注漿回填密實。（6）塌方段采用S2c復合式襯砌進行支護。

通過現場實際操作，發現該方法在施工過程中對坍塌體擾動小，沒有造成二次坍塌，初支后監控量測變形小，圍巖穩定。

4.3 后繼段處理方案

該段處理方案分兩種情況，根據不同情況采取不同方案。

（1）當塌方段治理完畢后，如果開挖掌子面處圍巖恢復到原來較好狀態，則繼續按原設計進行施工。（2）當塌方段治理完畢后，開挖掌子面處圍巖狀態仍未變化，則以每30 m為一個單元，采用加強初期支護和二次襯砌進行設計和施工。

5 施工體會與建議

通過坍方處理，筆者體會到。

坍方處理必須要找到發生坍方的原因。處理坍方必須安全、快速、施工難度小的情況下進行施工。隧道淺埋及沖溝地段在施工前一定要做好地質調查，做到有的放矢。對于淺理地段隧道一定要注意防排水，以免地下水滲透影響巖土層及構造的力學性質，危及安全。對于地質較差的淺層、較破碎的地段施工一定要有施工預案，防患于未然。

參考文獻

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[3] 何公社.基于位移反分析和安全預報要求的深基坑工程施工監測[J].安徽地質，2007（3）.

篇9

Abstract:In the rock engineering stability analysis, mechanics parameter selection has a significant impact to calculation results. So this paper explores how to get accurate inversion of rockmass mechanics parameter of the overlying rock of Qingdao subway to improve the classification standards for rock in Qingdao.

關鍵詞:有限元強度折減法;安全系數;巖體力學參數

Key words: finite element strength reduction method;safety factor;rockmass mechanics parameter

中圖分類號:TU192 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)13-0122-02

0引言

青島坐落于大面積分布的燕山晚期花崗巖上,具有良好的地質條件,而且青島市地鐵一期工程,80%以上的線路處于花崗巖中,其余隧道處于第四系地層中。青島市特有的花崗巖地質條件,對土建方面而言,將節約大量的投資,土建造價大大低于其他城市,所以對青島地鐵上覆巖層巖體力學參數的研究就有其重要意義!所以本文研究任務是針對現有規范對青島地下工程設計不盡適應的問題,利用青島地鐵水清溝試驗段的觀測資料,對青島地鐵上覆巖層巖體力學參數進行驗算和反演,為青島地區巖體分類進一步研究打下基礎。極限分析有限元法在邊坡穩定分析中取得了成功[1-2],并逐漸在地基、基坑穩定分析中得到推廣應用[3]。鄭穎人、胡文清、張黎明等人[4-6]開始將有限元強度折減法應用于隧道,由此求得隧道的剪切安全系數。這就給我們提出了一個新的思路,通過安全系數反演巖體的力學參數,進一步修正巖體力學參數,最終得到適合青島地鐵上覆巖層的巖體力學參數。

1剪切安全系數的定義

安全系數是指剪切破壞面上實際巖土體的強度與破壞時的強度的比值。就是事先假定一滑動面,根據力(矩)的平衡來計算安全系數。將安全系數定義為沿滑面的抗剪強度與滑面上實際剪力的比值,如式(1)所示:

ω==(1)

式中,ω――傳統的強度折減安全系數;s――滑動面上各點的抗剪強度;τ――滑動面上各點的實際剪應力。將式(1)兩邊同除以,則式(1)變為:

1==(2)

其中:c′=,φ′=arc()

可見,極限平衡法是將巖土體的抗剪強度指標c和tanφ減少為和,使得巖土工程達到極限穩定狀態時的ω即為安全系數,實際上就是強度折減系數。

2工程概況

青島地鐵試驗段工程選取了地質條件具有代表性的區間(水清溝~國棉五廠),由1200m的區間隧道和218m的青紡醫院站組成。

青島地鐵試驗段區間隧道為雙洞單線,雙洞之間的距離為9m,區間隧道埋深為10~20米,橫斷面型式為直墻三心圓拱,跨度為4.86m,直墻高3.54m,拱高1.82m。計算選取三個不同埋深的截面,分別為10m、14m和18m。

巖體主要為花崗巖,處于微~未風化帶,結構、構造清晰,巖體以整體塊狀結構為主,完整性好,根據國際《工程巖體分級標準》GB50218-94,分別屬于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。

