隧道和隧洞的区别范文

栏目：文库百科作者：文库宝发布：2023-12-02 11:14:09浏览：525

隧道和隧洞的区别

隧道和隧洞的区别篇1

关键词：水利工程；压力隧洞；无衬砌

压力隧洞型式的水利工程是一种施工难度较大的工程，这项工程中埋入地下的压力隧道深度对工程项目的工期有着重要影响，通过对压力隧洞型式的水利工程的研究，可以有效的缩短施工工期，还能有效的降低施工的成本。在选用压力隧洞型式的水利工程前，要了解施工的前提与条件，要根据相关要求对隧道的深度进行计划与挖掘，过深或过浅的隧道都会影响施工的质量，本文为了找到缩短该项工程进度的措施，对选择压力隧洞型式的前提进行了分析，希望对相关研究人员的研究工作能尽到自己的一份力量。

1 选择压力隧洞型式的前提

压力隧洞型式是水利工程的重要类型，选择这项工程需要考虑施工的前提条件，这样才能有效达到施工的要求与进度。在压力隧洞型式的水利工程中，隧洞埋入的深度对工程项目的有效进行有着重要的影响作用，如果其深度设定出现失误，则会造成较大的安全事故，给水利工程的施工人员带来较大的危险，并且给水利工程造成较大的经济损失。为了避免这一问题的出现，相关设计人员需要掌握压力隧洞设计的工作原理以及思路，这样才能设定出正确的压力隧洞位置以及深度，压力隧洞还需要与地表保持一定距离，这样才能保证后续工作的有效进行。如果隧洞埋下地表的深度无法达到相关的要求，则会为施工埋下安全隐患，可能会造成岩石滑落等问题的发生。笔者为了更好的研究选择压力隧洞型式水利工程的前提，对一工程的主导思想进行了分析与介绍：

压力隧洞型式的水利工程由于需要在地下作业，所以其施工的危险系数比较高，隧洞埋入地下的深度对工程质量有着较大影响，在施工的过程中，岩石的结构以及应力状态对隧洞的承载能力有着很大影响。所以，相关人员一定要规范自己的操作，提高安全意识，使施工效果达到相关要求的标准，避免岩石滑坡或者隧洞进水的问题发生。水利工程在施工的过程中，还要考虑水压的问题，设计人员需要掌握全面的施工知识，还要通过水泥混凝土衬砌等方式提高隧洞的强度，避免在施工的过程中受到水压力的影响。为了缩短压力隧洞型式水利工程的工期，降低其施工的成本，施工单位可以利用混凝土等价格低廉的建筑材料进行施工，在衬砌的过程中，一旦发现裂缝，可以通过混凝土的特性将水压力传递到岩体上，从而降低隧洞的水渗程度，从而提高隧洞的稳定性与安全性。

2 无衬砌压力隧洞的最小埋深计算分析

2.1 压力隧洞最小埋深的含义

压力隧洞最小埋深主要是指隧洞埋入地下的深度，也就是隧洞最底端到地面的距离。隧洞埋入地下的深度对施工的质量与安全有着很大影响，对深度的把握需要精准，太深或者太浅都会降低施工的质量，如果隧洞与地表的距离无法达到施工的要求，还会影响后续工作的正常进行。只有设计出合理的隧洞位置与深度，才能将隧洞内水压力的荷载有效的传递到岩体上，从而避免隧洞内进入水流的危险事故发生。在施工的过程，设计人员一定要提高自身的能力，水利工程监管部门也要加强对隧洞深度的检测，这样才能提高施工的安全系数以及企业的利润。

2.2 用具体实例分析无衬砌压力隧洞的最小埋深计算方法

水利工程中压力隧洞的最小埋深实际上就是指无衬砌压力隧洞的最小埋深，对水利工程的整个过程有着至关重要的作用。本文运用的具体事例，压力隧洞内径为9.5m，水头为160m（P=1.6MPa），穿越一段地形低洼地段。水利工程中可以按照施工需要决定压力隧洞的内径大小，本文引用的实例中压力隧洞内径大小为9.5m，刚好符合施工要求和标准。该压力隧洞穿越的一段地形低洼地段是一个山谷隘口，洼地两侧与水平面的坡度分别为26°和 46°，其最小埋深为36m。实例中所说的山岩岩体是由弱泥质密实的层状石灰岩组成的，其层厚度为0.4m～0.8m，有时候岩体还有可能是用混凝土或钢筋混凝土衬砌的岩体，不同情况下岩体的组成部分会有所不同。山岩岩体层隧洞轴线对水平面的倾角为6°，在垂直于隧洞纵轴的平面内岩层对水平面的倾角为65°。分析无衬砌压力隧洞的最小埋深计算过程是针对隧洞的空间结构，是空间结构的有些参数的计算过程，比如顺层理的岩体变形模量和垂直于层理的岩体变形模量分别采用E11=7000MPa和E=3600MPa，这些参数都要通过利用计算机应用程序求解，主要是有限元法计算无衬砌压力隧洞的最小埋深。

2.3 对计算区域的选择要求

水利工程中无衬砌压力隧洞埋深计算区域的选择要考虑当地的地形、地质等因素，还要考虑计算采用的对称条件，因为无衬砌压力隧洞的最小埋深计算区域的选择把一切影响因素考虑进去才能保证选择的正确性。本文对无衬砌压力隧洞的最小埋深计算区域的选择，要按照实例中隧道的大小来说明，计算区域的尺寸沿着隧洞轴线400m，水平方向的长度距隧洞轴线200m（相当于计算区域的宽度），计算区域的高度按照当地的地形情况可以为400m。

2.4 岩体在不同情况下的应力值分析

水利工程中无衬砌压力隧道的最小埋深的计算必须对周围岩体的应力状态进行仔细分析研究，这样才能减少岩体的滑移和涌水的危险。隧洞周围的岩体在不同情况下，应力状态有区别，比如隧洞未来衬砌顶拱点处未受到损害，其应力值为σmin=-2.1MPa，σmax=-0.97MPa。岩体岩层在呈垂直状和水平状的情况下其应力值都不同，分别为σmin=-2.25MPa，σmax=-1.35MPa和σmin=-2.17MPa，σmax=-1.5MPa。岩体在不同情况下的应力值对施工前期的设计阶段提供依据，我们可以通过不同情况下的岩体的应力状态，确定某一个隧洞能否在无衬砌条件下作为压力隧洞保留下来。

结束语

对水利工程中压力隧洞型式的研究，需要从压力隧洞型式的选用前提入手，还要提高隧洞设计的质量，使隧洞处在地表下合理的位置，隧洞在地表下的深度不宜过深，也不宜过浅，否则会影响隧洞的承载力以及水压力荷载的传递，如果设计人员对隧洞的深度设计出现误差，可能会造成隧洞内进入大量水流，使隧洞出现裂缝，增加其渗流量，从而降低水利工程的质量与安全性，还会增加维修的成本，延长工期，降低企业的利润。

参考文献

[1]申士广.浅谈水利工程中压力隧洞型式的研究[J].黑龙江科技信息，2013（21）.

[2]欧阳湖，李国忠.水利工程中压力隧洞型式的研究[J].中国新技术新产品，2009（17）.

