公路隧道施工方法范文

导语：如何才能写好一篇公路隧道施工方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：软弱围岩；隧道；施工方法；难点；措施

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

0 引言

隧道和地下工程技术以开发利用地壳潜在资源为目的，进而能够更好地实现环保、安全、便利、节能和经济的工程要求。伴随我国公路基础设施建设的大力实施，大量穿越软弱围岩的公路隧道将会被修建。因此，研究和探讨软弱围岩地段的隧道施工技术，推进其技术创新有重要的现实意义。

1 软弱围岩定义

根据《工程岩体分级标准》(GB50218-94)有关规定，按岩石的坚固性分类，把单轴极限抗压强度大于30MPa的新鲜岩石划分为硬质岩石；小于30 MPa的划分为软质岩石，其中小于5MPa的划归为极软岩石。

2 软弱围岩隧道施工方法难点分析

2.1 施工方法的选择

软弱围岩隧道施工过程中最关键的是选择合理的施工方法，而选择合理的施工方法与施工条件、围岩条件、隧道断面积、隧道埋深、工期和环境条件等众多因素密切相关。不同条件下，各种因素所起的作用主次有别，相应选择的施工方法也不同。

2.2 支护结构的选择

分析软弱围岩隧道的施工过程，判断在隧道施工过程中哪些因素是影响围岩的稳定主要因素，有针对性选择隧道开挖、支护方式，更好的保证隧道的稳定，防止盲目施工，避免重大经济损失和安全事故。怎样合理选择隧道施工方案，减少围岩失稳的可能性是我们分析软弱围岩隧道施工过程的目的。

2.3 软弱围岩条件下的爆破控制

从我国目前的实际情况出发，钻爆法乃将是我国今后很长一段时间内修建隧道的主流。隧道爆破开挖过程中会对周围岩体造成损伤，爆炸对岩石的破坏和损伤作用体现在爆炸应力波的动作用和爆生气体的准静态作用两个方面，这两者的作用强度直接影响爆破对岩石的损伤程度和范围。

3 某公路浅埋软弱隧道施工对策

3. 1 开挖方法比选

一般在围岩条件差(Ⅳ、Ⅵ级围岩)且埋深浅的隧道施工中，较安全可靠的施工方案是采用侧壁导坑、中隔墙(CD或CRD)等施工方法。但这些施工方法工序多，机械化程度低，劳动强度大，进度慢，且存在对围岩扰动次数多的缺陷。为此，在这类地层的山岭隧道中目前多采用超短台阶法或短台阶法进行施工。这类方法弥补了前述方法的不足，便于现场组织，缩短了工期、而且投资相对节省。

3.2浅埋软弱隧道支护控制措施

3.2.1软弱围岩支护的作用机理分析

从地质工程观来看，软弱围岩由于其强度较小，无法自稳，因此必须对其进行改造，以满足隧道工程安全性的要求。

（1）锚杆加固围岩

锚杆系利用围岩自身强度来支护围岩，它的主要作用有；悬吊作用，通过锚杆把欲脱落的岩块悬吊在深层完整的坚硬围岩上；组合梁作用，用锚杆把层状岩体连接在一起，增加层间摩阻力，形成组合梁；加固作用，用锚杆将隧道周围有节理、裂隙的岩体或软弱岩体紧压在一起，以增加岩体的强度。对于软弱围岩，锚杆作用是上述作用的组合。

（2）喷射混凝土

喷射混凝土支护的特点是：施工时机的选择和喷射厚度的掌握均比较灵活，往往在地下工程开挖后及时跟进。混凝土喷层的作用机理概括起来有如下三点：①改变围岩表面受力状态。由于喷层能与围岩密贴和粘结，并能给围岩表面以抗力和剪力，从而使围岩处于三向受力的有利状态，防止围岩强度恶化。②填平补强围岩、分配外力、防止围岩松动、间接提高围岩中的环向力，提高组合拱的质量，使组合拱的支撑能力增强。③覆盖围岩表面。喷层直接粘贴岩面，形成防风化和止水的防护层，并阻止节理裂隙中充填物流失。

（3）注浆

①注浆加固提高了支护结构的整体性、承载能力和稳定性。注浆后，使得作用在拱顶上的压力能有效传递到两墙，通过对两墙的加固，又能把荷载传递到底板。由于组合拱厚度加大，这样又能减小作用在底板上的荷载集中度，因此能减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形，减轻底鼓，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性，能够承受动压的作用。②注浆后将松散的岩石胶结成整体，提高了岩体的凝聚力和内摩擦角，从而提高了岩体的强度。③注浆也可以使得普通端锚式锚杆改变为全长锚固，使得锚杆与围岩形成一个整体，充分发挥锚杆的作用，形成可靠有效的组合拱。

（4）钢支撑

在软岩地下工程中，地下工程掘进后，围岩的自稳时间极短，而喷射混凝土、锚杆不能及时提供足够的支护抗力，为了维持围岩的稳定，保证地下工程设计断面，需要在开挖后的短时间内给予围岩强有力的支护，这时往往采用钢支撑支护。其作用机理有：①钢支撑强度和刚度高，能够承受较高的围岩松动压力和形变压力。②钢支撑较易按照地下工程设计断面制作，其强力支护保证了设计断面的要求，围岩的稳定性和施工安全性显著提高。③钢支撑支护施工快速方便，在短时间内即给软岩地下工程围岩强力支护，防止地下工程围岩变形过大发生破坏。

3.3 软弱围岩隧道爆破控制技术

由于隧道围岩自稳能力差，只能采用短台阶甚至超短台阶法开挖，开挖爆破均应采用光面爆破；钻爆作业中应检测围岩爆破扰动深度、爆破震动对周边及中间岩柱的破坏程度，对爆破震动加以控制，以利于隧道围岩的稳定。

3.3.1 爆破器材

炮眼钻孔采用凿岩机、湿钻法施钻。炸药使用乳化炸药，周边眼使用小药卷。起爆使用用国产Ⅱ系列 1~15 段非电毫秒微差雷管，少量火雷管进行引爆。

3.3.2 爆破设计

隧道爆破设计包括钻孔孔径、掏槽方式与最小抵抗线、炮孔深度、炮孔间距、单位耗药量、单孔装药量计算、总药量的计算、最大一段允许用药量的确定、炮孔数目的确定、炮孔布置、起爆顺序等。

3.3.3 爆破作业施工顺序

爆破作业施工顺序为：画断面轮廓线—钻眼爆破—清理危岩—出渣—补炮—出渣—初期支护—下一轮循环。出渣使用一台ZL50C侧卸式装载机，3台EQ自卸车运输，一台 PC220 挖掘机清理断面。

3.4 隧道施工防坍措施

（1）微型开裂处理措施，喷射混凝土封闭开裂面,喷射混凝土厚度不得小于3 cm,封闭后对其进行观测,如果不再开裂说明已经稳定,就无需再处理；如果封闭后在短时间内再次开裂,则说明开裂变形在不断发展,必须采取更强的加固措施。

（2）对于裂缝不断发展、素喷混凝土封闭无效的开裂面可以采取小导管注浆挂网喷射混凝土处理。a.在开裂面上钻孔施作注浆小导管，小导管采取 80 cm×80cm 梅花形布置，长度不得小于 4.5 m，覆盖范围要超过开裂面短边长度的1/3，最小不得小于1.0 m。当围岩破碎难成孔时可用自进式锚杆代替。b.小导管打入围岩后铺挂钢筋网,钢筋网采用Φ10钢筋加工成15 cm×15 cm的钢筋网片，钢筋网片全部与小导管焊接牢固。c.将小导管用Φ16钢筋纵横连接，形成大钢筋网。d.用水泥—水玻璃双液浆通过小导管对岩体进行注浆,注浆压力不要过大,裂缝流浆后停止注浆。e.注浆后采用C25喷射混凝土进行封闭，厚度不得小于8 cm,将钢筋网片和大钢筋全部覆盖。

4 结语

本文结合当前社会发展与研究背景，简要介绍了软弱围岩隧道施工方法。在实际过程中，尚需全面了解和掌握软弱围岩隧道的施工特点，总结围岩和支护结构的应力应变规律，从理论高度解释和认识软弱围岩条件下浅埋隧道施工过程中受力规律和工程特点，才能灵活的运行施工技术，并为制定科学、合理的施工方案与安全防范措施提供指导和依据。

参考文献

[1] 何满潮，景海河，孙晓明．软岩工程力学[M]．北京：科学出版社，2002

[2] 张志强，关宝树．公路隧道在膨胀性围岩地段施工的稳定性分析[J]．公路，2002(2)：61-63.

