隧道施工总结及其建议(6篇)
隧道施工总结及其建议篇1
关键词：地铁；盾构隧道；安全性评估
中图分类号：U45文献标识码：文章编号：
Abstract:Inthispaper,wetakethemetroshieldtunnelgothroughtheexistingstructuresasprojectbackground.Usingthefiniteelementsoftwaretosimulate,andintroductionthemethodsofsafetyassessmentforexistingstructuresduringmetroconstruction.
Keywords：shieldtunnel;metro;safetyassessment
0引言
21世纪随着我国城市化进程的加快，城市地下轨道交通进入了飞速发展阶段。在地面建筑密集、地下管线复杂的城市中心地区，由于周围环境的制约，隧道下穿既有结构的情况越来越多。新建隧道施工过程中，既有结构的安全如何保障，已成为学术界和工程界关注的焦点。
目前国内对地铁隧道下穿或近距离通过既有建（构）筑物的安全性评估工作尚属起步时期，现阶段的安全评估基本上都是基于建筑物在设计或竣工时的原始完好状态进行的评估，而不是基于建筑物的现有变形和沉降的现状评估。评估内容方面，在针对隧道施工过程中及施工完成后建筑物由于沉降或差异沉降，结构具体会受到怎样的影响，会产生多大的裂缝和变形，其分布规律如何等的研究基本上没有涉及到。本文旨在以某地地铁盾构隧道下穿既有砖混结构建筑物的工程实例为背景，介绍在既有结构现状基础上的安全性评估方法，并给出隧道通过既有结构后，可能产生的影响及变形和裂缝的分布情况。
1工程概况
既有结构为二层砖混结构，建筑平面尺寸29.7×6.9m，建筑面积445.46m2。开间尺寸3.3m，进深尺寸5.1m，走道宽度1.8m。建筑物一层层高3.30m，二层层高为3.04m，总高度为6.34m。楼梯间设置在建筑物的中部，楼盖及屋盖板采用预制钢筋混凝土圆孔板；建筑物外墙墙厚370mm，内墙墙厚240mm，墙体采用50号砂浆、75号粘土砖砌筑，现浇混凝土采用C20；建筑物基础采用浆砌片石条形基础，基础埋深为1.60m，外墙基础顶宽520mm，内墙基础顶宽500mm。
新建隧道从既有结构西侧端墙边穿过，隧道结构顶距既有结构基底约10.9m。地铁隧道与既有结构的位置关系如图1-1所示。
图1-1地铁隧道与火车站派出所位置关系
2评估方法
利用ANSYS有限元结构分析设计软件对其做三维空间模拟，砖混结构墙体选择实体单元，楼（屋）面板采用壳单元。边界条件设定办公楼西北角强制下沉位移、墙体线倾斜，东南角限制位移（铰接），墙底其它各点按peck曲线施加差异沉降模式。
分析结构在自重、楼（屋）面荷载以及竖向位移及倾斜组合工况条件下，既有结构的内力情况并与其强度设计指标进行比较，评估既有结构在地铁盾构隧道开挖侧穿的影响下，其结构的安全稳定性。
根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001），取砖砌体设计抗压强度2.74MPa，设计轴心抗拉强度沿齿缝0.38MPa，设计抗剪强度0.19MPa，对结构墙体的抗压和抗剪强度进行验算。
3计算工况
按照目前盾构施工变形控制技术水平，考虑盾构侧下穿既有结构的位置，并根据现场检测结果目前存在的变形情况，选择隧道中心地面累计最大沉降12mm，派出所办公楼西北角沉降10mm、外墙局部倾斜0.0055（基于目前状况，并考虑施工新增倾斜0.0015）计算；
利用ANSYS大型结构分析软件进行分析，计算模型及有限元网格划分见图3-1所示。
图3-1既有结构计算模型及网格划分
4分析计算与结果
隧道中心地面累计最大沉降12mm，按peck曲线施加差异沉降，既有结构西北角下沉10mm，外墙向隧道中心线方向倾斜0.0055。垂直方向墙体压应力分布见图4-1所示，与砌体抗压强度进行对比分析，墙体所受压应力在西北角处局部位置超出砌体材料的抗压强度，其它位置满足抗压强度要求。
图4-1Z方向上的正应力图
墙体的剪应力分布见图4-2、4-3所示。墙体上呈现灰色的区域表示墙体所受剪应力已超出其抗剪强度指标，墙体在局部范围内会出现裂纹，裂纹面积约占总墙体面积的30%左右。