隧道和隧洞的区别篇2

关键词：隧洞；围岩稳定性；强度参数；安全系数；衬砌支护结构；初期支护；二次支护

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

尽管可采用有限元法或有限差分法等方法来计算隧洞围岩的受力状态，隧洞的设计仍然是经验性的。多采用有限元法计算出来的位移和塑性区大小来判断围岩的稳定性,但因为不知道围岩的真正破坏状态,所以这种判断因人而异,也是经验性的。本文是将有限元分析引入岩质隧洞的稳定分析,除探索岩体隧洞的剪切安全系数与拉裂安全系数外,还要研究岩质隧洞围岩强度参数的合理选取问题,并对现行规范中采用的各级围岩强度参数作某些修正。

岩质隧洞破坏机理

岩质隧洞开挖前,岩体一般处于天然应力平衡状态。隧洞开挖后,隧洞形成了自由空间,破坏了这种天然应力的平衡状态。原来洞周边岩体是处于挤压状态的围岩,在洞周边进行了卸载后,由于失去原有支撑,岩体应力重新调整,并向洞室空间变形。当岩体强度小于洞体应力,便发生了破坏,洞周部分岩体从母岩中分离、脱落,形成坍塌、滑动、隆起和岩爆等破坏状态。

从力学角度看,破坏分为剪切破坏与拉裂破坏。地下洞室绝大部分处于受压状态,因而一般都是剪切破坏,洞周岩体出现破裂面,使部分岩体向洞内脱落,这是最常见的破坏状态。针对这种破坏状态,必须引入剪切安全系数。洞室围岩中,在洞周也可能发生局部的拉裂破坏,尤其在洞顶很平,岩体破碎软弱情况下,很可能在洞顶出现拉裂破坏,因而还必须引入拉裂安全系数。

以安全系数反推岩体的强度参数

岩体是有节理裂隙的，它往往决定了岩土工程的真实破坏状态，隧洞工程也不例外。因而依据岩体中的岩块强度与结构面强度进行分析，可以得到较准确的计算结果。但这种方法在实际隧洞工程中应用会遇到一定困难，因为要在长距离隧洞内完全弄清未开挖隧道的岩体结构状况是不可能的。因而本文采用等代岩体强度的方法，把岩体视为均质体，并依据各级围岩的稳定性指标尤其是围岩安全系数定量指标，提出相应的岩体强度参数。

一般来说，岩块强度与岩体结构面强度都是可以通过测试确定，而岩体强度难以采用测试确定，即使在现场试验，由于试块尺寸有限，也难以代表真正的岩体强度。当前一些规范中给出的各类围岩岩体强度都是依据工程经验给定的，它与具体的岩石无关，有较大的随意性。可见，由于岩体强度参数无法准确获得，即使引入了围岩安全系数的概念，通过安全系数反推岩体强度参数，但这种做法也仍然是一种等代的经验方法。不过，经验的方法也需要尽量使其接近客观实际，为此笔者依据各级围岩的稳定性，提出了相应的稳定安全系数指标，并据此反推岩体的强度参数，从而对现行各级围岩强度参数值进行修正，使其更接近实际。

各类围岩的安全系数标志着各类围岩的稳定性。各种围岩分类中都有一些标志围岩稳定性的标志性说明，一般都以不同跨度隧洞的围岩稳定时间作为标志。这里总结了以往标志，并以笔者的理解，提出了各类岩体的稳定性标志（见表 1），尤其还提出了隧洞无衬砌情况下，以围岩安全系数作为稳定性定量标志。

表 1 岩质隧道岩体的稳定性标志

表 1 中的稳定性标志与现行铁路、公路规范基本相似，但有如下特点：

（1）隧洞围岩岩体分级中，一般都规定既适用于岩体，还适用于土体。本分级中只对岩质隧洞进行分级，而不包括土体。因为土体是均质材料，强度可以通过测试确定，因而可采用本文的力学方法进行设计计算。

（2）岩质隧洞围岩按照稳定性分级，将岩体分成长期稳定、稳定、基本稳定、不稳定、很不稳定5 级。按其洞跨的不同，其表现的稳定性及工程所处状态不同，而且施工状态与竣工状态的稳定性也不同。因而稳定性指标与洞跨及工程所处状态有关。

（3）提出了无支护情况下各级围岩的最小安全系数作为围岩稳定性标志，为围岩稳定性分级提供了定量标准。为了区别同一级别，不同洞跨的围岩稳定性，表 2 中又将 III、IV、V 级围岩各自细分为两级：III1、IV1、V1对应洞跨 12 m 以内；III2、IV2、V2对应洞跨 12～20 m，各自对应不同的安全系数。同一级围岩中，大跨度隧洞稳定性小于小跨度隧洞，以反映真实的围岩稳定性。

（4）表 1 中岩质隧洞的对象为跨度 20 m 以内，跨高比为 4、2 的公路隧道、铁路隧道、城市地铁、地下厂房及各类库房，埋深在 600 m 以内。

表 2 列出了公路设计隧洞规范规定与本文建议的各级围岩岩体强度参数。在表 2 中，笔者对各级围岩岩体的强度参数提出了建议值。其依据是按各级围岩的稳定性给出相应的最小安全系数，由此反推各级围岩岩体的强度参数。由表 2 可见：与规范比较 c、ϕ 值降低了，尤其ϕ 值降低幅度较大，其中Ⅰ、II 类围岩的ϕ 值取规范上规定的 0.7～0.8 倍左右。这是因为规范给定的ϕ 值基本上为岩块的ϕ值，而岩体的ϕ 值通常取岩块ϕ 值的 0.8 倍左右。大跨度隧洞 c、ϕ 值降低更多，其原因是将稳定性指标与表 1 中最小安全系数对应，大跨度隧洞的稳定性低于小跨度隧洞。

表 2 岩体的强度参数规范值与本文建议值

确定各类岩体的强度参数值后（见表 2），对不同工况条件下的地下隧洞进行数值计算。不同工况指：跨度不同（20、12 m）；跨高比不同（4、2）；埋深不同（100、600 m）；围岩类别不同；矢跨比不同。计算时，各级岩体的强度参数取表 2 建议值中的最低值。各类工况得到的安全系数见表 3。由表 1、3 可见，Ⅰ、II 类围岩整体是稳定的，局部掉块可采用局部处理。尽管整体稳定，但从防护、安全考虑，也是需要支护的。III 类岩体在洞跨12 m 以内基本稳定，其安全系数大于 1.5；而跨度12～20 m 不稳定，安全系数在 1 左右，所以对 III类围岩按跨度采用两种强度参数是符合实际的。同样对 IV、V 级围岩也按跨度不同分成两种强度。

隧洞设计计算方法

由于Ⅰ、II 级岩体至少是基本稳定，因而设计中可按风险设计。III、IV、V 级可按稳定性计算设计，一般可采用形变压力计算。在有衬砌情况下，既要保证围岩的一定安全度，又要保证衬砌达到足够安全度，当不能保证围岩长期稳定时，必须采用松动压力计算。

4.1计算方法

计算方法采用有限元强度折减法，按照平面应变问题考虑，计算采用理想弹塑性本构模型，采用平面应变关联法则下莫尔-库仑匹配准则。根据文献，确定计算范围为：上取自地面，下部取至洞室直径的 2.5 倍，横向取至洞室直径的 3.5 倍。边界条件定义为：左右两侧水平约束，下部固定，上部为自由边界。对围岩采用平面 6 节点三角形单元plane2 来模拟，对衬砌结构用梁单元 beam3 模拟。

4.2计算步骤

（1）计算未开挖时的初始应力场（初始应力平衡）；

（2）对于初期支护：在释放 50 %应力后施加初期支护，计算围岩的安全系数和初衬安全系数；

（3）对于二次支护：施加初期支护后，不释放应力或再释放 20 %应力后施加二衬，计算围岩的安全系数和二衬的安全系数[10]。计算围岩的安全系数利用有限元强度折减法，不断降低 c、ϕ 值，使岩土体达到破坏状态。计算二衬的安全系数，根据《公路隧道设计规范》结构计算规定。

五、结语

目前国内是依据工程经验来给出各类围岩岩体抗剪强度参数的，而本文则通过稳定安全系数来反推岩体力学参数，从而得出最稳定性的岩体强度参数值。基于有限元强度折减法与有限元法提出了隧洞的设计计算方法，对初期支护与二次支护做出了更有科学依据的设计计算。

参考文献

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[7] 重庆交通科研设计院. JTG D70-2004 公路隧道设计规范[S]. 北京：人民交通出版社.

