双层黄土公路隧道各施工方案的模拟与研究
黄土隧道施工方案
黄土隧道施工方案科学之友FriendofScienceAmateurs2011年07月1工程概I况黄土隧道施工方案卫学军(太原路桥建设有限公司,山西太原030006)摘要:根据新庄隧道地质特点,分析新庄隧道将存在有以下不良和特殊地段:第一:洞口V级黄土偏压浅埋松散地层易塌方段;第二:地下水位降低引起黄土隧道大变形段;第三:隧道遇有流沙地段;第四:隧道遇有岩溶地段.根据以上可能存在的不良地质地段提出相应治理措施,以有备无患满足安全施工的需要.关键词:黄土隧道;施工方案中图分类号:U459.2文献标识码:A文章编号:1000-8136(2011)20-0058—03新庄隧道位于兴县康宁镇新庄村境内的沟问梁峁,为岢临高速公路ZB1—7标段隧道.设计为左右线分离式,两洞中轴线最大间距30m,最小间距约2am.右洞全长642m,岢岚端洞口里程桩号为Kg4+lg6,洞口底板设计高程1163.400m,临县端K84+828处,洞口底板设计高程1172.464m.左洞全长537iTl,岢岚端洞口里程桩号ZK84+285,洞口底板设计高程1167.995m,临县端洞口晕程桩号为ZK84+822,洞口底板设计高程1173.206m,洞体最大埋深约8O～90m,位于隧道中段,最小埋深6～8ITI,位于右线临县端洞口处.右线临县端洞口段处于浅埋偏压段.左右线均属中隧道,无紧急停车带,无车行横洞,设一条人行横洞.隧道围岩主要由第四系黄土构成.洞口浅埋段以松散一中密粉质黄土为主,洞身深埋段以硬塑一坚硬状粉质黄土为主,开挖过程中易产生变形和小型塌方.2新庄隧道施工方案2.1整体施工原则和施工方案新庄隧道全部为黄土隧道,分V级浅埋和V级深埋两种围岩及衬砌支护形式.遵循"短开挖,强支护,勤量测,紧封闭"的原则,从临县端单头掘进,左右线临县端共2个工作面平行流水作业.新庄隧道开挖采用台阶分部开挖法,又称环形开挖留核心土5步开挖法.上台阶留核心土支挡开挖工作面,利于及时施作拱部初期支护并增强开挖工作面稳定,核心土,下台阶,仰拱开挖在拱部初期支护保护下进行,施工安全性好.一般环形开挖进尺为0.6～1.2m左右,不宜过长,采用1m挖掘机人工配合开挖.e第一步上台阶施工:上台阶从拱顶开挖至拱腰,留核土,核心土预留面;I}{=太于上断面面积50%,核心土顶部长度保持3～5m. 采用手持风镐,手镐凿土,人工配合挖机出土,每一循环开挖0.6～1.2111.开挖,修整至设计轮廓后立即进行初喷4cm厚砼封闭,之后及时架设钢架,铺设钢筋网,锚,喷至设计喷砼厚度.开挖下一循环时挖除相应循环长度的核心土,始终保持核心土跟进状态.第二步下台阶施工:上台阶开挖15～20m后(初期支护同一58一步)再开挖下台阶,下台阶用挖掘机开挖,开挖深度至仰拱拱座,分两个半幅进行开挖.先开挖半幅,初期支护后再进行另一半幅开挖,两侧半幅错位距离大于3m.下台阶半幅开挖每一循环开挖1.2～2.4m,及时进行相应初期支护.第三步仰拱施工:上台阶开挖15~20/10后,随着下台阶的跟进,及时施作仰拱,并保持施作完成的仰拱距上台阶掘进掌子面不大于30m的安全距离.黄土隧道在仰拱开挖时其拱顶下沉和围岩收敛变化速率较大,及时进行仰拱开挖并进行初期支护使之闭合成环,有利于围岩变形趋于稳定.仰拱开挖及初期支护循环长度以3~4I13最为安全,一般不超过5m,尽量紧跟下台阶开挖. 仰拱初期支护完成后,及时进行仰拱衬砌和填充混凝土浇筑,仰拱衬砌和填充混凝土应分次整体浇筑,浇筑长度控制在一幅栈桥长度范围(约6~8in)内.为了解决出碴,进料运输与仰拱施工之问的干扰问题,保证仰拱施工质量,加快施工进度,施工过程中在已开挖仰拱上铺设栈桥(长约6-8rn),出碴运输车辆在栈桥上行驶,栈桥下进行仰拱以及仰拱填充砼施工.第四步二衬砼施工:仰拱施工完成后即可进行防水板铺设和二衬砼施工.二衬砼采用整体式钢模台车浇筑.黄土隧道二衬砼必须紧跟开挖施工,要求二衬与仰拱施工面距离不大于50m,要求二衬与上台阶开挖掌子面距离不大于80m,并视地层条件以及初支变形情况,尽早施作.2.2主要施工工艺说明(1)超前地质预报.成立超前地质预报小组,在洞口开挖及每段洞身开挖前,运用地质分析法,超前水平钻探法,掌握开挖面前方围岩的地质情况和力学参数.(2)不良地质处理.根据超前地质预报分析,判定地质状况,对存在的滑坡,涌水等不良地质采取有效措施进行处理.(3)辅助施工(超前支护).本隧道采取超前管棚,超前小导管支护方式,利用潜孔钻机或Y|r-28风钻钻孔,高压风枪清孔并检查孔位,管棚采用顶管机顶进,小导管采用人工扶管定位,气腿式凿岩机顶进再注浆的施工方法.(4)洞口开挖及仰坡支护.先自上而下完成地表排水系统,采用挖掘机配以装载机,运输车进行洞口开挖,然后自上而下分台阶完成仰坡,边坡支护.(5)洞身开挖及支护.在开挖过程中根据超前地质预报结果。
黄土公路隧道施工工法研究
黄土公路隧道施工工法研究摘要:研究针对黄土公路隧道的特殊性，对黄土公路隧道的施工工法进行了详细的分析，提出了黄土公路隧道施工的注意事项，并主要针对黄土公路隧道的开挖方法及隧道支护方法提出了相应的施工工法改善措施。
关键词:黄土隧道；施工工法；改善措施中图分类号：u455文献标识码： a 文章编号：0引言黄土是在干旱气候条件下形成的特种土，一般为浅黄、灰黄或黄褐色,具有目视可见的大孔和垂直节理。
在中国，黄土主要分布在北纬30°～48°间自西而东的条形地带上，面积约64万平方公里。
其中山西、陕西、甘肃等省，是典型的黄土分布区，分布面积广,厚度大,各个地质时期形成的黄土地层俱全。
黄土的厚度各地不一，从数米至数十米，甚至一、二百米。
由于黄土的特性，对公路隧道的施工影响巨大，处理不当就会引起巨大的灾难1黄土底层对公路隧道施工的影响黄土的原生节理呈x型，成对出现，具有一定的延续性，在公路隧道的开挖进程中，黄土容易沿着节理张松或间断，比如“塌顶”就是这种底层位于坑道顶部造成的，又如这种土层位于公路隧道的侧壁上，常会引起较大的坍塌。
此外黄土冲沟地段也是严重影响公路隧道是施工安全的重要因素，常常在较长范围内沿着冲沟或塬边平行走向，同事覆盖较薄或偏压很大的情况下发生坍塌或滑坡现象。
黄土溶洞和暗穴常会造成公路隧道施工过程中基础下沉、隧道冒顶或侧壁承受偏压等。
在含有地下水的黄土层中修建公路隧道时，由于黄土不同程度的湿陷性，常会造成下沉现象，这会造成公路隧道开挖后围岩迅速丧失自稳能力，极易造成坍塌。
2黄土公路隧道施工注意事项黄土公路隧道由于黄土围岩的特殊性质，所以在施工过程中需要主要以下问题：做好洞口、洞门、及洞顶的防排水系统，妥善处理裂缝、陷穴等；干燥的黄土层中施工需要严格控制施工用水；在开挖与灌筑仰拱前，加设横梁顶紧，防止边墙向内位移；在含有地下水的黄土层中进行公路隧道施工时，洞内排水沟进行铺砌，配合井点降水等方法降低地下水位于隧道衬砌底部以下；若有工作面失稳，应迅速喷混凝土封闭、架立钢支撑、加设锚杆等加强支护；钻锚杆孔时，适宜采用干钻，锚杆适宜采用早强砂浆式或药包式；若拱部位于砂层，可用4mm的密钢丝网紧贴开挖作为固定预喷混凝土用，以此防止喷混凝土层塌落；喷射机压力一般不超过0.2mpa；施工中有不安因素应暂停开挖，加强临时支护，以便采取适应性的工序安排。