图4-2YZ平面上的剪应力图
图4-3XZ平面上的剪应力图
6评估结论及建议
1）考虑目前既有结构现状，建议尽可能减小施工过程对主体结构的变形影响，可考虑对既有结构西北角两侧墙体进行加固处理。
2）在盾构开挖的过程中应加强施工过程中的监控量测，包括对既有结构的变形、现有裂缝以及沉降的监测，如发生较大的变形或变形速率加快，应及时反馈以调整盾构施工参数，并采取相应措施。
3）在盾构隧道施工离开派出所后，仍需对派出所的结构变形与基础变形进行必要的检测，确保结构安全。
7结束语
本文介绍了在既有结构现状基础上的安全性评估方法，校核了既有结构墙体的抗剪和抗压强度，得出了既有结构在现状基础上适应地铁隧道开挖的结构抗变形能力；并给出隧道通过既有结构后，可能产生的影响及变形和裂缝的分布情况。希望可以为今后类似工程项目的开展提供一定的帮助和参考。
8参考文献
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隧道施工总结及其建议篇2
关键词：信息化施工；隧道；软岩；监控量测
中图分类号：TD262.1+4文献标识码：A
1概述
随着我国交通事业的快速发展，公路隧道工程日益增多。尤其是许多高等级公路采用隧道方案不仅改善了线形、缩短了里程，同时也为国家节约了大量基建投资。在一定条件下，选择隧道方案的优越性越来越多的为道路建设者和设计者所公认。但是隧道工程建设目前还存在一些问题尚待研究解决，诸如在施工过程中经常出现坍塌，有时也有突水，以及隧道建成后出现渗漏甚至危险变形等工程质量问题。因此通过对支护、围岩的时空变形和应力、压力的量测数据进行分析，结合隧道超前地质预报评定设计的合理性并及时预报险情就显得尤为重要。
2监控量测在软岩隧道施工中的应用及效果分析
2.1工程概况
松溪（闽浙界）至建瓯高速公路是规划中的国家高速公路“三纵”之一——长春至深圳线在福建省境内的重要路段，是海峡西岸经济区“南联北接”重要的快速入闽交通主干道。该线路起于松溪县旧县乡木城（闽浙省界处），与浙江省龙泉至庆元高速公路相连，沿松溪河东岸经大布、松溪县城，在政和县境内黄墩连接宁武高速公路，再经西津进入建瓯境内川石、东游、东峰，止于建瓯城东弓鱼枢纽互通，连接已建的浦南高速公路。线路全长约105公里，采用双向四车道，设计行车时速为100公里。
2.2监控量测的实施方案
2.2.1周边位移量测
（1）基本方法
各测点在避免爆破作业破坏测点的前提下，尽可能靠近工作面埋设，一般为0.5～2m，并在下一次爆破循环前获得初始读数。初读数在开始后12h内读取，最迟不超过24h，而且在下一循环开挖前，完成初期变形值的读数。埋设测点时，先在测点处用小型钻机在待测部位成孔，然后将带膨胀管的收敛预埋件敲入，旋上收敛钩后即可量测。采用钢尺收敛计进行数据采集，每次读数2次，两次之间差值应不大于0.03mm，否则应重新进行测读。测线布置情况如图1所示。
（2）测线布置及观测频率
拱顶下沉与周边收敛观测在同一个断面内进行。结合合同段内隧道的工程特点，结合相关规范要求选取监测频率，以确保为动态反馈设计及信息化施工提供及时的监测信息。实际施工时可根据现场情况灵活增减。
2.2.2拱顶下沉量测
在每个量测断面的拱顶中心及两侧埋设收敛预埋钩，埋设同周边收敛量测。采用精密水准仪配合钢尺收敛计采集数据。测线布置情况如图1所示，观测频率同周边收敛情况。
2.2.3浅埋地表沉降监测
基本方法
测量基点埋设在隧道开挖纵横向各（3～4）倍洞径外的区域，埋设2个基点，以便互相校核，参照标准水准点埋设，所有基点应和附近水准点联测取得原始高程。在测点位置挖长、宽、深均为300mm的坑，然后放入地表测点预埋件（自制），测点一般采用φ20～30mm、@200～300mm的平圆头钢筋制成，测点四周用砼填实，待砼固结后即可量测。用精密水准仪进行观测。观测时应满足以下要求：
①观测应在仪器检验合格后方可进行，且避免在测站和标尺有振动时进行；
②尽量选择在每一天同一时间内进行观测；
③观测坚持四固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定，且应每隔30天用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不得超过±0.5mm（n为测站数）。
