淺埋大跨徑雙連拱隧道的開挖與支護（二）
發布時間：2010-01-14 共1頁
四、施工工況力學分析
經過對連拱隧道施工過程的受力變形及各部位穩定性的分析，隧道圍巖應力集中部位主要出現在各開挖面附近。在隧道邊墻和底板相交的轉角位置及中隔墻底部，最主應力集中比較明顯，且量值較；在側導坑拱頂位置和全斷面底板部位有拉應力集中現象。但采取連拱隧道施工方法，在側導坑頂部的拉應力并沒有涉及到隧道全斷面，所以側導坑的開挖不會對全斷面隧道頂部產生顯著的影響。在邊墻與底拱的轉角部位和中隔墻底部也有一定范圍的應力集中，而核心土的開挖對圍巖應力分布影響不。左右邊墻處最的水平收斂發生在主洞拱部開挖的時候，隨后收斂值逐步減小。
初期支護對地應力的瞬間釋放率比較敏感，開挖瞬間地應力釋放越多，初期支護承受的荷載就越小。中隔墻在施工過程中對地應力的瞬間釋放率敏感程度較小，其最終應力隨應力釋放率的增加而略有降低。由于集中應力的存在，圍巖的壓應力變化不明顯，拉應力反而呈上升趨勢，但其最終應力則呈下降趨勢，底部圍巖的隆起和拱頂圍巖的沉降都隨應力釋放率的增加而增。考慮二次襯砌作用時，圍巖的底板隆起和拱頂沉降量減小，邊墻水平收斂增，圍巖穩定性增強，應力值降低。
五、支護措施
隧道開挖形成新的空洞后，破壞了巖體原有的相對平衡狀態，使隧道周圍部分巖體應力重新分布，引起圍巖的變形、破壞和坍塌。為了及時有效地控制圍巖變形，防止坍塌，必須采用工程措施進行支護。根據新奧法的設計原理，隧道采用噴、錨、網及鋼拱架對圍巖進行支護，即盡可能保持圍巖的原始狀態，最限度地發揮圍巖的自承能力，把隧道圍巖和各種支護結構作為一個共同作用的承載體系，控制圍巖變形的發展，避免巖體塌方、防止過的松弛壓力出現。錨桿在初期支護中具有懸吊、組合梁、加固作用。噴混凝土具有充填裂隙加固圍巖、封閉圍巖表面防止風化、與圍巖組成共同承載結構的作用。在設計時利用類比經驗法，根據不同的圍巖類別分別采用錨噴支護方法或采用強預支護方法，穩定掌子面、及時閉合和加固地層。在施工過程中，還應通過全過程現場監控量測，檢驗設計參數及進行信息反饋設計，及時調整支護參數，確保施工質量與安全。
在Ⅱ類淺埋地段，由于隧道埋深淺，覆蓋層多為全－強風化砂巖或者全—強風化二云石英片巖，裂隙較發育，整體性較差，穩定性較差，開挖不當時極易坍塌，應采用機械開挖法或人工和機械混合開挖法，不宜采用鉆爆開挖，更嚴禁放炮。開挖前，采用小導管注漿對中導洞和側導洞進行預支護，對主洞拱部采用長管棚注漿超前支護，必要時還可采用地表注漿加固地層。導坑開挖后，及時將錨桿、格柵鋼架、鋼筋網安裝到位并用噴射混凝土充填密實。必要時，還需在導坑中部加工字鋼橫撐。在Ⅲ類圍巖深埋段，在機械無法開挖的情況下，可采用弱爆破或預裂爆破的方法，在圍巖較為破碎的地段，適當施作一定數量的超前注漿小導管或錨桿，以防止坍塌。如果導坑支護完成后，主洞采用全斷面開挖，應及時進行噴錨支護，施作二次襯砌，形成一個封閉的襯砌環，防止圍巖過分收斂。
由于中隔墻受到頂部回填及巖體的限制，頂端水平位移較小，而中部較，因此中隔墻受到偏載作用時，不僅產生整體偏轉，而且在偏轉的同時產生扭曲。施工中采取的防范措施是：中隔墻及側導坑施作完畢，在左（右）洞開挖之前，在中隔墻右（左）側設置千斤頂或工字鋼支撐，或者直接將中隔墻右（左）側空洞用干砌片石回填密實，以緩解中隔墻所受的偏壓。
六、優化設計
