《隧道工程》課件第17講 隧道施工方法ppt課件

1、 TZ204-2021TZ321-2007TB 10121-2007鐵建立鐵建立 2007106號號 (試行試行) 經(jīng)規(guī)規(guī)范經(jīng)規(guī)規(guī)范2007119號號 鐵建立鐵建立2021777號號TZ214-2005 鐵建立鐵建立2005160號號新新 施工指南施工指南 參考書參考書隧道工程特點隧道工程特點隧道工程全部為隱蔽工程，工程地質(zhì)和水文非常隧道工程全部為隱蔽工程，工程地質(zhì)和水文非常重要，甚至起決議性的作用；重要，甚至起決議性的作用；隧道施工任務(wù)面少隧道施工任務(wù)面少(正常情況下只需進(jìn)、出口兩個正常情況下只需進(jìn)、出口兩個任務(wù)面任務(wù)面)，工期較長；，工期較長； 隧道施工環(huán)境差，采取有效措施加以改善；隧道施

2、工環(huán)境差，采取有效措施加以改善；工程施工不受季節(jié)變換及氣候變化的影響；工程施工不受季節(jié)變換及氣候變化的影響；傳統(tǒng)礦山法傳統(tǒng)礦山法隧道施工方法隧道施工方法山嶺隧道山嶺隧道施工方法施工方法淺埋及軟土淺埋及軟土隧道施工方法隧道施工方法水底隧道水底隧道施工方法施工方法礦山法鉆爆法礦山法鉆爆法掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法新奧法新奧法地下延續(xù)墻法地下延續(xù)墻法蓋挖法蓋挖法明挖法明挖法淺埋暗挖法淺埋暗挖法盾構(gòu)法盾構(gòu)法沉埋法沉埋法盾構(gòu)法盾構(gòu)法新奧法施工程序新奧法施工程序施工預(yù)備施工預(yù)備確定施工方案確定施工方案開挖開挖能否符能否符合管理合管理基準(zhǔn)？基準(zhǔn)？防水隔離層防水隔離層二次支護(hù)二次支護(hù)竣竣 工工是是修正施工方案修正施工方

3、案改動開挖方改動開挖方法和順序法和順序修正支修正支護(hù)參數(shù)護(hù)參數(shù)否否初期支護(hù)初期支護(hù)量測監(jiān)控量測監(jiān)控必要時須超前支必要時須超前支護(hù)或預(yù)先進(jìn)展地護(hù)或預(yù)先進(jìn)展地層改良層改良開挖方法分類：開挖方法分類：1 1 全斷面法全斷面法( (全斷面法、導(dǎo)洞超前全斷法全斷面法、導(dǎo)洞超前全斷法) )2 2 臺階法臺階法( (兩臺階、三臺階、三臺階七步開挖法、兩臺階、三臺階、三臺階七步開挖法、環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留中心土法等環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留中心土法等) )3 3 中隔壁法中隔壁法( (中隔壁法和交叉中隔壁法中隔壁法和交叉中隔壁法) )4 4 側(cè)壁導(dǎo)坑法側(cè)壁導(dǎo)坑法( (單側(cè)壁導(dǎo)坑法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法單側(cè)壁導(dǎo)坑法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法) )5 5

4、 其他方法其他方法( (中洞法和洞樁法等中洞法和洞樁法等) )第三節(jié)第三節(jié) 主要開挖方法主要開挖方法 全采用全斷面法應(yīng)留意的問題全采用全斷面法應(yīng)留意的問題(1) 摸清開挖面前方的地質(zhì)情況，隨時預(yù)備好應(yīng)急措摸清開挖面前方的地質(zhì)情況，隨時預(yù)備好應(yīng)急措施包括改動施工方法等，以確保施工平安；施包括改動施工方法等，以確保施工平安；(2) 各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揚(yáng)機(jī)械設(shè)各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揚(yáng)機(jī)械設(shè)備的效率；備的效率； (3) 加強(qiáng)各項輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)，保證任加強(qiáng)各項輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)，保證任務(wù)面有足夠新穎空氣；務(wù)面有足夠新穎空氣；為控制超欠挖，提高爆破效果，有條

5、件時可采為控制超欠挖，提高爆破效果，有條件時可采用導(dǎo)洞超前的方法進(jìn)展全斷面開挖用導(dǎo)洞超前的方法進(jìn)展全斷面開挖1212下導(dǎo)洞普通超前全斷面下導(dǎo)洞普通超前全斷面510m，其循環(huán)進(jìn)尺為，其循環(huán)進(jìn)尺為23m。 優(yōu)點：優(yōu)點：下導(dǎo)洞能起到超前地質(zhì)預(yù)告作用，便于采取應(yīng)下導(dǎo)洞能起到超前地質(zhì)預(yù)告作用，便于采取應(yīng)急措施，防患于未然。急措施，防患于未然。當(dāng)?shù)叵滤^豐富時，利用超前下導(dǎo)洞降低地下當(dāng)?shù)叵滤^豐富時，利用超前下導(dǎo)洞降低地下水位效果好，對于大斷面隧道尤為適用；水位效果好，對于大斷面隧道尤為適用； 隧道下導(dǎo)洞進(jìn)展作業(yè)，沒有二次倒運，便于隧道下導(dǎo)洞進(jìn)展作業(yè)，沒有二次倒運，便于大型機(jī)械出碴、運料。擴(kuò)挖時爆破臨空面

