隧道工程的主要施工方法篇1

关键词:隧道过程施工风险管理风险控制

中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0144-02

风险(Risk)是指损失发生的不确定性,它是不利事件或损失发生的概率及其后果的函数[1～2]。根据这一定义,风险可以通过量化来衡量,可将其表达为:

式中,为风险事件发生的可能性;为风险事件发生对工程项目的影响结果。

对于大型土木工程项目如隧道工程等,受到社会和自然环境的影响,其建设一般均需很长的建造期和较高的造价以及众多参与者。由工程项目开始到完成的过程中以及建成后的运营阶段,都存在很多的风险和不确定性。如果可以对风险适当地加以控制,则可以产生巨大的社会效益和经济效益。隧道工程全寿命期内的风险包括施工风险、合同风险及市场风险等多种。本文仅就隧道施工过程中的风险管理相关内容进行阐述,对在施工过程中可能发生的风险就识别、评估方法,以及减轻和控制的措施进行分析与探讨,为隧道施工风险管理提供参考[3]。

1隧道施工风险的特有特征

隧道施工属于地下作业,照明通风、岩爆塌方等问题都是地下施工有的问题。另外,由于地质勘探的局限性、隧道所处地质条件的复杂性和多变性,地质条件的优劣及是否准确勘察直接影响隧道施工安全、质量和进度。所以,隧道工程施工风险除具有一般风险的特征外,还具有许多自身所独有的特点,主要表现为隧道施工风险对工程地质和水文地质条件具有高度依赖性,以及由此产生的隧道施工风险的隐蔽性和风险发生的随机性。同时,隧道施工风险的后果非常严重,影响较大,且隧道工程施工的开展也会加大风险发生的可能性。另外,隧道施工风险还与其现场环境等有一定关系。

根据隧道风险的特点,结合已有研究和经验积累,隧道工程施工中常见的风险因素具体包括施工风险(如可能造成重大风险事故的塌方、岩爆、突水等),技术风险(如施工技术不合理、爆破控制不当等),自然风险(如不可抗拒的自然灾害等),管理风险(如管理人员不合格等)和设备风险(如设备安装事故等)[4～5]。

基于隧道施工风险诸多的独特性,在隧道施工过程风险管理中充分认识与了解这些特性,针对不同的特性采取相应的措施等予以应对和控制,以实现对隧道施工风险的有效管理。

2隧道施工风险管理的基本内容

隧道工程项目是一个投资大、工期长、涉及面广的复杂系统,在这些项目的建设过程中还会存在许多的不确定性和不可预见的因素,因而隧道工程建设中存在较大、较多风险因素。为使各风险因素对工程项目造成的不利影响降至最低,有必要在隧道工程施工中实施合理有效的风险管理。通过风险规划、风险分析和风险监控,科学合理地使用管理方法、技术手段对项目涉及的风险实施有效控制,主动系统地对项目风险进行全过程管理及监控,达到降低项目风险,妥善处理风险事故不利后果的目的[6]。

3隧道施工风险识别与评估

隧道施工风险管理的目的是通过有效的风险管理使隧道施工过程中可能产生的风险及后果降至最小。而风险识别作为整个风险管理的开始和基础,能否准确、全面识别风险因素显得尤为重要。风险评估则是在风险识别的基础上,通过系统分析和判别风险的各种因素,综合评价其影响水平。

简单来讲,风险识别的首要任务是找出风险因素,并定性判别风险的性质、发生的可能性以及对工程项目的影响水平。即通过某种或几种方法的结合,尽可能全面地对工程项目所面临的和潜在的风险,并加以分析、判断、归类的过程。目前隧道工程中常用的风险识别方法整体上分为定性的、定量的和综合的三种识别方法。定性的识别方法一般比较直观,对识别人的经验水平等要求较高,主要有专家调查法,幕景分析法,头脑风暴等;对于较为复杂的隧道工程一般需要比较系统的风险识别,定量的识别方法主要有敏感性分析,蒙特卡罗模拟,故障树分析法等;而综合的风险因素识别方法综合了定性的和定量的分析方法,主要有系统动力学,影响图分析法,SWOT分析方法等。

在准确、全面识别风险事件后,要对其进行相应的风险评估。目前常用的风险评估方法有十多种。总的来说,风险评估方法可分为定性的和定量的风险评估两种。隧道施工风险评估是个非常复杂的系统,在隧道工程建设前期,由于地质等不确定性,获得的信息量较少,这时可通过定性的风险评估方法对影响隧道施工的关键因素如工期、费用等进行预测,为方案决策提供数据基础;而在结构详细设计及施工运营阶段后,地层信息、周围环境及设计目标等参数已较明确,在借鉴已有工程经验的基础上,可选用定量的风险评估方法进行全面准确的评估。然而,不同的风险评估方法由于数理机理不同,在分析问题的深度、广度和精确度方面亦不相同。目前主要采用的风险评估方法[7]有定性的和定量的分析方法。其中定性的方法有风险矩阵,风险指数,MS风险评价体系;定量的主要有Multirisk、TCM模型、DAT模型、CEVP模型等方法。

