地下工程与隧道范文篇1

关键词：隧道设计；偏压；连拱隧道

中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：

工程概况

黄祁高速公路祁门隧道位于祁门县境内，牌楼坞水库西北部的山体上，本隧道设计为连拱（岩质）隧道，屯溪端桩号为K54+795.0m，设计高程为155.412m；景德镇端桩号为K54+985.0m，设计高程为153.845m，隧道长190.0m，最大埋深为45m。隧道设计时速80km/h，平面上呈圆曲线形展布，平曲线半径R=1000m；隧道纵坡为双向坡，坡率为0.35％、-2.0％，隧道设计净宽×高为：2×（10.25×5.0）m。

隧道出口端地质情况为强风化板岩．片状构造，岩体呈薄层结构，节理裂隙发育，岩体较破碎，稳定性较差。隧道轴线与等高线斜交．交角45。～60。隧址明洞处偏压极为严重，如何确保施工安全进洞．减少大开大挖，不对环境产生破坏．设计方案的优劣将是其中的关键。

2、隧道方案的比选

由于本隧道屯溪端紧邻牌楼坞水库，景德镇端紧接祁门大桥，桥长约1000米，大桥跨越祁门金东河为祁门县饮用水源，为了充分保护环境和水资源，尽量减少土石方弃置，尽可能降低工程造价，结合工程地质和地形地貌，在进行了充分的外业调查基础上．制定了两套比选方案：

2.1分离式隧道与深路堑方案比选

初步设计阶段对隧道进行了分离式隧道与深路堑方案比选。

2.1.1分离式隧道方案：

隧道右线起止点桩号为K54+440～K54+945，隧道长505米；左线起止点ZK54+410～ZK54+926，隧道长516米。优点：遵循了隧道设计“早进晚出”的原则，最大程度避免了高边坡；土石方开挖量约10万方，弃方量较小，有利于保护环境；耕地占用量小。缺点：隧道洞身K54+800~830段隧道埋深较浅，中线处埋深仅11米，且靠外侧还存在冒顶，施工难度和风险较大；隧道出口与祁门大桥为桥隧相连，洞口离金东河较近，隧道出口施工作业面小，施工难度较大，施工污染金东河的风险较高；隧道工程造价较高。

2.1.2路堑方案：

路基方案优点：施工简单，难度较小；施工作业面大，可多个作业面同时开展；路基土石方工程造价较低。缺点：土石方开挖量约55万方，弃方量大，不利于保护环境；开挖边坡较高，最大边坡高度达48米；耕地占用量较大。

由于黄山地区位于皖南山区，土地资源稀缺，为高速公路建设应尽量减少占地，特别是耕地占用量。路堑方案虽然施工难度较小，工程造价相对较低，但耕地占用量大，且大量余方也需要征用更多土地来弃置。分离式隧道技术成熟，隧道存在的施工难度在现有施工技术水平下都能较好解决，施工中只要措施得当也能避免污染水资源，虽然工程造价相对较高，但从长远发展来看，综合比较后，初步设计推荐采用分离式隧道方案。

2.2连拱隧道与深路堑方案比选

初步设计阶段所比选的两个方案的优缺点都很明显，两个方案的各自优势不显著，都不是较理想的方案。在施工设计阶段，针对初步设计中各方案的优缺点，结合项目实际地形地貌和沿线设施，对路线线位进行了优化调整：将初步设计隧道段线位向北移100~120米，将隧道前后线形顺接后形成施工图设计隧道平面。

2.2.1连拱隧道方案：

隧道起止点桩号为K54+795～K54+985，隧道长190米。优点：遵循了隧道设计“早进晚出”的原则，最大程度避免了高边坡；土石方开挖量约4.5万方，弃方量小，有利于保护环境；隧道洞口离金东河较远，水资源污染风险较小；隧道洞口施工作业面较大；耕地占用量小。缺点：隧道出口K54+970~K55+000段地形较陡，隧道右侧边坡较高，而隧道左侧埋深较浅，局部段落存在掉空现象，隧道出口施工难度和风险较大；隧道工程造价较高。

2.2.2路堑方案：

路基方案优点：施工简单，难度较小；施工作业面大，可多个作业面同时开展；路基土石方工程造价较低。缺点：土石方开挖量约30万方，弃方量大，不利于保护环境；开挖边坡较高，最大边坡高度达45米；耕地占用量较大。

通过祁门隧道平面图不难看出，隧道洞外两端仍然存在较大挖方，通过土石方综合调配后仍然存在一定量的弃方。路堑方案虽然施工难度较小，工程造价相对较低，但耕地占用量较大，且路基挖方也需要征用更多土地来弃置。连拱隧道技术较成熟，隧道出口高边坡和掉空通过技术措施能较好的处理。连拱隧道虽然工程造价相对较高，但从长远发展来看，综合比较后，施工图设计推荐采用连拱隧道方案。

3、隧道设计

3.1平纵面线型设计

3.1.1隧道平面线型设计

本隧道为连拱短隧道，平纵方案主要由路线方案控制，隧道位置根据地形、地质条件、环境、造价、功能等因素综合确定，在综合线型指标和造价的前提下，通过实地勘察，充分研究隧道所处地域的地形、地质情况，主要考虑隧道进出口地形条件、隧址区工程地质条件、营运管理设施布置场地等因素拟定隧道方案。

3.1.2隧道纵面线型设计

隧道纵断面设计综合了隧道长度、主要施工方向、通风、排水、洞口位置以及隧道进出口接线等因素。

3.1.3隧道横断面设计

（1）建筑限界

净宽2×10.25m＝2×（0.75m左侧检修道+0.5m左侧侧向宽度+2×3.75m行车道+0.75m右侧侧向宽度+0.75m右侧检修道）净高5.0m

（2）内轮廓设计

隧道内轮廓除满足建筑限界要求外，还考虑了通风、照明、监控、通讯、营运管理等附属设施所需空间，并结合衬砌结构受力要求而拟定。隧道内各种附属设施均不得侵入建筑限界。

3.2隧道洞门设计

3.2.1洞门设计原则

根据隧道进出口地形及工程地质条件，结合开挖边、仰坡稳定性及洞口防排水需要，本着“早进晚出”、“零开挖、零埋深”、“不破坏就是最大的保护”的原则确定各隧道洞口位置。洞门型式的选择力求结构简洁，并考虑使用功能，本着“与地形、环境协调、经济、美观并有利于视线诱导”的原则来确定洞门型式，洞门型式采用了削竹式和明洞式，并优先采用“绿色洞门”。隧道洞口处接长明洞，以尽量减少对洞口自然景观的破坏。

3.2.2洞口施工注意事项

①本隧道景德镇端洞口开挖边坡较高，开挖后应及时进行挂网、锚喷支护，暗洞工作面开挖应控制开挖。

②洞口施工前应作好洞顶截水沟及洞口区的临时截、排水系统，以防冲刷洞口。

③洞门墙基础必须置于稳固的地基上，若地基承载力不足时，应换填基底或注浆加固处理。

④洞口施工中应尽量减少扰动周围岩体，尽早做好洞口边坡、仰坡的防护及隧道洞门，确保洞口安全。

地下工程与隧道范文篇2

关键词：浅埋暗挖法；隧道掘进；ANSYS；施工步序；影响分析

1引言

随着我国经济的快速发展和城市化速度的不断加快，越来越多的城市开始进行城市轨道交通的建设，合理的规划、设计和施工是地铁建设面临的关键问题。受既有和规划建构筑物、复杂地质条件的限制，新建地铁隧道近距离穿越建构筑物的施工环境成为设计人员重点研究的课题，如南京地铁南北线一期鼓楼站～玄武门站区间隧道下穿高层建筑、厦门轨道交通一号线中山西路站～中山路站区间矿山法施工下穿中华城桩群等。目前国内外学界对浅埋暗挖法隧道施工已有不少研究，但对浅埋暗挖隧道穿越既有线工程的研究大多为对个别工程的总结与回顾，系统的研究仅见于日本在1997年公布的《既有铁路隧道近接施工指南》，该国学者也发表了一些邻近地下工程施工案例研究的论著[1]。浅埋暗挖法隧道施工引起地表沉降及对周边环境影响的研究较多，但大多数都基于随机介质理论和半经验半解析理论研究，施工上更难于控制[2]。

1.1浅埋暗挖法隧道邻近建筑物施工掘进时动态预测

邻近或下穿建筑物受浅埋暗挖法施工影响程度的大小取决于建筑物的设计条件、结构条件、刚度、地层特性等[5]。浅埋暗挖法掘进施工对环境的影响预测方法主要有：（1）对浅埋暗挖法掘进引起的周边地层变形进行分析，并将结果作为建筑物结构受力分析的输入条件，再进行结构分析；（2）建立地层和建构筑物结构的协同模型，对建构筑物因掘进引起的地层变形和建构筑物变形的动态变形同时进行分析。方法（1）是在继承了地层变形分析基础上的结构分析方法，它的模拟精度很大程度受地层变形模拟准确度的影响，而且它的局限还在于不能模拟岩土体和建筑物结构之间动态协同变形；方法（2）克服了方法（1）的这一缺陷，相比较而言具有很大的进步，不过方法（2）的模拟精度在很大程度上也取决于岩土体和建筑结构体系的输入参数是否能反映客观实体情况。

本文在优选岩土体参数的基础上，建立了较客观的地层和建筑物结构协同模型，对不同施工步序下的浅埋暗挖隧道穿越建构筑物进行了三维数值模拟分析，研究了施工步序对隧道结构变形的影响。

本文结合重庆地铁一号线矿山法施工隧道，利用三维有限元数值计算软件ANSYS对石桥铺～高庙村区间隧道穿越机三院科研大楼桩基的施工力学行为进行数值模拟，根据计算结果，分析总结矿山法隧道与建筑物施工顺序对两者受力变形的影响，为后续安排施工步序提供参考和建议。

1.2浅埋暗挖法施工原理

浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，它在沿用了新奥法基本原理的基础上，创建了信息化量测设计和施工的新理念；采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，初期支护按全部承担基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载[3]。

浅埋暗挖法广泛应用于第四纪软弱地层的地下工程，此类工程环境的围岩自承能力一般较差。为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时，以尽量增大支护的承载，减小围岩的自承载。经过大量工程试验探索，王梦恕院士创造性地提出了浅埋暗挖法施工应遵循的十八字方针，“管超前、严注浆、短进尺、早封闭、勤测量”，突出时空效应对防塌的重要作用。初次支护必须从上向下施工，初次支护基本稳定后才能做二次衬砌，且必须从下到上施工[1]。根据地层情况、地面建筑物特点及机械设备情况，选择对地层扰动小、经济、快速的开挖方法。若断面大或地层较差，可采取经济合理的辅助工法和相应的分部正台阶开挖法；若断面小或地层较好，可用全断面开挖法[4]。

2工程实例分析

2.1工程概况

重庆轨道交通一号线石桥铺～高庙村区间隧道，采用双线双洞隧道形式从拟建的机三院科研大楼下方穿过。机三院科研大楼主楼有26层110.2m高，附楼有6层19m高，区间隧道左线从机三院大楼主楼的正下方通过。机三院主楼采用独立基础、条形基础和筏板基础这三种基础形式，基础底部与左线隧道洞顶最小间距为7.98m。机三院科研大楼基础与区间隧道的空间位置关系如图1所示。

图1机三院大楼基础与石高区间隧道空间位置关系透视图

2.2地质条件及相关参数

根据地质勘测报告，本区段围岩为中等风化厚层状砂岩，岩体裂隙较发育，呈块状结构，岩体较完整。砂岩单轴饱和抗压强度标准值36.3MPa，为较硬岩。砂岩的透水性为不透水性，有少量的孔隙水和基岩裂隙水，呈滴状。围岩弹性纵波速度υp=2.3～3.0Km/s。围岩级别为Ⅲ级。有限元计算采用的相关计算参数可参考表1中的内容。