6、大，大型機(jī)械出碴、運料。擴(kuò)挖時爆破臨空面大，對圍巖擾動也相對較小，各種耗費也較節(jié)??；對圍巖擾動也相對較小，各種耗費也較節(jié)??； 適用條件：適用條件：單線隧道單線隧道、級圍巖；級圍巖；雙線隧道雙線隧道、級圍巖；級圍巖；地下水形狀：有滲水或股水。地下水形狀：有滲水或股水。 臺階法可以按臺階長度、開挖分部分為多種方式。臺階法可以按臺階長度、開挖分部分為多種方式?？筛鶕?jù)地層條件、斷面大小和機(jī)械配備情況選用?？筛鶕?jù)地層條件、斷面大小和機(jī)械配備情況選用。適用條件：適用條件：兩部臺階法可用于雙線隧道兩部臺階法可用于雙線隧道III級以上圍巖，也可用于級以上圍巖，也可用于單線隧道單線隧道IV級以上圍巖地段。級以上

7、圍巖地段。三部臺階法可用于客運專線雙線隧道三部臺階法可用于客運專線雙線隧道III、IV級圍巖、級圍巖、單線隧道單線隧道VI級圍巖。級圍巖。臺階法施工應(yīng)符合以下規(guī)定：臺階法施工應(yīng)符合以下規(guī)定：根據(jù)圍巖條件和施工機(jī)械配備情況合理確定臺階長度、根據(jù)圍巖條件和施工機(jī)械配備情況合理確定臺階長度、臺階高度及臺階數(shù)量，其各部外形應(yīng)有利于堅持圍巖臺階高度及臺階數(shù)量，其各部外形應(yīng)有利于堅持圍巖穩(wěn)定時的前提下盡量便于機(jī)械作業(yè)。穩(wěn)定時的前提下盡量便于機(jī)械作業(yè)。當(dāng)圍巖自穩(wěn)才干較好，隧道開挖跨度不大時，為方便當(dāng)圍巖自穩(wěn)才干較好，隧道開挖跨度不大時，為方便作業(yè)，臺階長度宜控制在作業(yè)，臺階長度宜控制在1050m以內(nèi)，圍巖穩(wěn)

8、定性較以內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性較差時，臺階長度宜控制在差時，臺階長度宜控制在310m。上部斷面運用鋼架時，可采用擴(kuò)展拱腳和施作鎖腳錨上部斷面運用鋼架時，可采用擴(kuò)展拱腳和施作鎖腳錨桿桿(管管)等措施，防止拱部下沉變形。上下斷面初期支等措施，防止拱部下沉變形。上下斷面初期支護(hù)鋼架銜接應(yīng)平順，螺栓銜接應(yīng)結(jié)實。護(hù)鋼架銜接應(yīng)平順，螺栓銜接應(yīng)結(jié)實。臺階法施工應(yīng)符合以下規(guī)定：臺階法施工應(yīng)符合以下規(guī)定：圍巖整體性較差時，施工中應(yīng)采取措施減少下部開挖圍巖整體性較差時，施工中應(yīng)采取措施減少下部開挖時對上部圍巖和支護(hù)的擾動，下部斷面開挖應(yīng)兩側(cè)交時對上部圍巖和支護(hù)的擾動，下部斷面開挖應(yīng)兩側(cè)交錯進(jìn)展，下部斷面應(yīng)在上部斷面噴混凝

9、土到達(dá)一定強(qiáng)錯進(jìn)展，下部斷面應(yīng)在上部斷面噴混凝土到達(dá)一定強(qiáng)度后開挖。度后開挖。當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時進(jìn)尺宜為當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時進(jìn)尺宜為11.5m，落底后應(yīng)立刻施作，落底后應(yīng)立刻施作初期支護(hù)。初期支護(hù)。仰拱應(yīng)及時施作，使支護(hù)及早閉合成環(huán)。仰拱應(yīng)及時施作，使支護(hù)及早閉合成環(huán)。五、三臺階七步開挖法五、三臺階七步開挖法 三臺階七步開挖法是以弧形導(dǎo)坑預(yù)留中心土法為三臺階七步開挖法是以弧形導(dǎo)坑預(yù)留中心土法為根本方式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各根本方式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護(hù)沿隧道縱向錯開，平行推進(jìn)的施部位的開挖與支護(hù)沿隧道縱向錯開，平行推進(jìn)的施工方法。工方法。六、中隔壁法六、中隔壁

10、法(CD) 中隔壁法中隔壁法(CD(CD法法) )是將隧道分為左右兩部分進(jìn)展開是將隧道分為左右兩部分進(jìn)展開挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施作挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施作初期支護(hù)和中隔墻暫時支護(hù)，再分臺階開挖隧道另初期支護(hù)和中隔墻暫時支護(hù)，再分臺階開挖隧道另一側(cè)，并進(jìn)展相應(yīng)的初期支護(hù)的施工方法一側(cè)，并進(jìn)展相應(yīng)的初期支護(hù)的施工方法七、交叉中隔壁法七、交叉中隔壁法(CRD) 交叉中隔壁法交叉中隔壁法(CRD)(CRD)法是分部開挖、支護(hù)，分部閉法是分部開挖、支護(hù)，分部閉合成小環(huán)，最后全斷面閉合成大環(huán)。每開挖一部均合成小環(huán)，最后全斷面閉合成大環(huán)。每開挖一部均及時施作初期支護(hù)、