在節理方面:產狀走向以NE~NEE向為主體,其次以NW~NWW向,傾角70~80度為主,部分50度左右,節理裂隙存在一定程度的未貫通巖橋,裂隙連通率統計在24~75%,結構面緊閉,巖塊堅硬。結構面以閉合~微張裂隙為主,平面光滑,猶如刀切。

3均質巖質隧道圍巖穩定分析

計算按照平面應變問題來處理,準則采用DP4準則,邊界范圍取底部及左右兩側各5倍隧道跨度[2],地面超載按照國家規范標準20KN/m2,按照《工程巖體分級標準》,各級圍巖的物理力學指標標準值如表1,下標上下表示圍巖的上下限。

經過ANSYS有限元計算,逐步折減強度參數,分別得到各種工況的剪切破壞安全系數見表2,分析發現:①安全系數隨埋深深度減少,明顯出現兩側直墻先破壞;②通過破壞時等效塑性應變圖可找出最大應變發生在拱角和墻角處,而且根據圍巖等效塑性應變發生突變時各斷面中等效塑性應變最大點的位置,可以發現圍巖的潛在破裂面。

在Ⅱ上圍巖下、埋深18米的工況下,隧道的塑性區和應力應變圖如圖1、圖2所示。

4節理裂隙巖質隧道圍巖穩定分析和巖體力學參數反演

選取埋深18米的斷面,因為埋深18米的跨度最長,且通過地質勘探發現大部分為微~未風化花崗巖,且所處斷面最上面基本沒有覆土層,分別屬于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。為了簡化模型,考慮如下情況:只考慮一組起重要作用的結構面(產狀走向為NE~NEE向),傾角75°,間距2.5米,貫通率為75%。各級圍巖參數見表3。

經過有限元強度折減,最終分別得到各類圍巖下的安全系數見表4。

在Ⅱ上圍巖下、埋深18米的工況下,隧道的塑性區和應力應變圖如圖3、圖4所示。

所以在埋深18m情況下,通過均質巖質中給出的安全系數與節理裂隙巖質的安全系數比較,進行反演,最終在表5中,對一、二、三類圍巖巖體的強度參數提出了建議值。

對表5中給出的各級圍巖巖體的強度參數建議值研究發現:對II類和III類圍巖的,值較規范值增大,這說明青島地鐵上覆巖層主要是花崗巖,巖性好,所以巖體強度參數建議值要大于規范中的給定值。

最后通過《青島地鐵第一期工程 水清溝――青紡醫院試驗段 施工地質、變形量測、環境檢測總結報告》中的位移檢測,驗證了反演的強度參數建議值的合理性。

最終通過分析發現:相對于青島花崗巖地區,規范中給出的巖體分類的強度參數偏低,按照規范中的參數進行設計就會偏于保守,所以針對青島地區花崗巖的巖性特征,筆者對規范中給出的巖體分類的強度參數做了修正,為進一步確定了青島地鐵上覆巖層巖體分類打下基礎。

參考文獻:

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[2]趙尚毅, 鄭穎人, 鄧衛東. 用有限元強度折減法進行節理巖質邊坡穩定性分析[J]. 巖石力學與工程學報, 2003, 22(2): 254-260.

[3]鄭穎人, 趙尚毅, 孔位學等. 巖土工程極限分析有限元法及其應用[J]. 巖土力學, 2005, 26(1):163-168.

[4]張黎明,鄭穎人等.有限元強度折減法在公路隧道中的應用探討[J].巖土力學,2007,28(1):97-101.

篇10

關鍵詞：高速公路隧道；機電安裝；施工

中圖分類號：U45文獻標識碼： A

前言

隧道機電工程是一個涉及機、電、自控等多個技術領域的大型復雜系統工程。具有戰線長、投入大、工期短、質量高、系統復雜、技術集成度高、運行安全可靠性要求高等特點。本文結合某高速公路隧道機電安裝工程施工實踐，對施工準備，通風和消防系統、消防管道安裝、電氣及監控系統安裝等關鍵施工工序和技術進行了重點探討，并對施工管理要點進行了總結，

一、土建預留預埋

土建預留預埋工程（界面工程）的質量對隧道機電工程的質量進度關系極大，對此機電監理要著重做好如下幾項工作。

1、與施工單位、業主共同進行現場調查，重點是土建預留預埋工程的質量，調查應是地毯是的，把存在問題按系統分門別類的列明，如在某隧道界面調查中發現大小問題數以百計，其主要問題是數量不足，尺寸偏差（深度、寬度、長度）、位置不符合設計要求及滲水等。

