岩石隧道施工方法范文
时间：2023-12-07 17:49:08
导语：如何才能写好一篇岩石隧道施工方法，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。
篇1
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。
2.1 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.
篇2
【关键词】隧道水平岩层 预防塌方施工方法
0引言
西北地区，尤其是陕北黄土地区，隧道掘进施工时遇水平岩层极为常见，陕北地区山体水平岩层主要以砂岩夹页岩、页岩夹砂岩、砂岩夹泥岩为主，设计一般将围岩级别定为Ⅲ级、Ⅳ级。对于Ⅳ级水平围岩，初期支护一般采用钢架、锚杆、喷射混凝土，开挖安全基本有保证；但对于Ⅲ级水平围岩，设计初期支护一般为锚杆、喷射混凝土，开挖后经常发生拱顶掉块或塌方现象，给施工、人身安全带来较大风险。包西铁路施工期间，遇陕北地区水平岩层地质，隧道掘进施工时发生了大量坍塌现象，后进行了专题研究，采取了加强措施，效果较好。
1地质特点及设计支护参数
包西铁路沿线隧道穿越的岩层主要为侏罗系（J）、三叠系（T）、二叠系（P）的砂岩夹页岩、页岩夹砂岩、砂岩夹泥岩，砂岩相对较硬，而泥岩、页岩岩质相对较软，软硬不均，风化差异较大，软质岩石易风化，在垂直发育的两组主要节理切割下容易失稳。
双线隧道Ⅲ级水平围岩设计初期支护为湿喷C25混凝土10，拱部喷C25混凝土中设置φ6钢筋网，网格间距25×25cm，拱部设系统锚杆，长2.5m，1.2×1.5m呈梅花形布置。
2塌方特征
沿线隧道遇水平围岩塌方主要存在以下五个特征：
2.1 边墙稳定，一般为拱顶塌方。
2.2 规模不大，发生塌方的随机性和偶然性较大，预见及防护困难。
2.3 直接掌子面塌方不多，大部分为掌子面后方与仰拱之间塌方，形成关门，危险性较大。
2.4 塌穴多为上小下大三角形腔体叠置悬臂结构。
2.5 拱顶掉块后形成第二通道，加快坍塌进度。
3 塌方原因分析
多次塌方后邀请铁道部、建设、设计、施工、监理等单位有关隧道、地质专家进行现场勘察，对塌方原因进行分析、讨论，最后形成一致意见：水平围岩隧道塌方主要受地层岩性、地质构造、地下水等多种因素影响造成。
3.1 水平岩层
沿线涉及的侏罗系、二叠系、三叠系石炭系砂岩、页岩、泥岩及及其互层地层平缓，呈微倾向北和北西的单斜地层，倾角一般为3°～10°，导致隧道拱部稳定性较差。
3.2 垂直节理
岩体主要发育两组构造垂直节理，大致为东西向和南北向，东西向节理间距0.5～1.5m，连通性较好，南北向较稀，间距2～3m。两组节理对岩体切割，隧道开挖下部临空后应力调整，当节理密闭，结合紧密时，应力调整时间较长，在隧道掌子面后方易产生塌方，当节理微张或张开，节理结合较差时，应力调整时间短，往往在掌子面开挖后很快产生塌方。
3.3 软硬相间
泥岩及页岩一般以砂质为主，岩质相对较软，砂岩以钙质为主，岩质相对较硬，岩性软硬相间，岩体风化不均，层间结合相对较差，且在隧道开挖后围岩应力调整时间较长，是拱部塌方滞后的原因之一。
3.4 地下水渗透并逐渐形成通道
沿线隧道埋深不大，部分隧道刚开挖时干燥无水，爆破后形成临空面，节理裂隙水沿爆破后形成的纵向裂隙下渗，首先雨水渗入黄土增大了隧道拱顶的荷载，其次下渗到隧道周边，对隧道拱部的页岩和泥岩夹层进行软化，已施工的隧道初期支护受到这两重不利因素影响，造成拱部局部坍塌。
3.5 拱顶覆盖的水平岩层厚度较薄
隧道拱部处在页岩、泥岩中，特别是在薄层页岩、泥岩中，光面爆破效果很差，隧道拱部很难形成自然拱，在其上部较厚的黄土荷载压力下，已经施工的隧道初期支护难以承受，造成拱部局部坍塌。
3.6 水平成层围岩临近断层段及其影响带
部分隧道临近断裂褶皱带，受爆破震动等因素影响，拱顶易坍塌。
3.7 开挖放炮震动
为赶进度，Ⅲ级围岩爆破进尺较大，一次装药量大，爆破振动大，超欠挖严重，欠挖处应力集中，拱部岩石慢慢剥落。喷射混凝土临近掌子面，受爆破震动大，喷射混凝土早期强度受到较大影响。故拱部常出现掉块，隧道施工存在安全隐患。
3.8 设计支护参数不足
对于陕北地区Ⅲ级水平围岩，设计仅按普通Ⅲ级围岩对待（初期支护采用系统锚杆、拱部钢筋网+喷射混凝土、边墙喷射混凝土），未考虑到该围岩开挖后边墙稳定、拱部不稳的特殊性，未对拱部采用专门加强措施。
4 初期支护针对性措施
综合包西铁路沿线隧道塌方特点及原因分析，塌方主要集中在薄层砂、页、泥岩夹杂地段，因此，为预防隧道拱顶掉块、塌方，针对Ⅲ级水平围岩隧道拱部围岩特点，初期支护建议采取以下针对性措施。
各类围岩建议采用初期支护
序号 隧道拱部围岩特点 初期支护
1 砂岩，中厚层－厚层 湿喷C25混凝土，拱部喷C25混凝土中设置φ6钢筋网，拱部设系统锚杆，梅花形布置。
2 砂岩、砂岩夹页岩（泥岩），砂岩与泥岩中厚层状 拱部锚杆较“1”增长，适当增加拱部喷层厚度（设置φ6钢筋网）并提高喷射混凝土早期强度（24小时强度不应低于4Mpa）。
3 砂岩、砂岩夹页岩（泥岩），薄层状 拱部锚杆较“1”增长。拱部设置钢支架，间距为 1.2～1.5m，钢支架的断面可以采用三角钢支架或四边形格栅支架，支架脚可采用大拱脚。喷射混凝土的强度等级不应低于C25（拱部设置φ6钢筋网），24小时强度不应低于4Mpa。
4 砂岩、砂岩夹页岩（泥岩），或砂泥岩、砂页岩互层，薄层状 拱部锚杆较“1”增长。拱墙采用格栅或工16型钢钢架，间距为 1.2～1.5m，支架脚可采用大拱脚。喷射混凝土的强度等级不应低于C25（拱部设置φ6钢筋网），24小时强度不应低于4Mpa。
5 Ⅲ级水平成层围岩临近断层及影响带或Ⅲ级水平成层围岩渗水量大于10L/min.10m 提高围岩级别，按高一级别支护参数执行
5 其他预防性措施
5.1 采用短进尺浅孔爆破，有效减少超欠挖，同时采用小直径药包连续装药，采用“等差”雷管、控制相邻段位炮孔起爆时差不小于50ms，避免爆破振动波叠加，控制爆破振动速度小于50cm/s，减少对喷混凝土早期强度的影响，达到安全经济的合理要求。