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关键词：高速公路；连拱隧道；施工方法；西台子

中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：

1工程概况

西台子隧道位于长（春）深（圳）公路承德至承唐界段，隧道起止点桩号为K60+150.00~K60+353.00，长203m。位于R=1340m，Ls1=200m，Ls2=155.565m的曲线上。纵坡采用+0.4％（1470m）的单向坡，拟定隧道净宽14m，有效净高为5m的建筑限界，隧道平面见如下图1。为满足该隧道建筑限界和通风、照明、交通监控、通讯、消防等设施所需空间和路线曲线情况，隧道设计净跨为14.736m。净高为7.605m的三心圆拱曲墙断面。隧道穿越微风化砂岩，灰白色，中细粒砂状结构，薄―中层状构造，坚硬。隧道所处区域基本无地表水，未发现泉水等地下水出露，隧道顶部均覆盖有微风化砂岩，岩体较完整。

3 西台子连拱隧道施工方案分析

由子西台子隧道所穿越围岩基本为Ⅱ级围岩，围岩易破碎，自稳能力差，不允许产生较大变形，必须控制围岩的变形，充分发挥围岩的自稳能力，设计时决定采用双侧壁三导洞施工法施工，单洞采用环形开挖预留核心土法，以减小变形，确保施工安全。但是，根据中导洞开挖的实际情况和现场监控量测信息反馈，最终采取中导洞施工法:贯通中导洞，采用台阶法开挖正洞。在洞内，Ⅱ类围岩段采用“管注浆超前，弱爆破，短进尺，少扰动，早喷锚，勤量测，早成环，二次衬砌紧跟”，Ⅲ类围岩段采用“短进尺，弱爆破，少扰动，早喷锚，勤量测，紧封闭，早成环、快衬砌”等技术措施，并根据监控量测成果及时调整开挖方法和根据监控量测成果，分析情况，适当调整设计参数，以保证安全。由于本隧道的特殊性和施工难度，设计采用双侧壁导坑法施工，因为分步开挖势必造成对围岩的多次扰动，应力不断重新分布，受力十分复杂，稍有不甚将造成坍塌，确定合理的工序关系和施工步骤非常重要。根据本隧道现场实际施工情况，并通过监控量测分析，取消两侧壁导坑，最后决定采用中导洞台阶法开挖施工方案，即：贯通中导洞中墙混凝土灌筑洞口管棚施正正洞上台阶掘进及初期支护中墙顶防排水处理正洞下台阶开挖及初期支护正洞边墙基座衬砌，封闭仰拱一正洞二次衬砌。根据大跨浅埋软弱围岩双连拱隧道修筑的实际经验，中导坑贯通后，在开挖上下行线时，其左右洞掌子面纵向错开约30m，仰拱铺底超前，一般与开挖面的距离为约3Om，二次衬砌紧跟，一般与开挖面的距离为约50m。

4中导洞台阶法开挖

为确保工期及施工安全，遵循“早进洞、晚出洞、少扰动、强支护”的方针，先进行洞口防排水处理，再在进出口各预先施作长约4m衬砌护拱进洞，边、仰坡尽量不扰动，这样做既保护环境又确保施工安全。进洞口拱部打设超前小导管注浆，先开挖中导洞上半断面进洞。依据中墙设计尺寸，并考虑施工作业空间。采用人工配合PC200型挖掘机开挖，PC200型挖掘机配合装载机装碴，10t翻斗车出碴。开挖后挂网喷混凝土封闭并配以工字钢钢支撑，间距lm。因为是临时支护，工字钢需拆除，施工中以确保安全为原则，视监控量测结果，可适当调整其支护参数。为防止中导洞洞身积水软化及中墙基础便于施工作业，掘进时先开挖上半断面，底部预留.05m~1.0m高。中导洞贯通后，再扩槽开挖下半断面，支护紧跟。中导洞开挖进尺控制在1.0m以下，台阶长度控制在3~5m，根据量测结果分析，可适当调整台阶长度。其中K57+090涵洞进口便道挖方横断面如下图2、图3：

图2 K57+090涵洞进口便道挖方横断面

图3 K57+090涵洞进口便道挖方横断面

5 中导洞施工技术

5.1 正洞上台阶掘进及初期支护

左右洞平行作业时，严禁齐头并进，两洞室禁止同时处于初期支护状态。超前洞室的二次衬砌与另一侧洞室掌子面距离不小于10m。掌子面至二次衬砌的距离和左右洞间错开距离进行控制；正洞开挖采用台阶法，上、下行线并挖错开距离大于30m。施工中由于上下行线初期支护加载于中墙的力大小不一，时间不一为防止中墙侧移、倾倒，中墙两侧随施工进展，打设木支撑。

5.2 正洞下台阶掘进及初期支护

上台阶贯通后，即开挖下台阶，开挖先预留马口，作为拱部初期支护的支撑点。采用松动弱爆法，以保护中墙混凝土。马口跳槽开挖，初期支护紧跟。正洞边墙基座衬砌及封闭仰拱:下台阶开挖后，先衬砌侧边的矮边墙，并及时封闭仰拱。

5.4 防水层施作

由于采用曲中墙结构，故防水层按分离式隧道形式设计，防水板及土工布按全断面布设。虽然施工时围岩裂隙水较为丰富，待衬砌完毕后，未出现渗漏水现象，彻底解决了整浇中墙与二次衬砌连接处渗漏水严重难以处理的设计缺陷。

5.5 正洞二次衬砌

二衬采用先墙后拱法施工，用泵送混凝土，由于曲线半径较小，6m一个工作循环。衬砌模板用衬砌台车，施工时焊接一台架作为作业平台。为防止施工缝漏水，在施工缝处混凝土中部按设计埋设桥式橡胶止水带，混凝土面凿毛处理。

6 结论与建议

本文对连拱公路隧道原设计为三导洞施工，施工完中墙后，再开挖两侧导坑。但是，根据现场实际情况及监控量测分析，采用台阶法开挖更加有利于隧道的整体稳定，因此取消两侧壁导坑，结果表明施工效果不错。此次研究表明，在实际工程应用中，对施工技术不断的探索与改进，将会使整个施工工程取得更好的生产效率，保证施工安全，在此将本次研究得出的相关要点总结如下。

6.1 侧壁导洞法施工评价

该法最明显的优点：突破隧道施工中开挖的一般次序，对控制地表及内部变形十分有利，可减小由于拱顶压力产生的拱脚下沉。但也存在不少问题：工序繁多、作业空间狭小，进度较为缓慢、不利于机械化施工；各作业面施工相互影响较大，在围岩条件较好时转换施工方法困难；对围岩扰动次数较多，对控制工程造价较为不利；在施工中量测资料表明围岩变形无收敛趋势，加固比较麻烦，对施工要求相当高等等。这些需要今后在实际施工过程中不断探索与改进。

6.2 对台阶法施工的建议

通过在西台子隧道正洞开挖对该方法的应用实践，在此建议施工时应注意以下事项:（1）台阶施工中，拱部弧型导坑钢拱架要求拱脚部位有扩大基础的硬底，又要保证接腿时便于螺栓的连接，一般用厚4~5cm，宽40cm，长1~2m的厚木板做基垫可有效解决；（2）“后部接腿”要求严格，必须严格控制接腿的及时性，确保不出现多榀钢拱架单侧同时悬空或两侧同榻钢拱架同时悬空现象的出现，并应充分考虑到松散围岩或软弱固岩中锁脚锚杆的不可靠性；（3）拱跨及边墙立设钢拱架时，对严重超挖部位应用同级混凝土回填密实，绝对不允许在钢筋网内一次性填片石再喷浆封面，造成空隙和内外两张皮现象，

参考文献

[1] JTG D70―2004，公路隧道设计规范[s]

[2] JTG F80／1～2004，公路工程质量检验评定标准[S]

[3] 郑廷辉.高速公路连拱隧道设计与施工浅谈.山西交通科技.2007，4（187）

[4]吴祥松，李海蕾，金玉.高速公路连拱隧道建设的应用与发展.嘉兴学院学报，2009，（5）

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关键词：公路；隧道防排水；施工控制

随着我国经济的高速发展，随之而来就是中国交通事业的迎来了蓬勃发展的机遇。我国有着辽阔的山地地形，因此，隧道施工交通事业的发展企业非常重要的作用，要想中国的交通真正地做到四通八达，在必要的时候就要穿山凿洞。从整体上看来，我国的公路隧道技术已经成熟，但是防排水技术一直是我国公路隧道施工技术攻克的难点之一。

一、公路隧道防排水的设计原则

不同公路隧道防排水设计类型有着不同的特点：（1）对水环境的影响：排水型隧道对地下水环境有较大影响（地下水流失），防水型隧道对地下水环境影响较小（基本没有流失）；（2）衬砌压力：排水型隧道没有水压，防水型隧道全水压；（3）防水层范围：排水型隧道的拱与墙，防水型隧道全断面铺设；（4）抗侵蚀能力：排水型隧道二衬混凝土抗侵蚀能力较差，防水型隧道二衬混凝土抗侵蚀能力较差较好；（5）工程投资：排水型隧道投资较少，防水型隧道较多；（6）维护费用：排水型隧道的维护费用与使用时间呈正比，防水型隧道维护费用较低。

