大跨隧道开挖过程中围岩内力及变形分析
隧道施工常见问题原因分析及处理措施
隧道施工中常见问题原因分析及处理预防措施问题一：二衬拱顶、拱腰个别地方存在空洞和不密实㈠原因分析：1、Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆效果差，造成隧道开挖轮廓凹凸不平，有棱角⑴光爆设计不合理（孔网参数、装药结构、起爆网络等）。
⑵火工品的性能不稳定（炸药的爆速、非电毫秒雷管延期时间的精确性、火工品的可靠性）。
⑶钻爆时施工班组存在偷工行为，未按要求炮眼间距、数量布置炮眼。
⑷在开挖断面的下部位置，由于作业空间的限制和操作人员的操作水平的问题。
在钻眼时，未能较好的控制钻杆的角度和周边眼的间距。
⑸在周边眼施工放样时，放样精度不满足要求。
2、人为原因：⑴Ⅱ、Ⅲ级围岩初期支护砼厚度不足，喷射砼时未把凹凸面喷平，平整未达到规范要求。
⑵防水板铺设时未预留好足够的松铺系数，导致砼浇筑完毕后防水板未与初支面密贴。
⑶在砼浇筑到拱顶位置时，未及时的调整砼的坍落度，导致拱顶未被砼充填密实。
⑷在砼浇筑到拱顶位置时出现堵管现象，现场人员在未仔细分析原因的情况下就主观地认为已经管满，停止砼泵送造成二衬厚度不足，出现脱空现象。
⑸在浇筑二衬砼时，施工作业班组主观上存在偷工减料行为，表现为衬砌厚度不足，注浆不满、不实等现象；现场管理人员在砼最后补方时，向拌合站提供的补方数量不准确，造成拌合站停止砼搅拌，实际二衬砼在未注满的情况下停止，造成二衬脱空。
⑹在二衬砼未初凝前急于拆管，造成未自稳的砼掉在自重的作用下下落形成漏斗，造成二衬脱空。
3、技术原因：⑴砼的收缩徐变，导致空隙。
⑵砼施工配合比水灰比偏大、坍落度大、砼振捣不密实，砼自重下沉。
⑶用输送泵输送砼时，拱顶的砼在输送过程中把部分空气密闲在狭小空间内无法排出，造成空隙。
㈡处理措施1、加强Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆控制，提高光爆效果和基岩面平整度。
⑴针对不同围岩、不同的开挖断面、有无仰拱三种情况重新进行光爆设计，其设计参数见（表1～表5及附图）：⑵提高轮廓线放样精度，周边轮廓线的放样允许误差控制为±2cm。
软岩+大跨度隧道施工力学模拟与分析
台阶；７施作右侧导坑上 台阶的初期支护（ 锚喷支护） 、临时 支护 ；８ 开挖右侧导坑下台阶 ；９施作右侧导坑下 台阶的初 期 支 护（ 锚喷 支护 ） 、临时支 护 ；１ ０开挖 中间上 部核 心土 ；１ １
第 ３ ２卷第 ５期
襄樊学院学报
２ １ 年第 ５ ０１ 期
２ 隧道施工过程力学分析
采用三维有限差分法（Ｌ Ｃ Ｄ 对永龙隧道典型施工过程进行模拟分析 ，并对该 隧道支护前后的力学 ＦＡ ３ ） 性能进行分析 ，能够考虑到隧道轴线方向的地面不平整性对典型断面的力学影响，以及能够考虑施工的空 间效应，从而能够更加真实地反映支护的力学状态．
ａ 开 挖 前
ｂ 左 上 台阶 开挖 后
ｃ 左 导 坑 贯 通 后
ｄ 右 上 台 开挖 后
ｅ左 、右导 洞贯通后
ｆ全 断面贯通后
图 ２各 工 况模 型 网格 划分 图
在 三 维数值 分析 中 ，隧道 围岩 材料 特性 按均 质弹 塑性 考虑 ，采用 Ｍｏｒ ｏ ｌ ｈ－ ｕｏ Ｃ ｍｂ屈服 准则 ．围岩采 用
施作中上部的初期支护（ 锚喷支护） 、临时支护 ；１ ２开挖中心 下 台阶 ；１ ３施作 中心底 部 的初期 支 护 ； １ 除临 时支 护 ， ４拆 铺设防水层 ，模筑二次衬砌 ；１ 施作路面和内部结构． ５
图 １隧道 典 型断 面及施 工 工序 图
收 稿 日期 ：２ １．３０ ；修 订 日期 ：２ １．４１ ０ １ ．１ ０ ０ １ —３ ０ 作者简介：陈 勇（９２ ） １８一 ，男，湖南长沙人， 广东省重工建筑设计院有限公司助理工程师
大跨度隧道 的开挖不仅取决于工程地质条件及断面跨度与形状 ， 而且在很大程度上受开挖工艺的影 响． 大跨度隧道一般采取分步开挖 ， 开挖顺序不 同，围岩应力分布差别甚大 ，因此 ，开挖顺序不同，围岩稳定 程度存在差异 ，这就是工程开挖的动态力学特性．目前对软弱围岩大跨度隧道较常用的施工方法有单侧壁 导坑 法 （Ｄ 法） Ｃ 、中壁 交叉 法（ Ｒ 法） ＣＤ 及双 侧壁 导坑 法 …．隧道 开挖方 案 的模 拟 ，大部分 文 献是 二维 分析 ，
隧道围岩动态变形规律及控制技术研究
隧道围岩动态变形规律及控制技术研究赵勇【摘要】基于前人既有研究成果和日本龟浦隧道围岩变形试验,结合郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,阐述隧道施工影响下围岩变形动态规律,提出围岩变形控制的技术要点和技术措施,并提出相应的围岩变形控制建议.研究结果表明:隧道开挖后的围岩变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种形式,且这3种变形是同时发生的.控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和围岩大变形等是隧道围岩变形控制的要点.开挖过程控制和辅助工法控制是隧道围岩变形控制的重点,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是关键.【期刊名称】《北京交通大学学报》【年(卷),期】2010(034)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】隧道工程;围岩变形;控制要点;控制技术【作者】赵勇【作者单位】北京交通大学,隧道及地下工程教育部工程研究中心,北京,100044;铁道部工程设计鉴定中心,北京,100844【正文语种】中文【中图分类】U451.2隧道的结构体系是由周围地质体和人工修筑的支护构件组成的,并且周围地质体起着主导作用,这是与地面结构体系完全不同的.从工程结构的角度看,这种结构体系的形成是通过一定的施工过程或者说一定的力学过程来实现的,这个过程状态的变化如图1所示[1].可以看出,隧道施工就是一个开挖与支护的过程,施工过程就是应力释放与应力控制、利用和控制围岩动态变形的过程.图1 施工过程与围岩力学状态变化过程示意图Fig.1 Construction and surrounding rock mechanical state change process chart对于隧道围岩变形规律及控制技术的研究,国内外学者做了大量工作,并取得了丰富的研究成果[2-5].本文作者基于前人的研究,结合日本龟浦隧道围岩变形试验和郑西客运专线大断面黄土隧道围岩大变形的工程实践,根据实测数据总结隧道围岩变形动态规律,并提出具体的控制措施.1 隧道围岩变形动态规律大量的数值计算和现场监测资料均表明,隧道围岩变形是在开挖工作面的前方开始,而在开挖工作面后方距离d=1.5～2.0D(洞径)处的变形才与最大径向变形基本相等,这是隧道开挖引起围岩变形的一般规律.