隧道施工阶段篇1

【关键词】隧道；监控量测；应用

为了适应铁路隧道大规模建设发展的需要，提高铁路隧道设计、施工水平，确保安全运营，结合新徘徊隧道工程的施工经验，分析一下监控量测在隧道施工阶段的应用。

1、工程概况

新徘徊隧道位于邯郸武安市徘徊镇。隧道位于低山丘陵区，地形起伏较大。植被较发育，隧道进口表层为黄土，有露基岩。下侧：约50米处有房子为徘徊镇，房屋密集，有耕地。出口表层为黄土，有露基岩，坡度30?。上侧：约100米处有线杆，约300米处为徘徊镇；下侧：有大片耕地。既有隧道进出口边坡有护坡，洞外有护坡。隧道最大埋深52.68m，本隧道位于既有徘徊隧道的右侧，隧道进口距离既有线约20m，出口距离既有线约20m。地层主要为第四系上更新统坡洪积层新黄土，下伏燕山期侵入闪长岩，隧道进出口附近表层分布第四系上更新统坡洪积层新黄土，下伏燕山期侵入闪长岩，隧道洞身通过地层为燕山期侵入闪长岩弱风化，地层描述如下：新黄土：浅黄色、褐黄色、黄褐色、坚硬～硬塑。弱风化闪长岩：灰绿色，矿物成分以长石，角闪石为主，中粒结构，块状构造，节理裂隙发育。

2、监控量测概况

2.1量测项目名称、要求和目的

设计及施工规范上明确提出了在隧道施工过程中所必须进行的量测，它包括必测项目：洞内观察、净空位移、拱顶下沉；增补项目：浅埋段地表下沉量测、洞内地中位移、锚杆轴力、衬砌应力、钢支撑应力、洞内弹性波等。其目的就是要根据观察、量测等得到的资料对已开挖的区间和掌子面前方的围岩状况进行预测，并反应到施工中去。

2.2监控量测项目的选择

结合新徘徊隧道工程地质、水文地质的勘测设计报告，在隧道开工前期，经分析首先拟根据隧道工程地质情况确定了监控量测项目，作为今后施工期实施具体监测工作的基本准则。

施工期间，依据所采取的地质雷达、TSP203隧道地震波反射探测法、加深炮孔探测、等超前地质预报手段，综合分析所得出的隧道前方地质围岩情况，确立监测项目。原则上每类围岩至少要布置2个以上，监测项目较为全面的监测断面，至于选几个合适，要视监测结果而定。在围岩发生突变处应增设监测断面和监测项目。通过监测仪器能够较详细的了解到围岩受施工影响的变形规律，才能判断施工措施是否合理、设计方案是否经济科学。在通常的施工中，施工单位普遍采取净空位移及拱顶下沉两个项目进行量测，而忽视了锚杆轴力、钢支撑应力、锚杆拉拔实验等项目的监测，这就经常出现在不同的围岩状态下，支护参数不能及时的进行调整而造成初期支护变形或材料的浪费等情况。

3、监测数据的管理

首先，在开工之初或施工至上次同类地质超前预报的里程附近，立即进行下一循环的地质超前预报分析。现新徘徊隧道的超前地质预报采用的方法比较多，如TSP203、地质雷达、加深炮孔探测等。这些超前地质预报手段各有所长，TSP203每次可以预知前方150米范围内的围岩及地下水情况；地质雷达适用于对断层及其影响带、溶洞、裂隙发育带、软弱夹层以及地下水的预测预报。每次可以预知前方10～30米范围内围岩及地下水情况；加深炮孔探测根据钻机能力，可以得到掌子面前方3～5米的具体地质情况。如需准确得出前方地质情况，必须将各种超前预报综合分析，方可准确地了解前方将要遇到的围岩状况及地下水情况，从而为我们制定具体的施工组织准备赢得了时间，使得施工计划的制定更加科学；同时也为设计方案的完善提供了更加可靠的资料。

其次，通过施工中对各项监测结果的分析，可以预知围岩的变形趋势以及支护方案的可靠性、施工措施的合理性。在新徘徊隧道的具体施工中，我们按照常用的量测手段，采取以围岩周边位移和拱顶下沉作为基本参考量，兼顾其它项目的监测结果为辅助，进行综合分析。根据以往隧道施工设计经验，结合本隧道的客观情况，确定了隧道各类围岩的周边允许收敛和拱顶允许下沉值，如果某段的监测结果趋近于允许变形值的70%，而且其变化率的导数大于或等于零，则认为该段变形已出现异常。此时应采取增大观测频率、密切关注变形趋势，同时分析围岩位移、锚杆轴力、围岩压力、喷射混凝土应力等其它监测项目的监测结果。总之，不能孤立地、单方面地根据某项监测数据就判断或采取处理措施，这样可能造成不必要的浪费或更大的经济损失或安全事故。

根据现场的实际施工情况，我们成立了专门的量测小组，专门负责对隧道内净空位移及拱顶下沉进行量测，并每半个月根据监测的各项监测数据和分析结果，来分析讨论可能发生的问题，及时的进行处理，对净空位移变化较快的地段，及时采取有效的措施进行加固，以确保现场施工的安全。

4、设计参数及施工方法

根据隧道施工期监测实践认为，承包人的施工管理、设计单位现场的密切配合，是完善隧道的设计方案和施工措施的好方法。

4.1 具体施工方法

影响隧道施工的因素除了围岩本身特性、设计方案之外，就是施工措施。施工时结合隧道的客观情况，在施工过程中制定了施工控制的“重地质、管超前、短进尺、弱爆破、少扰动、早封闭、勤量测”二十一字方针。尤其是开挖过程中，坚持能机械或人工开挖时决不允许爆破，即使必须采取爆破施工时，爆破措施应严格实行微振动光爆技术，尽量减少对周边围岩的扰动。

从隧道掘进的围岩情况看，与设计围岩级别存在很大的差异，软岩约占整条隧道80%以上。在现场的施工中，部分软弱围岩在按照设计所给出的支护参数支护后，不同程度的发生了净空变形量大等情况，我们根据现场所反馈的量测信息，加以分析了现有支护参数的不足之处，并根据围岩情况增加了支护措施。另外，针对软弱围岩的施工，除了按照所制定的二十一字方针之外，在开挖措施上，根据不同情况采取台阶开挖法。循环进尺，控制在0.75～1.2米间距，并及早封闭。在此期间根据监控量测结果，如果变形量较大，建议采取增加圆木横撑或施工临时仰拱的措施，等落底仰拱施工完成后再拆除的方案。

对于采取台阶法施工时，尤其在软弱围岩段，上、下部的施工距离不宜过长，一般台阶保持在3～4米左右。从监测结果得知，隧道真正较明显的变形一般发生在施工下台阶时，如遇有特殊情况，经常出现因钢架落底不及时，钢架脚基岩软弱而造成的整体下沉情况，这样，就要根据现场的实际情况及监控量测的数据，及时的改变施工方案，加强锁脚锚杆及及时封闭成环的施工。总之，现场的监控量测数据，是指导隧道初期支护施工的重要依据。

4.2设计的修正

施工阶段应基于观察、量测的结果，判断施工现场与设计不合适时，应毫不犹豫的修正设计参数。

（1）变更未开挖部分的预设计

根据地质调查结果，并依据现场的观察、量测结果和具体的围岩状况进行合理的修正设计。

（2）变更已开挖部分的设计

开挖后净空位移收敛时，可增打锚杆、增喷混凝土厚度、仰拱临时闭合等措施，另外，要对现场的监控量测数据进行系统的分析，明确初期支护的受力形式，从而有目的的对初期支护进行加固。

