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巖石隧道施工方法范文第1篇

關(guān)鍵詞：有限元法；軟弱圍巖；應(yīng)力分析；變形分析

中圖分類號：TU31 文獻標示碼：A

1 概述

軟弱圍巖是隧道常見的穿越區(qū)，圍巖的穩(wěn)定性是目前影響隧道工程質(zhì)量的主要因素。如何開挖巖體使其初始狀態(tài)不受過大擾動，從而使巖體處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，是一個非常復(fù)雜的問題。本文通過有限元分析法對隧道周圍巖層進行不同方式開挖下應(yīng)力和變形分析，尋求使圍巖受到較小擾動的施工方案，進而使隧道工程的施工及使用更加安全、可靠。

2 工程概況及分析計算的原理、模型

2.1 工程概況

某隧道工程位于韶關(guān)北部的山區(qū)中，屬于山中地形，以構(gòu)造腐蝕作用為主，主要巖性為第四紀下灰色、褐色、灰白色花崗巖石，部分夾白云質(zhì)灰?guī)r。設(shè)計凈跨寬度約為9.6m，凈空高度為5.6m的半。立墻圓拱形斷面，在二類結(jié)構(gòu)圍巖中最大開挖寬度為10.5m，高度為6.5m。隧道最大埋深58m。全風(fēng)化層層為灰褐色、灰白色花崗巖，半巖土狀，中心破碎，平均層厚約為40m；強腐蝕帶為淺灰色、灰褐色花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育作用較強，平均層厚度27m；弱風(fēng)化巖層為巖性較好的玄武巖。施工地段內(nèi)地下水排泄較為順暢。

2.2 設(shè)計原理

2.3 計算模型

我們知道隧道開挖僅對圍巖周圍一定范圍內(nèi)產(chǎn)生較明顯的影響，而距開挖部位較遠的地方，應(yīng)力及變形變化會很小，距三倍洞跨處其應(yīng)力和變形變化一般都在3%以下，為減小有限元模型中邊界條件對運算結(jié)果產(chǎn)生的不利影響，計算模型的邊界范圍取等于三倍洞跨進行有限元模擬計算。隧道斷面如圖1。

根據(jù)有限元計算方法的基本原理，計算時把不同地層的巖體看作均質(zhì)來考慮，在平面單元有限元計算中二次襯砌采用梁桿單元模擬，錨桿用軸力單元模擬，荷載為周圍巖石結(jié)構(gòu)自重和邊界上部巖體的壓力。取對整個開挖隧道最不利區(qū)段的斷面進行有限元計算模擬。選取隧道圍巖及支護材料的計算參數(shù)見表1。

3 模擬計算結(jié)果

3.1 上下臺階開挖法：首先，隧道拱部采用上臺階開挖法；其次，已經(jīng)開挖的拱部打入錨桿并噴射混凝土進行初期支護；第三步，采用下臺階法開挖；第四步，對隧道兩側(cè)立墻進行支護；第五步，對開挖的隧道斷面進行整體二次襯砌。則采用不同工序下圍巖拱頂、左右拱角、左右立墻中部關(guān)鍵點的位移情況見表2。

當(dāng)拱部開挖后在拱部頂部區(qū)域和開挖面底部圍巖中出現(xiàn)了應(yīng)力較為集中現(xiàn)象，其最大應(yīng)力為4.99MPa。當(dāng)下臺階開挖后，在拱肩部的臨時支護層中也出現(xiàn)應(yīng)力較為集中現(xiàn)象，其最大應(yīng)力為3.50MPa。

3.2 兩側(cè)超前施工法：第一步，對隧道設(shè)計斷面的兩側(cè)同時進行超前開挖；第二步，對已開挖部分進行錨桿支護并施作噴射混凝土初期支護；第三步，對剩余部分進行開挖；第四步將開挖斷面先進行初期支護并對整個斷面進行永久性二次襯砌支護。

隧道斷面兩側(cè)導(dǎo)洞開挖后在導(dǎo)洞斷面底部及拱角與剩余部位相交處出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象，最大應(yīng)力為1.35MPa。開挖出現(xiàn)斷面二次襯砌完成后在襯砌底部出現(xiàn)應(yīng)力集中，最大應(yīng)力為2.36MPa。

3.3 中壁CRD施工法：首先，采用上臺階法對左部開挖；其次，對已經(jīng)開挖的拱部打入錨桿并及時噴射混凝土進行支護；第三步，采用上臺階法開挖右半部分；同樣，對開挖部分打入錨桿并噴射混凝土支護；第四步，采用下臺階法左下部分開挖施工，然后對新開挖部分打入錨桿和噴射混凝土初期支護；第五步，同樣采用下臺階法開挖隧道斷面的右下部分；第六步，對開挖部分打入錨桿并噴射混凝土初期支護。最后對全斷面進行二次襯砌施工。

隧道拱部左半部分開挖后在開挖斷面頂部引起圍巖應(yīng)力重分布，最大應(yīng)力為0.935MPa。二次襯砌完成后在斷面底角部位形成應(yīng)力集中，最大應(yīng)力2.36MPa。

4 結(jié)果分析

4.1 根據(jù)計算結(jié)果，三種有限元分析的模擬施工方法均無塑性區(qū)出現(xiàn)，故都是可行的施工方法。通過對比：兩側(cè)開挖優(yōu)于其它兩種方案，與上下臺階開挖相比較，兩側(cè)開挖方案在應(yīng)力和位移量上都小于上下臺階分步開挖；上下臺階開挖與中壁CRD法相比，中壁CRD法開挖造成過大的應(yīng)力集中，數(shù)值上比上下臺階開挖大，造成的位移量也較大。

4.2 通過對不同方案計算結(jié)果的應(yīng)力場和位移場的變化分析，發(fā)現(xiàn)開挖次數(shù)過多，并不會使位移量和應(yīng)力減少。在每次開挖后都會有巖層位移的增加，而襯砌支護后位移量又會減少，這說明襯砌支護在隧道開挖過程中的作用是非常明顯的。

4.3 運用有限元分析法對隧道圍巖進行應(yīng)力和應(yīng)變進行分析，比傳統(tǒng)的實驗方法節(jié)約大量的費用和時間。

參考文獻

[1]潘昌實.隧道力學(xué)數(shù)值方法[M].北京：中國鐵道出版社，1995.