风险评估具有超前性,准确、定量的预测潜在风险事件发生的可能性及可能带来的损失大小非常困难。但在同类事件的统计资料数据等不足的情况下,定性分析也非常重要。由于隧道施工环境复杂以及相关资料等的缺乏,目前主要依赖于专家调查法。因此实践中应根据工程的具体政策、目标、评价目的和评估的不同阶段而选用定性或定量或二者兼而有之的风险评估方法[8]。

隧道工程的主要施工方法篇2

关键词：小净距；公路隧道；施工方法

中图分类号：U455文献标识码：A

近几年来，在公路隧道施工形式中出现了一种相对较为特别的隧道布置方法及技术，并取得了较好的施工效果，这一种新型的隧道技术是小净距隧道。伴随着越来越多的小净距隧道得到修建，相关人员也加强了对这种隧道的研究，并不断总结经验与教训，使得小净距隧道技术取得了较大的进步。但是目前这种隧道施工方法还存在很多不足的地方，本文对小净距公路隧道施工中出现的问题展开探究，并提出相应的解决措施。

1小净距大跨度隧道施工方法简介

为了减少征地面积起到保护环境的作用，小径距隧道作为一种新型的隧道施工方法得到广泛应用。由我司承建的云南小龙高速公路马鞍山隧道是一种双向四洞八车道小净距隧道，开挖过程中拉开左右线掌子面的距离，及时对隧道中间岩柱进行加固支护，防止先行洞及后行洞之间产生影响。先行洞二次衬砌超前后行洞开挖，超前距离控制在20m以内，用控制爆破的施工方法，在开挖以后进行喷锚支护，及时进行监控量测。在受力特点方面小净距隧道比分离式隧道更为复杂，如果从施工方面小净距与分离式有很多相似的地方，同时对于质量更易控制，成本更小。

2小净距隧道的相关问题分析

（1）规范规定：如上文所说，小净距隧道是相对于分离式隧道来说，也就是不大于分离式隧道的最小净距要求的一种公路隧道。小净距隧道有别于连拱、分离式隧道。净间距在20m～2m的隧道都可称为小净距隧道，但是不一样的净间距的隧道类型对于中间岩柱的相关加固操作以及在双洞施工的过程中产生的影响较大。所以，应尽可能地将小净距隧道的研究工作进行细化，应对小净距隧道的相关施工方法理论知识以及关键施工与设计技术进行全面而详细的分析，进而满足施工的实际目标。

（2）主要依照分离式隧道的相关判断标准以判断小净距隧道内的围岩稳定性的有关指标，结合具体的工程，利用现场监测综合分析小净距隧道能否真正适应工程的实际情况，对于小净距隧道的特点以及相关优势，相关的人员要进行详细的分析。

3施工技术分析

3.1开挖过程

开挖的过程中，主要有开挖的先后次序、方法措施及断面开挖滞后距离等有关问题。在结合工程的具体情况进行隧道的开挖技术进行选取时，应对工程的安全性进行考虑，再分析施工的能力大小、隧道围岩的问题、工序的转换方面以及施工及其设备等因素。目前在我国公路隧道公路中，应用最多的小净距隧道施工方法主要包括以下几种：

侧壁导坑法一般是应用于破碎以及节理发育的Ⅳ与Ⅴ级围岩，把开挖断面分割成几个部分，有效地减少开挖跨度，对导坑实行先行施工，加固中间岩柱，在小净距隧道施工的中，侧壁导坑法应用相对较为广泛；台阶法由于工序较易组织，同时施工过程中应用的机器设备简单、费用相对较低，具有相对广泛的应用，此方法应用于侧壁导坑法、Ⅲ与Ⅳ级围岩先行洞的开挖，预留光爆层法；CD法、CRD法的中心隔墙可以稳固地面支撑，防止地面沉降，此方法应用于Ⅴ与Ⅵ级软弱围岩，地面出现沉降的地区，Ⅴ级围岩后行洞的开挖；而对于全断面法来说，一般应用于围岩较为完整、具有较强自稳能力的Ⅰ与Ⅱ级围岩中，其优势是具有较快的施工速度。

3.2对中间岩柱进行加固

中间岩柱体受到双向爆破振动的影响较大，受力也比较复杂，并且岩柱体在相邻的隧道开挖时，对围岩和掌子面的稳定性都起着十分重要的作用。在进行施工时，如何保障中间岩柱保持稳定，是小净距隧道施工和设计的核心技术。加固中间岩柱的措施主要有：长锚杆、注浆预加固和对拉锚杆加固。综合分析岩柱厚度、围岩类别和爆破影响等各影响因素来选择具体的加固办法。注浆预加固是采用比较广泛的方法，不仅能够单独的应用在较大的间距隧道，加固中间岩柱，还能够和对拉锚杆、长锚杆相结合，来加固近距离的小净距隧道中间岩柱。一般情况下，对拉锚杆适用在6m以下厚度的中间岩柱。

3.3监控量测

由于双洞间的相互效果作用，对于围岩来说，具有较为复杂的受力，在小净距隧道进行施工时，应重视现场监控量测的重要性，不但可以对检测先行洞结构的相关安全性问题进行检验，与此同时还可以对隧道的加固措施是否有效以及后行洞施工过程是否妥当等问题进行检验。所以，依据小净距隧道的相关特点，不仅要对规范规定的重点项目进行详细的监控检验，还应对监控测量中间岩柱的内部产生的位移、相关支护内力以及围岩松弛的范围大小和后行洞的爆破振动速度情况等问题进行检验。在隧道的施工时候必须确保隧道的安全性与稳定性，因而必须对监控量测方法与技术进行足够的重视。