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[9] 徐干成，白洪才，郑颖人，等. 地下工程支护结构[M].北京：中国水利水电出版社，2002: 103－105.

隧道和隧洞的区别篇3

关键字：TSP GPR 隧道工程地质超前预报

中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（c）-0056-02

随着我国铁路、公路运输、隧道及水电建设南水北调引水隧洞建设的加快，隧道（洞）的勘查设计时间比较短，在隧道（洞）工程建设开发之前，很难提供足够的时间物资来用于详细的岩土工程地质勘察，况且我国目前的勘察手段、钻探等很难准确的全面的探明整座隧道（洞）工程地质、水文地质等条件，很难查明所有的不良地质作用。特别对那些埋深大（如锦屏水电枢纽引水隧洞工程，一般埋深190 km左右，最大埋深达2300 m），长度大（如南水北调引水隧洞工程穿越雅龙江—— 大渡河的分水岭隧洞长71.4 km），地质环境条件又复杂的隧道（洞）。因此隧道（洞）建设工程的超前地质预报技术的应用迫在眉前提上日程。

1 地质雷达和TSP简介

地质雷达和TSP都是目前在隧道超前地质预报中的常用方法。两种方法各有所长：TSP是长距离预报手段预报距离可以达到150 m左右，地质雷达是短距离预报手段每次探测距离在35 m左右；二者探测精度也有所不同，TSP了解大致的地质情况，在此基础上运用地质雷达进行复核，准确查明不良地质情况，长短结合，这是目前运用这两种探测技术进行超前预报的普遍做法。

1.1 地质雷达的发展应用情况简介

自20世纪80年代末以来，地质雷达的应用领域得到了迅速扩大。在采矿工程、水利水电工程、地质工程与岩土工程勘察、建筑工程、公路工程、隧道工程、管线工程、环境工程、考古等众多领域已经开始了应用。

地质雷达在矿山工程中用于探测采空区，地下水防突层厚度，渗水裂隙，破碎带，断层，溶洞，自燃区，瓦斯突出，巷道围岩（扰动区）松动圈以及采场充填体缺陷等工程灾害隐患；在水利水电工程中主要用于探测堤坝工程灾害隐患和坝基灾害调查；在地质工程与岩土工程勘察中主要用于建筑物滑坡灾害调查、基岩面探测、地基夯实加固检测、地基勘察（如地质异常、旧基础、溶洞、采空区等地质隐患探测）、溶洞灾害探测、地层分层、地质结构灾害和地下水灾害隐患探测以及地质灾害评估；在公路工程中主要用于公路路面厚度检测、公路路面密实度、地基勘察、公路路面与路基病害调查。

在隧道工程中的，地质雷达的应用较晚，在运营期它用来进行隧道病害诊断，施工期用来做质量检测对二次衬砌厚度进行评估等；另外一方面重要的应用就是施工期的超前地质预报中，近几年的应用已经获得了良好的效果并取得了很多有益的成果。

1.2 TSP简介

TSP（Tunnel Seismic Prediction）是瑞士安伯格测量技术公司于20世纪90年代初期研制开发的一套超前预报系统。该系统专门为隧道地质超前预报设计，对隧道施工、地下矿藏和洞穴都能开挖提供有效的帮助.自1994年TSP系统进入国际隧道建筑市场以来，TSP的工程应用已经超过10年。90年代初，瑞士的特长铁路隧道，20 km长的费尔艾那隧道采用TBM施工技术，为了配合TBM施工，TSP探测技术首次投入费尔艾那隧道施工中，对保证TBM施工安全起到了积极的作用。随后，TSP测量技术被世界各地的隧道工程界普遍接受并得到广泛应用。

自1994年TSP系统进入国际隧道建筑市场到今天为止，已经成功地在全球诸多国家如瑞士、瑞典、意大利、法国、伊朗、日本、韩国、等国家的公路和铁路隧道、输水隧洞、煤矿巷道等进行了上千次卓有成效的地质超前预报工作并且得到了中国的隧道工程技术人员广泛认同，并成功地应用于国内的公路和铁路隧道、输水隧洞和煤矿巷道等工程中。

2 TSP和GPR综合超前地质预报分析

电磁波传播特性要求地质雷达资料处理在相当程度上有别于弹性波的方法，这方面存在许多值得研究的课题，如地质雷达波的衰减特性与地震波有很大区别，地质雷达波与地震波在地下介质中的传播特性也明显不同。对不同隧道工程地质条件，充分考虑其地球物理特征，选择多种有效的地球物理方法进行综合勘探，结合地质构造特点对观测资料进行综合分析和解释，有助于最大限度地消除资料解释的多解性。

综合地球物理勘探解释可以是利用反映介质相同或相似特性的不同方法之间的综合解释，如地震反射资料、折射资料和天然地震资料的综合解释，也可以是反映介质不同待性的不同方法之间的综合解释，如地质雷达资料、TSP资料的综合解释。

GPR方法是利用隧道前方岩石介质界面的电磁特性差异而产生的电磁反射波进行隧道超前预报，其发射的是高频的电磁脉冲，在复杂的地质环境下，电磁波的衰减很快。在岩性较好情况下该方法仅适应于预报隧道掌子面前方SOm范围内的地质情况，一般用来探测开挖面前方10～30 m范围内及隧道周围的地质状况，属于短期超前地质预报的范畴。由于利用了高频电磁波，所以GPR分辨率比TSP要高，相应地，其地质异常定位比TSP精确。另外，由于电磁波透过空洞或溶洞以后能够继续向前传播，而地震波勘探时，前面的较大的溶洞往往会将后续地质异常遮住，形成探测盲区。

3 某隧道工程地质条件

隧道跨越了某大断裂的次生带区，洞内岩性变化频繁，地下水极为丰富。隧道经历了自稳性极差的炭质板岩、泥岩，溶洞、溶缝极为发育的灰岩及较为富水的砂岩及断层破碎带含瓦斯地层等不良地质构造。隧道两次穿越南溪河的冲积层，线路在较长地段顺冲沟而行，隧道围岩多属Ⅱ、Ⅲ类，强度较低，自稳能力差，且岩性经常变化，地质条件较为恶劣，施工难度极大。

复杂多变的地质条件常常导致勘察得到的隧道围岩与实际发现的围岩有着较大的差异（如图1）。

3.1 地层岩性

隧道围岩属上三叠统一碗水组地层，少量属路马组地层，岩性相对比较复杂，硬质岩有板岩，含炭质板岩、弱变质灰岩；超基性侵入岩体，软质岩有砂岩、泥岩。由于受哀牢山大断裂及次一级构造的影响，隧道基本上出露灰岩、深灰色板岩和炭质板岩。表层强风化破碎，围岩范围内板岩基本上呈现出弱风化碎块状或块状，节理裂隙发育，不均匀风化，弱变质深灰色灰岩及超基性侵入岩体为弱风化大块状，隧道围岩出现的浅黄色砂岩和紫红色泥岩属软质岩类。