巖石隧道施工方法范文第2篇

【關(guān)鍵詞】隧道；大斷面；V型圍巖；鉆爆法；施工方案

中圖分類號： 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8500（2014）03-0108-02

一、工程概況

雅瀘高速公路C3合同段老虎石隧道位于雅安市滎經(jīng)縣，左線隧道起訖里程為K31+613～K33+325，隧道長1712m；右線隧道起訖里程為YK31+613～K33+303，隧道長度長1690m。隧道最大埋深420m，圍巖多呈“V”型，斷面尺寸為：寬1278cm×高1005cm。

二、鉆爆設(shè)計

（一）鉆爆法開挖作業(yè)工序

測量放樣布眼臺車（臺架）及風(fēng)水管路就位鉆眼裝藥堵塞聯(lián)結(jié)起爆網(wǎng)絡(luò)起爆通風(fēng)找頂清理危石出碴清底。

鉆爆法施工時，綜合考慮地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖進尺、爆破器材等條件，并通過爆破試驗確定爆破參數(shù)，試驗時參照光面爆破參數(shù)表。

（二）光面爆破施工的要求

1.殘留炮孔痕跡，應(yīng)在開挖輪廓面上均勻分布。炮孔痕跡保留率：硬巖不少于80%，中硬巖不少于70%，軟巖不少于50%。

2.相鄰兩孔之間的巖面平整，孔壁不應(yīng)有明顯的爆破裂隙。

3.相鄰兩孔之間出現(xiàn)的臺階形誤差不得大于150mm。

光面爆破參數(shù)表1

（1） 爆破參數(shù)選擇

Ⅴ型圍巖采用上下臺階法開挖掘進，軟質(zhì)巖施工要控制周邊光爆孔，確保無超欠挖。爆破器材選用2#巖石乳化炸藥，塑料導(dǎo)爆管電雷管起爆系統(tǒng)毫秒微差有序起爆。采用人工鉆孔，其光面爆破設(shè)計如下：鉆爆采用楔形掏槽眼方法，孔口直徑均采用Φ42mm，利用2#巖石乳化炸藥。

①炸藥類型：2號巖石乳化炸藥。

②雷管類型：非電毫秒雷管。

③孔口直徑：Φ42mm。

④周邊眼間距：50cm。

⑤周邊眼裝藥密度：0.07～0.15kg/m。

4.V 型圍巖開挖鉆爆設(shè)計圖

圖1 V 型圍巖上下臺階鉆爆設(shè)計圖

圖2 周邊眼裝藥示意圖

圖3 上斷面楔形掏槽眼設(shè)計圖

V型圍巖上斷面光面爆破設(shè)計參數(shù)表

V型圍巖下斷面光面爆破設(shè)計參數(shù)表

三、鉆爆作業(yè)

（一）鉆爆作業(yè)按照鉆爆設(shè)計進行。當(dāng)開挖條件出現(xiàn)變化時，爆破技術(shù)應(yīng)隨圍巖條件的變化而作相應(yīng)改變。

（二）鉆炮眼前繪出開挖斷面的中線、水平和斷面輪廓，并根據(jù)爆破設(shè)計標出炮眼的位置，經(jīng)檢查符合設(shè)計要求后，方可鉆眼。

（三）炮眼的深度、角度、間距應(yīng)按設(shè)計要求確定，并應(yīng)符合設(shè)計精度要求。鉆眼完畢，應(yīng)按炮眼布置圖進行檢查，并做好記錄，經(jīng)檢查合格后，方可裝藥。裝藥前應(yīng)將炮眼內(nèi)泥漿、存水及石粉吹洗干凈，所有裝藥的炮眼均應(yīng)及時堵塞炮泥，周邊眼的堵塞長度不小于200mm。

（四）周邊眼以一次同時起爆。當(dāng)在軟巖地段必須對爆破震動加以控制時，周邊眼可根據(jù)地質(zhì)條件分組起爆。

（五）爆破后應(yīng)設(shè)專人負責(zé)清幫清頂，同時要對開挖面和未襯砌地段立即進行檢查，如察覺可能產(chǎn)生險情時，立即采取措施，及時處理。

（六）襯砌斷面的開挖爆破屬分部開挖作業(yè)，應(yīng)嚴格遵守“短進尺、弱爆破”的原則，遵守有關(guān)“爆破與震動”的作業(yè)要求；核心圍巖的開挖爆破，不得對已襯砌結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)生影響甚至破壞。

V型圍巖爆破效果圖

四、超欠挖控制措施

鉆爆法開挖是否經(jīng)濟、高效，關(guān)鍵是控制好超欠挖。項目部成立超欠挖管理領(lǐng)導(dǎo)小組，編制超欠挖管理辦法，并嚴格執(zhí)行。