结语

小净距公路隧道在施工过程中，具有较大的施工难度，在施工的过程中，必须保证隧道开挖的时候，围岩有足够的稳定性，使两隧道间因为净距较小所导致的爆破震动以及围岩变形等影响因素有效地得到控制。在应用于小净距隧道的过程中，应注意相关的问题，有效地应用关键技术，同时重视监控量测的作用，确保隧道的安全性与稳定性，使隧道修建起到经济、合理的目标。

参考文献

隧道工程的主要施工方法篇3

关键词：地下隧道工程；地质问题；超前预报；处理方法

中图分类号：E271文献标识码：A

一、隧道地下工程的概述

相对于市政工程与房屋工程，人们对于隧道及地下工程的了解并不多，因此，在其进行施工建设之前，相关企业和人员有必要对隧道及地下工程的概念和施工内容做到知晓和熟悉。所谓隧道及地下工程，主要是指从事研究及建造各种隧道及地下工程的一门应用科学和工程技术，其过程阶段包括规划、勘测、设计、施工及养护，隶属于土木工程下的一个分支，施工内容主要包括勘测和设计两个部分，前者主要负责隧道位置的选择，进而根据地形、地质环境来选择最合理、经济的路线走向，为后期的施工打好基础;而后者则是要按照设计图纸的要求来把纸上的构造框架落实实施，通过一些有效的方法使隧道及地下工程得以顺利进展。

二、工程地质隧道及地下工程的密切联系

由于隧道及地下工程一般是在岩体及土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物，这就难免要涉及地质条件的影响及问题，如果把隧道及地下工程比作一棵大树，那么工程地质就是这棵大树的根基，只有根基深厚可靠，才能稳定保护整个大树健康成长，屹立不倒，所以工程地质的条件是否适宜对于隧道及地下工程的建设质量好坏起到了十分重要的作用，是其施工建设中不可忽略影响因素，因此，在隧道及地下工程项目施工之前，一定要对所处地质环境进行深一步的研究与分析，找出不利条件，采用不同的施工方法和技术来进行解决，做到因地制宜，结合实地情况，具体问题具体分析。例如:我国部分地区的一些特殊地质条件，对于软土地层，在施工建设中就应该变换有效的措施方案，采用符合地层要求的顶管、沉管和盾构;而对于长隧道需要采用水平钻井的方法来进行施工。

三、隧道施工超前地质预报研究现状分析

对于地下隧道工程中地质来说，首先要做好超前地质预报。超前地质预报是施工过程中不可或缺的重要组成部分之一，其具体是指在隧道施工中，合理运用各种技术、方法和手段，对隧道的施工掌子面前方围岩状况进行及时、准确、有效的预判，从而使施工人员做到心中有数，并提前采取有效的措施加以应对，避免各类地质灾害问题的发生，减少灾害损失，提高施工安全性。由于隧道工程所在地的地质条件复杂各异，故此对施工超前地质预报所需达到的工程效果也均不相同，由此催生出了各种不同的预报方法和技术手段。目前，较为常用的隧道施工超前地质预报方法有以下几大类:

(一)地质法

该方法是目前隧道施工超前地质预报中最为基本且常用的方法之一，其主要依据地表、隧洞、掌子面的地质调查结果进行超前预报。具体而言，就是依据地表外露的岩石体结构面产生形状及其发育破碎机理和岩石风化程度等基本特征，并借助地质图和构造相关性分析，推测岩石体结构面在隧道穿越深度的出露位置，进而推测出隧道掌子面前方可能出现的地质构造情况。按照隧洞内部与外部的地质调查以及施工掌子面的地质简图，再结合节理统计分析等，对掌子面前方岩体的特性、变形趋势、失稳的可能性、破碎带发育情况、围岩强度等进行推测，并以此为依据制定合理、可行的施工措施，从而确保隧道施工顺利进行。地质法具体涵盖以下内容:

(1)地表地质调查。具体是指通过对隧道所在地开展大范围细致的地质调查工作，复核地勘资料，掌握水文地质详情，为隧道施工超前地质预报提供指导性依据，其归属定性方法的范畴。

(2)地质素描。在隧道正式开挖之后，对施工掌子面的地质情况进行迅速调查，并据此做出详细的地质跟踪记录，绘制出掌子面的剖面图，进而获得前方不良地质体的特征信息。

(二)超前地质钻探、导坑法

该方法实质上是一种直接探测的方法，通过直接揭露隧道施工掌子面前方的地质情况，对掌子面前方地质条件进行准确的预报。这种方法常被用于地质条件相对比较简单的隧道工程当中，例如，岩层产生状况变化较小、地层受构造运动影响不大的隧道等等。与其它超前地质预报方法相比，该方法在准确度方面的优势较为明显。大体上可将之分为以下两种方法:

(1)超前水平钻孔法。在施工掌子面或一侧的耳室进行超前水平钻孔，通过钻进速度测试、岩芯强度实验等途径，分析掌子面前方的岩体性质、含水情况、岩层软硬程度及其完整性。

(2)超前导坑法。借助超前导坑揭示隧道的地质情况，进而指导隧道开挖与支护。

(三)物探法

该方法是基于岩土体之间不同的物理性质，并借助不同的探测仪器和方法，对隧道所在地的地球物理场变化进行探测，进而判断水文地质情况，其属于间接的测试方法。由于物探法对隧道掌子面的施工几乎不存在影响，而且对地质的破坏程度也比较轻。所以，这种方法在近年来获得了快速发展。目前，在隧道施工中较为常用的物探法有以下几种:

(1)TSP法。这是现阶段国内外隧道工程施工长距离地质超前预报最为先进的一种方法，它的基本原理是借助人工激发地震波，并接收反射波，按照波在不同介质当中传播各异的特性，通过对反射波信号的分析，预测掌子面前方可能存在的不良地质体，如软弱面、富水带、溶洞等等，进而获得这些不良地质体的可靠位置、形状、规模等等。这种方法最为显著的优点是探测距离远、抗干扰能力强、不占用施工掌子面的空间、分辨率较高等等。

(2)红外探水法。该技术常被用于隧道掌子面前方含水体的探测。其基本原理如下:由于地质体以及水体内部分子存在不停运动的特点，它们会在红外辐射波的作用下，产生出强度各不相同的辐射场，借助探测仪便可对掌子面前方一定范围内的围岩体红外场强度进行测量，由此可判断出掌子面前方是否存在含水体。

(3)声波反射法。该方法归属于弹性波探测的范畴，其主要是利用声波的传播特征，并结合隧道的地质勘测资料，判断岩土体工程的地质特性。这种方法的探测距离通常在70－90m左右，其优点是费用较低、预报准确、占用掌子面的施工时间较少，而且方法本身比较简单，可操作性较强。

四、隧道地下工程容易产生的地质危害

隧道及地下工程的施工建设中很容易受到工程地质问题的影响，使得本来就不容易的施工工作变得更加举步维艰。比如:塌方的影响，在地下隧道开挖后，由于使用爆破的方式，会使围岩在经受土质松动以及变形压迫的情况之后，变得更脆弱，极易形成塌方，同时其与隧道开挖面的结构面非常容易产生土块变形塌落的隐患，最后由局部慢慢扩散形成整体塌方的趋势。与此同时，滑坡的产生也是影响隧道及地下工程进度质量的重要原因，很多滑坡的形成都在山区发生，多数源于地质活动引发的，在隧道的建设过程中，滑坡的现象常常出现在进出口、偏压以及浅埋等地段，一旦发生，后果不堪设想，势必造成生命财产上的重大损失。

五、隧道地下工程对于工程地质问题的处理方法

(1)严格做好地质勘测工作。隧道及地下工程的建设工作中，地质勘测起到了十分重要的作用，正所谓:“知己知彼，百战不殆”，在施工开始之前，一定要对施工所处地点的地质条件有所了解，进行分析和研究，它是工程设计的重要资料，为以后的施工过程提供了宝贵的依据，否则，在还没摸清地质环境的情况下去进行施工工作，无疑会冒着很大风险，给整个工程都埋下了巨大的安全隐患，因此，开工之前的地质勘测调查工作是必不可少的。

(2)加强技术提高和责任监督。伴随着科技的不断进步，施工建设中越来越多的新方法新工艺涌现出来，很多以前的老旧的施工方法已经不再适用，为了满足实际的工作要求，在隧道与地下工程的建设当中，已采用了很多新式的是施工方法或方案，比如:利用逆作法施工，坑内降水坑外注水等方法，有效地提高了其稳定性;另外，可以借助计算机等工具进行数据的分析，工程技术参数的计算。与此同时，大力加强对隧道及地下工程的施工建设的监督力度，以现场为重点，全面细致地整个工程的施工过程进行严密监控，不放过任何一个安全疑点，进而及时发现并解决，保证工程的施工质量和经济利润。

(3)反复论证审核施工方案，减少地质问题发生。隧道及地下工程的施工方案是指导工人正确合理施工的重要根据，因此它的实施必须经过反复的推敲研究之后，确保没有问题之后，方可实行，否则无法做到在工程的复杂多变的建设过程中没有失误和安全危险。比如:降水设计方案的选取，就要预先通过论证、分析、找出其可行的地方与缺少的不足点，进而补充进去，使方案更全面、完整、实用，以此选择出最优的降水设计方案，让工程施工变得更有把握。由此可见，对于施工方案的对比分析与审核是施工前不可或缺的一项工作，只有提前对实际施工容易出现的情况做具体的分析总结，才能更好地避免地质危害对于隧道及地下工程项目的施工建设影响。

结语

总之，在隧道及地下工程的施工建设中一定要考虑地质危害给工程带来的巨大影响，这关乎到整个工程建设的质量、安全和经济问题，不容忽视，只有提高自身技术施工水平，不断在实际工程中总结经验和教训，才能在未来的项目建设中取得更好的成绩。同时，还要做好，在隧道工程施工中，超前地质预报具有至关重要的作用，预报结果的准确性与否直接关系到施工是否能够顺利进行。

参考文献

[1]王齐仁.隧道地质灾害超前探测方法研究[D].中南大学,2008.