3数值分析

3.1三维有限元建模

本区段分析采用地层―结构计算模型，用ANSYS程序进行计算分析。模拟计算中，初期支护承担70%的释放荷载，二次衬砌承担30%的释放荷载。最后根据《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005），按照极限状态法计算二次衬砌在基本组合承载力状态和人防组合承载力状态下的安全系数，并对正常使用状态下的裂缝宽度进行验算。

三维模型的计算荷载有围岩压力、结构自重和机三院大楼作用在基础上的荷载，机三院大楼作用在基础上的荷载可参考相关规范取值。计算模型的长×宽×高分别为324×237×80m，设置好荷载的有限元模型如图2所示。

3.2计算工况

目前石高区间隧道和机三院科研大楼都未修建，因此计算时采用两种计算工况模拟区间隧道和科研大楼不同的修建顺序。工况1模拟科研大楼修建完毕后再修建石高区间隧道；工况2模拟石高区间隧道先修建，然后在其上方修建科研大楼。

3.3计算结果分析

模型计算时，浅埋暗挖法隧道掘进施工考虑使用ANSYS中的生死单元来实现，衬砌采用弹性衬砌模型模拟。根据两种计算工况条件，计算不同的施工顺序引起区间隧道不同的沉降变化和受力情况。

3.3.1位移计算结果分析

（一）工况1计算结果（大楼修建完毕后再修建石高区间隧道）

（二）工况2计算结果（隧道修建完毕后再修建大楼）

图5工况2隧道位移云图

不同的施工顺序会引起石-高区间隧道不同的位移沉降，这里取区间隧道拱顶位移作为研究，分析不同的施工顺序对隧道纵向位移的影响。不同工况隧道拱顶位移的计算结果见图6。

从区间隧道拱顶位移沉降曲线中可以看出，工况1所引起区间隧道拱顶的位移较小，工况2引起的拱顶位移较大。这是因为工况1中，区间隧道的开挖只引起周围局部的岩体松动产生变形；而工况2在区间隧道修建完后修建科研大楼，科研大楼的荷载会直接作用在区间隧道上，使局部产生较大变形。工况2由于科研大楼修建所引起的沉降范围大约为100m。

3.3.2隧道衬砌内力结果分析

（一）工况1内力计算：

（二）工况2内力计算：

从区间隧道衬砌内力计算结果中可以看出，按工况1施工顺序施工，隧道衬砌内力较小，可以按照标准区间段设计参数（衬砌厚350mm，配筋φ20@200）设计，不进行加固处理；按工况2施工顺序施工，隧道衬砌变形、内力均较大，需要对科研大楼下100m范围内的隧道进行加固，建议加固后的隧道衬砌厚450mm，配筋φ25@150。

4结论

通过ANSYS三维有限元软件模拟分析机三院科研大楼与石-高区间隧道修建的先后顺序对隧道结构的影响分析，可以得到如下结论：

（1）先修建机三院科研大楼，再修建石高区间隧道，即按工况1顺序施工，机三院科研大楼对其下方区间隧道施工时的结构变形影响较小，区间隧道可按照隧道标准衬砌类型参数进行设计，隧道掘进施工时区间土体不需要加固；先修建石高区间隧道，再修建机三院科研大楼，即按工况2顺序施工，机三院大楼施工会对下方区间隧道结构变形产生较大影响，机三院科研大楼施工时需要对大楼附近100m范围内的区间隧道土体进行加固。

（2）尽管三维有限元软件分析表明工况1施工顺序优于工况2施工顺序，但由于此次模拟没有考虑隧道开挖时的爆破振动对上方高层建筑物的影响，因此工况1的计算条件与实际施工时的现场环境有一定出入；工况2在隧道施工完毕后再修建科研大楼，不会有大的爆破振动，因此工况2的计算条件与实际施工较符合，其计算结果与实际情况较接近。建议下一步开展矿山法爆破震动环境下的结构变形研究和工程分析。

（3）在实际施工中建议建设方综合考虑施工风险、施工工期以及工程经济等多方面因素的基础上选取安全、经济、合理的施工顺序和方案。

参考文献：

[1]王梦恕，地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽.安徽教育出版社.

[2]吴昭永，复杂环境条件下城市暗挖隧道施工技术研究.隧道建设，2003；2：34～37

[3]范国问，王先堂，暗挖双连拱隧道穿越基础高层楼群区施工技术.土木工程学会隧道及地下工程分会12届年会论文集，2002.10

[4]陈绍章，陈越，刘智成.矿山法暗挖技术在广州地铁中的应用.世界隧道，2003；4

[5]刘招伟，王梦恕.浅埋暗挖法修建地下工程中几个问题的探讨.第五届全国青年岩石力学与工程学术会议论文集，1999

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[6]孙钧.地下工程设计理论与实践[M].上海.上海科学技术出版社.1996

[7]潘景副，李泽光，杨秀仁.北京地铁五号线盾构法隧道施工的三维有限元数值模拟[J].岩土工程界，2004（7）：79

[8]郭晨.近距离重叠盾构隧道施工影响的数值模拟[D].成都：西南交通大学，2009

[9]孙钧，易宏伟.地铁隧道盾构掘进施工市区环境土工安全的地基变形与沉降控制[J].地下工程与隧道，2001（2）：10-13

地下工程与隧道范文1篇3

【关键词】隧道施工病害思考

一、工程概况

三穗至凯里高速公路属国道主干线上海至瑞丽公路在贵州境内的一部份，双向四车道，路基宽度为24.5米，设计时速为80km/h，隧道较多，寨头隧道为其中的一座，寨头隧道为联拱隧道，单洞限界净宽：2×3.75m车行道+2×0.5m路缘带+2×0.25m余宽+0.75m检修道=9.75m。限界净高：5.0m。路面横坡：单面横坡3%。设计荷载：汽车-超20级、挂车-120。隧道桩号为：K74+420~K74+765，隧道长度为：345米。

寨头隧道属三凯高速公路第四合同段，原线路设计中里程为K74+510~+760，全长250m，连拱隧道，在K74+510~+560段，采用暗挖形式通过高陡自然斜坡，衬砌形式采用II类加强衬砌，K74+560~+600段为明洞。后经地质勘察证实，K74+420~+560段为一老滑坡体，K74+420~+510段的滑体已滑走，自然地形较陡，如按设计坡率刷方，将出现70~90m的高边坡，K74+510~+560段的滑体尚未发生大滑动，在地形上形成一山脊。鉴于这种情况，有关设计单位对此段进行了设计变更，在确定方案时主要考虑以下三个因素：①K74+510~+560段隧道位于老滑坡残留体上；②出现高边坡；③线路左侧下部为一小学，如果进行刷方，施工爆破产生的飞石和危石威胁学生安全，小学搬迁费用大。经多方论证，决定将隧道向三穗方向延长90m，即隧道进口的线路里程改为K74+420，延长隧道形式采用抗偏压框架和抗偏压挡墙；另外对K74+510~+560段的滑体设置抗滑桩进行支挡，具体工程措施如下：（1）K74+420~+560段地表注浆：在该段范围内采用地表注浆进行预加固，沿线路长140m，垂直线路宽34.3m，加固深度4~10m。（2）K74+485~+520段抗滑桩：在距右线隧道中线右侧10m处设置一排抗滑桩，共计8根，桩身截面为2m×3m，桩中至中间距5m，桩长28~35m，抗滑桩顶采用地梁连接成整体。（3）K74+420~+500段抗偏压框架：左线采用抗偏压框架，右线仍采用暗挖隧道。抗偏压框架具体设计为：①外墙：承载桩为基础，桩间设置30cm厚的挡渣板，桩与桩采用地梁连接，地梁上施做外墙，桩间外墙采用拱形连接，外墙顶宽1m，胸坡1：0.3，底宽4.24m，高10.8m，采用现浇钢筋混凝土；②内墙：由1.5m×2.5m的中墙桩与中墙挡板、外加30cm厚的防水墙组成；③顶板：顶板为跨度11.4m、厚1m的钢筋混凝土板；④底板：底板为跨度11.4m、厚1.2m的钢筋混凝土板。（4）K74+500~+535段抗偏压挡墙：K74+500~+535段左幅隧道因地形原因处于偏压状态，所以在隧道外侧设置抗偏压挡墙结构。抗偏压挡墙采用矩形承载桩作基础，桩间设置挡渣板，桩与桩之间采用地梁连接，在地梁上设置挡墙。隧道采用暗挖法施工。

2003年4月隧道自出口向进口方向开始单向掘进，至2004年6月，K74+600~+760段隧道贯通，K74+560~+600段的明洞基础形成，随即开始K74+510段中导洞的开挖工作，至2004年8月，中导洞开挖了20m。受中导洞开挖和自然降雨的影响，加之K74+485~+520段抗滑桩尚未施工，K74+510~+560段的老滑坡残留体出现变形迹象，在距线路中线60m的右侧山坡上出现一长50m、宽3~6cm的贯通裂缝，2004年10月，坡体变形加速，中导洞混凝土开始开裂、掉块。根据坡体变形情况，设计单位对设计进行变更，主要内容有：①调整原设计变更中抗滑桩，抗滑桩位置向山侧平移5m，范围调整为K74+485~+565，抗滑桩数量调整为14根，桩截面调整为2.2m×3.4m，桩长32~55m；②在K74+535~+560段隧道开挖轮廓线左侧增设一排抗滑桩，共计5根，桩身截面为2m×3m，桩中至中间距6m，桩长30m；③为尽快稳定山体和保障抗滑桩的施工安全，在抗滑桩靠山侧的坡面上增设预应力锚索框架，共计24片，96根预应力锚索。至2005年8月，抗滑桩与预应力锚索框架施工完毕，坡体趋于稳定，隧道转入正常开挖。

综合治理平面图

二、工程地质条件及评价

1.地形、地貌：寨头隧道位于台烈镇寨头村北面，地处贵州高原东部苗岭山区。隧道进、出口高程分别为698、692米，隧道轴线峰顶高程为710~740米。由元古界上板溪群清水江组第三段板岩等变质形成的峰丛及沟谷，属构造剥蚀的由浅变质岩组成的中低山地貌。隧道轴线由近北东向至南西向沿山体斜坡横穿山脊，其南东南为斜坡地形，植被发育。

2.不良地质现象：隧道进口段位于山体斜坡上，坡度较陡，冲沟中有一较厚堆积体，其成分主要为残坡积强风化板岩碎块及砂质粘土，厚约0~20米。碎石约占55~70%，块径为2~10厘米。

3.工程地质评价：隧道工程区附近岩土构成情况，可分为两个区，即I、II区。其中I区主要为冲沟、山脊、斜坡等地段，其上覆盖层为残坡积碎石土，厚度为0.50~10.00米，下伏基岩为元古界上板溪群清水江组第三段（Ptbnbq3）灰色、深灰色薄至中层状板岩及变余砂岩；II区主要为河谷、河漫滩、山间平地等地段，其上覆地层主要为冲洪积卵石土及耕土等组成，基岩为元古界上板溪群清水江组第三段（Ptbnbq3）灰色、深灰色薄至中层状板岩。

三、施工中遇见问题治理对策与工程措施

1.治理对策与工程措施

寨头隧道地质灾害治理工程设计主要采用了“减、锚、挡、固、疏”等手段，即清方减载与锚固支挡相结合，辅以灌浆加固和截排地表水、疏排地下水。工程措施主要有：锚索框架(锚墩)、挂网喷锚、抗滑桩（锚索抗滑桩）、桩板墙、灌浆加固、大管棚、超前小导管等，下面就各种工程措施简述如下：