（一）鉆爆施工中將采取如下措施

1.根據(jù)不同地質(zhì)情況，選擇合理的鉆爆參數(shù)，選配多種爆破器材，完善爆破工藝，提高爆破效果。

2.提高畫線、鉆眼精度，尤其是周邊眼的精度，是直接影響超欠挖的主要因素，因此要認真測畫中線高程，準確畫出開挖輪廓線。

3.提高裝藥質(zhì)量，杜絕隨意性， 防止雷管混裝。

（二）斷面輪廓檢查及信息反饋

了解開挖后斷面各點的超欠挖情況，分析超欠挖原因，及時更改爆破設(shè)計，減少誤差，配專職測量工檢查開挖斷面。

五、主要經(jīng)濟技術(shù)指標

V型圍巖上下斷面光面爆破主要經(jīng)濟技術(shù)指標

通過以上鉆爆法爆破施工方案，雅瀘高速C3項目老虎石隧道大斷面V型圍巖于2009年10月5日施工順利完成。采用本方案的鉆爆法，根據(jù)實際圍巖狀況適當(dāng)調(diào)整爆破參數(shù)，達到最佳爆破效果。一是能夠很好的控制超欠挖，立設(shè)鋼拱架無侵限現(xiàn)象，節(jié)約時間；二是有效的控制裝藥量，節(jié)約炸材。三是有效的控制噴射混凝土厚度，節(jié)約噴射混凝土用量。

參考文獻：

[1]四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院.老虎石隧道兩階段設(shè)計圖文件

巖石隧道施工方法范文第3篇

Abstract： Due to its unique advantages， multi-arch tunnel is widely used in road construction. According to related materials and some data， this article briefly introduces double multi-arch highway tunnel construction method.

關(guān)鍵詞： 雙連拱；公路隧道；施工方法；研究

Key words： double multi-arch；highway tunnel；construction method；research

中圖分類號：U455.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）16-0164-02

0 引言

在我國高等級的公路和市政道路的建設(shè)過程中，為了在一定程度上能夠獲得良好的經(jīng)濟效益，工程技術(shù)人員從公路的整體路線、工程的造價等因素進行綜合考慮，施工過程中大多都采用了雙連拱隧道方案。根據(jù)我國目前設(shè)計施工技術(shù)的研究現(xiàn)狀得知：施工中不同程度地出現(xiàn)過開挖過程中的圍巖坍塌，建筑墻面出現(xiàn)大面積裂縫，工程造價難于控制等問題。因此，針對這些方面，在雙連拱隧道建設(shè)過程中實施合理的施工技術(shù)成了重要問題。

1 研究背景

在我國目前已經(jīng)建成的公路中，在關(guān)于隧道問題的解決上，主要采用了雙洞分離的方案進行建設(shè)整修，在這方面的經(jīng)驗是十分豐富的，但是在那種比較特殊的地區(qū)，通過對實際的線型、造價和連接方式進行綜合分析，繼續(xù)采用雙洞分離的方案進行施工是不可取的，因此，為了在一定程度上獲得良好的經(jīng)濟效果，雙連拱隧道成了重要的方案，目前在四川、重慶等許多省市在建的公路中，大多都采用了雙連拱隧道。

據(jù)調(diào)查得知，正在修建中的浙江省金麗溫高速公路主要在地質(zhì)及地形條件十分復(fù)雜的山嶺重丘區(qū)通過，為了在一定程度上能夠獲得良好的經(jīng)濟效果，對其實際情況進行綜合考慮后，采用了連拱隧道的方案，由于它的總長度為90公里，因此，連拱隧道就有20座之余，同時，連拱隧道建設(shè)過程中的規(guī)模和難度更是公路建設(shè)中前所未有的。為很好的解決連拱隧道施工過程中的相關(guān)技術(shù)問題，對建設(shè)中的金麗溫進行直接指導(dǎo)，經(jīng)過許多人員的共同研究，終于找出了最佳方案。對此，下面就針對雙連拱隧道施工工程中的合理方法進行系列研究。

2 雙連拱隧道工程的發(fā)展現(xiàn)狀及研究方法

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀 國外的許多國家在修建過程中都采用連拱技術(shù)，并有著相當(dāng)豐富的施工經(jīng)驗。就拿日本來說，它在高等級公路隧道和城市隧道中也采用了連拱隧道，主要的施工方法有以下幾種：三導(dǎo)洞全斷面施工方法、三導(dǎo)洞半斷面施工方法、三導(dǎo)洞CD施工方法等，現(xiàn)階段對連拱的研究主要是：對于那種不良地質(zhì)條件下的地層處理、開挖方式和方法以及超大斷面隧道的開挖方式和方法的研究。

2.2 研究方法 在對地下進行施工時，要先對地下工程進行設(shè)計計算，它的計算過程中存在著結(jié)構(gòu)模式和共同作用模式。結(jié)構(gòu)模式比較簡單，是長期以來的主導(dǎo)方法，缺點主要是將圍巖和結(jié)構(gòu)進行一定程度上的割裂，使其無法真正對施工過程中的圍巖力學(xué)進行描述，包括地表及地中的位移。共同作用模式主要是對連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的研究，目前對單孔隧道研究的比較多。

隧道研究過程中最好用的方法是現(xiàn)場原型試驗，它通過在一定程度上對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行研究，不僅可以為施工提供很好的依據(jù)，還能在一定程度上做到直接指導(dǎo)工程。目前，國內(nèi)外的許多大型工程都采用這種現(xiàn)場試驗的方法。現(xiàn)場試驗主要包括：周邊位移測量、圍巖深部位移測量、地質(zhì)觀察等，對連拱隧道來說，它的研究成果主要體現(xiàn)在：通過這種現(xiàn)場原型試驗，可以取得圍巖的動態(tài)特征，判別它的實際受力情況，及時建立現(xiàn)場監(jiān)控，并提出解決過程中出現(xiàn)不良情況時的應(yīng)對措施。