日本龟浦隧道施工时,在隧道拱顶上方2 m 的位置设一个长50 m的水平铝管,实测的弯曲应变计算变形如图2所示.图2 龟浦隧道掌子面变形监测实例Fig.2 The heading face displacement monitoring example of GuiPu Tunnel我国郑西客运专线大断面黄土隧道开挖监测数据分析的规律也大致相同.图3为2006-11—2007-09的实测数据,其中1#～8#分别对应隧道左右导洞及主洞断面上的8个测点.各分步施工引起隧道拱顶沉降占总沉降的比例分别为:超前沉降,5%～14%;导洞开挖,35%～50%;导洞开挖至全断面封闭前,40%～50%;全断面封闭后,3%～9%.可以看出,反映在掌子面前方到后方一定范围内的拱顶下沉分布规律为:隧道开挖后在掌子面前方一定范围(2～5倍洞径)产生下沉,称之为“先行变形”;在掌子面处,产生一定量的“初始变形”,此值与地质条件关系密切,约为最终变形值的20%～30%,这个变形是开挖后瞬间发生的;在掌子面后方,随掌子面的推进,产生不断增大的变形,其特点是初期的变形速度很大,而后增长的速度逐渐减缓,并趋于稳定.其变形过程如图4所示[2].图3 大断面黄土隧道双侧壁导坑法施工拱顶沉降曲线Fig.3 Vault crown settlement curve of both-side head excavating method construction in large section loess tunnel因此,隧道开挖后隧道的变形可分为掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方变形3种,且这3种变形是同时发生的.图4 隧道开挖围岩变形三维示意图Fig.4 Surrounding rock deformation during tunnel excavation three-dimensional chart2 隧道围岩变形控制要点隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面的失稳、坍塌,拱顶的失稳、坍塌,台阶法中拱脚下沉、失稳和围岩大变形等.2.1 控制掌子面失稳、坍塌1)倾斜掌子面.采用倾斜形状的掌子面开挖,配合掌子面喷混凝土封闭措施,可以抑制掌子面的变形,减少作业人员的风险,控制地表的下沉,大幅度改善进度和封闭时间,提高喷混凝土的品质和耐久性.2)掌子面锚杆.设置掌子面锚杆的目的是控制围岩开挖后的先行变形和掌子面变形,也是为全断面和半断面开挖创造条件.掌子面锚杆的长度一般在12～24 m之间,为开挖方便,通常采用玻璃纤维锚杆.采用掌子面锚杆技术的关键是长锚杆的快速施工工艺和配套施工机具.3)留核心土.在台阶法施工中,为了掌子面的稳定,经常采用弧形开挖法,即留核心土法.日本进行的一项研究表明:不留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分可达到掌子面前方1.3 m;而留核心土时,掌子面挤出量超过70 mm的部分只达到掌子面前方0.6 m 处.可见核心土对掌子面起到控制挤出的效果.2.2 控制拱顶失稳、坍塌控制拱顶失稳坍塌的技术要点是采用超前支护和加强初期支护.1)超前支护.根据构筑方法,超前支护通常分为短超前支护、中超前支护和长超前支护3种情况.①短超前支护:一般支护长度为2～5 m,通常采用超前小导管、插板法和预衬砌技术;②中超前支护:一般支护长度为5～10 m,通常采用中管棚(直径89 mm,长度10 m)或水平喷射注浆方式;③长钢管超前支护:一般采用长度在15～20 m、直径大于108 mm的长钢管,即大管棚超前支护,以有效控制拱顶失稳、坍塌.2)加强初期支护.加强初期支护通常有两种做法,其一是加大喷混凝土的厚度,加密钢架间距或缩小锚杆间距;其二是改变喷混凝土的性能,提高钢架的规格和采用抗拔力大的锚杆.实践证明,第二种方法更有利于控制拱顶下沉.采用初期高强度喷混凝土技术能减薄喷层厚度,有效加快施工进度,符合技术发展的趋势.2.3 控制拱脚下沉、失稳在台阶法施工中,控制拱脚下沉的方法通常有扩大拱脚、设置锁脚锚杆、临时仰拱封闭和设置横撑等方法.日本近期开发出了利用弯曲钻机,设置弯曲形脚部钢管桩或采用高承载力的脚部支撑钢管来控制钢架的下沉,效果较好,如图5所示.另外,也可用喷射混凝土来加固拱脚,如图6所示.图5 控制隧道拱脚下沉失稳的曲线形钢管桩工法Fig.5 Shaped form pipe pile method for controlling tunnel arch springing subsidence instability图6 控制隧道拱脚下沉失稳的拱脚喷射混凝土工法Fig.6 Shotcrete method for controlling tunnel arch springing subsidence instability2.4 控制软岩大变形通常认为初期变形速率快、变形值大、长时间无收敛趋势,且超过预计变形值的变形,可以称为“大变形”.这种围岩一般为软弱围岩,这种变形也通常被称作“软岩大变形”.控制软岩大变形的方法有:①在喷混凝土中设置伸缩缝来吸收一部分变形;②采用长锚杆(8～15 m)来控制围岩的后期变形;③采用掌子面锚杆控制围岩的先行变形等.这些方法对解决大变形问题起到一定的作用,特别是长锚杆和掌子面锚杆.日本在东海道新干线的饭山隧道(长22.2 km)的大变形地段试验,采用多重支护方法取得了成功.多重支护方法的特点是:不需要进行反复扩挖和反复支护,即没有拆除顶替已经承载的支护构件和对围岩的多次扰动的问题,留出充分的变形富裕值,先释放一部分变形进行第一次支护,然后继续释放变形.第一次支护达到极限状态后,再继续第二次支护,必要时可继续第三次支护,将变形控制在容许范围之内.多重支护的基本观点是:容许一次支护变形,以减轻作用在二次支护的土压,并在最内侧形成健全的壳体,使整个支护稳定.因此,二次支护的设置最好在围岩内应力释放到某一程度后实施.3 隧道围岩变形控制技术3.1 开挖过程控制隧道开挖后,随着时间的推移,变形也在发展.一般说,开挖过后,变形发展很快,即初期变形速度很快,而且变形值也比较大,如果能够控制住初期的变形速度,就可以控制隧道围岩的松弛.因此通常强调开挖后要迅速喷射混凝土,迅速架设钢支撑,其目的就是要求初期支护及时闭合.另外需要关注的是从开挖到初期支护全断面闭合的时间.在复杂地形、地质条件下,从开挖到全断面初期支护的闭合时间,要求越短越好.闭合距离也是越短越好.因为,初期支护全断面闭合的过程,就意味着隧道围岩变形逐渐趋于稳定的过程.而闭合距离,基本上要求在距掌子面2～3倍隧道开挖跨度之内,甚至更短一些.因此,有效控制隧道围岩变形的开挖方法,应该是首选全断面法,其次是短台阶法.