5、总结

隧道施工阶段篇2

【关键词】：胶州湾隧道工程施工阶段地质工作

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

青岛胶州湾隧道工程，长度目前在我国排名第一，世界排名第三。是我国在建中的第二条海底隧道。与国内外同类工程相比具有以下特点：规模大，投资高，工期长，总投资32.98亿元，建设工期47个月。它是连接青岛市主城与辅城的重要通道，南接薛家岛，北连团岛，下穿胶州湾湾口海域。

青岛胶州湾隧道为城市快速道路隧道，设双向双洞六车道，设计车速80km/h，隧道全长约7.8km，其中跨越海域段约4.05km。主隧道断面为椭圆形断面，开挖断面从120.4㎡～171.1㎡不等，二次衬砌厚度从400mm～700mm不等。地震烈度:按Ⅶ度设防；设计安全等级:A级；防水等级:一级；设计基准期100年。采用进口端与出口端对头掘进的方式，用钻爆法施工。

2 工程地质条件

(1) 胶州湾是山东半岛东南沿海的一个深入内陆的半封闭海湾，平均水深7m左右，最大水深65m。隧址区地貌为湾口海床及两岸滨海低山丘陵区。隧道轴线处海面宽约3.5km，最大水深约42m。最深处靠近水域中央，在中部形成宽阔的海底面，为主要通航区，向两侧分别成两个较陡的斜坡，斜坡间发育宽窄不一的缓坡平台，潮间带多为礁石。团岛岸为滨海缓丘地貌，经人工改造，地形较平坦，地面高程多在5～10m间，地面建筑物众多。

(2)隧道通过区薛家岛出口端的构造断裂破碎带有f3-1、f3-2、f3-3、f4-1、f4-2、f4-3、f4-4、f4-5、f5、f6共三组10条断裂，为高角度的断层，走向为北东、北西。断层带内多为压碎岩、角砾碎石，是地下水径流的通道。在断层带及两侧影响带内海水直接补给。断层附近因岩体破碎，风化相对严重，部分地段弱风化岩层底面在海底20m以下，已进入隧道内部，岩体自稳能力差，极易产生塌方和大量涌水。

(3) 隧道陆域段主要为花岗岩，海域段主要为火山碎屑岩，岩质坚硬、脆，属硬质岩石，完整性好，节理较发育。在构造带附近岩体破碎，节理密集，岩石呈碎石、角砾状，部分断裂带内呈角砾或土加石的散状结构。围岩以Ⅱ、Ⅲ级为主，约占55.7%,Ⅳ级围岩约占38.1%,Ⅴ级围岩约占6.2%。

3 对胶州湾隧道工程地质的认识

3.1 对工程地质的基本认识

对胶州湾隧道工程地质的认识，从实质上讲只有二点，一是对勘察程序、胶州湾隧道详勘工程地质报告与施工图设计文件的认识，二是对施工阶段地质超前预测预报工作的职责、预报项目、内容、目的的认识。

从勘察设计程序上讲，重大工程的勘察设计或已完成的详细勘察资料与施工图设计文件中都明确的提出，均应开展施工阶段工程地质工作。

施工阶段工程地质工作是对前期勘察地质工作的检验，是详细勘察阶段工程地质工作的延续、补充与完善。尽管各勘察阶段资料做的比较细致，但是由于受自然条件复杂多变的影响，工程地质资料不可能完全真实地反映工程地质条件，准确地预见施工中可能出现的地质问题。

施工前的围岩分级主要是根据勘测阶段取得地质参数进行的，由于受地质勘察手段的限制，常常不能获得充分可靠的判定围岩分级的数据，，因此根据详细勘察资料，进行的施工图设计都是属于预设计，其准确性与实际的符合程度，都有待于在施工中的开挖检验，这一点，在胶州湾隧道详细勘察工程地质报告与施工设计图中都有明确表述。

3.2 地质工作不到位带来的不利影响

由于施工前受某些条件的制约与限制，地质工作不到位，缺乏有效的围岩级别判定的方法，加之我们对施工中的地质工作缺乏足够的认识，缺乏有效的判释方法和手段，以致在隧道的施工中产生大量的变更设计，延误工期提高成本，给工程带来一定的影响。

3.3 动态设计的必要性

鉴于隧道施工的特殊性，有眼睛干得无眼睛的活，因此大家一致认为：只有开挖出来的地质状态，才能使我们比较客观、明确、可靠地了解在施工中出现的问题，才能使我们采取最符合地质状态的施工支护措施。这样就对隧道施工期地质超前预报工作，提出了明确的任务和要求，提前看到没有开挖出来的地质状态,确认和修正围岩级别,并迅速而合理的反映到施工中，反映到支护结构中，同时这也是隧道施工中动态设计的基础。

3.4 地质勘察的类型

需要指出的是工程地质勘察，实质上是广义的地质超前预报，从勘察手段上讲，有工程地质测绘和调查、钻探、物探、原位测试、室内试验、现场检验这六种，最终得出的是工程分析评价和成果报告。而地质超前预报采用的手段，是有针对性的，可以是这六种，也可以是其中一两种的组合与强化。

广义的地质超前预报，贯穿于隧道工程勘察设计各阶段，并反映在工程设计文件中。狭义的地质超前预报工作是特指隧道施工期地质超前预报，是施工阶段地质工作的主要内容，在隧道掘进之前，预先了解掌子面前已存在的地质相关信息，对岩体的完整性、软硬程度，节理的发育程度，含水情况等，做出科学正确的判定。其预报的作用、距离、精度、手段、方法、内容有多种，具有很强的综合性，系统性、未知性、实用性、客观性，需要不同专业人员的配合。

3.5 适合本隧道工程的预报方法

(1) 地质法：主要根据掌子面及两侧边墙，揭示的地质情况，如岩体结构面产状、破碎程度，岩石的软硬程度，结合详勘资料与图件，预报掌子面前方存在的断层，不同岩性间的接触面，岩体的稳定情况及失稳破坏形式。属直接法预报法。

(2) 超前导洞法：通过先行的服务隧道来预报左、右线隧道。属直接预报法。

(3) 超前水平钻（探）孔法：通过钻（探）孔钻进速度和对采取的钻孔岩芯的观察与试验获得掌子面前方岩体的强度、岩性、完整程度及含水情况等方面的直接资料，是各种预报方法中最直接有效定量的预报方法。

(4) 波反射法：主要利用声波、超声波、电磁波、地震波在地层中的传播与反射，通过信号采集系统接受反射信号，采用专门软件进行分析，判释掌子面前方反射界面（结构面，接触面）距隧道掌子面的距离，来进行预报。属间接预报法，有多解性。

需要强调的是，各种预报方法虽然各有长处与短处，只要有针对性的进行综合应用，就可以收到事半功倍的效果。虽然采用超前水平钻（探）孔，会影响到施工掘进速度，增加一定的费用，延误一些时间。但是增加的费用、延误的时间与处理突水事件所增加的费用与延误的时间相比，是十分有限的，是主动与被动的关系。

4 地质工作内容

根据胶州湾隧道详勘工程地质报告与施工图设计文件，结合陆域段的开挖情况在海域段做好以下几点工作:

4.1 施工前的要求

(1) 海域段过断层破碎带掘进前，通过强审的施工图设计文件应到位、长距离与短距离精确地质超前预报工作应完成、施工用钻孔注浆堵水设备、材料应到位。注浆记录应采用三参数记录仪完成；