5.2 由于爆破后开挖面的不平整，喷混凝土厚度的离散性非常大。采用湿喷，确保喷层早期强度及厚度。严格锚杆施工，确保有效锚固长度（将数层岩层串联，形成组合梁）,设置垫板（加载能力可提高2.5倍）。
5.3 严格控制施工工序，严格控制仰拱与二衬距开挖掌子面距离。仰拱距开挖面距离尽可能缩短，控制在50～60m，二次衬砌距开挖面的距离控制在90～120m。
5.4 采用正台阶施工，导洞超前。
5.5 做好超前地质预报工作，尤其是拱部围岩基岩厚度的测试工作，如果拱部岩层厚度比设计小，应及时提出变更，否则拱顶的黄土等将随着拱部薄层岩石一起坍塌，将造成更大的塌方。
5.6 严格按照监控量测规程要求，实测初期支护后拱脚水平相对净空变化和拱顶相对下沉，并进行数据分析，其结果接近该规程中的初期支护极限相对位移，应马上进行二次衬砌施工，同时注意调整预留变形量，防止二次衬砌厚度不足。
5.7 做好应急预案，配备必要的报警、救援、逃生设施。
6 结束语
篇3
1隧道施工中的不良地质条件分析
隧道施工中不良地质条件通常是指在施工环境周围存在着断层发育、岩体破碎、料场地质发生异变及含水量与最优含水量偏差较大等情况，常见的不良地质类型有膨胀围岩、岩溶地段、破碎断层、涌水和涌泥等。不良地质段一经开挖，潜在应力释放快，围岩失稳变形，对工程施工产生严重的影响，经常会导致大量隧道工程施工方案不合理和工程事故的发生原因就是与前期对隧道围岩结构类型的分析认识不清有密切关系，但是这并不排除在个别地段或洞室的某些部位仍可能会遇到不良地质和一些不利于施工的特殊地质地段，这些不良地质条件所处的地段都严重影响了隧道施工的质量和安全。
2不良地质条件对隧道施工的影响
在隧道工程施工中，不良地质条件对施工的影响非常大，经常会造成隧道涌水，可软化泥化岩石，增大围岩的变形，同时还会降低结构面的内聚力，造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方。还有些不良地质条件会使隧道周边与含水构造（体）间隔岩体厚度的过薄或含水构造（体）水压上升，导致了隧道施工期间的突破型涌水，当通道地下水位上升水压力达到一定值时，冲破堵塞造成重新涌水，即形成隧道施工期间隧道内的间歇型涌水。这些不良地质条件都会严重影响隧道施工的质量和安全，因此，在隧道施工期间，必须采取合理的方法和技术措施来避免灾害的发生，同时保证施工的质量和安全。
3不良地质条件下的施工方法
根据设计要求及地质条件、工期情况，结合类似工程的施工经验和上场机械设备情况，我们在针对不良地质条件下隧道施工技术方法研究如下：
3.1开挖方法
隧道开挖施工方法主要由岩体质量、洞室断面的大小等因素决定，不同围岩类别、断面大小的洞室开挖方法不一样。因为有时候我们遇到那种湿陷性黄土，有很大的膨胀性，在施工时就特别困难；还有有时我们遇到那种软质围岩，同样在支护方面也特别困难；而且有时候不同地域不同地质条件，所采用的施工技术方法也不尽相同。对于围岩较好的小断面洞室，一般采用全断面开挖；对于围岩较差的中小断面的洞室采用短台阶法开挖；围岩较好的大断面洞室采用长台阶、分层分部开挖；围岩较差的大断面洞室采用超前导洞法或者预留核心土法进行开挖施工。已建工程以浅钻孔、多循环、弱爆破、强支护的原则进行开挖。控制台阶深度，调整爆破参数，尽量降低扰动围岩的程度。
3.2支护方法
隧道支护是隧道施工中的一个非常重要的环节，为确保安全、快速、优质完成隧道施工任务，在前期开挖过后，对隧道支护的设计就必须结合隧道现实状况进行准确设计，并且同时在施工中采取安全有效、切实可行的技术措施。隧道支护方法首先是对围岩进行分级，V类围岩是稳定性最差的一类围岩，其一般形式为：断层破碎带、软弱破碎带、砂卵石层、砂层等，其自稳能力和成洞条件较差或差。按围岩分级，对于I、Ⅱ级围岩可不做任何支护或只做平整衬砌，对于Ⅲ级以上围岩可采用锚喷支护衬砌，而对V级围岩则着重研究其自身稳定性，采用加固办法，在保证自稳的前提下，再采用相应的支护型式，以保证水工隧洞的安全使用。
3.3监测方法
由于隧道施工受不良地质条件影响非常大，采取必要的监测方法就显得非常重要，因为隧道施工中我们经常会遇到各种各样的不良地质环境，并且我国地形的复杂多样性，在隧道施工中，经常会遇到各种复杂的不良地质条件，这些都严重影响施工技术进度，有时甚至影响整个施工的质量和安全，监测对于施工来说非常重要。针对隧道施工中经常会出现的不良地质情况，采取必要的监测方法将变得尤其重要。通常我们在监测不良地质条件时都采取不良地质隧道超前预报这种技术方法，因为不良地质超前预报能很好的监测不良地质条件的发生和发展，并且能很准确的预报和避免地质灾害的发生，从而对于隧道施工来说很重要，在今后的隧道施工中应用也会越来越广泛。
4结束语
在隧道施工建设过程中我们经常会遇到各种各样的不良地质问题，有时候还会遇到各种不同地质条件相互组合和叠加的情况，因此我们要根据不同的不良地质条件利用不同的施工技术方法来对待。通过以上在对不良地质条件下隧道施工技术方法的研究与分析后，我们认识到不良地质条件虽然给隧道施工带来了许多困难，但只要掌握了不良地质的性质、规模和在隧道的出露位置，采取正确的施工支护方法，根据实际工程地质环境条件，确定合理的支护方法和措施进行施工作业，同时还要根据施工中的突发地质情况下来及时调整施工方法，采取最有利并且最适宜的施工技术和支护方式来进行施工建设。只有这样，我们才能更好的认识和重视施工中不良地质条件，同时可以在保证施工进度的基础上最大限度的确保施工安全和质量。
参考文献
[1]胡启军.岩溶隧道施工关键技术及其工程应用[J].山西建筑,2009.
[2]吴洪波.金洞隧道快速施工技术研究[D].天津大学,2004.
[3]刘洪伟,李建华.不同条件下大跨隧道的施工方案探讨[J].地质与勘探,2000,05.
[4]张志龙.公路隧道地质预报中的关键技术问题研究[D].成都理工大学,2006.
[5]丁利红.隧道施工过程中管片破碎现象分析及防治[J].地下工程与隧道,2002,04.