[2]吴治生.岩溶隧道的环境地质问题[J].铁道工程学报,2006,01:70-73+99.

隧道工程的主要施工方法篇4

1．1用暗挖法建出入口匝道的方法

1．1．1用管幕+冻结法建主隧道与匝道盾构隧道间分合流拓宽段(AW－1工法)1)施工方法。在盾构法隧道主线完成后，再以小直径的盾构施工匝道隧道至分合流点，然后施工主隧道和匝道隧道间的分合流段。日本某工程根据现有技术和施工条件，对分合流段车道拓宽段(以下简称拓宽段”)进行了如下3种施工方法(见表1)的比较。其中，以弧形管幕+冻结防水方法为最优(AW－1方案)。2)匝道分合流段横断面设计。沿道路方向分合流段横断面设计尺寸在不断变化。框架横断面宽度第一段最大，加减速段(第二段)和逐渐变窄段(第三段)内部空间逐步减少，第三段已不再有匝道隧道，只需施工弧形管幕来保证框架内所需的空间即可。

1．1．2构筑椭圆形衬砌环满足盾构法隧道、匝道间分合流段的建设(AW－2工法)日本横滨环线道路北段为二管平行的盾构法隧道(Φ12．49)，其间共设置了4个分合流区段，地下拓宽段为建造耐久、防水的扩大段结构，在分合流段沿隧道纵向以管幕法建椭圆形断面的衬砌环。

1．1．3利用竖井构筑二主线隧道间管幕再暗挖出入口车道间拓宽段(AW－3工法)日本新宿线对明挖施工会严重影响地面交通或地下构筑物的不易处理区段，采用了利用竖井、通过管幕支撑上部土体，然后开挖2条隧道间的土体，最后完成出入口的非明挖施工方法。该工法施工过程中，结构受力体系会发生重大变化，可能出现管幕、地面沉降、隧道变形、隧道上浮等问题，应对不同工况下临时挡土墙、竖井、隧道管片、隧道内部支撑、管幕梁进行三维整体分析后进行设计，并辅以必要的施工监测来确保安全。

1．2通过工作井内明挖施工完成主线隧道与匝道隧道间的拓宽段

根据工程沿线环境条件、用地情况、交通特征与需求，再结合施工工艺、流程，对有条件设工作井的情况，则可较方便地在工作井内完成主线隧道与出入口匝道间分合流拓宽段的施工，并可为匝道的暗挖施工———矩形顶管或矩形盾构提供实施条件。根据需要与可能，主线隧道有双管单层和单管双层之分。双管隧道出入口匝道设置又有成对对称设置和前后错开单侧设置两种。

1．2．1日本新宿首次采用特殊的明挖技术，切割已成环钢管片建出入口匝道(MW－1工法)在日本东京中央环线新宿线地下工程中，为不减少地面道路的车道数，保证地面道路的正常交通，全线长11km中的70%均以盾构法施工。沿线表层为亚黏土层，盾构掘进范围主要有东京碎石层和N值超过50的Kazusa层。施工中，在两条平行隧道建成后，对出入口匝道上方土层采用明挖施工，再按需切割已成环的盾构隧道的钢管片，然后施工钢筋混凝土框架构筑匝道。为了缩短工期，在新宿线工程中，当盾构刚推过匝道处，即开始切割隧道，该工法施工出入口的示意图。因开挖深度和钢管片切割范围随主线、匝道线路纵断面变化而变化，故钢筋混凝土框架的位置、形状也在逐步变化。施工中主要关键技术有:1)有效解决挡土墙底与隧道衬砌间渗漏水问题。2)采用合理的临时支撑，防止在开挖和框架底部施工过程中的土体坍塌，将隧道变形限制在允许范围内。3)隧道开挖段采用适当的复合结构，控制结构变形、应变。匝道段钢管片在匝道施工中和施工后都会产生附加应力与变形，设计中应以施工阶段不同工况应力分析为基础，采用特殊的加强钢管片(含结构型式和材质的加强)与有效、合理的支撑。

1．2．2在明挖工作井内按需完成主线、匝道隧道间分合流拓宽段的设计1)主线双管单层隧道方案。现以一主线设计速度为60km/h的双向4车道小客车专用地下道路隧道设计为例，取单向主线车道宽度为3．25m×2+2．5m(应急车道)。匝道设计速度为40km/h，车道宽度为3．25m+2．0m(停车带)。车行道净高3．5m。