1．在原設設計中要求中導洞先行，中隔墻緊隨中導洞施工，間距一般為8～10m。實際施工時，中導洞斷面本省就小，施工完中隔墻后，中隔墻兩邊只預留各1m左右，無論時機械的進入、出渣、施工人員的進出、中隔墻臺車的安裝，對施工都造成不便，甚至有些不能進行施工。根據這個情況又邀請有關方面的專家進行受力分析和計算，可以將小于200m隧道一側進洞，待中導洞貫通以后馬上進行中隔墻施工，200m ～400m 之間的要求從兩側進洞，一側概近一半的時候，由里向外施工中隔墻。這樣即方便施工，又不耽誤工期。
2．將原設計一次性澆注的中隔墻，為了更好的消除防、排水的隱患，改為夾心式中隔墻以徹底解決中隔墻的防排水問題。
七、施工中的幾點認識與體會
1．跨徑連拱隧道施工技術要求高、難度，其中中隔墻的受力及施工中荷載的轉換十分復雜，稍有不慎，極易造成施工中隧道結構開裂及塌方，并會給運營帶來隱患，因此在施工中必須做到弱爆破，及時錨噴支護，監控量測，及時反饋、及時調整。這是確保隧道質量和安全的關鍵技術。
2．三導洞開挖方式邊墻錨桿承受較的拉應力，一定要確保其施工質量。
3．中隔墻施工時底部必須清理干凈，頂部必須回填密實，否則對結構受力不利。
4．根據監控量測的數據，提供二次襯砌施工的合理時機，以保證施工的安全。
5．隧道施工的現場監控量測是確保工程質量和安全的關鍵，也是指導設計和施工的依據，量測結果對隧道襯砌設計參數的確定和修正具有直接的指導意義，現場監控量測應貫穿于整個施工全過程,才有可能正確地進行施工，保證施工的安全。
6．及時施工明洞及洞門，消除進出口仰坡坍塌的隱患。
7．重視水處理，保證防水板不破損，排水管道暢通。
參考文獻
[1] 中交第一公路勘察設計研究院．河南省內鄉至西坪（豫陜界）高速公路隧道施工設計圖．2004.5．
[2] 中華人民共和國交通部．公路隧道設計規范．北京：人民交通出版社．2004．
[3] 中華人民共和國交通部．公路隧道施工技術規范．北京：人民交通出版社．1994．
（巖土（
經過對連拱隧道施工過程的受力變形及各部位穩定性的分析，隧道圍巖應力集中部位主要出現在各開挖面附近。在隧道邊墻和底板相交的轉角位置及中隔墻底部，最主應力集中比較明顯，且量值較；在側導坑拱頂位置和全斷面底板部位有拉應力集中現象。但采取連拱隧道施工方法，在側導坑頂部的拉應力并沒有涉及到隧道全斷面，所以側導坑的開挖不會對全斷面隧道頂部產生顯著的影響。在邊墻與底拱的轉角部位和中隔墻底部也有一定范圍的應力集中，而核心土的開挖對圍巖應力分布影響不。左右邊墻處最的水平收斂發生在主洞拱部開挖的時候，隨后收斂值逐步減小。
初期支護對地應力的瞬間釋放率比較敏感，開挖瞬間地應力釋放越多，初期支護承受的荷載就越小。中隔墻在施工過程中對地應力的瞬間釋放率敏感程度較小，其最終應力隨應力釋放率的增加而略有降低。由于集中應力的存在，圍巖的壓應力變化不明顯，拉應力反而呈上升趨勢，但其最終應力則呈下降趨勢，底部圍巖的隆起和拱頂圍巖的沉降都隨應力釋放率的增加而增。考慮二次襯砌作用時，圍巖的底板隆起和拱頂沉降量減小，邊墻水平收斂增，圍巖穩定性增強，應力值降低。
五、支護措施
隧道開挖形成新的空洞后，破壞了巖體原有的相對平衡狀態，使隧道周圍部分巖體應力重新分布，引起圍巖的變形、破壞和坍塌。為了及時有效地控制圍巖變形，防止坍塌，必須采用工程措施進行支護。根據新奧法的設計原理，隧道采用噴、錨、網及鋼拱架對圍巖進行支護，即盡可能保持圍巖的原始狀態，最限度地發揮圍巖的自承能力，把隧道圍巖和各種支護結構作為一個共同作用的承載體系，控制圍巖變形的發展，避免巖體塌方、防止過的松弛壓力出現。錨桿在初期支護中具有懸吊、組合梁、加固作用。噴混凝土具有充填裂隙加固圍巖、封閉圍巖表面防止風化、與圍巖組成共同承載結構的作用。在設計時利用類比經驗法，根據不同的圍巖類別分別采用錨噴支護方法或采用強預支護方法，穩定掌子面、及時閉合和加固地層。在施工過程中，還應通過全過程現場監控量測，檢驗設計參數及進行信息反饋設計，及時調整支護參數，確保施工質量與安全。