隧道過程中使用最多的一種方法是模型試驗，它具有非常全面的優(yōu)點，還可以在一定程度上滿足別的方法所不能滿足的條件，模型試驗可以說是一種定性實驗，也可以是計算結(jié)構(gòu)時的輔助工具，它還可以作為獨立工具。對模型試驗進行準確分析是技術(shù)人員需要重視的，國內(nèi)外利用模型試驗對施工過程中的結(jié)構(gòu)研究有著非常多的案例，也可以說，用模型試驗的方法對隧道及地下工程進行系列研究，國內(nèi)外已經(jīng)取得很大的成績，并且它的理論已經(jīng)日益完善。據(jù)調(diào)查得知，隨著計算機的不斷引入，在1962年的巖土力學(xué)研究上取得了很大的進步，特別是針對巖土力學(xué)的數(shù)值和模擬方面，它的這一研究成果為以后的進一步研究提供了有利條件，數(shù)值模擬的方法有：邊界元法、有限元法、無單元法等，這些方法的相繼出現(xiàn)，在科研方面有著舉足輕重的作用。在隧道的研究過程中，如果只是單純的采用一種方法，在一定程度上很難做到得出正確的結(jié)論，如果在分析過程中，稍微出現(xiàn)點問題，就會產(chǎn)生很大的影響。如果運用上面的方法，就有可能避免分析中的錯誤。下面，就簡要介紹一下雙連拱公路隧道的施工方法。

3 施工方法

3.1 三導(dǎo)洞施工法 三導(dǎo)洞施工法除了在墻的位置開挖一個導(dǎo)洞外，還要在上、下兩側(cè)進行導(dǎo)洞的開挖，當(dāng)中墻混凝土和邊墻混凝土施工完成后再進行正洞的開挖施工，這屬于先墻后拱法。方法原理主要是把一個大洞分成多個小洞，然后再利用小洞的有利特點，構(gòu)成穩(wěn)定的支護。兩側(cè)的導(dǎo)洞主要是為了解決側(cè)墻的支撐，中導(dǎo)洞則是為了為其提供支撐點。這種施工方法的優(yōu)點是：工期短，成本低；安全可靠，在處理過程中進行了結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，可以保證施工過程中的安全性；工序簡單，拆除量小等。當(dāng)然，它也存在著一定的缺點，那就是：滲水現(xiàn)象發(fā)生的比較頻繁，在一定程度上加大了成本，造價高，施工斷面比較小。

3.2 中導(dǎo)洞施工法 中導(dǎo)洞施工就是先把中間的洞穿透，并在此基礎(chǔ)上砌筑中墻和左右洞，其他部分按單洞掘進。相對于三導(dǎo)洞的施工方法，這種中導(dǎo)洞施工方法的優(yōu)點是：工序比較簡單、機械化程度也比較高；初期進行支護施工時工作量小、施工進度快，在一些方面節(jié)約了成本；對中導(dǎo)洞進行施工，主要就是為了能夠為后面的洞提供條件。缺點是：由于該地地質(zhì)條件比較復(fù)雜，因此圍巖地段不利于施工的開展，會導(dǎo)致安全問題的發(fā)生；先對中間進行施工，會導(dǎo)致過程中中墻變形、滲水等問題的出現(xiàn)。

3.3 無導(dǎo)洞施工法 雙連拱隧道按兩個單獨的單洞進行考慮，也就是這兩個洞是獨立的，各個形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。開挖過程中要結(jié)合相應(yīng)的地形條件，嚴格按照單洞開挖方式進行，在開挖時盡量避免對先行洞的破壞。無導(dǎo)洞的優(yōu)點是：通過所采取的單洞排水系統(tǒng)，可以在一定程度上提高工程質(zhì)量；在一定程度上減少了工序，縮短了工程時間；在減少開挖支護的同時，也降低了施工過程中的工程造價；進度快，工期短。無導(dǎo)洞施工過程中要確保注意一下幾點：對于那種過程中先施工的單洞，中墻也應(yīng)該和它們一起進行支護保護，為了保持結(jié)構(gòu)的平衡性，中墻應(yīng)根據(jù)施工的實際情況進行支護的加強，比如，可以在中墻把錨桿和圍巖進行連接，為先施工的單洞在一定程度上提供支撐；后施工的洞應(yīng)該格外注意對稱性，以免受到不對稱受力的影響，從而造成不可避免的破壞。

由于雙連拱隧道是由兩座隧道通過相同的墻連接在一起的雙洞隧道，因此它是一種具有發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)隧道。因此，它的施工方法可以總結(jié)為以上三種，在對雙連拱隧道進行開挖過程中要格外注意中墻的安全性，避免施工過程中出現(xiàn)坍塌，在一定程度上影響著施工的進度。

4 結(jié)語

綜上所述，進行雙連拱施工過程中應(yīng)該時刻注意方法的選取，因為，好的方法決定好的未來，就好比說：好的學(xué)習(xí)方法，可以更快速地促進一個人的發(fā)展。在建設(shè)行業(yè)也是一樣的道理，經(jīng)濟的快速發(fā)展，帶動著產(chǎn)業(yè)鏈的擴大，當(dāng)然，這是需要一定的條件為其提供相應(yīng)的基礎(chǔ)，只有在好基礎(chǔ)上開展工作，才能更好的進步。本文通過相關(guān)資料對雙連拱隧道進行了系列講解，主要是希望借此告訴大家：在對公路隧道進行施工時，對方法的選取是非常重要的，但是，并不是所有的方法都是固定的、一成不變的，這需要在以后的生活中工程師們的不斷創(chuàng)新和實驗，從而更好的為我國的建筑事業(yè)發(fā)展作出貢獻。

參考文獻：

[1]王昌勝.淺埋偏壓連拱隧道施工順序及支護結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究[D].中南大學(xué)，2012.