黄土隧道施工方案
黄土隧道施工方案1. 引言黄土隧道是一种在黄土地质条件下施工的地下通道，对于交通运输的便利和经济发展具有重要意义。
本文将介绍黄土隧道施工的基本方案和相关工程措施。
2. 黄土特性分析黄土是一种常见的土壤类型，具有以下特性：- 水分敏感性：黄土吸水性较强，含水量变化会对隧道工程产生影响。
- 孕露性：黄土的强度低，易受外界环境条件影响。
- 膨胀性：黄土易膨胀，会产生变形和松散区域。
3. 施工步骤3.1 勘查设计阶段在施工前，需要进行详细的地质勘查和设计工作，包括： - 土质勘查：采集样本进行实验分析，了解黄土的物理和力学特性。
- 隧道线路设计：确定隧道的线路、断面和坡度等参数。
- 支护设计：确定支护方式和结构，保证施工过程的安全。
在施工前，需要进行以下准备工作： - 施工队伍组织：组织施工队伍，包括工程师、技术人员和施工人员等。
- 施工设备调配：调配所需的施工设备和机械，包括掘进机、运输车辆等。
- 施工材料准备：采购所需的支护材料和黄土处理药剂等。
3.3 掘进施工阶段黄土隧道的掘进施工主要包括以下步骤： - 掘进方法选择：根据地质条件，选择合适的掘进方法，如开挖法、冻结法或管片法等。
- 地下水处理：处理施工过程中出现的地下水问题，如排水、抽水或冻结等措施。
- 拆除松散黄土：对于松散和不稳定的黄土，采取相应的处理方式，如灌浆、喷浆或加固等。
- 支护结构施工：根据设计要求，进行隧道的支护结构施工，如钢筋混凝土或预制拱架等。
- 掘进工程管理：控制施工进度，保证工程质量和安全。
隧道掘进施工完成后，需要进行验收工作： - 工程质量检测：对隧道结构进行质量检测，检查施工是否符合设计要求。
- 安全评估：评估施工期间的安全措施和施工质量，确保使用安全。
- 施工档案归档：整理施工过程中的各类档案和资料，建立完备的档案系统。
4. 施工注意事项在黄土隧道的施工过程中，需要特别注意以下事项： - 地下水环境控制：严密监测地下水位和水质，采取适当的措施控制地下水。
公路黄土隧道的设计与施工技术研究
【作者简介】邢庆龙（1989~），男，吉林永吉人，工程师，从事工程项目施工研究。
公路黄土隧道的设计与施工技术研究Study on Design and Construction Technology of Highway Loess Tunnel邢庆龙（中铁建大桥工程局集团西北工程有限公司，银川750000）XING Qing-long(Northwest Engineering Co.Ltd.of China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group,Yinchuan 750000,China)【摘要】深入研究了公路黄土隧道的设计与施工技术，综合分析了黄土的特性、工程地质勘察、隧道结构设计、材料选择、排水与防水设计等方面的内容。
在隧道施工技术方面，详细讨论了土方开挖与处理、土工支护施工、隧道衬砌与防水措施。
【Abstract 】The design and construction technology of highway loess tunnel are deeply studied,and the characteristics of loess,engineeringgeological investigation,tunnel structure design,material selection,drainage and waterproof design are comprehensively analyzed.In tunnel construction technology,earth excavation and treatment,earth support construction,tunnel lining and waterproofing measures are discussed in detail.【关键词】公路；黄土隧道；设计；施工技术【Keywords 】highway;loess tunnel;design;construction technique 【中图分类号】U452.2；U455【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2024）03-0050-03【DOI 】10.13616/ki.gcjsysj.2024.03.2151引言隧道的建设和运营对于加强交通联通,促进地区经济发展,改善人们生活水平都具有深远影响。
黄土区公路隧道施工技术及安全分析
黄土区公路隧道施工技术及安全分析1 项目背景此公路隧道工程项目的全线长度是0.925km，采用的是双向四车道，隧道的净宽度是9.5m，设计的净高度是6.75m。
其中隧道的内部轮廓面采用的设计类型是三心圆标准断面，选择新奥法设计与施工。
由于公路隧道现场属于黄土地质条件，且地形尤为复杂，易发生湿陷现象。
若是公路隧道顶部或是两侧部位黄土被雨水浸湿后，就可能发生土体不均匀下沉等现象，从而直接影响了隧道围岩稳定性，严重时可能会引发隧道围岩坍塌安全事故。
本文结合黄土区公路隧道工程项目实际情况，综合分析了隧道施工技术及安全控制。
2 施工技术2.1 进洞支护考虑到黄土区公路隧道现场的地质条件，其中洞口施工段必须严格贯彻“早进晚出”的核心原则，从洞口部位设置浅埋V级支护，且施工中需要提前贴壁进洞，针对进洞仰坡失稳现象的有效控制，可以采用下述几项安全技术措施，具体是：①从洞顶部位建立截排水沟。
通过详细调查洞顶水系情况后确定水流量及走向，然后选择合理位置建立截排水沟，以免地表水出现聚集与下渗现象，而山体地表中的冲沟与陷穴等应采用灰土实施回填处理，具体厚度是30cm[1]；②洞口防护。
选择新奥法进行施工，其中洞口位置必须提前封闭。
在边仰坡开挖施工结束后，需要选择锚喷进行防护处理，从而增强边仰坡的稳定性。
锚喷施工采用的C15混凝土（厚度是15cm），锚喷次数是3次。
然后采用锚杆（长度是2.5m，直径φ=22mm）以1.0×1.0m的间隔距离呈现梅花桩方式进行布设，采用的钢筋网具体规格是20cm×20cm，钢筋直径φ=8mm，同时相邻钢筋网之间的搭接应保证≥10cm，把钢筋网以焊接的方式固定于锚杆的尾端[2]。
此外，隧道洞口偏压段应采用洞顶切坡与坡脚填土等处理方式，以控制平衡压重；③明挖段施工。
需要提前开挖超前管棚施工面，以控制明洞与洞口开挖施工过程中对管棚造成的影响。
2.2 掘进与支护施工V级围岩上台阶施工。
黄土地区公路隧道施工技术浅析
地形地貌复杂 。主要不 良地质有 滑坡 、 陷性黄 土及 膨胀 土等 。 湿 隧道进出 口围岩 由黄土 和湿陷性 黄土组成 ， 口稳定 性较差 ， 洞 围