例如，在法国的公路隧道大多以排水为主，并要求围岩水和污染水分开排放；但是“全封闭、不排水”是德国新建隧道的设计理念，它不允许地下水流入隧道。

二、公路隧道防排水的施工控制方法

1.隧道施工中混凝土初喷时的防排水措施。

建议采用超前固结注浆的施工方法。具体措施是在开挖前对掌子面前方断层、破碎带、含水层等施作超前措施并采用单液或双液固结注浆，不仅增强了围岩稳定性，而且对防水、堵水也起到一定作用[1]。

由于我国的隧道施工（包括公路隧道和铁路隧道）通常都采取爆破开挖的方法，因此，对爆破的质量有着较高的要求，它的质量高低直接关系到围岩稳定性的强弱，而且还对隧道的防排水效果有着莫大的影响。所以笔者建议如果可以采用预爆破或者光面爆破，应该尽量采用这两种爆破方式，爆破的质量越高，对隧道防排水（主要是防水）效果的影响就越小。

除此之外，我们还可以采取对不同层裂隙漏水位置设置暗埋式排水管并多层喷混凝土的方式，达到二次衬砌和防水层之间无水压的目的。虽然我国采用此种方法的时间还不是很长，然而也正是因为此种原因，它的开放应用前景十分广阔。在应用的过程中，注意关注欧洲国家采用此法的最新动态，学习经验，吸收教训，尽量少走弯路。

2.二次衬砌之前的公路隧道防排水施工控制方法

2.1土工布的铺设。

现代隧道在铺设防水板之前，普遍采用300-400g/m2土工布作为防水板的垫层，其目的有两个：保护防水板，避免防水板直接与初期支护或围岩接触，造成损伤；滤水作用，通过土工布的过滤把一部分地下水泄到墙角的排水管道，减少水压力，对阻止排水管道阻塞也能起到一定的作用。在铺设时由拱顶向两侧对称铺设，采用专用塑料垫圈作固定点，使用射钉枪或铁锤将水泥钉通过垫圈中央打入喷射混凝土中，用以固定土工布[2]。

2.2防止防水板的破坏。

相关的研究显示，防水板的破坏原因是二次衬砌间与喷射混凝土的压力（部分由于两者收缩变形的失调）不协调而导致剪力的发生，会造成防止防水板破坏；除此之外，喷射混凝土表面的粗糙不平也是导致防止防水板破坏的诱因之一。防水板的破坏极大地影响了防水板的防水效果。目前，能够用来避免防水板破坏的措施主要有以下几种：

第一，检测喷射混凝土表面。假若发现锚杆露头、钢筋、喷混凝土尖，应该首先将它们去除，然后采用砂浆罩面，其主要目的就是要使防水板的表面光滑平整。

第二，喷射混凝土表层应该防止使用碎石，首先采用卵石作为粗集料，并且在初凝之前，应当机械压抹，至少人工压抹。

第三，恰当地增加防水板垫层，即土工布的厚度。例如，笔者建议防水板的垫层可以采用双层的土工布，防水板的防护力度因此将得到加强。于此同时，防水板的厚度也可以恰当地增加一些。最好能够达到1.2毫米至1.5毫米。

2.3橡胶防水带的安装。

预埋式橡胶防水带在隧道施工中通常采用的安装方式，橡胶防水带具有施工简便、构造简单以及质量可靠等诸多的优点，因此在隧道防排水施工中比较受到青睐。

目前橡胶防水带安装通常先钻钢筋孔，然后将制成的钢筋卡卡紧止水带一半，另一半止水带紧贴在挡头板上。止水带现场接头一般采用搭接，通过胶粘剂进行粘合。也有采用钢钉把遇水膨胀止水带固定在预留槽内安装方法，这种方法简单、快捷，而且施工效果良好。为减少接缝防水失效的可能性，最好避免止水带接头。如果无法避免，接头不应设在拱顶，可设在边墙处，接头要有利于排水，不应反向搭接[3]。

2.4二次衬砌施工措施

目前，国内公路隧道二次衬砌普遍采用抗渗或防水混凝土。施工中普遍存在的问题是背后混凝土振捣不密实，往往留下空洞，二次衬砌出现蜂窝麻面等现象，给防排水留下很大的隐患，部分是施工的原因，也有材料自身的原因。通过提高施工人员素质、采用合适的材料、采用二次衬砌背后压浆等方法，可以收到良好的效果。

3.公路隧道防排水比较常用的防排水措施。

3.1安装环向排水管。

环向排水盲管的作用是在岩面与初期支护喷射砼之间、初期支护喷射砼与防水板之间提供过水通道，并使之下渗汇集到纵向排水管。环向排水管的设置视地下水施工渗漏情况具有较大的灵活性。

3.2安装纵向排水管。

纵向排水管是沿隧道纵向设置在衬砌底部外侧的透水盲管。Ø为10cm的带孔软式透水管或者弹簧排水盲管是当前常用的纵向盲管，其主要作用就是将防水板垫层下与环形排水管排出的水汇集到横向排水管当中，最后流出。在安装之前，应该将安装基面整平；在安装的时候，必须保持适当的排水坡度，并且中间不能够有扭曲和凹陷等等，避免泥沙在再次沉淀而导致排水管的堵塞与淤积。

3.3安装横向排水管。

横向排水管位于衬砌基础和路面的下部，布设方向与隧道轴线垂直，是连接纵向排水盲管和中央排水管的水力通道。硬质塑料管通常被作为横向排水管来使用，在施工的过程中，通常要提前留好接头，在地面施工的时候将其连接到中央排水管。

横向盲管的检查内容主要包括：查看接头是否密实和牢靠，查看接头位置是否有断裂，在最大程度上确保纵向盲管和中央排水管之间的水路通常。排水管的断裂通常会导致排出水漫出地面，发生路面冒水翻浆，对过往汽车的行驶安全产生不利的影响。为了减轻路面负荷对横向盲管的压力，应该在横向盲管上面建立适当的缓冲区，否则很容易导致横向盲管的变形，甚至破裂，对正常的隧道排水功能造成不利影响。

结束语：

要解决好隧道渗漏水问题，不仅设计方案要合理，更要严格按图施工，注重过程控制[4]，并且还要考虑运营期间的维护问题，要作为一个系统工程来考虑。

参考文献：

[1]东西高速公路项目中标段专用技术条款(CCTP)，隧道分册[Z]，2006.

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我国是一个地域辽阔，多山岭重丘的国家。从隧道的形式上看，公路隧道已从以前的两车道隧道，发展到今天的三车道隧道、四车道隧道、连拱隧道、小净距隧道、分岔隧道，公路隧道在建设过程中已取得丰硕的成果。隧道施工，隐蔽工程的工序较多，施工质量的控制是工程建设的关键，本文重点讨论提高隧道施工质量的技术措施和方法。

1 做好围岩的施工分级判断

对于隧道工程而言，隧道地质条件在设计阶段已经进行了初步勘察和详细勘察，但是由于地质条件、勘探工艺和勘察手段的限制，设计阶段勘察所获取的地质信息一般是有限的、不完整的，因此，设计阶段的围岩分级只能是预分级，其与实际地质不一定相符，必须通过施工阶段地质工作进行修正，这就是施工阶段围岩分级。

施工阶段的围岩分级是修正设计阶段围岩级别的基础，是使隧道结构设计和施工方法更加符合工程实际的基础，也是提高隧道工程施工质量的关键。在隧道施工过程中，结合开挖工作面对围岩级别进行重新评判是极为重要和客观真实的，通过现场对围岩级别的重新评判以指导施工、反馈设计是现代隧道工程设计施工中的重要环节。目前，比较常用的围岩施工分级有定性分级方法、定量分级方法，以及国内最新研究成果根据围岩指标定性描述的量化分级方法。这些分级方法，都是先根据基本指标进行基本分级，再根据修正指标进行围岩级别修正，最后得到围岩级别。施工过程中应动态地及时准确判定围岩级别，根据不同地质条件如断层破碎带、浅埋隧道、涌水、裂隙发育、岩爆、溶洞、偏压地段等进行针对性动态改进设计支护类型，治理地质灾害，确保工程质量。

2重视隧道开挖的力学问题

隧道开挖的过程也是隧道周边围岩压应力的释放过程。对圆形断面隧道来说，在弹性介质、静水压力场中，开挖后坑道周边的最大主应力是初始应力的 2 倍。如围岩的单轴抗压强度比重分布的应力小，隧道周边围岩将塑性化，为此，隧道开挖后需要强大的支护结构来控制变形。大量的工程实践证明，隧道开挖后的应力在侧壁处比较大，且开挖宽度越大，轴力也越大，隧道断面底脚处的应力集中过大，要求的地基承载力较大。隧道开挖中应特别注意隧道轴线上方的地貌突变而产生施工应力集中释放的围岩松弛现象。施工中应要求施工、监理单位对照施工图纸重点调研地形地貌，对沿隧道轴线的地貌中有凹谷，且低凹地面至隧道顶部距离小于 3 倍洞宽的里程桩号，或在地质预报中发现的破碎带、不同类别围岩的界面处，为防止洞身开挖中造成应力特变现象，施工时严格要求“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”以防止隧道施工中可能发生的冒顶和坍塌事故；同时应加强对隧道断面底脚处的排水处理和提高支护承载力。

