導(dǎo)語：如何才能寫好一篇隧道施工總結(jié)及其建議，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，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(qū)域和貴州北部交通落后，高速公路網(wǎng)相對較不完善，為改善地區(qū)間交通條件，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，因此建設(shè)重慶江津至貴州習(xí)水高速公路。四面山隧道是重慶江津至貴州習(xí)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(shè)對區(qū)域經(jīng)濟(jì)及交通的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。為了更加科學(xué)地對四面山隧道進(jìn)行施工，且保證施工過程中各類防治措施的有效實(shí)施，因此，針對該隧道地質(zhì)特性進(jìn)行分析并研究其圍巖變形規(guī)律顯得尤為重要。

1 隧道工程地質(zhì)特性

1.1 地理位置及地形地貌

隧址區(qū)屬中低山地貌區(qū)。隧道進(jìn)洞口段位于斜坡地帶，高程約540～570 m，隧道進(jìn)口與斜坡坡向呈切向相交進(jìn)洞。隧道進(jìn)洞口段為一處順向坡，斜坡坡角15°～25°，局部較陡達(dá)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(dá)35°，上覆土體。

隧址區(qū)斜穿石龍峽背斜軸部，隧址區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)位于左線中部LZK2+280山脊線上，標(biāo)高1 197.10 m，最低標(biāo)高點(diǎn)位于隧道左線進(jìn)洞口LZK0+190，標(biāo)高540.747 m，相對高差達(dá)656.353 m，隧道最大埋深614.79 m。

1.2 地層巖性

隧址區(qū)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(jì)（K）上統(tǒng)夾關(guān)組及侏羅系（J）上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

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

1.4 不良地質(zhì)現(xiàn)象

隧址區(qū)存在的主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為進(jìn)口段順向坡、進(jìn)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(wěn)定斜坡、隧道出口段崩坡積體。

（1）進(jìn)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(dá)50°，巖層產(chǎn)狀為70°∠13°，斜坡坡角大于巖層傾角，但該段斜坡巖層產(chǎn)狀平緩，自穩(wěn)能力好，該段斜坡基巖未見變形、滑動(dòng)痕跡，斜坡基巖整體穩(wěn)定。

（2）進(jìn)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(zhì)組成為粉質(zhì)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(xiàn)狀處于穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，隧道左洞進(jìn)口約50 m（暗洞30 m）、右洞進(jìn)口約20 m（基本為明洞）隧道上部處于崩坡積體內(nèi)。

（3）沙河1#崩坡積體。

平面形態(tài)呈喇叭狀，縱長3.3 km，橫寬1.9 km，整個(gè)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(tài)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(dá)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(shè)計(jì)標(biāo)高為545.192～573.992 m，地面標(biāo)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(nèi)，為2012年全市地質(zhì)災(zāi)害排查所圈定的滑坡，據(jù)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(tài)總體平直，局部微突，斜坡總體坡角10°～11°。通過現(xiàn)場調(diào)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(shè)計(jì)標(biāo)高為555.752～563.112 m，地面標(biāo)高為749.748～834.911 m，高差約193.996～271.799 m。

（5）蔡倫屋基不穩(wěn)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(tài)總體平直，局部微突，斜坡總體坡角17°～25°?，F(xiàn)場調(diào)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(cè)200 m通過，該斜坡基本穩(wěn)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(zhì)組成為粉質(zhì)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(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2 隧道水文地質(zhì)條件

隧址區(qū)主要為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)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(qū)砂巖中風(fēng)化巖體較完整，裂隙不發(fā)育，滲透系數(shù)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(qū)未發(fā)現(xiàn)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(jié)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(bǔ)給源，隧道起點(diǎn)位于斜坡地帶，地下水排泄條件好，但雨季該地帶存在臨時(shí)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(bǔ)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(diǎn)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(cè)的溝谷及茶壩河內(nèi)。

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

3 四面山隧道圍巖變形規(guī)律研究

3.1 工程穩(wěn)定性分析

隧址區(qū)斜穿石龍峽背斜軸部，其中北東翼巖層產(chǎn)狀：70°～90°∠10°～13°；軸部巖層產(chǎn)狀近水平；南西翼巖層產(chǎn)狀：200°～272°∠8°～10°，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，未見次級褶曲和斷層，構(gòu)造簡單。洞身地面山體穩(wěn)定，地層分布連續(xù)，無斷層破碎帶，區(qū)域地質(zhì)整體穩(wěn)定性較好。穿越地層主要為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組砂巖、泥巖，隧道最大埋深左線614.7 m，右線608.5 m。根據(jù)區(qū)域資料，隧址區(qū)內(nèi)無高地應(yīng)力存在，根據(jù)區(qū)域資料，隧址區(qū)內(nèi)無高地應(yīng)力存在。隧址區(qū)內(nèi)無煤層分布，無有毒有害氣體，無采空區(qū)及巖溶現(xiàn)象，不會(huì)發(fā)生突水突泥。

根據(jù)地勘資料，隧址區(qū)內(nèi)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(yīng)施工方案進(jìn)行了總結(jié)歸類[1]，具體如表1所示。

3.2 模型建立

根據(jù)《四面山隧道施工設(shè)計(jì)說明》及相關(guān)地勘資料，對砂泥互層V級圍巖段隧道進(jìn)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(yīng)變模型進(jìn)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(yuǎn)大于開挖半徑。此時(shí)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(shù)值模擬所需力學(xué)參數(shù)如表2所示。

3.3 模擬結(jié)果及分析

圖3、圖4為隧道開探位移結(jié)果，模擬結(jié)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(yīng)力場結(jié)果?？梢?，隧道圍巖應(yīng)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(hù)設(shè)計(jì)方案可行，但造成了很大程度的浪費(fèi)，因此，針對四面山隧道可進(jìn)一步提出類似隧道的施工設(shè)計(jì)建議。

4 工程穩(wěn)定性分析及施工設(shè)計(jì)建議

該隧道V級砂泥互層圍巖分布在隧道進(jìn)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(zhì)量指標(biāo)劃分以及相應(yīng)力學(xué)性質(zhì)如表3所示。

綜合以上隧道地質(zhì)特性分析可知，隧道施工設(shè)計(jì)方案未針對性考慮圍巖中層理效應(yīng)等方面存在的影響。另外，對于近水平軟硬互層圍巖隧道穩(wěn)定性及其支護(hù)作用特點(diǎn)所進(jìn)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(hù)方案提出相應(yīng)的建議，并對水平軟硬互層圍巖隧道在初期支護(hù)方面可進(jìn)行相應(yīng)的改善。

4.1 隧道超前支護(hù)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(yīng)的超前支護(hù)措施，對于超前支護(hù)手段，有超前錨桿方案和超前小導(dǎo)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(qiáng)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(dǎo)管進(jìn)行噴漿，可使圍巖裂隙加固更能有效地保證圍巖的穩(wěn)定開挖。

4.2 隧道開挖建議

當(dāng)軟硬互層圍巖層理傾角為水平或者近水平時(shí)，隧道拱頂處最小主應(yīng)力明顯要小于隧道斷面的其他部位，最大主應(yīng)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(dòng)、應(yīng)力釋放，變形特點(diǎn)表明水平軟硬互層隧道的一大特點(diǎn)，即水平層理對于隧道拱頂及拱底穩(wěn)定性不利，需時(shí)常注意拱頂及拱底的變形情況[2]。

由于巖質(zhì)多軟弱，以軟巖為主，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，層間結(jié)合一般。無自穩(wěn)能力，洞口淺埋段洞頂易坍塌，側(cè)壁經(jīng)常小坍塌，淺埋時(shí)易出現(xiàn)地表下沉（陷）或坍至地表，洞身段拱部及側(cè)壁無支護(hù)時(shí)可產(chǎn)生坍塌、失穩(wěn)。施工時(shí)應(yīng)采用導(dǎo)洞或臺(tái)階分部開挖，同時(shí)采取二次復(fù)合支護(hù)。

4.3 錨桿支護(hù)建議

水平軟硬互層圍巖隧道另一特點(diǎn)，即隧道水平收斂數(shù)值相對較小這一事實(shí)，進(jìn)行圍巖穩(wěn)定性分析，并對層狀圍巖隧道而言，錨桿作用大都體現(xiàn)在錨固作用方面，即錨桿的作用主要在于提高層間強(qiáng)度。綜合以上特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，錨桿對水平巖層層理影響較小，目前的支護(hù)方案相對更為保守，但在錨桿使用上卻造成了很大的浪費(fèi)，因此，對初期支護(hù)中的錨桿支護(hù)作用進(jìn)行了分析。對錨桿支護(hù)，由于水平方向的錨桿受力很小，錨桿所產(chǎn)生的作用對隧道圍巖穩(wěn)定性基本無較大影響，針對此狀況，可結(jié)合數(shù)值計(jì)算，驗(yàn)證其合理性[3]。將一定角度范圍內(nèi)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(shí)現(xiàn)錨桿與圍巖共同承載。此外，節(jié)省了錨桿支護(hù)數(shù)量，降低了支護(hù)材料消耗和支護(hù)成本[4]。且更好地應(yīng)對開挖所產(chǎn)生的應(yīng)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(diǎn)，需加強(qiáng)對錨桿支護(hù)作用的監(jiān)控量測，與此同時(shí)，將拱頂錨桿稍移向拱肩也是可行的。

4.4 初襯支護(hù)建議

水平層狀圍巖拱頂處松動(dòng)圈范圍大，拱腰處松動(dòng)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(diǎn)，對初期支護(hù)采取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，此類支護(hù)方案大有裨益，解決了后期支護(hù)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(jìn)行了完善。

4.5 二襯支護(hù)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(guī)范地施工前提下，縮短二襯養(yǎng)護(hù)時(shí)間，不僅能更好地保證開挖?i距規(guī)范化，還能保證隧道施工安全、高效的進(jìn)行。

5 結(jié)論

對四面山隧道進(jìn)行地址特性分析，并對砂泥互層V級圍巖隧道進(jìn)行分析及施工設(shè)計(jì)建議，主要得到以下結(jié)論。

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

（2）針對砂泥互層V級圍巖隧道段并結(jié)合其特點(diǎn)，建議超前支護(hù)采取超前小導(dǎo)管對隧道圍巖進(jìn)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(tái)階法或?qū)Ф捶ㄟM(jìn)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(hù)作用較小，建議取消拱腰處一定角度的錨桿，并結(jié)合數(shù)值模擬方法進(jìn)行進(jìn)一步確認(rèn)；另外，根據(jù)拱肩部分錨桿受力大于拱頂錨桿特點(diǎn)，可將拱頂部分錨桿移向拱肩，既保證了圍巖的穩(wěn)定，錨桿受力也更充分，也實(shí)現(xiàn)了錨桿圍巖的共同承載，減少了錨桿浪費(fèi)。

（5）根據(jù)四面山砂泥互層V級圍巖松動(dòng)圈范圍，建議初期支護(hù)采取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