综合考虑道路建筑限界、隧道设备限界、安全疏散要求、施工误差等因素，主线圆隧道内径取11．0m，外径12．0m，根据道路规范规定，拓宽段由45m渐变段和120m加速车道段(减速车道段长仅70m，现均按加速车道计)构成，不同情况下工作井的规模大小如下:(1)匝道对称设置(MW－2、3、4工法)。①对称设置入口匝道与出口匝道情况下，明挖施工的工作井范围见图，按较紧凑的安排工作井长度165．00m、出入口端工作井宽度61．90m。②当设一对入口匝道时，工作井长度165．00m、宽度51．45m(两端扩大部分垂直线路方向错位约8．7m)。③设一对出口匝道时，工作井长度115．00m，工作井最大宽度为51．45m(二端扩大部分垂直线路方向错位约8．7m)。2)匝道单侧设置(MW－5、6、7)。①单侧设入口匝道情况时，单线工作井长165．00m，宽33．45m。②单侧设出口匝道时，工作井长度短，长约115．00m，宽33．45m。③主线中设双车道及集散车道(3．25m×2+3．25m)，集散车道服务于出入口匝道段渐变、分合流之需。这样盾构法隧道外径扩至13．40m，但工作井长度缩减至91．00m、最大宽度为65．20m。2)主线单管双层隧道方案。当采用单管双层隧道时，主线隧道直径必然要加大，相应工作井深度加深、平面尺寸缩小。下层车道的匝道长度会增加，相比上层匝道约需增长180m左右。

(1)当上、下层车道内均布置双向4车道+应急车道时，隧道外径为14．5m。不同情况(MW－8、9工法)下工作井的设计规模如下:①匝道对称设置，应急车道设在车行方向右侧的情况。对称分别设立上层出口匝道、下层入口匝道时，按较紧凑的安排，隧道工作井长165m、最大宽度49．4m。若需设上层入口匝道、下层出口匝道，虽布置有别，但工作井尺寸大小相。②单侧设置出入口匝道，上层和下层应急车道设在盾构断面同一侧的情况。当需设立上层出口匝道、下层入口匝道或需上层入口匝道、下层出口匝道时，工作井的外包尺寸长约165m、最宽约37．45m。

(2)主线全线上、下层均设双车道+集散车道(3．25m×2+3．25m)，集散车道主要服务于出入口匝道段渐变、部分分合流段之需，这样盾构法隧道外径扩大至15．5m(MW－10工法)，工作井长度87．00m、宽度38．45m，两端井位扩大段垂直线路方向错位约8．7m。

2拓宽段实施方案比选

根据上述介绍，对盾构隧道出入口匝道拓宽段设置的暗挖法、明挖法两大类中的不同方案进行了比较，其内容主要为:主线交通安全、出入通组织;环境影响、占地范围;施工技术难度、风险;工程投资等。

3结语

隧道工程的主要施工方法篇5

关键词：下穿施工；既有隧道

中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：

ABSTRACT：Withthelarge-scaleconstructionofcitytracktraffic,theengineeringcasesthatsubwaytunnelunderconstructionbythenewsubwaylinesorsimilarundergroundstructurearegrowingwitheachpassingday,howtoeffectivelyanalysetheinfluencedegreeofunderconstructiontometrotunnel,totaketargetedmeasurestocontroltheinfluenceofunderconstructioninasaferange,isthemaintechnicalbottleneckofthecurrentundercrossingexistingsubwaytunnelengineering.Thisartcleanalysisestheinfluenceoftheburieddepthoftunnel,crossingundertheinfluencescopeandthereductiondegreeofinfluencefactorstoshieldtunnel,compositesupportingtunnelandtheexcavationandcast-in-placeboxtypestructure.

Keywords：subwayprotection；theexistingsubwaytunnel

前言

如果说二十世纪是地上工程蓬勃发展的世纪，那么二十一世纪必将是地下工程的世纪。随着我国国民经济的迅猛发展，城市的发展导致了城市规模不断扩大，城市化进程逐步加快，城市人口急剧增加，对城市交通运输的压力越来越大。地铁已经成为人们出行的一种主要交通方式，对城市的交通疏导发挥着无法取代的作用。

地铁施工除了考虑自身因素外，还需要考虑与既有线路的关系，包括下穿既有线路、上穿既有线路和平行既有线路等。在三种关系中，下穿既有线路无疑是影响最大的一类，一旦发生问题将会影响既有线路的运营通车，导致破坏性的后果。地铁自身极大的运输能力对于缓解城市交通压力起到了很关键的作用，一旦地铁发生情况并且影响了运营的要求，地铁的停运将会对其社会效益和经济效益产生极大的危害，因此就需要对下穿施工对既有线路的影响进行研究分析，为以后的铁设计和施工提供一定的借鉴意义。

地铁隧道常见的结构型式主要有盾构隧道、矿山法隧道和明挖法隧道三种，本文中通过建立力学计算模型，从既有隧道结构埋深的大小、下穿施工的影响范围和下穿施工的影响程度三个方面探讨了下穿施工过程中三种隧道的沉降变形情况。

1.力学计算模型建立思路

为了能够比较真实全面地反映下穿施工对既有隧道结构的影响，并充分考虑到地铁隧道结构自身的特点，本文采用了荷载-结构法的基本思想，将地铁隧道结构下部土体简化为地基弹簧，上部及两侧的土体简化为压力荷载，建立了荷载-结构-基床系数折减法力学模型，通过对隧道结构下部土体基床系数的折减来模拟下穿施工对其影响的大小，具体主要分为两个方面的折减：