11、中隔壁及暫時仰拱。及時施作初期支護(hù)、中隔壁及暫時仰拱。八、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法八、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡工法眼鏡工法) 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時施作雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時施作導(dǎo)坑周圍初期支護(hù)及暫時支護(hù)，然后再根據(jù)地質(zhì)條導(dǎo)坑周圍初期支護(hù)及暫時支護(hù)，然后再根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小，對剩余部分采用二部或三部開挖的件、斷面大小，對剩余部分采用二部或三部開挖的方法。方法。根本術(shù)語根本術(shù)語1、超前中心土：是隧道掌子面前方一定體積的、超前中心土：是隧道掌子面前方一定體積的土體，呈圓柱形，圓柱體的高度和直徑大致等土體，呈圓柱形，圓柱體的高度和直徑大致等于隧道直徑。于隧道直徑。2、掌子面擠出變形

12、：是開挖介質(zhì)對隧道開挖產(chǎn)、掌子面擠出變形：是開挖介質(zhì)對隧道開挖產(chǎn)生的變形反響的主要表現(xiàn)方式，主要發(fā)生在超生的變形反響的主要表現(xiàn)方式，主要發(fā)生在超前中心土內(nèi)；擠出變形的大小取決于超前中心前中心土內(nèi)；擠出變形的大小取決于超前中心土的強(qiáng)度、變形特征及其所處的原始應(yīng)力場；土的強(qiáng)度、變形特征及其所處的原始應(yīng)力場；擠出變形發(fā)生在掌子面外表，沿隧道程度軸線擠出變形發(fā)生在掌子面外表，沿隧道程度軸線方向開展，其幾何外形大約呈軸對稱方向開展，其幾何外形大約呈軸對稱(掌子面鼓掌子面鼓出出)，或在掌子面構(gòu)成螺旋狀突出。，或在掌子面構(gòu)成螺旋狀突出。3、隧道預(yù)收斂：是隧道掌子面前方的實際輪廓、隧道預(yù)收斂：是隧道掌子面前方

13、的實際輪廓線的收斂變形，完全取決于超前中心土的強(qiáng)度線的收斂變形，完全取決于超前中心土的強(qiáng)度及變形特性與其原始應(yīng)力形狀間的關(guān)系。及變形特性與其原始應(yīng)力形狀間的關(guān)系。開挖介量變形反響研討的三個階段開挖介量變形反響研討的三個階段 第一階段：確定了隧道三種變形類型第一階段：確定了隧道三種變形類型(掌子面掌子面擠出變形、預(yù)收斂變形及收斂變形擠出變形、預(yù)收斂變形及收斂變形)及相應(yīng)的隧及相應(yīng)的隧道不穩(wěn)定的表現(xiàn)方式道不穩(wěn)定的表現(xiàn)方式(圍巖零落、剝落、掌子面圍巖零落、剝落、掌子面坍塌及隧道塌方坍塌及隧道塌方)。 第二階段：實驗證明一切變形及變形引起的不第二階段：實驗證明一切變形及變形引起的不穩(wěn)定景象均直接或間接

14、與掌子面前方超前中心穩(wěn)定景象均直接或間接與掌子面前方超前中心土的強(qiáng)度有關(guān)。土的強(qiáng)度有關(guān)。 第三階段：進(jìn)展了人為調(diào)理和改良超前中心土第三階段：進(jìn)展了人為調(diào)理和改良超前中心土強(qiáng)度以調(diào)理隧道變形的實驗，研討了如何將超強(qiáng)度以調(diào)理隧道變形的實驗，研討了如何將超前中心土作為穩(wěn)定圍巖的工具。前中心土作為穩(wěn)定圍巖的工具。開挖介量變形反響研討成果開挖介量變形反響研討成果1、開挖介質(zhì)對隧道開挖作業(yè)的變形反響預(yù)示著、開挖介質(zhì)對隧道開挖作業(yè)的變形反響預(yù)示著能否可以構(gòu)成成拱效應(yīng)及成拱效應(yīng)的位置，即能否可以構(gòu)成成拱效應(yīng)及成拱效應(yīng)的位置，即預(yù)示著隧道所能到達(dá)的穩(wěn)定等級。預(yù)示著隧道所能到達(dá)的穩(wěn)定等級。2、變形反響從掌子面前方

15、的超前中心土開場，、變形反響從掌子面前方的超前中心土開場，逐漸沿隧道向后開展；變形反響不僅包括收斂逐漸沿隧道向后開展；變形反響不僅包括收斂變形，而是由擠出變形、預(yù)收斂變形和收斂變變形，而是由擠出變形、預(yù)收斂變形和收斂變形組成。收斂變形只是錯綜復(fù)雜的應(yīng)力形組成。收斂變形只是錯綜復(fù)雜的應(yīng)力-應(yīng)變過應(yīng)變過程的最后階段。程的最后階段。3、掌子面、掌子面超前中心土體系的變形反響與隧道超前中心土體系的變形反響與隧道洞身變形之間存在直接聯(lián)絡(luò)，前者是因，后者洞身變形之間存在直接聯(lián)絡(luò)，前者是因，后者是果，從而強(qiáng)調(diào)對掌子面是果，從而強(qiáng)調(diào)對掌子面超前中心土體系的超前中心土體系的變形反響進(jìn)展監(jiān)測的重要性，而不僅僅只對