3制定合适的施工措施

对新奥法的理解不当，施工方法不合适，也易造成公路隧道各种病害。

为稳定围岩，有效控制超欠挖，防止塌方等灾害，洞身开挖爆破必须采用光面爆破或预裂爆破，减少对围岩的扰动。级别较好的围岩进行光面爆破,采用全断面开挖法，也可采用导坑法、台阶法；级别较差的围岩地层采用正台阶法，严禁半断面超前施工，又不及时用临时仰拱封闭的做法。尽快形成一次支护封闭，是防止变形、塌方的重要手段。特大断面施工采用侧壁导坑法，联体隧道采用中导洞法。软弱破碎围岩采用超前支护(大管棚、注浆小导管、超前锚杆等)，遵循新奥法“短进尺、弱爆破、紧支护、勤量测”原则指导施工。

隧道施工中为减少粉尘，保障施工人员的身体健康，钻爆施工中宜采用“湿式钻眼”；为提高爆破的安全性规定必须采用塑料导爆管进行非电起爆；隧道施工中应推行节能环保的 “水压爆破法”。水压爆破提高了炸药能量的利用率和围岩破碎率，减少了爆破对围岩的扰动破坏，通过对典型工程的试验研究对比,水压爆破时炸药节约量 20%左右、粉尘降低率达 40%以上,其掘进速度的施工工效也较高。

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关键词：公路工程；隧道；施工质量；检测

我国正进入公路隧道建设的黄金时期，大量公路隧道工程正在建设或者即将开始建设。公路隧道施工质量控制是目前工程建设关注的热点问题之一，而在具体工程施工质量检测中，检测方法的选用以及如何准确进行操作非常关键。

1目测法

公路隧道工程中采用的目测法是指主要通过目测的手段，对工程施工工序是否合理，工艺的外观效果、平整度、缝隙是否符合要求等各类情况进行目测，以检查确定其质量是否合格。特别是隧道竣工验收检测中，工程外观表象检查是工程合格评定的基本要求之一。目前国内在公路隧道施工过程和竣工验收检测中外观表象方面的检测仍然主要采用目测法进行检测评定。

目测法在实际工程检测应用中，具有操作简单，方便实用的特点，目测结果直接对照标准规范或者设计要求即可得出结论，可快速发现工程质量问题，为工程质量判断提供有效决策支持。如在洞口施工检测中，施工外观需通过目测法进行鉴定，具体要求混凝土表面平整密实、无蜂窝麻面；砌石材料无水锈；砂浆饱满、砌缝横平竖直、表面平整；洞门轮廓线直顺、清晰、美观；泄水孔泄水良好，伸缩风、沉降缝位置适当，墙背回填密实等。

目测法在工程检测中己经应用多年，总结各方经验，其基本操作要领可通过“看”、“摸”、“敲”、“照”四种手段来进行概况。

“看”，就是根据质量标准进行外观目测。如观察防水管材外观是否符合要求，洞口施工是否平整密实、有无蜂窝麻面等，其它如施工顺序是否合理，工人操作是否正确等，也需要通过“看”在进行检查。

“摸”，就是手感检查。如止水带现场接头是否牢固，砌体衬砌是否掉粉，地面有无起凸等，均可通过手摸加以鉴别。

“敲”，是通过敲击方式进行音感检查。对石材、钢材、衬砌空洞可通过敲击细听声音，检测是否密实和是否存在空鼓等情况。

“照”，对于难以看到或光线较暗的部位，可采用镜子反射或灯光照射的方法辅助进行检测。

2量测法

量测法在施工质量检测中采用非常普遍，主要是借助量测工具，对各项施工情况根据检测要求进行量测检查，通过实测数据与施工规范及质量标准所规定的允许偏差对照，来判别质量是否合格。公路隧道施工质量检测中，洞口边坡、高程、隧道净空等施工具体情况，大部分的质量评价指标主要都是通过相应的量测的手段来进行检查。

量测法在检测公路隧道施工质量实际应用中，操作容易，实用性强，效果明显，部分工程仅需采用最基本、最传统的量测手段，便能较准确的对工程质量进行辅助控制。量测法目前在公路隧道施工质量检测中，被广泛采用。实际量测中，量测值和标准值之间必然存在差异，这就是误差理论，误差是多方面引起的，主要可以分为仪器误差和人为误差。任何量测都不可避免地存在误差，如何最大限度地减小测量误差，避免误差对检测结果产生影响，是目前误差研究的主要方向之一。我们在量测的过程中，也应严格按照量测规范操作仪器，避免人为误差，尽量降低仪器误差，以保证数据高精确度高质量，确保质量检测的有效性。

结合实践经验，隧道工程施工质量检测中采用的量测法基本操作要领主也可归纳为“靠”、“吊”、“量”、“套”四种基本手段。

“靠”，是用直尺、塞尺检查洞壁、基地、路面的平整度等。

“吊”，是用托线板以线锤吊线检查相关垂直度。

“量”，是用测量工具和计量仪表等检查断面尺寸、轴线、标高、湿度、温度等的偏差。

“套”，是以方尺套方，辅以塞尺检查。如对预制构件的方正检查等。

3声波反射法

声波反射法主要采用波形对比分析和频谱分析两种基本方法，再实际检测中通过波形及频谱特征来确定衬砌混凝土的健康状态，从而可判定混凝土内部缺陷范围、衬砌体和围岩结合情况及衬砌厚度。

声波传播特性是其检测施工质量缺陷的物理基础。当声波垂直入射到两种介质的界面时，一部分能量透过界面进入第二种介质，成为透射波，波的传播方向不变；另一部分能量则被界面反射回来，沿与入射波相反的方向传播，成为反射波。常见的声波法检测衬砌混凝土质量主要有透射波法和反射波法。

透射波法原理与CT扫描相似，它是根据超声脉冲穿过混凝土时，在缺陷区的声时、波形、波幅和频率等参数所发生的变化来判断缺陷的，要求被测物体有一对相互平行的测试面。这种方法的不足之处是其无法确定缺陷的准确位置，即它只能确定缺陷在平面上的投影位置，对于深度信息则无法获得。

声波反射法则是根据超声脉冲在缺陷处产生的反射现象来判断缺陷，这种检测方法较适用于只能获得一个测试面的洞室或用于隧道衬砌健康状态的检测。声波反射法主要用于检测锚杆锚固质量、衬砌混凝土内部缺陷、衬砌厚度和衬砌混凝土与围岩结合情况，常用的检测方法有垂直反射法和等偏移距反射法等。

4冲击回波法

国际上从上世纪80年代中期开始，研究出一种新的无损检测方法一一冲击回波法来检测只存在单一测试面的结构混凝土的厚度及其内部缺陷。冲击回波法应用于混凝土构筑物无损检测，具有简便、快速、设备轻便、干扰小、可重复测试等特点。

冲击回波法的基本原理是利用短时的机械冲击(用一个小钢球或小锤轻敲混凝土表面)产生低频的应力波，当应力波传播到结构内部，被缺陷和构件底面反射回来，这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来，并被送到一个内置高速数据采集及信号处理的便携式仪器，将所记录的信号进行时域和频域分析即可得出混凝土的厚度或缺陷的深度。

冲击回波法特别适合于单面结构，如路面、隧道底板、隧道衬砌等结构的检测。用钢球产生的超声波和音速范围内的机械应力脉冲检测结构时，用传感器可记录观察到的多次反射波，通过对其进行频率分析，能够获得有关衬砌厚度的数据及特殊反射体的重叠。目前冲击回波法己经能成功地应用于检测60cm厚的理想隧道内壳厚度。

冲击回波法在工程检测应用中也存在很大的片面性，其能达到的检测深度对要检测的材料结构、强度以及应力脉冲的频率依赖性很大，而材料结构、强度以及应力脉冲的频率会受到所选球尺寸的影响。另外，冲击回波法还极大地依赖回波响应、频谱分析等应力波理论，解释较为困难，而且对混凝土表面的光洁度、藕合剂层厚要求较高。

5超声一回弹综合法

混凝土强度的综合法检测，是采用两种或两种以上的单一方法或参数(力学的、物理的或声学的等)联合检测混凝土强度的方法。由于综合法比单一法检测误差小和具有较宽的适用范围，因此在混凝土的质量控制与检测中的应用愈来愈多。一般来说，在合理选择各种单一方法组合的前提下，所采用的非破损检测方法越多，混凝土强度的检测精度也越高。

超声一回弹综合法是超声法检测和回弹仪测量的综合，目前是国内外研究最多、应用最广的一种混凝土强度检测方法。

超声法检测的混凝土强度与超声波在混凝土中传播速度之间有相关性，混凝土强度越高，其传播速度越快。混凝土强度与弹性模量有相关性，弹性模量高的混凝土强度高，而弹性模量与声速具有定量关系，因此，混凝土强度和声速亦有相关性。这给超声检测法提供了理论基础。