(2) 施工地质工作应作为一道施工工序，纳入施工组织设计，随有关工序一并报验；

(3) 地质超前预报应连续进行，需提前3～7天上报下一阶段地质超前预报方案（包括起止里程、采用何种方法、工作内容、要达到的目的、所占用的时间、对进度的影响、是否会产生突发事件、需要协调解决的问题等）；

(4) 明确划分施工单位、第三方预报单位在地质工作中的职责，并全面履行各自合同的内容与投标承诺，严格按已批准的实施性施工组织设计、实施方案、施工图设计文件的地质工作内容进行地质超前预报工作，其结果应符合相关规范的要求；

(5) 业主以书面形式明确施工单位，施做地质超前预报工作的内容与费用,制定刚性规定进行约束；明确参建各方对隧道施工与地质超前预报工作的协调配合要求；

(6) 参建各方的地质超前预报工作采用的各种设备的数量、型号应与投标承诺相一致，设备应完好，配、备件齐全的到场,操作人员应熟练。

4.2 施工过程的工作内容

(1) 为确保地质工作的质量，施工单位必须提供符合照明、通风、安全要求的工作场地与地质工序的工作时间；

(2) 在服务隧道的一侧,连续进行TSP预报。在服务隧道全段布置超前水平探孔，探孔长度与TSP预报的长度基本一致, 结合胶州湾隧道详勘工程地质纵断面图，建立连续的TSP曲线、岩性、强度、完整性、含水性、围岩级别之间的对比关系；

(3) 水平取芯钻孔，取芯应按RQD标准钻取岩芯、定名、做点荷载强度试验，岩石波速试验、孔内摄影，以定量指标划分围岩级别，对原围岩级别进行修正，同时进行开挖后的围岩地质编录与影像工作；

(4) 在左线隧道的左侧，右线隧道的右侧，连续进行TSP预报，利用服务隧道建立的对比关系资料，在较准确定量预报的基础上,划分需进一步查明的重点范围，布置超前水平取芯钻孔，采用多种手段进行预报；

(5) 对洞内的里程标注要准确及时，复喷混凝土后应及时恢复标注。

4.3 判释与应用

(1) 明确对地质超前预报工作内容按排、判释结果的选取,制定刚性规定进行约束；

(2) 在正常掘进时，连续进行超前探孔探水，探孔长38m（搭接8m），防止突水发生。遇超前探孔出水，立即加密探孔并进行堵水注浆；

(3) 根据地质超前预报的结果，结合现场开挖情况，对地质超前预报结果的准确性进行验证，并将验证结果及时上报，以便指导今后的地质超前预报工作；

(4) 对预报结果验证的内容应包括：断层破碎带与断层破碎带两侧岩体破碎带和破裂带的准确里程、产状、岩性、围岩等级、充填物、透水性等；

(5) 地质素描编录图应与地质照片相配套，需注明里程、节理裂隙的产状要素及地层、岩性描述。地质素描编录图、记录必须在现场进行，地质素描编录一律“写实”，不做任何换算。地质素描编录图式、图例、比例、用语应统一，须当天完成整理绘制；

(6) 地质素描编录需在掌子面出渣完毕，清邦找顶完成后进行，同时还需对掌子面进行摄影（布照明灯二组，每组3×1000W，用带广角的相机，高清模式下拍摄），拍正面、左侧、拱部、右侧各一张，开挖台车到位后，量测节理、产状要素，取岩石样定名，进行整理、编录、存档；

(7) 需对不同围岩分级段内的岩石取代表性岩样2～3组留样并做镜下岩石定名、岩石抗压试验、编录成册并及时整理标本；

(8) 地质素描编录与地质照片应在下列里程（点）进行：①施工图中的围岩等级分界里程。②施工图中的支护类型分界里程。③地质超前预报结果判定的围岩等级分界里程（点）。④开挖中遇到的围岩、岩性突变点。⑤Ⅱ～Ⅲ级围岩每20m做一个（3～5个开挖循环）；Ⅳ～Ⅴ级围岩10m做一个（3～5个开挖循环）。

施工一定长度后，地质素描编录图，应分段完善、总结，并作出相应的左线、右线、服务洞的展示图与隧道纵断面图。

4.4 地质预报与动态设计的结合

(1) 开挖到施工图上围岩等级（围岩等级由好变坏或由坏变好）及支护类型的分界里程，需经地质判别后（超前地质预报、地质照片、地质素描及地质描述），方可按施工图中的围岩等级及支护类型进行开挖与支护；

(2) 围岩等级变更必须遵守先提请后变更，批准后再施工的原则；

(3) 当施工图中的围岩等级与围岩分界里程和实际开挖围岩等级不相吻合时（围岩等级由好变坏或由坏变好），施工单位应以书面形式向驻地监理提出变更申请，提出时需附里程、超前预报、地质照片、地质素描编录等资料，由驻地监理召集相关人员参加，共同商讨后判定暂定变更长度（起始与终止里程），以变更会议纪要的方式下发施工单位执行；

(4) 若暂定变更长度开挖完成后，实际开挖围岩仍然与施工图不吻合，应继续按（3）条重新办理。

5 工作原则

工程地质工作的工作原则如下：

(1) 围绕建设人文隧道、科技隧道、环保的目标，业主国信集团以严谨、科学、务实的理念，进行精心的施工筹备组织，施工中驻地监理坚持科技为本，提供一流服务，建设一流工程，争创一流企业，诚信至上，安全第一，质量至优，用户至尊，服务至善的理念，确保工程的安全顺利实施；

(2) 针对本隧道存在的断层构造发育、岩体种类繁多、岩性界面形态复杂的特点，结合本隧道水下施工的特点，超前地质预报作为一道施工工序纳入设计，按照“安全第一、预防为主”的原则制定，即超前地质预报采用以地质分析为主，长距离宏观预报与短距离精确预报相结合、超前探孔与物探相结合、多种物探方法相互补充验证、定性与定量相结合的综合超前预报方案；

(3) 海底隧道的最大风险来自隧道顶部的海水，要将“水”的治理贯穿在施工的全过程，遵循“以堵为主，限量排放，刚柔结合，多道防线，因地制宜，综合治理”的原则。始终坚持先探后挖的施工原则，做到先探水、堵水，再开挖。根椐探明的地质围岩条件、渗漏水量的大小，合理选择注浆堵水方案（如全断面注浆、周边帷幕注浆、局部断面超前注浆、周边短孔超前注浆）。使隧道注浆堵水后的出水量满足，主隧道不大于0.4m3/d·m，服务隧道不大于0.2m3/d·m的设计要求。

6 工作成果表（薛家岛端）

见附表

7 结束语

在青岛胶州湾隧道施工期地质工作中，统一了对隧道的核心是地质的认识，认识决定态度，态度决定行动，行动决定成败。根据隧道的核心是地质这一特点，发挥施工期地质工作的先导作用，采用长与短，虚与实，定性与定量相结合的方法，将7种地质超前预报手段优化组合为3种（TSP+探孔+影像与地质素描编录），在陆域段摸索磨合海域段推广应用的工作方法，进行超前地质预报工作，有效的减少了地质预报工序占用施工作业的时间和协调难度，以利施工单位与预报单位的及时施作，同时又使隧道的动态设计（及时变更）得到有效落实，有效的防止隧道施工中突涌水的发生。

特别值的一提的是在地质超前探孔工作中，首次采用三臂凿岩台车的专用钻杆与钻头，施做38m长的超前探孔，在海域段连续使用，有效的防止和消除了由于突涌海水带来的施工风险与地质灾害，为海底隧道的快速掘进提供了可靠有效的手段，为确保在安全的前提下通过海域断层破碎带及含水构造带，提供强有力的保障，获得了良好的安全及整体效益。