岩级别为 Ｖ级 ； 身围岩 由湿 陷性黄 土 、 洞 黄土 、 土等组成 ， 黏 围岩
级 别 Ⅳ 级 ～ Ｖ级 。
注 ：） 道 施 工 采 用 台 阶 分部 开挖 法 ； １隧
握围岩变形特性和其他力学性质 ， 指导洞 口施工 。
２ ２ 洞 身开挖 ．
２ ３ 初期 支护及 超前 支护施 工 ．
程的指 导和依据 ， 值得在所有 的隧道施工中大量推广 。
留有缝隙。为保证钢架整体受力 ， 钢架之间设置纵向连接钢筋。
［ ］ 靳 晓光 ， ６ 李晓红． 高地应力地 区公路 隧道 不 同围岩类别的 变
２ 施 工方 法
２ １ 洞 口段 施 工 ．
洞 口土石方 采用挖 掘机开挖 ， 方采用 非 电控制 爆破 ， 载 石 装
机装渣 ， 自卸汽车 运输 。明洞拱 墙采 用整体模 板 台车整体 浇筑 ，
钢筋在钢筋加 工场 弯制 ， 位绑 扎 。混 凝土 浇筑 采用 泵送 混凝 就
２其具体施工工序如下 ：． ） ａ 上半部开挖 ’． ｂ 拱部进行锚喷支护 ．． ｃ 中心核部 开挖 ： ． ｄ 下部开挖 ；． ｅ 边墙锚 喷支护； 浇筑仰拱；． ｆ ． ｇ 模筑二次衬砌 ； ３该开挖法的 台阶长度 一般 为 １５ ） ． 倍～２ 的洞跨 ， 倍 在施 工中根据围岩稳定 情况 ， 适当调整台阶长度 、 台阶个数 ， 同时根据初期 支护施作情况 ， 采用长 短马口结合 ， 开施工。马口长度 Ⅳ级不宜大于 ３ Ｖ级不宜大于 ２ 错 ｍ， ｍ； ４ 施工中坚持“ ） 弱爆破 、 短进尺 、 强支护、 勤量测” 的原则 ， 合理确定施工开挖 步骤和循环进尺 ， 避免放大炮 ； ５ ／ 强施 工过程 中的量测工作 ， ）ｎ Ｊ 以利设计 和施工密切配合， 及时发现施工 中
黄土隧道施工专项方案
目录黄土隧道施工专项施工方案1.工程概况工程概况新建隧道延长米/5座，占管段长度的%，前岭隧道长1807m，是管段内控制性工程；工程地质条件1)地层岩地表为厚度不等的Q1～3的黄土质土，硬塑，局部可见成层分布的姜石。
本段下伏为E泥质粉砂岩及含砾砂岩，其下为Z细晶白云岩，细晶～中晶结构，薄～中厚层，夹有燧石条带，产状较为稳定。
2)地质构造测区位于华北地台南缘，具有典型的地台双层结构：结晶基底和盖层。
基底岩浆活动频繁，变质变形强烈复杂。
由于盖层厚度差异较大，该段隧道仍有穿过基底地层及其构造带的可能。
3)地震动参数地震动峰值加速度为，地震动反应谱周期。
4)不良地质及特殊岩土黄土遇水易湿陷，该段表层饱和砂质黄土，可能会液化。
工程水文条件1).地表水本工区范围属黄河流域洛河水系，洛河为黄河一级支流，发源于陕西省洛南县，呈西东流向，经洛南、卢氏、洛宁、宜阳、偃师等在偃师槐庙村与伊河相会，形成伊洛河，后经巩义市神堤村汇入黄河，总流域面积18881km2，干流长，河道平均比降%。
洛河卢氏县境内长113km，控制流域面积2425km2，主河床平均比降%，本工区跨越的主要河流有洛河、范里河、文峪河等。
区域内河谷的特点是落差大，水流急，弯曲度大，峡谷河段长，支流多，水量分布不均，且随季节性变化很大。
经调查，旱季沟谷多水流小甚至断流，洪水季节水量大，甚至出现山洪，据当地老百姓讲，洪水期豫西大峡谷水面将高于地面2m以上。
2).地下水地下水类型主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水，按其赋存空间及区内地层岩性及构造可分为：可溶岩岩溶水、基岩裂隙水（含风化裂隙水和构造裂隙水）等类型，各地下水类型的主要特征详述如下：（1）岩溶水分布于隧道可溶岩段，赋存于裂隙、溶隙及溶洞中，由于地层主要为白云石大理岩，岩溶裂隙及溶洞弱发育，岩溶裂隙连通性稍差，岩溶水整体水量不大。
（2）风化裂隙水主要赋存于强风化的基岩裂隙中，岩体受风化影响而破碎，透水性较强，含水较均一，水量总体较小，一般风化裂隙水在地表0～30m深较发育，出口附近花岗岩埋深较浅段地层内的裂隙水对隧道工程影响较大。
黄土地区公路隧道施工技术浅析
黄土地区公路隧道施工技术浅析摘要：本文以XX省XX线内XX隧道工程施工为例，对黄土地区隧道施工进行分析，从施工的全过程进行控制。
提出了一系列黄土隧道施工的有效方法，通过在施工中的反复实践，解决了黄土隧道围岩软弱易坍塌及防排水困难等问题。
关键词：黄土隧道，湿陷性黄土，施工技术1 工程概况1.1 技术标准XX隧道是XX省X线内XX公路的新建隧道，按二级公路标准设计，双向两车道，隧道净空断面按60Km/h设计，隧道平纵面线形受地形限制，采用与主线相同的设计车速40Km/h。
隧道建筑限界：行车道宽度7.0m，左侧向宽度0.5m，右侧向宽度0.5m，人行道宽度各为1.0m，建筑限界净宽为10.00m，净高5.0m。
隧道拱部采用R=522cm单心半圆，侧墙采用R=772cm大半径圆弧，仰拱半径为1500cm，仰拱与侧墙间采用R=100cm小半径圆弧连接。
隧道内路面宽度为7.40m，拱顶高度6.82m。
1.2 隧道位置及设置方案XX隧道全长705m（起讫桩号K41+130～K41+835，其中：进口明洞长6m、出口明洞长6m），隧道采用人字型纵坡：2.767%（1610m）/-2.950%（300m）。
隧道进口位于圆曲线上，圆曲线半径R=1000m，路拱坡度为单向超高横坡2.0%，隧道出口位于直线上。
XX隧道平面布置服从路线走向，隧道洞口内外3s设计速度行程长度范围的平纵面线形一致。
1.3 隧址工程地质概况隧址区位于XX境内黄土梁峁区，Q3eol黄土大面积覆盖，地形起伏大，冲沟、陡坎发育。
微地貌表现为黄土梁峁、黄土冲沟、黄土坡等。
地势中部高，东西低，隧道地表最低海拔高程约为2372米，最高海拔高程约为2486米，相对高差114米。
隧址区属温带半干旱气候，年平均气温为7℃，年极端最高气温36.1℃,年极端最低气温-29.6℃,年平均降水量在300～600毫米之间。
年蒸发量高达1200～1600毫米，为降水量的3倍多。
黄土隧道工程施工方案
一、工程概况本工程位于我国某地区，隧道全长5.6公里，采用单洞双线布置，设计速度为80公里/小时。
隧道地质条件复杂，主要地层为黄土，部分段落存在软弱围岩，施工难度较大。
为确保工程质量和安全，特制定本施工方案。
二、施工准备1. 施工组织成立黄土隧道施工项目部，负责工程的组织、协调和管理工作。
项目部下设工程部、质量部、安全部、物资部、技术部等部门，确保工程顺利进行。
2. 施工人员组织专业技术人员和施工队伍，对施工人员进行岗前培训，提高施工人员的技能和安全意识。
3. 施工设备根据工程需求，配置挖掘机、装载机、自卸车、盾构机、钻机、混凝土搅拌站等施工设备。
4. 施工材料选用合格的黄土、水泥、砂、石子等原材料，确保材料质量符合设计要求。
三、施工工艺1. 隧道开挖（1）采用新奥法施工，根据地质条件，分段开挖，分段支护。
（2）采用三台阶七步法开挖，上台阶预留核心土，中台阶和下台阶采用台阶式开挖。
（3）开挖过程中，严格控制爆破，确保爆破效果和施工安全。