16、隧變形反響進(jìn)展監(jiān)測的重要性，而不僅僅只對隧道洞身的變形進(jìn)展監(jiān)測。道洞身的變形進(jìn)展監(jiān)測。開挖介量變形反響研討成果開挖介量變形反響研討成果4、對超前中心土進(jìn)展防護(hù)和加固，提高其剛度，、對超前中心土進(jìn)展防護(hù)和加固，提高其剛度，可以控制超前中心土的變形可以控制超前中心土的變形(擠出變形及預(yù)收斂擠出變形及預(yù)收斂變形變形)，從而可控制隧道洞身的收斂變形。，從而可控制隧道洞身的收斂變形。 研討緒論證明：可以把超前中心土視作一種研討緒論證明：可以把超前中心土視作一種新的隧道長期和短期穩(wěn)定的工具；超前中心土新的隧道長期和短期穩(wěn)定的工具；超前中心土的強(qiáng)度及變形特性是隧道變形的真正緣由；可的強(qiáng)度及變形特性是隧道變形

17、的真正緣由；可以經(jīng)過對超前中心土進(jìn)展防護(hù)和加固，提高其以經(jīng)過對超前中心土進(jìn)展防護(hù)和加固，提高其強(qiáng)度，以到達(dá)控制超前中心土變形，并最終控強(qiáng)度，以到達(dá)控制超前中心土變形，并最終控制隧道變形的目的；超前中心土的強(qiáng)度和變形制隧道變形的目的；超前中心土的強(qiáng)度和變形特性對隧道的長期和短期穩(wěn)定起決議作用。特性對隧道的長期和短期穩(wěn)定起決議作用。任務(wù)程序表任務(wù)程序表時期時期階段階段概述概述設(shè)計設(shè)計勘測勘測診斷診斷處治處治自然平衡狀態(tài)分析自然平衡狀態(tài)分析無穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象的分析與預(yù)測（無穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象的分析與預(yù)測（*）采用穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象控制（采用穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象控制（*）施工施工作業(yè)作業(yè)監(jiān)控監(jiān)控最終設(shè)

18、最終設(shè) 計調(diào)整計調(diào)整運用穩(wěn)定方法控制變形現(xiàn)象（運用穩(wěn)定方法控制變形現(xiàn)象（*）變形現(xiàn)象的控制與監(jiān)測（變形現(xiàn)象的控制與監(jiān)測（*）,此變形現(xiàn)象被此變形現(xiàn)象被作為隧道掘進(jìn)過程中圍巖的反應(yīng)（開挖處擠壓作為隧道掘進(jìn)過程中圍巖的反應(yīng)（開挖處擠壓及隧道輪廓處收斂監(jiān)測，以及巖層內(nèi)部的變化及隧道輪廓處收斂監(jiān)測，以及巖層內(nèi)部的變化監(jiān)測）監(jiān)測）變形現(xiàn)象解釋（變形現(xiàn)象解釋（*）開挖面和隧道支護(hù)體系穩(wěn)定平衡開挖面和隧道支護(hù)體系穩(wěn)定平衡二、實施要點二、實施要點設(shè)計階段設(shè)計階段勘察勘察診斷診斷處治處治設(shè)計階段設(shè)計階段實施實施監(jiān)測監(jiān)測反響反響1.1.設(shè)計階段設(shè)計階段(1)勘察階段勘察階段(2)診斷階段診斷階段(3)處治階段處治

19、階段2.2.施工階段施工階段(1)實施階段實施階段 設(shè)計完成后，進(jìn)入實施階段。根據(jù)設(shè)計確定的典型設(shè)計完成后，進(jìn)入實施階段。根據(jù)設(shè)計確定的典型縱、橫斷面，進(jìn)展隧道開挖和支護(hù)。對于脆弱不良地縱、橫斷面，進(jìn)展隧道開挖和支護(hù)。對于脆弱不良地層，普通需求進(jìn)展超前加固，然后進(jìn)展全斷面機(jī)械化層，普通需求進(jìn)展超前加固，然后進(jìn)展全斷面機(jī)械化開挖，進(jìn)度可達(dá)開挖，進(jìn)度可達(dá)50m/月。月。(2)監(jiān)控量測監(jiān)控量測 監(jiān)控和施工同時進(jìn)展，目的是監(jiān)測地層對開監(jiān)控和施工同時進(jìn)展，目的是監(jiān)測地層對開挖和穩(wěn)定措施的真正反響。反響以變形景象表現(xiàn)挖和穩(wěn)定措施的真正反響。反響以變形景象表現(xiàn)出來。為此，在開挖面前方、開挖面上及后方安出來。