参考文献

［1］青岛国信实业有限公司，胶州湾隧道施工技术规范［Z］. 2007年8月。

［2］胶州湾隧道工程地质详勘报告［Z］. 2006年12月。

［3］铁路隧道超前地质预报技术指南 铁建设[2008] 105号

［4］关宝树，隧道工程施工要点集［M］.北京：人民交通出版社 2003.1

隧道施工阶段篇3

南二十里铺隧道出口端位于Q3砂质黄土层，隧址处于浅埋、富含水地段，施工前针对此类隧道特点对影响稳定性的因素、控制关键点、控制原则及方法进行分析，施工过程中对围岩含水量、拱脚及基底承载力、拱顶沉降、围岩周边收敛情况进行监测，并结合监测结果采取的相应技术措施，根据围岩稳定性控制情况，对浅埋、富含水黄土隧道稳定性控制的规律进行探讨总结，以供参考。

关键词：黄土隧道 浅埋 富含水 稳定性

中图分类号：C35文献标识码： A

1、影响黄土隧道稳定因素及技术措施

根据以往隧道建设经验，影响黄土围岩稳定的主要的内因为黄土的天然含水量及其干密度。

1.1 浅埋黄土隧道稳定性的关键控制点

Bu 的技术关键，应注意三点：（1）开挖面的稳定性；（2）拱部整体下沉；（3）支护刚度：。

1.2 浅埋黄土隧道稳定性关键点控制原则及方法

1）原则

解决以上技术关键的原则，就是提高开挖面的稳定性、控制拱部整体下沉和加强支护结构整体刚度。

2）方法及措施：（1）采取“短进尺，留核心，管超前”方法；（2）采取“强拱脚，早封闭，勤监测”方法；（3）采取“强支护”方法。

2、南二十里铺隧道出口端浅埋段施工总结

2.1 工程简介

南二十里铺隧道洞室全断面开挖跨度为15.382米，开挖高度11.941米，属于大断面洞室。

2.2设计概况

浅埋段采用Ve衬砌类型，采用三台阶临时仰拱法开挖。超前支护为双层小导管，并从明暗分界处搭设50根30米长Φ108管棚。

2.3相关数据统计及分析

（一）施工进度情况

根据南二十里铺隧道出口端大沉降后的施工进度情况分析，施工速度比较均衡，由洞口往洞内呈加快趋势，未出现过快与过慢的情况，详见下图。

图2.3-1南二十里铺隧道出口端实际施工进度斜道图

（二）含水率、承载力、拱顶沉降值及周边收敛、拱顶埋深

施工过程中对砂质黄土地层段围岩的含水率、承载力、拱顶埋深、拱顶沉降值及收敛进行了检测和记录，通过数据统计分析，发现以下规律：

1、监控量测按5米左右布置一个观测断面，共21个断面，其中拱顶累计沉降最大值为167.6mm,最小值为38.5mm。收敛值有正有负，最大绝对值为39.5mm。通过，数据对比，可发现，拱顶沉降值与周边收敛呈反比关系，沉降值越大，收敛值越小，反之，沉降值越小，收敛值越大，详见图2.3-2各断面拱顶沉降及收敛值折线图。拱顶沉降值及沉降速率经常出现预警情况，超出规范允许值，而收敛值未出现预警情况，后续不再对其进一步分析对比。

2、每个观测断面对围岩含水率、承载力进行检测，含水率为15.6～27.2%，承载力为124～540MPa。通过，数据对比，可发现，承载力与含水率具有相关性，基本呈反比关系，含水率越大，承载力越小，反之，含水率越小，承载力越大，详见图2.3-3各断面拱脚承载力图、图2.3-4各断面含水率图及图2.3-5含水率与承载力关系图。

图2.3-2各断面面拱顶沉降及收敛值折线图

图2.3-3各断面拱脚承载力图

图2.4-4各断面含水率图

图2.4-5含水率与承载力关系图

3、通过，数据对比分析，可发现，含水率与拱顶沉降值具有相关性，沉降值随含水率变化有波动性，但基本呈正比关系，含水率越大，沉降值越大，反之，含水率越小，沉降值越小，详见图2.3-6含水率与沉降值关系图；承载力与拱顶沉降值具有相关性，沉降值随承载力变化有波动性，但基本呈反比关系，承载力越小，沉降值越大，反之，承载力越大，沉降值越小，详见图2.3-6含水率与沉降值关系图。

图2.3-6含水率与沉降值关系图

图2.3-7承载力与沉降值关系图

4、南二十里铺隧道出口洞口段20～60米，埋深变化较平缓，最大沉降值发生在埋深32米处。详见图2.2-8各断面埋深图及图2.2-9埋深与沉降值关系图。

图2.3-8各断面埋深图

图2.3-9埋深与沉降值关系图

（三）仰拱步距、封闭时间、拱顶沉降值

对仰拱封闭时间及仰拱施工步距进行了统计，并结合沉降值进行对比分析，绘制散点图，发现，封闭时间再22天以内时，沉降值在图上分布离散，与仰拱封闭时间相关性不大；仰拱施工步距在25米以内时，沉降值在图上分布离散，与仰拱施工步距相关性不大。详见图2.2-10仰拱封闭时间与沉降值散点图及图2.3-11仰拱施工步距与沉降值散点图。

2.3-10仰拱封闭时间与沉降值散点图

图2.3-11仰拱施工步距与沉降值散点图

(四)地形与质地条件相关性

通过对南二十里铺隧道出口及进口和石羊岭隧道进口洞口段的地形与统计地质条件进行比较，发现两者具有一定的相关性，隧址处于砂质黄土地层时，洞顶的地表越平坦，洞身的含水率较大，承载力较低，洞顶地表坡度较大，洞身含水率较低、承载力较大。埋深处于30米以内，含水率较大，超过30米以后，含水率较小，详见“表2.4-1一工区各洞口地形与地质相关数据对照表”。这种现象可能与地表水的排泄快慢及土层内地下水渗透深度有一定的关系。

表2.3-1一工区各洞口地形与地质相关数据对照表

(五)单个断面沉降变形规律

监控量测结果显示，各个观测断面的拱顶沉降在初始量测后，离掌子面较近，沉降速率较大，随后速率放缓，当中导、下导施工时，由于拱架连接工序造成暂时脱空，沉降速率再次加快，随后放缓，当仰拱封闭后，沉降基本稳定，趋于拟合。仰拱开挖，如果扰动下导拱脚，也可能造成沉降加速。“图2.3-12 DK934+914断面拱顶沉降折线图”较为明显的显示了拱顶沉降规律。

图2.3-12 DK934+914断面拱顶沉降折线图

(六)施工措施与变形值

南二十里铺隧道出口洞口段处于砂质黄土地层，具有浅埋、富含水、低承载力等特征。施工过程中，针对现场实际地质情况，在原设计基础上分别采取了长管棚、大拱脚、中管棚及CRD法施工等措施，围岩变形基本处于可控范围，部分地段拱顶沉降值超警戒值，适时采取临时竖向及斜支撑后，围岩的稳定得到控制。详见“表2.3-2 南二十里铺隧道出口施工措施及围岩变形值”