2. 隧道支护（1）初期支护：采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土等材料，对隧道进行初期支护。
（2）二次衬砌：采用混凝土浇筑，确保二次衬砌的强度和稳定性。
3. 隧道排水（1）设置排水沟、排水孔等排水设施，确保隧道内水流畅通。
（2）对排水设施进行定期检查和维护，防止排水不畅。
4. 隧道通风（1）采用机械通风，确保隧道内空气质量符合标准。
（2）加强通风设备的维护和管理，确保通风效果。
四、施工质量控制1. 材料质量控制：严格按照设计要求，选用合格的施工材料，确保材料质量。
2. 施工过程控制：加强施工过程的质量监控，确保施工质量符合规范要求。
3. 隧道内观测试验：对隧道内观测试验数据进行收集和分析，及时发现和解决问题。
4. 施工记录：详细记录施工过程中的各项数据和情况，为工程验收提供依据。
五、施工安全措施1. 施工人员安全培训：对施工人员进行安全培训，提高安全意识。
2. 施工现场安全管理：加强施工现场的安全管理，确保施工安全。
特大跨度黄土隧道双侧壁导坑法施工过程数值模拟
阔， 周边； 沟发育 ， 中 沟内均 无常年流水 。 地形地貌简单 ， 地层 、 岩 性较单 一 ， 该段南北 向发育 一条大 冲沟（ 望沟 ）沟谷 呈“ ” 远 ， Ｖ
字 形 ， 底 宽 约 ２～４ ， 部 宽 约 ５ ０～７ ＠ 沟 深 约 ２ ０～ 沟 ｍ 顶 ０ ０ ｍ， ０ ２ ０ ， 约 ４５ ｉ ， 底 南 高 北 低 ， 入 黄 河 。 道 经 过 的黄 土 ２ｍ 长 ．ｋ 沟 ｎ 汇 隧
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模拟分步开挖 ， 其实现是通过把要杀死的土体 单元刚度和质量 乘 以一个很小的 因子 ，并且 ＡＤＮ ＩＡ提供 了单元生死 的时间 ， 即刚度 因子 １ ０的时 间， ～ 从而实现应 力的缓慢 释放 ， 这一点和
我 们 现 实 中土 应 力缓 慢 释 放 是 相 同 的 从 而 可 以很 好地 模 拟
３铰 点 和 刚 性 铰 ；
４单 元 生 死 ；
入 和机械设备的不断推陈 出新 ， 尤其是 新奥 法理论 的 日趋 完善
和 Ｔ Ｍ 施 工 方 法 在 世 界 范 围 内 的 广 泛 应 用 ， 大 断 面 隧 道施 Ｂ 特 工 方法 较 ８ ０年 代 以前 有 了很 大 的 改进 。传 统 的 挖 掘 方 法 已 经 基 本 淘汰 ， 而 代 之 的 更 快 、 安 全 、 有 效 、 有 利 围 岩 及 掌 取 更 更 更 子面稳定的大断面开挖掘进的多种施工新技术 ， 台阶法 、 Ｄ 如 Ｃ
公路黄土隧道的设计与施工技术研究的开题报告
公路黄土隧道的设计与施工技术研究的开题报告一、选题背景黄土隧道作为公路建设中的一种特殊形式，其设计和施工技术一直受到人们的关注。
黄土隧道具有土质松散、边坡易塌、隧道面沉降大等特点，而且在施工过程中还面临着严重的工程困难，如黄土塌陷、地下水涌流等，因此需要进行深入的研究和分析，以确保隧道的安全、稳定和经济。
二、选题意义黄土隧道的设计和施工技术是保证公路畅通和安全的重要环节。
黄土隧道的特殊性质使其在设计和施工上与其他类型的隧道有很大的差异。
因此，进行黄土隧道的设计和施工技术研究，能够为公路建设提供更加有效和经济的保障。
此外，黄土隧道的设计和施工技术研究也对促进我国黄土地区的经济发展和环境保护具有一定的意义。
三、研究内容本论文主要围绕公路黄土隧道的设计和施工技术展开研究，主要包括以下内容：1、黄土隧道的地质特征及工程地质勘察方法研究；2、黄土隧道的设计参数分析与确定；3、黄土隧道的结构设计原则和方法研究；4、黄土隧道的施工技术及安全措施研究；5、黄土隧道施工监理及质量控制研究。
四、研究方法本论文研究采用文献资料法、现场调查法、理论分析法和数值模拟法等多种研究方法。
五、研究计划第一阶段：完成文献调查和现场调查，收集相关背景资料，明确研究思路和方法；第二阶段：对黄土隧道的设计参数进行分析和确定，包括地质特征、设计标准、结构形式等；第三阶段：对黄土隧道的施工技术及安全措施进行研究，包括黄土塌陷控制、地下水涌流控制、隧道支护等；第四阶段：进行黄土隧道施工监理及质量控制研究，提出完善的质量控制和施工监理体系；第五阶段：撰写论文、答辩和出版。
六、预期成果本论文的研究成果将有助于促进公路黄土隧道的设计和施工技术的发展，提高黄土地区的公路建设水平和工程质量，为黄土地区的经济发展和环境保护作出贡献。
黄土隧道施工方案
黄土隧道施工方案黄土隧道施工方案一、隧道概况黄土隧道是一种常见的隧道类型，主要用于山区或者丘陵地带的交通建设。
黄土隧道施工方案的编制是为了确保施工过程中的安全和顺利进行。
二、前期准备工作1. 调查勘察：对隧道附近的地质、水文等情况进行详细调查，获得准确的地质资料，为后续的设计和施工提供依据。
2. 设计方案：根据调查勘察的结果制定隧道的设计方案，包括隧道的纵横断面、稳定性分析等内容。
3. 材料准备：根据设计方案的要求，选购适当的材料和设备，保证施工过程所需。
三、施工方案1. 掘进施工：根据设计方案，选择适当的掘进方法进行施工。
常见的掘进方法包括顺施法、先掘侧墙再掘大体积法等。
在掘进过程中要注重地质变化的探测和处理，及时采取相应的支护和加固措施。
2. 支护加固：隧道施工过程中，为了保证施工的安全和稳定性，需要进行支护和加固工作。
常见的支护方法包括钢筋混凝土支护、喷锚支护等。
同时，需要根据现场情况，选择合适的材料和设备进行加固。
3. 施工安全：在施工过程中，要加强对安全问题的重视，制定合理的施工方案，并严格执行。
要配备专业的施工人员，进行必要的培训和指导，确保施工过程中的安全。
四、施工过程控制1. 质量控制：对于隧道的施工质量要求，制定相应的监管措施，确保施工过程中的质量符合要求。
同时，要做好施工过程中的质量检查和巡视工作，及时发现和处理问题。
2. 进度控制：根据施工方案，制定合理的进度计划，明确各个工序的完成时间，并进行相应的监督和管理，确保施工进度的顺利进行。
3. 成本控制：根据施工方案，做好施工预算，合理安排资源和投入，控制施工成本。
同时，要做好施工材料和设备的监管工作，避免浪费和资源损失。
五、环境保护1. 施工区域的环境保护：在施工区域内，要设置相应的防尘、防污染措施，保护周围环境的清洁和卫生。
2. 水土保持：要做好水土保持工作，对施工过程中产生的土方和水方进行妥善处理，避免对水源和水土环境的污染。
双层隧道施工方案比选与研究
作者简介 ： 林红星（ ９６） 男（ １７ 一 ， 汉族） 吉林农安人 ， ， 工程 师， 现从事隧道结构施工和研究工作 。
１８ ８
西部探矿工程
２ １ 年第 ２ ０２ 期
表 ２ 初期支 护、 二次衬 砌的弯矩轴力及 安全系数
～
１ ●● ● ● ●● ● ●● ● － ● ● ● ● ● ● ● ，
２１ ０２年第 ２ 期
・
西部 探矿 工程
１７ ８
隧道与建设工程 ・
双层 隧道 施 工 方 案 比选 与研 究
林 红 星