篇2

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道，盾構(gòu)施工，地面沉降，研究現(xiàn)狀

1 前言

盾構(gòu)施工法由法國工程師布魯諾爾父子發(fā)明。它用一個(gè)活動(dòng)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(gòu)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(jìn)。1918年，世界上第一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在英國誕生，盾構(gòu)施工實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。目前，盾構(gòu)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(shè)，尤其是在地下工程建設(shè)中。

2 盾構(gòu)施工的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

2.1 盾構(gòu)技術(shù)的基本特點(diǎn):

①對城市的正常功能及周圍環(huán)境的影響很小。

②盾構(gòu)機(jī)是根據(jù)施工隧道的特點(diǎn)和地基情況進(jìn)行設(shè)計(jì)、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(jī)械制造的程度。由于斷面不能隨意調(diào)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(gòu)施工是不可后退的。

2.2 盾構(gòu)施工具有下列優(yōu)點(diǎn)：

①可在盾護(hù)下安全地開挖、安裝襯砌。

②掘進(jìn)速度快，施工時(shí)不影響地面交通與設(shè)施，穿越河道時(shí)不影響航運(yùn)。

③施工中不受季節(jié)，風(fēng)雨等氣候條件影響。

④施工中沒有噪聲和振動(dòng)，對周圍環(huán)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(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)越性。

盾構(gòu)特別適合在軟土中進(jìn)行施工，如上所述，它對城市的正常功能及周圍環(huán)境的影響很小，但它仍不可避免地會(huì)對土體產(chǎn)生擾動(dòng)，從而使土體產(chǎn)生沉降或側(cè)移，對既有建筑物和地下管線造成一定程度的危害。較為準(zhǔn)確的預(yù)測盾構(gòu)施工期間和正常運(yùn)營后產(chǎn)生的土體沉降一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)，具體內(nèi)容包括:(1)盾構(gòu)施工期間產(chǎn)生的土體沉降和側(cè)移;(2)盾構(gòu)隧道正常使用后產(chǎn)生的土體變形。這方面的研究成果將為盾構(gòu)施工合理化設(shè)計(jì)及其周邊環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

3 盾構(gòu)隧道掘進(jìn)對地面沉降

對于盾構(gòu)施工引起地面變形的預(yù)估，主要采用基于對實(shí)際工程觀測數(shù)得到的經(jīng)驗(yàn)預(yù)估法，也有基于解析或數(shù)值計(jì)算的半經(jīng)驗(yàn)公式方法。

3.1 橫斷面地表沉降分布

目前工程實(shí)踐中應(yīng)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(shù)據(jù)及工程資料分析后認(rèn)為，隧道開挖形成后引起的地面沉降是在不排水情況下發(fā)生的，所以沉槽的體積應(yīng)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(tài)曲線。如圖1.1所示。英國的現(xiàn)場觀測結(jié)果，劍橋大學(xué)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(gòu)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(nèi)摩擦角( )。

Peck公式有兩個(gè)重要參數(shù):沉降槽寬度系數(shù) 和地層損失 。這兩個(gè)參數(shù)的正確選取對最終的預(yù)測結(jié)果起決定性作用，在這方面己經(jīng)有大量的研究。

3.1.1 沉降槽寬度系數(shù) 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(shù)，按如下公式求取

Attwell等(1978,1981)也假定沉降槽曲線為正態(tài)分布，對沉降槽寬度系數(shù) 進(jìn)行了修正，提出橫向沉降槽寬度系數(shù) 取決于接近地表的地層的強(qiáng)度、隧道埋深和隧道半徑，給出了估算地表沉降的經(jīng)驗(yàn)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(zhì)和施工因素有關(guān)的系數(shù)(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(diǎn)距離的實(shí)測值后建議，對于在單一土層中隧道掘進(jìn)引起的近地表沉陷， 是 的近似線性函數(shù)，且和隧道施工方法、隧道直徑?jīng)]有關(guān)系，公式如下:

(1.7)

式中 --沉降槽寬度系數(shù)。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(nèi)摩擦角加權(quán)平均值( )

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

房營光等(2003) 考慮擾動(dòng)引起土體密實(shí)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(dòng)引起的土體體積變化量(m /m)；

。

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

沈培良等(2003) 通過對盾構(gòu)隧道實(shí)測地面沉降的分析，給出了Peck公式參數(shù)的取值范圍，提出了一個(gè)盾構(gòu)法隧道縱向地面沉降曲線的數(shù)學(xué)擬合公式

式中 ―沉降等于O.5 的點(diǎn)離開挖面的距離(m)，可通過公式 近似確定；

D―盾構(gòu)外直徑(m)；

―參數(shù)，取值在2.5～3.5之間；

y―沉降點(diǎn)至坐標(biāo)軸原點(diǎn)的距離(m) ；

n―曲線形狀參數(shù)，根據(jù)對實(shí)測資料的統(tǒng)計(jì)，取值在0.05～0.15之間。

但是該方法只是根據(jù)一條實(shí)測曲線擬合得到，只能計(jì)算地面沉降，不能計(jì)算地面隆起，且參數(shù)的取值是經(jīng)驗(yàn)性的。因此該方法的正確性還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.1.2 地層損失 的確定

單位長度地層損失 經(jīng)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(dāng)技術(shù)和良好操作的正常施工條件下，可查表適當(dāng)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(jù)穩(wěn)定系數(shù) 來估計(jì)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(cè)向壓力(kPa) ；

--不排水抗剪強(qiáng)度(kPa)。

Clough & Schmidt 推導(dǎo)了在塑性粘土層中y和 的關(guān)系

式中 --體積損失率(%)；

--盾構(gòu)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(jiān)測結(jié)果，得到的橫向沉降槽和Peck報(bào)告的硬粘土中隧道掘進(jìn)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(gòu)的掘進(jìn)速度，所選擇的掘進(jìn)方法以及推導(dǎo)的土體應(yīng)力松弛速率，對地層損失進(jìn)行估算，或參照相類似的隧道工程實(shí)例來選擇一個(gè)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(jié)了35篇關(guān)于鉆孔隧道引起沉降的會(huì)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(gòu))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(dǎo)出下面的關(guān)系式

(1.18)

由此假定并結(jié)合Peck公式，推導(dǎo)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(diǎn)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(fā)生在地表沉降曲線反彎點(diǎn)處，這與Cording & Hansmire (1975)、Attewell (1978) 的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)相一致。

3.3 縱斷面地表沉降分布

劉建航等(1991) 總結(jié)了自1958年以來上海等地區(qū)的軟土隧道施工經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)Peck公式的基本原理和國外有關(guān)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(diǎn)至坐標(biāo)軸原點(diǎn)的距離(m)；

y ―盾構(gòu)推進(jìn)起始點(diǎn)至坐標(biāo)軸原點(diǎn)的距離(m)；

―盾構(gòu)隧道開挖面至坐標(biāo)軸原點(diǎn)的距離(m)；

L―盾構(gòu)機(jī)的長度(m)；

, ；

V11―盾構(gòu)開挖面引起的土體損失(欠挖時(shí)為負(fù)，m /m )；

V12―開挖面以后因盾尾空隙壓漿不足及盾構(gòu)改變推進(jìn)方向?yàn)橹鞯乃衅渌┕ひ蛩匾鸬耐馏w損失(m /m)；

―函數(shù)可由標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)表查得。

該公式適用于不排水條件下，式中 和 值較難準(zhǔn)確確定，只能憑經(jīng)驗(yàn)決定開挖面是否出現(xiàn)“負(fù)土體損失”，從而來反映是否出現(xiàn)地面隆起，與施工參數(shù)無關(guān)，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(fā)現(xiàn)用累積概率曲線來描述開挖面無支撐時(shí)的縱向沉降曲線是有效的，當(dāng)開挖面有支撐壓力時(shí)，可用累積概率曲線的轉(zhuǎn)換形式來描述。假定變形在體積不變情況下發(fā)生，給出任一點(diǎn)的三個(gè)方向的位移表達(dá)式，其中沉降表達(dá)式如下

(1.21)

(1.22)

式中y--隧道掘進(jìn)方向的地表面坐標(biāo)(m)；

--隧道開挖面推進(jìn)起始點(diǎn)(m)；

--隧道開挖面的位置(m)。

Attwell & Woodman (1982) 發(fā)現(xiàn)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(yuǎn)小于0.5 。

Y.s.Fang(1993) 提出EPB盾構(gòu)在粘土中掘進(jìn)引起的隧道中心線上方地表縱向沉降隨時(shí)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(shù)；

t--時(shí)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(gòu)建造的隧道縱向地面沉降分布進(jìn)行分析后指出，盾構(gòu)開挖面正上方地面沉降在0.25 0.30 的范圍內(nèi)。此時(shí)，需要用平移后的累積概率曲線才能正確預(yù)計(jì)地面沉降沿縱向的分布。

4 盾構(gòu)施工沉降研究存在的問題

縱觀研究文獻(xiàn)，國內(nèi)外對于盾構(gòu)隧道施工環(huán)境影響的研究方法主要有:經(jīng)驗(yàn)公式方法、模型試驗(yàn)方法、現(xiàn)場實(shí)測方法、數(shù)值計(jì)算方法等。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，更多場合則是將這些手段結(jié)合起來應(yīng)用。這些方法在研究盾構(gòu)隧道施工環(huán)境影響方面已經(jīng)取得許多有價(jià)值的研究成果，但還存在下列問題 :

(1) 經(jīng)驗(yàn)公式方法概念簡單，只要確定了公式的參數(shù)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(zhì)、隧道的特點(diǎn)對沉陷的影響，對于一些土質(zhì)較好，施工技術(shù)、施工設(shè)備較完善，且已有類似工程實(shí)測資料的情況，現(xiàn)場量測結(jié)果與計(jì)算結(jié)果比較接近，這種方法有很大的優(yōu)越性。不足之處在于:

① 經(jīng)驗(yàn)公式方法只是粗略給出了預(yù)測地表沉降的計(jì)算公式或范圍，有的甚至有附加條件并需從各自統(tǒng)計(jì)表中查取有關(guān)參數(shù)，計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)測值偏差一般較大。當(dāng)襯砌形式、剛度不同，以及施工條件和地層條件等復(fù)雜時(shí)，它們的應(yīng)用將更受到限制。

② 經(jīng)驗(yàn)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(zhì))和施工參數(shù)(開挖面卸荷量、盾尾空隙填充率)的影響:認(rèn)為沉降是在不排水情況下發(fā)生的，僅由于地層損失而引起，而在沉降的后期，擾動(dòng)土的固結(jié)沉降是主要因素，這是地層損失的概念所無法反映的。

③ 經(jīng)驗(yàn)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(shí)測資料可知是不符合高斯分布的。

(2) 離心模型試驗(yàn)對于了解盾構(gòu)隧道施工引起地層位移的機(jī)理，揭示各個(gè)施工因素對地面沉降的影響具有重要意義。但其試驗(yàn)方法復(fù)雜、費(fèi)用昂貴，模型難以精確模擬實(shí)際工程地質(zhì)條件和施工參數(shù)，且得到的信息有限。