20、為此，在開挖面前方、開挖面上及后方安裝適宜的監(jiān)測點。裝適宜的監(jiān)測點。掌子面前方預(yù)收斂掌子面前方預(yù)收斂分層沉降監(jiān)測儀分層沉降監(jiān)測儀擠出變形擠出變形滑動式縱向測微計滑動式縱向測微計地表及地層收斂地表及地層收斂桿式分層徑向變形儀桿式分層徑向變形儀收斂變形收斂變形特制條帶式變形計特制條帶式變形計(3)設(shè)計調(diào)整設(shè)計調(diào)整 經(jīng)過監(jiān)測結(jié)果的分析和解釋，施工主管決議經(jīng)過監(jiān)測結(jié)果的分析和解釋，施工主管決議能否繼續(xù)按設(shè)計的斷面和施工方案進(jìn)展施工，或能否繼續(xù)按設(shè)計的斷面和施工方案進(jìn)展施工，或?qū)δ承┐胧┻M(jìn)展調(diào)整，以保證開挖面和洞周圍巖對某些措施進(jìn)展調(diào)整，以保證開挖面和洞周圍巖之間的穩(wěn)定平衡，確保隧道建成。之間的穩(wěn)定平衡

21、，確保隧道建成。 隧道完工后，必需繼續(xù)進(jìn)展系統(tǒng)的監(jiān)測，以保隧道完工后，必需繼續(xù)進(jìn)展系統(tǒng)的監(jiān)測，以保證隧道在整個壽命期的平安。證隧道在整個壽命期的平安。1、地層變形反響的分析方式不同、地層變形反響的分析方式不同 新奧法對地層變形反響的分析僅限于掌子面的后方，新奧法對地層變形反響的分析僅限于掌子面的后方，僅對隧道收斂進(jìn)展分析；新意法不僅對掌子面后方的僅對隧道收斂進(jìn)展分析；新意法不僅對掌子面后方的地層變形反響地層變形反響(收斂收斂)進(jìn)展分析，而且更注重對掌子面及進(jìn)展分析，而且更注重對掌子面及掌子面前掌子面前方地層的變形方地層的變形反響反響(掌子面擠掌子面擠出變形和預(yù)收出變形和預(yù)收斂斂)進(jìn)展分析。進(jìn)展

22、分析。2、地層變形反響的控制方式不同、地層變形反響的控制方式不同 由于對地層變形反響的分析方式不同，新奧法與新由于對地層變形反響的分析方式不同，新奧法與新意法對地層變形反響的控制方式也不同。意法對地層變形反響的控制方式也不同。 新奧法采用錨桿、放射混凝土、鋼拱架、施作仰拱新奧法采用錨桿、放射混凝土、鋼拱架、施作仰拱 等手段，僅對掌子面后方的隧道施加約束作用；新意等手段，僅對掌子面后方的隧道施加約束作用；新意法不僅要求隧道的支護(hù)措施法不僅要求隧道的支護(hù)措施(包括二次襯砌和仰拱包括二次襯砌和仰拱)要與要與掌子面堅持適當(dāng)間隔，不能落后掌子面太遠(yuǎn)，對隧道掌子面堅持適當(dāng)間隔，不能落后掌子面太遠(yuǎn)，對隧道提

23、供延續(xù)的約束作用，而且要求對超前中心土采取適提供延續(xù)的約束作用，而且要求對超前中心土采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)和加固措施，提高其強(qiáng)度和變形特性，對隧當(dāng)?shù)姆雷o(hù)和加固措施，提高其強(qiáng)度和變形特性，對隧道提供超前約束作用。道提供超前約束作用。 四、國外運用實例四、國外運用實例意大利羅馬意大利羅馬-那不勒斯高速鐵路隧道工程那不勒斯高速鐵路隧道工程 意大利羅馬意大利羅馬-那不勒斯高速鐵道路上共有隧道那不勒斯高速鐵道路上共有隧道22座，座，總長為總長為21.8 km，均采用，均采用“新意法進(jìn)展設(shè)計和施工。新意法進(jìn)展設(shè)計和施工。隧道工程采用隧道工程采用“一攬子承包合同。該工程于一攬子承包合同。該工程于1994年年開工開工

24、,全斷面機(jī)械化開挖，施工進(jìn)度很快全斷面機(jī)械化開挖，施工進(jìn)度很快(到達(dá)每任務(wù)到達(dá)每任務(wù)面約面約100 m/月月)，且繼續(xù)、穩(wěn)定。施工工期、造價、平，且繼續(xù)、穩(wěn)定。施工工期、造價、平安、質(zhì)量等都得到了很好的控制。安、質(zhì)量等都得到了很好的控制。“新意法在該工新意法在該工程中的運用獲得了勝利。程中的運用獲得了勝利。 意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路隧道工程意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路隧道工程意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路全長約意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路全長約92km，其，其中隧道總長中隧道總長84.5 km。隧道穿越復(fù)雜多變的、極差的地。隧道穿越復(fù)雜多變的、極差的地層，斷面面積約層，斷面面

25、積約140 m2 。該工程采用。該工程采用“新意法新意法 編制編制設(shè)計規(guī)范，并以此為根底進(jìn)展工程招標(biāo)和施工設(shè)計。設(shè)計規(guī)范，并以此為根底進(jìn)展工程招標(biāo)和施工設(shè)計。該工程地質(zhì)條件雖很差，但是，由于按該工程地質(zhì)條件雖很差，但是，由于按“新意法新意法 進(jìn)進(jìn)展設(shè)計和施工，把風(fēng)險降到了最低，因此仍以展設(shè)計和施工，把風(fēng)險降到了最低，因此仍以“交鑰交鑰匙合同方式發(fā)包。該工程于匙合同方式發(fā)包。該工程于1998年開工，全斷面開年開工，全斷面開挖，機(jī)械化程度很高。工程進(jìn)展順利，每個任務(wù)面平挖，機(jī)械化程度很高。工程進(jìn)展順利，每個任務(wù)面平均月成洞均月成洞50m?！靶乱夥ㄔ谠摴こ讨械倪\用獲得了宏新意法在該工程中的運用獲得了