篇4
【关键词】软弱围岩；隧道施工；施工方法
一、软弱围岩工程特点及变形破坏特征
软弱围岩指的是具有较软弱的岩质、较低的承载力、结构相对破碎的围岩，在软弱围岩隧道施工中，其工程特点主要包括以下内容：一是岩体容易松散破碎并且具有较差的粘结力。由挤压破碎带、岩体全风化层与土层构成的软弱围岩，其岩体结构松散破碎，岩体之间所具有的粘结力较差，在隧道开挖至洞室后其粘结主要是靠微弱的胶结能力与颗粒摩擦，所以具有极不稳定的特点，特别是浅埋地段则容易产生冒顶和坍塌。二是强度较低并且在遇水之后容易发生软化现象。由千枚岩、炭质岩、片岩、泥岩、页岩等构成的软弱围岩，其本身具有较低的强度与较差的稳定性，并且在隧道开挖之后一旦暴露就容易受风侵蚀、遇水软化，特别是深埋地段在高应力的影响下容易产生塑性变形而导致洞室的内挤。岩体的结构面由于软弱而容易滑塌。一些块状岩体由于受到结构面切割带来的影响过于严重并且结构面具有较低的粘结强度，所以在隧道开挖以后周边的岩体容易沿着结构面发生坠落、滑移和松弛现象。
由于软弱围岩隧道施工具有以上工程特点，所以在隧道开挖之后容易表现出容易坍塌和具有较短的自稳时间的特征。隧道开挖会移走对洞身进行支撑的围岩而造成洞壁处于临空状态，围岩所承受的应力在经过重新调整后会向已经挖空的隧道部位变形，这种变形主要包括三个部分：一是隧道正前方位掌子面产生水平鼓出现象；二是掌子面前方的围岩出现下沉现象，而浅埋隧道地段则会出现地表下沉现象从而产生沉降槽；三是刚开始开挖的地段洞壁产生收敛变形现象，主要表现为边墙内移和拱顶下沉。如果这些变形不能通过有效措施进行控制则会导致塌方现象。隧道塌方的类型主要表现为两种：一是由于掌子面产生的水平变形太大而出现掌子面挤出塌方；二是由于支护出现过大下沉而让隧道在失稳状态下塌方。如果隧道上面只具有较浅的覆土时，则隧道中出现的变形会逐渐发展至地表并引发地表开裂变形，甚至会产生坍塌冒顶的现象，这种严重的塌方事故对隧道工程的环境以及建设都会产生极大危害。
综上所述，由于软弱围岩隧道施工中的围岩具有较差的自稳能力与较低的强度，所以地应力会在隧道开挖之后进行重新的分布，从而导致隧道周边会出现较大松动圈，在此施工特点和施工环境中，如果工程措施或者施工方法设计和使用不当，将会导致初期支护产生变形甚至发生塌方事故等，由此可以看出，软弱围岩隧道施工工作的核心在于对变形的控制与坍塌的防止。
二、隧道开挖施工方法及其比较分析
隧道结构本身的力学状态就十分复杂，而软弱围岩环境中的隧道施工更是需要面临更多的问题。从力学角度看，隧道施工的过程是对隧道结构力学状态做出控制的过程，而施工技术也是对力学状态做出控制的方法和手段，所以在隧道施工中根据实际施工情况来选择合理且具有适应性的施工方法十分重要。
（一）全断面开挖法
以隧道轮廓设计为依据进行一次爆破成型并进行后期支护、修建衬砌的施工方法被称为全断面开挖法，这种方法适用于I―IV级别的围岩。在IV级别围岩的应用中，围岩需要具备从开挖到支护这段时间中保持稳定的能力。当有高效率的装运机械设备、自制的作业台架或者钻孔台时也应当对这种方法做出考虑。在全断面开挖法的使用中，施工区段的长度或者隧道的长度都不宜过短，一般应当在1KM以上，否则会具有较差的经济性，同时要选取配套的机械设备进行施工以提高机械设备的施工效率。此方法的优点主要体现为具有较大空间的工作面、较宽的施工现场，并且开挖工序只有一道而具有了较高的开挖效率和方便的管理。其劣势则体现为对机械化程度具有较高要求并且要具有严密的施工组织，任何一道工序的落后都会对施工进度造成影响。
（二）台阶法
横向将掌子面分割为几个部分并分布进行开挖的方法被称为台阶法。使用台阶法施工的过程中一般将设计断面分为上下两个断面分别在此进行开挖成型。其工序是开挖上半断面――对拱部进行锚杆喷射混凝土支护――对拱部进行衬砌――开挖下半部分中央部位――开挖边墙部分――对边墙部分进行喷射混凝土支护与衬砌。这种方法适用于很多类型的围岩，与全断面开挖法比较具有较低的设备要求，同时具有较大的工作空间，能够在一定程度上确保开挖面具有足够的稳定性，特别是在上部进行开挖支护以后，下半部分的开挖工作相对更为安全。当前我国应用最广泛的隧道开挖方法就是台阶法，在应用中的缺点主要体现在上下部分的开发工作存在互相干扰的情况，在下半部的开挖中应当重视上半部分的稳定性，并且这种方法会增加围岩受到的扰动次数。
（三）分部开挖法
如果软弱围岩无法采用大断面开发法进行开挖则最好选择分部开挖法展开施工。当前隧道施工中的分布开挖法包括环形开挖预留核心土法、交叉中隔壁法、中隔壁法以及双侧壁导坑法等。其中环形开挖预留核心土法可以在V―IV级别的围岩隧道施工中使用，其顺序是对环形公布土体进行人工与机械的配合开挖，对拱部做好初期支护，对核心土体以及下半部分土体进行开挖，对边墙做好初期支护，封底并以围岩变形的具体情况进行二次衬砌。使用这种方法能够使开挖工作面具有较好的稳定性从而确保施工安全；交叉中隔壁与中隔壁法适用于大跨浅埋隧道的施工，这种施工一般需要对地面沉陷做出严格的控制。在中隔壁法的应用中，应当分为两至三部从上往下沿着一侧进行开挖，完成一步开挖后应当及时进行锚喷支护并安置中隔墙和钢架，同时底部应当设置临时的仰拱，随后在对中隔墙另一侧进行开挖。交叉中隔壁法相对中隔墙一侧分为两或散步进行从上往下的开挖与支护，一侧完成1―2部之后就可以对另一侧进行开挖支护，从而形成两侧交叉开挖的形态。双侧壁导坑法也被成为眼镜工法，在应用中现在多线隧道两侧进行导坑开挖并分别对剩余部分开挖。这种方法能够在IV―V的级别围岩中使用。在这种方法的使用中由于先对两侧导坑开挖，初期的支护从下往上形成，所以土体承载力问题得到了良好解决并保证了施工的安全性，地面沉降也可以得到良好控制，但是其劣势则表现为工序繁多，施工管理与组织复杂，具有较慢的施工进度并且对导坑进行临时支护会导致工程成本的增加。
全断面开挖法适用于具有较好的地层并且跨度在8米以下的施工条件，与其他施工方法比较具有一般的沉降、最短的工期较好的防水以及较低的造价，并不需要对初期支护进行拆除；正台阶法则适用于较差的底层并且跨度在2米以下的施工条件，与其他施工方法比较具有一般的沉降、较短的工期、较好的防水以及较低的造价，不需要对初期支护进行拆除；上半面临时封闭正台阶法适用于地层差且跨度在12米以下的施工条件，与其他施工方法相比具有一般的沉降、较短的工期、较好的防水以及较低的造价，需要拆除的初期支护量较小；环形核心土开挖法适用于地层差且跨度在12米以下的施工条件，与其他施工方法相比具有一般的沉降、较短的工期、较好的防水以及较低的造价，不需要对初期支护进行拆除；中隔墙法适用于地层差且跨度在18米以下的施工条件，与其他施工方法相比具有一般的沉降、较短的工期、较好的防水以及偏高的造价，需要拆除的初期支护量较小；交叉中隔墙法适用于地层差且跨度在20米以下的施工条件，与其他施工方法比较具有较小的沉降、较长的工期、较好的防水以及较高的造价，需要拆除的初期支护量较大；双侧壁导坑法则具有适用于具有较大工程跨度的施工条件，与其他方法相比具有较大的沉降、较长的工期、效果较差的防水以及较高的造价，并且需要超出的初期支护量较大。
三、隧道开挖的施工原则
隧道施工时要将坑道范围中的岩体进行挖出，在此过程中尽量保证坑道围岩具有稳定性。开挖是软弱围岩隧道施工中的首道工序，同时也是最为关键的工序，在开挖坑道的过程中，虽然软弱围岩所具有的稳定性在很大程度上被围岩自身工程地质特点决定，但是显然施工方法的选择也对围岩的稳定状态发挥着重要而直接的影响。软弱围岩隧道开挖施工基本原则为：在确保围岩稳定性以及尽量减少扰动围岩的频率前提下选择适用于软弱围岩工程地质特点的掘金方式与开挖方法，并尽量实现掘进速度的提高。换而言之，在掘进方式和开挖方法的选择中，不仅要对软弱围岩的地质条件与变化情况作出考虑，让施工方法能够适用于软弱围岩地质特点与变化并确保软弱围岩的稳定，同时要对坑道范围中岩体所具有的坚硬程度作出考虑，并以此为依据选在能够减少扰动围岩次数且可以快速掘进的方法与技术。开挖方法对软弱围岩的稳定性产生着重要影响，所以在开挖方法的选择中，有必要对施工技术的难度、施工方法的安全性、掌子面的稳定性、机械设备能力、工期、造价等因素做出综合的分析与考虑，进而选择最具可行性和实用性的开挖方法。在施工过程中，需要注意的问题主要包括以下几点：一是要注重施工场地的调查与研究，掌握软弱围岩隧道工程地质特点一手资料，并以调查研究结果为依据对施工组织进行优化；二是以因地制宜为原则选择具有较强针对性并且效果良好的隧道施工方法与措施，做到“地质变，施工方法变”；三是对隧道施工现场进行严格的管理，做好长大软弱围岩隧道的无轨运输施工以及通风工作至关重要；四是重视水对软弱围岩隧道施工产生的影响，在对地下水情况做出调研的基础上应做到心中有数。
参考文献：
[1]边亚北.浅谈软弱围岩隧道的施工技术[J].中国高新技术企业，2008（23）.
[2]梁飞.软弱围岩隧道施工技术研究[J].科技资讯，2010（32）.