（1）清方减载：在条件允许的情况下，清方减载是较为经济的一种措施。但由于隧道附近边坡的自然坡度较陡，一般为20~50°，过度的清方又会增大边坡高度，往往会出现“搬山头”现象，大大增加坡面防护的工程量，同时对自然植被破坏较大，所以采取这种措施时，应把握好尺度，要进行各种方案的比选取。

（2）预应力锚索：岩土锚固是近年来发展较快的、成熟的技术、广泛应用于岩土工程诸多领域，它具有可提供大吨位的主动力、工程布置灵活、经济、施工方便等优点，在三凯高速公路的滑坡治理和高边坡加固中大量使用，尤其是在滑坡的剪出口较高或有多层滑带时，效果较为明显；在预应力锚索端部一般设置钢筋混凝土框架或锚墩作为反力装置；在治理大型地质灾害时，一般与（锚索）抗滑桩组合使用。（3）（锚索）抗滑桩：作为一种大型的支挡工程措施，是治理滑坡的主要手段之一，特别是锚索抗滑桩，其受力合理，截面小，能提供较大的抵抗力。与预应力锚索框架组合使用，在坡脚设置（锚索）抗滑桩，上部设置预应力锚索框架，这种组合在工程实际中十分常见，事实证明是经济合理的，例如k74+410---k74+700边坡病害治理。

（4）灌浆加固：在坡体松散或坡体由坍塌体组成，无法形成设计坡面时，可采用此方法。边坡开挖之前，预先在自然坡面上打孔注水泥浆，对坡体进行加固；但因灌浆效果不易评价，应用时一般只作为辅助工程，例如k74+410---k74+700边坡病害治理。

2.隧道病害分析

（1）隧道进、出口病害

隧道进、出口发生的病害较多，隧道开挖仰坡和进洞时产生了大量的变形破坏，如寨头隧道进、出口，病害导致隧道中导洞或初衬产生变形、开裂甚至垮塌的现象。多数病害的发生都和坡体自身结构密切相关，而与是否采用隧道方式关系不大，因在隧道进、出口段，隧道开挖和路堑边坡开挖对坡体稳定的影响基本相同。

在隧道进、出口地质病害中，其危害的表现形式一般是隧道洞身混凝土强度不足以抵挡外力出现变形、开裂现象。产生外力的原因一般有以下三种：①坡体不稳定，（工程）滑坡变形产生的推力；②自然地形导致的偏压力；③围岩条件差，坡体内部自身重力引起的围压力。治理此类病害时，针对外力产生的三种原因，也可分为三种对策：①采用预应力锚索、抗滑桩等锚固、支挡措施消除坡体变形对隧道洞身的影响；②采用抗偏压隧道结构形式；③调整隧道支护参数，使之与围岩特性相匹配。常见的工程措施一般有：预应力锚索、抗滑桩、抗偏压框架（挡墙）、注浆、超前支护等。

（2）隧道进、出口所在坡体为病害体

病害体的类型不一，如寨头隧道进口段为老滑坡体，隧道开挖引起病害体复活，或产生新的工程滑坡，导致隧道变形开裂，其变形机制由病害体类型决定。此类病害中，病害体的变形或滑动方向与隧道走向之间的关系是一个非常重要的因素，寨头隧道进口段滑动方向与隧道走向垂直，此时隧道变形主要表现形式为偏压，构筑物出现水平的、贯通的剪切裂缝和多条环状的拉张裂缝，监测资料反映主要为侧向挤压变形。

（3）隧道进、出口位于陡坡地段

三凯高速公路多数地段地势险峻，横坡较陡，隧道开挖后，如坡体产生变形，如坡体稳定，一般会出现因地形所引起的偏压。严重时可导致洞身构筑物的变形开裂，主要表现形式为：靠山侧洞身上部出现斜向的剪切裂缝，靠河侧拱脚混凝土出现压裂迹象，裂缝形状不一；另外变形的范围受地形控制。

（4）隧道进、出口位于浅埋地段

在“早进洞，晚出洞”的设计思路指导下，多数隧道的进、出口都或多或少地有一部份属于浅埋段。在浅埋段，一般地质条件较差，易受地表因素影响。此时隧道施工难度主要表现为成洞困难，常发生塌方、冒顶事故（如三凯高速公路屯州隧道出现了冒顶事故）。

（5）隧道与病害体的空间关系控制病害的规模和性质

在线路修建过程中，不可避免地要对自然边坡进行改造。在出现地质病害中，隧道与病害体的空间关系控制地质病害的性质和规模，如隧道在病害体中、前部通过，病害性质一般为工程滑坡，规模较大，而且病害体的滑动方向与隧道走向之间的关系决定隧道变形的表现形式；如隧道在病害体后部通过，病害性质则为地形偏压，规模小。

3.遇见实际问题情况及治理措施

寨头隧道K74+440~+565段山体开裂治理方案（1）出现情况：隧道K74+565~K74+545段正在进行中导坑施工，由于本段岩石严重风化、破碎，管棚施工时，钻孔至20米左右，出现钻头无法拔出，K74+500~K74+550段隧道山体开裂距隧道中线50m，比设计高程高57m，裂缝宽5cm，主缝长50m。根据施工情况及本段隧道所处的位置、地质地貌，本段山体开裂系浅层滑坡，由于山高坡陡，岩体破碎，且处老滑床上缘。2004年7月12日~19日连降大雨，引发坡顶开裂，即使不施工，裂缝也会产生，与施工无联系。但是若不对该滑坡体作合理处理，危害极大，必然对隧道的稳定、施工安全造成严重不利。对山脚下民房及村民生命安全危害极大。

治理措施：2005年2月1日上午对K74+440~K74+565段开裂山体进行了现场查看，该段山岭开裂严重危及山腰抗滑桩、地表注浆施工及坡脚寨头小学及周围村民安全，但若停工待处理，将严重影响工期。根据现场查看结果并结合实际情况，为确保工期、并保证施工安全和坡脚学校及村民的生命财产安全、防止事态继续扩大、采取如下紧急处理措施：1、在K74+440~K74+565段山体开裂范围内采取注浆固结开裂山体。2、K74+440~K74+565段注浆范围内设置锚索框架，锚索需嵌入基岩。

（2）出现情况：隧道所处地质条件复杂，地表为坡积碎石土层，松散破碎，厚度达8~10米，属浅埋偏压隧道。2005年6月19日凌晨，已施工的K74+505~565中导坑左侧初期支护出现开裂，裂缝最大宽度达10cm；并且K74+485~565段右侧山顶裂缝也进一步发展，且变化较大，6月19日至6月20日，裂缝宽度变化达25mm。经分析研究，由于此前两天普降大雨，坡积碎石土层变形体松散、空隙率大，受雨水浸泡、渗入，加上该山坡上所设计预应力锚索框架正在施工，但并未张拉，使得裂缝进一步扩大和延伸。由于该段隧道为浅埋隧道，所处地势较陡，加之覆盖层为坡积碎石土层，松散破碎且厚度较厚，雨水较容易渗入，增加了对隧道偏压，使得K74+505~565中导坑左侧初期支护出现开裂。由于该段工点工期紧张，而山体变形和傍山偏压又给孔桩开挖及隧道施工造成安全隐患，故应对该段山体进行综合整治，以确保隧道施工和后期运营安全。

治理措施：（1）K74+485~565段隧道右侧设置一排锚索桩，桩间距6m，桩身截面2.4m×3.6m，桩长27~46m，共计14根。（2）K74+485~565段锚索桩顶以上4m处山坡设置一排预应力锚索框架，共8片，以治理山坡和保证孔桩开挖安全。（3）K74+420~485段隧道顶以上15m处山坡设置一排预应力锚索框架，共7片，以确保该段隧道施工安全。（4）K74+565~585段隧道右侧山坡设置4片预应力锚索框架，根据现场地形布置，以确保该段隧道施工和后期运营安全。（5）为防止K74+565处仰坡山体继续变形而影响明洞安全，在该处仰坡上设置3片预应力锚索框架。

四、施工效果评价

该隧道于2003年4月20日开始施工，2006年8月20日完工，在“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭”的施工思路指导下，根据实际围岩变化情况，调整施工方案，在施工逐步掘进的过程中，出现问题，现场研究处理，通过上述方案的处理，效果显著，目前没有发现任何质量问题，工程质量达到设计要求。

五、结语

随着山区高速公路的不断延伸，在线路设计中，隧道的数量和长度不断增加，隧道进、出口不良地质病害愈发常见，因病害位于隧道进、出口，常导致隧道无法进洞，不仅造成建设费用增加，且往往成为影响工期的主要因素。通过对三凯高速公路寨头隧道施工中发生的不良地质灾害进行总结和反思，主要有以下几点：

（1）在方案设计阶段，确定线路走向时应充分考虑线路在通过不良地质区域时可能引发的地质灾害，尤其是影响范围较大的区域性地质构造，并将其作为衡量线路走向是否合理的重要技术指标之一；在施工图设计阶段，地质勘察的重点查清不良地质灾害体的坡体结构，在线路设计中调整线路通过灾害体的形式或主动进行防护。

（2）加强施工阶段的地质工作，通过开挖揭示的地质剖面可以使工程技术人员真实、直观地了解坡体的工程地质情况，弥补地质勘察的不足，若发现地质情况有变化，可立即调整设计、施工方案。

（3）在工程施工中发生不良地质并影响工程安全后，应采用各种地质勘察手段，查清不良地质的坡体结构和变形机制，选取合理的工程措施对不良地质进行整治，做到有的放矢。

（4）对于隧道进、出口位置，在查清坡体结构后，通过数值分析或类比等方法判断坡体在开挖后的稳定度，如坡体不稳定，可调整隧道进、出口位置来避开不良地质。一般情况下，易将隧道进、出口向山侧内移，使之位于稳定边坡内。

地下工程与隧道范文篇4

以前工程界一直认为隧道及地下结构是抗震性能比较优越的工程建筑。然而近几十年隧道及地下结构的地震灾害实例不断增多。尤其西部山岭隧道洞口段因其地质条件差、覆盖层薄以及存在边坡滑坡、崩塌和泥石流等边坡地质灾害而更加容易受损，是隧道抗震的薄弱环节。如在“5·12汶川大地震”中，隧道的震害现象尤为明显。宝成线、广岳线等铁路隧道及都汶公路、剑阁至青川公路的龙溪隧道、龙洞子隧道、酒家垭隧道等大量公路隧道由于处于高烈度地震区（烈度约Ⅶ-Ⅺ度），都遭受了严重损坏。

1隧道震害原因分析

“5·12汶川大地震”中，隧道洞口区域震害主要为：洞口边仰坡垮塌、掩埋洞口；边仰坡防护、截排水沟开裂变形；洞口落石、局部边仰坡地面开裂变形；洞门墙及洞口附近衬砌开裂等，见图1和图2。

对“5.12汶川地震”影响范围内的大量铁路、公路隧道震害进行收集并归类分析，认为其震害原因如下：（1）隧道洞口及洞口段是隧道工程的薄弱部位，由于地质条件差，在边仰坡开挖高陡或悬崖峭壁下的洞口，在隧道洞口工程处理范围外的岩石经长期风化剥蚀后，在地震过程中极易形成坍塌、落石等次生灾害，造成洞口堵塞，洞门结构开裂、错台甚至损毁。（2）修建年代早、技术标准（建筑材料、衬砌结构形状等）低，抗震设防标准低、部分隧道施工质量差以及隧道本身存在病害或质量缺陷等是造成“5.12汶川地震”后，衬砌出现病害或病害加剧的重要原因。（3）隧道震害的产生与隧道附近的地质构造、地形条件密切相关。（4）“5.12汶川地震”震级高，震中附近地震烈度远高于隧道结构的设防烈度，是造成震中附近隧道产生严重震害的主要原因。