地层岩性对隧道施工中地质灾害的产生具有决定性作用，特别是塌方的发生主要与岩性有关。90%以上的塌方发生在碳质板岩中。而在灰岩和砂岩中，主要表现为掉块现象，仅局部地段出现塌方。涌水的发生也与岩性有关，砂岩中一般是线状流水，板岩中一般为多处同时渗水，灰岩中则一般为线状或股状水流。由于岩性界面往往是富水部位，因而在岩性发生变化的部位也是涌水易出现的位置。

3.2 地质构造

安定向斜：由三迭系上统路马组和一碗水组组成，轴部向西北端昂起，东南段延展幅宽达24 km，岩层倾角40°～60°，次级褶皱发育，受走向断裂的干扰破坏，地层重复而构造重迭，递错，使向斜支离破碎，残缺不全。

隧道范围内有断裂穿过。断裂延伸30～90 km不等，沿断裂带常见片理岩、糜棱岩、碎裂岩、挤压角砾岩及岩石破碎带等，并有超基性岩浆岩侵入，断面多倾向北东，局部倾角450°，为压扭性构造。

区内构造复杂，断裂和节理发育。据统计，隧道内围岩中主要发育四组构造，产状分别为143°/NE/74°，80°/NW/79°，172°/NE/28°和170°/NE/76°，其中以第一组最为发育。节理的长度一般50～2250 cm，局部地段长度达3 m甚至l0 m以上。节理面一般较为粗糙，较长的节理面则较为平直光滑。

短小的节理多数闭合，而长度较大的节理缝则宽度较大，多为0.5～2 mm，最大达6～9 cm。塌方和涌水即出现在节理长度大、节理缝宽、节理面平直光滑的地段。

根据地表地质调查，下行线K255+180和上行线K255+210的地表为一常年流水河沟通过，见断层角砾岩，气孔构造的喷发岩，还有煌斑岩。上行线K255+280的地表为一山坳，两侧岩层产状杂乱。其中隧道下行线255+160～+282、上行线K255+200～+349位于两条断层的交会处，即断三角带。

3.3 水文条件

隧道磨黑端常年水位线高于隧道，上行线隧道洞顶距最高地下水位线为128 m，下行线隧道洞顶距最高地下水位线为214 m。路线区域内分布松散层孔隙水，碳酸盐岩岩溶水和基岩裂隙水三大类。基岩裂隙水分布最为广泛，其中以碎屑岩裂隙水为主。松散层孔隙水：松散层孔隙水主要分布于第四系冲洪积和残坡积层中，在砂性土中相对较丰富，接受大气降水补给，径流排泄不畅，常年滞水，而粘性士，水量相对贫乏。碳酸盐岩岩溶水：区域出露的碳酸盐岩较少，只是在隧道部分出现了少量的灰色灰岩接受孔隙水及基岩裂隙水的补给，一般以溶洞的形式排泄。裂隙水对洞口滑坡和洞内崩塌的形成起重要作用。砂岩及灰岩中赋存有裂隙水，由于裂隙水压力的作用，水沿裂缝的楔入作用使岩体凝聚力降低，内摩擦角减小，力学强度降低，引起塌方。

总之，隧道的水文地质条件相当复杂，从某种意义上说，水已经成为影响围岩稳定的最主要的因素。

4 某隧道TSP&GPR联合探测结论

隧道K255+689～K255+539段TSP探测时，因为TSP探测在该处纵波反射能量比横波弱，反射能量分别为3.67e～4，2.42e～3，呈现反射波振幅，所以预报K255+689～K255+574段为硬岩层，在K255+605附近富水。实际施工情况K255+689～K255+574段为硬质板岩和灰岩，在K255+600处涌水量大，大1000m3/h，施工中增加了排水设施，增强了支护。

隧道挖掘到K255+600灰岩地层附近遇到岩隙涌水，随后利用GPR进行短期超前探测。得到雷达探测剖面，从剖面图上明显看到反射波振幅异常强烈，从而无需进一步的分析即可圈定涌水通道的范围。后经施工证实，K255+600处涌水通道为灰岩垂直溶隙。

参考文献

[1] 赵俊科.隧道工程施工技术研究[J].工程现代化，2007（6）.

隧道和隧洞的区别篇4

[关键词]隧洞；二次衬砌；边顶拱；盾构掘进；同步衬砌；钢模板台车

目前，国内研究隧道盾构施工与隧洞边顶拱二次衬砌同步施工技术的较少，本文介绍的隧洞边顶拱二次衬砌施工与盾构掘进同步施工技术是一种有效地提高隧洞施工效率，在不影响盾构施工的前提下，隧洞边顶拱二次衬砌紧跟盾构施工完成二衬拱墙与顶拱结构。隧洞二衬与盾构掘进同步施工相比隧洞二衬与TBM掘进同步施工有着截然不同的区别。两者的掘进效率不同，初支施工工艺不同，隧洞二衬浇筑工艺不同，隧洞物资水平运输方式不同。本文介绍的隧洞边顶拱二次衬砌与盾构掘进同步施工技术特点是：采用了独有的液压整体式钢模板台车；采用“先拱墙、拱顶分段衬砌，仰拱后做”的施工方法，实现盾构隧洞与二衬同步实施；采用改装的钢轨搅拌车负责隧洞内混凝土运输作业；采用四轨三线供五列电瓶车、盾构台车行驶、两列钢轨搅拌车、拱墙台车、整体式液压衬砌钢模台车，洞内运输用有轨运输。

1工程背景

韩江鹿湖隧洞引水工程盾构隧洞分为两段，分别为1975m及2123m长距离隧洞，隧洞采用双层复合式衬砌组合而成，初衬为盾构管片，二次衬砌采用模筑钢筋混凝土。通过测算，在完成盾构管片安装、清理轨道后，再进行隧洞二次衬砌施工无法满足工期要求。若能实现在盾构管片安装后不需要清理轨道即可同时施工二衬衬砌，即可满足工期要求。长距离隧洞施工二次衬砌对混凝土泵和混凝土自身的质量提出了较高的要求。

2解决思路

解决技术难题的思路主要为：通过隧洞二衬与盾构同步施工技术的研究和应用，总结出一套隧洞盾构施工与二衬同步施工技术，规避二衬施工过程中对盾构施工的制约；隧洞钢轨搅拌车运输二衬混凝土，保证二衬混凝土的坍落度与和易性，避免混凝土长距离泵送容易被堵的问题；通过隧洞内设道岔铺轨合理布置，实现隧洞盾构施工电瓶车辆、二衬钢轨搅拌车互不影响的效果。

3边顶拱同步衬砌总体施工方案

通过对隧洞二衬与盾构同步施工技术的研究，采用二次衬砌逆作法施工，将隧洞二衬分成上部（边墙、拱顶）和下部（仰拱）两部分进行施工，并先进行上部施工，即可满足在不影响初衬（盾构掘进施工）的前提下同步完成大部分的隧洞二衬，待隧洞贯通、清理轨枕后，进行隧洞仰拱的施工，将隧洞二衬拟合成环。根据隧洞边墙、顶拱浇筑特点分析，为满足拱墙和拱顶的浇筑要求，在边墙的位置往初衬面上打设锚杆形成支撑体系对边墙、拱顶提供支承的作用。通过有限元法受力验算可得两侧各采用双排钢筋锚进管片面10cm，钻孔、清理碎渣后采用砂浆或植筋胶填充孔洞，即可满足受力要求。为了规避边墙与顶拱混凝土浇筑过程中接缝处漏浆的现象，可在管片面先施工一道高度30cm的拱墙，相当于拱墙作为二衬边墙与顶拱的底模与支撑，混凝土浇筑时，液压台车贴至拱墙上即可进行浇筑，可规避边墙与顶拱混凝土浇筑过程中接缝处漏浆的现象，见图1。图1隧洞内空间位置示意图（单位：mm）二次衬砌段落边墙与顶拱采用定制18m钢模板衬砌台车，在完成钢筋绑扎后，通过调整液压元件，使模板正确对位。自制的2m3砼斗装卸拱墙混凝土，利用电瓶车运输混凝土至隧洞内自制的拱墙台车下方，利用平台下方横梁上的电动葫芦将砼斗吊放至作业平台上方，利用溜槽从平台两边同时下放混凝土，可同时对称浇筑，采用插入式振捣棒进行振捣。待隧洞贯通、清理轨枕后，同步进行隧洞仰拱的施工，仰拱施工模板采用原顶拱、拱墙液压模板台车改装而成的自行式针梁台车。结合上述措施即可满足在不影响初衬的前提下完成隧洞二衬同步实施。