篇5
【关键字】偏压作用；小间距隧道；施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一 小间距隧道的工程简介
1、小间距隧道常见结构形式
隧道平面是在服从路线走向的前提下, 结合隧址区地形、地质、辅助坑道位置( 长大隧道) 、洞口线形、洞外构造物以及环境等因素综合布设, 其布置形式一般有以下3 种: 一是上下行分离式隧道, 二是上下行分离式小间距隧道, 第三种是双连拱隧道或上下双层隧道。对于小间距隧道, 其结构形式根据其在空间的几何位置关系可分为平行小间距隧道、错台式小间距隧道和正交或斜交、重叠、交叠过渡等形式。在目前的公路工程中, 小间距隧道常见的形式为平行小间距隧道。如1998 年建成的招宝山隧道,两隧道之间的净距仅为3.40~ 4.20 m, 为0.28B( 隧道开挖宽度) 。
2、小间距隧道的工程特点
小间距隧道结构形式介于分离式和连拱隧道之间, 在某些条件下小间距隧道的技术可靠性与经济合理性有可取之处。首先, 与双孔平行隧道相比, 它具有两端接线难度较小、占地较少的优点, 但其造价要比普通分离式隧道高一些; 和连拱隧道相比, 同样具备占地相对较少、两端接线相对容易布设的优势,同时还具有施工工艺简单、施工质量易控制、工期较短、工程造价较低等优点。其次, 小间距隧道可以增加路线布线的自由度, 尤其在某些桥隧相连或有特殊要求的条件下, 可以作为解决接线问题的重要手段之一。其三, 采用小间距隧道方案可少占土地, 具有良好的环保效益。双连拱隧道与小间距隧道的主要区别是双连拱隧道是两拱一体结构, 一般将其作为一个整体来分析。其施工工序较多, 工艺流程复杂, 工期长, 造价高。国内双洞四车道连拱隧道中隔墙厚度为1m-2.5 m, 且完全由钢筋混凝土浇注完成, 中隔墙又分为直墙整体式、曲墙整体式以及二次衬砌独立成环的复合式中隔墙等3 种型式。小间距隧道正是试图弥补双连拱隧道之不足, 同时吸取双洞隧道完全分离布置的优势, 是在工程实践中产生的一种结构, 其施工性质属于近接施工, 既体现了完全分离双洞的特点, 又体现了双连拱隧道共享单个 中夹壁的特点。考虑到隧道断面形状、尺寸, 双隧道施工的方式方法以及分步开挖扰动的相互影响, 尤其是对中夹壁稳定性影响等的诸多因素, 小间距隧道的净间距取值应比同等条件下的连拱隧道净间距大。
二、偏压作用下小间距隧道的施工过程（以位于陕西省镇安县的长哨隧道为例）
施工方案按照左、右线隧道先后开挖顺序分为两组共六种方案，第一组为先开挖左线隧道、后开挖右线隧道的3种方案。隧道开挖方法说明见表2，方案的施工工步及有限元网格模型如图2所示。第一种方案左线采用明挖．在左线隧道二次衬砌完成后进行人工回填；第二和第三方案中的左线采用盖挖法，在第二步拱顶初期衬砌后立即进行人工回填。第二组在保持单洞开挖工步不变的情况下，只改变两隧道的开挖顺序，即采用先开挖右线隧道，后开挖左线隧道的开挖顺序。各方案对隧道分期开挖、锚喷初期支护和永久支护的全过程进行有限元模拟．分析过程中视围岩为弹塑性材料，围岩所处状态采用德鲁克一普拉格准则进行判定。初始地应力场由自重形成。开挖释放荷载模拟方法采用反转应力释放法，支护受力情况根据实际施工距工作面的距离确定。
三、有关偏压隧道施工应注意的问题
偏压隧道塑性区规律图3给出了先施工左线和先施工右线两种开挖顺序下。六种方案整体施工完成后的隧道结构塑性区分布情况，图中蓝色区为应力状态已达到屈服状态的区域。表3给出了各方案塑性区面积的量值情况。由塑性区分布图发现：
(1)由于山体的偏压作用，无论采用哪种施工方案，围岩塑性区均呈现不对称分布，右线隧道受山体偏压作用较左线隧道明显。
(2)山脚至右线拱顶、右线隧道左仰拱及右边墙区域、左线隧道拱顶区域，出现塑性区的几率较大。
(3)先施工右线线隧道与先施工左线隧道相比，减少了塑性区面积，由表3可见，最大降幅达到30．3％，可见存在偏压时。采用何种开挖顺序，直接影响围岩的塑性区情况。
(4)虽然各方案出现面积大小不等的塑性区，但初次支护和二次支护在整个施工过程中始终处于弹性状态。
2、偏压隧道变形规律
由计算结果发现，在偏压作用下，深埋侧的隧道周边位移要明显大于浅埋侧，且深埋侧受偏压影响较明显．表现在右线隧道周边位移分布不对称，右线右拱腰至边墙位移向外扩张；隧道周边最大位移均发生在右线拱底，由于各方案变形趋势类似，给出方案l整体施工后的位移矢量图，放大系数为8倍，如图4所示。
由位移矢量图也可以看出，这种复杂受力下，围岩，尤其是两隧道之间围岩。容易发生向浅埋一侧的偏移。以下着重考察两隧道之间围岩的水平偏移情况。故对各方案均选择两隧道之间围岩中线上近拱角与近仰拱的两个关键点进行比较分析，结果见表4。
由表4可以看出：
(1)关键点水平位移量值均为正值，说明偏压作用下。两隧道间围岩向浅埋一侧侧移偏向．且近拱腰关键点的侧移大于近仰拱的关键点侧移。
(2)先施工深埋一侧的隧道，可以减少隧道间围岩的侧移偏向。最大降幅可达39．04％，也说明了这种偏压作用下，先施工深埋侧隧道的合理性。
(3)盖挖法与明挖法相比，关键点的水平侧移相对较小，尤以右线采用侧壁导洞开挖方式的方案水平侧移值最小；就对两隧道之间围岩的扰动来看，侧壁导洞的开挖方式相对较利于围岩结构的稳定性。
3、施工要点小姐结
(1)偏压载荷作用下，先施工深埋侧隧道、再施工浅埋侧隧道可以有效降低塑性区面积、减少隧道间围岩向浅埋一侧的偏移。浅埋侧隧道及时做人工回填．即暗挖优于明挖的开挖方式。同时保证回填质量，可以有效减少隧道周边及两隧道之间围岩的侧移变形。
(2)右线隧道受偏压作用的影响更大，表现在应力位移均大于左线隧道。因此，在右隧道施工时更应严格执行设计方案。紧跟施工掌子面及时进行支护，并确保施工质量。
四 总结
关于小间距隧道相关问题的研究仍需大量的依托工程进行深入研究与检验, 需要本领域的同仁们进一步地思考、关注和探索。如对最小临塑净距、最小设计净距的计算公式, 小间距隧道容许位移( 警戒值) 的计算公式, 中夹墙加固技术与爆破影响, 以及提出的一些设计理念、环保进洞技术等等, 均有待进一步的工程实践检验与补充完善。
【参考文献】
[1]周罡，孔少波，杨新安 岗石区间超小间距隧道施工技术 辽宁工程技术大学学报(自然科学版)2005，24(6)：864．866．
[2]李乾，于海亮．北京地铁小间距浅覆土平行盾构隧道施工技术田．施工技术，2012，41(1)：78。83．
篇6
关键词：地铁；地表沉陷；控制；新奥法；盾构法
Abstract: in recent years, with the development of our national economy, many urban rapid growth. Urban underground space development and utilization of the already has been paid attention to, the construction of the underground project also has become a trend. Built to solve the urban traffic congestion in the important way. And in the subway engineering construction, the surface subsidence accident the probability of occurrence in a very high, then could cause serious security and social issues. Therefore, whether from the project schedule, cost control or from the quality and safety of project to consider, all of the surface subsidence control enough attention, from all aspects, to control the occurrence of subsidence.