表2.3-2 南二十里铺隧道出口施工措施及围岩变形值

3、结论

通过对南二十里铺隧道出口洞口浅埋段的施工实践，关于浅埋、富含水黄土隧道施工阶段的稳定性控制，可以总结出以下一些规律和注意事项：

1、围岩含水率、承载力是影响稳定的关键性因素，围岩含水率、承载力及拱顶沉降值三者之间具有明显相关性。监控量测数据显示，拱脚沉降与拱顶沉降基本一致，初支整体下沉，说明承载力是围岩稳定的主要因素。施工时，除需进行监控量测和超前地质预报外，还须进行围岩含水率、承载力的检测，形成监控机制，以便决定支护措施的调整。根据统计数据显示，当围岩含水率超过20%，承载力小于300kPa时，围岩变形，特别是拱顶沉降值可能会出现警戒值，此时宜采取加强措施。

2、隧道埋深与拱顶沉降未发现明显相关性，但最大值发生在埋深为32米时，从深浅埋界定来判断，仍属于浅埋。对于拱顶荷载而言，不属于最大，在更大埋深条件及不利地质条件下，沉降值有可能会更大。

3、仰拱封闭时间在22天以内，仰拱步距在25米以内时，两者与拱顶沉降值及收敛值均无相关性。当然这只是单个洞口的数据反映，不一定具有代表性，需要以后跟多的观测数据进行验证。但就单个开挖循环来讲，拱架及喷射砼等初支应在开挖后第一时间进行施作，施工过程中，经常出现未支护的拱顶、边墙围岩发生掉块、剥落现象。而对于三台阶法施工时，仰拱步距小于20米时，台阶步距过小，临空面较陡，施工时会发生掉块、剥落现象。以上两证情况均不利于围岩稳定。施工时应注意控制，尽量避免出现这种情况发生。

4、洞顶地表地形与洞身含水率有一定的关联性，当地表平坦、坡度较缓时，埋深较小时，洞身含水率一般会较大，反之则小。这与地表水的排泄和地下水的渗透有关，施工时应注意此种现象，有利于甄别掌子面前方的含水率情况。另外在施工前做好洞顶陷穴的回填及地表裂缝的封闭，减少地表水的下渗洞身围岩。

5、拱顶沉降随时间变化具有拟合性，但受工序的影响，有几个阶段具有突变情况，主要发生在上导开挖后、中导、下导连接及仰拱开挖时。施工时，应遵守规范要求不能进尺过大，脱空时间过长。

隧道施工阶段篇4

关键词：横通道施工 测点布置变形规律 受力特征

Abstract: the channel tunnel engineering construction is in the common construction project, the construction will give the Lord tunnel negative effects, so we must carry on the research to ensure the safety of the tunnel construction. With the construction of the monitoring data of case is not difficult to find, it to the influence of lining there are laws can depend on, so you can take corresponding measures improve the construction quality and safety.

Key words: horizontal channel sensor arrangement deformation law construction force characteristic

中图分类号：U45文献标识码：A 文章编号：

横通道施工措施以及监测方案分析

在隧道工程中，横向通道主要包括了车行道和人行道两种，因为车行道的横向开挖面积大与主隧道斜交，是一种空间力学结构，因此其对主通道的影响较大，对此类通道的研究较为广泛。研究主要集中在两个方面，一则是对横洞设计与施工的研究，一则是对横洞开挖对主隧道的影响状况。现实工程中，一些工程因为隧道的地质情况较为恶劣，不得不采用的是先对主隧道进行衬砌后在进行横道施工的方式，此时横道对主动的衬砌及其稳定性的影响就成为了研究的一个方向。本文就以某隧道工程为测量对象进行这方面的分析。具体的施工方案与测量措施如下：

工程是一条高速公路隧道，设计为上下行分离隧道形式，上行与下行相互隔离为了保证营运器件的安全和通畅，隧道间设置了车行横道和人行横道，其中车行横道与主隧道为斜交，交叉角度为60°，隧道交叉的高度范围8m，车行横道开挖宽度与主隧道衬砌净空断面宽度设置如下图1所示。

图1：横通道和主洞交叉示意

1、具体施工方案：横向通道与主隧道相交的位置的三通区域为三维空间，其受力结构十分复杂，施工设计时认为可以采用两种方案进行施工，一种是主隧道开挖完成后进行初期支护，随即进行横向通道开挖和初期支护，最后统一进行衬砌；一种是主隧道开挖完成后进行常规施工，即完成衬砌然后进行横道开挖。经过对方案的比较，第一种在地质情况良好且安全维护工作到位时，具备一定的优势，初期支护作为一种柔性的支护可以释放变形，对隧道衬砌施工的合理改进较为有利；对于地质状况较差的则应采用主隧道施工完成后进行横道开挖，可以保证施工安全，但是施工对主隧道的衬砌必然会造成二次变形和载荷状态改变。而工程中隧道的地质结构为黄褐色湿性粘土，其含水量较大超过了30%，天然密度较小。隧道的围岩构成较为单一，综合分析地质情况较差，所以只能采用第二种方案对横洞进行施工，其主要是为了保证主隧道的安全。横洞开挖采用多台阶施工，以此减少对围岩的扰动，完成后进行初期支护。

2、主隧道衬砌监控：为了在施工中量化横道施工对主隧道衬砌的受力与变形的影响，在主隧道施工时埋深了检测元件，对其受力与形变进行数据采集。即在隧洞的下行车道横通道两侧分别设置了断面检测点，测量的项目包括了初期支护与衬砌之间的压力改变，衬砌混凝土的应力、钢筋应力、净空收敛、拱顶下沉等参数，分别按照30°为间隔设置不同的检测元件，两侧拱脚和仰拱各个位置的衬砌内、外侧埋设了振弦式混凝土应变计和钢筋应力计，主要监测目标是横通道施工过程中对主隧道的衬砌力学形态的影响；在衬砌两侧还埋设了净空收敛的监测装置，主要是监测隧洞净空的改变；同时预埋了全站仪的测点，利用全站仪对隧洞的拱顶形状改变进行监测，具体的测点布置如下图2所示。

图2：监测测点布置

横通道施工对主隧道衬砌的影响分析

主隧道施工衬砌施工完成后，在预先设定的横道位置拆除初期支护，然后对横道进行阶梯式施工，分为三个台阶开挖并进行初期支护。开挖进尺的按照上中下三个阶段进行逐次开挖，并配合统一的进尺比例。在研究中为了简化计算量，更好的分析其对衬砌的变形与应力影响，分析中仅仅利用前12m的范围进行计算和模拟。得出结论如下：

1、衬砌的形变规律：交叉施工位置初期支护拆除并进行横道施工的过程中，主隧道衬砌发生的形变可以总结为横向与竖向，而观测中横向位移较小，基本不会造成负面影响。交叉位置初期支护拆除与横道施工时主隧道衬砌的位移按照测点观测的数据分析，其表现为上部下沉，下部隆起；从模拟分析中可见主隧道衬砌上部向下产生了位移而下部则向上产生位移。分别对其衬砌拱顶和侧墙进行了监测，并对三个控制点的数据进行了统计与对比，详情见表:1，其中取XK89+076，XK89+081和XK89+086三个点为拱顶的测控点，分析其水平与垂直方向上的形变数值，其中XK89+076和XK89+086点为墙侧控点，其体现的横向变化数值将帮助分析水平向位移。

表1：衬砌随横通道开挖变形数值

从上面的表格中可以总结，主隧道的衬砌在变形中其突出的是垂直方向的形变规律，其最大幅值近12mm；隧道衬砌的下部在开挖中形成的最大水平形变为6.43mm；在测点XK89+076位置，拱顶的下沉与水平收敛变形明显大于测点XK89+086位置，这就说明横道施工对主隧道衬砌变形的影响是交叉口锐角侧大于钝角的一侧(斜角情况如图1）；在开挖过程中达到7m深处，隧洞衬砌顶拱下降达到最高，然后下沉的趋势有所缓和，而水平向位移则在4m位置最大，其后逐渐变小。从上面分析可以总结衬砌变形的规律如下：横向通道施工会直接导致主隧道衬发生形变，且范围较大；通过测量数据分析其变形在该工程中为不对称变形，因为是斜角交叉，其锐角侧变形大于钝角侧，且交叉位置的局部形变较大；横通道施工的初期对主隧道的衬砌影响最为剧烈，但是随着横通道的深入则对主隧道衬砌的影响呈现较小趋势。