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

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

① 半解析數(shù)值方法對幾何形狀的適應(yīng)性及程序的統(tǒng)一性不如有限元法靈活。

② 半解析數(shù)值方法中解析函數(shù)的選擇直接關(guān)系到結(jié)果精度和方法成功與否，且半解析元的單元?jiǎng)哦染仃囯S著解析函數(shù)的項(xiàng)數(shù)增加而急劇增大，而取的項(xiàng)數(shù)越多，越趨向于收斂值，這對解析函數(shù)的選取提出了較高的要求，且邊界條件仍有過多假設(shè)，有一定局限性。

(5) 二維有限元分析計(jì)算量小，可以在一定程度上反映土體性質(zhì)，施工參數(shù)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(gè)個(gè)獨(dú)立的剖平面進(jìn)行分析，在每一個(gè)剖平面上需根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷采取相應(yīng)的加載方式，同時(shí)還要引入反映土體三維損失和工藝等經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，增加了分析中的人為臆斷性。

② 縱剖面模型的本質(zhì)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(gè)平面應(yīng)變問題的分析結(jié)果互相補(bǔ)充分析中所需的信息，而這種相互依存的補(bǔ)充信息也不可能直接被利用，還是需要經(jīng)過分析者的經(jīng)驗(yàn)處理，否則就是理論上的自相矛盾。導(dǎo)致這些局限性的根本原因在于，盾構(gòu)隧道問題是一個(gè)完全真實(shí)的三維動(dòng)態(tài)發(fā)展過程，利用平面解硬套這個(gè)三維解，必然存在局限性。因此，建立盾構(gòu)隧道的三維有限元分析模型是研究的發(fā)展趨勢。

(6) 三維有限元分析能夠反映盾構(gòu)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(gòu)隧道施工三維有限元模擬方法中仍存在下列問題:

① 現(xiàn)有方法在模擬盾構(gòu)施工時(shí)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(gòu)刀盤超挖、注漿材料的凝固、挖除隧道內(nèi)部土體引起的豎向卸荷和結(jié)構(gòu)與土之間的接觸問題涉及較少。

② 現(xiàn)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。

篇3

關(guān)鍵詞:噴射混凝土;強(qiáng)度;檢測

一、噴射混凝土的分類及特點(diǎn)

噴射混凝土是借助噴射機(jī)械,將速凝混凝土噴向巖石或結(jié)構(gòu)物表面,使巖石或結(jié)構(gòu)物得到加強(qiáng)和保護(hù)。噴射混凝土施工,可使混凝土的運(yùn)輸、灌注和搗實(shí)結(jié)合為一道工序,不用或少用模板,適于狹窄地段作業(yè),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(hù)或噴錨支護(hù),地下水池、油罐、大型管道的抗?jié)B混凝土施工,磚石與混凝土結(jié)構(gòu)的加固和修補(bǔ),邊坡、基坑水池、渠道、游泳池等工程的護(hù)壁,復(fù)雜造型的薄壁結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)層和熱工爐窯的襯里及其修補(bǔ)等工程。噴射混凝土有加快施工進(jìn)度、強(qiáng)度增長快、密實(shí)性良好、施工準(zhǔn)備簡單、適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn),但也有施工厚度不易掌握、回彈量較大、表面不平整、勞動(dòng)條件較差等缺點(diǎn)。

目前隧道工程復(fù)合支護(hù)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(tài)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(tài)下拌合均勻,用壓縮空氣送至噴嘴并與壓力水混合后進(jìn)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(xù)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(qiáng)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(yán)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(jìn)行噴灌,施工時(shí)宜隨拌隨噴,以減少稠度變化。

二、噴射混凝土在隧道工程復(fù)合支護(hù)中的作用

就新奧法原理而言,容許圍巖產(chǎn)生變形,同時(shí)在圍巖變形過程中,通過圍巖自承體系和支護(hù)結(jié)構(gòu)對圍巖變形進(jìn)行控制,達(dá)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(gè)階段:(1)噴射混凝土施作初期,從材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)特征,可把噴射混凝土看作柔性結(jié)構(gòu),為圍巖變形的適度釋放提供空間;(2)當(dāng)噴射混凝土具有一定強(qiáng)度后,可把鋼拱架、系統(tǒng)錨桿和噴射混凝土組成的支護(hù)體系看作鋼性結(jié)構(gòu),用來控制圍巖變形,達(dá)到保護(hù)和發(fā)揮圍巖自承能力的效果。當(dāng)然在所有作用過程中,也應(yīng)該重視和強(qiáng)調(diào)支護(hù)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(fā)展的必然結(jié)果。

三、噴射混凝土的作用機(jī)理和技術(shù)特點(diǎn)

噴射混凝土主要用于充填裂隙、填補(bǔ)凹穴、加固巖層。巖體開挖后,圍巖經(jīng)常出現(xiàn)許多裂隙和凹穴缺陷,噴射混凝土后,既能將張開的裂隙、節(jié)理、層縫充填一部分,并能起到黏結(jié)作用,使許多巖塊黏結(jié)在一起,成為整體,以阻止巖塊的松動(dòng),而且噴射混凝土又能填補(bǔ)凹穴,避免應(yīng)力集中,從而加固了圍巖,提高圍巖的抗?jié)B漏性能和巖層自身的穩(wěn)定性,發(fā)揮圍巖的承載能力。噴射混凝土可封閉圍巖,防止風(fēng)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(jié)理和節(jié)理裂隙的滲水,防止水和空氣對圍巖的破壞,越易風(fēng)化的巖層越要及時(shí)進(jìn)行封閉,如泥巖、泥質(zhì)頁巖,遇吸潮后膨脹軟化、泥化,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封閉,可防止風(fēng)化,減少巖石膨脹變形。噴射混凝土是以壓縮空氣為動(dòng)力,將水泥、砂、石子、外加劑等干拌料通過噴射機(jī),經(jīng)輸料管,壓送至噴槍,加人高壓水,經(jīng)迅速混合,高速高壓噴射到結(jié)構(gòu)物上。噴射混凝土與加配鋼筋、鋼筋網(wǎng)或金屬夾板等共同工作,用以增大結(jié)構(gòu)斷面,加固病弱結(jié)構(gòu),填補(bǔ)混凝土和磚石結(jié)構(gòu)的孔洞和縫隙增設(shè)防水或防油的抗?jié)B層,提高耐久性的保護(hù)層等,廣泛應(yīng)用于局部或全部地更換病弱結(jié)構(gòu)中。

四、對噴射混凝土在隧道工程施工中的幾點(diǎn)建議

在實(shí)際的隧道工程施工過程中,根據(jù)以往文獻(xiàn)記載,筆者總結(jié)出以下幾點(diǎn)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(shù)的運(yùn)用。在濕噴過程中,事先可將包括水在內(nèi)的各種材料正確計(jì)量,0.45～0.50的水灰比容易控制,從而容易達(dá)到減少回彈量和粉塵的目的。

2.加強(qiáng)噴射混凝土配合比的調(diào)整和控制,骨料盡量采用連續(xù)級配。施工應(yīng)重點(diǎn)控制好骨料的級配,這除了要求工地實(shí)驗(yàn)室定期定量檢測外,還要求加強(qiáng)骨料加工和采集,采取多種措施保證骨料的連續(xù)級配。譬如,骨料粉塵量過大時(shí),就應(yīng)該在加工場骨料出口安置抽風(fēng)機(jī),在材料源頭進(jìn)行控制和處理。

3.做好光面爆破設(shè)計(jì),保證光面爆破質(zhì)量。光面爆破應(yīng)針對不同等級圍巖單獨(dú)設(shè)計(jì),要考慮到炮眼布置、深度和角度、單孔裝藥量和裝藥結(jié)構(gòu)、起爆順序等,通過光面爆破參數(shù)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(zhì)量。圓順的開挖輪廓既有利于保證噴射混凝土的質(zhì)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(yàn)檢測方法對噴射混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測。大板切割即向木板或竹夾板(板的大小根據(jù)取樣組數(shù)多少而定)上噴射13～15cm厚的混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù),待達(dá)到一定強(qiáng)度后切割取樣。這樣取得的試塊可以代表洞內(nèi)噴射混凝土的實(shí)際情況,方法簡單,也不破壞支護(hù)結(jié)構(gòu)。

四、結(jié)語

在全國公路和鐵路迅速發(fā)展、路網(wǎng)等級不斷提高和環(huán)境保護(hù)意識日益加強(qiáng)的今天,隧道工程施工更要理論結(jié)合實(shí)際,各道工序步步為營,質(zhì)量層層把關(guān),消除隱患,保證施工順利進(jìn)行和效益不斷增長。

參考文獻(xiàn):

[1]易萍麗.現(xiàn)代隧道設(shè)計(jì)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(shù)手冊:鐵道.北京:中國鐵道出版社,1995

[3]汪燮之.實(shí)用隧道工程學(xué).臺(tái)灣:大中國圖書公司印行,1984

篇4

關(guān)鍵詞：隧道施工；雙連拱；有限元模型；控制要點(diǎn)

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(jìn)口位于直線上，出口位于R=400，L s=100，i=4的右轉(zhuǎn)緩和曲線上；縱坡為+1.373%，隧道最大埋深73.72m，根據(jù)JTJ026-90《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》和隧道所在路段的情況，設(shè)計(jì)為整澆曲中墻的整體式雙跨連拱結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)，隧道凈寬23.4m。洞內(nèi)預(yù)留、預(yù)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(hù)參數(shù)

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(jìn)的施工方案。

襯砌形式：根據(jù)圍巖類別、地形、埋深、成洞條件等進(jìn)行設(shè)計(jì)。隧道進(jìn)出口成洞條件困難段，設(shè)計(jì)共長30M的S1型明洞襯砌。其余各段與圍巖類別（Ⅲ、IV）相對應(yīng)設(shè)計(jì)S2、S3型復(fù)合式襯砌。由于本隧道進(jìn)出口地形、地質(zhì)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(jìn)行注漿加固后再開挖，隧道洞身襯砌采用初期支護(hù)、二次支護(hù)共同承擔(dān)荷載結(jié)構(gòu)。

3.施工安全技術(shù)保障

結(jié)合現(xiàn)場地形特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本隧道施工安全控制要點(diǎn)為右洞偏壓控制，故施工前應(yīng)首先對K106+085～K106+210段右洞偏壓進(jìn)行測算，此段成洞后右洞山體厚度為6～25米不等。該段支護(hù)為S3式：襯砌結(jié)構(gòu)由內(nèi)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(hù)，無仰拱設(shè)計(jì)。

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(fù)雜、施工過程難度大等特點(diǎn)。有限元模型可以將隧道圍巖體級襯砌結(jié)構(gòu)剖分為很小的微元體，可以模擬實(shí)際的施工開挖、支護(hù)，并精確計(jì)算出各微元體上的受力狀態(tài)。

因襯砌結(jié)構(gòu)縱向尺寸遠(yuǎn)大于橫向尺寸，其受力狀態(tài)可看成平面應(yīng)變狀態(tài)。圍巖屈服準(zhǔn)則選用Drucker-Prager準(zhǔn)則，節(jié)理單元屈服準(zhǔn)則選用More-columb準(zhǔn)則。對各個(gè)施工階段狀態(tài)，有限元分析的表達(dá)式為：