2、對調查中發現的問題要認真整理，分清責任、妥善處理，其中有設計問題，土建與機電設計溝通不夠造成，亦有機電變更后引起的，但大部分是土建施工質量問題。對此監理要發揮自己的協調職能，某隧道機電監理建議成立由業主、監理、設計、土建、機電承包人共同組成協調小組，以解決界面中存在的問題。

3、抓好預留預埋的關鍵部位、環節

（1）隧道口的預留預埋管道；人、手孔至關重要，一定要求設計提供總集成圖，否則各工種的施工將無序進行；

a 洞口外的橫穿過路管道：洞口外的橫穿過路管道按功能分為很多種：主干通信管道橫穿、隧道內供電、照明管道橫穿、消防管道橫穿、隧道內監控管道橫穿。雙洞隧道一般在靠內側為強電電纜槽，靠外側為弱電電纜槽；從變電所到隧道口通常設計為敷設數根100 鋼管的管道；現在很多單位在隧道電纜溝洞口處設置手孔，在兩手孔之間預埋了一定數量的鋼管，一般來說這些管道只是給供電照明使用，而不包含隧道監控、通信主管道、工業以太網成環、火災報警過路、視頻光纜等，因此要根據實際需要調查管道數量是否足夠。

b預留預埋孔洞：包括通風控制柜、PLC、照明配電箱、維修電源箱、疏散誘導標志箱、消防控制柜、緊急電話等設備均需要隧道土建單位在側壁上預留孔洞，機電施工前須仔細查看核對孔洞樁號是否準確、洞室大小是否合適。

c 預留預埋管線：土建單位根據設計要求將可撓金屬管預埋在側壁內，部分設備到機箱間的電纜均走此管道，如照度儀、緊急電話、CO/VI 檢測儀等與電纜溝的連接、攝像機到其配套設備箱、火災報警綜合盤、廣播喇叭到電纜溝的連接等等。前期考察時要核對在對應位置上預埋了管道，還得逐根對管道進行試通，以免土建撤場后再行改造。

（2）隧道風機的預埋件的拉拔試驗至關重要，一定要慎之又慎，且不可掉以輕心，某隧道通過拉拔試驗發現不合格多處；風機鋼板：射流風機的安裝支架與隧道頂部預埋件采用焊接連接，預埋件由土建單位預留，支撐風機的結構強度應保證在風機實際靜載荷的15 倍以上，因此，在土建單位撤場前需做支撐結構的載荷試驗。

（3）對于土建與機電界面的問題，機電自身能解決的盡量自己解決，把那些工程量大、專業性強的請土建處理，如變電所洞室的加長和滲水的處理等；

（4）機電監理要保持與土建監理的經常溝通，對預留、預埋工程要組織有關方面按程序、標準進行驗收，由于種種原因界面工程不達標屢見不鮮，因此，驗收交接是一項不可缺少的環節；

（5）對于尚未完工的預留預埋工程，要經常與土建溝通，發現問題及時處理不要秋后算帳，千方百計營造一個和諧的施工氛圍。

二、機電系統接地

機電系統安全接地是保證隧道內各種設備正常工作的重要條件，包括供配電、照明、通風等強電系統，以及電視監控、火災報警、計算機測控弱電系統的接地。由于隧道本身條件的限制，設計上一般采用強電和弱電公用接地系統，要求接地電阻小于1Ω。在隧道土建施工時，要將隧道內所有鋼筋結構焊接鏈接，在隧道鋼筋段每隔2米采用2×Φ32圓鋼引出至隧道電纜溝內，與沿隧道左、右電纜溝內預埋的鍍鋅扁鋼焊接，從而形成了1個完整的接地網，實測接地電阻遠遠小于1Ω。并將先前隧道管理所的接地與之相連，形成一個大的接地網，這樣管理所的接地也達到規范要求，小于1Ω。這些施工并不難，在鋼筋結構焊接時，用鋼筋焊通引出來就可以了。

三、隧道照明

1、照明供電：隧道照明是隧道機電設施中極為重要的系統，通常被列為一級用電負荷。對于較長隧道，采用兩端供電的10KV環網方式。低壓采用放射式和樹干式相結合配電方式，為確保應急照明供電可靠性，增設在線式UPS（或EPS）作為備用電源，在沒有條件取得兩路10KV獨立電源的情況下，應增設發電機組作備用電源，發電機組應自啟動投入運行。一般山區供電質量較差，電壓波動頻繁，波動幅度大，對運行的電子器件，光源燈泡使用壽命有很大影響，應增加10KV隔離穩壓變壓器，保證供電電壓穩定。