开挖中衬砌的应力特征：横向隧道开挖主要破坏的是主隧道的成拱效应，同时对交叉位置的衬砌产生了集中应力干扰。如前分析其开挖至7m是产生的影响最大。此时主隧道在交叉口产生的集中应力沿着轴线向外进行不规则分布。通过对交叉位置应力改变的监测，可以利用交叉位置最大的应力与交叉部分以外没有受到的影响的应力来进行对比分析，由此就可以说明其施工中产生的应力对衬砌的影响程度。如图表2。

表2：主隧道衬砌应力影响分析

注：σmax：交叉部范围最大主应力值；σu：为交叉部外未受影响主应力值

从上表中可见，横通道施工使得主隧道衬砌在交叉位置产生的应力呈现集中状态，且锐角侧的应力大于钝角侧的应力值，同时在交叉口的上下方向也产生了较大的应力集中情况。

衬砌受力的具体情况分析：在施工中利用测点对断面的多个位置进行了应力检测，所得数值为混凝土应力与钢筋应力。检测的结果表明，在开挖一段距离后，横道对衬砌的影响将发展为稳定趋势，取得稳定后的应力值按照钢筋混凝土矩形构件分别可以获得截面安全系数。衬砌结构各个位置的安全系数如下表3所示。

表3：衬砌各个位置的安全系数

从上表中可见：XK89+076和XK89+086测点中断面各个部位的安全系数从8.8-48和12-58不等，且其都已经超过了钢筋混凝土结构的安全系数2.0，这说明断面的不同位置的强度设计可以满足施工需求，衬砌从整体看是安全的。通过比对锐角侧和钝角侧测点的安全系数值，可以发现：交叉口锐角侧的衬砌安全系数相对与钝角侧略小；锐角侧的衬砌结构最小安全系数出现在顶拱测点，钝角侧的最小安全系数则为墙边测点。

结束语

通过前面的监测结果可知，横通道在施工中对主隧道衬砌的影响呈现的是不对称形态，其变形规律为锐角侧大于钝角侧，且有使得交叉口扩大的趋势，但是其影响随着横通道的深入则趋于稳定，即影响减小。同时其应力特征表现为锐角侧安全系数相对小，其危险点为拱顶，所以在采用衬砌施工后进行横道施工，必须注意对锐角侧拱顶的监测与防护加强。

参考文献：

[1]雷金山,苏锋,阳军生,陈福全,周灿朗.土洞对地铁隧道开挖的影响性状研究[J].铁道科学与工程学报, 2008,(02) . [2]张志强,许江,万晓燕.公路长隧道与横通道空间斜交结构施工力学研究[J]. 岩土力学, 2007,(02) .

[3]张志强,何本国,何川.长大隧道横通道受力分析[J].铁道学报,2010,(01) .

[4]靳晓光,李晓红. 深埋交叉隧道动态施工力学行为研究[J].重庆建筑大学学报,2008,(02) .[5]李志伟,梁习锋,张键. 横通道对缓解隧道瞬变压力的研究[J].铁道科学与工程学报, 2010,(04) .

隧道施工阶段篇5

关键词：双连拱隧道、有限元、三种工法

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

随着高速公路进入山区,隧道数量日益增多。但是大量隧道都受制于地形及展线限制[1]。而连拱隧道以其占地少、与线路连接方便等突出优势,在受条件限制时,往往成为首选方案[2] [3]。所以，对双连拱隧道施工方法的研究显得尤为重要。赵玉光,张焕新等对上下台阶法和三导坑法进行了研究对比[1]；佘健，何川对中导洞超前开挖与三导洞开挖进行了比较[2]。朱艳峰，李文英，甄宝山对三导洞法开挖和中导洞半断面法开挖进行了比较[4]。但是他们都没有对三导洞半断面法开挖、中导洞半断面法开挖和中导洞全断面法开挖三大类进行比较。这三类正好是目前国内外经常采用的方法[5]。故，本文将在此重点对比以上三种施工方法对双连拱隧道的影响。

1 工程概况

某隧道位于清镇市距金华镇约2公里的河关村，为双向六车道连拱隧道，隧道起讫桩号为K4+150～K4+430，全长280m，最大埋深约为79m，横向跨度34m，隧道围岩级别为Ⅴ、Ⅵ级围岩，整体稳定性较差。隧道工程地质情况如图1所示：隧道穿越煤矿采空区、地裂缝、煤矸石堆积体、老窑涌水、大量成层斜向节理面、洞口具有潜在滑坡体等不良地质，施工难度很大。

图1隧道工程地质概况

2 有限元模型的建立

由于在不同的围岩级别和不同埋置深度情况下，采用同一施工工法施工对隧道的影响的趋势几乎一致（通过数值模拟可证明）。故，在此选取V级围岩下埋深为1D（D为连拱隧道总跨度，D≌37m）的隧道进行研究。

模型选用Mohr-Coulomb准则作为屈服准则；以理想弹塑性材料为基础的本构模型来做研究，同时通过应变软化曲线参入运算的进程，其变化趋势更能趋近所研究问题的实质；不考虑二次衬砌受力。针对V级围岩地质条件，采用无拉分析，即将围岩材料抗拉强度视为零。这样做，是偏于安全的，也是合理的；以围岩物理力学指标中的较低限值作为本项目围岩计算参数。围岩隧道初期支护参数如表1所示。

表1 计算物理力学指标

首先，根据工程地质概况所述，隧道处于埋深不大的山岭重丘区，受构造影响，岩层破碎，节理裂隙发育，据此推测隧道区构造应力残存较小，因此以围岩的自重应力场为主，可进行原始地应力场模拟。然后，连拱隧道在整体上为扁平结构，扁平率（H/D

因此，研究以围岩自重应力地应力场模拟，最大主应力1方向为垂直方向，其量值由埋深确定，计算式1＝y＝H，最小主应力为水平方向，其量值2＝x＝y=y。

以某高速公路隧道为主要研究对象V级围岩结构横断面如图2。采用有限元软件对连拱隧道进行数值模拟分析。建模严格按照施工图进行。数值模拟边界为水平方向200m、垂直方向从隧道中心向下60米；向上从拱顶到地表（隧道埋深）选取1D；由于隧道埋深不大、受构造应力的影响较小，地应力场按自重应力场考虑；边界条件为：左右边界采用水平约束、下边界采用竖直方向约束、地表为自由面；数值模拟分析采用弹塑性分析。有限元建模概况如图3～图5。

三导洞半断面、中导洞半断面和中导洞全断面三种不同的施工方法的施工步骤分别为：

三导洞半断面施工过程： 三导洞超前开挖；三导洞“喷锚支护”；施作中隔墙以及左、右侧边墙；环形开挖左隧道上半断面；左隧道上半断面初期支护；开挖左隧道下半断面；施作左隧道仰拱衬砌；环形开挖右隧道上半断面；右隧道上半断面初期支护；开挖右隧道下半断面；施作右隧道仰拱衬砌。