26、宏大勝利。大勝利。 Vasto隧道全長約隧道全長約6 200 m，最大埋深約，最大埋深約 m，直徑約，直徑約12 m，位于意大利位于意大利Ancona-Bari鐵道路上。除接近洞口段外，鐵道路上。除接近洞口段外，Vasto隧道全部穿越黏土地層。在隧道深度處，地層飽水且隧道全部穿越黏土地層。在隧道深度處，地層飽水且對斷層極為敏感。對斷層極為敏感。 1984年，從北洞口開場年，從北洞口開場Vasto隧道的開挖作業(yè)。隧道的開挖作業(yè)。 開挖作開挖作業(yè)不斷接續(xù)到業(yè)不斷接續(xù)到1990年，期間不斷發(fā)生嚴(yán)重事故，進(jìn)度緩慢。年，期間不斷發(fā)生嚴(yán)重事故，進(jìn)度緩慢。 該隧道原設(shè)計情況為臺階法開挖，開挖后立刻進(jìn)展該隧道

27、原設(shè)計情況為臺階法開挖，開挖后立刻進(jìn)展放射混凝土、鋼拱架和鋼筋網(wǎng)初期支護(hù)；二次襯砌采放射混凝土、鋼拱架和鋼筋網(wǎng)初期支護(hù)；二次襯砌采用用1 m厚的鋼筋混凝土，二次襯砌緊跟掌子面，并在保厚的鋼筋混凝土，二次襯砌緊跟掌子面，并在保管中心土的情況下進(jìn)展?jié)仓?，隨后澆筑隧道邊墻混凝管中心土的情況下進(jìn)展?jié)仓?，隨后澆筑隧道邊墻混凝土，最后澆筑仰拱混凝土。土，最后澆筑仰拱混凝土。 隧道第隧道第1次發(fā)生嚴(yán)重變形后，施工單位采取了許多措次發(fā)生嚴(yán)重變形后，施工單位采取了許多措施，企圖恢復(fù)隧道掘進(jìn)，但是這些措施最終都沒有發(fā)施，企圖恢復(fù)隧道掘進(jìn)，但是這些措施最終都沒有發(fā)揚(yáng)作用，最終在揚(yáng)作用，最終在km38+075里程處里

28、程處(覆蓋層厚度為覆蓋層厚度為 38 m)發(fā)生了嚴(yán)重坍方，涉及隧道掌子面及其后方大約發(fā)生了嚴(yán)重坍方，涉及隧道掌子面及其后方大約40m范圍。同時，隧道二次襯砌構(gòu)造產(chǎn)生嚴(yán)重變形范圍。同時，隧道二次襯砌構(gòu)造產(chǎn)生嚴(yán)重變形(大于大于1m) ，致使無法繼續(xù)施工。，致使無法繼續(xù)施工。 Vasto隧道出現(xiàn)上述問題后，隧道出現(xiàn)上述問題后，Pietro Lunardi教授應(yīng)教授應(yīng)邀為該工程提供處理方案，使隧道恢復(fù)施工，并完成邀為該工程提供處理方案，使隧道恢復(fù)施工，并完成隧道剩余任務(wù)量。隧道剩余任務(wù)量。Pietro Lunardi教授遂對該隧道提教授遂對該隧道提出了基于出了基于“新意法原理的設(shè)計、施工方案，其根本新

29、意法原理的設(shè)計、施工方案，其根本原那么是對掌子面前方的超前中心土進(jìn)展超前約束和原那么是對掌子面前方的超前中心土進(jìn)展超前約束和加固，以控制其變形。加固，以控制其變形。 采用特性線法和三維擠出實驗法這采用特性線法和三維擠出實驗法這2種方法對隧道種方法對隧道線路的應(yīng)力一應(yīng)變特性進(jìn)展預(yù)測線路的應(yīng)力一應(yīng)變特性進(jìn)展預(yù)測(見圖見圖2)。這。這2種方法種方法對低、中、高應(yīng)力形狀都有效。特性線法較為直接，對低、中、高應(yīng)力形狀都有效。特性線法較為直接，以特性線實際為根底，根據(jù)實踐情況運用分析法或數(shù)以特性線實際為根底，根據(jù)實踐情況運用分析法或數(shù)值法進(jìn)展計算；三維擠出實驗法相對較為繁瑣，以三值法進(jìn)展計算；三維擠出實驗