Key words: the subway; The surface subsidence; Control; The new Austrian law; Shield law
中图分类号：TU71文献标识码：A 文章编号：
在发达国家，地下空间早已是城市的重要资源，在我国以地铁等为代表的城市地下工程的兴建也已成为一种趋势。就地铁来说，1965年我国开始修建地下铁路，至今已有北京、上海、天津、广州、南京、深圳等各大城市建成地铁，武汉等其他城市也即将或已在修建地铁，中国的地铁建设已步入惊人的发展阶段。地铁的隧道穿梭来往于各种建筑物之下，在隧道施工中，可能会引起地表沉陷，这势必对建筑物和地下管网产生不利影响, 严重时甚至将危及公众的安全。例如，深圳地铁一号线的建设过程中，在施工的工期内，地面沉陷事故竟占到了总事故的25%。因此，掌握地下铁路隧道施工所引起地表沉陷的原因、规律及其控制方法, 是地铁建设者必须要关注的重要问题。
1、地铁施工中地表沉陷的原因分析
1.1 地表沉陷发生的机理分析
在自然状态下，地铁工程以上，地面的岩层或土层一般是处于应力平衡的稳定状态。在地下工程施工当中，会通过人力、机械或爆破等等方式对土石方进行开挖。移除土石方、排出土石层孔隙里的水，都必然会影响到土石地层的应力状态，使土石层处于非平衡状态。这种非平衡状态可能在短时间内就能显现出来，也可能经过较长的时间之后，产生效应变化，导致坍塌、变形、损毁等现象，进而致使地面沉陷。
1.2地表沉陷发生的原因分析
1.2.1 土层沉陷的原因分析
（1）整体而言，天然土体是由矿物质颗粒构成骨架体，气体填充骨架体和孔隙水组成的三相体系。饱和土体由水和土颗粒组成，胶结物存在于土颗粒之间，有的没有粘结。它们都能够传递荷载，从而形成土骨架。作用在土体上的外载荷，一部分是孔隙水压力，另一部分是由土骨架承担的有效应力。土体变形是颗粒重新排列、孔隙流气体体积减小、骨架体错动和颗粒间距缩短的结果。因粘性土有一定厚度，水总是先于土层透水面排出，孔隙压力就降低后向传向土层内部。孔压力的降低，一是由于土的渗透性，二是由于在土中的位置。土体受到外力后，孔隙和土粒中的流体都会发生位移。若建筑物将压力传递给地基，或土层下部失去支承，应力变形就会发生，从而引起地表下沉。
（2）选择施工方案：要预防沉陷发生，必须进行可靠的、正确的支护。如果支护方法不对或者失效，土层就难以处于稳定的状态，失去稳定性后进而发生地层沉陷。
1.2.2岩石层沉陷的原因分析
（1）岩石层的地质特点直接影响了岩石层的沉陷：在长期地质演变中，岩石产生裂隙、断层、褶皱等构造。褶皱的岩层核部发生裂隙，岩层背斜顶部易塌落，向斜核部为储水丰富地段，建设地铁隧道引发岩层的涌水、漏水及塌落。地铁隧道跟褶皱走向一致，就易发生岩层顺势滑动。岩石沿着断裂面发生的位移叫断层，一般有几米至几十米。修建地铁时，若隧道通过断裂带，容易引发坍塌，地上建筑物会发生不均匀沉陷。
（2）选择施工方案：正确选择支护、防排水等施工方式以及有效的方案都能影响到控制岩层沉陷的效果。若方案失效，可能会发生地表沉陷。
2、地表沉陷的控制方法
2.1 沉陷控制的机理
在施工过程中，会造成地层原始应力状态变化、地层损失、土体蠕和变土体固结，同时还伴有支护结构变形等。因此，控制地层沉陷的出发点是保持并加强原本地层的稳定，保持平衡的应力状态。
2.2 沉陷控制的技术
资料显示，地表沉陷的厉害程度主要是由地层地下水条件、隧道埋深和直径以及施工方法决定，而施工方法的作用最明显。在地质条件与设计相同的情况下，施工方法不同，引发地表沉陷的差异会很大。所以，建设者必须对比分析隧道的施工方法。
地铁施工主要有3种方法：明挖法、新奥法和盾构法。由于明挖法干扰地面交通严重，敞开作业污染周围环境，现在很少用到。新奥法与盾构法对环境影响小，是主要的施工方法。下面根据地表沉陷的发生和控制概述这两种施工方法。
2.2.1 新奥法
新奥法是在施工中，充分发挥围岩的自承能力。洞室开挖后，发挥围岩自稳能力、及时进行初期支护，使它与密贴围岩，提高自承能力，缩小围岩松动，将围岩与支护共同受力、联合作用。新奥法的主要施工方法有：①台阶开挖法；②侧壁导坑环型开挖法；③全断面开挖法。采用此法施工，初期支护、开挖方法和永久支护时间即强度决定地表沉陷程度，防止地面下沉的方法如下：①改进施工方法：缩短开挖进尺；采用环型开挖法。②稳定掌子面：对于土砂围岩，要选用辅助施工方法。
超前支护开挖面是于开挖面前方的围岩里插入钢管、钢板和钢筋作为辅助的支护构件，用来防护开挖面和拱部以及阻止围岩松弛。应尽可能缩小插入的角度，来减小超挖量。应尽早向开挖面喷射混凝土，若是土砂围岩，要防止开挖面的局部塌落，常常会喷射3cm的混凝土。
特殊施工法：挡墙施工法、管棚法、冻结法、从地表打锚杆法、注浆法和特殊钢板施工法(麦塞尔插板法)等。挡墙施工法，是于隧道两侧或一侧设立挡墙，在隧道开挖时，控制产生的松动范围。具体有钢管、混凝土连续墙法、钢插板和H型钢等挡墙施工法。管棚法，是在开挖断面外先钻孔，然后向管子的内外注浆，以此来加固开挖的断面。这种管棚法可以加固断层破碎带和堆积层等的不稳定围岩，可以有效防止开挖围岩的松动。但这种方法需要大量设备。从地表打锚杆法，是先于隧道开挖之前，从地表尽量垂直地注入锚杆，再在四周用砂浆等固结起来，从地表打锚杆法可以有效防止地表下沉。特殊钢插板施工法，又叫麦塞尔插板法，此法能加固开挖面前方的围岩，阻止围岩松动。特殊钢插板施工法采用的钢插板是经过特殊加工的，利用千斤顶把钢插板顶进围岩里。此法在泥岩和砂岩中效果显著，但是岩层里夹着鹅卵石时，会使施工困难，。
动态施工力学法，是朱维申教授来总结并完善的。动态施工力学法强调设计、科研、施工、勘察等各个环节紧密配合，可有效减小围岩的松动区，控制地表的沉陷量。
2.2.2 盾构法
盾构法在地下暗挖隧道中，极为有效。在施工中，首先于隧道的其中一端建立基坑或竖井，用以为盾构安装就位。从基坑或竖井的墙壁开孔地出发建立盾构，在地层中顺着设计好的轴线，向另一个基坑或竖井的设计孔洞推进。在推进中盾构所受到的阻力，通过千斤顶传到盾构的尾部，这里有已拼装的隧道衬砌结构，然后再传到基坑或竖井的后面靠壁上。盾构是盾构法中最主要且独特的施工机具，盾构是一个既能在地层中推进又能支承地层压力的矩形或马蹄形或圆形等形状的特殊钢筒结构。钢筒结构的前面，设置有不同类型的开挖和支撑土体的装置，在钢筒周圈中段内面安装有顶进所用的千斤顶，尾部是具有些许空间的壳状体，盾尾可以安装1～2环隧道衬砌环。每推进一环的距离，盾构就在盾尾的支护下装l环衬砌，并及时向盾尾后面的开挖坑道周围和衬砌环间的空隙中压注足量的浆体，防止隧道和地面下沉。盾构法施工时可能会引起地层损失，盾构隧道周围也会受扰动或受剪切，从而导致破坏的重塑土又固结，这是地表沉陷的基本原因。
（一）地层损失
引发地层损失的因素是：
①开挖面的土体移动。在盾构推进时，开挖面土体所受水平支护应力少于原始侧向力，开挖面土体向盾构里移动，引发地层损失继而导致盾构上方的地面沉陷；如果正面土体所受作用力多于原始的侧向力，那正向土体向前、向上移动，会引起地层损失从而导致盾构前上方土体隆起。
②盾构的后退。盾构暂停推进时，因为盾构推进、千斤顶漏油回缩，可能会引起盾构的后退，开挖面土体会松动或坍落，造成地层损害。
③土体挤进盾尾空隙。因为在盾尾后面隧道外周，压浆数量不足或压浆压力不合适，都会使土体失去原始的平衡状态，而向空隙中游移，造成地层损失。
④改变推进的方向。盾构在曲线抬头推进、叩头或纠偏推进过程中，实际的开挖面不是圆形而是椭圆，造成地层损失。
⑤盾构移动时，对地层的剪切和摩擦。
⑥土压力作用使得隧道衬砌的变形，会造成少量地层损失。
（二）受扰动土固结
盾构法中，隧道土体会受到盾构施工的扰动，在盾构隧道周围可以形成超孔隙的水压力区(负值或正值)。在盾构离开该地层后，土体表面的压力释放，该处隧道周围孔隙水的压力下降。当超孔隙的水压力释放时，孔隙水排出来，引发地层移动与地面下降。另外，盾构推进中挤压作用与盾尾后压浆作用等施工因素的存在，让土体周围地层形成正值超孔隙的水压区。超孔隙水压力在盾构隧道施工一段时间后复原，其间地层排水固结变形，会造成地面沉陷。土体受到扰动，土体的骨架的压缩变形会持续很长时间，其间发生地面沉陷称之为次固结沉陷。
结合以上盾构法施工中造成地面沉陷的原由可以看出，控制盾构施工的参数（推速、推力、同步注浆量、正面土压）可以有效地控制地面沉陷。
3、结束语
在当今，城市地铁一般都会选在交通压力比较大的繁华地段建设，由于地下工程施工过程中经常造成地表沉陷的事故。另一方面，到目前为止，地表沉陷的机理还没有形成定论，本论文中相关沉陷机理的分析只是当下比较时兴的理论，随着理论与技术的不断完善、进步，地层沉陷理论必然也会渐渐清晰，那时相关沉陷控制技术与应急处理措施也会逐渐地完善。
参考文献：
[1] 刘启深, 邵根大.北京地铁建设中采用的浅埋暗挖法[J].铁道建筑,1998(12): 2-6.