中导洞半断面工法施工过程： 中导洞超前开挖；中导洞“喷锚支护”；施作中隔墙；完成左隧道上半断面环形开挖；左隧道上半断面初期支护；左隧道下半断面开挖；修筑左隧道仰拱衬砌完成右隧道上半断面环形开挖右隧道上半断面初期支护；右隧道下半断面开挖；修筑右隧道仰拱衬砌。

中导洞全断面工法施工过程：中导洞超前开挖；中导洞“喷锚支护”；施作中隔墙；完成左隧道全断面开挖；完成左隧道全断面初期支护；完成左隧道整体断面二次衬砌；完成右隧道全断面开挖。

3 施工过程围岩应力变化特征

由于施工全过程围岩竖向应力变化的大小和幅度都比水平应力大，所以对施工过程中围岩应力变化特征的分析以围岩竖向应力为主。

图6~图8为V级围岩1D埋深采用不同施工方法典型施工阶段围岩局部竖向地应力场的分布状况，从图6~图8可以看出：同类围岩在相同埋深下采用不同的施工方法围岩应力场虽然在特殊施工阶段（不同施工方法自身特有的施工阶段）有一定的不同，但在相同施工阶段，除了在局部区域保持了该施工方法特有的应力场分布（如半断面法和全断面法在主洞拱腰处围岩的应力场分布就有一定的差异）外，围岩应力场具有基本相同的分布状况。表2为V级围岩1D埋深条件下采用不同施工方法在

图2 V级围岩隧道衬砌断面图 图3 三导洞半断面施工方法

图4 中导洞半断面施工方法 图5 中导洞全断面施工方法

典型施工阶段的围岩最大竖向应力。由表2可得出V级围岩相同埋深采用不同施工方法在同一典型施工阶段围岩的最大竖向应力的大小有如下规律：三导洞半断面法＞中导洞半断面法＞中导洞全断面法。由此可得，同类围岩相同埋深采用不同施工方法在同一施工阶段围岩的最大应力成规律性地为由大到小的排列。

a) 三导洞半断面施工方法 b) 中导洞半断面施工方法

图6 不同工法完成导洞施工围岩局部竖向地应力场分布/MPa

a) 三导洞半断面施工方法 b) 中导洞半断面施工方法

图7 不同工法完成左洞施工围岩局部竖向地应力场分布/MPa

a) 三导洞半断面施工方法 b) 中导洞半断面施工方法

图8 不同工法完成右洞施工围岩局部竖向地应力场分布/MPa

表2 不同施工方法典型施工阶段围岩局部最大竖向应力

4 施工过程地表位移特征

图9为V级围岩1D埋深采用三种施工方法的最终地表沉降曲线，由图9可以得出：同类围岩相同埋深采用不同的施工方法具有基本相同的最终沉降曲线：在“主沉降区（地表沉降曲线反弯点间距离）”之外各种施工方法的沉降曲线基本重合，在“主沉降区”之内，各沉降曲线的形状基本相同，最终最大地表沉降值的差值不超过3.5%，表3为三类围岩1D埋深采用不同施工方法地表最终最大沉降值，由表3可得出V级围岩采用不同施工方法的最大地表沉降值有如下关系：三导洞半断面法＜中导洞半断面法＝中导洞全断面法。

表3 不同施工方法地表最终最大沉降值

图9 各种施工方法最终地表沉降

5 施工过程地层位移特征

表4为两类围岩1D埋深采用不同施工方法典型施工阶段地层最大竖向位移。由表4可以得出：除了各施工方法特有的某个施工阶段（主要指导洞施工阶段）的竖向沉降（隆起）相差较大外，典型施工阶段不同施工方法的最大地层沉降（或隆起）十分接近，且他们之间的差值在3.5%以内。

表4 不同施工方法典型施工阶段地层最大竖向位移

6 结论

本文通过对某高速公路双连拱隧道的三种施工方法进行有限元分析计算，并将三种工法对隧道的影响做了对比。得出结论如下：

(1) 同类围岩相同埋深采用不同施工方法在同一施工阶段围岩的最大应力成规律性地为由大到小的排列。其中，V级围岩相同埋深采用不同施工方法在同一典型施工阶段围岩的最大竖向应力的大小有如下规律：三导洞半断面法＞中导洞半断面法＞中导洞全断面法。

(2) 同类围岩相同埋深采用不同的施工方法具有基本相同的最终沉降曲线。其中，V级围岩采用不同施工方法的最大地表沉降值有如下关系：V级围岩，三导洞半断面法＜中导洞半断面法＝中导洞全断面法。

(3) 典型施工阶段不同施工方法的最大地层沉降（或隆起）十分接近，且他们之间的差值在3.5%以内。

参考文献:

[1]赵玉光,张焕新,林志远. 双连拱隧道施工力学数值模拟与施工方法比选[ J].广西交通科技,2003,28(4):25-30.

[2]佘健,何川. 连拱隧道施工全过程有限元模拟[J].现代隧道技术,2004,41(6):5-10.

[3]西南交通大学.《连拱公路隧道综合修建技术》研究报告[R].2003-09.

[4]朱艳峰,李文英,甄宝山. 大跨度双连拱隧道穿越破碎山体施工方法数值模拟研究[ J]. 铁道建筑,2009,(9):59-62.

隧道施工阶段篇6

关键词：市政工程 隧道施工 浅埋暗挖技术

在市政工程隧道施工过程中应用到浅埋暗挖技术，针对技术形式的特殊性，需要提前对技术类型进行掌握，以施工设计具体要求作为基础，按照应用要点进行落实。但是在施工阶段受到干预性因素的影响，施工阶段可能会存在很多问题，需要重视隧道支护和防坍塌技术，按照应用要点进行落实，避免出现施工不当的现象。

一、浅埋暗挖技术分析

浅埋暗挖技术指的是矿山法，是在新奥法基础上进行的施工形式。需要结合工程施工要点，以完善的隧道理论以及操作方式作为基础，将技术进行落实。浅埋暗挖技术和新奥法之间的区别在于，该设计形式适用于开发城市的松散土，适用于介质围岩条件，隧道直径小于或者等于介质围岩条件，隧道的直径要小于或者等于隧道埋深，在修建隧道的过程中采用较小的地表沉降[1]。

根据设计优势可知，在城市交通设计阶段，需要掌握浅埋技术的特点，其工作原理如下：需要充分利用土层，根据其在挖掘过程中的应用特点掌握自稳能力，同时落实支护措施，形成一种密闭的围堰技术。根据不同施工技术的要求，浅埋暗挖技术在应用过程中适应范围比较广，能省略很多程序，是当前应用广泛的一种施工方式，可以应用到有水条件的地层施工中。

二、市政工程隧道施工的现状

市政工程施工管理涉及到的影响因素比较多，根据隧道施工机制的具体要求，需要了解施现状，从当前施工管理入手，掌握地质环境，并根据施工流程要求进行。以下将对市政工程隧道施工的现状进行分析。

1.环境条件复杂

隧道施工的地质条件比较复杂，对建筑区域进行分析阶段，需要考虑到管线、建筑群以及交通量等方面因素，在现有施工基础上需要进行优化设计，使其适应管线设计具体要求。隧道施工不能危及到管线和建筑安全，对施工需要严格进行控制，由于隧道所处的地层比较软，地层中涉及到道路施工、管线施工以及迁移等，很多土质比较松散，甚至呈现出流态。隧道结构范围内管线可能出现漏水的现象，居民排水沟水源比较多，沉积现象严重，进而导致地下水无法及时补给。在区域施工阶段，存在砂质粘性土或者其他类型的粘性土，土质不均匀，甚至存在沉积的现象。考虑到透水性的要求，如果容易软化，经过崩解后，地表下沉，甚至出现坍塌的现象，导致其出现变形[2]。