4关键技术

4.1二衬混凝土运输技术

二衬混凝土运输包括混凝土地面运输和隧洞内混凝土运输。商品混凝搅拌车运输混凝土至基坑边上，通过溜槽与混凝土导管输送混凝土至隧洞底部洞口轨道上钢轨搅拌车存储罐中，然后钢轨搅拌车利用柴油发电机自驱运输混凝土到隧洞内二衬台车处。根据盾构施工轨道布设的规格，改装一种使用原盾构施工行驶轨道的11kW柴油发电机自驱动的8m3钢轨搅拌车负责隧洞内混凝土运输，隧洞内同时放置两台或者多台钢轨搅拌车，一台钢轨搅拌车在输送过程时，另外一台钢轨搅拌车在隧洞口接送混凝土准备，保证最少有一台钢轨搅拌车在隧洞内送料，从而保证浇筑不间断连续进行。

4.2同步二衬施工台车研究

盾构掘进过程产生的渣土、预制的管片、螺栓、油脂等材料需要利用电瓶车进行隧洞内运输，隧洞底板敷设供电瓶车行驶的钢轨道、钢轨枕。通风管解决隧洞内作业人员施工环境的问题。隧洞内的电瓶车通行、水、电缆管线、通风管、人行道均影响隧洞二衬施工。根据隧洞内盾构各配套对二衬的影响，研究一套满足盾构电瓶车及管线顺利通过的二衬配套台车设备，这种设备可以正常施工拱墙及拱顶，还有足够的通过空间，满足盾构电瓶车和管线通过要求。

4.3隧洞内错车技术

隧洞内电机车通行采用隧洞内错车技术，隧洞内设道岔铺轨采用四轨三线供五列电瓶车、盾构台车行驶、两列钢轨搅拌车、拱墙台车、整体式液压衬砌钢模台车，洞内运输用钢轨运输。为方便钢轨从工作井吊入和驳接，单根钢轨长6m，轨枕和钢轨的连接扣件采用螺栓扣板扣件。为了保证材料运输的连续性，在盾构正常掘进后于盾构台车后部铺设Y型道岔实行单洞五列电瓶车、两列钢轨搅拌车运输，Y型道岔随盾构掘进、二衬浇筑迁移，如图2所示。5结论与展望以韩江鹿湖隧洞引水工程盾构隧洞施工为依托，总结出一套隧洞二衬施工与盾构掘进同步施工技术，解决了因隧洞二衬无法与盾构施工同步导致的工期长、质量难以保障的困局。主要创新和先进性体现以下几点。1）隧洞二次衬砌采用“先拱墙、拱顶分段衬砌，仰拱后做”的施工方法，不影响初衬的前提下，进行隧洞的拱墙、拱顶结构施工，实现盾构隧洞与二衬同步实施。2）隧洞混凝土浇筑时，采用改装的钢轨搅拌车负责隧洞内混凝土运输作业，有效保证隧道二衬浇筑的混凝土坍落度与和易性满足要求，避免混凝土长距离泵送运输发生堵管现象。3）在隧洞不同位置设置道岔，在必须满足盾构施工与隧洞二衬浇筑的条件下，合理设置道岔，有效安排隧洞电瓶车、混凝土钢轨搅拌车错车位置及行驶线路，保证隧洞盾构掘进和隧洞二次衬砌的上部同步施工。隧洞二衬施工与盾构掘进同步施工技术不仅能较大的节约成本，取得经济效益，更能大大促进隧道建设发展，社会效益显著。本项目盾构掘进效率与二衬施工效率基本一致。如果盾构掘进效率远远大于二衬施工效率，将会出现二衬施工无法紧跟盾构施工步伐。如果盾构施工效率非常低，二衬施工受到盾构施工掘进制约，因此如何提高二衬施工与盾构掘进同步施工工效成为下一步研究重点。

[参考文献]

[1]李合．大直径单洞双线复合内衬地铁盾构隧道内部结构同步快速施工技术研究[J]．铁道建筑技术，2018，(7)：56-57．

[2]李宏亮．中天山特长隧道敞开式TBM掘进与二次衬砌同步施工技术[J]．现代隧道技术，2010，47(2)：63-64．

[3]李艳明．中天山隧道敞开式TBM掘进与二次衬砌同步施工方案设计[J]．四川建筑，2010，30(3)：211-212．

[4]魏文杰．中天山隧道TBM施工关键技术应用[J]．建筑机械化，2014，(3)：64-65．

隧道和隧洞的区别篇5

关键词：膨胀土；塌方；原因分析；处理技术

Abstract: tunnel to alleviate traffic pressure has an important role, domestic as tunnel construction scale is more and more big, in the process of tunnel construction safety problems are more prominent. Can smooth implementation for tunnel project construction, timely processing of common problems in tunnel construction is very necessary. Due to some characteristics of the expansive soil, in the tunnel construction process, affect its stability and security, result in an increase in engineering cost, etc., therefore, the correct construction process on the stability of surrounding rock and supporting structure security, ensure construction smoothly and shorten the construction period, and save investment and so on all has the extremely vital significance.

Key words: expansive soil; Landslides; Root cause analysis; Processing technology.

中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

引言

隧道属于地下工程，由于地质自然原因和人为因素的影响，使膨胀土隧道自身稳定性差。地质状况复杂多变，施工控制难度较大。而在隧道施工的整个过程中，支护质量达不到要求，一旦发生灾害性事故，轻则延误工期、增加投资，重则人员伤亡；同时，处置不当会给后期的运营维护、养护工作造成极大的困难。

一、膨胀土围岩的特征

在膨胀土地层中，隧道开挖后不久，常常可以见到围岩因开挖而变形，或因浸水而膨胀，或因风化而开裂等现象，这说明膨胀土围岩性质是极其复杂的，它与一般土质的围岩性质有着根本的区别，主要有以下三个特征：

（一）膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特征，使土体中储存有较高的初始应力，使膨胀土的隧道具有普遍开裂、坍塌等变形现象，当隧道开挖后，引起围岩应力释放、强度降低，产生卸荷膨胀，膨胀土围岩变形具有整治较困难的特点。

（二）膨胀土中有各种形态的裂隙，隧道开挖后，由于开挖面上土体原始应力释放产生胀裂，会使土体结构遭到破坏，强度衰减。膨胀土裂缝具有非常复杂的发生发展过程,受土质学、土力学、土结构、试验条件和方法等许多因素的影响。一般以竖向裂缝为主，尤其在地面以下2m之内最为常见，往下斜交剪切裂隙发育，并将土体切割成菱形小块，裂隙间距小而密集；由于膨胀土体在天然原始状态下具有高强度特性，同时因风干脱水使原生隐裂隙张弛，使围岩强度急剧衰减，围岩压力增大，因此隧道施工开挖过程中，常有初期围岩变形大、发张速度快等现象。