[2] 王梦恕.北京地铁浅埋暗挖施工法[J].岩石力学与工程学报,19998(1): 52-62.
[3] 吴荣樵. 隧洞的各种施工方法和新奥法闭[J].隧道译丛,1991(l0)：l-9.
[4] 王建宇.隧道工程的技术进步l月[J].岩石力学与工程学报,2009(18): 784-788.
篇7
关键词：千枚岩 隧道爆破 爆破方案 效果
千枚岩是一种显微变晶片理发育面上呈绢丝光泽的低级变质岩。千枚岩典型的矿物组合主要有绿泥石、石英和绢云母，有的还含有少量的长石以及碳质和铁质等物质。有些千枚岩中还少量的含有方解石、雏晶黑云母以及黑硬绿泥石或锰铝榴石等类型的变斑晶。一般的千枚岩表现为细粒鳞片变晶结构，粒度一般也都小于0.1毫米，在片理面上常有小皱纹构造出现。千枚岩的原岩一般为黏土岩、粉砂岩或中酸性凝灰岩，是低级区域变质作用的产物，其岩石强度一般较差。钻爆法是隧道施工中较为常用的方法，其中光面爆破是关键。千枚岩地质条件比较特殊，其岩石强度差，岩石破碎，饱和单轴抗压强度低，所以，研究通过光面爆破技术使此类岩石爆破参数得以优化，减轻爆破给岩石造成的影响，确保隧道轮廓的完整，具有重要的现实意义。
隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。
1.确定爆破方案
在千枚岩地质条件下，一般采取台阶法开挖方式，具体方法是：在超前于洞身拱部三到五米的地方起挖，为新奥法施工提供平台，其次，洞身下半部与洞身拱部同时开挖，并同时进行锚喷支护。
所用到的周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术的优势有：首先，炮孔药量较少，爆破给周围岩石的破坏性降低；其次，可以控制爆破成型，使爆破给围岩造成的影响减小；最后，减少炮孔数量，是炸药爆破能量利用率提高。
2.爆破方案
2. 1掏槽方式及间距的确定
在隧道开挖爆破中，掏槽爆破一直是一项比较关键的爆破技术，掏槽爆破的主要作用是掘进。其目的是在只有一个临空面的条件下，首先在工作面中央形成较小但有足够深度的槽穴，然后通过槽穴进行爆破。因此，从这个角度来看，这个槽穴也是整个地下坑道、隧道等施工开挖中的先导。掏槽方式以及间距的确定就显得尤为重要了。一般来说，隧道爆破掘进中常用的掏槽方法有三种，分别是斜眼掏槽、直眼掏槽和混合掏槽。斜眼掏槽适用干各类岩石，一般而言，炮服与工作面夹角通常为55度到70度，这个夹角会随着岩石坚硬程度的提升而变小，每个掏槽眼间距一般去3到5分米，并且随着岩石坚硬度的提高，间距的取值也越小夹角越小；直眼掏槽一般是设置空眼作为自由面，然后依次起爆临近空眼的炮孔，逐步扩大，待扩大到400~800mm时，即为辅助眼形成了足够的自由面。混合掏槽其实就是直眼和斜眼掏槽混合布置，在实质上还是直眼掏槽，只是在扩大槽孔时采用斜眼。结合千枚岩的地质条件，千枚岩地层隧道的围岩宜采用混合掏槽。对于掏槽眼来说，一般的地质条件下可以采用大间距的楔形掏槽，这种掏槽对口掏槽眼距可以达到5m 左右，能够起到少钻眼，少装药以及加快施工进度的目的。但是，在千枚岩地质条件下，采用大间距的爆破效果往往很难保证，因此，可以适当的减小楔形掏槽眼间距，一般的，V 级千枚岩地层掏槽眼间距可以确定为3米。
2. 2周边眼间距和周边眼最小抵抗线的选择
实际上，周边眼间距和周边眼最小抵抗线并没有一个确定的量。它们的选择是要根据千枚岩本身的抗爆性、采用的炸药性能以及炮眼直径和装药量而定的。在一般的情况之下，周边眼的间距应该要小于其它炮眼的间距，周边眼的最小抵抗线也要相应地减小。通过长期实践的总结，一般周边眼间距可以取E = 320到 720毫米，最小抵抗线可以取W = 500到800毫米。从减小爆破产生的振动效应,降低对周边围岩的破坏和减少爆破引起的围岩稳定性出发,采用了周边切缝药包岩石定向断裂爆破技术,根据隧道层状岩体相似模拟爆破试验和现场爆破地震动测试,进行了千枚岩地段的爆破参数设计,并结合爆破数值模拟,提出了相应的减震措施,从而达到隧道后期安全快速施工的目的,并为类似工程爆破施工提供了较好的借鉴。
篇8
【关键词】隧道工程；高压富水；深埋技术；作用研究
本次研究采取了多种施工技术解决施工难题，用到的主要技术有索囊封灌浆、超前帷幕注浆、择机封堵等等，最大限度的封堵了此工程的高压大流量地下水，采取了相关的模拟实验，切实的解决了岩石防止爆破等防御措施，有效的防止了灾害的发生。本次隧道工程的顺利修建完成，总结得到了一套完全适用于当前隧道工程建设使用的高压富水地层深埋的施工工艺和施工技术，对国内未来隧道工程的建设具有重大的推动作用。
1.主要研究内容和技术路线
研究内容：（1）高压大流量地下水处理技术；（2）隧道超前地质预报技术；（3）特长深埋隧道高速施工技术；（4）隧道施工的检测技术等等。
技术路线。在前期进行大量的实验研究，采取室内实验、理论分析、现场实验以及现场检测等手段，开展相关的课题研究，同时将经验和理论与实际相联系，进而逐渐形成一套具有实用性的高压富水地层深埋特长隧道综合施工工艺和施工技术。
2.施工方法、方案和设备选型配套
2.1施工方案
先进行探测然后再进行挖掘，并且采用钻爆的施工方法，采取无轨运输的处理方式。
2.2施工方法
该研究隧道具有很多特殊的特点，具体有安全隐患多、可以施工面积不大、工期短、施工压力大等诸多显著性特点，采取的施工策略对施工设备的选择具有很高的要求。（1）实行三臂液压太车钻孔，直接掏空嘈。（2）采用挖掘机从顶部动工，选择侧部装卸的机器处理土石方，选择超大型泥土运输车进行运输。（3）衬砌混凝土。选择超长液压台车作为混凝土的输送工具，混凝土直接通过输送泵进入隧道内，采取插入式振捣施工，在处理水沟时，采取小块钢板作为模板进行施工，而路面的混凝土则采取人工处理，在摊平以后实行振捣，并且混凝土需要在运输车内搅拌完成以后直接输送到需要地。（4）施工通风。在施工恰当的位置安设大功率通风设备进行通风。（5）隧道内的地质预测。采用先进的地质分析、先进雷达、探孔等技术手段对隧道内的地质情况进行播报。（6）地下水的处理。严格实行限量排放，以堵为主的处理原则，采用多种注浆方法进行注浆。
3.收货的主要经验
（1）在合同管理中，首次将超前地质预报写入合同内容当中，在预防复杂地质隧道施工安全、预测超前地质预报等方面有效的完善了制度。
（2）在本次特长隧道的施工中，采取了钻爆破的方法进行，并且是利用无轨模式进行运输，这样有助于快速高效的使用机械化开展工作。