30、法相對較為繁瑣，以三維擠出實驗為根底。維擠出實驗為根底。 在在Vasto隧道中，除了洞口附近很短區(qū)段外，運用隧道中，除了洞口附近很短區(qū)段外，運用上述上述2種方法均預(yù)測到能夠會發(fā)生相當(dāng)大的擠出變形，種方法均預(yù)測到能夠會發(fā)生相當(dāng)大的擠出變形，導(dǎo)致掌子面不穩(wěn)定，并最終導(dǎo)致宏大的預(yù)收斂及收導(dǎo)致掌子面不穩(wěn)定，并最終導(dǎo)致宏大的預(yù)收斂及收斂變形斂變形(徑向收斂超越徑向收斂超越100 cm)。預(yù)測的變形值很高，。預(yù)測的變形值很高，能夠會導(dǎo)致嚴(yán)重的失穩(wěn)景象，如掌子面坍塌，并最能夠會導(dǎo)致嚴(yán)重的失穩(wěn)景象，如掌子面坍塌，并最終導(dǎo)致隧道坍方。終導(dǎo)致隧道坍方。 決議采取復(fù)合防護(hù)技術(shù)，即既在超前中心土的周決議采取復(fù)合防護(hù)技

31、術(shù)，即既在超前中心土的周圍構(gòu)成超前約束效應(yīng)圍構(gòu)成超前約束效應(yīng)(維護(hù)作用維護(hù)作用)，并對超前中心土進(jìn)，并對超前中心土進(jìn)展直接加固展直接加固(加固作用加固作用)，之后進(jìn)展全斷面開挖。，之后進(jìn)展全斷面開挖。 根據(jù)隧道開挖過程中將遇到的不同地質(zhì)類型，設(shè)根據(jù)隧道開挖過程中將遇到的不同地質(zhì)類型，設(shè)計了計了3種不同的隧道斷面并采用了不同的超前支護(hù)措種不同的隧道斷面并采用了不同的超前支護(hù)措施，見圖施，見圖3。 對于上述對于上述3種隧道斷面方式，均在隧道掌子面后方種隧道斷面方式，均在隧道掌子面后方施作初期支護(hù)施作初期支護(hù)(包括鋼支撐和放射混凝土包括鋼支撐和放射混凝土)，并施作，并施作仰拱使隧道封鎖成環(huán)，最后施作

32、二次混凝土襯砌。仰拱使隧道封鎖成環(huán)，最后施作二次混凝土襯砌。 一旦確定了隧道的斷面類型，就可以進(jìn)展玻璃纖一旦確定了隧道的斷面類型，就可以進(jìn)展玻璃纖維錨桿超前中心土的加固設(shè)計。加固設(shè)計包括確定維錨桿超前中心土的加固設(shè)計。加固設(shè)計包括確定需求施作的玻璃纖維錨桿的數(shù)量、長度以及在掌子需求施作的玻璃纖維錨桿的數(shù)量、長度以及在掌子面的幾何布置外形。面的幾何布置外形。 1992年，年，2個洞口的施工同時恢復(fù)，北洞口主要個洞口的施工同時恢復(fù)，北洞口主要是對隧道坍方段進(jìn)展治理，而南洞口那么開場隧道是對隧道坍方段進(jìn)展治理，而南洞口那么開場隧道開挖。每周任務(wù)開挖。每周任務(wù)7 d，平均進(jìn)度為月成洞約，平均進(jìn)度為月成

33、洞約50 m。 洞口位置洞口位置明洞段明洞段過渡段過渡段洞口段洞口段隧道洞身段隧道洞身段上下部開挖分界限上下部開挖分界限23m1 2D 洞口位置洞口位置災(zāi)害現(xiàn)象災(zāi)害現(xiàn)象問題點問題點主要措施主要措施滑坡滑坡由于洞口挖方破壞了原坡面的平由于洞口挖方破壞了原坡面的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致滑坡；在原地層滑衡狀態(tài)，導(dǎo)致滑坡；在原地層滑坡線上開挖，導(dǎo)致出現(xiàn)新的滑坡坡線上開挖，導(dǎo)致出現(xiàn)新的滑坡地表錨桿、注漿樁、深地表錨桿、注漿樁、深基樁、擋墻、土袋等基樁、擋墻、土袋等崩塌落石崩塌落石在陡坡山崖處開挖，即使圍巖條在陡坡山崖處開挖，即使圍巖條件較好也極可能出現(xiàn)崩塌或落石件較好也極可能出現(xiàn)崩塌或落石噴射混凝土、地表錨桿、噴

34、射混凝土、地表錨桿、錨索、防落石棚、注漿錨索、防落石棚、注漿偏壓偏壓由于地形的非對稱性，作用在隧由于地形的非對稱性，作用在隧道橫斷面上的荷載不平衡，加大道橫斷面上的荷載不平衡，加大隧道結(jié)構(gòu)上的壓力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剪隧道結(jié)構(gòu)上的壓力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剪切破壞。切破壞。平衡壓重填土、護(hù)坡?lián)跗胶鈮褐靥钔?、護(hù)坡?lián)鯄?、挖切土體、減輕偏墻、挖切土體、減輕偏壓力壓力泥石流泥石流泥石流的沖擊力極大，多從溝谷泥石流的沖擊力極大，多從溝谷沖下，危害結(jié)構(gòu)物安全沖下，危害結(jié)構(gòu)物安全沿溝谷設(shè)梯級防沙壩沿溝谷設(shè)梯級防沙壩雪崩雪崩與泥石流同樣具有極大沖擊力，與泥石流同樣具有極大沖擊力，多發(fā)生在溝谷或陡坡處多發(fā)生在溝谷或陡坡處沿溝谷設(shè)梯級