2抗减震工程措施研究

以某单线铁路隧道工程为例，设计时速为140km/h，开挖跨度B=6.4m，隧道洞口段上方的覆盖土层厚度约为1B（6.4m）。衬砌厚度0.4m，衬砌密度为25kN/m3，弹性模量为32.25e9N/m2；围岩弹性模量150e6N/m2，密度19kN/m3，内摩擦角45°。计算地震烈度分别为Ⅵ度（地震力水平作用系数为0.1g）、Ⅶ度（地震力水平作用系数为0.2g）、Ⅷ度（地震力水平作用系数为0.3g）和Ⅸ度（地震力水平作用系数为0.4g）。根据地震系数法的基本原理，建立荷载—结构计算模型，得到在不同地震烈度条件下的衬砌结构弯矩内力，见图3至图6。

从图3至图6中可知：隧道衬砌结构在地震荷载作用下，衬砌在共轭45°方向上弯矩内力值较大，而拱顶和仰拱中心却相对小的多，即内力最大值多发生在边墙与仰拱衔接处，隧道断面面积发生突变时的拱腰也是较大内力值位置。这两个部位是隧道结构的薄弱点，在进行抗震设计时应予以加强。

隧道抗减震主要工程措施如表1所示。

3结语

在对“5.12汶川地震”影响范围内的大量铁路、公路隧道震害收集、调研的基础上，进行了归类分析，得到以下经验：（1）隧道埋深较浅的洞口段是隧道地震破坏的主要部位，隧道洞口段边仰坡的垮塌、坍滑、危岩落石是对运营安全影响最大的震害，同时应加强隧道洞门、洞口段结构，不应采用端墙式洞门。边、仰坡的防危岩落石设计也应纳入抗震设计范围。（2）隧道区域实际地震烈度与设防地震烈度相适应时，隧道洞口段衬砌结构基本不产生震害，建议对高地震烈度区隧道进行抗震能力验算。（3）“5.12汶川地震”等地震显示了，隧道洞口坡面以外地震过程产生大量的次生灾害，如：山体崩塌、危岩落石、流坍、滑坡复活等，建议增加对洞口不良地质，如：滑坡、岩堆、顺层，以及洞口其它在地震过程可能产生次生灾害的地质条件进行地震安全评价，并采取相应的抗震措施。（4）洞口软硬围岩接触带、松散堆积体地段应重点设防，必要时应扩大衬砌断面，以便发生震害后可以及时进行修复，避免大拆大改。（5）隧道衬砌应采用曲墙带仰拱的衬砌形式，震区隧道应设置变形缝，变形缝间距根据围岩状况调整，同时在隧道洞口段采用钢筋混凝土等延性结构。

参考文献

[1]张蔑.隧道震害综述.铁道工程建设科技动态报告文集[C].中国铁道出版社,1993.

[2]潘昌实.隧道地震灾害综述[J].隧道及地下工程.1990,Vol.11(2):1-9.

[3]WangWL,etal.AssessmentofdamageinmountaintunnelsduetotheTaiwanChiChiEarthquake[J].TunnelingandUndergroundSpaceTechnology.2001,Vol.16:133-150.

[4]宋胜武.汶川大地震工程震害调查分析与研究[M].北京:科学出版社,2009.

地下工程与隧道范文1篇5

关键词：隧道工程施工；影响因素；监理；控制要点

我国的交通事业在近年来快速发展起来，公路建设不仅关乎到民生，还是推动国民经济增长的重要支柱。为了促进区域经济发展，很多地区克服了地理环境限制建设公路，隧道工程是其中的重要施工环节。隧道工程往往处于地理环境非常复杂的区域，包括地质条件和地形等等，都不具备公路建设的条件，就会采用隧道工程施工技术。隧道工程作为大规模的工程，不仅施工技术多而且复杂，对专业技术也具有很高要求，特别是隧道工程环境中存在诸多的影响因素，就必然会使得隧道修建中产生各种质量问题。为了保证施工质量，根据隧道工程实际需要将监管措施制定出来是非常必要的。

1隧道工程施工所具备的特点

1.1隧道工程施工具有隐蔽性。隧道工程属于是隐蔽性的工程，隧道工程施工也必然带有隐蔽性的特点。施工中，往往可视面只有一个，其他的施工都是隐蔽性的，这就必然会存在很多难以预见的状况。即便工程施工中留下隐患，也难以及时发现，也无法做出判断。1.2隧道工程施工具有动态性。隧道工程所在环境往往地址环境复杂而多变，施工中，这种变化必然会产生各种偶然因素，导致施工设计与施工现场不相符合。这就说明，对隧道工程进行设计，不仅要进行施工现场勘察，还要对当地的围岩状况充分了解，以使得隧道设计具有动态性，以便于施工现场条件产生变化时便于对初始设计进行修改。1.3隧道工程施工具有风险性。隧道工程施工所在区域往往环境条件恶劣，多数的施工都是在山洞中或者在地下展开的。即便是在同一个环境空间中展开作业，也会对各个作业环节的技术要求有所不同，包括掘进技术、支护技术以及通风技术等等，都要根据施工实际需要进行选择，保证各个施工环节之间密切相连，这就必然会使施工环境局促，而且不同的施工技术之间相互干扰，其中必然会存在风险因素[1]。另外，隧道施工中，恶劣的环境条件对施工人员会产生不良的心理影响，还会造成生理问题。特别是隧道施工所在区域的地质条件多变，缺乏稳定性就必然会存在风险，使得隧道施工中随时都有危险事故产生。

2隧道工程施工中所存在的影响因素

2.1影响隧道工程施工的人为因素。隧道工程施工中，人是最为活跃的因素，也是缺乏稳定性的因素。要对隧道工程施工以有效控制，就要对施工各个环节所存在的安全隐患予以详细分析，将具有针对性的控制措施制定出来，用于施工中发挥管理作用。参与施工活动的工作人员要对施工中的基础性工作予以控制，基于此分析各种干预形式。由于施工中会存在见利忘义的现象，即施工人员从个人利益出发而忽视了工作中所应履行的责任，就会存在施工管理程序调整的问题，这必然会影响隧道施工质量。2.2影响隧道工程施工的硬性因素。影响隧道工程施工的硬性因素包括材料因素和设备因素，贯穿整个的隧道施工过程。隧道工程施工质量的重要衡量标准就是材料。要确保施工材料符合相关规定，就要对影响材料质量的各种因素进行考虑[2]。这些因素往往是导致材料问题的重要影响因素，也是影响隧道工程质量的基本因素。隧道工程施工中，施工设备是不可或缺的，也是施工安全管理中的主要对象。要对施工设备进行控制管理，就需要施工人员重视设备检查工作[3]。但是，由于施工人员忽视了设备的日常保养工作，就必然会对隧道工程的施工造成负面影响。2.3影响隧道工程施工的技术控制措施。隧道工程施工中，采取科学合理地技术控制措施是保证施工质量的关键。但是，进入到具体操作中，就会受到多种因素的影响，导致技术控制措施难以发挥作用，通常会体现在施工程序改变或者对施工程序作出调整，这就必然会对后续的施工造成不良影响。要在隧道工程施工中做好技术控制工作，就要对各种影响因素进行分析，提出科学有效的干预措施，以使得技术控制发挥时效性。

3隧道工程施工的监理控制要点

3.1隧道工程施工中开挖现场的监理控制。隧道工程施工对开挖现场会存在超挖和欠挖的问题，监理人员进行开挖质量检查要按照有关技术规范中所规定的内容进行。对于欠挖现象，如果岩层完整，衬砌的强度以及结构都不会扰，当岩石抗压强度超过30兆帕，个别地方的欠挖幅度要界定在0.1平方米以内，隆起量不超过5米。包括隧道的拱顶低于1米的位置以及墙角都不可以欠挖，以避免因此产生危险事故。对于超挖现象，在隧道工程施工技术规范中已经明确规定。由于围岩地质环不同，对超挖也会有所不同要求。3.2隧道工程施工中锚喷支护的监理控制。隧道工程施工中，锚喷支护是不容忽视的。监理人员验收隧道工程的过程中，要根据隧道工程施工的实际情况制定验收方式，并提前通知施工方[4]。对于隧道工程施工中的每一个施工环节都要进行验收，验收合格后才可以开展后续工作。在验收锚杆施工质量中，要注重检查锁角锚杆。在验收注浆施工中，监理人员要高度重视这道工序，因为这道工序不仅技术难度大，而且对注浆的程序也有严格要求。3.3隧道工程施工中喷射混凝土的监理控制。隧道工程施工中喷射混凝土的过程中如果出现疏漏，不仅会产生裂缝，甚至会出现渗水现象，对施工造成不良影响。监理要对喷射混凝土施工严格把关，要求施工人员采用先进的技术措施，以使隧道工程质量有所保证[5]。3.4隧道工程施工中仰拱的监理控制。隧道工程施工中，仰拱是重要的施工部位，关乎到整个隧道的稳定。如果仰拱施工存在质量问题，就会影响到上部结构的稳定性，特别是墙角与仰拱之间的交接部位，需要做好清理工作后进入到施工环节，以避免由于该部位存在杂质使得仰拱不牢固而产生不均匀沉降。

综上所述，隧道工程施工中对施工技术有很高的要求，主要是由于隧道工程属于是隐性工程，存在质量隐患很难发现。这就需要对隧道工程施工中可能存在的影响因素进行分析，针对技术方法进行探索，并采取符合施工实际的监督管理控制措施，以避免施工中产生质量问题，确保隧道工程施工顺利展开。

作者:樊明单位:甘肃省交通工程建设监理有限公司

参考文献

[1]丁维扬.浅谈高速公路隧道工程施工管理的注意事项[J].黑龙江交通科技，2015（1）：107.

[2]高尚勇.隧道工程施工中常见质量问题及现场监管措施[J].山西建筑，2013，39（3）：47.

[3]陈建平.隧道工程施工监理工作要点分析[J].交通建设与管理，2014(6):21-22.

地下工程与隧道范文篇6

作者：谭潘成

1偏压隧道的工程特性

由于各种原因使对称的隧道结构左右两侧所受荷载不同而使结构内力左右不对称的现象称为偏压现象，出现偏压现象的隧道称为偏压隧道。围岩级别高，围岩自身强度就低，隧道开挖引起的荷载全部或大部由隧道结构承担，由于各种原因引起的不对称荷载也就全部施加在隧道支护结构上。按照普氏和太沙基理论，隧道开挖后，其上方围岩将形成天然平衡拱，而天然拱的形成与隧道埋深有关，埋深小时，无法形成天然拱，隧道承受的竖向荷载与地形便密切相关，因此偏压隧道多数处于软岩、浅埋且有较大地形横坡的地段。

2浅埋隧道特性研究

浅埋隧道与深埋隧道相比，主要是难以形成承载拱。浅埋隧道多数有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带、软弱围岩等对隧道开挖有很大影响的特殊地形、地质问题。在开挖过程中和开挖完成后会出现拱顶下沉急剧增大、隧道净空收缩、地表开裂等，有时也会出现掌子面失稳。

所以，在这种情况下，要采取掌子面稳定措施和控制地表下沉措施。地表下沉与埋深有密切关系。埋深大时，在隧道横断面内形成了承载拱，开挖引起的下沉局限在隧道周边，而埋深浅时，没有形成承载拱，开挖下沉会直接达到地表面。在这种情况下，埋深小的隧道，因不能期待形成承载拱，故为防止支护下沉、增强支撑力而应采取必要的措施，并研究采用药液压注、垂直锚杆等辅助施工方法。浅埋隧道掌子面前方的先行下沉很大，会造成很大的地表下沉，因此，研究前方地层的改善、管棚、水平高压旋喷等辅助方法是必要的。因此浅埋偏压软弱围岩隧道施工一直是隧道施工过程中需要面临和解决的重要课题之一。