（ 中铁十三局集团有限公司第六工程公司， 吉林 长春 １０３ ） ３０ １
摘 要： 采用二维弹塑性有限元法， 分析 了在该施工方案下伏龙平双层隧道各个施 工阶段 围岩和衬砌 的受力状态， 考虑材料的非线性特征 ， 采用 Ｍｏ ｒ ｏ ｌ ｂ屈服准则及其关联流动法则， ｈ－ ｕ ｍ Ｃ ｏ 采用切线刚 度 迭代 法求 解平衡 方程 ， 超过 屈服 点 的应 力进 行应 力调 整 。 对 关键词 ： 有限元分析 ； 弹塑性 ； 双层隧道 中图分类 号 ： ５ 文献标 识码 ： 文 章编 号 ：０４ ５ １（０２ ０ －０ ８ －０ Ｕ４ Ａ １０ － ７ ６２ １）２ １７ ３
Ｋ ・Ｕ — Ｒ （） １
ｓ
Ｆ．一
（） ４
式 中： 、 盯 ——高斯点 的最大和最小主应力 。 １ 当Ｓ ＿ Ｆ ≥１ ， ． 时 即认为所论高斯点已进入 了塑
性 状态 。
围岩塑性区即由 Ｓ Ｍ ． ． Ｆ ≥１的高斯点和开挖边 界 所构 成 。 算出衬砌 内力后， 需进行强度检算 ， 检查所得的安 全系数是否满足《 隧规》 所要求的数值 。即： Ｋ — Ｎｌ ／ ≥ Ｋ规 极 Ｎ 限
路桥过渡段黄土地区隧道施工技术研究[全面]
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路桥过渡段黄土地区隧道施工技术研究1 项目背景由于隧道能缩短线路,改善线形,保护环境和根除病害,在我国高等级公路建设中,采用越岭长隧道方案 ,将愈来愈成为现实,几十年来,我国在隧道工程方面积累了丰富的经验,在勘测设计、施工方法、防水排水和运营防灾等技术方面有了很大进展.作为隧道建设经验的总结和进一步推动隧道建设的发展,交通部相继编写了《公路隧道设计规范》、《公路隧道施工技术规范》、《公路隧道通风照明设计规范》和《公路隧道勘测规程》.西部大开发战略决策的实施,促进了西部地区高等级公路的发展,穿越黄土地区的公路隧道将越来越多.黄土是第四系堆积的陆相沉积物,在我国分布面积为64万千米2,占国土面积的 6.3%,其特点是具有大孔隙、有垂直节理和管状孔道,天然含水量时强度较高,能维持很高的垂直边坡,但遇水时土颗粒崩解,表现为较强的湿陷性.由于黄土分布的广泛性和典型的工程特性,历来受到工程界和学术界的重视.黄土公路隧道的修建起步较晚,基本借鉴了铁路隧道在此方面已有的科研成果,《铁路工程设计手册》规定对黄土地区浅埋隧道围岩压力采用谢家亻杰公式进行计算,而深埋隧道采用修正卡柯公式进行计算,并指出对黄土地区隧道不宜按计算摩擦角或围岩类别确定隧道围岩压力,应根据实测的黄土物理力学指标进行设计.这些建设经验的总结,基本体现了我国对黄土隧道的认识水平.公路隧道由于大跨径、大断面和扁坦状以及防水等级较高,加之黄土强度较低,开挖扰动后变形大等特点以及由此引起的设计施工方法的特殊性,铁路隧道业已达成广泛共识的优秀成果对于公路隧道是否依然适用？黄土公路隧道较多采用的两层模筑混凝土衬砌形式中每个组成部分的荷载特性如何？黄土公路隧道防排水设计是否得当？黄土公路隧道的结构型式和参数选取是否合理？现有设计及施工方法的合理性及经济性如何？黄土公路隧道存在那些病害及处治技术是否合理有效？一系列的问题都值得工程技术人员研究与思考.针对黄土公路隧道亟待解决的以上问题,交通部西部交通建设科技项目领导小组于2001年10月决定开展《黄土地区隧道的修筑技术研究》科研项目.2 课题研究内容和关键技术2.1 研究内容本课题针对目前黄土公路隧道修筑技术中存在的问题,结合大量已建和在建实体工程,通过大规模的现场实测、有限元仿真计算、室内试验及大量现场调查,对黄土公路隧道的围岩压力特性、防排水技术、结构型式、设计参数、施工及病害处治技术等分五个子课题进行了深入系统的研究,主要研究内容包括：(1)黄土隧道围岩压力特征研究主要通过现场实测对黄土公路隧道一次衬砌和仰拱围岩压力、格栅拱钢筋轴力、一衬和二衬接触应力以及二衬混凝土应变时间变化规律及其分布特性进行了研究;通过数值仿真对影响围岩及衬砌结构的各种因素进行研究,通过理论研究给出黄土隧道的深浅埋界定标准及围岩压力计算公式.(2)黄土隧道防排水技术研究通过对大量已建工程的调查及在建实体工程的分析,对黄土隧道漏水原因及防排水对策、黄土隧道防排水构造的基本型式、黄土隧道的防排水设计方案和施工工艺等进行研究.(3)黄土隧道合理衬砌结构型式与设计参数研究通过模型试验和仿真分析,考虑影响黄土公路隧道衬砌断面型式的因素,对黄土公路隧道不同衬砌断面型式进行比较分析.(4)黄土隧道施工技术研究通过依托工程,对黄土公路隧道开挖方法、施工过程及工艺、质量评定标准等进行研究.(5)黄土隧道病害处治技术研究采用现场调查、文献收集及室内分析的方法,对黄土隧道病害类型、病害成因与机制及病害处置方案进行研究.2.2 关键技术(1)如何保证现场测试真实反映实际工程性状,测试元件的精度和长期使用性能可否满足现场测试的工作环境.(2)如何在数值仿真分析中有效地模拟黄土公路隧道一衬和二衬之间的荷载作用性状及隧道开挖中的空间效应.(3)如何合理界定深浅埋黄土公路隧道的划分标准,有效地确定黄土公路隧道的围岩压力计算方法及衬砌结构型式.(4)如何确保黄土隧道防排水技术的适用性及结构型式的合理性.(5)如何选用合适的软件模拟不同条件下隧道开挖后地下水的迁移特性.3 主要研究进展本课题通过对以上研究内容的研究,主要在9个方面取得进展.这些成果不仅是对黄土公路隧道理论研究的重大贡献,而且对黄土公路隧道的设计、施工及病害处治等方面具有重要价值.简述如下：(1)研编了数值仿真有限元程序针对现有通用商业有限元软件在隧道结构数值仿真中存在种种缺陷状况,首先根据隧道工程施工的具体特点,研编了数值仿真有限元程序,该程序较客观的反映了隧道施工中的开挖效应以及一次衬砌和二次衬之间的接触特性等.(2)系统研究了土体参数、衬砌参数、开挖进尺以及埋置深度对围岩和衬砌结构受力与变形性状影响利用研编程序,研究了土体参数、衬砌参数、开挖进尺以及埋置深度对围岩和衬砌结构受力与变形性状影响.分析了各参数的影响规律和敏感性,其中土体粘聚力、内摩擦角、刚度参数k和初始切线泊松比为计算敏感参数;混凝土强度提高对围岩和衬砌结构影响不大;存在一个“合理经济”的衬砌厚度;考虑混凝土龄期与否对衬砌轴力影响较大.从地面沉降角度说明双洞间距的确定,不仅要考虑围岩类别因素,而且还应考虑埋置深度的影响;土体的位移和竖向应力结果均表明了土体变形的楔形几何特性,也反映了变形较大土体重量向两侧土体转嫁作用特性;拱部开挖阶段土体位移比例较大,且随着埋深而增大.(3)分析了隧道结构受力性状及浸水对结构的影响黄土公路隧道数值仿真表明：衬砌竖向压力呈两侧大中间小的分布形式,但其阶段之间变化规律随埋深而有所不同,最大侧向压力发生位置不同,现行规范中侧向荷载系数值偏低;在浅埋隧道中,一次衬砌拱部弯矩中间大两侧小,边墙弯矩相对较小,仰拱压力呈现两侧大中间小的分布规律,其弯矩为负弯矩,拱腰处轴力较大;在深埋隧道中,一次衬砌拱部弯矩呈拱顶处小两侧大分布性态,墙脚处弯矩值较大,仰拱压力和弯矩相对较大,拱腰处轴力较大;二次衬砌拱部弯矩值较小,轴力几乎处于均布状态,可按轴对称圆筒理论进行拱部衬砌设计和强度验算.