（2）观测频率
地表下沉量测在隧道浅埋处进行，必要时下沉测点的布置与拱顶下沉及周边收敛的测点可在同一断面上。地表下沉测线在开挖面前方h+B/2（h为隧道开挖面的埋深，B隧道开挖宽度）处开始，直至开挖面后方50m。按照相关规范布置测点和设定观测频率。
2.3监控量测的作用效果分析
通过对松建高速公路隧道7标段近2年的监测，我们获得了大量的实测数据，并进行了及时的信息反馈，以阶段报告的形式提交给业主、设计方、监理和施工方，有效地指导了隧道施工。虎山隧道左右线洞内里程为ZK70+000～ZK70+084、YK69+990～YK70+097断面围岩为残坡积土及全-强风化云母石英片岩，岩体呈松散碎裂结构。围岩设计级别均为V级，基本无自稳能力。随着掌子面的推进，隧道围岩相对较好且埋深大，隧道拱顶下沉量是呈下降的趋势。在此以ZK70+000断面，YK70+077断面为例。
根据现场监测的数据结果来看，左右线拱顶沉降变形速率较大时间点一般发生在掌子面和下台阶开挖前后，左线采用上下台阶预留核心土法开挖。其中ZK70+000断面累计拱沉降13.7mm，沉降不均匀且速度快、不稳定；ZK70+000断面1#侧线累计收敛1.76mm；右线出口YK70+077断面1-1测点地表累计下沉97.40mm。
3险情防治建议
隧道监控量测是一项复杂的系统工程，是隧道信息化施工的重要环节，必不可少。同时它牵涉到建设单位、施工单位、监理单位等各方面的工作协调关系，各方都应该高度重视，通过本项目的监测研究，特提出如下几点建议：
（1）在软弱围岩、隧道进出口附近等加强监测，及时地对隧道施工反馈信息。
（2）对与隧道中实际围岩等级与设计存在异同的地段，建议在变更设计的同时也应及时变更监测方案，控制监测断面的布设密度；
（3）应该足够重视监控量测组提供的信息，并应根据监控量测组提供的信息及时迅速地采取相应的应对措施。
结语
信息化施工，在隧道施工的广泛应用和起到的重要作用，是不争的事实，而其迅速的发展，引起了广大工程技术人员的高度重视，其应用领域还在不断深化，应用效果也越来越好。通过信息化施工，解决了在传统施工方法中许多不能解决的难题.对施工技术的提高，有着非常重要的意义。
参考文献
[1]李晓红.隧道新奥法及其量测技术[J].科学出版社，2009.
[2]JTGD20-2006，公路隧道设计规范[S].
隧道施工总结及其建议篇3
关键词：燕尾隧道；小净距段；支护参数；合理净距；施工设计
Abstract:restrictedbyterrain,geologyandgrewupinthetunnellinespacing,dovetailtunnelarisesatthehistoricmoment.Tosolvetheproblembylargecrosssectiontunneltransitiontonormaldoubleholespacingproblem,thispapercombinedwiththecentralandsouthernShanxirailway,changtunnel(dovetailtunnel),usingsmallcleardistancetunnellinkingdirectlybythetransition.Throughnumericalsimulationcalculation,engineeringanalogy,choosereasonabledistancebetweentunnelandsupportingparameters.Accordingtotheconstructionmonitoringdataaremeetthespecificationrequirements,showstheschemeisreasonableandfeasible.Andtheprogramstructureisreasonable,theprocedureisrelativelysimple,lessconstructiondifficulty,toprovidereferenceforsimilarproject.