回弹法测混凝土强度是基于强度与混凝土的表面硬度有相关性，而表面硬度可由回弹锤的反弹高度即回弹值反映。因此，混凝土强度与回弹值之间也有相关性。这样，回弹仪测量混凝土强度也具备理论基础。

超声一回弹综合法，是综合超声法检测和回弹仪测量，对隧道衬砌超声声速(V)和回弹值(R)进行检测，然后把强度值与声速和回弹值进行二元回归，参考护《超声一回弹综合法检测混凝土抗压强度技术规程》推荐的公式:

式中:F是混凝土强度，A、B、C是待定的回归方程系数。

若再考虑碳化层的厚度L，则可建立三元回归方程:

中:F是混凝土强度，L是混凝土碳化层的厚度(mm)，D是待定的回归方程的系数。

回弹仪所测回弹值反映衬砌混凝土的表面强度，超声波声速则可以反映衬砌的内部强度信息，超声一回弹综合法检测混凝土强度，既可内外结合，又能在较低或较高的强度区间相互弥补各自的不足，能够较全面地反映结果混凝土的实际质量。超声一回弹综合法与单一的回弹法或超声波法检测强度相比，是一次重大的进步，因而在隧道衬砌的强度检测和隧底混凝土底板或仰拱强度检测中得到了广泛的使用。

6高密度电阻率法

高密度电阻率法是陆域或水域以小偏移距激发和接收，对其下部地层或下部目标物进行连续扫描的一种等偏移距地震波法。它实际上是一种阵列勘探方法，以研究地下介质体的电阻率差异作为其物理基础，根据电场作用下地层中传导电流的分布规律，推断地下不同电阻率地质体的存在情况。

电磁波在介质中传播时，其能量逐渐衰减，接收到的反射信息既与介质的电性有关，也取决于介质的厚度。检测隧道混凝土衬砌时，当雷达的正下方介质吸收电磁波能量致使吸收损失较大，雷达接收到的目标体有效信息不足以区分背景噪声时，则难以确定衬砌背后的状况，此时可以采用高密度电阻率法。

高密度电阻法检测的参数是电阻率，被检测的介质不同，电阻率也不同，如混凝土、道柞、岩石、土层、溶洞等；介质的状态不同，其电阻率也不同，如含水状态、结构破损与完整等。

高密度电阻法还具备点距密，测量精度高，算术坐标图件对深层表现比原对数坐标清晰，成果资料直观等特点。目前高密度电阻率法己被广泛应用于工程质量检测中，在隧道工程地质勘测、隧道底充层、底板、仰拱结构状态、隧底病害等方面应用尤为广泛。

7多频电磁法

多频电磁法是近10年来才发展起来的一种专门探测浅层目标物的方法。它通过发射线圈向地下发射多种频率的电磁波，电磁波进入介质中要产生传导、极化、磁化现象，而这些现象反过来又改变原电磁场的状态，这就是电磁波和介质的相互作用。把这种作用的结果反映到地面观测点，用仪器在地面观察点上测出电性参数(电阻率或电导率)，这就是多频电磁法解决地质问题的物理前提。

电磁法的多频概念源于“趋肤深度”原理，即探测深度与频率成反比，低频信号在介质中传播很远，可研究结构深部构造，而高频信号只能传播短距离，则用来探测浅部构造。扫描一个频率窗口相当于一个探测深度，发射多个频率做多个深度探测。多频电磁法作不同频率即不同深度的探测称为“频率测深”，提供结构的垂向断面图；也可作相同频率即相同深度的探测，称为“频率平剖面”，提供结构的水平剖面图。

多频电磁法测得的参数是电阻率或电导率，被测的物质只要有电性差异，就可采用。目前多频电磁法多应用于隧底检测，工效较高，安全性较好，在地质预报探测掌子面前方地质情况也有所应用。

8地质雷达法

地质雷达法主要是通过雷达发射电磁波，利用电磁波在介质中的反射速度和反射情况，确定目的物的位置及形状，从而对工程质量进行有效判断。我国从1992年起，开始利用地质雷达法检测隧道工程质量，主要用于隧道地质超前预报、隧道衬砌质量检测、隧道基底施工质量检测等方面。

地质雷达用于隧道衬砌质量和基底施工质量检测，是基于隧道衬砌混凝土与衬砌背后基岩，衬砌混凝土与钢拱架、钢格栅，衬砌背后超挖回填空隙、空洞与密实的衬砌混凝上及衬砌背后基岩之间的介电常数和电阻率都有一定的差异；同样，隧底道柞层与混凝土铺底，回填层与仰拱层，铺底、仰拱层与基岩之间的介电常数和电阻率也有一定差异。地质雷达法利用这些差异，将地质雷达的发射和接收天线密帖在衬砌表面或者道碎表面，电磁波通过天线进入混凝土衬砌层或者隧道底，遇到钢筋、钢拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气的分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂隙面等时，会产生反射，并传递到反射天线，此时，可测出反射波的入射、反射双走向，并计算出反射波走过的路程长度，从而可求出天线距反射界面的距离，根据反射信号的特征判断衬砌背后空隙、空洞、钢筋、钢拱架，隧道底部仰拱、铺底层以下的填充层等的存在、状态，且可计算出其埋深，确定其位置。

篇6

关键词：浅埋暗挖隧道监测方法沉降

U455.4

1 引言

监控量测及信息反馈技术是现代隧道施工方法的重要组成部分,是监控围岩与结构稳定性的重要手段。在复杂多变的地层中实施某一工法时,或在同一地层中实施不同施工措施时,都将面临对实施效果的正确评价,经验固然是类比和参照的有效手段,但无法在定量控制工序环节时提供及时有效的方案。因而利用监测所获得的信息,进行信息反馈,分析施工效果,并据此调整施工方法,是动态的信息化设计、施工的重要工作内容。

2 工程概况

北京市昌平区回龙观镇科协家园小区位于昌平区回龙观镇黄土北店村，西临八达岭高速路东辅路，东临黄土南店西路，北侧为东北环铁路和北京地铁13号线。其中经八达岭高速路东辅路和黄土南店西路均可穿越铁路，但绕行距离太远，为配合小区的建设和开发，方便小区居民的出行，规划在科协家园小区北侧建设一座人行地道穿越东北环线铁路及城市铁路，人行地道只用于通行行人和非机动车辆。

拟建中的人行地道位于回龙观医院西路西侧75m处，与东北环铁路斜交，交角为86°，相交处铁路里程为东北环线K60+563m，轻轨里程K17+550m。该处既有铁路四股线，自南向北依次为联络线、东北环线及两条城铁线路，均为直线，50kg/m轨，钢筋混凝土轨枕。其中国铁为普通线路、电气化铁路；城铁为无缝线路、地上第三轨供电。在国铁和城铁之间预留东北环线复线位置，与既有东北环线相距5m。该处为高填土路基，路基高约4-5m。人行地道下穿铁路段呈南北走向，全长76.4m，为圆拱直墙结构隧道净宽2.5m，净高2.75m，隧道最大埋深7m，坡度为平坡。施工竖井设在铁路两侧，竖井一衬净空尺寸为4.5×4.5米。

3 工程地质

从地质钻探报告得知，本工程地层隧道顶部覆盖2.5～5.0m的粉质粘土层，最上部为2.0m厚的素填土。隧道底部以下3m仍为粉质粘土，隧道整个洞室处于粉质粘土层。第一层地下水为上层滞水，水位标高42.0m～42.91m；第二层地下水为潜水，静止水位标高为32.51m～33.44m。隧道处于潜水面以上1.8m～2.5m左右，地下水位对洞室施工影响较小。

4 隧道施工方法

隧道采用浅埋暗挖工法施工，初衬开挖时分上下台阶并预留核心土，开挖步距为50cm。结构采用复合式衬砌，初衬为C25喷射混凝土，二衬为C30p8模注混凝土，中间设1.2mm厚EVA防水卷材。

施工始终贯彻暗挖隧道“十八”字方针：管超前，严注浆，短开挖，强支护，快封闭，勤量测的原则。

5 施工监测措施

5.1 监测目的

（1）掌握施工过程中围岩及支护结构的受力状态,确保施工的安全；

（2）为变更设计和调整支护参数提供参考依据；

（3）与理论计算结果相比较,完善计算理论,为以后类似工程积累数据。

5.2 监测项目

根据工程特点,以变形监测为主。主要监测项目有：

(1)洞内监测：

①洞内拱顶下沉监测，仪器：精密水准仪,铟钢尺，频率：1次/天

②洞内水平收敛监测，仪器：坑道收敛计，频率：1次/天

③洞内底板隆起监测，仪器：精密水准仪,铟钢尺，频率：1次/天

(2)洞外监测：

① 路基沉降监测：

在线路外侧设置固定监测站，本工程采用遥测静力水准装置实现自动化观测。

仪器设备：采用遥测静力水准装置，本次观测采用控制测量单元装置1套，静力水准测量仪16套、GPRS通讯系统2套、通讯电缆、电源线若干。

测点布置：横向位置位于线路量测的路肩上，纵向位置的中心观测点设在铁路线路和隧道中心线相交处，以此为中心向两侧各布3个观测点。城铁段共16点（含2个基准点）。测点布置如图1所示。