浅埋黄土公路隧道施工完成后地面大量浸水,会使得拱上土体呈整体下沉趋势,衬砌竖向压力增大.开挖后浸水,一次衬砌拱顶处轴力减小,墙部衬砌和仰拱轴力增大.浸水和开挖发生次序不同,拱部衬砌弯矩变化较大.浸水使得二衬轴力增大,但分布形式未发生变化,二次衬砌弯矩分布形式及大小变化不大.(4)开展了大规模、系统全面的现场测试立足于黄土公路隧道衬砌结构受力特性,首次开展了大规模、系统全面的现场测试,着重研究了一次衬砌和仰拱围岩压力、格栅拱钢筋轴力、一衬和二衬接触应力以及二衬混凝土应变时间变化规律及其分布特性.测试结果表明,黄土公路隧道施工中土体有局部坍塌的可能,随着时间的推移,围岩压力趋向于均匀分布,衬砌结构偏压状态将得到改善.浅埋隧道围岩压力属松动压力,深埋隧道围岩压力属形变压力,浅埋隧道围岩压力“猫耳朵”分布形状较为明显.应用太沙基公式计算浅埋隧道衬砌竖向压力时,埋深较浅时计算值偏大,埋深较大时计算值偏小,深埋隧道按实测值推算竖向压力结果与修正卡柯公式较为一致.仰拱在深埋和浅埋隧道中的作用不尽相同,在浅埋隧道中仰拱受力相对较小,但对维护隧道结构长期稳定作用不可替代,深埋隧道中仰拱受力相对要大,和拱圈、边墙共同组成封闭的承载结构.新庄岭隧道二衬垂直荷载分担比例为10.5%,白虎山隧道二衬垂直荷载分担比例为8.9%,说明在现有黄土公路隧道两层模筑混凝土设计施工中,二次衬砌承受荷载相对较小,其设计计算方法与“新奥法”二衬设计有较大区别.格栅拱钢筋轴力在初期变化较大,其轴力值很快趋于稳定,由于柔性较大,只能承受部分荷载,其它荷载由混凝土承担,格栅拱钢筋以受压为主.(5)提出了深浅埋界定的新思路、推导了浅埋土质隧道围岩压力公式结合现场测试结果和数值仿真结果,明确了应从围岩压力性质角度进行深浅埋界定,首次提出了以拱上中心线土体侧压力系数变化规律进行深浅埋界定的思路,并用两个工程实例进行验证.针对现有浅埋隧道围岩压力公式的缺点,推导了浅埋土质隧道围岩压力公式,其计算结果与实测值推算结果较为吻合.(6)总结出了黄土隧道防排水结构的设计原则通过黄土地区隧道调查分析,提出了黄土区隧道涌水类型划分表,将隧道涌水类型划分为四类,并提出了对涌水类型校核与细分的三种方法.引进非饱和黄土基质吸力的概念,建立各向同性对称平面问题的弹塑性解,解释了非饱和黄土隧道结构出现病害的原因是土体的含水量增加,进而指出非饱和黄土隧道应以排水为主,注意保护土体的基质吸力,结构设计时应以土体饱和状态力学参数作为计算指标.通过实地工程实验和室内试验,证实中心排水沟、复合衬砌、排水半管、集水管等组合构成的防排水型式对黄土隧道是适用的 .总结出了黄土隧道防排水结构的设计原则,其中须特别注意的是路基排水构造应能防止隧底软化、水沟冻结,且为有限排水,防止造成生态环境失衡,故应对涌水量特大的地段采用帷幕注浆,降低地下水渗透系数、减少隧道涌水量.(7)提出了黄土公路隧道的衬砌断面型式针对黄土公路隧道大跨、扁平、几何形状呈多样化的特点,通过对三种不同的隧道衬砌断面型式(单心圆、尖三心圆、坦三心圆)的室内试验与有限元仿真分析,得出了如下结论：就整体衬砌结构的受力状态来讲尖三心圆断面型式与单心圆断面型式没有太大的差别,而坦三心圆断面型式与其它两种断面型式相比劣势比较明显.在满足建筑限界、通风等相同条件下,单心圆断面型式几何尺寸简单、内轮廓净面积较小,且受力较好,施工放线方便,因此,在黄土公路隧道设计中首选单心圆断面型式.就综合考虑来说,优化断面形状比增加衬砌厚度更为有效.(8)提出了适合黄土隧道的施工方法通过对各种开挖方法的缺点比较及大量的实体工程经验总结,提出了适合黄土隧道的开挖方法：对含水量不高的一般黄土宜采用双侧壁导坑先拱后墙正台阶法施工;对于软弱的饱和黄土、风化软弱的泥岩段及浅埋段宜采用双侧壁导坑先墙后拱反台阶法.改进了黄土隧道防排水技术：墙脚纵向排水系统由原来布设于墙脚外侧改为布设于边墙与仰拱圆顺过渡外侧,这样施工方便,且安全性好.防水层将沿二次衬砌外侧全断面铺设封闭成环.杜绝以往以往由于施工排水不畅而引起的路面跑水及路面破坏现象.且防水层施作方便,与二次衬砌施工干扰少.(9)提出了黄土公路隧道的病害类型及各种类型的处治方法通过调查甘肃省、陕西省和山西省境内8座典型黄土隧道(新庄岭隧道、土家湾隧道、祁家大山隧道、七楞山隧道、楼子沟隧道、燕家岭隧道、翅膀沟隧道、羊马河隧道),提出了黄土隧道病害的基本类型,研究了黄土隧道不同类型病害的成因与机制,并对不同的病害类型提出了具体的处治方案 .黄土隧道的病害类型主要有以下几种：衬砌开裂、洞顶掉块、塌方、渗水漏水、地表变形(裂缝、陷穴、溶洞)及拱顶下沉.相应的处治措施为：渗水漏水病害处治措施的原则是：“以排为主、防截排堵相结合、因地制宜综合治理”;洞顶掉块、塌方病害的处治措施,应具体结合病害发生的原因、机制、部位进行;衬砌开裂病害的处治应提高围岩自身的力学性能,增强自承能力,减小围岩压力,增加支护体的刚度和强度,若存在地下水时,应注意地下水的处治;地表变形(裂缝、陷穴、溶洞)病害处治时,首先应处理地表已有的裂缝、陷穴、溶洞,同时应注意完善防排水系统,避免地表水入渗.4 进一步工作建议由于地下结构的复杂性及黄土公路隧道工程的特殊性,课题完成之时仍感到有许多方面未能触及或深入,希望以后在以下方面进行进一步研究：(1)隧道工程施工属三维空间问题,黄土也表现出较强的结构性和流变性,开展这方面数值仿真工作实属必要.(2)数值仿真和现场测试较多的述及竖向围岩压力,而对于侧向围岩压力仍不容忽视,结合竖向围岩压力和侧向围岩压力两方面的研究,分别考虑对隧道衬砌结构影响的不同因素,有针对性地进行室内模型试验.进一步优化出黄土公路隧道的合理衬砌截面型式.(3)本课题给出了隧道深浅埋界定的新思路和方法,针对黄土地区常见典型公路隧道工程,可进一步利用数值仿真技术确定和完善隧道深浅埋界定标准.(4)本课题公式中土体侧压力系数取值,仍需进一步研究.(5)继续跟踪观测,积累现场量测的数据并对其进行分析.(6)进一步对实体工程进行调查研究,分析总结黄土隧道防排水技术及病害处治技术.。
黄土隧道施工方法研究
黄土隧道施工方法研究作者：江志辉来源：《城市建设理论研究》2014年第09期摘要：随着经济发展，我国基础设施不断完善。
公路交通是促进区域经济增长的主要手段。
近几年，我国不断兴修公路工程，积极促进中国西部经济发展，打通东西部地区经济发展的交通要道。
黄土地区隧道工程是公路建设的重点项目，文章将根据黄土的基础特点，通过对建设过程中各种方法进行研究，寻求最合理的施工方法。
关键字：黄土隧道；公路建设；方法；中图分类号：X734文献标识码： A近几年，我国积极进行各个区域的公路施工建设，尤其是中西部地区的道路开发，为加快西部地区发展，积极建设公路隧道已成为当地政府的主要工作任务。
黄土隧道工程在建设过程中会出现很多问题，经过研究总结，根据黄土本身的特点，既要处理好黄土的缺陷，还要优质高效地完成施工。