3超前支护

在软弱破碎地质隧道施工中，虽然采用深孔注浆达到了止水固结的目的，但固结范围有限，加上地质及注浆有些不确定因素，为保障施工万无一失，一般在开挖前均采取超前支护，超前支护一般采用超前锚杆或超前小导管。浅埋偏压软弱围岩隧道施工需要解决的问题是掌子面的稳定性和合理化施工(安全而快速的施工)两大问题。对掌子面稳定性起重要作用的超前支护，是确保掌子面前方稳定不可缺少的手段。从作用效果看，超前支护可有以下几方面作用。

(1)梁效果：超前支护的结构可视为一个沿隧道纵方向的梁结构，发挥一个刚性梁的效果。(2)壳效果：超前支护可在掌子面前方形成一个壳结构，以其厚度和刚性来保证隧道掌子面及其周边围岩的稳定。(3)改良效果：把隧道周边围岩的强度加以改善，这是注浆法的主要效果。

3.1超前锚杆

在隧道周边，未开挖前先施作超前锚杆，起到预先加固的作用，其主要参数为：

全苗杆的直径φ=20mm～30mm；

长度1=3.0m～5.0m；

间距d=0.3m～0.5m；

外插角α=10＂～15＂。

锚杆一般采用普通砂浆锚杆，特殊情况下可采用药包锚杆或迈式锚杆。

3.2小导管注桨

小导管超前注浆，是在地基灌浆法基础上发展起来的一项围岩加固止水技术，它同时具有超前支护作用，是不良地质隧道与地下工程施工常用的一种开挖辅助措施。

在隧道开挖掌子面上，沿设计开挖轮廓线以外0.2m～0.3m，钻孔安装小的钢花管，然后进行高压注浆加固，等浆液达到一定强度后再进行开挖。其主要参数为：

小导管的直径φ=40mm～60mm；

长度1=3.0m～5.0m；

间距d=0.3m～1.0m。

3.2.1技术特点

超前支护体系，提高了岩体的稳定性，控制了围岩松弛变形，增强了施工的安全性。加固效果好，注浆质量易于控制。采用常规小型机械，无需配备专用设备，工艺操作简便。

3.2.2适用范围

适用于风化很严重、节理很发育和碎石土、砾石土等各种软弱围岩条件下。

的隧道及地下工程地层加固，也可用于处理坍方主体。

3.2.3主要技术措施

小导管水泥一水玻璃双液预注浆止水加固松散围岩。

3.3管棚

当围岩十分软弱、破碎、变形量很大时，一般在V、VI级大变形的条件下，可采用长管棚的超前加固措施，其主要参数为：

管棚的直径φ＝108llum～180llum；

长度1=10m～40m；

间距d=0.5m～1.0m；

注浆压力F=1.5MPao～3.0MPao

管棚法的基本原理就是在开挖之前将一个伞形的金属保护棚架预先安放在隧道开挖轮廓线的外弧线上，该棚架由一定间距排列的大惯性矩的钢管构成，起到保护下部地层开挖的作用，一般超前长度在5m～30m，有短管棚、长管棚。先用钻机打一定深度的钻孔，然后插入金属钢管，再用注浆机压入水泥砂浆或混合浆液，待其凝固后就可以开挖。在法国马赛地铁2号工程、日本第一福田尾隧道、成渝高速公路中梁山隧道工程、北京第三使馆区的供热管线工程的暗挖隧道等都使用了该工法。

地下工程与隧道范文

作为新生的我们，必须要对我们所学习的专业有个感性的认识，因此，学校给我们大一新生安排了为期十天的土木工程认识实习。为期两天的隧道工程认识实习现在已结束了，我们更清楚地认识和了解土木工程中的隧道工程这个专业。下面就是我记录的实习情况，以及一些在实习过程中或之后的感悟与思考。

xxx年x月xx日上午8点整，在综和楼前，施成华老师给我们做了实习动员，着重给我们强调了一下几点：

1安全第一，要处处注意安全；

2严肃对待实习，要端正态度，每个人到要参加，不可以随便缺勤；

3一切行动听指挥，不要擅自独立行动；4在实习中可以帮助我们这些大一新生对土木工程有个感性的基础的认识，为将来的专业课程的学习打下良好基础。

之后，老师给我们上了一堂课，介绍了一下隧道与地下工程。隧道与地下工程概论的主要内容：

一、隧道工程的基本概念

1、广义定义：最终使用于地表面以下，不论以何种方式建造的所需形状和尺寸的空洞，内部净空面积在2平方米以上者。

2、狭义定义：是一种修建在地下的工程建筑物，修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。

二、隧道工程的沿革与发展

（一）发展目标：20世纪：高层建筑；21世纪：地下空间

美国“未来学家”杂志社预测21世纪将有1/3的人口生活于地下。在我国，地下空间的开发利用始于60年代，主要是地铁与人防工程，65年修建北京地铁；70年代修建了大量的人防工程，经改造利用，成了地下商业街、地下工厂、仓库和招待所，较好地发挥了经济效益。

(二)历史发展

1.国际上

（1）古代：公元前180～2160年前后，在古巴比伦城幼发拉底河下修筑的人行隧道，是迄今已知的最早用于交通的隧道，为砖砌构构造物。

（2）现代：现代隧道开挖技术的产生是在火药的发明和19世纪的产业革命后出现的，尤其是铁路的出现对交通隧道起到了很大的推动作用。

（3）目前世界上最长的交通隧道：山岭铁路隧道:日本的大清水隧；交通隧道:日本的青函隧道，英法海峡隧道；公路隧道:瑞士的圣哥达隧道。

2.国内

（1）古代：1、春秋时代《左传》就有“隧而相见”的记载2、三国时期的“官度之战”，曹操掘地道…3、封建时期各个朝代的帝王坟墓陵寝均修在地下

（2）近代：1、最早的隧道是：台湾的狮球岭隧道2、完全由中国人自行设计和修建的隧道是詹天佑负责设计的八达岭隧道。

（3）现代：1、已建成的最长铁路隧道：秦岭隧道；2已建成的最长公路隧道：秦岭终南山隧道。

(三)技术发展

1.国际上

隧道工程的长度标志着一个国家发展的水平，如日本的三代清水隧道，穿越海拔2000m的谷川山脉；其他的有：日本——南朝鲜拟建海底隧道；意大利连接西西里岛的海底隧道正在建设之中，它们可望在本世纪实现。

2.在我国

（1）铁路隧道的建造：至2000年底，我国运营铁路隧道已有6880多座，总延长为3700Km。

（2）公路隧道的建造：改革开放以后随着高等级公路的修建，隧道才越来越长。近十多年来，公路隧道的建造也取得了迅猛发展，每年几乎都有十座以上的隧道建成。目前我国已建成400余座公路隧道，总长度已超过100km。

（3）水底隧道的建造：近年来，跨海隧道开始得到大力发展，目前在建的有厦门海底隧道，规划中的有山东胶州湾海底隧道，上海崇明岛海底隧道，琼州海峡隧道，台湾海峡隧道。

（4）在隧道设计与理论分析计算方面：衬砌结构的设计与计算采用了与电子计算机技术配套的数值计算方法，如有限元、边界元、离散元等。普遍采用计算机辅助设计，从而节省了大量劳力和时间。

三、隧道工程的功能与特点

（一）隧道工程的功能：1.克服高程障碍；2.裁弯取自；3.避开不良地质地段；4.避开其他重要建筑或工程等。

（二）隧道工程的特点

1）优点：1.缩短线路长度，减少能耗；2.节约土地资源；3.有利于环境保护；4.保证行车安全；5.不受气候影响，提高防护能力；6.不影响水路交通。

2）缺点：1.造价较高；2.施工期限长；3.施工作业环境和条件较差；4.附属设备能耗大。

四、隧道工程的种类及作用

1.按用途分:（1）铁路隧道（2）公路隧道（3）水底隧道（4）地下铁道

2.按地层分：岩石隧道，土质隧道

3.按所处位置分:山岭隧道，城市隧道，水底隧道

4.按施工方法分:钻爆法隧道;明挖法隧道;机械法隧道:包括掘进机法和盾构法;沉埋法隧道

5.按断面形状分:圆形隧道，矩形隧道，马蹄形隧道

6.按开挖断面大小分:特大断面，大断面，中等断面，小断面，极小断面

五、隧道结构基本构造

六、隧道施工设备：钻孔台车、凿岩机、半边炮眼、空压机房、空压机、斗车、有轨运输、混凝土喷射机、混凝土泵、装碴机、施工通风设备、模板台车、型钢材料、隧道爆破等等。

这天下午，老师带领我们观看了大瑶山隧道和英法海峡隧道MV。我们知道，大瑶山隧道处在京广铁路衡广复线的坪石至乐昌间，自北向南穿大瑶山，位于广东省乐昌市境内，全长14.295公里，是目前国内最长的双线电气化隧道，其长度在世界铁路隧道中列第十位。隧道采用"三斜一竖"的施工方案，隧道中部穿过的465米长的9#断层地段，最大涌水量每昼夜高达4200吨，是整座隧道的控制地段。隧道全面运用新奥法原理施工，最高单口独头月成洞217双线米。1981年11月开工，1989年12月建成。获国家科技进步奖特等奖。

地下工程与隧道范文篇8

关键词：隧道施工；病害；处理方案

隧道是地下通道的一种，也是最常运用的一种。通常隧道是设计给交通或其他用途使用的。若施工于地面下称作地下隧道。它是人类利用地下空间的一种形式，通常的隧道都是埋置于地层中的。常见的隧道病害也大多是因为隧道埋置于地层中引发的，地层中环境复杂需要考虑的影响因素也十分繁杂。渗漏水（水害）、衬砌裂损、隧道冻害、衬砌腐蚀、震害和洞内空气污染等都是隧道常见的病害。这些病害的发生不仅影响到隧道的正常运营还将引发一系列的安全问题，危及人类的生命安全。

首先，隧道渗漏水（水害）。水害一种是最常见的隧道病害，是指围岩的地下水和地表水以渗漏或涌出的形式直接或间接地进入隧道内造成的危害。这些危害影响到隧道的稳定运行及隧道周围的环境，降低了隧道的使用寿命，甚至会危及整个工程的安全运营。隧道水害发生的原因有客观方面的也有主观方面的，修建隧道时原本水系统的平衡被破坏，地下水集聚的通道自然而然的成为穿过山体的隧道。另一方面，当隧道围岩与含水地层连通时，隧道衬砌的防水方法和排水设施不完善等都必然会引发隧道水害。图1和图2为比较完善的隧道衬砌防水处理中施工缝及沉降缝的防水处理图。对于隧道水害的处理方案，最常用的也是最基本的方法是适当疏排、注浆堵水、增设内防水层。隧道水害的处理方案的选择与隧道周围的水体密切相关，在隧道内疏导积水、填平沟谷、砌沟排水等，对于地表水丰富的浅埋隧道的防水害处理都是十分有效的措施。然而对于地下水丰富的隧道，则应采取在隧道内增设水沟，增加双侧沟的数量以及加深侧沟或采取设置密并暗管加深水沟等措施，这些措施对于地下水丰富的隧道才是合理有效的。

其次，衬砌裂损。衬砌裂损是隧道病害的主要形式。隧道衬砌是承受地层压力、防止围岩变形坍落的工程主体建筑物。隧道衬砌裂损会造成隧道结构稳定性破坏，衬砌结构的安全不能得到保证，进而隧道功能无法正常使用，隧道的安全也无法保证。由于隧道衬砌主要是承受地层压力的，影响地层压力大小的因素也间接成为影响到隧道衬砌的因素，工程地质、水文地质以及围岩的物理力学特性是主要的也是决定性的因素。另外施工方法以及工程本身质量的好坏也会影响到隧道衬砌。隧道衬砌的影响因素很多，隧道衬砌裂损病害的成因也是多种多样的。隧道周围地层力学性态不均匀，形变压力作用，温度的影响以及收缩应力等都会引起隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，这些裂缝和变形都属于隧道衬砌裂损。对于隧道衬砌裂损的处理方法有裂缝整修，衬砌背后空洞压浆，底版的稳定处理，换拱、换边墙。