测点布置及保护注意事项：测点布置应尽量在同一水平面上，预埋件的螺栓位置准确，安装牢固，混凝土密实，和基底耦合。为了在震动后液面很快稳定，需要将轨道两侧的容器用专用柔管连接在一起，该位置可以根据现场的实际情况选定。

观测频率：可根据业主、监理的要求不间断观测，也可以按照隧道施工划分为隧道初期支护、隧道二次衬砌、隧道施工结束后的城铁正常运营三个阶段进行观测。

隧道初期支护施工期间：动态自动监测，并自动报警。设预警值为累计沉降量达到10mm，或连续两次的观测的变形速率大于1.5mm/d。测试间隔1次/h，全天24小时观测。

隧道二次衬砌施工期间：可以根据实测的数据的变化速率对观测周期进行调整，连续一周的变化量小于2mm，可减为2次/周甚至1次/周。

隧道施工完毕城铁正常运营期间：继续观测1-2周，如变化量不持续增加，停止观测。

② 钢轨垂直位移的监测：

为了确保线路运营安全，在列车停运后，拟采用精密水准仪对钢轨进行垂直位移观测。

仪器设备：数字精密水准仪一台（精度0.3mm/km），条码铟钢尺一把。

测点布置：沿轨道布设，点位置同路肩测点，即要在隧道中心线与轨道相交位置处、两侧距隧道中心线0.5B，1B,2B位置设置观测点。每条轨道7点，四条轨道共28点。

观测频率：隧道初期支护施工期间，拟根据开挖工作面距测量断面的距离确定监测频率。遇变化不均匀或变化速率加大，应增加观测频率。

二次衬砌施工期间，可以根据实测的数据的变化速率对观测周期进行调整，连续一周的变化量小于2mm，可减为1次/周。

隧道施工完毕城铁正常运营期间：继续观测1-2周，如变化量不持续增加，停止观测。

③ 钢轨爬行的观测：

仪器设备：全站仪一台，轨道爬行检测尺4个。

测点布置：在城铁两侧施工影响范围以外各30m处设一爬行观测点，利用全站议观测钢轨的爬行位移情况。

观测频率：隧道施工期间1次/天。施工结束后若无特别要求，即停止观测。

④ 路基护坡沉降监测

为确保线路运营安全，在列车停运后，拟采用数字精密水准对路基护坡进行沉降监测。

仪器设备：数字精密水准仪一台，条码铟钢尺一把。

测点布置：沿护坡布设，4个观测点位置设于北侧坡脚。

观测频率：隧道施工期间1次/天。施工结束后若无特别要求，即停止观测。

6 监测数据分析

6.1 南侧路肩沉降

南侧路肩测线时间―沉降曲线图如图2：

由图2沉降时间曲线图可以看出南侧路肩沉降变化较平缓，最大点沉降量为-1.72mm。据洞中开挖显示，地质情况良好，施工安全、有序。

6.2 北侧路肩沉降

北侧路肩测线时间―沉降曲线图如图3：

由图3沉降时间曲线图可以看出北侧路肩沉降变化较南侧大，主要在2月1日至2月4日开挖中，土质发生突变，影响了洞中开挖，降低了开挖速度，显示洞外沉降量增大，最大点沉降量为-5.63mm。

7施工体会

（1）隧道施工监测是一项繁琐而细致的工作,施工能否在安全的前提下顺利进行,施工监测起到了很重要的作用。

（2）在既有铁路及城铁下通过隧道，根据施工监测的数据能够为运营管理及线路维护部门提供可靠的资料，充分保证线路安全。

（3）我国城市地铁方兴未艾,针对施工隧道对既有国铁和城铁运营的影响还处于探索阶段，本项目以实际施工监测数据对隧道施工影响线路情况进行了实践，为我们今后从事类似工程取得了一些经验。

参考文献

[1] 《回龙观镇人行地道暗挖工程穿越地铁13号线监测方案》.

[2] 肖红渠.《五龙岭大跨连拱隧道施工监测及变形特性分析》.

[3] 钟桂彤.铁路隧道[M].中国铁道出版社,1996.

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【关键词】 超浅埋，暗挖隧道，下穿高速公路，施工方法，选择

1.前言

随着隧道施工的不断发展，下穿既有建筑物和线路的隧道越来越多，施工难度越来越大，施工方法的选择显得尤为重要。深圳市红棉路市政隧道下穿机荷高速公路段就是上述复杂隧道工程中的典型。该隧道开挖断面大、埋深浅、围岩十分软弱。本文在对隧道施工方法进行研究选择 。

虽然构筑物类型、变形和受力模式存在差异，但都面临相似的问题，即隧道施工方法的选取、施工对地层、构筑物保护等系列问题，各种下穿类型的隧道技术研究成果可以为彼此提供借鉴。在隧道下穿既有高速公路施工方面，许亚军[2]分析了洛阳新区东干渠下穿洛界高速公路段采用CRD分部开挖法的施工安全性。张鹏，谭忠盛[2-3] 采用数值计算方法对闺乡隧道下穿施工工法进行了优化，并提出根据路面平整度和行车舒适性两个角度确定下穿隧道地表沉降的控制基准。此外，王志[4]、马占荣[5]、王成[6]等都对下穿高速公路隧道的施工方法和沉降控制技术进行了总结，为下穿高速公路的工程施工提供了宝贵经验。

2.工程概况

红棉路求水山隧道下穿机荷高速段，是目前国内下穿高速公路最长的隧道，为双向六车道大断面隧道，其中，左线长163m，右线长177m，隧道中线与高速公路约45°～58°夹角斜交，中心线间距约为43.5m（如图1-1所示），隧道下穿段的开挖跨度约16.0m，高度为11.7m，开挖断面总面积约163.4m2，埋深6m～8m，覆跨比 （H/D） 0.43，为大断面超浅埋隧道，隧道采用大管棚和小导管注浆进行超前支护。

地质及水文情况，隧道穿越地层，围岩主要为人工素填土、第四系冲洪积淤泥质土、粉质黏土、粗砂及残积黏土、强风化泥质砂岩、松散或松软结构，地下水呈小股流水或可出现股状流水，并有少量渗水，围岩开挖后无自稳能力。

图1-1 隧道下穿机荷高速段平面布置图

3.工程特点

隧道断面跨度大、埋深浅、穿越地质多为富水软弱围岩，跨越长度长，施工过程受高速公路强动载影响，开挖极易坍塌，隧道容易变形，施工风险极高，属于国内施工难度罕见的隧道。

2-1隧道横断面结构图

如上图所示：

（1）隧道断面

隧道横断面：宽度16m，高度11m，弧形由半径7.605m和半径5.355m半圆弧分段组成，圆心间距1.591m。

（2）超前支护

采用超前大管棚和超前小导管支护相结合的支护形式，超前大管棚在隧道开挖前施工完成，超前小导管在隧道开挖过程中进行施工。

①前大管棚：沿着开挖轮廓线外放15cm布置，管棚直径159mm，钢管壁厚10mm，管棚中心间距30cm，左线长度163m，右线长177m，施工时双向对打施工;

②超前小导管：Ф42超前小导管，拱部180度范围设置L=3m，环纵间距0.3m*1.5m。

（3）初期支护

①格栅拱架：主筋采用Ф25，环向钢筋采用Ф14，钢筋中心间距245mm;

②钢筋网片：Ф8@200*200，③喷砼：C20网喷混凝土，厚度35cm;

④中空注浆锚杆：Ф25中空注浆锚杆L=4m，环向间距1m，纵向间距0.5m。

（4）防水

采用1.5mm厚PVC板，加350g/m2无纺布。

（5）二次衬砌

①钢筋：主筋采用Ф28，分布钢筋Ф18;

②混凝土：厚度70cm，采用C30，S8模筑混凝土。

4.隧道开挖方法分类

红棉路求水山隧道下穿机荷高速段，埋深仅仅6m～8m，上方车流密集，且距离机荷高速荷坳收费站很近，交通疏解需要占用收费车道，如果封闭范围太大，占用车道太多，则会由于车辆不能及时过收费站而造成交通阻塞。因此，隧道施工无法采用明挖法或者盖挖法，唯一的选择只有采用暗挖施工。

隧道的开挖方法选择的目的，是为了有效的控制这种围岩薄弱处产生局部破坏，在安全和质量保证的前提下，经济快速的进行施工。施工方法选择，主要考虑因素：施工条件的限制、围岩情况、隧道断面跨度、隧道的埋深、工期、环境要求以及经济效益。

根据开挖断面形式的不同，常见的开挖方式有以下7中类型：全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法，参考表3-1隧道开挖方法分类示意表。