总之,开挖分部越少,封闭时间越短,变形就越小.3.2 辅助工法控制以改善围岩条件为目的而采用的辅助或特殊工法称为辅助工法,如图7所示.隧道开挖中最危险的应力释放面是掌子面和一次开挖长度的无支护区间.为了控制其危险度,了解地下水分布状况和掌子面前方围岩的动态是非常重要的.图7 辅助工法概念示意图Fig.7 Assistant construction method concept chart 在隧道围岩变形及控制技术措施中,辅助工法占据重要地位.常用稳定掌子面的辅助工法有:超前锚杆、超前长钢管、掌子面喷混凝土、掌子面锚杆、脚部补强锚杆、临时仰拱等.在地下水处理中常用排水钻孔等工法.在控制地表下沉对策中有:长超前钢管、管棚等.在地下水对策中有:排水钻孔、降低地下水位、排水坑道等工法.4 隧道围岩变形控制建议隧道施工主要分为开挖和支护两大工序,变形控制是开挖和支护中的技术关键点.开挖是应力释放的过程,不同的开挖方法,应力释放的过程及程度也是不同的.支护则是应力控制的过程,不同的支护方法应力控制的过程和程度也是不同的.除开挖、支护作业外,其他作业都是辅助性的,如运输、排水、通风、量测、地质超前预报等.但这些作业也是左右开挖、支护成败的关键,不能忽视.因此,控制隧道围岩变形的关键措施主要指开挖、支护过程中控制围岩变形的措施及必要的辅助作业工法.在隧道施工过程中,开挖和支护是密切相关的,根据围岩地质情况,其关系可大致分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况.1)只挖不支,适用于坚硬、自支护能力比较高,应力释放后能够自行控制稳定的围岩,围岩级别为Ⅰ级、Ⅱ级.关键技术:减少爆破振动和少扰动的开挖技术.基本措施建议:控制开挖进尺,控制一次起爆炸药量,采用电子雷管,采用机械开挖或机械与爆破并用的开挖方法.2)先挖后支,适用于一般地质条件,围岩级别为Ⅲ级、Ⅳ级.关键技术:加强初期支护控制围岩的松弛、坍塌,确保开挖工作面的稳定.基本措施建议:采用全断面法或超短台阶法,提高初期支护的支护效果,控制隧道围岩变形的发展和收敛;严格控制各开挖工作面的步距,尽快闭合;提高机械化程度,缩短各单项作业的时间.3)先支后挖,适用于特殊地质、地形条件,一般用于软岩大变形、掌子面或拱脚易失稳、底部鼓起等情况,围岩级别为Ⅴ级、Ⅵ级.关键技术:加强超前预支护,确保开挖工作面稳定,控制围岩松弛、坍塌,提高围岩的自支护能力.基本措施建议:采用掌子面超前锚杆、喷混凝土封闭掌子面、倾斜掌子面或留核心土的施工方法;超前管棚、管幕、插板等超前支护;加强初期支护,采用高强度、高刚度喷混凝土技术;采用锁脚锚杆等控制拱脚下沉.只挖不支的场合主要是控制爆破振动,采取减少围岩扰动的施工方法;先挖后支的场合主要是控制掌子面后方的变形,采取加强初期支护和快速封闭的施工方法;先支后挖的场合重点是控制掌子面前方的变形和掌子面变形,采取超前预支护、掌子面支护和掌子面后方支护,及时封闭的措施和工法.5 结语1)隧道围岩变形包括掌子面前方的先行变形、掌子面变形及掌子面后方的变形,其中掌子面变形是隧道开挖过程围岩变形发展的重要阶段,是隧道围岩变形控制的重点.2)隧道围岩变形控制是隧道围岩稳定性控制的核心,要采取系统的控制措施.既要控制掌子面前方的先行变形,又要控制掌子面和掌子面后方的变形.3)隧道围岩变形控制的要点在于控制开挖工作面失稳、拱顶失稳、拱脚下沉和失稳及围岩大变形等几种形式.4)隧道围岩变形控制重在开挖过程控制和辅助工法控制,其中初期支护及时闭合和合理辅助工法的选取是控制隧道围岩变形的关键.5)隧道开挖和支护相互作用关系可分为只挖不支、先挖后支和先支后挖3种情况,且每种情况有其关键技术和建议的基本措施,在隧道施工过程中,应根据围岩条件和工程特点选定合理的工序.参考文献:[1]关宝树.隧道力学概论[M].成都:西南交通大学出版社,1993.GUAN Baoshu.Generality of Tunnel Mechanics[M].Chengdu:Southwest Jiaotong University Press,1993.(in Chinese)[2]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥:安徽教育出版社,2004.WANG Mengshu.Technology of Shallow Tunnel Excavation[M].Hefei:Anhui Education Press,2004.(inChinese)[3]张顶立,王梦恕,高军,等.复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究[J].岩石力学与工程学报,2003,22(2):290-296.ZHANG Dingli,WANG Mengshu,GAO Jun,et al.Research on Construction Technology of Large Span Tunnel in Complex Rock[J].Chinese Journal of Rock Mechanics andEngineering,2003,22(2):290-296.(in Chinese)[4]吕勤,张顶立,黄俊.城市地铁暗挖施工地层变形机理及控制实践[J].中国安全科学学报,2003,13(7):29-34.LU Qin,ZHANG Dingli,HUANG Jun.Mechanism of Stratum Deformation and Its Control Practice in Tunneling Urban SubwayAt Shallow Depth[J].China Safety Science Journal,2003,13(7):29-34.(in Chinese)[5]岳广学,何平,蔡炜.隧道开挖过程中地层变形的统计分析[J].岩石力学与工程学报,2007,26(增2):3793-3803.YUE Guangxue,HE Ping,CAI Wei.Statistic Analysis of Stratum Deformation During Tunnel Excavation[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(S2):3793-3803.(in Chinese)。
大断面高速公路浅埋偏压隧道施工大变形
大断面高速公路浅埋偏压隧道施工大变形研究摘要：本文结合平阳高速公路大南山隧道出口端浅埋偏压段施工，对围岩破坏的原因从应力角度和位移角度做出了分析，同时对大断面高速公路隧道在浅埋偏压条件下的施工方法做出分析。
并根据分析总结围岩支护的措施，提供塌方原因分析和预防措施，为大断面高速公路浅埋偏压隧道安全施工提供了理论支持。
关键词：大断面隧道浅埋偏压大变形一．大断面高速公路浅埋偏压隧道施工概况以往我国的两车道和单车道隧道已经远远不能满足我国不断增加的公路车流量。