所以，科学有效的施工方法是提高黄土隧道施工质量和安全的主要手段，防止黄土隧道发生坍塌，控制隧道拱顶下沉，降低各种风险是黄土隧道施工的主要注意事项。
一、黄土隧道工程施工方法1洞口段施工方法进行洞口施工之前，需要按照原图纸进行测量放线，目的是为了确定仰坡顶线，设置排水沟的轴线，进行隧道排水工程的施工，将地表水是顺利引离洞口。
从洞口填挖节点开始，首先用拉中槽的方法将管子接近洞口，中槽运用相同台阶的施工方法，中槽的终点社会明洞和暗洞的分界线。
中槽挖掘到分界点之后，就可以进行边坡和仰坡的挖掘工作。
进行边坡和仰坡挖掘的时候，要预留整修层，由人工进行从上而下刷坡到设计界面，在明暗界面洞口处挖槽架上钢架，沿着钢架外缘施工进入洞棚，同时注浆稳定底层。
施工的时候需要将管棚尾部与钢架焊接牢固。
明洞需要在原拉槽的基础上进行开挖，采用人工整修和机器开挖同时作业，最大限度满足明洞施工的需求。
明洞施工主要分为两部分，先进行仰拱施工，在进行边墙和拱形部位进行施工。
仰拱施工需要人工绑扎钢筋，然后用机器泵送入混凝土，插入式振捣器进行工作。
为了保证仰拱顶的曲线符合原来设计的要求，在施工过程中，将两端相应点挂设多个控制线一边进行曲面控制。
黄土隧道施工方案研究
黄土隧道施工方案研究作者：王健来源：《珠江水运》2014年第17期摘要：通过对化林隧道的地质环境和地质构成成分进行分析，根据化林隧道黄土梁处的具体情况，对化林黄土隧道的主体工程、洞口和动身的施工进行方案设计介绍，提出加强化林黄土隧道施工质量控制的措施，保证化林黄土隧道施工的安全性和质量。
关键词：黄土隧道施工方案质量控制防震抗震1.黄土隧道工程概述1 . 1工程概况距离山西省吕梁市临县境内化林村北部大约1300m处的化林隧道，隧道设计属于分离式，左右两洞之间距离中间处具有25.5m的距离，左右两洞之间剩余的纯距离大约为13m。
左边洞全长距离为238m，右边洞全长距离为285m，左右两洞的隧道线都属于短距离隧道，其总体的走向为160。
1 . 2工程的地质构成环境化林隧道所处的地域属于黄土土质的丘陵区内，其属于比较细致的中缓坡地形地貌，隧道内所具有的围岩主要是属于第三系的粉质粘土和第四系的粉土。
由于第三系的粉质粘土所具有的质地比较平均，土质颜色呈现褐红色，在少部分的土质中还包括了钙质的结核性质，导致工程性能和质量相对来说比较差；而第四系的粉土属于风积和冲洪积的粉土，包括了少数的小钙质性质结核，粉土的质地较为平均，土质颜色呈现褐黄色，其自重的湿陷性质达到Ⅱ级程度，也造成了工程性能和质量变得比较差。
化林隧道内拥有的土质围岩按照室内要求的试验标准、原处位置的检测、地下水的影响程度和地质的构成成分等各种不同条件对隧道的围岩类型进行了综合性的区分，以下为隧道工程的地质面的围岩级别区分表，如表1，表2所示。
2.黄土隧道的施工方案设计2 . 1隧道平纵面设计由于化林隧道进行平面布置的时候必须要根据隧道总体的走向路线进行，因此对隧道工程的投入成本和隧道的线性标记要进行充分的综合性分析。
必须对隧道所处的地质环境、进口出口环境和隧道的运输设备场地和管理等各方面的因素进行侧重分析考虑。
同时，在设计隧道纵断面的时候，要对隧道进行施工的主要方向、长度、隧道进口出口需要接线和洞口所处地方、排水通风等各种因素进行综合考虑。
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２ １ 年 ４月 ０１
Ａｐ ． ２ １ ｒ ０ １
双 层 黄 土 公 路 隧道 各 施 工方 案 的模 拟 与研 究
牛 泽 林 。谢 永利 ， ， 宋战 平
（ ． 安 大 学 公 路 学 院 ， 西 西 安 ７０ ６ ；． 安 建 筑 科 技 大 学 土 木 工 程 学 院 ， 西 西 安 ７ ０ ５ ） １长 陕 １０４２西 陕 １ ０ ５
持．
关 键 词 ： 塑性 ； 限 元 分 析 ； 弹 有 围岩 ； 砌 衬 中 图 分 类 号 ： ５ ． Ｕ４ ５ １ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ６７ ３ （ ０ １ ０—１ ８０ １ ０ —９０ ２ １ ）２０ ９—４
１ 工 程 概 述
随 着经 济技 术 的发展 ， 道 的断 面形式 越来 越 多 ， 隧 功能 也越 来 越 强． 层 隧道 作 为 地 下结 构 的一 种 双
从 应力 图来 看 ， 最大 拉应 力最 理想 的曲线 是方 案 ２的曲线 （ 即分 部开 挖法 ） 而 方 案一在 开 挖过程 中 ， 有一 个 突变 ； 最大 压应 力来 说 ， 案 一 的压 应 力 一 直在 １ ａ上下 浮 动 ， 案 二 的压 应 力 在 时 间步 就 方 ５ ＭＰ 方 为 ４（ ０ 开始 落 底 ） ， 时 开始增 大 到 １ ａ 并 在其 上下 浮动 ， 之前 隧道 开挖 过程 中压应 力 是 非 常小 的 ， ５ＭＰ ， 而 从施 工 安全 的角 度 考虑 ， 案二更 加 合理 和安 全． 方
Ｆｉ ｇ．７ Ｔｈ ｈ ｒ ｒｎ ｉ ｇ ｓ ｒ ｓ ｆ Ｎｏ １ ｓ ｃ ｉ ｎ， ｅ ｈ ｄ ２ ｅ ｔ ｉｄ ｇ ｉ ｄ ｎ ｔ ｅ ｓｏ ． ｅ ｔｏ Ｍ ｔ ｏ
图 ６ 方 案 １（ Ｉ号截 面） 第三 主应 力
Ｆ ｇ．６ Ｔｈ ｈ ｒ ｒｎｄ ｎ ｔ ｅ ｓｏ ． ｅ ｔ ｎ，Ｍ ｅ ｈ ｄ １ ｉ ｅ ｔ ｉｄ ｇ ｉ ｉ ｇ ｓ ｒ ｓ ｆ Ｎｏ １ ｓ ｃ ｉ ｏ ｔ ｏ
图 １ 有 限元 模 型 网格
Ｆｉ ． ｇ １ Ｆｉ ｉｅ ｅ ｅ ｎ ｓ ｎ ｔ ｌ ｍｅ ｔ ｍｅ ｈ
收 稿 日期 ：０ ００ —２ ２ １—３２
修 改 稿 日期 ：０ １０—８ ２ １ —３１
作 者 简 介 ： 泽 林 （ ９ ８） 甘 肃静 宁 人 ， 师 ， 士 研究 生 ， 事 隧 道 与地 下 结 构设 计 和 安 全施 工 研究 牛 １ ７ 一， 讲 博 从
新 的形 式有 其特 有 的优点 ， 其在 立交 和洞 口地形 比较 狭窄 的情 况下 能够 比较 好布 置上 下行 线路 ． 于 尤 对
这 种高 跨 比较大 的双层 隧道 ， 边墙 是其 薄 弱部 分 ， 常 隧 道边 墙 的应 力 较 大 ， 以在 设 计 和施 工 时 要 求 通 所
支 护一 定要 到位 ， 防止其 变形 过 大造 成隧 道塌 方 ， 响 其 后续 工 作． 影 目前 在 国 内外修 建 的双 层 隧道 还 较 少 ， 检索 知道 ， 国外 ， 经 在 巴塞 罗 纳最 长 的地铁 ９号 线 就 是采 用 盾 构 法施 工 的双 层地 铁 隧 道＿ ． 国内 ， ＿ 在 １ ］ 深 圳有 一条 采用 台阶箱 型法 施工 单 洞双层 地 铁隧 道Ｌ ， ２ 在上 海也 有一 条 已建成 的双 层越 江公 路 隧道 ． ］ ］
挖 步骤 和 方法作 有 效 的调 整 ， 以便能 够有 效地 控 制 围岩变 形． 过 分析 可得 以下 几点 结论 ： 通 （） 议 兰州 市南 山伏 龙平 双层 公路 隧道 的具 体施 工 方案 为 分部 开挖 法 （ １建 即方案 －） ；