式中：L為施工步數(shù)；

[K0]為巖土體和結(jié)構(gòu)的初始總剛度矩陣； （i≥1）為地i施工步巖土體和結(jié)構(gòu)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(jié)點(diǎn)力；

為第i施工步新增自重的等效節(jié)點(diǎn)力；

為第i施工步增量荷載的等效節(jié)點(diǎn)力；

為第i施工步的節(jié)點(diǎn)位移增量。

對于每個(gè)施工步，增量加載過程的有限元模型的表達(dá)式為：

式中：M為各施工步增量加載的次數(shù)；

為第i施工步中施加第j增量步時(shí)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(shù)；

為第i施工步第j增量步的節(jié)點(diǎn)位移增量；

為第i施工步第j增量步增量荷載的等效節(jié)點(diǎn)力。

對于支護(hù)的施做時(shí)機(jī)，本模型中按照開挖后立即噴錨支護(hù)。對于釋放荷載的分擔(dān)比例，采用規(guī)范9.2.5補(bǔ)充條款提供的建議值，并根據(jù)本隧道的實(shí)際情況進(jìn)行了靈活調(diào)整：Ⅳ級圍巖：初期支護(hù)承擔(dān)50%，二次襯砌承擔(dān)50%。

計(jì)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(wǎng)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(yīng)力云圖：

可以看出，襯砌結(jié)構(gòu)是安全的（更多的中間過程沒有列出）。

3.2測算結(jié)論：本次測算時(shí)采用地層結(jié)構(gòu)法，按照實(shí)際的開挖過程，模型中設(shè)計(jì)了不同的開挖步驟，以模擬洞室的實(shí)際開挖階段。在計(jì)算過程中，是將襯砌和圍巖體視為一個(gè)共同受力體系，在滿足變形協(xié)調(diào)條件下分別計(jì)算襯砌與地層內(nèi)力，據(jù)此驗(yàn)算隧道安全性。計(jì)算結(jié)果表明：連拱隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本合理，支護(hù)參數(shù)基本合理。通過對開挖過程的模擬表明，按照設(shè)計(jì)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(qū)出現(xiàn)，這說明目前所設(shè)計(jì)的支護(hù)結(jié)構(gòu)是安全的。

4.施工控制要點(diǎn)

4.1開挖控制：首先按要求對前方圍巖進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，掌握掌子面前方圍巖基本情況；其次根據(jù)超前預(yù)報(bào)情況制訂可行的爆破方案，嚴(yán)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(yù)期效果，對爆破參數(shù)進(jìn)行控制是關(guān)鍵。考慮炮眼直徑、炮眼間距、裝藥集中度、巖石強(qiáng)度、炸藥特性、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆技術(shù)、施工精度等因素是前提。根據(jù)圍巖情況不斷調(diào)整爆破參數(shù)，現(xiàn)場操作根據(jù)式（1）進(jìn)行，并參照表1〈不同開挖深度時(shí)的爆破參數(shù)〉操作，爆破孔存留達(dá)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(shí)際操作時(shí)的孔間距；

b：表示實(shí)際操作時(shí)的排間距；

L：表示藥孔深度，實(shí)際操作時(shí)取鉆桿長度；

Q：實(shí)際使用每孔裝藥量。

4.2支護(hù)控制：本隧道控制要點(diǎn)為Ⅱ類圍巖支護(hù)，初期支護(hù)緊隨開挖工作面及時(shí)施做，盡量減少圍巖暴露時(shí)間，控制圍巖變形，防止圍巖松動(dòng)，嚴(yán)格按照“重地質(zhì)、管注漿超前、弱爆破，短進(jìn)尺，少擾動(dòng)，早噴錨，勤量測，早成環(huán)，二次襯砌緊跟”等技術(shù)工藝控制，初期支護(hù)對噴射混凝土、錨桿安裝、鋼支撐安裝、鋼筋網(wǎng)等工序進(jìn)行控制：本隧道噴射混凝土采用濕噴法施工，電子計(jì)量，嚴(yán)格控制各種原材料的摻配，保證砼施工的和易性及噴層強(qiáng)度穩(wěn)定；鋼支撐重點(diǎn)控制拱腳穩(wěn)定，施工中主要采取擴(kuò)大拱腳或加設(shè)鎖拱腳錨桿，保證上拱部穩(wěn)定。初期支護(hù)完成后，及時(shí)施作監(jiān)控量測，為模筑混凝土施工提供可靠數(shù)據(jù)；模筑混凝土應(yīng)根據(jù)開挖長度、圍巖變形情況選擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)施作，。

4.3防排水施工控制：根據(jù)隧道區(qū)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(jié)合的綜合治理措施。防水措施主要做以下控制：洞外設(shè)置截排水溝，將邊坡積水引出隧道區(qū)，進(jìn)入天然溝中排走；洞內(nèi)設(shè)置土工布與塑料防水板組成的防水層，混凝土襯砌設(shè)計(jì)為防水混凝土，共同構(gòu)成防水體系，同時(shí)對各種施工縫、

工作縫、沉降縫專門進(jìn)行防水處理；為保證排水，每10m左右設(shè)置環(huán)向盲溝一道，縱向5～10m設(shè)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(shí)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(jiān)控量測控制：監(jiān)控量測是在施工中不可忽視的一項(xiàng)技術(shù)措施，是監(jiān)視山體和支護(hù)穩(wěn)定性的重要手段，是判斷設(shè)計(jì)、施工是否正確合理的主要依據(jù)，是監(jiān)視施工是否可靠安全的眼睛。根據(jù)本隧道圍巖組成特點(diǎn)，選擇了拱頂下沉量測、地質(zhì)與支護(hù)狀態(tài)觀測、周邊位移量測、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)、地表下沉量測五個(gè)必測項(xiàng)目，為了保證量測結(jié)果的準(zhǔn)確與可操作性，本隧道委托富有豐富經(jīng)驗(yàn)的航天檢測中心予以檢測。以詳實(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)為施工的順利進(jìn)行提供了科學(xué)依據(jù)。保證了施工各工序的安全進(jìn)行。

5.結(jié)語

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

參考文獻(xiàn)：

[1]郭陜云 《隧道施工技術(shù)方案及方法遴選要點(diǎn)》，隧道建設(shè) 2006

[2]才《隧道工程》，人民交通出版社1987

篇5

關(guān)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(xiàn)二次病害，比如盡量保持原有公路隧道的結(jié)構(gòu)防水體系，以免影響日后的使用，此外，還需要注重節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，但是這是在治理效果的前提下，可以選擇使用臨時(shí)設(shè)施可以最大程度的節(jié)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(huì)出現(xiàn)事倍功半的效果，既浪費(fèi)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(shè)隧道，但是在建設(shè)或者是后期使用過程中，隧道經(jīng)常出現(xiàn)病害，嚴(yán)重影響了車輛的正常運(yùn)行，更為嚴(yán)重的是危及到車輛駕駛?cè)藛T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(guān)人員應(yīng)該及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，及早的治理。現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等沒有達(dá)到相關(guān)要求，比如襯砌厚度不足或者強(qiáng)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(huì)的引起表面病害。

公路隧道之所以會(huì)出現(xiàn)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(xiàn)這種病害主要是因?yàn)槭┕と藛T在施工時(shí)沒有考慮到外力作用，也有可能是因?yàn)槭┕挝凰x擇的施工方法不夠合理，此外，混凝土因?yàn)槭湛s而發(fā)生開裂；第二種是滲水，出現(xiàn)這種病害的原因主要是因?yàn)樵谑┕r(shí)，施工人員噴射混凝土的厚度沒有達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，致使防水板出現(xiàn)了破損，也有可能是因?yàn)榛炷磷陨淼拿芏葲]有達(dá)到要求，另外，排水管經(jīng)過長期的使用出現(xiàn)了堵塞或者直接失效，也有可能會(huì)導(dǎo)致滲水；第三種是襯砌變形，其主要是由于地質(zhì)原因引起，比如公路隧道圍巖不夠堅(jiān)硬或者出現(xiàn)了山體滑坡，設(shè)計(jì)圖紙存在著缺陷也有可能會(huì)產(chǎn)生此種病害，施工人員在施工時(shí)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(shí)，出現(xiàn)了超挖情況，但是卻沒有依照有關(guān)需求進(jìn)行回填；第二種是混凝土強(qiáng)度沒有達(dá)到有關(guān)需求，比如砂石料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，選擇使用的粗細(xì)骨料級配沒有達(dá)到有關(guān)需求等，除此之外，攪拌混凝土?xí)r其配合比不夠合理，雖然在施工期間進(jìn)行了取樣檢測，但是檢測取樣出現(xiàn)了不夠規(guī)范，因此影響了結(jié)果；第三種是襯砌空洞，之所以會(huì)出現(xiàn)這種病害，主要是因?yàn)樗淼澜?jīng)過長期的使用出現(xiàn)了坍方，坍方程度過大進(jìn)而形成空洞，此外也有可能是因?yàn)榛炷翐v固不夠的密實(shí)或者是混凝土的水灰比比較大，出現(xiàn)了干縮情況，另外，施工人員出現(xiàn)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(shí)，盡可能的保存現(xiàn)有的二次襯砌，防止出現(xiàn)施工危險(xiǎn)；其次，加固應(yīng)不侵入現(xiàn)有的隧道建筑限界內(nèi)；最后，“對癥下藥”原則：摸清病害產(chǎn)生的原因，根據(jù)圍巖地質(zhì)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(huán)向裂縫如果是沒有滲漏水的干裂縫，一般采用注漿工藝進(jìn)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(gè)注漿嘴，然后進(jìn)行封縫，封縫材料同貼注漿嘴可采用環(huán)氧膠，同丙酮進(jìn)行試壓，壓力為0.3-0.5mpa，如沒有問題，就可進(jìn)行注漿，注漿材料采用環(huán)氧樹脂漿液。

2.2 滲漏水治理方案

隧道裂縫是產(chǎn)生滲漏水的根源，對隧道裂縫的治理應(yīng)將裂縫與滲漏水的治理相合。治理原則為：排堵結(jié)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(shè)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(jìn)行回填，然后再由洞內(nèi)進(jìn)行注漿加固。對因混凝土搗固質(zhì)量差引起的襯砌混凝土密實(shí)度不好及局部背后存在小的空洞，只需從洞內(nèi)進(jìn)行注漿填充和加固即可。注漿參數(shù)：孔深，以穿透二次襯砌厚度為準(zhǔn)；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(jié)構(gòu)抽換技術(shù)，結(jié)構(gòu)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(jìn)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(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。套襯補(bǔ)強(qiáng)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(fā)展，另一方面與原襯砌混凝同作用成為新的承載結(jié)構(gòu)。其技術(shù)要點(diǎn)：套襯混凝土的厚度不低于20cm，應(yīng)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(jié)合成一個(gè)整體。

2.6 斷層帶加固方案

斷層帶采用注漿加固+增設(shè)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(xiàn)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(dá)到阻止襯砌結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形或破壞。同時(shí)，漿液能充填巖體裂（孔）隙（洞），降低地層透水系數(shù)，同時(shí)能夠修補(bǔ)襯砌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫達(dá)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(xué)漿液等。

結(jié)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(shí)，極有可能會(huì)造成更為嚴(yán)重的后果，但是在治理時(shí)，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(yīng)的原則進(jìn)行分析，病害治理人員要秉著一次治理，再無后患的態(tài)度進(jìn)行治理，因?yàn)橹卫淼拇螖?shù)越多，對公路隧道的損害也就越大，而且還浪費(fèi)人力物力，尤其是經(jīng)濟(jì)成本。本文是筆者多年研究經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，僅供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]丁鐵生，李峰，孫輝.隧道的病害及整治研究[J].黑龍江科技信息，2007（8）.