巖石隧道施工方法范文第4篇

【關(guān)鍵詞】軌道交通；礦山法；區(qū)間隧道；防水施工

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：

一．引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，軌道交通已經(jīng)成為了一種較為普遍的交通形式。軌道交通的防水工作至關(guān)重要，如果處理不好，則很容易引起質(zhì)量事故，輕則開裂滲漏，影響壽命，重則危及結(jié)構(gòu)安全，影響使用，所以加強其防水研究十分必要。

二．結(jié)構(gòu)防水概述

1．設(shè)計原則

（1）結(jié)構(gòu)防水設(shè)計遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則。只有在漏水量小于規(guī)范要求的前提下，才允許進入主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的極少量滲水疏排。

（2）采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水體系，輔以柔性全包防水層的防水體系，多道防線并重，施工縫、變形縫等接縫防水為防水重點。

2．防水標準

區(qū)間隧道及連接通道等附屬結(jié)構(gòu)的防水等級為一級，頂部不允許滴漏，其他不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬，總濕漬面積不應(yīng)大于總防水面積的6/1000，任意100㎡防水面積上的濕漬不超過4處，單個濕漬最大面積不應(yīng)大于0.2㎡。

三．我國隧道防水現(xiàn)狀

1.隧道工程防水設(shè)計技術(shù)現(xiàn)狀我國防水設(shè)計從總體上肯定了遵循“防、排、截、堵，剛?cè)峤Y(jié)合，因地制宜，綜合治理”和堅持“多道設(shè)防、多種材料復(fù)合使用”的原則，并總結(jié)出了在不同類型工程中采用防排結(jié)合(或是以堵為主，以疏為輔)、材料防水與構(gòu)造防水結(jié)合、柔性防水材料(卷材、涂料)與接縫密封材料互補并用等設(shè)計方法。防水設(shè)計是十分重要的。

2.隧道工程防水規(guī)定及存在的問題存在問題主要表現(xiàn)在如下幾個方面：隧道防水的等級不明確；大部分隧道規(guī)范對防水等級的劃分比較模糊；隧道防水的設(shè)計依據(jù)不充分；防水設(shè)計脫離結(jié)構(gòu)設(shè)計，不能綜合考慮。隧道工程設(shè)計在制訂圍護結(jié)構(gòu)主體防水方案時，難以充分掌握工程不同區(qū)間的水文地質(zhì)變化情況和在施工過程中將會出現(xiàn)哪些滲漏狀況及其滲漏程度。設(shè)計部門很少有專門研究防水材料、負責(zé)防水設(shè)計的人員，面對數(shù)百種各種各樣的防水材料和各自不同的特點，要他們完全正確地使用每一種材料，充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)點，自然是困難的。

3.隧道工程施工技術(shù)現(xiàn)狀施工技術(shù)和工藝裝備日趨成熟，基本上可以適應(yīng)各類新型防水材料的發(fā)展。許多施工單位通過大量工程實踐，總結(jié)制訂出的一些適用性強，能夠解決滲漏水問題的操作規(guī)程或防水工法，在保證防水工程的質(zhì)量中發(fā)揮了重要作用。然而，由于施工過程出現(xiàn)滲漏的隨機性很強，往往處于邊施工邊堵漏的局面，相當(dāng)多的工程在施工后期和竣工后需要進行多次維修。因而對承擔(dān)該類地下工程的施工單位的資質(zhì)與防水技術(shù)水平提出了更高要求。

四．礦山法區(qū)間隧道防水施工技術(shù)

1．初期支護

地下工程的初期支護為噴射混凝土，由施工工藝的限制，不能進行振搗，鋼筋網(wǎng)及格柵鋼架中的迎水面鋼筋背面常噴不密實，出現(xiàn)空洞。另外，噴射混凝土直接接觸巖土面，在開挖面有滴水的情況下，水會增大混凝土局部水灰比，待混凝土凝固后，多余的水分蒸發(fā)之后就會形成滲水通路。一般來講，噴射混凝土可以降低滲水量，但無法完全防住滲水。

2．全封閉防水層

（1）設(shè)在初期支護與二次襯砌之間的全封閉的防水層，采用1.5㎜厚PVC防水板和400g/㎡無紡布保護層，材料選型時要求防水板具有較高的強度、延伸性及耐久性。鋪設(shè)工藝：先對初支基面找平，初支表面凸出鋼筋及鋼管頭要切割掉，摸平，抹上沙漿，另外，要把基面的泥土浮渣清洗干凈。

（2）先仰拱后拱墻環(huán)向全斷面鋪設(shè)無紡布，采用鋼釘加塑料圓墊片將無紡布釘在初支砼表面，呈梅花型布置。鋪設(shè)完無紡布后，采用同樣的順序鋪設(shè)PVC防水板,用熱吹風(fēng)槍將PVC防水板黏合于塑料圓墊片上，再用雙縫熱熔焊機順所留接縫搭接部位進行焊接，橫向與縱向焊縫接口部位人工補焊。

理論上說,防水板防水的效果應(yīng)該是很好的，但是防水板的實際效果往往受材料本身質(zhì)量及施工工藝問題、施工質(zhì)量等許多因素的制約，存在以下質(zhì)量問題：

①防水板施工中，對不能采用機械焊接的部位（如交叉接點處，破損處），一般采用烙鐵或熱吹風(fēng)機融化板材，再用手按壓黏接。由于材料熔點較高（>200℃）這樣施工的焊縫不可能完全達到密封要求。

②由于初支面不能做到完全平整，防水板在施工中又容易被人為破壞（被初支表面硬物或鋼筋擊穿，被鋼筋焊渣燒穿等）

③防水板在高水頭的靜水壓作用下，只要防水板有一處破損，地下水就會通過破損處滲入到防水板與二次襯砌混凝土之間。

④防水板外側(cè)的無紡布保護層本身是一個導(dǎo)水層，在防水層外側(cè)形成一道透水通路。由于初支與防水板不可能全面密貼，特別是隧道頂部的防水板在兩側(cè)受已施工完畢混凝土側(cè)墻的約束，更容易在拱部形成大的空洞。這些空洞在二次襯砌外側(cè)形成透水通道，對排水不利，又使二次襯砌承受較大的外水壓力，對結(jié)構(gòu)的安全有一定的損害。

⑤當(dāng)隧道二次襯砌施工完畢后，如發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象也無法修補防水板。