Keywords:dovetailtunnel;Smallcleardistance;Supportingparameters;Reasonableinterval;Constructiondesign
中图分类号：U455.2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
0引言
随着我国铁路建设平稳快速的推进，越来越多的铁路需要在复杂的地质、地形、外部环境等条件下建设。受地形、总体线路线形、桥隧相接、车站设置等因素影响，燕尾隧道成为必然的选择。隧道如何由大跨段过渡至双洞正常间距段成为设计研究的重点。
刘国庆[3]结合兰渝铁路哈达铺隧道对超小净距隧道的设计与施工进行研究,阐述超小净距铁路隧道设计与施工的可行性、经济型及优越性。朱道建[4]从隧道平面布置、分岔过渡形式、可行性论证及计算方法等几方面，提出了由大跨段过渡至连拱隧道进而转换至小净距隧道的步骤、关键问题及相应的计算原则和方法。李春奎，杜立新[5]着重介绍了范家坪铁路隧道喇叭口段由双线向单线反向施工方案比选、施工步骤、施工支护及衬砌参数、施工效果。周有江[6]、卢汉军[9]分别结合工程实例沪总结了燕尾段的施工方案及施工参数。刘继国，郭小红[7]结合沪蓉国道某燕尾隧道采用普氏理论对深埋对深埋小净距隧道的围岩压力计算公式进行了推导。王云震[8]结合向莆铁路赤岭隧道小间距段总结了左右线的施工顺序和滞后距离等施工措施。
随着数值模拟计算越来越多的运用于地下工程，在燕尾隧道的计算上，不应仅仅通过理论计算与工程类比总结施工设计参数，更应该加入数值模拟计算来指导其施工设计。本文结合新建山西中南部铁路通道克昌隧道（燕尾隧道）通过数值模拟计算、工程类比对小净距段选择合理的隧道间距和支护参数进行施工设计，结合现场施工监控测量数据总结出净距选择及支护参数，可供类似工程参考。
1工程概况
克昌隧道为新建山西中南部铁路通道中的一个燕尾隧道。该线为国铁Ⅰ级双线重载铁路，速度目标值为120km/h。[1]
克昌隧道位于山西省平顺境内，该隧道全长920米，进口段为单洞双线，出口段为2个单洞单线隧道。隧道进口里程为Dk577+990，左线出口里程为DK578+580，右线出口里程为DyK578+600。隧道在DK578+493处由单洞双线分叉为2个单洞单线[1]，本隧道于2010年8月动工，于2012年10月土建贯通。
2设计方案的选择
2.1线路平纵设计
图1克昌隧道燕尾段地形平面图
Fig.1Terrainmapofswallow-tail-shapedinkechangtunnel
图2克昌隧道燕尾段地质纵断面图
Fig.1Longitudinalgeologyofkechangtunnelswallow-tail-shapedsection
线路此段位于太行山脉区，克昌隧道出口段受太行山隧道(全长约18.1km)设两条单线隧道线间距30m影响及地形限制，需在克昌隧道内将线间距逐步拉大，在太行山隧道进口处将线间距拉大至30m。
DK578+493处线间距为8.86m，平面左线以R=1600m的半径、右线以R=2000m的半径拉大线间距，逐步在DK578+580处将线间距增大至16.08m。此段两洞隧道纵坡均为10.7‰的单面下坡。地形平面图如图1。
2.2地质概况
此段隧道最大埋深35m，洞室位于强-弱风化砂岩、石英砂岩中，产状产缓，砂岩中垂直节理发育，岩体较破碎，工程地质条件较差。
隧道围岩等级划分为：
DK578+493～DK578+495为Ⅲ级、DK578+495～
DK578+528为Ⅳ级、DK578+528～DK578+580为Ⅴ级；
DyK578+493～DyK578+503为Ⅲ级、DyK578+503～DyK578+536为Ⅳ级、DyK578+536～DyK578+600为Ⅴ级。地质纵断面图见图2。
2.3设计方案的确定