再则，衬砌腐蚀。隧道衬砌腐蚀病害会降低隧道衬砌的承载能力危及行车安全。隧道衬砌腐蚀包括物理腐蚀和化学腐蚀两个方面，很多时候物理腐蚀和化学腐蚀是同时进行的。很多时候，施工过程中隧道衬砌的一些缝隙防水处理不到位，这样就会引起腐蚀性环境水，沿这些防水处理不到位的缝渗流到衬砌内侧。腐蚀性的环境水对衬砌进行侵蚀，引发隧道衬砌的腐蚀。隧道衬砌防腐蚀的处理方案要从腐蚀产生的要素（即腐蚀介质，易腐蚀物质的存在以及地下水流动性）入手，做好隧道工程的勘察工作，注重水文地质对工程的影响，了解腐蚀性介质的成分、来源以及造成隧道衬砌腐蚀的机理。在这些工作的基础上提出合理的处理方案。

最后，隧道冻害。隧道内水流和围岩积水冻结，引起的影响到安全运营和建筑物的正常使用的各种病害的统称。隧道在设计和施工时，没有全面考虑到寒冷地区防冻问题也会引起隧道的冻害的发生。防水、保温、加强结构等是隧道冻害处理、防治的基本措施。实际中的冻害处理是一个将各种防冻措施综合利用最终达到防冻目的的过程。

隧道病害直接影响到隧道的正常运营和安全运营，与国家的财产安全和人民的人身财产安全息息相关，其带来的影响程度也不可一概而论。病害整治和正常运营是矛盾存在的，我们对隧道病害的整治不可能不影响到隧道的正常运营，同意只要隧道正常运营病害的整治工作就无法正常进行。隧道病害的处理工作还是要以预防为主，认真考察隧道周围的地质环境，并将地质环境对隧道工程的影响结合到隧道设计、施工工作中，从根本上防止隧道病害的发生。再则运营中已经出现的病害必须弄清病害的成因，制定合理有效的处理方案，在隧道运营配合下高效的完成病害整治工作，为隧道的安全运营提高保障。

参考文献

[1]朱忠林,马伟斌,史存林.合宁线试验段路堑基床地基动力特性试验研究[J],铁道建筑.2007.

[2]王智猛,蒋关鲁,魏永幸.达成线红层泥岩路基循环加栽试验研究[J],岩土工程学报.2008.

[3]殷允腾.特殊地质条件下隧道结构的震害机理分析及抗震研究[D].山东科技大学2011

[4]郭晓华.天津市地铁既有线隧道结构现状评估及治理[D].天津大学2004

[5]贾倩.分层黄土中隧道结构与周围土体的相互作用特征研究[D].西安建筑科技大学2010

[6]郭永军.聚丙烯纤维喷射混凝土在隧道锚喷支护中的应用研究[D].辽宁工程技术大学2007

地下工程与隧道范文篇9

【关键词】地铁换乘车站与市政隧道资料收集站位选择结合形式换乘关系

一、前言

随着经济发展及城市规模的快速扩张，为了解决日益严重的交通拥堵问题，地铁及市政隧道等市政工程正处于高速建设阶段，因地铁及市政隧道工程均沿城市主干道敷设，地铁换乘车站越来越多，同时它们与市政隧道的交集越来越多，随之而来的是工程的设计越来越复杂。本文主要针对地铁乘车站与规划或正准备实施的市政隧道结合体进行论述。

二、设计特点

1、复杂性

影响方案设计因素多，较单一地铁车站及市政隧道更为复杂。

2、一次考虑到位，分期实施

地铁换乘车站与市政隧道结合工程一般为三个单体工程的结合体，应根据规划情况确定建设时序，而工程设计时需一次考虑到位，充分研究工程的可实施性，从而明确工程实施分期范围，尽量减小近期工程的投资。

3、综合投资兼顾地铁车站功能

本工程需是综合投资与地铁车站功能的完美结合，在综合投资尽可能小的情况下获得较好的地铁车站使用功能及换乘功能。

三、设计前准备

设计前准备主要内容为收集及掌握资料，主要需收集资料有地铁车站站址环境、地上构（建）筑物、周边规划、道路交通、地下管线、市政隧道相关技术资料、客流资料、配线形式及其他地铁相关技术资料等。

四、设计技术要点

1、根据收集资料分析确定工程设计的重难点

（1）地下管线

地下管线主要决定地铁车站站位及整个地铁与市政隧道结合体的覆土及埋深，而一般市政隧道位于城市主干道路中。

（2）市政隧道相关技术资料及地铁车站配线形式

往往很多市政隧道均处于规划意向阶段，相关技术要求并不明确，因此此处作为工程设计的重难点列入。在此情况下，应及时建议业主提请规划部门明确市政隧道是否实施及相关技术要求，同时应咨询具有同类隧道设计经验的单位进行前期设计。

配线形式也是决定结合体方案及规模的重要因素，如不明确，很容易造成设计方案的反复，因此在设计之初应提请业主尽快明确。

（3）地铁车站站位的选择

地铁车站位的选择主要受地上构（建）筑物、地下管线、客流及市政隧道的影响，需根据以上资料合理确定地铁车站的站位。

（4）结合形式的选择

根据市政隧道的规划情况确定市政隧道与地铁车站的空间关系，如市政隧道仅下穿单个路口，市政隧道埋深较浅，应采用市政隧道在上，地铁在下的空间关系；如市政隧道长度长、规模大，则可采用市政隧道在下，地铁在上的空间关系，此种关系对地铁影响较小。同时需根据地铁车站站位与空间关系的选择来确定合理的结合形式。

（5）换乘关系的选择

换乘形式常见的主要通道换乘和节点换乘两种，节点换乘又包含平行换乘、岛岛换乘，岛侧换乘。

节点换乘根据两站站台相交形式的划分，换乘形式又可分为“十”字形换乘、“T”形换乘及“L”形换乘。设计人员需根据设计边界条件选择合理的换乘关系。

2、站位的选择

（1）车站与下穿隧道平行

下穿隧道一般位于地下一层，地铁车站位于其下方，此种情况下应考虑车站跨路口设置，便较好的吸引路口四个象限的客流。

（2）车站与下穿隧道相交

车站跨路口设置则可充分吸引路口四个象限的客流，但下穿隧道位于车站站厅中部，使车站站厅形成两个端站厅，车站的使用功能略差。

车站不跨路口设置则可使车站站厅位于下穿隧道一侧，虽车站使用功能好，但客流吸引较差。

是否跨路口设置尽管需根据各地设计习惯及民众对端站厅的认知决定，但笔者认为应尽量考虑跨路口设置，完善客流吸引功能。

3、结合型式的选择

为减小结合体的底板埋深，应尽量考虑下穿隧道底板与车站顶板合建。

（1）车站与市政隧道平行，市政隧道位于地下一层，地铁站厅层位于地下二层，地铁站台层位于地下三层，其结合形式如图1所示。深圳市城市轨道交通11号线南山站工程即采用这种形式，如图2所示。

图1车站与下穿隧道平行结合形式横剖面图2南山站与市政隧道横剖面

（2）车站与市政隧道相交，市政隧道与地铁车站位于地下一层，地铁站台层位于地下二层。

地铁车站跨路口设置，则市政隧道将地铁站厅层隔断，东莞市城市快速轨道交通R2线工程旗峰公园站即采用此种形式，其结合形式如图3所示。

地铁车站不跨路口设置，则地铁车站公共区公位于市政隧道一侧，长沙市轨道交通5号线工程晚报大道站即采用此种形式，其结合形式如图4所示。

图4所示为车站站厅及站台不跨路口，将活塞风道设于路口另一侧，如设计边界条件不允许，可考虑将车站完全置于市政隧道一侧。

4、换乘关系的选择

地铁换乘形式有很多种，设计人员应根据设计边界条件合理选择换乘形式，总的原则是：

（1）换乘车站为近期线应考虑节点换乘，近期实施车站应预留地下三层换乘节点；

（2）换乘车站为远期线应考虑通道换乘，近期实施车站在站厅预留换乘通道接口。

5、换乘车站功能的优化

换乘车站与市政隧道结合工程空间关系较为复杂，为减小综合体的综合投资，必然造成地铁车站功能的下降，因此需考虑措施完善车站功能。

（1）地铁车站跨路口设置，市政隧道将车站站厅分为两个端站厅，造成车站两端无法连通，使用不便，因此需新建一连通道将两端站厅进行连通。

（2）换乘车站与市政隧道结合工程的空间关系一般地下一层为下穿隧道，地下二层、地下三层分别为换乘车站的两条线的站台层，故换乘站的两站站厅不在同一层，两站出入口的提升高度也不同，如两站均采用一次提升到位方案，则造成两线出入口相对独立，无法连通共用，故建议站厅位于地下二层的车站出入口分段提升，中间与同一象限的换乘车站出入口相连，完善出入口流线。连通形式主要有两种，如图6、图7所示。

五、结束语

以上为笔者对地铁换乘车站与市政结合工程的实际设计经验的一些总结，希望能对类似工程设计起到一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]北京城建设计研究总院，GB50157-2013，《地铁设计规范》

[2]深圳市城市轨道交通11号线南山站初步设计、施工图设计文件，中铁隧道勘测设计有限公司

地下工程与隧道范文

关键词：山区城市隧道建设地下水漏

中图分类号：U455文献标识码：A文章编号：

1前言

我国是个多山国家，75%左右的陆地国土均为山地或重丘。由于隧道具有对地表自然环境破坏较小、缩短行车里程等优点，在山区高等级公路建设中越来越多地被采用。据不完全统计，截至2009年底，我国公路运营隧道共计5627座，其长隧道190座，82.11万延米[1]。从已有的工程来看，隧道工程主要是通过影响水环境而造成生态环境破坏。隧道开挖破坏隧址区域地下水的原有平衡，影响地下水正常的循环，从而造成一系列生态环境问题及效应，其中，又以隧道涌水表现最为突出。

地下水问题是隧道建设中一个至关重要的问题。山岭隧道建设中，因开挖形成临空面，使地应力重新分布而形成岩体松弛带，使岩体的渗透系数增大，改变了天然渗流场（通常使天然隔水断层变成导水断层），导致隧道渗水或涌水。大量的地下水渗漏可能会对隧道施工和营运造成不利影响，与此同时，隧道建设也会对地下水产生一系列不利影响，二者之间有着复杂的联系[2]。

隧道在裂隙或溶隙很发育、断层富水区地带修建时，大多工程贯彻“以排为主，防排结合”的综合治水原则。然而，山岭隧道地表往往有城乡居民、农田和工厂，隧道开挖，将不可避免地揭露充水围岩，疏排地下水。如果处理措施不当，随着地下水不断地涌入隧道，地下水的储存量势必大量消耗，使降落（位）漏斗不断扩展，从而袭夺其影响范围内的补给增量，引起地下水渗流场和补排关系的明显变化，造成工程附近地区地面塌陷，生产、生活水源的流失，造成地表蓄水量减少，继而导致地表井泉干涸，河溪断流，直接影响当地工农业生产及人民的生活。个别隧道因老百姓干扰，涉及社会及政治稳定而不得不采用改线通过。而且建成后的多数隧道存在不同程度的水害，且逐年发展，影响隧道衬砌结构和行车安全。诸如地下水从隧道大量流失；随着隧道内涌水量的增加，各种病害如衬砌渗漏变形、路面翻浆冒泥、排水沟淤塞漫流等将逐年严重；隧道地下水如果以排为主，施工中一般未采取预注浆等封堵措施，则往往严重影响施工的正常进行；地下水长期由隧道大量排走，地下水位降低，洞顶地表失水并发生沉降。