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

篇6

隨著我國城鎮(zhèn)化水平的提高和城市人口的增加，用于山嶺區(qū)城市間連接的穿山隧道和城市中為緩解交通壓力而建設(shè)的地下線路日益增多，且在目前的土木行業(yè)中，隧道領(lǐng)域發(fā)展勢頭良好，勢必會(huì)吸引更多的人員加入隧道建設(shè)中來。而隧道建設(shè)中極易出現(xiàn)災(zāi)害，一旦出現(xiàn)，就會(huì)導(dǎo)致人財(cái)兩失的嚴(yán)重后果。本人就所學(xué)知識，對隧道施工中的塌方、涌水、瓦斯爆炸等工程災(zāi)害加以總結(jié)并給出防治與應(yīng)對措施，為初入隧道工程行業(yè)的從業(yè)人員提供參考。盡量防治隧道施工中工程災(zāi)害的出現(xiàn)，保證施工人員的安全;把已出現(xiàn)的災(zāi)害限制在可控的范圍內(nèi)，減小人民財(cái)產(chǎn)的損失。

關(guān)鍵詞:

隧道；工程災(zāi)害；防治；應(yīng)對措施

隧道建設(shè)近年來發(fā)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(yán)重。為了減少隧道建設(shè)中災(zāi)害的產(chǎn)生，下面分別從隧道工程災(zāi)害的種類及產(chǎn)生原因、防治措施、應(yīng)對措施三方面展開論述，加強(qiáng)從業(yè)人員的專業(yè)知識，減小災(zāi)害帶來的損失。

1隧道施工中常見災(zāi)害及產(chǎn)生原因

1．1塌方

塌方是指由于自然因素或者人為因素導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性遭到破壞，進(jìn)而上部巖體脫離母巖而坍落的現(xiàn)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(qiáng)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(wěn)的人為因素大致包括:地質(zhì)勘探不準(zhǔn)確導(dǎo)致設(shè)計(jì)缺陷、支護(hù)時(shí)間不及時(shí)、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(yīng)變能由于隧道開挖而突然釋放的現(xiàn)象，巖爆發(fā)生時(shí)，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(hù)不及時(shí)，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(shí)，突發(fā)大量涌水的現(xiàn)象。突水時(shí)常伴隨坍塌、涌泥現(xiàn)象出現(xiàn)，嚴(yán)重威脅施工人員的生命。發(fā)生突水的原因一般是地質(zhì)勘測資料嚴(yán)重失誤、施工現(xiàn)場圍巖監(jiān)測系統(tǒng)不起作用。

1．4瓦斯爆炸

當(dāng)施工處地層內(nèi)含有的瓦斯泄漏，空氣中的瓦斯含量為5%～16%時(shí)，由明火或者高溫物體引爆。瓦斯爆炸的原因往往是現(xiàn)場空氣檢測不到位、施工人員不遵守地下作業(yè)規(guī)范、通風(fēng)設(shè)備故障不及時(shí)處理、施工設(shè)備不合格等。瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備三個(gè)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(jié)構(gòu)形態(tài)，我們不能使其發(fā)生質(zhì)的改變，只能切斷塌方的導(dǎo)火索。首先，從地質(zhì)勘查就要嚴(yán)抓審核，確定交給設(shè)計(jì)部門的地質(zhì)資料是準(zhǔn)確的。其次施工中的工程防護(hù)必不可少。為了防止地表水滲入隧道到頂部，通常在坡面設(shè)置截水溝攔截地表水，最終由排水溝匯集，排離施工區(qū)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(nèi)。針對軟弱巖層，常采用超前錨桿或超前小導(dǎo)管、超前管棚或者超前小導(dǎo)管預(yù)注漿。目前較為推廣的是新奧迪法施工，它的核心是保護(hù)圍巖，充分發(fā)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(rèn)的分析理論。我國一般從設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)階段控制巖爆的發(fā)生。在設(shè)計(jì)選線階段，盡量繞避地應(yīng)力集中的區(qū)域;隧道斷面要選取有利于減小應(yīng)力的斷面，比如圓形。施工階段，在易發(fā)生巖爆的地段推薦使用鉆爆發(fā)，控制光面爆破的藥量，避免在爆破面出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。

2．3突水的防治措施

隧道防排水應(yīng)遵循“以排為主，防、排、截、堵相結(jié)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(yīng)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(dāng)遇到跨徑較長的溶洞，可加深邊墻基礎(chǔ)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(nèi)的空氣檢測不可少，其次通風(fēng)設(shè)備不可少。當(dāng)通風(fēng)設(shè)備出現(xiàn)故障，要及時(shí)加強(qiáng)隧道內(nèi)瓦斯含量檢測。在采購施工設(shè)備時(shí)，要選購礦用防爆設(shè)備，避免設(shè)備電火花接觸外界空氣。最后，加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理，對工作人員進(jìn)行安全教育，絕對禁止隧道內(nèi)使用明火。

3災(zāi)害發(fā)生后的應(yīng)急措施

3．1塌方

隧道內(nèi)緊急措施:用鋼支撐對塌方周邊進(jìn)行支擋，同時(shí)用砂袋對塌方面進(jìn)行堆碼。對掌子面懸掛鋼絲網(wǎng)，噴射速凝混凝土30cm進(jìn)行封閉掌子面，當(dāng)?shù)谝粚踊炷吝_(dá)到一定強(qiáng)度后，懸掛第二層鋼絲網(wǎng)，噴射第二層混凝土。如果是城市隧道開挖過程中出現(xiàn)塌方，勢必會(huì)影響地面交通。要積極疏導(dǎo)交通，遠(yuǎn)離塌方區(qū)域，以免擾動(dòng)塌方周邊松散土體，加重險(xiǎn)情。

3．2巖爆

巖爆發(fā)生后，立即向巖爆發(fā)生區(qū)域噴射鋼纖維混凝土，懸掛鋼筋網(wǎng)。增加臨時(shí)支護(hù)，必要時(shí)要增加鋼支撐。應(yīng)提前準(zhǔn)備好鋼架，當(dāng)發(fā)生巖爆時(shí)，第一時(shí)間控制險(xiǎn)情，以免災(zāi)情進(jìn)一步發(fā)展。

3．3突水

若險(xiǎn)情不大，可在突水區(qū)域周邊進(jìn)行噴錨支護(hù)，隨即對突水點(diǎn)進(jìn)行加壓噴漿，進(jìn)行堵漏。若遭遇地下暗河，突水嚴(yán)重，難以堵漏，則應(yīng)首先撤離洞內(nèi)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(jìn)行截劉。災(zāi)情過后，要嚴(yán)格檢查洞內(nèi)構(gòu)筑物的安全狀況，尤其是最近施工的區(qū)域，防治水害留下的后遺癥。

3．4瓦斯

當(dāng)發(fā)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(jī)會(huì)。及時(shí)上報(bào)情況，請有關(guān)專家前來商定滅火方案，把損失降到最小。

4關(guān)于安全管施工的建議

隧道施工時(shí)事故的發(fā)生，絕大多數(shù)是由于施工單位的錯(cuò)誤導(dǎo)致。要嚴(yán)格審查從業(yè)人員的資格，杜絕無資格人員參與施工。在施工前，相應(yīng)的隧道應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、有害氣體檢測系統(tǒng)、生命保障系統(tǒng)等要提前到位。當(dāng)檢測系統(tǒng)檢測到異常情況，應(yīng)立即組織人員分析情況，必要時(shí)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(xiàn)：

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篇7

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)法施工 風(fēng)險(xiǎn)源 規(guī)避

隨著我國日益發(fā)展交通與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要，在城市中修建地下鐵道已逐漸增多。而盾構(gòu)法更是隨著沿海城市與上海，杭州等地地鐵的發(fā)展，地質(zhì)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(yīng)用。

現(xiàn)今我國隧道區(qū)間施工多采用明挖、暗挖、盾構(gòu)等工法或各區(qū)間段多種工法相結(jié)合運(yùn)用。盾構(gòu)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?yàn)橐淮涡酝顿Y大，造價(jià)高，風(fēng)險(xiǎn)源多樣。

盾構(gòu)的施工的風(fēng)險(xiǎn)源主要為以下幾點(diǎn)：

地質(zhì)，水文，邊界條件方面

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

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

地質(zhì)：土層層次分布規(guī)律，不同土層的物理與力學(xué)特性，埋深，不良地層情況等。

水文：水的腐蝕性，水的補(bǔ)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(chǔ)、各種管線、廢棄構(gòu)筑物及其一些其他特殊情況，如孤石、暗浜。

地面構(gòu)筑物的類型和基礎(chǔ)特征：構(gòu)筑物的使用年限，機(jī)構(gòu)與基礎(chǔ)類型，是否為保護(hù)文物，構(gòu)筑物與隧道的空間位置。

盾構(gòu)機(jī)的選型

在地質(zhì)，水文，邊界條件等熟悉的情況下，符合設(shè)計(jì)要求，就可以對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行選型，但也要注意以下幾個(gè)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(tài)和進(jìn)度要求

系統(tǒng)壓力狀態(tài)

使用壽命

3.施工管理

從經(jīng)濟(jì)角度說，盾構(gòu)法施工工藝復(fù)雜，培養(yǎng)熟悉的操作工人時(shí)間較長，且設(shè)備設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、組裝時(shí)間長；準(zhǔn)備困難，且造價(jià)高，只有長距離掘進(jìn)時(shí)才較經(jīng)濟(jì)；單種類機(jī)型適應(yīng)地層變化和斷面變化情況能力弱。

從技術(shù)角度說，始發(fā)與接收時(shí)要注意方向失控，進(jìn)（出）洞口斷面土體失穩(wěn)；推進(jìn)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(gòu)）物產(chǎn)生破壞；施工過程狀態(tài)的監(jiān)測。

綜上所述：盾構(gòu)施工的風(fēng)險(xiǎn)源主要來源有三個(gè)方面：地質(zhì)，水文，邊界條件調(diào)查不清；盾構(gòu)機(jī)選型不匹配實(shí)際情況；施工管理、決策不當(dāng)，造成地層發(fā)生變形，造成地下及地上構(gòu)筑物發(fā)生破壞等。最終結(jié)果是工期難保，履約困難，經(jīng)濟(jì)損失大，損害企業(yè)聲譽(yù)。