（三）膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，无论膨胀压力还是缩水压力，都会破坏围岩的稳定性，产生胀缩效应，使其土体产生局部破坏，强度衰减或丧失，在土体丧失支撑或支撑力不够的状态下，造成围岩应力变化，然后逐渐牵引周围土体连续破坏，特别是膨胀压力将使得围岩压力显著增加。

二、塌方原因分析

（一）地质因素是造成塌方的重要原因。隧道围岩受构造影响严重，岩层容易风化破碎，尤其是进出口段施工的隐患，如果隧洞轴线选在了不良地质区域，如饱和粘土、流沙、堆积层；断裂、褶皱带……当隧洞穿越不稳定地层时，很容易发生塌方，从而影响了隧道设计和施工进度。

（二）施工方法不当也是塌方的重要原因之一，由于地质条件发生变化，确没有及时改变施工方法，如对稳定性的围岩，开挖后没有及时支护衬砌，地层暴露过久，山岩压力增长，引起塌方。施工过程中工艺操作不符合施工技术规范，施工管理不到位，质量意识、安全意识不强，常发生的施工质量问题有锚杆长度不足，围岩变形具有连续变形和突然变形的特征，开挖爆破时，采用强爆破或装药过多，因强烈震动引发塌方。或支撑结构不合理，支撑构件强度低，在开挖、衬砌过程中必须拆除，引起塌方。

（三）地质勘查资料与工程实际不符，没有做好预防处理措施，一旦遇到软弱、破碎带地层，就会出现塌方。对不良地质地段的隧洞衬砌厚度不够，不能满足承载力要求，不能承受可能出现的山岩压力，完工后结构遭到破坏，进而引起塌方。

（四）设计时，大多数隧道采用“新奥法”进行设计，而新奥法对监控检测、信息处理要求比较严格，在一些软弱、破碎、偏压等地层中施工时，塌方就很难避免。有些施工单位为了节省工程投资，往往忽视设计文件中的要求，过分追求较短的洞线，以便获得良好的经济效益，往往将洞轴线选在垭口最底处，趁沟进洞和出洞，且晚进洞、早出洞，加大了洞口处的开挖深度和洞脸仰坡的高度，却对地质和施工的不利因素不予全方位的考虑，在隧洞洞口和洞身施工中都可能发生塌方。

三、膨胀岩塌方处理方案

（一）膨胀土塌方处理方法

塌方一般是按照先加固、防扩展、后处理的原则，要求处理塌方尽量赶早，浅埋隧道一般塌方冒顶后就基本稳定。近年来，经常有膨胀岩隧道塌方的实例报道，而排除膨胀岩形成的塌方常常是一种艰难的任务。膨胀岩塌方主要是由于膨胀压力，使摩擦和剪切强度损失，从而造成岩石材料荷载，所以要选择合适的开挖方式。

当在膨胀带发生递增性很大的塌方时，会在未预计的区间发生各种不同尺寸的单个岩块坍落。因为不了解塌方是怎样发展成的，所以当塌方空洞被坍落岩土覆盖时，总是试图用灌浆和锚杆来稳定这类松散岩土，结果很难获得成功。用前部支撑法则要求坍落岩体中大块岩石含量低并有合理的摩擦角，否则，这些方法都不会奏效。

排除膨胀岩形成塌方最好的办法可能是先喷混凝土作岩石支护以增加膨胀岩的自稳时间，对塌体进行大管棚施工，然后在已施工完毕大管棚上方进行混凝土造壳，接着作混凝土衬砌，初期支护后每隔10m布置一检测断面，变形量测在每次开挖结束后进行。如果该地区的地层材料固结性很低，在旁通隧道掘进进入该地区前，为了减小孔隙压力，必须在顶板上方高处钻一些长的排水孔。在膨胀土围岩隧道开挖完成之后，围岩变形一般在3-4周内发生，隧道的仰拱和二衬应及早进行封闭。

（二）施工注意事项

1.做好超前地质预报、围岩量测及沉降观测工作，通过地址预报进行地质综合判断，提出施工建议及选择合适的施工方案。

2．施工中，严格控制钻机下沉量及左右偏移量。掌握好开钻和钻进的压力和速度，防止断杆。

3.应严格按设计支护参数及施工规范要求施作边、仰坡支护，加强边、仰坡支护施工自检和监理质量监控，仰坡支护应作为制定洞口绿化方案的前提条件。

4．加强开挖时的超前支护，在施工中严格控制超前导管本身长度及两层导管搭接的长度，注意导管注浆的饱满，采用注浆量与注浆压力双控的方法进行控制，以保证对开挖体的预先加固，保证开挖的安全。

结语

综上，塌方是隧道施工过程中经常出现的严重灾害。为预防塌方，人们在施工实践中总结了很多有效的方法和相应的措施，但由于各种原因，塌方在隧道施工过程中还是经常出现。因此，在施工组织和安全措施方面要倍加注意，对已经塌方的隧道要处理好，以免留下隐患，影响隧道的安全运营。

参考文献

[1]贺洁.膨胀土分类方法探讨以及抗剪强度的试验研究[D].大连理工大学,2001.

[2]王可用.膨胀土偏压隧道塌方分析及处理措施[J].山西建筑,2013.

[3]王彪；吕卫兵；张志奇.隧道膨胀性围岩的塌方预警及处理研究[J].湖北民族学院学报(自然科学版),2004.2.

[4]孟庆云;杨果林.膨胀土分类方法研究[J].公路,2006,7.

隧道和隧洞的区别篇6

关键词：水利工程；压力隧洞型式；无衬砌压力

一、选择压力隧洞型式的前提

水利工程中压力隧洞埋入地下的深度对工程项目的正常进行由决定性作用，如果压力隧洞深度出现错误，造成岩石岩体滑移或涌水的危险，那么对整个水利工程施工带来极大的不便和经济损失。因此，水利工程中压力隧洞型式的研究方法探讨的第一阶段必须要弄清设计压力隧洞的主导思想，正确选择压力隧洞埋入地下的合理位置，使压力隧洞与地表的距离符合标准，为水利工程施工的成功打好基础。当水利工程中压力隧洞埋入地下的深度符合标准时，隧洞内的水压力荷载传递到岩体内，就会避免岩体中岩石滑移或涌水对企业带来的损失。然而隧洞埋入地下的深度符合标准的或不大的设计思想就是，实践中重视压力隧洞的衬砌型式及参数，对岩体的结构和应力状态进行科学分析和研究。下面说明设计压力隧洞的主导思想的具体内容：

水利工程中设计压力隧洞的主导思想是指，通过对岩体的结构和应力状态进行分析，尽可能地降低隧洞埋入地下的深度不符合标准而引起的危险，比如说岩体滑移和隧洞涌水等，最终把隧洞产生的水压力引起的荷载全部都传递给周围的岩体，实现水利工程中隧洞的安全建立目标。水力工程中隧洞的建造必须要考虑水压力，运用水力学的有关知识，通过采用混凝土或钢筋混凝土衬砌的方法，从而在隧洞开挖和运行时保证岩体免受水压力，继续维持岩体的稳定性。所以，水利工程中想要缩短工期和降低工程造价，必须要采用更经济的结构，即混凝土或钢筋混凝土，这样对水压力的不同情况都有控制功能，例如，当衬砌中形成裂缝时，混凝土或钢筋混凝土结构将把水压力部分或全部传递给岩体，减少隧洞的渗流量，保证隧洞的安全和岩体的稳定。