（3）选择合适的时机对地下水进行封堵，采取有效的灌浆方式，切实有效的提升了工程的施工进度。
（4）在两个隧道洞的处于一个平导情况下，在特长隧道中，采取无轨运输方式有助于隧道内的通风，能在必要的情况下改变施工组织或者改变施工方法，在这二者之间可以根据实际需要进行灵活的变换，可以在最短的时间内继续开工等诸多优点。
（5）在选择添加剂材料时，基本上是以超细沸石粉为主，能大大的提升混凝土的凝固度，提升混凝土的强度和硬度。在借用一些必要的工具的时候，能有效的处理好喷射混凝土的施工，在岩石爆破施工段中，有既快速的进行喷护，同时又能保障施工的安全性，有助于提升施工的安全性能。
（6）为了能有效的解决一些特殊地质的爆破技术困难，采取深孔大直径分段进行爆破的模式，有利于克服这一技术性难题。
（7）苗干的设计需要精心的设计，必须设立在必要的两个点之间，在进行施工观测时，可以多利用苗干应力作为计算的出发点，这一技术在未来十分值得推广。
（8）在解决地下水径向封堵以及隧道内施工的通风问题方面，引入计算气体力学分析具有重要的突出意义，这一分析技术的引入，极大的解决了这两个施工难题。
（9）使用带有净化装置的或者带有低污染装置的设备的内燃设备，对于完善通风具有重要作用，如果隧道内较为潮湿，那么隧道在选择成型工具时，不宜挑选全电脑台车，而是使用半电脑台车较为合适，这样做一方面既提升了施工的安全性，保障了施工人员的生命财产安全，另一方面也有助于提升混凝土的浇筑质量，保障工程的安全性，进而保障了工程的综合质量。
（10）新技术。1）新材料。微纤维、超细沸石粉、膜袋等新材料的引入和实用。2）新工艺。在钻孔工艺方面，实用了电脑台车全自动钻孔工艺，以及相关的混凝土快速建筑安全施工工艺等等多种较为先进的施工工艺。3）新设备。大型的高压灌浆系统、先进的预报系统、大型的通风射流风机等等。
4.结论
在本次特长隧道施工中采取高压富水地层超深埋技术的应用过程中，重点通过了室内实验，理论分析、现场实验以及现场检测等多种手段，切实有效的解决了特长隧道施工中的通风问题、岩石爆破防治问题、高压涌水处治问题等许多核心的技术难题。取得了一系列的富有成果的关键性技术，并且这些技术在特长隧道施工中是直接转化为了生产力，通过这些技术的不断投入使用，整个隧道工程的建设速度快速提升，工程质量逐步提高，工期也如期的得以完成。总的来说，本次作用研究的成果是十分显著的，总结出了一套实用性很强的高压富水地层超深埋特长隧道综合施工工艺和施工技术，在推动未来国内的隧道施工方面和改进隧道施工方式方面具有重要作用。
5.总结
综上所述，众所周知，特长隧道的施工难度是十分高的，困扰着许多的施工企业。在国内建设事业蓬勃发展的大环境下，不断的创新隧道的施工技术和施工工艺，开展各种技术性难题实验，有助于解决当前隧道施工的技术性难题和未来发展所面临的困境，为未来隧道施工的顺利完成打下坚实基础。
【参考文献】
[1]卿三惠，杨家松，黄世红.高压富水地层超深埋特长隧道施工技术研究[J].铁道工程学报，2009，01：86-91.
[2]任文峰.高水压隧道应力场―位移场―渗流场耦合理论及注浆防水研究[D].中南大学，2013.
[3]毛正君.脆弱生态区隧道群施工期地下水运移特征及环境效应研究[D].长安大学，2013.
篇9
【关键词】特长隧道；挤压破碎；塌腔
1.工程概况
映汶高速公路A1标段映秀隧道是一座特长分离式隧道。地处汶川5.12大地震的中心地带，单洞全长5300m以上。映秀隧道设计为双向四车道，设计时速为80㎞／h，隧道主洞建筑界限净宽为10.25m、净高为5m。隧道中线穿越北川～映秀断裂带，属于地震频发影响的高危险隧道。
隧道采用复合式衬砌，超前支护采用ф42mm小导管或Φ22锚杆，初期支护采用挂网、喷锚及工字钢联合加固。隧道衬砌为C25钢筋混凝土结构。
洞身主要围岩岩体为花岗闪长岩，微风化，由于山体受5.12地震的挤压影响，隧道内的Ⅱ、Ⅲ级花岗岩变得较为破碎，在开挖过程中发现实际围岩与原设计图纸有较大的出入，特别是隧道开挖进尺接近1000m左右时，岩石依然较破碎，自稳能力较差，暴露时间过长后易出现先掉小块、后整体大块掉落的现象，加上地下水较为丰富，加速了开挖掌子面围岩不稳定掉落的现象。
2.施工问题提出
计划工期30个月，但由于映秀隧道受大地震的影响，绝大部分Ⅱ、Ⅲ级变更为Ⅳ级，循环进尺减小，支护工程量增加，严重影响施工进度。
映秀隧道原设计II、III级围岩地段较多，占全线70℅以上，但在实际开挖过程中出入较大，进尺1000m左右时II、III级围岩地段总计不到100m,并且围岩自稳较差，同一掌子面围岩拱顶和拱脚处差别都较大，开挖后拱顶易出现塌腔。
隧道围岩较为破碎，在开挖过程中易出现卡钻或者塌孔的现象，造成钻杆损坏和因塌孔装药不到位欠挖情况。
如何解决在地震挤压破碎地带开挖过程中拱顶出现较大塌腔的问题，成为技术工作者要解决的现实问题。
3.施工方案确定
针对以上提出的问题，确定映秀隧道未开挖地段的支护方案，调整和安排各工序的衔接关系，成为施工重点解决的迫切问题。
进行超前预报：由于隧道围岩变化较为复杂，每掘进100m进行一次超前预报工作，提前判断出围岩变化情况，做出相应的施工方案，有计划的增减施工工序。
进行监控量测：由于隧道受到大地震的影响，岩石挤压破碎严重，初期支护过后有一定变形，需要及时进行变形观测，以便确定相对应的治理和预防措施。
现场实施方案特点：
1：支护不仅限于单一的超前支护方式，可采用药卷锚杆支护或者小导管支护，也可同时采用两种支护结合的形式。
2：超前锚杆和超前小导管两者相结合不但起到了超前支护的作用，还起到了导管周边固结的作用，大大增强了破碎围岩的整体稳定性。
3：喷射砼处理使喷射范围内形成了较为牢固的支撑拱顶的破碎屏障。
4：越破碎地带周边眼布置越密集，形成比较连续的开挖轮廓线，周边眼采用少药量与跳孔(跳1孔或2孔)装药相结合的方法，使之利用弱爆破影响密集周边眼之间裂隙开裂的开挖方式。
5：根据现场的实际情况，针对不同的药孔采取不定量的装药方式，一般情况下跳孔装药约为普通孔的二分之一或者三分之一。