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关键词： 隧道施工；安全管理；评价体系

1 确保隧道施工安全的关键是技术管理

虽然影响隧道施工安全的因素很多，但客观的因素是隧道所处的地质条件和自然环境，而主观的因素就是人们对地质的认识能力和改造环境的能力。根据施工的具体条件应用科学、合理的施工方案及施工技术进行隧道施工，是预防和规避施工安全事故的重要手段。从技术管理的角度考虑施工安全，主要就是预防和控制隧道塌方。因此，确保隧道施工安全，技术管理应该从以下几个方面着手。

1.1 加强地质超前预报，预防隧道塌方

隧道地质工作贯穿于整个隧道的施工过程，不良的地质状况对隧道施工影响很大，隧道塌方不仅会影响施工进度、加大施工成本，更严重的是往往形成灾难性事故，导致人员伤亡。将超前地质预报工作纳入隧道施工技术管理，按照“物探先行，钻探验证，有掘必探，先探后掘”的原则组织施工，是隧道施工安全的制度保证。由于隧道地质的复杂性，地质超前预报工作在预测的准确性上距施工要求尚有一定差距。但是随着地质预测预报技术的进步与发展，探测隧道地质状况的方法有多种，根据设计提供的地质资料，并结合施工过程中对隧道围岩观察与判断，将预报手段的适应性进行选择与优化组合，使预测的地质状况尽量接近围岩的实际状况，然后制定合理的施工方案及方法，对预防及控制隧道塌方、保证施工安全还是意义很大的。

1.2 选择科学合理的施工方案、注重工艺控制

随着隧道工程施工技术的长足进步，新的施工方法层出不群，针对特定的隧道施工，如何选择科学合理的施工方法，是施工单位综合能力的具体体现，更是安全生产的前提和有力保障。大量的事实证明，绝大多数的隧道塌方都与施工方案不合理有关。比如，当隧道围岩发生变化时，为了不影响施工进度或节约施工成本，现场技术管理人员有时会存在侥幸心理，不及时改变施工方案，从而造成隧道塌方，甚至会导致劳务人员的伤亡。其次，很好的技术方案在实施的时候也有可能败，究其原因，就是施工工艺控制不严。

2建立健全安全管理制度及措施

安全管理工作在公路隧道施工中是一项重点工作，安全管理工作的好坏不仅直接关系到人的生命安全、工程进度及企业效益，而且牵连到一个企业的声誉和管理素质。建立健全安全管理制度，严格执行安全保证措施，保证公路隧道的施工顺利进展。

2.1 落实安全责任、实施责任管理

隧道施工的安全管理要以“项目经理亲自挂帅、专职安全员直接负责、全员参与”为原则，按照“安全第一、预防为主”的原则，建立健全安全组织结构和安全管理制度，有组织、有领导的展开安全管理活动。项目部要制定安全目标，明确各级岗位人员的安全责任，抓制度落实、抓责任落实。项目经理是施工安全管理的第一责任人，而专职安全员作为安全管理的直接负责人，要经常对施工安全进行定期和不定期的监督检查，加强安全目标管理和各项安全制度的执行情况，认真填写安全检查记录和各种安全统计报表，及时分析安全动态，提高安全管理水平，将安全隐患消除在萌芽状态。

2.2 安全风险管理及施工应急措施

公路隧道作为一种比较特殊的建筑结构，在施工过程中安全风险源比较多，如隧道塌方，突发性的涌水、排放的有毒有害气体、岩溶、软弱断层等不良地质灾害，都有可能造成较大的施工安全事故。因此，在隧道施工中要加强安全风险管理，采取预测预防的措施，避免和控制此类安全事故的发生。但是，安全事故虽然是人们不希望发生的，可有时也往往是违背人们意愿的。因此，在施工前要做好事故应急预案及措施。事故一旦发生，立即启动应急预案，采取有效措施，控制事故继续发展，将人员伤亡及经济损失减小到最低程度。同时，要以严肃、科学的态度去认识事故、实事求是的按照规定、要求上报相关部门，分析并弄清楚事故发生的过程及原因，落实造成事故的安全责任，吸取经验教训并组织彻底的整改，预防此类事件的再次发生。

3 狠抓工程质量确保隧道施工安全

“百年大计、质量第一”，工程质量是施工企业永远的主题，没有质量就危及安全。从广义上看，质量包涵安全工作质量，安全概念也内涵着质量，交互作用，互为因果，安全为质量服务，质量需要安全保证。对于公路隧道，不合格的工程质量，不仅直接威胁着隧道的施工安全，而且对今后的隧道运营有可能造成安全隐患。比如：隧道超前支护、一次衬砌的质量不合格时，很有可能会造成隧道坍塌，危及施工人员的生命安全；隧道防排水工程质量不合格时，不仅使隧道衬砌结构和运营设施受到浸蚀破坏，渗漏在路面上的水还影响到车辆的运营安全，有可能造成交通安全事故。由此可见，在公路隧道的施工中，紧抓工程质量就是保证隧道施工的安全、保证隧道运营的安全。因此，项目部要健全质量保证体系，严格按照质量保证体系文件进行质量管理，做到从资源投入和过程控制上保证工程质量、确保施工安全。

4 改善施工环境、加强劳动保护

在公路隧道施工中，加强安全管理的目的就是保证施工人员的人身安全与健康。由于公路隧道为地下工程，不但隧道围岩自身有时会放出有毒有害于人身健康的气体，而且在施工过程中产生的机械尾气、粉尘及噪音对人的身体健康也是非常不利的，改善施工环境、加强劳动保护，预防职业病，保护施工人员的身体健康应属于安全管理的范畴。因此，在今后的隧道施工中，要不断地改善施工环境、加强劳动保护，不但要保证施工人员的生命安全，也要保护好他们的身心健康，因为他们真正才是公路隧道工程的缔造者和建设者。

5 公路隧道施工安全评价

公路隧道为地下线性工程建筑, 隧道施工属地下作业, 存在很多不安全的因素, 隧道施工伤亡事故频率比较高,这些事故给国家和施工企业带来重大损失, 也给职工和家属带来严重的不幸和痛苦。因此, 我们要学习掌握好公路隧道施工安全的规律, 必须建立和健全安全管理的规章制度、建立安全保证体系, 公路隧道施工的伤亡事故是可以避免或减少到最低程度的。

5.1 施工安全评价

我国是一个发展中国家, 各省市隧道建设基础比较薄弱, 随着高等级公路和高速公路的迅速发展, 在建和预投建的公路隧道日益增多。随着国民经济的不断发展, 隧道工程建设项目增多, 规模扩大, 难度增高, 速度也加快。由于隧道工程建设具有一次性耗资投入大, 工期长,社会属性强的特点, 施工中的安全问题容易造成广泛的影响, 给人们的生命和财产造成危害, 因此隧道施工安全评价具有越发显著的地位。现行的施工安全评价方法基本是施工安全检查评分表法, 由国家有关部门或各隧道施工单位制订检查评分项目和评分标准, 各单位根据具体情况选取评分标准进行评分汇总, 对施工安全状况做出评价, 形成了一种集成定性与定量、主观与客观的评价方法。现行的《建筑施工安全检查评分标准》就是在这种形势下出现的, 虽然检查评分表具有操作简单、通用性强、评价项目全面等特点, 但它是一种静态的评价方法, 在表中各检查项目分值固定限制了它的灵活性和适用性。如果完全按照检查评分表进行评价, 难免得出不符合施工项目具体情况的结果。因此要做出科学的施工安全评价, 需要在检查评分表的基础上研究科学的评价方法。

5.2实施公路隧道施工安全评价的必要性

现有的隧道安全评估大多是有关运营隧道或隧道施工过程中某一方面的安全性评估, 通过对大量事故资料调查和隧道工程施工安全所面临的事故多发的严重形势, 从行业的角度来看, 还没有一个完善的隧道施工安全评价体系, 在隧道施工的安全评价方面几乎没有涉足。对于建筑施工项目安全性评价体系来讲, 隧道施工项目虽属于建筑施工, 但具体的施工方法和建筑施工没有统一的标准, 所以对于建筑施工主要采用国家和行业下达的安全检查表, 施工企业以此作为标准对照施工进行的安全评价, 具有一定的局限性。而且对于建筑施工作用的系统较大, 对于一些具有特殊施工状况的情况, 难以达到普遍性、针对性、

科学性。隧道施工安全评价就是在这种情形下, 摆脱系统干扰, 建立自己独立的安全评价体系, 具有较强的针对性, 为隧道施工安全管理提供了科学依据, 所以建立和实施隧道施工安全评价体系有重要的意义和价值, 对隧道施工安全评价的研究是十分必要和紧迫的, 对本系统

进行研究属一项开创性工作。

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关键词：公路 隧道 工程病害 防止技术

中图分类号：U457文献标识码：A文章编号：1009-5349（2017）09-0195-01

在山岭重丘地区建造高等级公路，为了缩短公路的里程，同时改善公路线性以及保护自然环境，修建隧道已经变得非常普遍。但是，隧道作为地下结构，其普遍存在衬砌渗漏水现象，特别是在隧道的两端更加严重，形成涌水、漏水的现象，是公路隧道工程病害的主要因素。此外，隧道工程还有界限受侵、洞内通风、衬砌开裂、照明不良等问题。