为了满足不断增加的交通量，高速公路隧道不断向三车道和四车道发展，但是三车道和四车道高速公路隧道由于开挖断面较大，隧道施工安全性远远低于单车道和双车道隧道。
在浅埋偏压地段，大断面高速公路隧道经常因为施工大变形而发生失稳等意外事故。
随着高速公路的发展，部分大断面隧道经常穿越复杂的地质体系，这对施工造成了极大的安全隐患。
在隧道选线时，可以采用一些新思路、新规划，将安全、和谐、舒适的理念贯穿在工程的选线过程中，改变以往传统的山体切挖的方式，转而设计多处不同大小的隧道，在开挖过程中注重保护天然水系和农田，在农田上采用高架桥梁，尽可能的避免损坏风景名胜和村落遗址。
以国务院批准的国家高速公路网山西平阳高速公路中的大南山特长隧道为例，隧道位于喀斯特侵蚀剥蚀中、低山区，地表植被发育，地下水发育，岩层风化严重，溶蚀严重复，隧道地质条件复杂。
大南山隧道出口端300m范围内为浅埋偏压地段，围岩的主要构成有粉质黏土混碎石、全风化泥灰岩、坡积层，由于地表水的常年渗透，围岩内部节理密布，很容易发生滑塌。
洞室内层状全风化泥灰岩由于区域应力的调整，有多处呈现x型错动和s型扭曲，围岩的自稳能力大大削弱。
二．大断面浅埋偏压隧道开挖过程中的危害在浅埋偏压的地质条件下施工会产生多种危害。
因此在隧道开挖过程中要重视因地制宜的修改支护参数，对可能出现的险情进行有效的预防和及时的干预，将隧道开挖过程中可能出现的危害降到最低，以减少灾害带来的损失。
隧道坍塌的原因分析及处理
浅谈隧道坍塌的原因分析及处理摘要:随着我国大规模基础建设的开展, 隧道工程已成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。
但目前在国内建和已建隧道工程中，均出现过不同程度的塌方现象，给建设和运营带来了较大的危害。
本文在此分析了隧道坍塌形成的可能原因，总结了坍塌处理措施。
关键词:隧道坍塌；原因；处理abstract: as china’s large-scale infrastructure development, construction of tunnel has become a railway, highway and water conservancy and hydropower and other large projects in the important project. but at present in china has built and built in the tunnel engineering, all appeared different degree of collapse phenomenon, to the construction and operation brought the big harm. based on the analysis of the possible reasons for the formation of tunnel collapse, summarizes the collapse treatment measures.keywords: tunnel collapse; reason; processing中图分类号： u45 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013）1隧道坍塌的原因1.1自然因素隧道工程属地下工程，地质情况千变万化，施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造的影响巨大。
塌方处地表人工采土开挖范围较大,未采取防护措施。
浅析浅埋隧道施工围岩变形及衬砌内力监测
浅析浅埋隧道施工围岩变形及衬砌内力监测摘要：针对目前进行浅埋隧道施工建设过程中存在的问题，文章以实际案例，分析了隧道施工围岩变形以及衬砌内力的监测过程和结果。
其目的是为相关建设者提供一些理论依据。
关键词：浅埋隧道施工围岩；衬砌内力监测；拱顶沉降；隧道位移沉降随着道路工程的建设范围不断扩大，使得山区建设成为了当前行业建设者必须面临的问题。
其中隧道施工是保证山区建设使用安全稳定性的关键，相关建设人员应从浅埋隧道的施工围岩变形问题以及衬砌内力问题进行分析，以确定哪种施工工艺以及施工技术能够满足山区复杂建设条件的要求，从而达到工程建设的目标。
一、工程概况某铁路隧道全长约为370m且最大埋深为35m的浅埋隧道工程。
经勘察，该施工项目的所在地层结构是由：石炭系下统石灰岩、坡积粉质粘土、第四系全新统残、粗角粒土以及下伏白垩系上统粉砂岩及砂岩组成。
其中不良地质构造导致的断层破碎带影响宽度约为28m。
这里指的不良地质结构主要体现在：围岩风化强烈、部分泥质粉砂岩易崩解以及节理裂隙发育等。
此外，由于隧道施工的埋深较浅，这就严重影响了整个铁路隧道工程建设使用的安全稳定性。
因此，建设人员要对施工围岩变形以及衬砌内力进行监测控制，以提高实际施工的效果质量[1]。
二、浅埋隧道施工围岩变形监测分析1.测点布置在隧道施工过程中，首先是进行位移和变形监测以及应力监测。
其中位移和变形监测包括拱顶下沉测和周边收敛测。
应力监测包括喷射混凝土和二次衬砌间接触压力以及二次衬砌间力量测，如图1所示：图1收敛与拱顶沉降测点布置2.拱顶沉降对施工围岩的拱顶沉降值进行监测，不仅能得出浅埋隧道受到扰动的具体情况，还能得到初期支护作用的荷载变化。
这是判断铁路隧道工程拱顶结构是否处于稳定状态的方式方法，是控制施工围岩结构发生变化的关键。
如图2所示，为工程某测点断面拱顶的下沉时态曲线。
图中所示内容证实，该工程的拱顶沉降为台阶式的下降曲线，且沉降过程主要分为四个阶段。
西安地铁洒北区间大跨隧道围岩变形及支护研究
锚杆 ， 边 墙 锚 杆 可 以根 据 实 际需 要 进 行 打 设 ； （ ２ ） 注 浆 加 固 地 层 能 够 很 好 地 控 制 隧 道 开 挖 过 程 中 引果 可为大断面浅埋黄土隧道等类似工程提供参考 。
关键词 ： 黄土 隧道 ； 围岩 变 形 ； 支护 ； ＭＩ Ｄ Ａ Ｓ Ｇ Ｔ Ｓ 中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ 文献标识码 ： Ａ
２ ０ １ ３年 ９月
铁
道
工 程
学
报
Ｓ ｅ ｐ ２ ０１ ３
第 ９期 （ 总１ ８ ０ ）
Ｊ ０ＵＲＮＡＩ ＯＦ ＲＡ Ｉ Ｌ Ｗ ＡＹ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ Ｓ ＯＣＩ ＥＴＹ
Ｎ Ｏ ． ９ （ Ｓ ｅ ｔ ． １ ８ ０ ）
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６—２ １ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９— ０ ０ ９ ９— ０ ６
隧道结构设计基本原理
（三）隧道工程的两大理论比较