（1）下穿工程多种多样，模型中通过变换既有隧道下部土体基床系数的折减系数来实现各种工况；

（2）下穿工程的施工方法、下穿净距以及地层条件也各不相同，模型中采用在影响范围内对基床系数的大小进行折减来体现其影响程度。

2.不同因素下下穿施工的影响

2.1既有隧道埋深的大小

力学计算模型中分别取既有隧道埋深为4m、8m、12m，下穿影响基床系数的折减范围取为9m，基床系数折减为20MPa/m，三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-1～2-3。

图2-1下穿过程盾构隧道随埋深变化的沉降曲线

图2-2下穿过程矿山法隧道随埋深变化的沉降曲线

图2-3下穿过程明挖法隧道随埋深变化的沉降曲线

从图中可以看出，既有隧道在下穿过程中形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置处达到最大沉降值；随着既有隧道埋深的不断增加，沉降量不断增加。

同时可以看到，明挖法隧道的最大沉降量要明显小于盾构隧道和复合式支护隧道，主要体现在隧道的两端有了较小的隆起，主要是因为明挖隧道结构自身刚度大，整体性好，对于下穿施工的敏感程度相对较低。

2.2下穿施工的影响范围

力学计算模型中分别取下穿施工的影响范围（基床系数折减的范围）为1.5m、3.0m、6.0m、9.0m和12.0m，并假定既有隧道埋深为8.0m，折减后的基床系数取值为20MPa/m，三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-4～2-6。

图2-4下穿过程盾构隧道随折减范围大小的沉降变化曲线

图2-5下穿过程矿山法隧道随折减范围大小的沉降变化曲线

图2-6下穿过程明挖法隧道随折减范围大小的沉降变化曲线

从图中可以看出，既有隧道在下穿过程中仍然形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置达到最大沉降值；随着既有盾构隧道下部基床系数折减范围的不断增加，沉降量不断增大。

明挖法隧道结构与盾构隧道、复合式支护隧道结构一个比较明显的区别，随着折减范围的不断增加，隧道沉降等幅度的增大，没有较大幅度增大，而且最大沉降量都明显小于其他两种隧道。

2.3下穿施工的影响程度

力学计算模型中分别取地基土基床系数折减为0MPa/m、20MPa/m、40MPa/m、60MPa/m（其中0MPa/m表示下穿过程对既有隧道下部土体的扰动最大，地基土与隧道结构完全脱开，而60MPa/m表示下穿施工对既有隧道下部土体完全没有任何影响，为极端的情况），并取隧道的埋深为8m以及下穿的土体基床系数折减范围为12m，三种隧道结构断面的沉降变化曲线见图2-7～2-9。

图2-7下穿过程盾构隧道随基床系数变化的沉降曲线

图2-8下穿过程矿山法隧道随基床系数变化的沉降曲线

图2-9下穿过程明挖法隧道随基床系数变化的沉降曲线

从图中可以看出，隧道同样在下穿过程形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置达到最大沉降值；随着既有盾构隧道下部基床系数折减值的减小而沉降量不断增大；当下部土体的基床系数从20MPa/m减小至0时，隧道结构的沉降量增加较快，出现了“跳跃”现象，其中以矿山法隧道最为剧烈。

由计算结果可知，地下结构的周边土层对于控制结构的变形起着至关重要的作用，周边土层的好坏或存在与否对于结构本身的影响是不可忽视的。

结论

（1）三种常见的隧道结构在下穿过程都形成了以下穿中心为轴线的沉降槽，并在轴线位置达到最大沉降值，在同等条件下盾构隧道均为三种型式最大者，复合式支护隧道次之，明挖隧道最小，这与结构自身的刚度大小有着明显的关系；

（2）当下部土体的基床系数从20MPa/m减小至0时，矿山法隧道的沉降变形出现了异于其他两种因素影响下的变化情况，可知周边的土体对于控制矿山法隧道的变形起着至关重要的作用；

（3）通过对三种影响因素的分析，了解了不同隧道结构的变化特点及规律，能够为今后的下穿工程提供一定的参考依据。

参考文献

[1]白海卫.新建隧道下穿施工对既有隧道纵向变形的影响和工程措施研究[D].北京交通大学硕士学位论文，2007

[2]郭强.某电力盾构隧道下穿地铁区间施工引起的轨道结构变形及动力特性研究[D].北京交通大学硕士学位论文，2010

隧道工程的主要施工方法篇6

【关键词】隧道；设计理论；施工技术

改革开放以来，我国经济发展迅速，城市规模不断扩大，城市人口剧增，许多城市不同程度地出现了建筑用地紧张，生存空间拥挤，交通堵塞等问题。这些问题给人类居住条件带来很大影响，阻碍了现代城市的可持续发展。为了缓解以上问题，我国及世界上其他各国都开始向地下空间发展，隧道工程便是对地下空间利用的一种体现。与西方发达国家相比，我国隧道建设起步较晚，存在施工经验不够丰富、设计理念不够先进等问题。不过，改革开放以后，我国隧道工程发展迅速，各种隧道工程的建设为我国隧道理论的发展、完善提供了宝贵的经验。

一、隧道工程理论

隧道设计理论主要有两种，一种是二十世纪20年代提出的传统的“松弛荷载理论”，其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。

