專題四隧道施工方法

1、 NoImage3、掌子面變形控制技術(shù)研究、掌子面變形控制技術(shù)研究 不同控制技術(shù)施工效應(yīng)對比分析不同控制技術(shù)施工效應(yīng)對比分析 對常規(guī)、預(yù)留核心土及掌子面加固對比超前注漿工法進(jìn)行對比分對常規(guī)、預(yù)留核心土及掌子面加固對比超前注漿工法進(jìn)行對比分析。析。 工況工況開挖方法開挖方法備注備注工況工況1 1常規(guī)臺階法常規(guī)臺階法上臺階長度上臺階長度9m9m，下臺階長，下臺階長6m6m工況工況2 2超前深孔帷幕注漿預(yù)加固超前深孔帷幕注漿預(yù)加固上臺階長度上臺階長度9m9m，下臺階長，下臺階長6m6m工況工況3 3環(huán)形開挖預(yù)留核心土環(huán)形開挖預(yù)留核心土上臺階長度上臺階長度9m9m，下臺階，下臺階6m6m，核心土長，核

2、心土長4.5m4.5m工況工況隧道埋隧道埋深深/m/m開挖方法開挖方法備注備注工況工況1 1300m300m臺階法臺階法上臺階長度上臺階長度6m6m，下臺階長，下臺階長6m6m，距落底掌子面，距落底掌子面9m9m施作仰拱施作仰拱工況工況2 2300m300m環(huán)形開挖預(yù)留核心環(huán)形開挖預(yù)留核心土土上臺階長度上臺階長度9m9m，核心土長，核心土長3m3m，距落底掌子面，距落底掌子面9m9m施作仰拱施作仰拱工況工況3 3300m300m環(huán)形開挖預(yù)留核心環(huán)形開挖預(yù)留核心土土上臺階長度上臺階長度9m9m，核心土長，核心土長4.5m4.5m，距落底掌子，距落底掌子面面9m9m施作仰拱施作仰拱工況工況4 43

3、00m300m環(huán)形開挖預(yù)留核心環(huán)形開挖預(yù)留核心土土上臺階長度上臺階長度9m9m，核心土長，核心土長6m6m，距落底掌子面，距落底掌子面9m9m施作仰拱施作仰拱完成情況完成情況4、洞周變形控制技術(shù)研究、洞周變形控制技術(shù)研究 計算工況圍巖級別隧道埋深/m開挖方法上斷面扁平率備注工況1300臺階法0.3上臺階長度9m，下臺階長6m工況2300臺階法0.45上臺階長度9m，下臺階長6m工況3300臺階法0.6上臺階長度9m，下臺階長6m工況4300臺階法0.3上臺階長度9m，下臺階長6m工況5300臺階法0.45上臺階長度9m，下臺階長6m工況6300臺階法0.6上臺階長度9m，下臺階長6m工況730

4、0臺階法0.3上臺階長度9m，下臺階長6m(1)上斷面扁平率的影響上斷面扁平率的影響效應(yīng)上臺階扁平率對拱頂下沉和下臺階水平收斂影響較??；上臺階扁平率對拱頂下沉和下臺階水平收斂影響較小；初期支護(hù)結(jié)構(gòu)所受拉應(yīng)力影響較大，易導(dǎo)致拱頂支護(hù)混初期支護(hù)結(jié)構(gòu)所受拉應(yīng)力影響較大，易導(dǎo)致拱頂支護(hù)混凝土開裂。凝土開裂。 完成情況完成情況(2)支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合時機(jī)研究支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合時機(jī)研究單線隧道單線隧道級圍巖工況如表級圍巖工況如表7-29所示，雙線隧道工況同臺階長度施所示，雙線隧道工況同臺階長度施工效應(yīng)部分。工效應(yīng)部分。表表-29-29計算工況計算工況工況隧道埋深/m開挖方法備注工況1300m臺階法上臺階長度6m，下臺

5、階長6m，距落底掌子面9m施作仰拱工況2300m臺階法上臺階長度9m，下臺階長6m，距落底掌子面9m施作仰拱工況3300m臺階法上臺階長度12m，下臺階長6m，距落底掌子面9m施作仰拱工況4300m臺階法上臺階長度6m，下臺階長6m，距落底掌子面3m施作仰拱工況5300m臺階法上臺階長度6m，下臺階長6m，距落底掌子面15m施作仰拱完成情況完成情況 及時支護(hù)封閉有利控制圍巖變形，在軟巖條件下應(yīng)改變流水及時支護(hù)封閉有利控制圍巖變形，在軟巖條件下應(yīng)改變流水作業(yè)，必要時單工序作業(yè)。作業(yè)，必要時單工序作業(yè)。（3）支護(hù)剛度對洞周位移的控制效果）支護(hù)剛度對洞周位移的控制效果以以級圍巖雙線隧道（隧道埋深級圍