2、光源選用：高速公路隧道照明大都采用高壓鈉燈光源，也有的隧道已經采用無極燈和高壓鈉燈混光照明、及LED 燈。

3、照明燈具布置和控制：隧道內照明設施分為入口段、過度段、中間段、出口段，燈具沿隧道兩側布置為好，燈具的間距應按燈具形式及性能和距高比來確定，間距8～10 米為宜，12 米間距亮暗光斑明顯加重，應急燈間距16～20 米沿隧道內側布置較好。

4、隧道照明工程要點：

（1）隧道照明燈具多，工程量大，燈具定位是關鍵工序，關系到照明效果，燈具安全運行，隧道的環境美觀，要求安裝距離均勻，平直，線形流暢美觀，采用激光指向儀進行定位化線；在照明工程開工前，監理人員應詳細閱讀審核施工單位編制的施工組織設計，同時在開工后，要求施工單位首先在洞口安裝一套照明燈具作為樣板，再經業主、監理檢查確認，在得到認可后，方可以此為標準進行所有燈具的安裝。燈具的安裝距離按規范和設計要求要均勻、平直、美觀，這也是整體燈具安裝的基本要求，為此，在施工前，監理人員應對所有隧道進行巡視，根據隧道中心點及有關參照物尺寸，先對隧道進行了一編粗測，目的是了解所有隧道的土建平整和地面起伏度，作到心中有數。根據各起伏點的不平整性，要求施工單位沿隧道側壁做標示點。同時要求施工單位一定要采用激光指向儀進行水平定位并利用光的折射程度找出土建施工造成隧道頂凹凸不平的地點做出明顯標識，而后根據水平、垂直的各點標示，計算出基準線點的誤差。根據誤差和隧道的機電安裝限距，確定水平基準線并用測量尺逐點定位。此定位方法可提高工效3 至5倍，精確度較經緯儀高出1.5 至2 倍，并可在長度800 米以下的隧道定位一次成型。在燈具安裝完畢后，應和施工單位再進行了一次全面的檢驗，對存在問題的地段做了詳細記錄，并要求施工單位限時進行調整。

（2）線纜敷設及接線是燈具可靠運行的保證，回路分配正確，項序符合設計，接線工藝符合規范；

（3）燈具安裝角度的確定對單臺燈具進行照度測試找出照明效果最佳的角度，所有燈具安裝均按此角度安裝調整，在全隧道亮燈后進行線形調整。

四、關鍵施工工序和技術

1、通風和消防系統施工

某隧道機電安裝工程中，通風系統和消防系統的設備是主要的大型機械系統設備。該隧道通風系統選用縱向射流風機通風方式，在隧道洞頂上分散均勻地安裝了15 臺1250mm、功率為60kW 的射流風機，風機采用預制鋼支架固定；消防系統供水設備主要包括有2 臺潛水泵（型號為QXl0）和2 臺消防泵（型號為XBD6.4/5-65 型），潛水泵安裝設置在相應的集水井內，消防泵則設置在消防泵房內。上述設備的主要安裝程序如下：預埋件荷載試驗，基礎質量驗收，機械設備進場驗收，吊裝就位，粗平、精平，安裝，調校，單機試運行。在隧道洞頂上安裝射流風機時，要求對每塊預埋鐵構件進行相應的額定載荷試驗，每一塊預埋構件的強度和穩定性要通過試驗驗證后才能進行設備安裝，射流風機的鋼吊架選材、預制、安裝及焊接施工都應充分考慮到通風機長期懸空吊掛持續運行的特殊要求，確保通射流風機的長期運行安全。

2、消防管道安裝施工

隧道消防管道（包括隧道外消防集水井進出水管），總管均采用直徑DN200 的管材，支管視具體情況選用，消防管道接頭處采用溝槽式方式進行連接，其主要安裝程序如下：現場測繪，繪制消防管道系統（包括消防栓）加工草圖，管材預制，管道支架、吊架預制，支吊架熱鍍鋅處理，支墩混凝土澆注施工，管道、消火栓鋪裝，設備接口連接，管道吹掃，消防系統試壓、調試，系統試運行。