在实际生产过程中，我项目严格按照原设计进行施工作业，但并未有效的遏制塌腔的连续出现，给施工带来较大的安全和质量隐患。并且只有现场及时预埋冲砂管口，后期利用砼输送泵进行冲砂浆填充的方法进行质量保证，关键是费用成本较高。原因是在冲砂浆的过程中需要搅拌站、汽车砼运输工班、二衬砌班、电工班组等人员配合，设备、材料及电力投入也随之加大，从长远角度考虑不适合我项目的实际情况，故在超前支护围岩较差的地带，我项目积极采取科学的、费用合理的施工安排，从短期上看是费用增加，但从长远角度，即节约了成本还保证了质量，同时由于提前遏制了塌腔出现，保证了施工质量，无需后期单独处理节约了宝贵时间，是比较合理和结合实际的施工方法。
7.结论
映秀隧道作为5.12震后第一条跨越地震多发地带的高速公路特长隧道，虽然存在余震频发，地质条件差，施工工艺复杂，施工难度大的情况，但通过精心组织，科学施工，在现场实际施工过程中认真总结经验，对早日隧道保质保量按时贯通具有现实的意义。技术上归纳起来主要在以下几个方面：
1、要确定合理的施工方案。隧道山体经历了大地震后整个山体内部岩石都挤压破碎，要提前做好施工技术方案准备。
2、要做好充分的施工准备。在围岩地质条件差的情况下，不急于抢进度，而是充分做好围岩的超前支护工作，保证不因余震或者地质等其他原因造成的安全事故。
3、严格控制关键工序。为防止挤压岩体长时间暴露出现掉块等应力释放问题，必须保证弱爆破、短进尺，快循环的工作模式。
4、加强围岩的监控量测和超前预报工作。形成良好的理论联系实际的科学施工作风，保证隧道安全、顺利的贯通。
作者简介：
篇10
关键词：隧道渗水处理技术
中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：
一、隧道衬砌后渗漏水严重，局部如下雨，甚至个别顶部被岩石击穿，坠落行车道路。
分析原因：该隧道为重庆市S202省道（城黔路）大垭口隧道，隧道长1200米、埋置深300-600米、覆盖层属典型森林灌木茂盛、雨水丰富；而隧道岩石复杂，土层、破碎层、岩石无序分布；以前隧道施工单位管理不严，质量控制不到位，施工过程中的隧道排水没有及时处理，二次衬砌混凝土厚度不足、超挖未及时回填。治理方案和实施措施：结合当时交通流量大，是万州至开县、城口、巫溪等县城唯一通道，因此在保证车辆运输安全的情况下进行隧道渗水处理。对渗水严重、顶部空洞严重采用小导管注浆稳定岩石，和爆破原二次衬砌，重新二次衬砌的方法。主要工艺：确定部位----小导管注浆----原衬砌爆破 ----锚杆支护 ---- 二次衬砌 ---- 养生
首先确定部位和放样：沿着隧道横断面及前进方向每1.5米交叉布孔；并分两批钻孔和首批注浆与补注浆孔号。
2、小导管制作与安装，然后注浆稳定岩石或土层：①、设计长度5米的Ф42小导管，采用Ф42无缝钢管制作。前端做成尖锥形，前段管壁上每隔15cm交错钻眼，眼孔直径为8mm②、小导管布置：在V.IV级围岩地段沿拱部环向布置。③、小导管安装：采用YT－28风动凿岩机钻孔，然后将小导管插入孔内，外露20cm，外露端支撑于原混凝土表面用木楔卡紧。(3).注浆机具及材料：注浆设备采用KSY－50／70注浆泵注浆。在无水地段采用水泥浆注浆；在有水地段采用水泥与水玻璃双液浆注浆。水泥浆液的水灰比为1:1,注浆前应进行注浆试验,压力控制在0.5-1MP,防止堵管.跑浆.漏浆,并做好记录,分析注浆效果.
3、原衬砌混凝土爆破：首先结合岩层地质结构，通过雷达探测或钻孔探测确定爆破与否和爆破方案。一种情况岩层结构好，通过注浆能够堵住隧道渗水且填满隧道空隙的，一般不需要爆破，保持原有的衬砌，只需在混凝土表面简单装饰；另一种情况岩石结构差，破碎层严重甚至土夹石，在小导管注浆养生7天后，进行一下爆破原混凝土衬砌、锚杆支护和衬砌。
4、原衬砌混凝土爆破：结合原混凝土厚度确定爆破方案，要求仅爆破原混凝土为限度，采取分段少装药、短进尺、弱爆破勤观察的方法施工，爆破后的清理要迅速、彻底，确保安全无隐患后，方可开放交通。
5、Ф25中空注浆锚杆：采用Ф25中空注浆锚杆在于进一步稳定岩石和补注浆稳固隧道基层断面。锚杆长度为3.5m，环纵间距100×80㎝；按梅花形布置。（1)、锚杆安装①.采用YT－28凿岩机和专用接头将锚杆送进至设计深度后，锚杆外露孔口长度以10cm～15cm为宜。②.安装止浆塞、垫板的螺母。③.用注浆接头把锚杆尾端同注浆机连接。（2）、锚杆的注浆:①.采用NZ130A型锚杆专用注浆器；②.水泥浆的水灰比为1:1。 ③.用水或高压风检查锚孔是否畅通；④.调节水流量计使水泥浆液的水灰比至设计值为止。⑤.开动泵注浆，整个过程应连续灌注，不停顿，必须一次完成，观察到浆液从止浆塞边缘流出或压力表上压力大于1.0MPa，即可停泵。⑥.当完成一根锚杆的注浆后，应迅速卸下注浆软管与锚杆的接头，清洗并安装至另一根锚杆，然后注浆；⑦. 完成整个注浆后，应及时清洗及保养泵。⑧.在灰浆达到初始设计强度后，方可上紧垫板及螺母。
6、防水板安装：全渗水隧道满铺1.2mm厚EVA防水卷材及3.0mm厚300g/m2无纺布（靠围岩一侧），防水卷材的铺挂采用热风双焊缝无钉铺挂工艺。防水卷材搭接长度不小于20cm并保证接缝质量。防水板的搭接质量采用气压测试进行抽检。
7、二次模注砼施工方法：砼采取强制搅拌机集中拌和，从搅拌站运输到工作面的砼运输车应车况良好、连续运转，尽量施工缝及接缝密实；衬砌混凝土强度达到70%后进行顶部补注浆。
二、隧道衬砌后表层渗漏少，采取引水或堵水的方法
1、采取引水法施工（典型渝湘高速彭水县钟山隧道）
（1）、查找漏水点或裂隙。（2）、凿槽：沿渗漏水裂缝或施工缝骑缝凿“U”型槽，槽的宽度和深度取决于渗漏水的流量，一般宽约10-13cm、深约8cm，所凿的槽要延伸至排水沟，以保证水能顺畅排走；
（3）、做引水槽：每一条环行裂缝形成主引水通道，将其余的渗漏裂缝和渗漏点引入至主引水通道；在每一条环行裂缝两端把水引入两边排水沟，以形成引水网络系统；（4）、封缝：在严格清洗槽内混凝土表面的基础上，再用半管PVC管覆盖住槽中施工缝，然后用堵漏王封住两边，固定PVC管，做到PVC管两侧不留空隙；（5）、表面加固：用抗裂沙浆将槽压实抹平，加强表面防渗能力；（6）、养生：按照所用材料性能的要求养护，确保表面防渗能力。
2、直接封堵渗水裂缝（1）、查找漏水裂隙；（2）、凿槽：沿渗漏点或施工缝骑缝凿”V”槽，一般10cm宽、8cm深；（3）、封堵：严格清洗槽内混凝土表面基础上，然后堵漏王进行封堵，厚度约为5cm；然后用水泥沙浆将槽压实抹平。
三、隧道渗水特别严重，甚至隧道部分结构变形严重，采取表层注浆与管棚衬砌注浆。（典型渝湘高速黑水一号隧道进口段）