6、巖雙線隧道（隧道埋深300m300m）為例，對雙層支護(hù)作用及第）為例，對雙層支護(hù)作用及第二層的支護(hù)時機(jī)進(jìn)行了分析二層的支護(hù)時機(jī)進(jìn)行了分析 。雙層支護(hù)形式可明顯改善支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)；雙層支護(hù)形式可明顯改善支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)；建議第二層支護(hù)與下臺階噴混凝土同時施作或與仰拱同建議第二層支護(hù)與下臺階噴混凝土同時施作或與仰拱同時施作。時施作。完成情況完成情況5、拱腳加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)、拱腳加強(qiáng)支護(hù)技術(shù)鎖腳、大拱腳、臨時仰拱不同形式。鎖腳、大拱腳、臨時仰拱不同形式。完成情況完成情況（1）鎖腳錨管有一定作用，軟巖現(xiàn)場施工質(zhì)量難以保）鎖腳錨管有一定作用，軟巖現(xiàn)場施工質(zhì)量難以保證。證。（2）擴(kuò)大拱腳對上臺階水平收斂有明

7、顯控制作用）擴(kuò)大拱腳對上臺階水平收斂有明顯控制作用 。（3）臨時仰拱對水平收斂有較好的控制作用，同時可）臨時仰拱對水平收斂有較好的控制作用，同時可改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。改善支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。6、錨桿作用時間效應(yīng)分析、錨桿作用時間效應(yīng)分析根據(jù)蘭渝線兩水隧道薄層炭質(zhì)千枚巖開挖后先施作錨桿時極易剝落掉快、根據(jù)蘭渝線兩水隧道薄層炭質(zhì)千枚巖開挖后先施作錨桿時極易剝落掉快、逐漸擴(kuò)大導(dǎo)致局部失穩(wěn)的現(xiàn)狀，擬先鋼架噴混凝土支護(hù)后再施作錨桿。逐漸擴(kuò)大導(dǎo)致局部失穩(wěn)的現(xiàn)狀，擬先鋼架噴混凝土支護(hù)后再施作錨桿。 （1）先噴后錨與先錨后噴兩種工法，其隧道變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力）先噴后錨與先錨后噴兩種工法，其隧道變形、支護(hù)結(jié)

8、構(gòu)受力及圍巖塑性區(qū)范圍差別都較小。及圍巖塑性區(qū)范圍差別都較小。（2）破碎巖層極易剝落掉快，此時可建議先噴后錨，有利于長錨）破碎巖層極易剝落掉快，此時可建議先噴后錨，有利于長錨桿施工，有利于施工平行作業(yè)，也有利于錨桿質(zhì)量控制桿施工，有利于施工平行作業(yè)，也有利于錨桿質(zhì)量控制 。 完成情況完成情況 眾所周知，新奧法是隧道施工理念的一大進(jìn)步。它的成就是將圍巖也視為支護(hù)承載體系的一部分；采用錨噴等簡單積極的支護(hù)技術(shù)以控制隧道的收斂變形；強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控量測以了解圍巖的變形反應(yīng)。但在最初新奧法原理闡述中將注意力集中到隧道開挖后收斂變形上，忽視了前方核心土變形的重要性，也沒有對預(yù)支護(hù)技術(shù)的作用給以足夠的認(rèn)識。新

9、奧法在處理低度至中度困難應(yīng)力強(qiáng)度條件下隧道開挖是成功的，但對惡劣的地層，淺埋地面環(huán)境控制要求高的條件下，新奧法就體現(xiàn)了它的局限性。新奧法原理之一是初期支護(hù)穩(wěn)定之后再施作二次襯砌，在不良地質(zhì)中機(jī)械應(yīng)用常導(dǎo)致不良后果。 該工法認(rèn)為，隧道掘進(jìn)時對隧道周邊及前方一定范圍的圍巖產(chǎn)生擾動，改變了圍巖原始應(yīng)力狀態(tài)。在開挖面周邊區(qū)域內(nèi)，圍巖由三軸應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠矫鎽?yīng)力狀態(tài)，開挖面及前方一定范圍內(nèi)圍巖應(yīng)力重分布。開挖后圍巖變形也在擾動區(qū)域內(nèi)提前發(fā)生，變形大小取決于開挖后的應(yīng)力狀態(tài)和圍巖強(qiáng)度及變形特征。 隧道開挖擾動后周邊及前方圍巖所產(chǎn)生的變形分為掌子面圍巖擠壓變形、掌子面前方圍巖預(yù)收斂變形及開挖后洞室圍巖收斂變

10、形三類 該工法分為兩個實施階段：在設(shè)計階段完成地質(zhì)勘察、診斷及處理措施設(shè)計；施工階段則邊實施作業(yè)邊監(jiān)控量測，然后優(yōu)化調(diào)整，使開挖面和洞身結(jié)構(gòu)體系形成平衡，保持穩(wěn)定。我國在不良地質(zhì)條件下修建隧道實踐中積累了豐富的經(jīng)驗，對不穩(wěn)定地層的開挖中，掌子面穩(wěn)定作用也有一定的認(rèn)識。例如很早就運用注漿技術(shù)加固前方及周邊的地層；土質(zhì)隧道中拱部常環(huán)狀開挖，預(yù)留核心土以防止掌子面的坍塌；在松散破碎巖體中利用超前小導(dǎo)管注漿及管棚技術(shù)以保護(hù)開挖面前方地層等。意大利及南歐國家把水平旋噴拱、預(yù)切槽及管棚等預(yù)支護(hù)的應(yīng)用稱為“先進(jìn)的新奧法”，認(rèn)為擴(kuò)大了新奧法的運用范圍。可見，A.DE.CO-RS工法是歸納了大量施工實踐經(jīng)驗，通過近代巖土力學(xué)三維分