隧道施工指南范文篇1

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[5]丁士昭，商丽萍.市政公用工程实务[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2011.

[6]王晖，竺维彬.浅谈复合地层中盾构掘进的姿态控制[R].广州：广州轨道交通建设监理有限公司.2011：43～47.

隧道施工指南范文

关键词:大断面隧道;下穿铁路站场;矿山法;三维数值模拟

1工程概况

南京地铁一号线南京站以80°角下穿南京火车站铁路站场，是国内第一个采用矿山法在既有铁路站场下施工的地铁车站，受铁路站场制约，地铁南京站划分为南区、北区和过站区3个部分(图1).南区、北区为双层明挖箱型框架结构，车站中部为暗挖分离双洞隧道，称之为过站区.暗挖隧道埋深6。69~8.06m，单洞长度均为66.56m.隧道开挖高度9.546m，跨度11m，两条隧道中心线间距15.46m，中间设有两条横通道相连.

隧道围岩为Ⅴ级，采用复合式衬砌结构，初期支护为钢筋网、喷射砼和格栅钢架，厚度350mm;二次衬砌为模筑钢筋砼，厚度500mm.过站区隧道断面形式见图2.

为有效控制地表既有站场的沉降，保证南京火车站行车安全和隧道施工安全，在过站区隧道施工前，对站场内隧道穿越的所有线路均采用架设D24型便梁进行加固，两隧道之间的便梁支墩采用箱涵，并在箱涵内设置静压钢筋砼方桩，隧道外侧的便梁支墩采用钢筋混凝土扩大基础.有关隧道施工及线路加固的详细方案见文献[1].

2过站区施工过程的三维数值模拟

2．1计算条件的适度简化

由于在隧道开挖前，对线路采用了便梁加固，隧道施工期间中，列车运行的动荷载通过便梁传递到两侧便梁支墩上，因此，计算中不考虑列车荷载的影响.监测结果也表明了列车动荷载对隧道结构影响很小.

2．2数值计算目的

按实际的开挖顺序和施工工艺，对过站区开挖过程进行模拟，从施工力学机理分析的角度探讨隧道开挖引起的地表线路沉降和地层中塑性区的分布，验证施工方案的可行性，并为地层加固部位及辅助施工措施的选择提供依据.

2．3模拟的施工步骤

过站隧道采用CRD(Crossdiaphragm)工法施工[1_2]，隧道开挖前超前施作直径为159mm的大管棚和小导管预支护.在大管棚超前预注浆加固地层完成后，由北向南单向推进，先左线后右线，左线超前右线一个施工分段(约15~20m)，地表铁路轨道加固与隧道开挖协调施工，先加固后开挖，见图3.

模拟的施工步骤为:

第一步:Ⅷ道和7道在便梁防护下，左线开始掘进至3#站台中心线;

第二步:拆除左线便梁，移至右线Ⅷ道和7道架设，右线开始掘进至3#站台中心线;

第三步:拆除右线便梁，移至左线6道、5道和4道架设便梁，并掘进至2#站台中心线;

第四步:拆除左线便梁，移至右线6道、5道和4道架设便梁，并掘进至2#站台中心线;

第五步:拆除右线便梁，移至左线3道、2道和1道架设便梁，左线掘进至过站区终点;

第六步:拆除左线便梁，移至右线3道、2道和1道架设便梁，右线掘进至过站区终点.

2．4计算模型的建立

采用三维数值软件FLAC3D2.1.

根据南京站过站隧道的设计条件，确定计算范围:上至地面，下至隧道底部以下30m处，横向取隧道中线两侧各60m，沿隧道轴线方向取66m.

模拟过程中主要考虑永久荷载，包括结构自重，地层压力、水压.地层的初始应力场由自重产生，对水压力的考虑是采用水土合算的原则.

计算模型的边界条件:取地面为自由面，侧面和底面为位移边界，前后左右4个侧面限制水平位移，底部限制垂直移动.

计算力学模型选用Mohr_Coulomb弹塑性模型.

2.5隧道超前支护、初期支护和二衬的模拟

(1)格栅拱架加挂网喷射混凝土的模拟

按抗弯刚度等效的原则，将初期支护的网喷混凝土和格栅拱架作为一个等效体，并采用弹性三维壳单元进行模拟.计算中，每一计算步开挖后及时施加模拟格栅拱架加网喷混凝土的壳单元，但刚度降一个数量级来模拟施工过程中强度发展的时间效应.在下一计算步中，初支刚度发展到100%.初支弹性模量取1.75×104MPa，泊松比取0.2，重度为23kN/m3.

(2)管棚加固的力学效果模拟

将管棚加固区等效成厚200mm的连续空间薄层预支护结构，采用壳单元来模拟.假定开挖之前管棚已经施工完毕，即开挖之前在管棚位置都预加壳单元.根据类似工程的施工经验，加固层弹性模量取1.5×103MPa，泊松比取0.2，重度为23kN/m3.

(3)把注浆小导管当成安全储备，不进行模拟.

(4)模筑二衬根据实际厚度和实际弹性模量采用三维实体单元来模拟.二衬弹性模量取3×104MPa，泊松比取0.2，重度为25kN/m3.