2.土质不稳定

隧道开挖地段存在严重的不稳定的现象，以软本层为主，在隧道施工阶段需要对容易出现软化以及崩塌的岩石进行处理，掌握岩石类别。隧道穿越地层以砂质粘性土为主，局部为冲击砂层，由于地层比较软弱，因此隧道开挖后，周边围岩可能出现自重作用力下降的现象，如果出现松弛或者变形的现象，则会出现严重的坍塌现象。如果对地表控制不定，则会丧失稳定性，给施工带来影响。

3.地下管线渗漏

考虑到上层滞水以及稳定性要求，需要掌握水源补给情况，根据稳定性结构以及范围做好布控工作。此外风道结构以及范围结构要求，如果整体上比较饱和，部分地层会水囊或者空洞等现象。降水工作比较滞后，对风道开挖后可能会存在不利的影响，如果施工顺序不利于地层的稳定，则势必增加工程风险。

三、市政工程隧道施工措施

根据市政工程施工管理的具体要求，需要提前对工艺类型进行掌握，按照施工流程要求进行。以下将对市政工程隧道施工措施进行分析。

1.上台阶施工

地下管线比较复杂且多，为了保证地表安全性，要提前对结构施工类型进行掌握，考虑到地质环境以及地质条件等因素，对周围土体进行摆喷施工，起到加固的作用。为了避免地面出现施工不稳定或者其他现象，必须保证管线设计合理性。上台阶施工阶段，为了减少开挖对围岩的扰动，可以应用人工风镐进行开挖，首先对拱部进行开挖，留住核心部门，对支护结构进行调整后，开挖土方运载到下台阶，开挖后，立即进行支护[3]。

2.下台阶施工

下台阶施工以人工配合为主，需要根据施工程序进行，采用DH55-V挖掘机，开挖施工时，采用机械开挖的方式，对中央土体进行挖掘，两侧轮廓大约为30-50cm，人工开挖后，对其进行修整和处理，处理后减少土体的扰动。隧道下台阶开挖深度为110m，开挖后进行支护作业，封闭成环后，不能超过循环进尺范围，进而保证施工安全。

3.隔离桩的设定

在风道以及建筑物区间，为了达到隔离的作用，需要采用小导管进行注浆处理，控制地层变形。只有做好监控和测量工作，才能使其按照信息流程进行。在施工阶段掌握暗挖隧道的具体要求，对影响范围、影响程度以及支护结构的实际情况进行了解，满足施工要求。

四、市政工程隧道施工中浅埋暗挖技术应用要求

市政工程施工阶段，对浅埋暗挖技术形式有严格的要求，根据施工流程以及处理要求进行落实。

1. 浅埋暗挖技术的原理

浅埋暗挖技术和新奥法有同样的原理，具体施工阶段，引起信息化设计和施工理念，能实现实时测量和控制。浅埋暗挖施工阶段，对基本荷载以及复合衬砌、初期支护承担，利用二次衬砌作为安全储备，特殊荷载可由初支、二衬共同承担。此外可以应用多种辅助方式，以超前支护作为基础，以改善围岩作为基础，调动围岩的自承能力。施工过程中可以采用多种铺助方式，以超前支护作为基础，改善加固围岩。不同开挖方式能形成封闭作用，在多种作用体系下形成联合支护体系，提升施工的安全性和稳定性。浅埋暗挖技术在市政工程隧道施工、地下管道施工中有重要的作用[4]。

2.管棚支护技术

浅埋隧道对支护技术的要求比较严格，同时也是浅埋暗挖施工的关键。在超前支护施工阶段，管棚法施工便利，造价低，可以根据管井大小进行分类。如果钢管两端的支撑体系足够大，开挖引起的变形量比较小，管棚起到明显的支护作用，两端支护梁成为弹性支撑，上覆地层的变形包括挠曲变形和端头支撑变形等，施工阶段可以通过提升管棚高度或者支撑梁刚度进行调整。

3.双侧壁导坑法施工

浅埋暗挖双侧壁导坑法施工以粘性土层为主，同时在砂层以及砂卵层中也有一定的作用。根据施工机制要求，需要对整个隧道断面进行调整，将其分为大小相同的6个断面进行应用。每一个断面单独进行挖掘，形成一个大的隧道，边开挖边进行浇筑。施工中可以采用土层进行稳定性控制，以网状支护作为基础，形成密闭性的支护结构。双侧壁导坑分部开挖施工方法安全性比较高，但是工序比较多，如何保证隧道开挖的进度是关键所在，要按照施工机制要求进行。

结束语

针对市政工程隧道施工浅埋暗挖施工形式的具体要求，本次研究中从上台阶施工、下台阶施工、隔离桩的设定、管棚支护技术、双侧壁导坑法施工等方面入手，做好施工管理工作。相关工作人员要掌握浅埋暗挖施工的流程，提前对市政工程隧道施工现状进行了解，从施工现状入手，做好施工处理工作，提升施工效果。

参考文献

[1]赵增璐，王志宇.在地铁隧道施工中浅埋暗挖技术的应用[J].科技资讯，2014，27（03）：31.

[2]李耀卿.浅埋暗挖技术在南平市天台隧道工程施工中的应用[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2005，12（13）：56-58.

[3]洪开荣.我国隧道及地下工程发展现状与展望[J/OL].隧道建设，2014，12（02）：90-94.

隧道施工阶段篇7

关键词：区间下穿既有线车站变形规律

中图分类号：U231+.4 文献标识码：A

工程概况

既有5号线磁器口车站位于崇文门外大街与两广大街交叉口的地下，埋深约10.12m，车站全长180m，车站为三拱两柱双层结构，高14.93m，宽21.87m，结构底板厚1.1~1.4m。崇文三里河站~磁器口站区间在珠市口东大街下穿行，区间在里程左K9+191.0~左K9+226.3，右K9+191.0~右K9+226.3范围内下穿既有5号线磁器口车站，采用矿山法施工，风险等级为特级。区间隧道为标准马蹄形断面，左右线隧道中心线间距约17m，区间隧道结构顶板距既有车站结构最小距离约0.7m，施工方向由西向东，开挖方法采用台阶法加临时仰拱的施工方法，下穿前采用深孔注浆加固开挖范围内及其以外3m的土体，加固完成后方可进行穿越施工。区间与车站平面位置关系见图1，结构纵剖面见图2。

图1 平面位置关系图 图2 结构纵剖面图

地质水文条件

根据地质剖面图，既有5号线磁器口站上方主要为杂填土和粉质粘土，车站底板以下有少量中粗砂，区间开挖轮廓上部少量中粗砂，主要为粉质粘土，见图3。

图3 地质剖面图

加固措施

（1）注浆范围：进入正式下穿段之前，在区间人防段对土体进行超前深孔注浆加固，加固范围为隧道两侧开挖轮廓线各加3m、底板向下加3m，纵向加固长度约35m。（见图4、5）

（2）注浆参数：注浆浆液：浆液底板以上采用超细水泥浆，底板以下采用普通水泥浆。

注浆压力：0.3MPa~0.5MPa，距离底板2m范围内注浆压力不得超过0.3MPa。

注浆纵向长度：13m。（3）注浆工艺：深孔注浆采用双重管注浆工艺，每循环注浆长度13m，每次循环注浆预留2m止浆墙。注浆采用由外向内，跳孔注浆的方法。

图4注浆加固平面图 图5注浆加固剖面图

测点布置情况

采用远程自动化监测系统来实现对既有车站结构的变形监测。自动化监测系统由电容感应式静力水准仪、数据采集智能模块、监控主机、