由于隧道內同時施工的分部工程較多，導致施工隊伍較多，另外還放著大量正在使用的機械設備和材料，且要預留好相應的運輸車輛通道，因此施工空間十分有限。為了盡量提高施工效率，拓展隧道內施工作業面，可將管道切割加工、配件制作等工序安排在隧道外的相應場地上進行，待隧道內管道支墩、支架等基礎設施完工后再將預制管道構件直接運進隧道內安裝，但運輸過程中應注意防止管道管口等易損部位或構件壓槽碰傷。安裝消防管道時，應按管道走向順序依次鋪裝，并遵循先總管后支管、先大管后小管的基本原則，各總管和支管的三通接口處也均采用溝槽式管接頭進行連接處理。消防栓應嵌入隧道側壁結構內進行安裝。

3、電氣及監控系統安裝

該隧道電氣系統主要包括有1 個12kV 電壓的配電所，3 個12/0.4kV 電壓的變電所，隧道內通風機動力系統及照明系統，以及防雷接地系統等設備，隧道內的照明燈具主要吊掛在隧道洞頂縱向布置的橋架下方，局部側壁上也安裝了轉向信號燈。隧道內監控系統主要包括有中央控制室內的計算機、網絡服務器、控制臺、智能火災探測器、消防報警系統、揚聲器、車速測定儀、緊急求救電話、區域性控制器、彩色攝像機及電力監控系統等設備。

安裝隧道洞頂部位的橋架時，由于隧道頂部沿水平方向存有相對較大的曲率，直接在洞頂放線定位安裝橋架具有相當的難度。經項目部施工技術人員討論和監理工程師的批準，先在隧道路面上放線定位，然后再用線墜將橋架的設計點位返至洞頂。鑒于隧道洞頂的橋架、燈具、通信電纜及其他測量、監控設備的安裝量相對較大，還特別改裝研制了二十多只移動式安裝施工平臺。為了適應隧道洞頂的不同拱度變化，將平臺上表面設計成臺階狀，平臺的寬度設計為大約一半路寬，且在平臺立柱上貼了明顯的反光警示標識，避免在施工過程中遭遇撞擊，大大提高了施工效率。

五、施工管理要點總結

1、進度控制

隧道機電安裝工程的進度控制，其核心任務是根據各項分部分項工程的網絡計劃按節點進行驗收。對各項分部分項工程的每個控制階段，項目管理部應按時組織項目驗收，檢查階段性的施工任務是否切實完成，如未完成則應制定相應的加班趕工方案，以確保后續工序的按期開始。如有需要，還應根據工程的具體情況在施工過程中對施工組織計劃進行相應的調整，盡可能提高施工效率。此外，還應加強對大型設備和關鍵材料采購、設備運行保障、現場施工技術人員保障和后勤保障等方面的控制，最大限度地消除對項目施工進度影響不利的各種因素。

2、質量控制

建立系統的質檢員現場巡檢制度，安排專職的施工質量質檢員在全作業面進行施工巡查，發現問題及時解決。對關鍵施工部位和某些無法進行事后質量檢驗的隱蔽工程，質檢員要和監理工程師共同進行全過程施工監檢。高速公路隧道機電安裝工程的交工資料一般應按交通質檢部門提供的統一表格填制，質檢員應嚴格監督各施工技術人員及時完成相關交工資料的填報工作，并按照相關質檢部門的要求統一組卷、裝訂，待驗收時審查。

3、安全控制

在隧道內部施工過程中，施工作業面狹小、光線暗淡且運輸車輛較多，為了確保施工人員和機械設備的安全，在施工技術人員的安全帽、安裝平臺立柱、施工機械輪廓線上的適當部位均貼上明顯的反光標識；隧道內施工運輸車輛對施工人員的危險性相對較大，施工過程中要采取有效措施防止車輛傷害事故，重點注意檢查隧道內的移動安裝平臺停放位置，應留出足夠距離供運輸車輛通行。在車輛頻繁通行的區域或時段，施工時應安排專職指揮人員臨時指揮交通。加強隧道內施工現場的通風、環境和保衛工作，防止毒氣中毒或流行疾病的轉染。

結束語

總之，機電安裝施工質量關系到隧道機電設備正常運行，高質量的施工可以提高機電設備使用壽命，減少機電設備在運行過程中的維護量，節約機電設備運營成本。

參考文獻

[1] 馮璇.高速公路機電設備安裝施工管理探析[J]. 交通標準化. 2013(17)

[2] 馮璇.高速公路機電維修維護管理研究[J]. 交通標準化. 2013(15)