(5)隧道洞身穿越地层主要为强风化闪长岩，拱顶土层主要为粉质黏土，地层物理力学参数见表1.

根据以上情况建立计算模型，共划分单元50556个，节点总数54162个，开挖前后三维计算模型的网格剖分如图4、图5所示.

3计算结果及对工程施工的指导意义

(1)过站隧道施工引起的地表沉降预测几个典型施工阶段的隧道地表最大沉降和隧道左线施工完毕后的地表沉降云图和模拟地层的竖向位移云图见封三图6.

右线施工完毕后的地表沉降云图和整个模拟地层的竖向位移云图见封三图7.

数值计算结果表明:地表最大沉降在允许值的40mm范围内，应该说过站区暗挖隧道所采取的施工方案能够将地表沉降控制在允许值范围内.

过站区施工期间，在线路股道中间和便梁支墩上均布置了沉降测点.随隧道开挖进程对地表线路沉降和便梁两侧的支墩沉降进行跟踪监测[3].

在施工过程中，对过站区地表沉降的实际监测结果[3]略小于计算值.因为实际监测值是工程辅助措施应用后的效果体现，这也从一个侧面证明了根据计算的塑性区分布和应力状态确定的辅助施工措施的有效性.

(2)塑性区分布

施工完毕时的隧道周边塑性分布情况见图8所示.由图8可知，左右线全部施工完后，隧道周边的塑性区范围主要集中在隧道上半部和隧道之间部分土体，这部分土体为粉质黏土，施工中要注意采取预加固措施.

根据塑性区分布的计算结果，在隧道开挖前对中间箱涵两侧及底部地层进行了注浆加固[1]，加固目的是为了提高桩与土体之间的摩擦力，保证中间箱涵支墩的稳定.

(3)应力状态分析

施工完成，隧道周围模拟地层的最大主应力云图和最小主应力云图如封三图9所示.最大主拉应力分布在拱顶和拱底位置，在靠左(右)线的侧墙位置有较大的主压应力.

根据应力状态的计算结果，隧道拱顶和隧道两侧应力较大，是施工中需要关注的重点部位，隧道施工中，强调及时施作中隔壁，并设置锁脚锚杆，两隧道之间设置对拉锚杆[1].

4结论

(1)在施工方案实施前，应对施工的环境影响特别是地表沉降进行预测，确定施工方案能否将地表沉降大致控制在允许值范围内.

(2)数值计算得出的隧道周围地层塑性区分布和应力状态，能够为地层加固措施及辅助施工方案的选择提供理论依据.

(3)地铁南京站过站区的施工实践也证明了依据数值计算结果所采取的施工辅助措施对确保地表线路安全和隧道施工安全效果明显.

参考文献

[1]李兆平，李铭凯，黄庆华.南京地铁车站下穿既有铁路站场施工技术研究[J].岩石力学与工程学报，2005，24(6):1061-1066.

LiZhao_ping，LiMing_kai，HuangQing_hua.AStudyfortheConstructionTechnologyoftheNanjingSubwaySta-tionUndertheNanjingRailwayStation[J].ChineseJour-nalofRockMechanicsandEngineering，2005，24(6):

1061-1066.(inChinese)

[2]施仲衡.地下铁道设计与施工[M].西安:陕西科学技术出版社，2002.

ShiZhong_heng.TheDesignandConstructionforMetro[M].Xi‘an:ShanxiScienceandTechnologyPress，2002.(inchinese)

隧道施工指南范文

根据总体规划、南沙河沿岸道路的性质及在路网中承担的功能，结合本项目建设标准和特点制定了以下的路线设计原则:1)路线线位应根据道路红线和规划线位执行，需要避让拆迁或工程实施难度较大的路段线位进行局部调整。2)立交范围内合理采用技术指标，尽量减少拆迁，减少用地。3)保持平曲线形的均衡和连续，尤其是道路中段与相邻段落的衔接，以及平曲线位需要偏移处保持顺适，规划线位若存在小偏角和短直线应根据规范要求加以优化以满足要求。4)利用原有老路段可适当降低线形指标，避免对老路进行大幅度的改造。5)相交道路的线位应与规划相符，近期实施方案应近远期结合，预留远期实施的条件，近期接顺现状道路。对两侧的街坊出入口应结合本工程的实施予以交通组织，保证居民或企事业单位的正常进出。

2工程方案设计

2．1设计标准

1)道路等级:城市次干路;2)道路绿线宽:单侧30m;红线宽:单侧12m;3)主线设计车速:30km/h;辅道设计车速:20km/h;4)桥梁设计荷载:城—A级;5)桥下净空:机动车道净高3．5m;非机动车道净高2．5m;高架桥上跨青年路、双塔西街机动车道净高4．5m;6)地震设防烈度:8度，设计基本地震加速度为0．20g。