松弛荷载理论
核心内容：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 结构予以支承。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。
代表人物：太沙基（K.Terzaghi）和普氏
围岩承载理论
以传统矿山法为基础
核心内容：围岩稳定显然是岩体自身有承载自
②以现场量测和实验室试验为主的实用设计方法，例如以洞周位量测 值为根据的收敛－约束法；
③作用与反作用模型，即荷载—结构模型，例如弹性地基圆环计算和 弹性地基框架计算等计算法；（结构力学模型）
④连续介质模型，包括解析法和数值法。数值计算法目前主要是有 限单元法。（岩体力学模型）
地下结构设计计算方法
结构力学方法 岩体力学方法 信息反馈方法 经验方法
稳能力；不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的， 如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围 岩仍然能够进入稳定状态。
代表人物：腊布希维兹、米勒·菲切尔、芬
纳·塔罗勃和卡斯特奈
以新奥法为基础
§5.2 围岩压力
一、围岩压力及其分类 二、影响围岩压力的因素 三、围岩松动压力的形成 四、确定围岩松动压力的方法 五、围岩压力的现场量测简介
对于围岩自身承载能力的认识有又分为两个阶段：
（1）假定弹性反力阶段 （2）弹性地基梁阶段
20世纪初期，假定弹性反力的分布 图形位置线为三角形或梯形 1934年，按结构的变形曲线假定地 层弹性反力的分布图形为月牙形
局部变形弹性地基梁理论
共同变形弹性地基梁理论
3.连续介质阶段
20世纪中期以来，连续介质力学理论
这种计算理论认为，作用在支护结构上的压力是其上覆岩层的重力， 没有考虑围岩自身的承载能力。
大梁隧道特大断面软岩大变形特征分析及对策
３ ） 隧道在 该地 层中开挖扰动后空 间因素 的影响下 ， 对大变 形 形 破 坏 。
表２ Ⅳ。 Ｖ类 围岩初期支护形式
Ｔ占 围岩 名称 级别 出口
进 口、 斜井
拱部 ， １ ， ２ ２组合中空锚 杆 边墙 ２ ２砂浆锚杆
位置 长度
钢筋 网
位置 拱墙 拱墙 间距
护参数、 措施组织施工， 各口 施工稳步有序推进。
表 ５ 第二次 围岩变形破坏后支护参数调整表
项目 施工方法 预 留变形 量 超前支 护 超前小导管 支护参数 采用三 台阶 临时仰拱开挖 ， 各级台阶长度 ３ １ １ １ — ５ ｎ ｌ 沉降量预留 ５ ０ ｅ ｍ， 收敛 量预 留４ ０ ｃ ｍ 拱部 １ ４ ０ 。 设置 ６ ４ ２小导管预注浆， 长６ ｍ， 间距 ０ ． ４ ｍ
降、 水平收敛 、 围岩压 力 、 初支 钢架应 力等科 研 试验 和工 程 验证 ， 已展 开 。
． ２ 对地层 软岩的工程地质特征 、 地应力特 征 、 变形 特征 、 支 护压力及 １
应力特征 、 围岩松 动 圈及 支护 破坏 特征进 行 了系统 分析 ， 掌 握 了
工程地 质 特征
２ ７ ２ ７
３ ０ ３ ０
１ ２ —１ ５ １ ５
—
２ ０
４ 施 工变 形控 制标 准
依 据该软岩特征及 大变形 产生 原 因 ， 结 合现 场 实际 ， 建 立大 梁 隧道施工变形控制标准 ： 变形量 ： 收敛： ２ ０ ０ ｍ ｍ～ ４ ０ ０ ｍｍ； 沉 降 ４ ０ ０ ｍｍ～ ６ ０ ０ ｉ ｌ ｌ ｍ； 变形速率 ： ３ ｍ ｍ ／ ｄ～ ５ ｍｍ ／ ｄ 。
地 下水赋存类型主要为第 四系孔 隙潜水 、 基 岩裂 隙水和构 造
软岩隧道大变形成因分析及处置措施
软岩隧道大变形成因分析及处置措施摘要：本文对软岩隧道大变形机理进行分析，详细介绍了软岩地区常见的支护设计和软岩区施工阶段的质量控制措施，以解决当前施工阶段出现的问题，以期为软岩区隧道建设提供借鉴和参考。
关键词：软岩隧道；大变形；成因分析；处置措施0 引言由隧道大变形引起的地质灾害屡见不鲜，困扰着软岩区隧道的建设。
首例出现软岩大变形的隧道是1906年建成的新普伦隧道（全长19.8Km），比较有代表性的是奥地利陶恩隧道，施工期间产生50~120cm的变形，日最大变形量达到20cm。
国内比较有代表性的有乌鞘岭隧道，拱顶沉降达到105cm，周边收敛达到103cm，而凉风垭隧道的周边收敛值达到197.25cm，此类的地质问题还有许多，软岩隧道不仅延长建设的周期，而且还会大幅增加工程造价。
软岩隧道的支护理论有多种，20世纪初由Haim、Rankine等提出的古典压力理论，以及在之后提出的塌落拱理论，这也是新奥法的理论基础，其核心是隧道围岩具有自稳能力，L.V.Rabcewicz提出新奥地利隧道施工方法（即新奥法），其后还有应变控制理论、能量支护理论、轴变论、软岩工程力学支护理论等。
近年来结合数值模拟技术，可以对隧道变形进行初步的了解，提高设计的准确性，在施工技术、监测手段上也取得较大的发展，复合式衬砌、超前支护等应用于隧道工程中，高精度、自动化、智能化的监测设备用于隧道变形和应力监测[1]。
1 隧道围岩大变形机理1.1 软岩大变形的工程定义目前对于围岩大变形尚未有明确的定性和定量判断依据，只是根据地质条件，以某一角度进行判断，而在实际的工程中，软岩大变形并未列入规范中。
软岩区隧道产生大变形与地质条件、时间、隧道的尺寸规模、埋深等有着密切关系，根据以上的影响因素，本文对软岩大变形给出如下定义：软弱围岩在水（包括地下水和地表渗水）的作用下，采取常规的支护设计，围岩产生塑性变形，且无法有效控制，其变形量已经超过预留变形量或者规范的允许值，或者具有这种趋势，当二衬施工工后一段时间内，变形仍不稳定，且导致衬砌结构开裂的现象称为软岩大变形。
隧道施工围岩位移分析
产业科技创新 Industrial Technology Innovation52Vol.1 No.8产业科技创新 2019，1（8）：52~53Industrial Technology Innovation隧道施工围岩位移分析肖 茜，田 科（中国建筑第七工程局有限公司，河南 郑州 450000）摘要：近年来我国基础设施建设迅猛发展，而大部分的基础设施工程会包含全部或部分隧道施工。
在隧道工程中会因为地质情况的不同遭遇围岩或者衬砌裂缝、底板拱起、顶板脱落、边墙挤压变形、地表沉降过大或不均匀沉降等情况，而隧道的监控量测是隧道施工中一道非常重要的工序。
根据大量的实际数据分析，隧道设计中动态设计是保证隧道施工安全、质量的重要基础。
由于自然环境中多变的围岩和地质条件，完全依靠精确的数学模型来展示地下工程环境有一定难度，这是因为运用此种方法的前提是前期提出的假设条件成立。
地下工程的设计和施工仍然处于半经验半理论状态。
由此看来，地质条件复杂的隧道工程采用同时施工，同时监控量测的方法，通过现场采集数据、经验分析与理论计算，施工技术人员可以更好的判断出隧道围岩的稳定性，可以为下一道工序给出充分的施工准备。