3．二襯背后回填注漿

（1）由于二次襯砌混凝土在凝固后，會產(chǎn)生收縮，這樣會造成二襯混凝土與防水板之間有一定的縫隙，如防水板破損，這些縫隙就形成水流通道，直至全斷面。此縫隙就由回填注漿來填充。既能起到防水的作用，還能緩沖初支受力后與二次襯砌混凝土之間力的傳遞。在每個施工縫封閉的防水區(qū)域內(nèi)設(shè)置2~3個預(yù)埋注漿管，注漿管固定在防水層表面，注漿材料選用水灰比1：（0.4~0.5）的普通水泥漿，在水泥漿中添加2%~3%的微膨脹劑，注漿壓力可根據(jù)實際情況確定。

4．二次襯砌防水混凝土

防水混凝土是所有防線中最重要的一道，所以防水混凝土質(zhì)量很關(guān)鍵，防水混凝土的防水質(zhì)量受配合比、施工工藝、養(yǎng)護條件等施工因素的影響很大。

（1）防水混凝土施工

混凝土的配合比設(shè)計合理，施工操作符合規(guī)范，養(yǎng)護得當(dāng)，可以提高抗?jié)B強度；反之，則在同樣材料下，抗?jié)B性能會明顯降低。規(guī)范中對制作防水混凝土的各個環(huán)節(jié)，即配合比設(shè)計、集料的選用、模板架立、混凝土攪拌、運輸、澆注、振搗、養(yǎng)護、拆模、施工縫處理等各工序均有嚴格規(guī)定。

①二次襯砌結(jié)構(gòu)中，多數(shù)采用C40防水混凝土，抗?jié)B等級為P10，采用先仰拱后拱墻的澆注方式，為了混凝土振搗密實，在澆注拱墻臺車時，采用插入式振搗棒與附著式振搗器相結(jié)合。在拆模后，灑水養(yǎng)護14天，在早期，持續(xù)保持防水混凝土表面濕潤。

② 施工縫、變形縫的處理

a.變形縫

區(qū)間隧道變形縫設(shè)置在區(qū)間隧道與車站、區(qū)間隧道與聯(lián)絡(luò)通道、人防段兩頭的接口部位。寬度為2cm。采取以下處理措施：在變形縫部位的模注混凝土外側(cè)設(shè)置背貼式止水帶，在變形縫部位設(shè)置中埋式鋼邊止水帶，變形縫內(nèi)側(cè)采用密封膠進行嵌縫密封止水，密封膠必須沿變形縫環(huán)向封閉。

b.施工縫

采用背貼式止水帶與遇水膨脹膩子條，遇水膨脹橡膠條進行加強防水處理。遇水膨脹止水條固定在施工縫表面預(yù)留的凹槽內(nèi)，后續(xù)混凝土澆注前，凹槽外的施工縫表面須鑿毛處理，混凝土面必須清洗干凈。

③ 但是在施工中，施工縫是最薄弱的環(huán)節(jié)，造成漏水的施工原因主要為：

a.施工縫基面不鑿毛清洗，或者為了追求基面的毛面效果，灌注混凝土?xí)r特意不振搗密實。

b.基面未清理干凈，或雖已清理，但在支模過程中產(chǎn)生的木屑、混凝土殘渣又掉落在基面上。

c.在鑿毛的基面上直接安裝止水條，造成止水條與基面不密貼。

d.止水條安裝不規(guī)范，跑位或者止水條保管不善，安裝時已經(jīng)膨脹完畢。

e.基面沒有灑水濕潤或濕潤不充分，新澆混凝土部分水分被舊混凝土吸收，從而導(dǎo)致混凝土水化不充分。

五．結(jié)束語

隨著技術(shù)的進步，我國軌道交通區(qū)間隧道防水施工技術(shù)有了較大的提高。但是，在具體的施工過程中還是存在著許多的問題，這就需要我們共同努力推動技術(shù)的突破。

參考文獻：

[1]《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2010）；

巖石隧道施工方法范文第5篇

關(guān)鍵詞：軟弱圍巖；大斷面隧道；雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；CRD法；三臺階臨時仰拱法

1 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，隧道建設(shè)規(guī)模越來越大，100 m2 以上的大斷面隧道大量涌現(xiàn)，有些客運專線隧道開挖斷面甚至達150～180 m2，且多數(shù)是在軟弱地層中穿越[1, 2]。國內(nèi)外雖然已有不少關(guān)于軟弱圍巖大斷面隧道的研究成果[3, 4]，但可供借鑒的設(shè)計與施工經(jīng)驗仍舊偏少，有必要開展軟弱圍巖大斷面隧道施工方法的比選與現(xiàn)場應(yīng)用研究。

目前軟弱破碎圍巖地段的大斷面隧道施工設(shè)計多采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法（CD法）等施工方法，并且在高速公路、客運專線和地鐵工程中獲得了成功應(yīng)用，但是三臺階法、核心土法等其他工法的應(yīng)用大部分也都取得了良好的效果[5, 6]。現(xiàn)場施工中有必要根據(jù)實際工況進行綜合比選，以確定合理的施工方法。本文以溫嶺市萬泉路隧道為依托，選取雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法和三臺階臨時仰拱法三種施工方法，從施工工序、施工組織、結(jié)構(gòu)影響和變形控制等方面進行綜合對比分析，并結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用效果，提出了軟弱圍巖大斷面隧道施工方法選擇的建議。