针对以上问题，本文将以重庆市区域内的天池隧道建设为例，从水土保持的角度对其进行详细分析，其中重点分析山区隧道建设对地下水漏失的影响因素及其影响程度。

2隧道建设对地下水的影响因素

2.1隧道施工对地下水的影响

隧道建设也会给地下水环境带来严重影响，同时地下水渗流系统给隧道的建设和运营造成了严重影响。隧道建设打破了地下水渗流场的原有平衡，长期的疏干作用使得地下水渗流场发生改变[3]。这严重影响了地下水的正常循环，给隧址区居民的生活、生产带来严重影。主要原因是隧道施工过程中为进行有效堵水，而是采取排水的施工措施，使得山系中岩溶及裂隙蓄水减少，水位下降。

隧道施工过程中，地下水通过渗流作用涌入隧道，涌水量过大还伴随着大量的泥沙，造成严重的突水、突泥事故。以往的隧道施工以排水为主，但在通车运营后陆续发生突水突泥事故，后续的堵水的投资高达几千万元，给隧道的施工和运营造成相当大的危害，并且不利于水土保持和当地居民生产生活的稳定。

2007年6月施工期间，天池隧道地表与隧道里程对应桩号K34+960右320处出现长约10m，宽约8m，深约7m的大坑，周边地表变形开裂严重，并有进一步扩大的趋势。相关部门对此处治方案最初为修建一座平行泄水洞，但修建泄水洞工程再次诱发了隧址区地表水的流失，引起当地居民的强烈反应，泄水洞施工进尺至1000m左右时被迫停工。

2.2气象条件对地下水的影响

除施工因素外，气象条件等也对地下水有较大影响。气象因素对隧道涌水的影响程度是随着降水与地下水的联系程度变化的。降水补给地下水系统速度快，入渗率高，则降水将对隧道涌水量产生明显促进作用。降水如主要由地表径流系统排出隧址区，而进入地下水系统的水量不大，则降水对隧道涌水量影响不大。

天池隧道自2006年施工至其通车运营期间，发生了10次突水突泥事故，灾害集中在雨季发生，其中2010年6月隧道运营期间，每次发生突水突泥时间在隧址区大到暴雨12小时至24小时内发生。同时引发了突水突泥灾害，造成了3死4伤和相应的财产损失。

事故发生时，隧道上方溶腔内水储量急剧增加。泄水洞的流速较正常情况增大，围岩承受的静水压力和动水压力也相应的显著增长。这样围岩在巨大的水压力作用下发生流固耦合作用产生塑性变形，出现了断裂崩解，造成大量地下水裹带淤泥涌入隧道形成了突水事故。

2.3地质环境对地下水的影响

天池隧道为双向行驶的单洞长公路隧道，整个隧道地质条件复杂，隧道穿越区内存在岩溶、漏斗、落水洞、煤层等不良地质现象，这些复杂的水文地质条件是隧道出现突水事故的本质原因。

隧道开挖后隧道为全排水状态，地下水可从围岩自由渗入隧道内，相应的可以减小围岩所承受的水压力。当地下水位急剧变化时，岩体和承压水渗流发生耦合作用，水位变化导致应力场改变，应力场的改变导致岩体裂隙开展程度变化从而导致岩体渗流性质变化。隧道的突水、涌泥是因为施工过程中穿越山系中的岩溶群组，在处理时其下行通道被阻挡或阻断，导致岩溶水无法有效从原有水路进行排泄，在雨季降水集中时，地表水沿岩溶群进入山体水系，形成高压，在相对薄弱的部位进行突破，发生突水、涌泥。进而导致隧道上方居民生活、生产用水困难。

3隧道建设中对地下水环境保护的建议

3.1隧道选址

隧道选址应充分考虑到地下水的影响，一般而言，经常性的涌水地段主要发生在张性断裂破碎带，构造复合部位及其影响带，背斜轴、向斜轴及其两侧地段，压性断裂破碎带两侧或一侧透水性较强的地段，不整合接触带，古矿井、古坑道地段，古河床松散层地段，地表水系汇合地段，山间河谷、盆地、洼地地段，岩溶发育地段等。当上述地段与地表水体或邻近含水层有水力联系时，尤其易发生涌水。因此，尽量避开岩溶发育剧烈区和大面积的软弱破碎带。隧道走向应避开岩溶管道、地下暗河与地下岩溶地带。尽可能探明沿线的地下水文情况，对可能出现的复杂水文条件准备有效的施工预案。

3.2堵水措施

对于富水岩层的隧道设计应当摒弃“以排为主”的设计思路，建立“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的设计思路。并且应该结合隧址区生态环境的承受能力和施工经济条件两方面因素控制隧道的涌水量，保持地下水环境的相对平衡。

为保持生态环境不受隧道建设影响而采取全堵水建设方案是不可取的，因为在技术上达到“滴水不排”的目标十分困难。不论采取围岩注浆止水帷幕堵水还是加强衬砌强度堵水，围岩注浆的质量和距离将是难以实现的，衬砌混凝土的厚度可能会相当大。所以应该通过围岩注浆来控制注浆圈的渗透性能，从而实现对隧道涌水量的控制以满足地下水平衡的要求；衬砌的主要功能是结构支护和防止衬砌背后的涌水进入隧道影响正常使用。这样既有利于生态和自然环境的保护，也有利于对隧道的安全运行。

3.3施工与监测相结合

穿越复杂岩层的隧道施工应制定完善的施工方案，对围岩应进行超前预注浆处理，加固围岩、形成止水帷幕，注浆效果达到预定要求后方可继续开挖。加强对软弱围岩和断层破碎带的支护，严密监测隧道涌水量与位移量。如遇涌水突增和位移突变情况应立即撤出人员设备减少损失。

防水部分的施工应当严格按照规范标准执行，应严格控制防水材料的质量，铺设防水卷材时技术人员须进行检查指导，不符合要求部分按规范修补处理。防水混凝土的喷射和浇注应做到密实、无孔洞、无裂缝，符合规范要求。完善处理施工缝处的防水问题，不留漏洞[4]。

4结语

综上所述，隧道建设是一项系统工程，在建设施工和运营过程中会对自然生态环境产生负面影响，引起水资源流失、地层破坏等环境灾害。因此处理好隧道建设与地下水环境的关系是可持续发展的要求也是工程建设服务社会的需要。

通过上述分析，总结出以下几点建议，以其为隧道工程建设提供参考借鉴：

1）隧道建设中应尽可能避免穿越经常性涌水地段。若确实无法绕避，应以确保隧址区自然环境为前提，因地制宜地选择适宜的防排水措施，达到工程建设和环境保护协调发展。

2）建立“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的设计思路。并且应该结合隧址区生态环境的承受能力和施工经济条件两方面因素控制隧道的涌水量，保持地下水环境的相对平衡。

3）穿越复杂岩层的隧道施工应制定完善的施工方案，对围岩应进行超前预注浆处理，加固围岩、形成止水帷幕，注浆效果达到预定要求后方可继续开挖。加强对软弱围岩和断层破碎带的支护，严密监测隧道涌水量与位移量。

参考文献：

[1]蒋红梅等.隧道建设对水环境的影响及其对策[J].公路交通技术，2010，10：144-147

[2]李国等.隧道与地下水环境相互影响分析[J].中国水运，2008，8（9）：263-265

[3]杜欣等.铁路隧道建设与水环境关系分析[J].铁道工程学报，2009，1（124）：82-85

[4]梁明贵.大瑶山隧道涌水量的控制[J].世界隧道，1998，6：50-51.

作者简介：

刘喜（1975-），男，高级工程师，主要从事水文地质方面的研究工作

地下工程与隧道范文篇11

关键词：隧道；挖掘机；设计选型

隧道的挖掘，是人们对于地下空间的综合利用，其主要是用来缓解地面交通压力，提供交通便利，保证交通安全等，如人行隧道和地铁隧道可以缓解地面交通压力，过江隧道和高铁隧道提供交通便利，水工隧洞则是为了保障交通的安全。不同功能的隧道有不同的施工要求，对于挖掘机的机型需求也不尽相同。

1隧道的种类和分类

隧道是人类对地下空间的综合利用，是在地下修建的工程项目，其主要是用来分担地面交通、敷设各种管道等，隧道按照用途可以分为：交通隧道、市政隧道、水工隧道、矿山隧道。根据隧道的不同情况，隧道也可分成不同的类型。

1.1隧道的种类

1.1.1交通隧道

主要是用来保证交通安全、分担交通压力、提供交通便利的隧道，如人行隧道、地铁隧道以及穿越深山的高速铁路隧道等。

1.1.2市政隧道

市政隧道主要修建在城市的地下，由城市政府修建的地下管线，用于服务城市的各种公共设施，如城市供排水系统、统一采暖系统、天然气管道、城市电网、通信管道等等。

1.1.3水工隧道

用做引水洞的隧道，也称隧洞，水工隧洞主要是用来引水、输水、导流、泄洪、排放尾水、排沙，等等。

1.1.4矿山隧道

用来为开矿作业所需要的设备、人员提供交通的隧道，矿山隧道的挖掘工作需要依照《矿山法》严格实行。

1.2隧道的分类

隧道的基本情况包括：隧道地质、隧道长度、隧道横断面积、隧道地理位置、隧道埋深、隧道用途。

隧道地质：土质隧道、石质隧道。

隧道长度：短隧道、中长隧道、长隧道和特长隧道。

隧道横断面积：极小断面隧道、小断面隧道、中等断面隧道、大断面隧道、特大断面隧道。

隧道地理位置：山岭隧道、水底隧道、城市隧道。

隧道埋深：浅埋隧道、深埋隧道。

按照隧道的用途：交通隧道、市政隧道、水工隧道、矿山隧道。

2隧道挖掘机设计选型中的问题分析

隧道挖掘机的设计选型，是依据隧道施工环境和施工现场的配套车辆所决定的，其根本目的，是为了保证隧道挖掘工作的高效和安全。即，如果隧道挖掘机的设计选型不合理，不仅会影响隧道挖掘施工的工程效率，还会造成安全隐患。所以，要根据隧道施工环境和施工现场的配套车辆对隧道挖掘机进行合理设计选型。

2.1根据隧道施工环境选择挖掘机

隧道施工环境的不同，对挖掘机的性能要求也各不相同，要避免“大材小用”和挖力不足的现象，选择最合适的挖掘机，提高工程效率。

2.1.1土质地质

土质地质的特点是土壤较为疏松，砂石等密度低，在进行隧道挖掘作业时，可以选择功率中等偏大，挖斗容量较大的挖掘机，从而发挥出挖掘机的工程效率，节省工期，如，挖斗容量1.6立方米的30吨级挖掘机，挖斗容量2.2立方米的40吨级挖掘机。如果工程量不大，工期没有太大的限制，则可以选择挖斗容量0.85立方米的20吨级挖掘机，从而控制施工成本。

2.1.2石质地质

石质地质的特点是土壤较为坚硬，砂石等密度高，甚至是纯岩石地质等，在进行隧道挖掘作业时，要选择大功率挖掘机，挖斗的容量要偏小，这样才能保证单点挖力充足（功率越大、挖斗越小，挖力就越强），挖掘机尽量选择30吨级以上的，挖斗容量控制在1.6立方米以下。

2.1.3特殊环境

在进行铁路隧道、矿山隧道等挖掘作业时，挖掘环境较为特殊，如低压、高温、潮湿、低温、腐蚀性地质等，针对这样的环境，在使用挖掘机时，需要做相应的处理，从比避免特殊环境影响挖掘机的正常作业，如水箱加压、减少供油、加大动力传输、机器预热等。