盾構(gòu)法雖然由于其自身局限性不應(yīng)也不能取代其他工法，但在不良地質(zhì)條件下做長距離掘進(jìn)，對進(jìn)尺和地面沉降有較高要求時(shí)，他相對于其他工法在技術(shù)上更合理更經(jīng)濟(jì)。且其具有機(jī)械化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度高，對工作人員更安全的明顯優(yōu)勢。目前盾構(gòu)法施工在我國不僅在地鐵區(qū)間施工中得到了應(yīng)用，而且在積極的創(chuàng)造在地鐵車站中施工應(yīng)用，目前我國的盾構(gòu)機(jī)型多為土壓平衡型盾構(gòu)機(jī)。

所以在施工不可避免的就要對以上所提到的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行規(guī)避。

項(xiàng)目施工策劃必須到位，對項(xiàng)目的各種風(fēng)險(xiǎn)要有充分認(rèn)識，確定符合實(shí)際的技術(shù)參數(shù)，而且要留有一定的安全系數(shù)，否則施工中一定參數(shù)出現(xiàn)突破設(shè)定的參數(shù)，損失是很大的。

人始終是施工的第一要素，要想把盾構(gòu)施工發(fā)揚(yáng)光大，培養(yǎng)一批高素質(zhì)的既懂機(jī)械又懂土建，應(yīng)變能力強(qiáng)，具有一定的管理與技術(shù)水平的隊(duì)伍，則是重中之重。

地質(zhì)、水文等條件的調(diào)查。必須詳細(xì)了解施工段的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)堪。必須對道路、交通流量、地面建（構(gòu)）筑物及文物等進(jìn)行現(xiàn)場踏勘和調(diào)查，對可能進(jìn)行基礎(chǔ)托換的建（構(gòu)）筑物應(yīng)做好施工預(yù)案。必須對地下障礙物、地下構(gòu)筑物及地下管線等進(jìn)行調(diào)查，必要時(shí)進(jìn)行探查。必須了解工程環(huán)境保護(hù)要求進(jìn)行工程環(huán)境。

盾構(gòu)機(jī)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(chǎn)廠家的建議下進(jìn)行；了解不同地區(qū)盾構(gòu)法施工的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)；建立適應(yīng)不同地質(zhì)、水文條件下自己的刀盤、刀具、主軸承選型平臺(tái)；對不同刀具對不同地層的切削情況進(jìn)行研究。

施工管理的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)

總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，建立適應(yīng)不同地層情況的操作標(biāo)準(zhǔn)，維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)及特殊情況下的應(yīng)變作業(yè)流程，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化施工，這才是盾構(gòu)法成熟的標(biāo)志。

篇8

關(guān)鍵詞：隧道 塌方冒頂 處理方案 工藝總結(jié)

中圖分類號：U457 文獻(xiàn)標(biāo)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(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃中“五縱七橫”國道主干線公路系統(tǒng)中重點(diǎn)改造路段，也是云南省高等級公路網(wǎng)規(guī)劃“三縱三橫”、“九大通道”的重要組成部分，線路設(shè)計(jì)全長73.92 km。第3合同段位于珠街鎮(zhèn)，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(zhì)概況

隧道段地貌屬構(gòu)造剝蝕中-低丘陵地貌單元，地形起伏較大，地面標(biāo)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(jù)目前已開挖出露的巖層，該隧道段巖層以弱風(fēng)化石灰?guī)r為主，局部地段含有綠泥鈉長片巖和石英巖?？辈炫c設(shè)計(jì)結(jié)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(qiáng)風(fēng)化的黑色碳質(zhì)灰?guī)r和塌方段為黃泥夾層與勘查設(shè)計(jì)情況不甚相符之外，其它地段巖層均與勘查設(shè)計(jì)相吻合。

2 塌方情況

該隧道某段原設(shè)計(jì)為Ⅲ級圍巖。初期支護(hù)為：3 m長藥卷錨桿，環(huán)向間距1 m、縱向間距1.2 m的格柵拱架，22 cm厚網(wǎng)噴混凝土。施工方式為全斷面開挖，S3b復(fù)合式襯砌。原設(shè)計(jì)斷面見圖1。

在爆破開挖后掌子面處發(fā)現(xiàn)黃泥層并有滲水，拱頂靠右不時(shí)有少量塌落物，巖層為水平走向。中午黃泥層繼續(xù)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(shè)后，在架設(shè)第三榀格柵拱架時(shí)，發(fā)現(xiàn)后面已完成的初期支護(hù)混凝土出現(xiàn)裂紋，同時(shí)出現(xiàn)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(xiàn)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(gè)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(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況以及塌方段對應(yīng)地表調(diào)查和分析，造成本次塌方的原因有以下幾點(diǎn)。

（1）從地質(zhì)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(jīng)過，位于埡口處的巖層受水平地應(yīng)力作用擠壓嚴(yán)重，致使巖石破碎，巖體內(nèi)部節(jié)理裂隙被兩側(cè)地表沖積土所充填。同時(shí)，塌方發(fā)生時(shí)正值雨季，地表水豐富且沿埡口地勢較低的破碎巖縫、節(jié)理裂隙中滲流。因此隧道洞內(nèi)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(qiáng)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(dǎo)致隧道拱頂圍巖發(fā)生重力坍塌。（2）據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及按照《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算，隧道塌方段實(shí)際圍巖出露級別為Ⅴ級，與原設(shè)計(jì)的III～I(xiàn)V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(shí)穩(wěn)定，已采用的初期支護(hù)方案也無法保證結(jié)構(gòu)和施工安全。（3）對地質(zhì)變化及塌方預(yù)兆未予足夠重視，致使險(xiǎn)情擴(kuò)大。首先，在掌子面出現(xiàn)黃泥夾層時(shí)，應(yīng)引起重視，加強(qiáng)初期支護(hù)；其次，在局部塌方時(shí)應(yīng)及時(shí)密實(shí)回填塌腔；最后，在右洞發(fā)生塌方后，左洞施工應(yīng)引起警惕，不應(yīng)重復(fù)右洞塌方過程。

4 施工方案

為了防止塌方的進(jìn)一步擴(kuò)大，保證施工進(jìn)度，根據(jù)隧道塌方現(xiàn)場實(shí)際情況，將隧道分為穩(wěn)定段、塌方段和后繼段三個(gè)區(qū)段，針對不同區(qū)段分別采取不同的處理措施。

4.1 穩(wěn)定段處理方案

穩(wěn)定段是指隧道左、右洞內(nèi)初期支護(hù)已按照原設(shè)計(jì)施作完畢、塌方后尚未發(fā)生變形破壞、而二次襯砌短時(shí)間內(nèi)無法跟上的區(qū)段，該段處理的原則是“加強(qiáng)監(jiān)測，二次襯砌快跟”。

（1）采用跳躍法施作二次襯砌，根據(jù)現(xiàn)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(hù)施工完成區(qū)段的最終穩(wěn)定和安全。（2）由于現(xiàn)場襯砌臺(tái)車、掛布臺(tái)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(shí)施作，對于該段以加強(qiáng)初期支護(hù)的監(jiān)控量測為主，同時(shí)做好應(yīng)急支撐方案的準(zhǔn)備，一旦該段出現(xiàn)大變形情況將立即采取應(yīng)急處理措施。（3）靠近塌方體5～10 m的穩(wěn)定初期支護(hù)段，處于塌方體影響范圍內(nèi)，短期內(nèi)二次襯砌無法緊跟。為保證初期支護(hù)強(qiáng)度和后期施工安全，采取如下措施：在原噴混凝土內(nèi)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(dǎo)管對圍巖進(jìn)行系統(tǒng)注漿加固。導(dǎo)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(xiàn)場驗(yàn)證，考慮到施工的工藝，安全及快速，并且考慮節(jié)約成本。通過比選采用第二方法施工。

4.2.2 方案確定

經(jīng)設(shè)計(jì)、業(yè)主、監(jiān)理、施工方四主協(xié)商采用如下處理措施。

（1）對塌方體進(jìn)行回填反壓，保證塌體穩(wěn)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(tǒng)，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(dǎo)致該段圍巖強(qiáng)度進(jìn)一步降低。（3）采用環(huán)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(jìn)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(shí)外摻速凝劑。注漿機(jī)型號為FBY 50/70，注漿壓力為0.5～1.5 MPa。管棚孔內(nèi)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(jìn)行泵送回填。（4）采用雙側(cè)壁導(dǎo)洞法對坍塌體進(jìn)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(shí)。（6）塌方段采用S2c復(fù)合式襯砌進(jìn)行支護(hù)。

通過現(xiàn)場實(shí)際操作，發(fā)現(xiàn)該方法在施工過程中對坍塌體擾動(dòng)小，沒有造成二次坍塌，初支后監(jiān)控量測變形小，圍巖穩(wěn)定。

4.3 后繼段處理方案

該段處理方案分兩種情況，根據(jù)不同情況采取不同方案。

（1）當(dāng)塌方段治理完畢后，如果開挖掌子面處圍巖恢復(fù)到原來較好狀態(tài)，則繼續(xù)按原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工。（2）當(dāng)塌方段治理完畢后，開挖掌子面處圍巖狀態(tài)仍未變化，則以每30 m為一個(gè)單元，采用加強(qiáng)初期支護(hù)和二次襯砌進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。

5 施工體會(huì)與建議

通過坍方處理，筆者體會(huì)到。

坍方處理必須要找到發(fā)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(jìn)行施工。隧道淺埋及沖溝地段在施工前一定要做好地質(zhì)調(diào)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(gòu)造的力學(xué)性質(zhì)，危及安全。對于地質(zhì)較差的淺層、較破碎的地段施工一定要有施工預(yù)案，防患于未然。

參考文獻(xiàn)

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[3] 何公社.基于位移反分析和安全預(yù)報(bào)要求的深基坑工程施工監(jiān)測[J].安徽地質(zhì)，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(guān)鍵詞:有限元強(qiáng)度折減法;安全系數(shù);巖體力學(xué)參數(shù)

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

中圖分類號:TU192 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)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(zhì)條件,對土建方面而言,將節(jié)約大量的投資,土建造價(jià)大大低于其他城市,所以對青島地鐵上覆巖層巖體力學(xué)參數(shù)的研究就有其重要意義!所以本文研究任務(wù)是針對現(xiàn)有規(guī)范對青島地下工程設(shè)計(jì)不盡適應(yīng)的問題,利用青島地鐵水清溝試驗(yàn)段的觀測資料,對青島地鐵上覆巖層巖體力學(xué)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算和反演,為青島地區(qū)巖體分類進(jìn)一步研究打下基礎(chǔ)。極限分析有限元法在邊坡穩(wěn)定分析中取得了成功[1-2],并逐漸在地基、基坑穩(wěn)定分析中得到推廣應(yīng)用[3]。鄭穎人、胡文清、張黎明等人[4-6]開始將有限元強(qiáng)度折減法應(yīng)用于隧道,由此求得隧道的剪切安全系數(shù)。這就給我們提出了一個(gè)新的思路,通過安全系數(shù)反演巖體的力學(xué)參數(shù),進(jìn)一步修正巖體力學(xué)參數(shù),最終得到適合青島地鐵上覆巖層的巖體力學(xué)參數(shù)。

1剪切安全系數(shù)的定義

安全系數(shù)是指剪切破壞面上實(shí)際巖土體的強(qiáng)度與破壞時(shí)的強(qiáng)度的比值。就是事先假定一滑動(dòng)面,根據(jù)力(矩)的平衡來計(jì)算安全系數(shù)。將安全系數(shù)定義為沿滑面的抗剪強(qiáng)度與滑面上實(shí)際剪力的比值,如式(1)所示:

ω==(1)

式中,ω――傳統(tǒng)的強(qiáng)度折減安全系數(shù);s――滑動(dòng)面上各點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度;τ――滑動(dòng)面上各點(diǎn)的實(shí)際剪應(yīng)力。將式(1)兩邊同除以,則式(1)變?yōu)?