在Ⅱ類淺埋地段，由于隧道埋深淺，覆蓋層多為全－強風化砂巖或者全—強風化二云石英片巖，裂隙較發育，整體性較差，穩定性較差，開挖不當時極易坍塌，應采用機械開挖法或人工和機械混合開挖法，不宜采用鉆爆開挖，更嚴禁放炮。開挖前，采用小導管注漿對中導洞和側導洞進行預支護，對主洞拱部采用長管棚注漿超前支護，必要時還可采用地表注漿加固地層。導坑開挖后，及時將錨桿、格柵鋼架、鋼筋網安裝到位并用噴射混凝土充填密實。必要時，還需在導坑中部加工字鋼橫撐。在Ⅲ類圍巖深埋段，在機械無法開挖的情況下，可采用弱爆破或預裂爆破的方法，在圍巖較為破碎的地段，適當施作一定數量的超前注漿小導管或錨桿，以防止坍塌。如果導坑支護完成后，主洞采用全斷面開挖，應及時進行噴錨支護，施作二次襯砌，形成一個封閉的襯砌環，防止圍巖過分收斂。
由于中隔墻受到頂部回填及巖體的限制，頂端水平位移較小，而中部較，因此中隔墻受到偏載作用時，不僅產生整體偏轉，而且在偏轉的同時產生扭曲。施工中采取的防范措施是：中隔墻及側導坑施作完畢，在左（右）洞開挖之前，在中隔墻右（左）側設置千斤頂或工字鋼支撐，或者直接將中隔墻右（左）側空洞用干砌片石回填密實，以緩解中隔墻所受的偏壓。
六、優化設計
1．在原設設計中要求中導洞先行，中隔墻緊隨中導洞施工，間距一般為8～10m。實際施工時，中導洞斷面本省就小，施工完中隔墻后，中隔墻兩邊只預留各1m左右，無論時機械的進入、出渣、施工人員的進出、中隔墻臺車的安裝，對施工都造成不便，甚至有些不能進行施工。根據這個情況又邀請有關方面的專家進行受力分析和計算，可以將小于200m隧道一側進洞，待中導洞貫通以后馬上進行中隔墻施工，200m ～400m 之間的要求從兩側進洞，一側概近一半的時候，由里向外施工中隔墻。這樣即方便施工，又不耽誤工期。
2．將原設計一次性澆注的中隔墻，為了更好的消除防、排水的隱患，改為夾心式中隔墻以徹底解決中隔墻的防排水問題。
七、施工中的幾點認識與體會
1．跨徑連拱隧道施工技術要求高、難度，其中中隔墻的受力及施工中荷載的轉換十分復雜，稍有不慎，極易造成施工中隧道結構開裂及塌方，并會給運營帶來隱患，因此在施工中必須做到弱爆破，及時錨噴支護，監控量測，及時反饋、及時調整。這是確保隧道質量和安全的關鍵技術。
2．三導洞開挖方式邊墻錨桿承受較的拉應力，一定要確保其施工質量。
3．中隔墻施工時底部必須清理干凈，頂部必須回填密實，否則對結構受力不利。
4．根據監控量測的數據，提供二次襯砌施工的合理時機，以保證施工的安全。
5．隧道施工的現場監控量測是確保工程質量和安全的關鍵，也是指導設計和施工的依據，量測結果對隧道襯砌設計參數的確定和修正具有直接的指導意義，現場監控量測應貫穿于整個施工全過程,才有可能正確地進行施工，保證施工的安全。
6．及時施工明洞及洞門，消除進出口仰坡坍塌的隱患。
7．重視水處理，保證防水板不破損，排水管道暢通。
參考文獻
[1] 中交第一公路勘察設計研究院．河南省內鄉至西坪（豫陜界）高速公路隧道施工設計圖．2004.5．
[2] 中華人民共和國交通部．公路隧道設計規范．北京：人民交通出版社．2004．
[3] 中華人民共和國交通部．公路隧道施工技術規范．北京：人民交通出版社．1994．
（巖土（