二、无衬砌压力隧洞的最小埋深计算分析

（一）压力隧洞的最小埋深的含义。水利工程中压力隧洞的最小埋深就是指，隧洞埋入地下的深度，即隧洞底部到地表面的距离。水利工程中压力隧洞的埋入地下深度对工程项目的安全进行有极其重要的意义，因为隧洞的太深太浅都不行，必须在一定的标准距离内与地表面保持合理的距离，这样才能把隧洞内的水压力荷载部分或全部传递给山岩岩体，就可以避免岩石滑移或隧洞内涌水造成的损失。因此，在水利工程实践中加强对隧洞埋深的重视，确保压力隧洞的最小埋深的正确性，降低压力隧洞的建设成本，缩短施工工期，最重要的是减少安全事故的发生，给企业带来更高的经济利润。

（二）用具体实例分析无衬砌压力隧洞的最小埋深计算方法。水利工程中压力隧洞的最小埋深实际上就是指无衬砌压力隧洞的最小埋深，对水利工程的整个过程有着至关重要的作用，下面本文通过具体实例来介绍无衬砌压力隧洞的最小埋深的计算方法。本文运用的具体事例中，压力隧洞内径为9.5m，水头为160m（P=1.6MPa），穿越一段地形低洼地段。水利工程中可以按照施工需要决定压力隧洞的内径大小，本文引用的实例中压力隧洞内径大小为9.5m，刚好符合施工要求和标准。该压力隧洞穿越的一段地形低洼地段是一个山谷隘口，洼地两侧与水平面的坡度分别为26°和 46°，其最小埋深为36m。实例中所说的山岩岩体是由弱泥质密实的层状石灰岩组成的，其层厚度为0.4m～0.8m，有时候岩体还有可能是用混凝土或钢筋混凝土衬砌的岩体，不同情况下岩体的组成部分会有所不同。山岩岩体层隧洞轴线对水平面的倾角为6°，在垂直于隧洞纵轴的平面内岩层对水平面的倾角为 65°。分析无衬砌压力隧洞的最小埋深计算过程是针对隧洞的空间结构，是空间结构的有些参数的计算过程，比如顺层理的岩体变形模量和垂直于层理的岩体变形模量分别采用E11=7000MPa和E=3600MPa，这些参数都要通过利用计算机应用程序求解，主要是有限元法计算无衬砌压力隧洞的最小埋深。

（三）对计算区域的选择要求。水利工程中无衬砌压力隧洞埋深计算区域的选择要考虑当地的地形、地质等因素，还要考虑计算采用的对称条件，因为无衬砌压力隧洞的最小埋深计算区域的选择把一切影响因素考虑进去才能保证选择的正确性。本文对无衬砌压力隧洞的最小埋深计算区域的选择，要按照实例中隧道的大小来说明，计算区域的尺寸沿着隧洞轴线400m，水平方向的长度距隧洞轴线200m（相当于计算区域的宽度），计算区域的高度按照当地的地形情况可以为400m。

（四）岩体在不同情况下的应力值分析。水利工程中无衬砌压力隧道的最小埋深的计算必须对周围岩体的应力状态进行仔细分析研究，只有这样才能找出问题，减少岩体的滑移和涌水的危险。然而，隧洞周围的岩体在不同情况下的应力状态有区别，比如说隧洞未来衬砌顶拱点处未受到损害，其应力值为σmin=-2.1MPa，σmax=-0.97MPa。岩体岩层在呈垂直状和水平状的情况下其应力值都不同，分别为σmin=-2.25MPa，σmax=-1.35MPa和σmin=-2.17MPa，σmax=-1.5MPa。岩体在不同情况下的应力值对施工前期的设计阶段提供依据，因为我们可以通过不同情况下的岩体的应力状态确定某一个隧洞能否在无衬砌条件下作为压力隧洞保留下来。

结语：总之，水利工程中压力隧洞型式的研究方法主要针对隧洞埋入地下的深度，在实践过程应该对隧洞周围的岩体结构及应力状态进行仔细研究，利用先进的计算机应用程序以有限元法计算无衬砌压力隧洞最小埋深，从而降低工程造价和缩短工期，为企业创造更高的经济利润。

参考文献：

[1]申士广.浅谈水利工程中压力隧洞型式的研究[J].黑龙江科技信息.2013（21）

[2]欧阳湖；李国忠.水利工程中压力隧洞型式的研究[J].中国新技术新产品.2009（17）

隧道和隧洞的区别篇7

关键词：裂缝处理；输水隧洞

在深圳城市供水管网工程中，输水隧洞是一种较为有效的输水形式。输水隧洞的优势在于输水能力强、施工对外部环境影响小、工程造价合理等特点，因而在深圳城市供水管网中获得广泛应用。然而隧洞也存在一些缺陷与不足，维护检修也较为麻烦、不便。在隧洞各种缺陷中，裂缝是最为常见的形式。裂缝可能引起渗漏，减少输水量；混凝土二衬出现裂缝将会使其结构整体性与耐久性受到损害，进而影响隧洞使用寿命，因此裂缝问题应引起足够的重视。本文就输水隧洞裂缝产生的原因和处理方法进行了相关分析。

1 输水隧洞裂缝形式与形成原因

1.1 裂缝形式

对于钢筋混凝土衬砌的输水隧洞，根据形成原因可将裂缝分为温度裂缝、干缩裂缝、超载裂缝、钢筋锈蚀裂缝、碱骨料反应裂缝、地基不均匀沉陷裂缝等形式[1]。按照渗漏特征，隧洞裂缝又可分为股状渗水裂缝、线状渗水裂缝和点状渗水裂缝。以裂缝开度变化，还可分为活缝、死缝和增长缝。所谓活缝是指裂缝宽度随环境条件与荷载条件的变化而变动，但死缝一旦形成则不受这些条件的影响，增长缝随时间而变长或变宽。依照分布特点，裂缝也可分为沿隧洞纵向分布的长度裂缝（水平裂缝）、沿断面分布的环向裂缝（垂直裂缝）和斜裂缝。按深度，裂缝还可分为表层裂缝、深层裂缝以及贯穿裂缝。

1.2 形成原因

1.2.1 温度裂缝

顾名思义，温度裂缝是由于温度变化引起的裂缝，一般出现在混凝土衬砌施工期和运行期。施工前，隧洞内部温度较低，混凝土浇筑后由于水化热积聚，而混凝土本身导热性较差，内部温度远较表面高，由此产生的温度应力超过了材料强度极限就形成了裂缝。混凝土浇筑3～7d产生的水化热较多，这个时候最易产生裂缝。

1.2.2 施工裂缝

施工裂缝是指由于施工措施不到位引起的裂缝。例如混凝土衬砌浇筑时顶拱部位入仓、振捣比较困难，仓与仓之间衔接处也不易振捣密实或容易漏振，这些部位的浇筑质量比较差，就成为容易出现裂缝的薄弱环节。再如受工期紧张、成洞条件差影响，浇筑、养护做不到位，导致混凝土强度较低，再加上锚固支护不当，围岩应力没有很好地控制也导致混凝土裂缝出现。类似的原因比较多，可能各工程有所不同，但都与施工组织控制不完善有关。

1.2.3 变形裂缝

由于隧洞地质、水文条件复杂，而设计、施工中未能很好掌控，那么也会出现难以预料的裂缝。例如隧道线路上存在构造断裂带、软弱带，而隧道与岩层层面夹角偏小，施工中不仅容易出现塌方等严重事故，成洞后裂缝现象也会很突出。这与勘察设计不充分、施工时缺乏对复杂情况变化的合理应对等原因也有着密切关系。