文章应用有限元法模拟隧道开挖应力场，找出位移变化规律，为相似工程施工提供指导依据。
关键词：隧道施工；围岩；位移中图分类号：U451.2 文献标志码：A 文章编号：2096-6164（2019）08-0052-02监控和测量就是使用各种仪器和工具对施工过程中周围的岩石检测支撑和衬砌的应力和变形，在进行测量、观察、评价后，找出影响因素及相互之间的关系。
以实时数据为依据，为保障隧道安全施工提供科学依据。
在此基础上，可以总结施工经验、调整施工方案，把握临时支护的安拆时间和二次衬砌的施工时间，全盘考虑施工中可能出现的影响正常施工的情况，提出相应的技术措施。
实现安全、高效、科学、经济的施工效果。
国内的学者针对围堰在施工中的变化规律做了大量的研究。
大跨度隧道非均质围岩地段应力监测分析
１ 隧 道 地 质 与 工 程概 况
１ ． １ 地质 概况
该 隧 道 区 域 围 岩 为 上 元 古 界 长 城 系 常 州 沟 组
行监 测 ， 研究 松 动 围岩 的力学 特征 ； 蒋 树屏 将 隧道施
工 中现场参 数监 测 与反 分 析相 结 合 ， 判 别 围为 红色石 英砂 岩 ， 其 上为 第 四系覆 盖层 ， 厚
度 较小 。监测 断面 （ ＹＫ８ ０ ４ － ５ ７ ０ ） 埋深 １ ２ ７ ｍ， 主要
性； 袁 勇根 据 围岩变 形 监测 和 衬砌 应 力 跟 踪 测试 数 据， 对 隧道 围岩 与支护 体系受 力特征 进行 分析 ； 崔天 麟 通过对初 期支 护 与 围岩 径 向接触 应 力 、 钢 拱 架 主
１ ０ ０ ０ ２ ９ ）
摘要 ： 依 托 桌 大跨 径 三 车 道 公 路 隧道 ， 选 取 Ⅳ 级破 碎 围岩 段 ， 对 围岩 压 力 、 锚杆 轴 力 、 周 边 收 敛 进行现场监控量测 ， 结果 显 示 最 大钢 拱 架 围岩 压 力 为 ３ ０ ｋ Ｎ、 最大锚杆 轴力为 ９ ０ ｋ Ｎ， 表 明 在 初 期
（ １ ９ ７ ４ ） 隧道施 工 变形控 制 的学 者之 一 ； Ｓ ｈ ｕ ｎ ｓ ｕ ｋ ｅ Ｓ ．
将现代 隧道施 工 中参 数 监 测 与反 分 析 方法 相 结 合 ，
判别 围岩稳 定性 ； 柴柏 龙 应 用 收敛 一约 束 原 理对 隧 道断 层破碎 带 围岩及 支 护 体 系进 行 监 测 ， 判 断其 稳 定性 ， 并对 支护参 数 和施 工 时机 给 出 了更 合 理 的 建 议； 李 利平对 分 岔隧道 浅埋 大跨段进 行监 测 ， 并基 于 锚杆 应力 、 衬砌 应力 、 爆 破振 速等监 测数 据 的系统 分
大跨度隧道初期支护大变形原因分析
二 次 衬 砌
作 者 简 介 ： 新平 （ ９Ｏ 董 １７一 ）男 ， 南淇县人 ， 师 ， 士。 ， 河 讲 博
２１ ０ １年 第 ９期
大 跨 度 隧道 初 期 支 护 大 变 形 原 因分 析
４ １
２ 大 跨 度 段 初 期 支 护 变 形 破 坏 情 况
大跨 段施 工 中支 护结构 变 形 比较显 著 。首先 是 洞
收 稿 日期 ：０ １ ０ －０； 回 日期 ：０ １ ０ — １ ２ １—３ ２ 修 ２ １ － ５ １
预 支 护
拱 部 ４ ２ｎｍ 小 导 管 ， ３ ５～ ． 外 插 ， ＇ ４ ｌ 长 ． ４ ０ ｍ， 角 ４ 。环 向 间距 ０ ６Ｉ， 向 间 距 １０ｍ； ５， ． Ｉ纵 Ｔ ． 拱 部水 平 导 管 西 ２ｍｍ， ３５ ｍ， 插 角 ５ ， ４ 长 ． 外 。 环 向 间 距 ０ ３ Ｉ ， 向 间距 ２ ０ ｍ ． Ｉ纵 Ｔ ． Ｃ ０钢 筋 模 筑 混 凝 土 ， 部 厚 ０ ６Ｉ ２ 拱 ． ｎ
衬 砌 形 式
主
要
参
数
锚杆 荔 型 ・ 边 ２ ｍ 蓁 ’ 墙 ２ ｍ
３ 厚 ０ｃ 内 ５ｏ 喷 射 混 凝 土 Ｃ ０混 凝 土 ， ３ ｍ； 壁 厚 ２ ｎ
拱 架
杂， 三线 段采 用双 侧壁 导坑 法 ， 过渡 段则 采用 中壁 法施
工 。双侧 壁导 坑法 的施 工顺 序 如 图 １所示 ， ： 即 ①左 导 洞超 前 ， 施 作 超 前 小 导 管并 注浆 ， 挖 １ ２部 ， ２ 先 开 、 在
部底 部设 置一 道 Ｉ 工字 钢 临时横 撑 ； 开 挖左 导洞 ３ ② 、
２ ｍ × ０ ｃ 间距 ０ ５ｍ； 壁 为 ２ ｍ × ５ｅ ２ ｍ， ． 内 ０ｃ
高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析
高地应力软岩隧道围岩压力研究和围岩与支护结构相互作用机理分析一、本文概述随着交通运输业的快速发展，我国隧道工程建设规模不断扩大，尤其是在高地应力、软岩等不良地质条件下的隧道工程日益增多。
这些工程面临着围岩压力大、变形控制难、支护结构受力复杂等诸多技术挑战。
因此，深入研究高地应力软岩隧道围岩压力及其与支护结构的相互作用机理，对于提高隧道工程的安全性、经济性和耐久性具有重要意义。
本文旨在通过对高地应力软岩隧道围岩压力的研究，分析围岩与支护结构之间的相互作用机理。
文章首先介绍了高地应力软岩隧道的基本特点和围岩压力的成因，然后详细阐述了围岩压力的计算方法和影响因素。
在此基础上，文章重点分析了围岩与支护结构之间的相互作用机理，包括围岩变形对支护结构的影响、支护结构对围岩的约束作用以及两者之间的协同工作机制。
文章提出了一些优化隧道支护结构设计的建议，以期提高隧道工程的安全性和经济效益。
通过本文的研究，可以为高地应力软岩隧道的设计、施工和维护提供有益的参考和借鉴，推动我国隧道工程技术的不断发展和进步。
二、高地应力软岩隧道围岩压力研究在高地应力环境中，软岩隧道的围岩压力特性与常规条件下的隧道有着显著的不同。
因此，对于高地应力软岩隧道，围岩压力的研究至关重要。
高地应力软岩隧道围岩压力的形成受到多种因素的影响，包括地应力水平、岩石力学性质、隧道形状和尺寸等。
高地应力水平会导致隧道开挖后围岩应力重分布，进而产生显著的应力集中现象。
软岩的低强度、高变形特性使得围岩在应力重分布过程中更容易发生破坏和变形。
隧道形状和尺寸也会对围岩压力产生影响，合理的隧道设计可以有效地减小围岩压力。
为了深入研究高地应力软岩隧道围岩压力的特性，本文采用了数值模拟和现场监测相结合的方法。
通过数值模拟，可以模拟不同地应力水平、岩石力学性质和隧道形状下的围岩压力分布规律，为隧道设计提供理论依据。
同时，现场监测可以实时监测隧道开挖过程中的围岩压力和变形情况，为隧道施工提供安全保障。
大跨城市隧道施工三维有限元分析
支护 受力状 态，剖析施 工过程对围岩稳定的影响 ， 从 而为采取合理的措施调 整支护参数提供重要铱 据和参考。
关键词 ：大跨城 市隧道 ；施 工效应 ；围岩 ；数值模拟 ；Ｍｉ ｄ ａ ｓ Ｇ Ｔ Ｓ 中图分类号 ：Ｕ ４ ５ ５ ． ４ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０ ０ ２ — ４ ７ ８ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ — ０ ０ ４ ２ — ０ ６