1==(2)

其中:c′=,φ′=arc()

可見,極限平衡法是將巖土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和tanφ減少為和,使得巖土工程達(dá)到極限穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的ω即為安全系數(shù),實(shí)際上就是強(qiáng)度折減系數(shù)。

2工程概況

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

青島地鐵試驗(yàn)段區(qū)間隧道為雙洞單線,雙洞之間的距離為9m,區(qū)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(jì)算選取三個(gè)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(fēng)化帶,結(jié)構(gòu)、構(gòu)造清晰,巖體以整體塊狀結(jié)構(gòu)為主,完整性好,根據(jù)國際《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》GB50218-94,分別屬于Ⅱ、Ⅲ類圍巖。

在節(jié)理方面:產(chǎn)狀走向以NE~NEE向?yàn)橹黧w,其次以NW~NWW向,傾角70~80度為主,部分50度左右,節(jié)理裂隙存在一定程度的未貫通巖橋,裂隙連通率統(tǒng)計(jì)在24~75%,結(jié)構(gòu)面緊閉,巖塊堅(jiān)硬。結(jié)構(gòu)面以閉合~微張裂隙為主,平面光滑,猶如刀切。

3均質(zhì)巖質(zhì)隧道圍巖穩(wěn)定分析

計(jì)算按照平面應(yīng)變問題來處理,準(zhǔn)則采用DP4準(zhǔn)則,邊界范圍取底部及左右兩側(cè)各5倍隧道跨度[2],地面超載按照國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)20KN/m2,按照《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》,各級圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值如表1,下標(biāo)上下表示圍巖的上下限。

經(jīng)過ANSYS有限元計(jì)算,逐步折減強(qiáng)度參數(shù),分別得到各種工況的剪切破壞安全系數(shù)見表2,分析發(fā)現(xiàn):①安全系數(shù)隨埋深深度減少,明顯出現(xiàn)兩側(cè)直墻先破壞;②通過破壞時(shí)等效塑性應(yīng)變圖可找出最大應(yīng)變發(fā)生在拱角和墻角處,而且根據(jù)圍巖等效塑性應(yīng)變發(fā)生突變時(shí)各斷面中等效塑性應(yīng)變最大點(diǎn)的位置,可以發(fā)現(xiàn)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(qū)和應(yīng)力應(yīng)變圖如圖1、圖2所示。

4節(jié)理裂隙巖質(zhì)隧道圍巖穩(wěn)定分析和巖體力學(xué)參數(shù)反演

選取埋深18米的斷面,因?yàn)槁裆?8米的跨度最長,且通過地質(zhì)勘探發(fā)現(xiàn)大部分為微~未風(fēng)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(jié)構(gòu)面(產(chǎn)狀走向?yàn)镹E~NEE向),傾角75°,間距2.5米,貫通率為75%。各級圍巖參數(shù)見表3。

經(jīng)過有限元強(qiáng)度折減,最終分別得到各類圍巖下的安全系數(shù)見表4。

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

所以在埋深18m情況下,通過均質(zhì)巖質(zhì)中給出的安全系數(shù)與節(jié)理裂隙巖質(zhì)的安全系數(shù)比較,進(jìn)行反演,最終在表5中,對一、二、三類圍巖巖體的強(qiáng)度參數(shù)提出了建議值。

對表5中給出的各級圍巖巖體的強(qiáng)度參數(shù)建議值研究發(fā)現(xiàn):對II類和III類圍巖的,值較規(guī)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(qiáng)度參數(shù)建議值要大于規(guī)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(yī)院試驗(yàn)段 施工地質(zhì)、變形量測、環(huán)境檢測總結(jié)報(bào)告》中的位移檢測,驗(yàn)證了反演的強(qiáng)度參數(shù)建議值的合理性。

最終通過分析發(fā)現(xiàn):相對于青島花崗巖地區(qū),規(guī)范中給出的巖體分類的強(qiáng)度參數(shù)偏低,按照規(guī)范中的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)就會(huì)偏于保守,所以針對青島地區(qū)花崗巖的巖性特征,筆者對規(guī)范中給出的巖體分類的強(qiáng)度參數(shù)做了修正,為進(jìn)一步確定了青島地鐵上覆巖層巖體分類打下基礎(chǔ)。

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篇10

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；機(jī)電安裝；施工

中圖分類號：U45文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

隧道機(jī)電工程是一個(gè)涉及機(jī)、電、自控等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的大型復(fù)雜系統(tǒng)工程。具有戰(zhàn)線長、投入大、工期短、質(zhì)量高、系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)集成度高、運(yùn)行安全可靠性要求高等特點(diǎn)。本文結(jié)合某高速公路隧道機(jī)電安裝工程施工實(shí)踐，對施工準(zhǔn)備，通風(fēng)和消防系統(tǒng)、消防管道安裝、電氣及監(jiān)控系統(tǒng)安裝等關(guān)鍵施工工序和技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)探討，并對施工管理要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，

一、土建預(yù)留預(yù)埋

土建預(yù)留預(yù)埋工程（界面工程）的質(zhì)量對隧道機(jī)電工程的質(zhì)量進(jìn)度關(guān)系極大，對此機(jī)電監(jiān)理要著重做好如下幾項(xiàng)工作。

1、與施工單位、業(yè)主共同進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，重點(diǎn)是土建預(yù)留預(yù)埋工程的質(zhì)量，調(diào)查應(yīng)是地毯是的，把存在問題按系統(tǒng)分門別類的列明，如在某隧道界面調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大小問題數(shù)以百計(jì)，其主要問題是數(shù)量不足，尺寸偏差（深度、寬度、長度）、位置不符合設(shè)計(jì)要求及滲水等。

2、對調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的問題要認(rèn)真整理，分清責(zé)任、妥善處理，其中有設(shè)計(jì)問題，土建與機(jī)電設(shè)計(jì)溝通不夠造成，亦有機(jī)電變更后引起的，但大部分是土建施工質(zhì)量問題。對此監(jiān)理要發(fā)揮自己的協(xié)調(diào)職能，某隧道機(jī)電監(jiān)理建議成立由業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、土建、機(jī)電承包人共同組成協(xié)調(diào)小組，以解決界面中存在的問題。

3、抓好預(yù)留預(yù)埋的關(guān)鍵部位、環(huán)節(jié)

（1）隧道口的預(yù)留預(yù)埋管道；人、手孔至關(guān)重要，一定要求設(shè)計(jì)提供總集成圖，否則各工種的施工將無序進(jìn)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(nèi)供電、照明管道橫穿、消防管道橫穿、隧道內(nèi)監(jiān)控管道橫穿。雙洞隧道一般在靠內(nèi)側(cè)為強(qiáng)電電纜槽，靠外側(cè)為弱電電纜槽；從變電所到隧道口通常設(shè)計(jì)為敷設(shè)數(shù)根100 鋼管的管道；現(xiàn)在很多單位在隧道電纜溝洞口處設(shè)置手孔，在兩手孔之間預(yù)埋了一定數(shù)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(jiān)控、通信主管道、工業(yè)以太網(wǎng)成環(huán)、火災(zāi)報(bào)警過路、視頻光纜等，因此要根據(jù)實(shí)際需要調(diào)查管道數(shù)量是否足夠。

b預(yù)留預(yù)埋孔洞：包括通風(fēng)控制柜、PLC、照明配電箱、維修電源箱、疏散誘導(dǎo)標(biāo)志箱、消防控制柜、緊急電話等設(shè)備均需要隧道土建單位在側(cè)壁上預(yù)留孔洞，機(jī)電施工前須仔細(xì)查看核對孔洞樁號是否準(zhǔn)確、洞室大小是否合適。

c 預(yù)留預(yù)埋管線：土建單位根據(jù)設(shè)計(jì)要求將可撓金屬管預(yù)埋在側(cè)壁內(nèi)，部分設(shè)備到機(jī)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(jī)到其配套設(shè)備箱、火災(zāi)報(bào)警綜合盤、廣播喇叭到電纜溝的連接等等。前期考察時(shí)要核對在對應(yīng)位置上預(yù)埋了管道，還得逐根對管道進(jìn)行試通，以免土建撤場后再行改造。

（2）隧道風(fēng)機(jī)的預(yù)埋件的拉拔試驗(yàn)至關(guān)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(yàn)發(fā)現(xiàn)不合格多處；風(fēng)機(jī)鋼板：射流風(fēng)機(jī)的安裝支架與隧道頂部預(yù)埋件采用焊接連接，預(yù)埋件由土建單位預(yù)留，支撐風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)保證在風(fēng)機(jī)實(shí)際靜載荷的15 倍以上，因此，在土建單位撤場前需做支撐結(jié)構(gòu)的載荷試驗(yàn)。

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

（4）機(jī)電監(jiān)理要保持與土建監(jiān)理的經(jīng)常溝通，對預(yù)留、預(yù)埋工程要組織有關(guān)方面按程序、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收，由于種種原因界面工程不達(dá)標(biāo)屢見不鮮，因此，驗(yàn)收交接是一項(xiàng)不可缺少的環(huán)節(jié)；

（5）對于尚未完工的預(yù)留預(yù)埋工程，要經(jīng)常與土建溝通，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理不要秋后算帳，千方百計(jì)營造一個(gè)和諧的施工氛圍。