2 施工方法優(yōu)選原則

根據(jù)已有施工經(jīng)驗，參考相關(guān)研究成果[1~6]，歸納總結(jié)軟弱圍巖大斷面隧道施工方法的優(yōu)選原則如下：

（1）首先考慮施工安全，根據(jù)不同開挖方法制定相應(yīng)措施應(yīng)對施工中的各種風(fēng)險因素。

（2）根據(jù)設(shè)計文件、現(xiàn)場情況、地質(zhì)條件、斷面型式及工期等因素全面考慮。

（3）條件允許情況下，優(yōu)先選用分部較少的開挖方法，以適應(yīng)大型機械化作業(yè)，提高施工工效。

（4）考慮加快封閉成環(huán)，在圍巖自穩(wěn)時間內(nèi)完成初支封閉。

（5）考慮易于前后銜接的施工方法，以應(yīng)對圍巖突變區(qū)域的工法轉(zhuǎn)化，節(jié)省投資。

3 施工工序介紹

3.1雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序如下：

（1）開挖一側(cè)導(dǎo)坑，并及時將其初期支護閉合；

（2）相隔適當(dāng)距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑，并施作初期支護；

（3）開挖上部核心土，施作拱部初期支護，拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初期支護上；

（4）開挖下臺階，施作底部初期支護，使初期支護全斷面閉合；

（5）拆除臨時支護，澆筑二次襯砌。

圖1 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工工序示意圖

3.2 CRD法施工工序

CRD法施工工序如下

（1）以上下臺階法部開挖1、2部導(dǎo)坑，并進行初期支護；

（2）相隔適當(dāng)距離后再以上下臺階法開挖3、4部導(dǎo)坑，并施作初期支護；

（3）再相隔適當(dāng)距離開挖5、6部導(dǎo)坑，并施作初期支護，使全斷面閉合；

（7）逐步拆除臨時支護，澆筑二襯。

圖2CRD法施工工序示意圖

3.3 三臺階臨時仰拱法施工工序

三臺階臨時仰拱法施工工序如下：

（1）開挖1部臺階；施作初期支護及底部噴混凝土封閉。

（2）適當(dāng)距離后，開挖2部臺階，施作洞身初期支護及封閉。

（3）開挖3部臺階，及時封閉初期支護；施作仰拱及仰拱回填；

（4）澆筑二襯。

圖3 三臺階臨時仰拱法施工工序示意圖

4 施工方法比選

4.1 施工組織方面

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法采用導(dǎo)坑法和臺階法相結(jié)合。設(shè)備投入多，利用率低，相互干擾大，循環(huán)時間長，施工組織難度大。

CRD法采用左右相隔3～5m的距離掘進。但由于中隔壁的施做，左右不能通視，且大型機械無法進行施工，對施工掘進速度不利。

三臺階臨時仰拱法在施工過程中采用小挖機開挖上臺階，上臺階開挖的渣土直接出到階，及時施做臨時仰拱。階配置大挖機出渣以及開挖，及時施做臨時仰拱。下臺階采用挖機開挖，出渣車運輸，下臺階開挖完成后即開挖仰拱，初支封閉成環(huán)。現(xiàn)場機械利用率高，各臺階間干擾不大，施工組織容易，循環(huán)快。

以上對比可以看出，三臺階臨時仰拱法在機械配置上較合理，利用率高，工序循環(huán)和轉(zhuǎn)換快，施工組織容易，可顯著縮短工期。而雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和CRD法將隧道斷面以臨時支撐分割成多個相對獨立的小空間，致使大中型機械設(shè)備不能使用或效率降低，而需增加小型機械數(shù)量，機械投入較大，利用率卻不高，施工組織復(fù)雜，施工工期較長。

4.2 初期支護結(jié)構(gòu)影響方面

軟弱圍巖地段大斷面隧道初期支護設(shè)計常采用較強的參數(shù)，具有較大的強度和剛度，以抑制圍巖的松弛變形。而雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法都人為地將初支多次分片分塊，不能保證支護結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的可靠度，構(gòu)件的接口也對其強度和剛度造成弱化和損失。由于分步挖掘時接長鋼支撐的施工誤差更會放大其剛度損失，噴射砼在鋼支撐的接口處產(chǎn)生強度弱化，除了由不同期砼的連接強度影響外，更由于接口處的回彈料和泥土影響，使鋼筋網(wǎng)的非搭接趨于明顯化。由于初支剛度弱化，臨時支撐拆除后，已閉合的初支和圍巖再次進入不穩(wěn)定狀態(tài)，雖然每次拆撐長度有所限制，但就單個斷面來說仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，增加了施工風(fēng)險。而三臺階臨時仰拱法由于對初期支護結(jié)構(gòu)分塊少，對結(jié)構(gòu)安全方面的影響較小。

4.3 二襯結(jié)構(gòu)影響方面

一般情況下，二次襯砌應(yīng)在圍巖和初支變形基本穩(wěn)定后施作，淺埋隧道軟弱圍巖與初支不穩(wěn)定又難以及時補強時，應(yīng)及時施作加強的二次襯砌。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法要求分段拆除臨時支撐，施作二次襯砌，這種襯砌方式存在以下不利影響：

① 由于二次襯砌結(jié)構(gòu)自身質(zhì)量要求和砼表面平整度要求使用拱墻一體化襯砌臺車，防水層施工和鋼筋綁扎的需求，不可能允許二次襯砌分片分塊施工。特別防水板的鋪設(shè)、分段接長無法確保焊接質(zhì)量。襯砌前適時在較長范圍內(nèi)拆除臨時支護便是順理成章的事。臨時支護拆除后，荷載必將再分配、再調(diào)整，致使圍巖和初支再次進入不穩(wěn)定狀態(tài)。

② 圍巖和初支尚未穩(wěn)定即進行二襯施工，致使二襯從澆筑到達到設(shè)計強度前一直承受來自初支的荷載，容易使二襯產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致隧道出現(xiàn)滲漏水災(zāi)害。

4.4 工序銜接方面

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法采用自下而上的施工方法，三臺階臨時仰拱法和CRD法都是由上而下開挖，因此相較于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，三臺階臨時仰拱法和CRD法之間的工序轉(zhuǎn)換銜接較方便，施工過程中可根據(jù)圍巖變化情況及時變更施工方法。而雙側(cè)壁導(dǎo)坑法與CRD法、三臺階臨時仰拱法間的工序轉(zhuǎn)換較難實施。