ｒ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｔ ｒ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ．
第４ ２ 卷
第４ 期
交
通
标
准
化
Ｖ ｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ４
２ ０ １ ４ 年２ 月
Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｄ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｆｅ ｂ．２ ０１ ４
大跨城市隧道施工三维有 限元分析
娄 霜 ，李昊煜
（ １ ． 安徽交通职业技术学院 ，安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ５ １ ；２ ． 安徽 省交通规划设 计研 究院有限公 司 ，安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ０ ） 摘要 ：针 对城 市大跨度隧道施 工特 点，考虑材料 和几何非线性的影响 ，基 于大型有限元分析软件 Ｍｉ ｄ ａ ｓ Ｇ Ｔ Ｓ ，建立 结构与 围岩连成的三维弹塑性 大变形计算分析模型 ，模拟隧道施 工的过程 ，得 出了隧道开挖 不同阶段的 围岩应 力、
隧道工程围岩压力及计算.pptx
第24页/共71页
第二节 荷载结构模式计算方法 ——结构力学计算方法
第25页/共71页
一、荷载结构模型计算原理
它将支护结构和围岩分开来考虑: （1）支护结构是承载主体，围岩作为荷载的来 源和支护结构的弹性支承 （2）隧道支护与围岩的相互作用是通过弹性支 承对支护结构施加约束来体现的 （3）围岩的承载能力则在确定围岩压力和弹性 支承的约束能力时间接地考虑
ip ——荷载位移，即基本结构中由于外荷载作用，
在 X i 方向所产生的位移；
f ——拱轴的矢高；
a
、
u
a
——拱脚截面的最终转角和水平位移。
第38页/共71页
半拱形结构计算
计算关键： ➢ 拱顶单位位移和荷载位移的计算； ➢ 拱脚位移的计算。
第39页/共71页
1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
根据结构力学中位移计算方法，可求的某一点在单位力
第37页/共71页
半拱形结构计算
正对称的结构，作用有正 对称的荷载，利用对称性，从 拱顶切开，取基本结构如右图
典型方程的建立
X 1 11 X 2 12 1p a 0
X 1 21 X 2 22 2p f a ua 0
ik ——单位位移，即基本结构中由于 X k 1 作用时，
在 X i 方向产生的位移；
作用下，沿k方向的位移（忽略剪力作用）为：
kp
s M P M k ds 0 EI
s N P N k ds 0 EA
第40页/共71页
1）拱顶单位位移和荷载位移的计算：
将X1（弯矩），X2（轴力），X3（剪力，取零）以及 外荷载作用下结构各截面内力代入可得：
将 X1、X21、111及 0荷2s 0M2s载EMI1E2作I1d2 用sds下0结2s 0NE构2s A12NE各dA12s截ds面02s内E01力2sI Ed1可Is 得ds：
超大跨度隧道围岩作用效应与支护结构设计方法研究
超大跨隧道受结构尺寸较大的影响，围岩的作 用效应明显放大，主要包括断面尺寸放大效应、围
收稿日期：2018-12-10；修订日期：2019-04-03 基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划重大课题(2014G004-C) 第一作者：吕 刚(1976—),男，江苏句容人，高级工程师。E-mail： tzydglg@126. com 通讯作者：王 婷(1984—),女，河北衡水人，高级工程师。E-mail： 176737992@qq. com
74
中国铁道科学
第40卷
岩缺陷放大效应、承载圈范围放大效应和施工步骤 敏感效应。
1)断面尺寸放大效应 隧道断面尺寸放大效应如图1所示，由图可 见，在相同的围岩条件下，随着隧道断面①至断面 ④尺寸的逐渐增大，围岩结构由整体块状结构逐步 转变为层状结构、块状结构和碎裂结构。断面尺寸 越大，隧道范围内围岩被构造切割的概率就越大, 围岩相对越破碎。
第40卷，第5期 2019年9月
中国铁 道科学 CHINA RAILWAY SCIENCE
Vol. 40 No. 5 September, 2019
文章编号：1001-4632 (2019) 05-0073-07
超大跨度隧道围岩作用效应与支护结构设计方法研究
吕刚1,刘建友1,赵勇役王婷1,岳岭1
(1.中铁工程设计咨询集团有限公司城市轨道交通研究院，北京100055; 2.中国铁路经济规划研究院，北京100844)
(a)倾斜节理面
(a)边洞超前、预留中岩柱
图2隧道顶部不稳定块体体积与跨度的关系
(c)顶洞超前、逐层开挖
(d)台阶法或环形开挖台阶法
图4施工步骤敏感效应示意图
第5期
大跨度隧道双侧壁导坑法开挖与变形监测技术
大跨度隧道双侧壁导坑法开挖与变形监测技术发表时间：2019-01-23T16:31:51.233Z 来源：《建筑细部》2018年第13期作者：张海山[导读] 解决大跨度围岩差隧道施工的安全问题，确保隧道开挖施工进度。
取得了一定的经济效益，为市政类似工程施工提供了宝贵经验。
中国水利水电第十一工程局有限公司河南省郑州市 450000 摘要：双侧壁导坑法开挖是“新奥法”的一个分支，并在“新奥法”基本理论的基础上进行了充分的改进和完善，以此构建出全新的隧道建设理论和操作方法。
随着城市化进程的加快，城市的规模和功能也在逐步的扩大和完善，地铁的修建在很多大城市如火如荼地进行。
城市地铁设计中选择施工工法时应充分考虑施工期间对地面交通、建筑拆迁、管线改移的影响，尤其在地铁穿越建筑密集人流较大的繁华商业区时，多采用以控制拱顶下沉为主的技术先进、安全度高的双侧壁导坑法施工。
然而大断面公路隧道工程施工中，双侧壁开挖施工方法应用比较少，成熟的经验和参考标准较少。
双侧壁导坑法在深圳地铁7号线深云车辆段B线路隧道得到了应用，并取得了较好的效果，为类似工程施工提供了宝贵经验。
关键词：浅埋隧道；双侧壁导坑开挖；变形监测；技术一、技术特点双侧壁导坑法开挖和变形监测的技术特点主要有以下三个方面：（1）很好的解决了大断面隧道开挖的安全性问题，且结构简单，安全可靠，拆装方便、灵活。
（2）双侧壁导坑法在软弱地层、上软下硬地层、浅埋隧道，是比较适合的施工方法，特别是在城市施工中，对于地下控制地表沉陷有很好的效果，从而减少对居民和建筑的影响。