一、隧道工程常见病害

公路隧道所处的自然环境比较复杂，由于设计和施工方面的问题，导致国内部分在建和已建的隧道出现了不同程度的病害，有些病害还比较严重，影响了隧道的正常使用。

隧道常见的病害主要有以下几种：衬砌渗漏、衬砌开裂、界限受侵、通风照明不良，下面做简要介绍。

（一）衬砌渗漏

公路隧道在施工过程中和建成后，一直会受到地下水的影响，特别是已经建成的隧道，更是处于地下水的侵蚀当中。地下水无孔不入，当防水工程的质量不好，水压又比较大的时候，地下水会通过某些通道渗流到隧道内部，影响衬砌结构的稳定以及行车安全。

（二）衬砌开裂

隧道衬砌结构上形成的压力，和地应力大小、隧道围岩的性质以及施工方法有关。其中存在许多不确定的因素，使得在隧道衬砌结构的设计过程中有一定的不确定性，导致结构的强度与围岩压力不匹配，衬砌结构强度不足，发生开裂、破坏的现象。然而，工程上出现衬砌结构开裂更多是由于施工管理不、衬砌的厚度不足、砼的墙布不够造成的。

（三）界限受侵

建筑的界限是保证汽车安全的必要断面。在公路隧道施工的过程中，常常会遇到松弛层，当地应力比较大的时候，容易导致塌方。在施工过程中，容易形成仓促衬砌，忽略断面尺寸，使得建筑界限受侵。

（四）通风照明不良

国内部分运营隧道中的有害气体浓度严重超标，而且洞内的照明不足，严重影响了车内人员的健康，使得行车不安全。造成隧道通风和照明效果不良的因素主要有以下三个方面：设计不合理、运营商管理不当以及质量问题。目前主要原因是隧道的管理部门缺少资金，管理系统不完善，风机和机具运行的强度不足。

二、隧道工程病害防治

（一）常用的防水措施以及施工方法

1.隧道采用复合式衬砌

在初期支护和二期衬砌之间铺设防水层，可以将水隔离并排入泄水孔。常用的防水层有：聚乙烯防水板、橡胶板、聚氯乙烯合成材料。防水板的施工方法有：①吊索法，就是先在侧墙以及侧墙拱顶上打眼、锲木钉，用带绳环的钉子，之后挂起防水板，绑紧绳环和防水板上的吊索，使防水板固定。②用带胶皮垫圈的帽钉固定防水板，然后封补钉帽，使其不能漏水和渗水。两种方法都必须使防水板和无纺布紧密贴实。

2.寒冷地区的隧道防水

预防措施可以采用：①在隧道内通暖气，保持隧道内的温度使其不冻。②建设隧道时采用弹性防水材料，该种材料要在该地区最寒冷的季节保持良好的弹性，当经过冬冻春融后，其弹性不能改变，从而起到防水抗冻的作用。

（二）衬砌裂缝的防治

当衬砌的拱或者是侧墙等部位出现裂缝时，可能会使水渗出，影响隧道的安全，因此要提高注意。其减少或避免的方法主要是预防。①以锚杆加固围岩；②锚杆加钢筋网喷射砼加固围岩；③对不太软弱的围岩以及裂隙进行封堵裂隙和注浆加固，使得弱岩加固，堵塞水道，从而达到抗渗防漏的效果，避免衬砌砼开裂漏水。

三、结语

质量是建设公路的永恒的主题，其中隧道的质量是最重要的部分之一，其需要的机械设备种类繁多，工程实施的期限比较长，沿线的气候也复杂多变，施工工艺各种各样等。重视隧道的安全，加强施工质量的控制和管理，避免严重交通事故的发生是关键。通过该文章对隧道病害以及解决方法的具体分析，使得路基的施工过程更加顺畅。希望本文能够为广大技术人员献出微薄之力。

参考文献：

[1]黄成光.公路隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2001.

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关键词：下穿；初期支护；连续介质模型

Abstract: under both highway tunnel in the structure of the stress state and the influence of both road is very complex. This paper with wu rocky down through the tunnel to the expressway, for example, USES the continuum model to close in highway tunnel under the finite element calculation process analysis, probes into the construction process of the safety of the tunnel primary support, and put forward the corresponding optimization schemes and Suggestions.

Keywords: DNCROSS; Primary support; continuous model

中图分类号：U459.2 文献标识码：A 文章编号：

一、工程概述

甬临线宁海梅林至山河段改道工程乌岩山隧道位于宁海县境内，为双洞单向行车双车道（上下行分离）隧道，隧道长度左右线各为485m和551m。

隧道设计主要技术标准：

道路等级：一级公路；设计速度：80km/h。

隧道ZK9+064～ZK9+112及YK9+092～YK9+140段下穿甬台温高速公路(左右线与高速公路相交处高速公路桩号分别为：K89+466.5、K89+519.5)，隧道拱顶距高速公路路面最小距离5.7m，高速公路中央分隔带处地下管线距离隧道拱顶最小净距仅为4.64m。

乌岩山隧道下穿甬台温高速公路浅埋暗挖段设计采用双侧墙预留核心土法施工，拱部采用φ108×6mm热轧无缝钢管超前支护和φ42mm超前小导管补充预注浆支护，不设系统锚杆，超前管棚长55m，环向间距35cm，超前小导管长4.5m，纵向间距按2.5m一环布置；初期支护采用25cm厚C25喷砼＋φ6双层钢筋焊接网（15×15cm）+H175型钢拱架，钢拱架按纵向间距0.5m一榀布置；二衬采用60cm厚C25模注钢筋砼。

二、隧道初期支护安全性评价

1、初期支护计算模型说明

计算模式采用地层结构法，根据施工图设计的施工方案，即双侧墙预留核心土法施工方案，采用同济曙光软件进行施工过程的分析。整个开挖过程分为20个施工步，每个施工步细分成两个增量步，根据经验增量步1（对应开挖）和增量步2（对应喷锚支护衬施做）的应力释放系数分别为0.1和0.8。

图 2.1 乌岩山隧道设计图施工方案 图2.2 左洞初期支护最不利工况计算模型

本模型初期支护受力最不利工况即左洞初期支护封闭成环，拆除钢支撑二衬未施做，初期支护独立承受地层及车辆荷载的不利情况。

2、最不利工况计算分析

对初期支护强度校核按如下方法进行：轴力由钢拱架与喷射混凝同承担，而弯矩仅由钢拱架承担，通过计算各自的内力后再进行强度校核。

代入设计参数：喷射混凝土承担0.727N，按轴心受压构件考虑；钢拱架承担0.273N和M，按压弯构件计算，安全系数Kg=2，Khy=2.4。

表2-1 左洞初期支护各部位控制截面内力验算结果表

三、结论及建议

由计算结果可知：初期支护拱墙部位强度满足要求，墙脚部位偏薄弱。为进一步提高安全性，建议初期支护C25喷砼厚度由25cm调整为28cm，边墙部增加系统锚杆（管）。

全～强风化花岗岩未扰动之前坚硬、干燥、自稳能力强，而暴露于掌子面后遇水易膨胀软化，自稳能力迅速下降，且花岗岩易球形风化，风化球的存在使土石分布不均匀，结构易产生不均匀沉降，对此设计施工应高度重视。建议施工从山河岭端掘进，避免反坡施工，同时及时处理拱脚积水，加强基础承载力的监测，必要时对风化花岗岩基础进行注浆加固，以防隧道不均匀或整体沉降。

应重视开挖掌子面及拱顶围岩的稳定，杜绝坍方现象发生，特别是封道与未封道交界处。因而超前管棚及超前小导管的施工质量及注浆效果至关重要。同时掌子面稳定对减小隧道沉降及防止坍方也是至关重要的，应注意掌子面的及时封闭（必要时加锚杆）。

长管棚超前支护作为地下工程的辅助施工方法，是为了在恶劣和特殊条件下安全开挖，而预先提供增强地层承载力的临时支护方法，对控制塌方和抑制地面沉降有明显的作用，它是防止地中和地面结构物开裂、倒塌的有效方法之一。鉴于本工程的特殊性，为保证甬台温高速公路正常运营，建议超前大管棚采用φ150×6mm，管棚中增设钢筋笼，以提高管棚的超前支护能力。

四、结语

在隧道设计施工过程中，对于下穿既有公路或既有建筑物的安全性，必须予以足够的重视。在设计过程中，应事先探明隧道周边围岩状况，再根据结构计算得出相应的结构优化参数，切忌只靠单一的主观经验判断。

在施工过程中应根据地质情况适当加强超前支护，同时增加初期支护的刚度，以减小开挖施工过程中隧道坍塌的风险，充分确保隧道在施工及长期使用状况下的结构安全性。

参考文献：

[1]《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）.人民交通出版社

[2]李浩等.甬临线改道工程乌岩山隧道下穿甬台温高速公路公路项目安全性评价报告