35、防沙壩，沿溝谷設(shè)梯級防沙壩，洞口頂部設(shè)防護(hù)棚洞口頂部設(shè)防護(hù)棚 洞口段開挖方法確實定取決于工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和地形條件、隧道本身構(gòu)造特點、施工機(jī)具設(shè)備情況、洞外相鄰建筑的影響等諸多要素。施工中應(yīng)根據(jù)實踐，綜合選定洞口段開挖進(jìn)洞方案。2 、洞口段圍巖為、洞口段圍巖為級及以下時，可采用環(huán)形開挖預(yù)級及以下時，可采用環(huán)形開挖預(yù)留中心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法留中心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法CD法、法、交叉中隔壁法交叉中隔壁法CRD法等分部開挖法進(jìn)洞，開挖法等分部開挖法進(jìn)洞，開挖前應(yīng)按設(shè)計對圍巖進(jìn)展預(yù)加固。前應(yīng)按設(shè)計對圍巖進(jìn)展預(yù)加固。3、對于淺埋和偏壓隧道，應(yīng)采用地表預(yù)加固和圍巖、對于淺埋和偏壓隧道，

36、應(yīng)采用地表預(yù)加固和圍巖超前支護(hù)方法，做到超前支護(hù)方法，做到“先護(hù)后挖。先護(hù)后挖。 當(dāng)?shù)貙訔l件差，可采用套拱法施工進(jìn)洞時，套拱施當(dāng)?shù)貙訔l件差，可采用套拱法施工進(jìn)洞時，套拱施工工藝流程：工工藝流程：套拱施工各項作業(yè)應(yīng)參照以下要求進(jìn)展： 1 開挖開挖 根據(jù)丈量組放線，對拱架安設(shè)要求部位進(jìn)展掏槽開根據(jù)丈量組放線，對拱架安設(shè)要求部位進(jìn)展掏槽開挖，土槽寬縱向方向與初期支護(hù)厚度一樣。土槽挖，土槽寬縱向方向與初期支護(hù)厚度一樣。土槽開挖采用人工開挖風(fēng)鎬輔助的方式進(jìn)展。土槽挖好后，開挖采用人工開挖風(fēng)鎬輔助的方式進(jìn)展。土槽挖好后，要求內(nèi)外表成型好，無超挖和欠挖，以保證初期支護(hù)要求內(nèi)外表成型好，無超挖和欠挖，以保證初

37、期支護(hù)的厚度。的厚度。 去除套拱段上斷面土方，在套拱終了段留中部長去除套拱段上斷面土方，在套拱終了段留中部長1.0m 寬寬5.0m的中心土體以抵抗掌子面前的土體壓力。的中心土體以抵抗掌子面前的土體壓力。在掏槽過程中留意不可損壞注漿管，以便立拱架時將在掏槽過程中留意不可損壞注漿管，以便立拱架時將拱架與注漿管相焊接。拱架與注漿管相焊接。 2 拱架的加工、架設(shè)拱架的加工、架設(shè) 套拱段拱架宜采用工字鋼，為確保套拱段的初期支護(hù)凈套拱段拱架宜采用工字鋼，為確保套拱段的初期支護(hù)凈空尺寸、防止因拱頂下沉及側(cè)墻收斂而侵入凈空，拱架尺空尺寸、防止因拱頂下沉及側(cè)墻收斂而侵入凈空，拱架尺寸在原設(shè)計拱架的根底上外放寸在

38、原設(shè)計拱架的根底上外放20cm。其詳細(xì)加工要求及安。其詳細(xì)加工要求及安設(shè)工藝詳見施工工藝及技術(shù)要求。在加工及架設(shè)拱架過程設(shè)工藝詳見施工工藝及技術(shù)要求。在加工及架設(shè)拱架過程中要留意以下幾點：中要留意以下幾點： 1在拱架架設(shè)前，將拱架腳部鋪墊在拱架架設(shè)前，將拱架腳部鋪墊5cm厚的砂漿找平層，厚的砂漿找平層，并在砂漿上鋪設(shè)并在砂漿上鋪設(shè)5cm厚方木板，以防拱架下沉。在鋪設(shè)木厚方木板，以防拱架下沉。在鋪設(shè)木板時要留意對拱架標(biāo)高的控制。板時要留意對拱架標(biāo)高的控制。 2第一榀拱架要鑲嵌于事先挖好的土槽中，并與注漿第一榀拱架要鑲嵌于事先挖好的土槽中，并與注漿小導(dǎo)管焊接。在安設(shè)時不能隨意切割拱架及鋼管，并將各小導(dǎo)管焊接。在安設(shè)時不能隨意切割拱架及鋼管，并將各銜接螺栓上齊、擰緊，不得用小型號的螺栓替代。銜接螺栓上齊、擰緊，不得用小型號的螺栓替代。 3套拱段拱架安設(shè)時要保證中線、法線的準(zhǔn)確，其安設(shè)誤差套拱段拱架安設(shè)時要保證中線、法線的準(zhǔn)確，其安設(shè)誤差在允許誤差范圍之內(nèi)，保證其不偏、不斜、不前俯、不后仰，在允許誤差范圍之內(nèi)，保證其不偏、不斜、不前俯、不后仰，并對上斷面腳部按設(shè)計抬高