（3）能够动态的控制隧道开挖情况，保证安全情况下，完成隧道开挖。
二、工艺原理双侧壁法开挖技术工艺原理为划大断面为小断面，并辅助临时支护措施，步步封闭成环，以缩小开挖跨度，提高围岩自身的承载能力。
双侧壁法开挖具体是将隧道断面分成左右两个侧壁坑和中洞核心三大部分开挖，视土质情况侧壁坑可以分两层或三层开挖，中洞核心部分也可分两层或三层开挖。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
１０ １ ） １０ １ （ 阳地铁 建设指 挥部 ，沈 阳 沈
摘要 ：以某公路大跨隧道为背景介绍 了在隧道开挖过程 中围岩 压力及变形 受开挖影 响所产生 的变化 ， 通过 对实测 数据 的分析 ， 指
导施工 中支护参数的调整 ， 与理论公式进行对 比选定合理的公式 、 确定准确的地质参数 ， 预测下段施工 围岩压 力及变 化。 关键 词 ： 隧道施工 ； 围岩压力 ； 地质参数 ；变形分析
隧道 掘进过 程 中 ， 由于开挖 面周 边 围岩的 约束 ， 开 挖面 附近 的 围岩位 移 不 能 立 即 释 放 。因此 ， 围岩 内力
冲积层 ， 为碎石 土 、 粘性 土 、 性 土 。 砂
２ 施 工监 测 设 计
围岩压力量测是在隧道围岩与喷混凝土层间埋设 压力盒来进行测试 ， 试断面与隧道 变形测点及初支 测 钢支撑内力测试断面在 同一 位置 ， 针对不 同围岩 累计
中图分类号 ： ４１ ２ Ｕ ５ ． 文献标识码 ： Ａ
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｎ ｅ ｎ ｌＦｏ ｃ ｓ ａ ｄ Ｄｅ ｏ ｍ ａ ｉ ｎｓ ｏ ｕｒ ｏ ｄ ｎ ａ ｙ ｉ ｎ Ｉ ｔ ｒ ａ ｒ ｅ ｎ ｆ ｒ ｔｏ ｆ Ｓ ｒ ｕｎ ｉ ｇ Ｒｏ ｋ Ｍ ａ ｓ ｄ ｒ ｎ ｃ ｖ ｔｏ ｆａ Ｌａ ｇ － ｐ ｎ ｅ ｃ ｓ ｕ ｉ ｇ Ｅｘ ａ ａ ｉ ｎ ｏ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｔｕｎ ｅ ｎｌ
Ｂ Ｆｎ Ａ ａ ｇ ’
（ ｏｓ ｕｔ ｎＨ ａ ｑ ａ ｅ ｆＳ ｅｇ ａ ｇＭｅ ｏ Ｓ ｅｇ ａ ｇ １０ １ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｎｔ ｃｏ ｅｄ ｕ ｎ ￣ｏ ｎ ｙ ｎ ｔ ， ｈｎ ｙ ｎ １０ ｈｎ ） ｒ ｉ ｈ ｒ １
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔａ ｉ ｇ ａ ｌｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｎ ｅ ｎ ａ ｈ ｇ ｗａ ｓ ａ ｘ ｍｐ ｅ，ｔ ｅ ａｔｃ ｅ ｄｅ ｃ ｂｅ ｈ ａ ａ ｉｎｓｏ ｈ ｒ ｓ ｔａ ｔ ｋ ｎ ａ ｇ ・ ｐ ｎ ｅ ｕ ｎ ｌｏ ｉ ｈ ｙ ａ ｎ ｅ ａ ｌ ｈ ｒｉｌ ｓ ｒ ｓｔ ｅ ｖ ｒ ｔ ｉ ｉ ｏ ｆｔ ｅ ｐ ｅ ・
图 １和 图 ２ 。
１ 工 程 概 况
某公路隧道为上、 下行分式三车道高速公路隧 道， 隧道净 高 ５ 净 宽 １ 三心 圆曲墙式 衬 砌 ， ｍ， ４ ｍ， 净空
ｕｅ ａａ ｇ ｉａ ｃ ｓ ｒｖｄｄ ｆ ｅａｊｓ ｎ ｆ ｈ ｅ ｆｒｅ ｎ ｐｒｍ ｔｒ ｄ ｒ ｇｔｅｔｎ ｅ ｃｎ ｔ ｃｉ ．Ｂ ｒｄｄ ｔ， ｕｄｎ ｅｉ ｐｏｉｅ ｒｔ ｄｕｔ ｔ ｅｒ ｎｏｃｍｅｔ ａａ ｅ ｓ ｕｉ ｎｌ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ ｙ ｏｈ ｍｅ ｏ ｔ ｉ ｅ ｎ ｈ ｕ ｒ ｏ
ｓ ｒ ｓ ａ ｄ ｄ ｆ ｒ ｔ ｎ ｆ ｅ ｓ ｒｏ ｎ ｉ ｇｒ ｃ ｓ ａ ｓ ｄ ｂ ｅｔ ｎ ｅ ｘ ａ ａｉｎ ｕ ｅ ｎ ｅｏ ｍａ ｉ ｓ ｕ ｒ ｕ ｄｎ ｏ ｋ ｍａ ｓｃ ｕ ｅ ｙ ｔ ｎ ｌ ｃ ｖ ｔ ．Ｂ ａ ｓｏ ｎ ｌｓｓｏ ｅ ｍｅ ｓ ｏ ｏ ｔ ｈ ｈ ｕ ｅ ｏ ｙ ｍｅ ｎ ｆａ ａｙ ｉ ｎ ｔ ａ ・ ｈ
埋设 了 ８个 断面 测量点 。 对本 隧道 内力 量测 和 隧道 变形观 测 都达 到 了预想 的效 果 。成 功 的量测 出 了隧道 在开挖 过 程 中各项 内力
和变形将随开挖距 掌子面 的距 离变化而变化。目前 ， 求解开挖面附近的应力及位移多采用有限元及边界积 分方程。但计算理论还很不成熟 ， 由于地层条件复杂
维普资讯
第２卷 ６
第５ 期
隧道建 设
Ｔ ｌｌｌＣｏ ｓｒｃｉｎ ｕｉｅ ｎ ｔｕ ｔ ｌ ｏ
２ （ ） １ ２ ６ ５ ： ７— Ｏ
Ｏｃ ．， ０ ６ ｔ ２０
２０ ０６年 １ Ｏ月
大 跨 隧 道 开挖 过 程 中 围岩 内力 及 变 形 分 析
多变 ， 施工过程又存在许多不确定 的因素， 仅依靠理论
分析和经验估计难 以完 成经济可靠 的支护设 计与施 工 。施工 监测 不仅 承 担 着指 导 施 工 的 任务 ， 还应 用 于 反算与开挖面相近 位置的地质参数 ， 继而为设计提供 可靠依据 。
和变形的动态变化、 形值与隧道内力的变化关系 以 变 及最终稳定后的围岩内力和支护变形值。测点布置见
ｍｅ ｎ ｆｃ ｍｐ ｒ ｏ ｉ ｅ ｔ ｅ ｒｔ ａ ｒ ｕ ａ ，ｐ ｏ ｅ ｒ ｕａ ｒ ｅｅ ｔ ｄ，ａ ｃ ｒｔ ｅ ｌ ｇｃ ｌｐ ｒ ｍｅ ｅｓ ａ ｅ ｄ ・ ａ ｓ ｏ ｏ ａ ｉ ｎ ｗ ｔ ｔ ｈ ｏ ｅ ｉ ｌ ｏ ｓ ｈ ｈ ｃ ｆ ｍ ｌ ｓ ｒ ｐ ｒｆ ｍ ｌｓａ ｅ ｓ ｌ ｃｅ ｏ ｃ ｕ ａｅ ｇ ｏｏ ｉ ａ ａ ａ ｔ ｒ ｒ ｅ ｔ ｒ ｎ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｅ ｓ ｒ ｓａ ｄ ｃ ａ ｇ ｓ ｏ ｅ ｓ ｒｏ ｎ ｉ ｇ ｒ ｃ ｓ ｈ ａ ｆｔ ｅ ｗ ｒ ｉ ｇ ｆｃ ｒ ｒｄ ｃ ｅ ． ｅ ｍｉ ｅ ｎ ｈ ｒ ｓ ｕ ｅ ｎ ｈ ｎ ｅ ｆｔ ｕ ｕ ｄｎ ｏ ｋ ｍａ ｓａ ｅ ｄ ｏ ｏ ｋ ｎ ａ ｅ ａ ｅ ｐ ｅ ｉｔ ｄ ｈ ｈ Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ｎ ｌｃ ｎ ｔ ｃｉｎ；ｐ ｅ ｓ ｒ ｆｓ ｒｏ ｎ ｉｇ ｒ ｃ ｓ ；ｇ ｏｏ ｉ ａ ａ ａ ｔ ｒ ；ｄ ｆｒ ａ ｉｎ ａ ａｙ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ：ｔ ｎ ｅ ｏ ｓｒ ｔ ｕ ｏ ｒｓ ｕ ｅ ｏ ｕ ｕ ｄ ｎ ｏ ｋ ｍａ ｓ ｅ ｌ ｇｃ ｌｐ ｒｍｅｅ ｓ ｅｏ ｍ ｔ ｎ ｌｓ ｏ ｓ