4.5 變形控制方面

一般情況下，三臺階臨時仰拱法一次開挖斷面較大，洞內(nèi)變形和開挖引起的地表沉降相對較大，變形較難控制，開挖后需及時施作臨時仰拱封閉初支，以抑制變形。而雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和CRD法在初支階段，由于各區(qū)塊斷面小和臨時支護的閉合效應(yīng)，結(jié)構(gòu)變形和地表沉降明顯小于三臺階臨時仰拱法，隨初支分階段施作，上部沉降會累次疊加，在非對稱荷載的影響下，易發(fā)生不均勻沉降，圍巖和初支基本達到穩(wěn)定狀態(tài)后，拆除臨時支撐會導(dǎo)致二次突發(fā)變形和沉降，多次變形累加，也會使洞內(nèi)變形和地表沉降較大。三種施工方法比較，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的變形最容易控制，CRD法變形相對較大，而三臺階臨時仰拱法的變形最大。

4.6 綜合比選

通過以上幾個方面的對比分析，三種施工方法的比選結(jié)果見表1。

表1 三種施工方法比選結(jié)果

綜合分析，三臺階臨時仰拱法在資源配置、結(jié)構(gòu)安全、工序銜接和施工成本等方面具有明顯優(yōu)勢，在變形可控情況下，適用于工期較為緊張的軟弱圍巖大斷面隧道施工。而雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和CRD法由于成本高、工序多，進度慢，更適合于地質(zhì)條件差、地表沉降有嚴格要求且工期相對較為寬松的工程。在實際施工中，對于工期緊張的工程，可優(yōu)先選用三臺階臨時仰拱法施工，同時加強現(xiàn)場監(jiān)控量測，如果變形沉降量過大，則立即改變工法，采用工序易于銜接的CRD法施工。只有在變形極難控制的情況下，才考慮采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。

5 現(xiàn)場應(yīng)用研究及建議

該公路隧道開始施工后，即對現(xiàn)場展開了監(jiān)控量測工作，分別對各施工方法區(qū)段典型斷面的周邊收斂、拱頂沉降和地表沉降進行了監(jiān)測。三種施工方法在正常狀態(tài)下的監(jiān)控量測結(jié)果見表2。

表2 三種施工方法現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)對比

以上監(jiān)測結(jié)果可以看出，各施工方法引起洞內(nèi)外變形具有如下特點：

（1）在累計變形量方面，三臺階臨時仰拱法 ＞ CRD法 ＞ 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。

（2）對于三種施工方法，開挖后均設(shè)置有臨時支撐，在橫向上有效抑制了圍巖的周邊收斂變形，所以周邊收斂小于拱頂沉降和地表沉降值。

（3）對于雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和CRD法，由于每一步開挖斷面小，且開挖后均有臨時支撐封閉，在拆除臨時支撐前的周邊收斂和拱頂沉降值均較小，洞內(nèi)變形主要發(fā)生在拆撐后到二襯施作前這段時間，而地表沉降則伴隨在開挖與支護全過程中。

（4）對于三臺階臨時仰拱法，由于每一步開挖斷面均相對較大，洞內(nèi)外變形伴隨在整個開挖與支護過程中，洞內(nèi)支護完全封閉、仰拱施作完成后，變形也即會逐漸趨于穩(wěn)定。

（5）現(xiàn)場施工中，三臺階臨時仰拱法施工段出現(xiàn)了局部初支和地表開裂的情況，但仰拱封閉后裂縫即不再發(fā)展，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和CRD法施工段支護結(jié)構(gòu)和地表均未出現(xiàn)明顯開裂。總體來看，三種施工方法的洞內(nèi)外變形均處于可控范圍，在安全性方面均滿足要求。

綜合以上現(xiàn)場監(jiān)測與分析結(jié)果，在軟弱圍巖大斷面隧道施工中，變形控制較為寬松條件下可優(yōu)先選用三臺階臨時仰拱法施工，同樣可滿足施工安全要求，且可大幅提高施工進度和節(jié)約施工成本。圍巖條件差且變形要求嚴格條件下，應(yīng)盡量考慮采用CRD法施工，以方便后期圍巖條件逐漸轉(zhuǎn)好后與三臺階臨時仰拱法進行銜接轉(zhuǎn)換。以上兩種方法實在不能控制變形發(fā)展時，再考慮采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。可不論采用那種施工方法，都要嚴格遵守“管超前、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”的施工原則，重視監(jiān)控量測在隧道施工中的重要作用，盡量縮短工作面到初期支護封閉成環(huán)之間的距離和施工時間，以減小圍巖變形。

6 結(jié)論

本文依托于溫嶺市萬泉路隧道，對雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、CRD法和三臺階臨時仰拱法三種軟弱圍巖大斷面隧道施工方法從施工工序、施工組織和變形控制等方面進行綜合對比分析，結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)測情況分析三種施工方法的現(xiàn)場應(yīng)用效果。得出以下結(jié)論：

（1）三臺階臨時仰拱法在施工工序、資源配置、結(jié)構(gòu)安全、工序銜接和施工成本等方面具有明顯優(yōu)勢，在變形可控情況下，適用于工期較為緊張的軟弱圍巖大斷面隧道施工。

（2）在變形控制方面，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法效果最好，三臺階臨時仰拱法效果最差。但若加強施工控制，做好超前支護，及時封閉支護結(jié)構(gòu)，三臺階臨時仰拱法同樣可以滿足安全要求。

（3）圍巖條件差且變形要求嚴格條件下，應(yīng)盡量考慮采用CRD法施工，以方便后期圍巖條件逐漸轉(zhuǎn)好后與三臺階臨時仰拱法進行銜接轉(zhuǎn)換。