二、機(jī)電系統(tǒng)接地

機(jī)電系統(tǒng)安全接地是保證隧道內(nèi)各種設(shè)備正常工作的重要條件，包括供配電、照明、通風(fēng)等強(qiáng)電系統(tǒng)，以及電視監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警、計(jì)算機(jī)測控弱電系統(tǒng)的接地。由于隧道本身?xiàng)l件的限制，設(shè)計(jì)上一般采用強(qiáng)電和弱電公用接地系統(tǒng)，要求接地電阻小于1Ω。在隧道土建施工時(shí)，要將隧道內(nèi)所有鋼筋結(jié)構(gòu)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(nèi)，與沿隧道左、右電纜溝內(nèi)預(yù)埋的鍍鋅扁鋼焊接，從而形成了1個(gè)完整的接地網(wǎng)，實(shí)測接地電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1Ω。并將先前隧道管理所的接地與之相連，形成一個(gè)大的接地網(wǎng)，這樣管理所的接地也達(dá)到規(guī)范要求，小于1Ω。這些施工并不難，在鋼筋結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，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(jī)電設(shè)施中極為重要的系統(tǒng)，通常被列為一級用電負(fù)荷。對于較長隧道，采用兩端供電的10KV環(huán)網(wǎng)方式。低壓采用放射式和樹干式相結(jié)合配電方式，為確保應(yīng)急照明供電可靠性，增設(shè)在線式UPS（或EPS）作為備用電源，在沒有條件取得兩路10KV獨(dú)立電源的情況下，應(yīng)增設(shè)發(fā)電機(jī)組作備用電源，發(fā)電機(jī)組應(yīng)自啟動(dòng)投入運(yùn)行。一般山區(qū)供電質(zhì)量較差，電壓波動(dòng)頻繁，波動(dòng)幅度大，對運(yùn)行的電子器件，光源燈泡使用壽命有很大影響，應(yīng)增加10KV隔離穩(wěn)壓變壓器，保證供電電壓穩(wěn)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(jīng)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(nèi)照明設(shè)施分為入口段、過度段、中間段、出口段，燈具沿隧道兩側(cè)布置為好，燈具的間距應(yīng)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(yīng)急燈間距16～20 米沿隧道內(nèi)側(cè)布置較好。

4、隧道照明工程要點(diǎn)：

（1）隧道照明燈具多，工程量大，燈具定位是關(guān)鍵工序，關(guān)系到照明效果，燈具安全運(yùn)行，隧道的環(huán)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(jìn)行定位化線；在照明工程開工前，監(jiān)理人員應(yīng)詳細(xì)閱讀審核施工單位編制的施工組織設(shè)計(jì)，同時(shí)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(jīng)業(yè)主、監(jiān)理檢查確認(rèn)，在得到認(rèn)可后，方可以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行所有燈具的安裝。燈具的安裝距離按規(guī)范和設(shè)計(jì)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(jiān)理人員應(yīng)對所有隧道進(jìn)行巡視，根據(jù)隧道中心點(diǎn)及有關(guān)參照物尺寸，先對隧道進(jìn)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(shù)。根據(jù)各起伏點(diǎn)的不平整性，要求施工單位沿隧道側(cè)壁做標(biāo)示點(diǎn)。同時(shí)要求施工單位一定要采用激光指向儀進(jìn)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(diǎn)做出明顯標(biāo)識，而后根據(jù)水平、垂直的各點(diǎn)標(biāo)示，計(jì)算出基準(zhǔn)線點(diǎn)的誤差。根據(jù)誤差和隧道的機(jī)電安裝限距，確定水平基準(zhǔn)線并用測量尺逐點(diǎn)定位。此定位方法可提高工效3 至5倍，精確度較經(jīng)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(yīng)和施工單位再進(jìn)行了一次全面的檢驗(yàn)，對存在問題的地段做了詳細(xì)記錄，并要求施工單位限時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（2）線纜敷設(shè)及接線是燈具可靠運(yùn)行的保證，回路分配正確，項(xiàng)序符合設(shè)計(jì)，接線工藝符合規(guī)范；

（3）燈具安裝角度的確定對單臺(tái)燈具進(jìn)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(diào)整，在全隧道亮燈后進(jìn)行線形調(diào)整。

四、關(guān)鍵施工工序和技術(shù)

1、通風(fēng)和消防系統(tǒng)施工

某隧道機(jī)電安裝工程中，通風(fēng)系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的設(shè)備是主要的大型機(jī)械系統(tǒng)設(shè)備。該隧道通風(fēng)系統(tǒng)選用縱向射流風(fēng)機(jī)通風(fēng)方式，在隧道洞頂上分散均勻地安裝了15 臺(tái)1250mm、功率為60kW 的射流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)采用預(yù)制鋼支架固定；消防系統(tǒng)供水設(shè)備主要包括有2 臺(tái)潛水泵（型號為QXl0）和2 臺(tái)消防泵（型號為XBD6.4/5-65 型），潛水泵安裝設(shè)置在相應(yīng)的集水井內(nèi)，消防泵則設(shè)置在消防泵房內(nèi)。上述設(shè)備的主要安裝程序如下：預(yù)埋件荷載試驗(yàn)，基礎(chǔ)質(zhì)量驗(yàn)收，機(jī)械設(shè)備進(jìn)場驗(yàn)收，吊裝就位，粗平、精平，安裝，調(diào)校，單機(jī)試運(yùn)行。在隧道洞頂上安裝射流風(fēng)機(jī)時(shí)，要求對每塊預(yù)埋鐵構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的額定載荷試驗(yàn)，每一塊預(yù)埋構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要通過試驗(yàn)驗(yàn)證后才能進(jìn)行設(shè)備安裝，射流風(fēng)機(jī)的鋼吊架選材、預(yù)制、安裝及焊接施工都應(yīng)充分考慮到通風(fēng)機(jī)長期懸空吊掛持續(xù)運(yùn)行的特殊要求，確保通射流風(fēng)機(jī)的長期運(yùn)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(jìn)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(jìn)行連接，其主要安裝程序如下：現(xiàn)場測繪，繪制消防管道系統(tǒng)（包括消防栓）加工草圖，管材預(yù)制，管道支架、吊架預(yù)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(shè)備接口連接，管道吹掃，消防系統(tǒng)試壓、調(diào)試，系統(tǒng)試運(yùn)行。

由于隧道內(nèi)同時(shí)施工的分部工程較多，導(dǎo)致施工隊(duì)伍較多，另外還放著大量正在使用的機(jī)械設(shè)備和材料，且要預(yù)留好相應(yīng)的運(yùn)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(nèi)施工作業(yè)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(yīng)場地上進(jìn)行，待隧道內(nèi)管道支墩、支架等基礎(chǔ)設(shè)施完工后再將預(yù)制管道構(gòu)件直接運(yùn)進(jìn)隧道內(nèi)安裝，但運(yùn)輸過程中應(yīng)注意防止管道管口等易損部位或構(gòu)件壓槽碰傷。安裝消防管道時(shí)，應(yīng)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(jìn)行連接處理。消防栓應(yīng)嵌入隧道側(cè)壁結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行安裝。

3、電氣及監(jiān)控系統(tǒng)安裝

該隧道電氣系統(tǒng)主要包括有1 個(gè)12kV 電壓的配電所，3 個(gè)12/0.4kV 電壓的變電所，隧道內(nèi)通風(fēng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)及照明系統(tǒng)，以及防雷接地系統(tǒng)等設(shè)備，隧道內(nèi)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(cè)壁上也安裝了轉(zhuǎn)向信號燈。隧道內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括有中央控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、控制臺(tái)、智能火災(zāi)探測器、消防報(bào)警系統(tǒng)、揚(yáng)聲器、車速測定儀、緊急求救電話、區(qū)域性控制器、彩色攝像機(jī)及電力監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備。

安裝隧道洞頂部位的橋架時(shí)，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(dāng)?shù)碾y度。經(jīng)項(xiàng)目部施工技術(shù)人員討論和監(jiān)理工程師的批準(zhǔn)，先在隧道路面上放線定位，然后再用線墜將橋架的設(shè)計(jì)點(diǎn)位返至洞頂。鑒于隧道洞頂?shù)臉蚣堋艟?、通信電纜及其他測量、監(jiān)控設(shè)備的安裝量相對較大，還特別改裝研制了二十多只移動(dòng)式安裝施工平臺(tái)。為了適應(yīng)隧道洞頂?shù)牟煌岸茸兓?，將平臺(tái)上表面設(shè)計(jì)成臺(tái)階狀，平臺(tái)的寬度設(shè)計(jì)為大約一半路寬，且在平臺(tái)立柱上貼了明顯的反光警示標(biāo)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(diǎn)總結(jié)

1、進(jìn)度控制

隧道機(jī)電安裝工程的進(jìn)度控制，其核心任務(wù)是根據(jù)各項(xiàng)分部分項(xiàng)工程的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃按節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)收。對各項(xiàng)分部分項(xiàng)工程的每個(gè)控制階段，項(xiàng)目管理部應(yīng)按時(shí)組織項(xiàng)目驗(yàn)收，檢查階段性的施工任務(wù)是否切實(shí)完成，如未完成則應(yīng)制定相應(yīng)的加班趕工方案，以確保后續(xù)工序的按期開始。如有需要，還應(yīng)根據(jù)工程的具體情況在施工過程中對施工組織計(jì)劃進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，盡可能提高施工效率。此外，還應(yīng)加強(qiáng)對大型設(shè)備和關(guān)鍵材料采購、設(shè)備運(yùn)行保障、現(xiàn)場施工技術(shù)人員保障和后勤保障等方面的控制，最大限度地消除對項(xiàng)目施工進(jìn)度影響不利的各種因素。

2、質(zhì)量控制

建立系統(tǒng)的質(zhì)檢員現(xiàn)場巡檢制度，安排專職的施工質(zhì)量質(zhì)檢員在全作業(yè)面進(jìn)行施工巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。對關(guān)鍵施工部位和某些無法進(jìn)行事后質(zhì)量檢驗(yàn)的隱蔽工程，質(zhì)檢員要和監(jiān)理工程師共同進(jìn)行全過程施工監(jiān)檢。高速公路隧道機(jī)電安裝工程的交工資料一般應(yīng)按交通質(zhì)檢部門提供的統(tǒng)一表格填制，質(zhì)檢員應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)督各施工技術(shù)人員及時(shí)完成相關(guān)交工資料的填報(bào)工作，并按照相關(guān)質(zhì)檢部門的要求統(tǒng)一組卷、裝訂，待驗(yàn)收時(shí)審查。

3、安全控制

在隧道內(nèi)部施工過程中，施工作業(yè)面狹小、光線暗淡且運(yùn)輸車輛較多，為了確保施工人員和機(jī)械設(shè)備的安全，在施工技術(shù)人員的安全帽、安裝平臺(tái)立柱、施工機(jī)械輪廓線上的適當(dāng)部位均貼上明顯的反光標(biāo)識；隧道內(nèi)施工運(yùn)輸車輛對施工人員的危險(xiǎn)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(diǎn)注意檢查隧道內(nèi)的移動(dòng)安裝平臺(tái)停放位置，應(yīng)留出足夠距離供運(yùn)輸車輛通行。在車輛頻繁通行的區(qū)域或時(shí)段，施工時(shí)應(yīng)安排專職指揮人員臨時(shí)指揮交通。加強(qiáng)隧道內(nèi)施工現(xiàn)場的通風(fēng)、環(huán)境和保衛(wèi)工作，防止毒氣中毒或流行疾病的轉(zhuǎn)染。

結(jié)束語

總之，機(jī)電安裝施工質(zhì)量關(guān)系到隧道機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行，高質(zhì)量的施工可以提高機(jī)電設(shè)備使用壽命，減少機(jī)電設(shè)備在運(yùn)行過程中的維護(hù)量，節(jié)約機(jī)電設(shè)備運(yùn)營成本。

參考文獻(xiàn)

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