2.2根据隧道施工现场的配套车辆选择挖掘机

挖掘机是由挖掘装置、行走装置、回转装置和输送装置四部分组成的，但是总体来说，它分为两部分，即挖掘和运输，所以在对挖掘机进行设计选型时，同样需要考虑隧道施工现场的配套车辆情况，运输距离的远近，运输车辆的充足与否，都影响着挖掘机的工程效率以及施工成本。

2.2.1运输距离较近，运输车辆充足

隧道施工现场的配套车辆运输情况没有压力，那么可以选择大型挖掘机，充分发挥挖掘机在隧道挖掘中的工程效率，如可以使用多台挖斗容量1.6立方米的30吨级、挖斗容量2.2立方米的40吨级挖掘机。

2.2.2运输距离较远，运输车辆不足

隧道施工现场的配套车辆运输情况有压力，那么应该选择中型挖掘机，减缓现场的配套车辆运输压力，并节省隧道挖掘的施工成本，如可以使用多台挖斗容量1.1立方米的20吨级、挖斗容量1.2立方米的20吨级挖掘机。

2.2.3工程废物、废料、废方作业

为了避免工程废物、废料、废方的堆积，影响施工现场的交通运输以及掩埋其它工程项目，应对工程废物、废料、废方进行快速抛卸，及时清空。所以在选择挖掘机时，要选择中小型挖掘机，控制挖掘机的吨级和挖斗容量，如挖掘机的吨级最好是20吨，挖斗容量在0.85立方米到1.2立方米之间。根据施工现场的工程废物、废料、废方堆积情况，合理选择适当的挖掘机，确保工程效率。

3结束语

综上所述，在隧道挖掘工程中，挖掘机的设计选型要根据隧道施工环境和施工现场的配套车辆来决定，选择合理的挖掘机机型，保证挖掘作业安全的同时，提高隧道挖掘的工程效率。

参考文献

[1]杨国永，谷侃锋，沙清泉，等.一种新型电动挖掘机整体设计[J].机械设计与制造，2012（11）：61-63.

[2]张华，吴建民，孙伟，等.4UM-640型振动式马铃薯挖掘机的设计与试验[J].干旱地区农业研究，2014（2）：264-268.

地下工程与隧道范文篇12

关键词立体交叉隧道施工阶段安全评估

中图分类号：U445文献标识码：A

1工程概况

丹东市四号干线（花园路～中宝大街）道路工程，爱民沟段靠锦江山隧道东出口外，在道路右行线桩号AK2+519.337处与客运专线隧道桩号K251+089.590交叉，在道路左行线桩号BK2+532.354处与客运专线隧道桩号K251+051.309交叉，穿过沈丹客运专线隧道上方。

锦江山公路隧道上跨丹大铁路前庄段草莓沟1号隧道、金丹联络线盘道岭隧道，锦江山公路隧道出口外路基上跨沈丹客运专线的锦江山隧道等处的交叉平面示意图及铁路里程、公路里程等详见图1。

图1盘道岭铁路隧道及草莓沟1号铁路隧道的交点示意图

图2四号干线锦江山隧道右（A）线纵断面

2计算模型的拟定

为减化计算模型，只取公路锦江山隧道的右线下穿进行模拟计算，隧道左线的可由工程类比法判定其安全性。盘道岭隧道JDLDK1+154处轨面标高12.932m，交公路隧道AK2+242，路面标高46.355m，净距24.013m，围岩分级为IV级（W2）。草莓沟1号隧道DK251+136处轨面标高24.228，交公路隧道AK2+322，路面标高45.888m，净距10.23m，围岩分级为II级（W2）（注：净距是指公路隧道仰拱（或墙趾）底面或路基行道板底面至铁路隧道拱顶顶面间的距离。）各项岩土物理力学指标均参照《铁路隧道设计规范》的表3.2.8各级围岩的物理力学指标选用。

对新建隧道近距离穿越既有隧道，有可能导致既有隧道产生变形、开裂损坏。为保证新建隧道安全，既有隧道运营正常，必须判定交叠隧道设计、施工时是否应采取措施，以及采取措施的范围。隧道的净距、隧道立面位置的相对关系，新建隧道的规模及施工方法、地形和地质、水文地质条件，既有隧道衬砌的施工质量等都是重要的影响因素。由于隧道结构必须综合考虑围岩与支护结构的相互作用，对相互影响范围目前在理论上的研究尚有很大的难度，一般只能用经验判断和理论研究相结合的方法。

锦江山公路隧道左右线先后上跨盘道岭隧道和草莓沟1号隧道。其中盘道岭隧道工程地质条件好，为Ⅱ级围岩的单线隧道，与公路隧道左右线的高差净距分别为24.385m和24.013m。盘道岭隧道与草莓沟1号隧道为相邻隧道，两隧道净距70m。根据经验法并参考类似工程实例，经初步计算分析后显示，锦江山公路隧道的施工对盘道岭隧道影响小，因此在安全评估的数值力学分析建模时，不再考虑盘道岭隧道。

草莓沟1号隧道与公路锦江山隧道左右隧洞相互交叠，草莓沟1号隧道与公路锦江山隧道左右隧洞的高差净距分别为10.337m和10.23m。围岩等级为Ⅳ级，安全评估报告中公路锦江山隧道左右隧洞施工时对草莓沟1号隧道安全影响的分析计算是本报告的重点分析对象。

根据提供的隧道设计文件，按照草莓沟1号隧道先期施工完成（含二次衬砌），然后开始上部公路隧道施工的原则进行交叠隧道三维仿真分析。模型网格中，模型纵向沿锦江山公路隧道方向取80m，横向沿草莓沟1号隧道方向取132m，隧道上方地表按实测地面数据建模，下方取草莓沟1号隧道以下30m。公路锦江山隧道左右隧洞掌子面距离控制在30m。

3计算分析的主要参数

围岩级别：公路和铁路隧道围岩分级均为Ⅳ级。围岩物理力学参数滑面摩阻角θ依据铁路隧道设计手册，Ⅳ级围岩取（0.7～0.9）φ，本文计算中按小值选取，其它参数具体取值见表6－2。围岩类别Ⅳ级，弹性抗力系数K=350（Mpa/m），围岩密度γ=21.5（KN/m3），内摩擦角φ=33°，粘聚力c=450kPa，泊松比μ=0.325。公路和铁路隧道初期支护和二次衬砌结构参数见表1。

表1公路和铁路隧道初期支护和二次衬砌结构参数表

4结构计算模型

采用MIDASGTSv4.0建立地层结构模型，土层采用Mohr-Coulomb屈服准则，岩层采用Drucker-Prager屈服准则,。锦江山公路隧道采用弧形导坑预留核心土法施工，施工步骤见6－3图，左右线隧洞掌子面间距30m。采用的地层—结构计算模型中含地层围岩和支护结构，考虑施工开挖步骤的影响。

计算中围岩压力为释放荷载，初期支护和二次衬砌设置不同的释放荷载分担比，分担比按《公路隧道设计细则》的表9.2.6的Ⅳ级围岩选取。荷载为释放荷载和结构自重。地层初始应力为自重应力。为保证计算精度，土体划分为六面体结构化网格，锚杆采用植入式桁架单元，初期支护和二次衬砌采用板单元。模型单元总数为83506，节点总数88836。

5施工过程仿真分析

对隧道开挖及初期支护和二次衬砌的施工,通过MIDASGTS的单元激活和钝化功能实现。草莓沟1号隧道先期施工完成，按既有隧道考虑。对既有隧道施工模拟作了简化处理，开挖成洞，初期支护和二次衬砌，荷载释放过程参照《公路隧道设计细则（JTGTD70-2010）》地层结构法的相关规定，岩体开挖完成应力释放40%，其后两步骤各释放30%。

锦江山公路隧道右线施工，按弧形导坑预留核心土法施工，计算开挖进尺3m，每开挖一步，进行上一步的初期支护，左线隧道开挖30m后开始右线的开挖，直至左右线隧道均完成。公路锦江山隧道计算中围岩压力考虑各施工步骤释放荷载，初期支护承担围岩压力，二次衬砌在施工阶段作为安全储备考虑。

根据上穿的公路锦江山隧道左右线隧洞在交叠段的地层地质及水文地质状况，左右线隧洞在交叠段的埋深和支护结构设计，以及设计采取的施工工法，参考《交叠隧道相互影响范围的划分》的经验性参考标准分析；通过三维有限元地层—结构模型计算，通过对施工分步骤模拟计算和爆破模拟计算的成果.

图3公路锦江山隧道左线与草莓沟1号隧道在交叠段前隧道初期支护洞周竖向位移（单位：m）

图4公路锦江山隧道完成后洞周竖向位移（单位：m）

根据上述分析，在锦江山公路隧道开挖直至双线贯通的过程中，草莓沟1号隧道与左线交叠处隆起0.91mm，右线交叠处隆起0.87mm，位移相对较小。锦江山公路隧道初期支护位移拱顶下沉2.32mm，仰拱隆起2.03mm，可见采用弧形导坑预留核心土法施工，及时施作初期支护并成环可以较好地控制锦江山公路隧道的位移及对草莓沟1号隧道的影响。

6爆破有限元模型模拟结果分析

新建公路锦江山隧道的爆破施工是影响草莓沟1号铁路隧道安全的主要问题。根据分析，上跨既有隧道的新建隧道应尽量采用每步骤开挖量小的施工方法，避免爆破振动对既有隧道的影响。建议交叠段公路锦江山隧道采用预留核心土台阶法的施工工法，单步未支护的开挖长度应控制在1m以内，初期支护应及时封闭。公路锦江山隧道左右线隧洞施工时，后续隧洞的掌子面至先行洞的掌子面步长应大于30m。

图5爆破荷载时程分析数据

7结论和建议

1，上穿的锦江山公路隧道段设计采取的支护措施，选择的施工工法有较可靠的安全性。

2，交叠段的铁路草莓沟1号隧道无衬砌结构方面的安全问题。盘道岭隧道有较大的安全性。

3，与公路锦江山隧道出口路基交叠的沈丹客专线锦江山铁路隧道现设计的衬砌结构的安全性符合规范要求。

4，为降低爆破振动的影响，对锦江山公路隧道的施工爆破提出以下几条主要的爆破减振措施建议：

(1)将一次爆破的所有炮孔分成较多段按顺序起爆，段数越多，单段爆破最大药量越少，特别对于掏槽爆破、底板眼爆破和预裂爆破等相关炮眼应尽可能减小单段爆破药量，这种分段微差爆破将使最大振速明显降低。采用高精度长延时雷管和雷管段别数，可以实现全断面逐孔外微差起爆，达到最小的振动控制要求。

(2)为避免微差爆破延时时间不够或延时误差造成应力波叠加，使振动加强，在选择雷管段数时，应加大相邻段别的段位差，将毫秒雷管和半秒延期雷管配合使用。在段别排列方面应利于相邻两段振动的主振相分离，避免振动叠加。

(3)为了减轻爆破对邻近隧道的振动影响，除应适当减小炮孔内线装药密度外，可采取周边预裂爆破技术阻隔爆破地震波向外传播。如在爆破面底部设置一排或二排水平隔震孔。

(4)若采用空孔直眼掏槽爆破方案，应增加空孔数量或增大空孑L直径，以加大临空面，减小夹制作用造成的振动加强。

(5)减小爆破进尺，缩短炮孔长度，降低单孔装药量，达到最大限度降低振动的目的。

(6)为控制爆破，建议施工时进行爆破振动监测，根据监测数据分析，调整爆破参数提高施工质量，贯彻隧道信息化施工。

参考文献

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