2．2方案设计

根据道路的性质定位，在设计标准上要保持“快速与连续”的基本特性，这就要求与相交道路采用“上跨或下穿”的方式通行。南沙河位于城市中心地带，采用上跨方式势必影响到城市的整体景观，而采用下穿方式则会对排水条件产生不利影响。而该道路的最大特点是在解放路与青年路之间河道北侧为迎泽公园，其作为太原市最大的综合性文化休闲公园，景观性要求高，这就要求在道路与景观两个方面找到一个平衡点，以利二者的共同协调。在各种因素综合考虑下，道路采用半互通立交形式下穿双塔西街(西)、新建路、解放路、并州路、东岗路、建设路、双塔南路;采用半互通立交形式上跨青年路、双塔西街(东)，采用隧道形式穿越迎泽公园区间;采用分离式立交形式下穿北同蒲铁路、石太铁路、太行路。详情如下:双塔西街、新建路、解放路、并州路、东岗路、建设路:在节点处设下穿通道满足机动车、人非系统的直行需求，外侧设右转辅道与相交道路连接(见图1)。该方案的优点:沿线途经城市中心地带，景观性要求高，实施下穿方式不会破坏道路景观的整体性，且在下穿节点处设置小型泵站排入河道，以解决排水出路问题。解放路、青年路、双塔西街段:该段长度1030m，现状河堤高于两侧地形4m左右，根据沿线拆迁情况，设如下两种方案:方案一:南、北沿岸隧道起于解放路，终于解放路与青年路区间中段(公园区域东)，然后道路上跨青年路、双塔西街，最终与并州路连接。直行车辆均采用右转辅道与相交节点联通。对于青年路、双塔西街两个节点距离近，相距240m，交通组织设计方案把两个节点作为一个交叉口考虑，仅在节点外侧设置辅道，由南向东、由东向北的交通流经由青年路与双塔西街交叉口转向实现。北沿岸隧道中段在迎泽公园处设置出入口，以满足公园车辆出入;南沿岸隧道中段在牛站西街设置出入口，以满足社会车辆出入。隧道顶部设置景观绿化带，其人非系统布置于景观带范围内，与开放式的公园浑为一体(见图2)。该方案优点:道路线形指标较高，高架桥的设置可减少沿线的拆迁。缺点:高架桥设置于城市中心地带，其景观性较差，人非系统在青年路及双塔西街节点处容易拥堵，交通组织性较差。方案二:南、北沿岸隧道起于解放路，终于双塔西街，该段长度1030m，隧道顶部设置景观绿化带，其人非系统布置于景观带范围内，途经节点设人行通道以满足人非系统直行需求。对于青年路、双塔西街两个节点距离近，节点之间无法设置右转辅道，仅在节点外侧设置，其交通组织方式同方案一。该方案优点:道路整体采用隧道的形式减少了对城市景观的影响，人车分流，交通组织性较强。缺点:由于河道存在弯急现象，隧道线形指标差，且长距离隧道须增设紧急停车带、管理用房及机械通风等设施，且增加拆迁量。北同蒲铁路、石太铁路、双塔南路、太行路:根据周围地形地势，采用分离式立交形式下穿节点。永祚寺路:该节点与南、北沿岸道路采用平面交叉。该段作为城乡结合部，结合周围建筑及地形情况，并考虑该区域范围以区域交通功能为主，故采用平面交叉形式。

2．3排水设计

2．3．1雨水设计标准暴雨强度公式:q=1446．22×(1+0．867lgP)(t+5)0．796。设计重现期:路面P=3年;下穿通道P=10年;综合径流系数:立交通道Ψ综合=0．9，其他Ψ综合=0．6。2．3．2设计原则1)根据排水规划，排水体制采用雨污分流制;2)合理确定汇水面积，尽可能采用高水高排、低水低排;3)雨水排除遵循分散、就近排除的原则;4)各下穿地道汇水范围内的雨水排除尽量考虑自排入河道，如无法自流排除，设泵站抽排;5)充分利用现有排水条件和设施，结合排水规划，统筹考虑;6)排水管线的布置以规划道路为载体，走向及竖向设计依据排水系统及道路纵向设计，尽可能做到排水顺畅、埋深适当、障碍物少、容易实施。2．3．3排水方案按照《太原市排水专业规划》，本次南沙河两侧道路的路面雨水分段就近排入河道，在建设路以东区域雨水重力流自排入河，在建设路以西，分别于双塔西街、新建路、解放路、东岗路(建设路与其合用)立交节点处设全地下式雨水泵站，泵站进水管接自通道最低点，通过泵站排入南沙河。

3存在问题

两个方案中均设有隧道，方案一隧道长度约500m，方案二隧道长度约1030m。根据《公路隧道通风照明设计规范》，对于方案一可不设机械通风，自然通风条件即可;方案二须设置机械通风，采用诱导型纵向通风方式，射流风机的数量设置满足火灾工况下隧道内通风，同时满足隧道稀释空气污染物和交换次数的需要，这就要求隧道净高在通风条件下满足通行，势必要加大净高尺寸，增加结构埋深。这样对两侧地形地势的衔接增加了设计及施工难度。且方案二中须增设隧道管理用房及紧急停车带等设施，这样对沿线两岸现有建筑势必会产生拆迁影响。

4结语