另一种理论是二十世纪50年代提出的现代支护理论，即“围岩承载理论”（简称“岩承理论”），其核心内容是：围岩稳定显然是其自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失稳定确实有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能进入稳定状态。这是一种比较现代的理论，它已经脱离了地面工程考虑问题的思路，而更接近于地下工程实际，半个世纪以来已被工程界广泛接受和推广应用，并且表现出了广阔的发展前景。

二、隧道超前地质预报

隧道建设是一项十分复杂的工作，为了防止发生重大工程事故，确保施工过程中的稳定和安全，必须认真做好超前地质预报工作，尽可能详细地调查隧道位置的区域工程地质、水文地质情况，施工过程中应做到勤监测，密切注意围岩状况，及时发现异常情况，以保证后续工作的顺利开展。

隧道超前地质预报不仅可以进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质和水文地质条件，指导工程施工的顺利进行，而且还可以降低地质灾害发生的几率和危害程度，并为优化工程设计提供地质依据。由此可见，隧道超前地质预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。因此，对隧道超前地质预报工作应给予足够的重视。

三、隧道施工方法以及选择原则

目前，常用的隧道施工方法有矿山法（又称钻爆法）、新奥法（我国称为“锚喷构筑法”）、明挖法、盖挖法、盾构法、掘进机法、沉埋法（又称沉管法）。

矿山法指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。矿山法施工的基本原则是“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。

“新奥法”是奥地利隧道学家腊布希维兹教授在总结锚喷支护技术的基础上首先提出的，简称为NATM（NewAustrianTunnellingMethod）。它是采用锚杆和喷射混凝土作为初期支护，达成围岩的基本稳定，带隧道开挖完成后，在逐步地作内层衬砌作为安全储备，以保持隧道长期稳定的施工方法。至今，可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开NATM.新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。

明挖法指的是先将隧道部位的岩（土）体全部挖除，然后修建洞身、洞门，再进行回填的施工方法。具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。

盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构法开挖隧道通常适用于软土而不适用于岩石中。

掘进机法是挖掘隧道、巷道及其它地下空间的一种方法。简称TBM法，是用特制的大型切削设备，将岩石剪切挤压破碎，然后，通过配套的运输设备将碎石运出。分为：全断面掘进机的开挖施工，独臂钻的开挖施工，天井钻的开挖施工，带盾构的TBM掘进法。

沉埋法指的是将箱形或管形水泥混凝土预制构件，分段沉埋至河底或海底而构成隧道的施工方法。

目前常用的隧道施工方法主要有上述几种，不同的施工方法有各自的适用范围，在具体工程中选择何种方法应遵循以下原则：在选择隧道施工方法时，应综合考虑围岩工程地质、水文地质条件、隧道工程结构条件和工程施工条件，使所选方法与围岩自稳能力、工程地质条件以及隧道断面大小、形状相适应，并应满足施工技术水平、施工安全、作业空间、施工速度、施工成本控制、工程质量、环境保护、施工组织和管理方面的要求。

四、隧道支护

隧道支护结构的基本作用是保持隧道断面的使用净空，防止岩体质量的进一步恶化，同围岩一起组成一个有足够安全度的隧道结构体系，承受可能出现的各种荷载。此外，支护结构必须能够提供一个能满足使用要求的工作环境，保持隧道内部的干燥和清洁。

隧道的支护主要有初期支护和后期支护。初期支护的主要作用是承受“早期围岩压力”，帮助围岩达到“基本稳定”，以便安全、顺利地挖除坑道内岩体，保证隧道在施工期间的稳定和安全。初期支护的常用方法有锚喷支护和超前支护。后期支护的作用主要是承受后期围岩压力，并提供“安全储备”，以及满足构造、美观、降阻和耐久等方面的要求，保证隧道在服务期的长期稳定和安全。

五、隧道工程施工质量检测

隧道工程试验检测工作是隧道工程施工技术管理中的一个重要组成部分，同时也是隧道工程施工质量控制和竣工验收评定工作中不可缺少的一个主要环节。工程实践经验证明，不重视施工控制和施工现场质量的控制管理工作，而仅靠经验评估是造成工程出现早期破坏的重要原因。因此，要想切实提高隧道工程施工质量，缩短施工工期，降低工程投资，在建立健全工程质量监测制度的同时，必须配备一定数量的试验检测设备和相应的专职检测技术人员。

六、我国隧道发展方向

改革开放以来，我国隧道建设事业蓬勃发展，目前我国隧道数量已经跃居世界第一位。但我国仅仅是一个隧道大国，而非隧道强国，与西方发达国家相比，我国隧道建设还存在着机械化施工程度不高，施工工艺不够先进，质量控制不够严格，工程事故频发等缺陷。隧道技术的发展表明，今后我国隧道技术的研究方向为：非爆破的机械化施工、合理规划与环境保护、设计可靠合理、使用安全等方面。

参考文献：

[1]隧道安全施工技术手册傅鹤林等编著北京：人民交通出版社2010.6

[2]隧道施工技术陈小雄主编北京：人民交通出版社2011.6

[3]隧道工程王成主编北京：人民交通出版社2009.8

[4]地下建筑结构设计（第二版）王树理主编北京：清华大学出版社2009.11

作者简介：

张毅鹏（1991—），男，郑州大学土木工程学院2010级土木工程专业四班。