2 输水隧洞裂缝的处理方法

2.1 裂缝的调查和观测

对于隧洞裂缝，应通过调查和观测取得第一手资料后再制定有针对性的处理措施。隧洞入水前或抽排掉水后，可以入洞检查，观察裂缝部位，判断裂缝类型。表面可见裂缝的长度、宽度可以采用尺量或专用测缝仪器进行检测。对于混凝土结构内部缺陷，应采用探地雷达和红外热像仪器进行检测。探地雷达可以分辨介电常数差异较大的界面，通过连续脉冲扫描，得到隧洞全断面雷达图像。隧洞运行期间可通过漏水量变化发现渗漏裂缝的存在。

2.2 裂缝处理的常用方法

2.2.1 表面处理

对表层非贯穿裂缝可以采用表面封闭处理的方法，直接在裂缝区域批抹水泥砂浆、聚合物水泥砂浆、环氧胶泥或涂刷沥青防水、防腐厚漆等。对有一定宽度的裂缝，可沿裂缝中线开槽，开槽深度应超过裂缝深度1～2cm，界面清洗干净后压嵌聚合物水泥砂浆，再在表面粘贴玻纤布进行加强。而对于贯穿裂缝，这种方法不一定有效，特别是存在泌钙现象时更是治标不治本，应采用化学灌浆方法处理。

2.2.2 灌浆处理

（1）回填灌浆。当衬砌完成后在衬砌与岩体之间仍会存在空洞，彼此之间的空洞有可能连通形成渗水通道和孔隙，此类型渗水可采用回填灌浆封堵渗漏通道。回填灌浆的方法是在衬砌表面以一定间距，钻透衬砌进入围岩内部，然后灌入一定压力的水泥浆或水泥砂浆。其中注浆压力应根据设计取值范围通过试验确定参数，对于孔隙大的部位兼顾经济因素可采用水泥砂浆作为注浆材料。同时在灌浆过程中，应加强二衬混凝土变形的监测，防止意外发生。

（2）固结灌浆。固结灌浆是为了提高围岩的承载力，使隧洞周围的围岩结成整体。当围岩破碎严重且衬砌厚度也不满足要求时，固结灌浆是较为有效的方法。固结灌浆方法与回填灌浆相似，又有所区别。固结灌浆的钻孔深度一般更深（要深入基岩），灌浆压力更大。东涌水库隧洞三标出口段曾因漏水而采取固结灌浆常规做法：环向间距0.94m，纵向间距1m，钻孔深度3m，孔径 42mm，灌浆压力为1.5MPa，最终解决了漏水问题。

（3）化学灌浆。化学灌浆是采用化学材料进行灌浆。化学灌浆材料目前工程上使用最多的为环氧树脂、聚氨酯、水玻璃等。如对于泌钙较严重的即可沿裂缝两侧钻孔，孔以斜45°角向钻入，孔距0.3～0.5m，孔深11cm，孔径 25mm，并以0.5～0.6MPa的压力灌入环氧树脂。水性聚氨酯也是一种常用的灌浆材料，其固结体遇水膨胀的特性使其具有较好的止水效果，特别适合变形缝止漏。聚氨酯灌浆后再在其表面刮涂聚脲材料，并埋置一层胎基布，具有良好的封闭止水效果。

2.2.3 结构加固

当裂缝危及衬砌混凝土结构性能时，常采用结构加固方法进行处理，例如增大混凝土截面积、内嵌套拱、增加支撑点、构件角部外包型钢、预应力加固、喷射混凝土加强等。隧洞出口存在较多纵向和环向裂缝，采用内嵌套拱结合横向支撑的方法，经过长时间监测表明加固效果显著。但多年后再观察也存在内嵌套拱和横向支撑锈蚀，并且会对过流产生影响，因此结构加固方法存在局限性，选用加固方案时应综合考虑再加以选择。

2.2.4 其他方法

裂缝处理还有其他一些方法可供选用。例如置换混凝土，先将损坏的混凝土剔除，再以新混凝土（普通混凝土或聚合物混凝土）进行置换。再如仿生愈合法，在混凝土加入具有“自愈”功能的组分，当混凝土中出现裂缝时这种组分释放出液芯纤维，能够让裂缝自动愈合。对于裂缝可能加速钢筋锈蚀，也可采用阴极保护等电化学方法保证长期的防腐效果。

3 结语

裂缝对于输水隧洞可能是很严重的问题，如一些裂缝降低承载力，危及结构安全，也可能只是一些危害不大的微裂纹，因此应通过加强监测掌握裂缝发展变化的规律，对影响严重的裂缝制定处理方案，积极有效地解决问题，以消除隐患，确保隧洞安全、稳定地运行。

参考文献：

[1] 史洁，曹小武. 水工输水隧洞衬砌结构裂缝成因及温度应力敏感性分析研究[J]. 中国农村水利水电，2012，（7）：118-121.

隧道和隧洞的区别篇8

关键词礼嘉车站小净距隧道关键技术

1引言

随着隧道工程项目的日益增加，特别是我国西部地区的大力发展，在修建山岭隧道时，为了满足两洞间最小净距的要求，往往使隧道展线不灵活、占地面积大、高边坡等问题日益突出，并由此导致工程造价、养护费增加，同时也不利于环境保护。因此，在特殊地段的隧道建设中，连续中、短隧道多采用小净距隧道或连拱隧道型式；长大隧道的建设也常采用洞身段为独立双洞，在洞口段渐变过渡为小净距或连拱隧道。

基于小净距隧道的设计、施工技术难点和重点，目前主要集中在几个方面：小净距隧道概念及合理净距的确定；支护设计参数的选定；不同地质条件各施工方法的确定及其优劣之比较；两隧洞施工时的相互影响以及中夹岩加固技术；采用钻爆法施工时爆破震动的影响等。本文结合小净距隧道的建设情况，对上述几方面的研究现状、已取得的初步成果及有待解决的问题等进行综合分析。

2研究现状

2.1小净距隧道概念及合理净距的确定

2004年《公路隧道设计规范》中首次正式提出了小净距隧道的概念:隧道间的中间岩柱厚度小于独立双洞最小净距值的特殊隧道布置形式。我国已修建的部分小净距隧道项目如表1所示。

虽然隧道设计规范对各类围岩级别的最小净距做了规定，但隧道设计往往受地形和公路线形的限制，不同围岩地质条件、施工方法和施工工序等都要考虑不同的净距。实际工程中，小净距隧道的净距往往小于规范中所限定的最小净距，并取得了成功。所以，对最小净距的研究成为目前讨论的热点。如秦峰等对5m左右的小净距隧道的施工方法进行了模拟研究；黄拔洲等比较了净距分别为3m和4m时的隧道力学状态；刘艳青等认为两隧道保持在4m左右便于采取加固措施。综合研究成果，考虑小净距隧道的经济性、中夹岩的力学稳定等相关因素，对净距在4-8m范围的小净距隧道开展可行性研究是很有实际意义的。本次礼嘉站宽22.50m，高18.60m，为浅埋大跨超高地下洞室，施工中采用的净距为6m。经理论检验和实践证明，该距离满足隧道安全施工要求。

表1已建小净距隧道统计表

工程名称长度

（m）净间距

（m）围岩

级别施工方法特点

招宝山 169 2.98-4.2 III、IV 台阶法三车道大跨度

板桃隧道 ― 6.14 V 台阶法铁路隧道进口段I、II线并行

大坪隧道 188 10.5-2.9 ― 台阶法不同跨径

广州地铁2号线公纪区间 112 0.87 IV、V 台阶法

CRD法超小间距、单双线并行

京福高速系列隧道（13座） ― 4.8-5.2 III-V ― 大规模小净距隧道工程群

仙岳山隧道 1085 19 II-V ― 厦门城市小净距隧道