（ ）隧道 在施 工过 程 中， ２ 拉应 力最 大值 出现 在开 挖 时 间 步 的第 五 步 ， 即掌 子 面距 洞 门距 离不 长 ， 其 值 为 ５ ３ＭＰ ． 隧道施 工 到此段 时 ， 注意应 力 监控 量测 和 型钢加 固 ； ． ａ 当 应 （） ３ 隧道 在施 工过 程 中 ， 应力 最 大值 出现 在开 挖时 间步 的第 五 十步 ， 压 其值 为 １ ． ３ＭＰ ． ５ ０ ａ 当隧道施 工到此 段 时 ， 加 强 收敛量 测 和提 高支 护参 数 ； 应 （ ）从应 力 图还 可 以看 出 ， 双层 隧道 的上层 隧道 的应 力值 较下 层 隧道 的应 力 值要 大 ， 加强 上 层 ４ 此 应 隧道 拱 部 的围岩 变形 量测 和初 期支 护 的施 做 ；
罐 ４ 肌 懈 姗 ０
从 应力 云 图上判 断 ， 方案 二要 优 于方 案一 ． 尤其 是 在结 构受 拉方 面 ， 方案 二 的应力 要小 很 多 ， 这使 得 这种 设 计 和施 工方案 更 加合 理 、 济 、 经 安全 ．
２ 应力 曲线 图 比较 及其 分析 ）
图 ８和图 ９分 别绘 出 了这两 种方 案在 整 个开 挖过 程 中的应 力 变化 曲线 ．
＿ ＿ｌ 圈 ＿一圈
∞
图 ４ 方案 １（ １号 截 面） 第一主应 力
Ｆｉ ．４ Ｔｈ ｉｓ ｒｎ ｉ ｔ ｅ ｓ ｏ ． ｅ ｔ ｎ ｏ ｅ ｈ ｄ １ ｇ ｅ ｆｒ ｔｇ ｉ ｄ ｎｇ ｓ ｒ ｓ ｆＮｏ １ ｓ ｃ ｉ ｆＭ ｔ ｏ ｏ
图 ５ 方案 ２（ １号截 面） 第一 主应 力
第４卷 ３
第 ２期
西 建 科 技 学 报（然 学 ） 安 筑 大 学 自 科 版
Ｊ Ｘｉ ｎ Ｕｎ ｖ ｆＡｒ ｈ ． ｉ．ｏ ｃ ．＆ Ｔｅ ｈ （ ｔｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉｏ ） ａ ｃ ． Ｎａｕａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｅ ｉ
Ｖｏ１ ３ Ｎ ｏ ．４ ．２
２ 其绝 对值 相差 ０ １ ａ并 且最 大值 发生 在横 隔板 下部 ． ， ．９Ｍｐ ，
２０ ０
西
安
建
筑
科
技
大
学
学
报（ 自然 科 学 版 ）
第 ４ 卷 ３
Ｉ ＿ Ｉ ｌ
＿ ■圈 匦圈 ｌ ＿
量
图 ７ 方案 ２ １号截 面） （ 第三主 应 力
２ 双 层 隧 道 的 三维 有 限元 分 析
２ １ 有 限元模 型建 立及 网格 划分 ．
计 算采 用大 型 有 限元 软 件 ＡＮＳ ＹＳ进 行 三 维 开挖 分 析 ［ ， 算模 型 尺寸 为长 １ ０ｍ， １ ０ｍ， １ ０ｍ 的三 ４计 ］ ５ 宽 ０ 高 ０ 维 模 型 ， 过优 化 后 的网格 ［ 如 图 １所示 ， 有 ２ ８ 经 ５ ］ 共 ９０ ０个
３ 结 论
通 过 大量计 算 得到 了关 键截 面 的应力 云 图和 整个 开 挖 过程 中拉 、 应 力 曲线 图． 根 据 拉 、 压 并 压应 力 云 图研 究分 析 ， 建议 兰州 市 南 山伏 龙 平双 层公 路 隧道 的具 体施 工 方案 为分 部开挖 法 （ 即方 案 － ） 同时根 ． 据 应力 图分 析 ， 了确保 安 全施 工 ， 为 在开 挖过 程 中做好 洞 内 的收敛 量测 工作 ， 到信 息化施 工 ， 做 以便 对 开
摘
要： 以弹 塑 性 有 限元 法 为 基 础 ， 用 大 型 的仿 真模 拟 软 件 （ 利 ＡＮＳ ＹＳ中 的 土 木 模 块 ） 分 析 了 该 隧 道 在 长 台 ，
阶施 工 方 法 和 分 部 开 挖 施 工 方 法 中各 施 工 阶 段 围 岩 和 衬 砌 在 空 间 的受 力 状 态 ， 形 状 态 ， 虑 材 料 的 非 线 性 变 考 特征 ， 用 Ｄ 采 Ｐ屈 服 准 则 ， 对 这 些 结 果 加 以 分 析 和 总 结 ， 以 后 的 具 体 的 结 构 设 计 和 施 工 提 供 有 力 的 理 论 支 并 为
２ ２２ 结果 分析 比较 ．
１ 各工 法应 力 比较及 其分 析 ） 理性 ， 绘出 了第一 和第三 主应 力在 一 －２ １ 并 ４ｍ（ 号截 面 ， 即最不利截 面） 处的横截 面应 力云 图， 如下 图．
当隧道施工完毕 后（ 即最后一个 开挖 时间 步完成 后 ）从 应力 和位 移 等几个 方 面来讨论 开 挖方案 的合 ，
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图 ２ 长 台阶 开挖 示意 图
Ｆｉ ． ２ Ｔｈｅ ｓ ｅ ｃ ｐ ｏ ｏ — ｔ ｐ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｇ ｋ ｔ ｈ ｍａ ｆｌ ｎｇ ｓ ｅ ｘｃ ｖ ｔｏ
图 ３ 开挖 步骤 及 支护 示意 图
Ｆｉ ． ３ Ｔｈ ｋ ｔ ｈ ｍ ａ ｆｅ ｃ ｖ ｔｏ ｔ ｐ ａ ｕ ｐ ｒ ｇ ｅ ｓ ｅ ｃ ｐ ｏ ｘ ａ ａ ｉ ｎ ｓ ｅ ｎｄ ｓ ｐ ｏ ｔ
第 ２期
牛 泽林 等 ： 层 黄 土 公 路 隧道 各 施 工 方 案 的模 拟 与研 究 双
表 １ 地 层 和 材料 参数
１９ ９
根据 ＡＮＳ Ｓ软 件 的规 定 ］ 具 体 为 施 加 向 上 加 速 Ｙ ，
度． 用 的材料 参数 如表 １ 示． 采 所
２ ２ 开 挖模 拟及 结果 分析 ．
图 ８ 方 案 １拉 、 应 力 曲 线 压
Ｆｉ ｇ．８ Ｔｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｍ ｐ ｅ ｓｏ ｔ ｅ ｓ ｃ ｖｅ ， ｅ ｈ ｄ １ ｎｓｏ ｎ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｓ ｒ ｓ ｕｒ ｓ Ｍ ｔ ｏ
图 ９ 方 案 ２拉 、 应 力 曲 线 压
Ｆ ｇ Ｔｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｍ ｐ ｅ ｓｏ ｔ ｅ ｓ ｃ ｒ ｅ ， ｅ ｈ ｄ ２ ｉ ．９ ｎｓｏ ｎ ｏ ｒｓ ｉｎ ｓｒ ｓ ｕ ｖ ｓ Ｍ ｔ ｏ
Ｆｉ． ５ Ｔｈ ｉｓ ｒｎ ｉｇ ｓｒ ｓｏ ． ｅ ｔｏ ｏ ｔ ｏ ｇ ｅｆｒｔｇ ｉｄｎ ｔｅ ｓ ｒＮｏ １ ｓｃ ｉｎ ｆＭｅ ｈ ｄ ２
此 １ 截 面第一 主应 力 （ 号 即最 大拉 应力 ） ｋ 小 到大 ， 次 为分 部 开挖 法 、 台阶 法． ｂ最 依 长 方案 １与 方案 ２ 其 相差 １ ０ ７ＭＰ ， ， ． ８ ａ 并且 它们 的最大值 发 生在横 隔板 中下 部． 此 １ 截 面第 三主应 力 （ 号 即最 大压 应力 ） 从最 小 到大 ， 次 为长 台阶 法 、 依 分部 开 挖 法． 案 １与 方案 方