燕尾隧道一般意义上由小间距段、连拱段、大跨段组成。连拱隧道结构复杂，施工工序复杂，在软弱破碎级围岩中采用先墙后拱的三导洞法施工时，前后工序互相制约，施工难度较大;而小净距隧道两洞分开施工，在工序上优于连拱隧道。并且小净距隧道在结构受力、工程造价、结构防水等方面具有很大优势。双连拱隧道目前暴露出很多弊端，如施工过程中初支不能及时封闭，运营过程中出现病害几率较高，特别是中端部位渗漏水情况比较普遍；而小净距结构，两座并行隧道是独立的，防排水各成系统。[3]
图3小净距段平面布置图
Fig.3Thefloorplanofsmallintervalsection
根据克昌隧道的地质情况，克昌隧道采用小净距到大跨段的过渡形式。
3施工设计及支护参数
3.1净距的选择
相邻隧道间距确定，与地质条件、断面尺寸、施工方法、工序等因素有密切关系。当相邻隧道被置于免压圈，即所谓围岩松弛范围以外，就认为互
不受施工开挖的影响，或者壁柱中计算的最大应力不超过岩石容许应力，则认为是安全的。但计算数
值一般与设计情况出入较大，因此在确定相邻隧道间距时，不能单纯地依据计算结果，更重要的是参考已建成隧道间距的实例和过去实践经验，经验类比确定。[10]
田志宇、何川等通过模型实验研究，得出了不同围岩级别下小净距隧道的最小净距建议值（见表1）。[2]上世纪修建的成昆线、襄渝线、新世纪后的宜万线、石太客专等由于各种因素均有修建成功的
燕尾隧道可供借鉴。根据克昌隧道的地质情况，小净距段净距由1.5m逐渐过渡到6m。衬砌平面布置图如图3。
表1小净距隧道最小合理净距建议值
Chart1Therecommendedvalueofreasonableminimumspacingofthesmallintervaltunnel
注：B为隧道开挖宽度。
3.2支护参数设计
为减小相互洞室影响，控制洞室本身收敛，利于洞室稳定，左右洞采用分开开挖模式，左右洞掌子面拉开不小于30m的距离。
3.2.1工程类比法取支护参数
本线紧邻克昌隧道的太行山隧道为双洞单线隧道，是本线控制性先行开工工程，已于2010年3月开工。断面大小与本隧道双洞段断面一样，可类比其支护参数。本线单线隧道断面简图如图4。
图4单线隧道断面简图
Fig.3single-tracktunnelsectionfigure
已施工的Ⅳ级围岩加强衬砌支护参数：全断面初喷厚度18cm、全断面格栅钢架1.2m/榀、锚杆2.5m间距1.2m×1.2m、全断面钢筋网(纵向φ6×环向φ8)间距25cm×25cm。已施工的Ⅴ级围岩加强衬砌支护参数：超前小导管长3.5m(纵向2.25m×环向0.4m)、全断面初喷厚度20cm、全断面工16型钢钢架0.75m/榀、锚杆3m间距1m纵向×0.75m环向、全断面钢筋网(纵向φ6×环向φ8)间距20cm×20cm。
类比暂取小净距段支护参数如下，Ⅳ级围岩加强衬砌支护参数：全断面初喷厚度20cm、全断面工16型钢钢架1m/榀、锚杆3m间距1m×1m、全断面钢筋网(纵向φ6×环向φ8)间距20cm×20cm。Ⅴ级围岩加强衬砌支护参数：超前小导管长3m(纵向1.8m×环向0.4m)、全断面初喷厚度25cm、全断面工20型钢钢架0.6m/榀、锚杆3m间距1m纵向×0.75m环向、全断面钢筋网(纵向φ6×环向φ8)间距20cm×20cm。
3.2.2数值模拟计算
本文进行数值模拟采用大型通用有限元软件ANSYS进行单线铁路隧道初支设计力学分析，模型采用地层—结构法分析，将支护结构与围岩视为一体，作为共同的承载结构。
本数值模拟假定：a.开挖部分采用单元杀死技术，主体采用Druck_Prager本构模型进行非线性分析；b.不考虑构造应力的影响；c.不考虑开挖工法但主要考虑施工工序的影响；d.不考虑地下水的影响；e.将土体考虑成各向同性的弹塑性模型，锚杆和初期支护考虑成弹性模型。
有限元模型：采用平面单元模拟围岩，杆单元模拟锚杆，梁单元模拟初期支护。
几何模型：由于隧道是在纵向比较长，而横向断面比较小的地下结构物，因此，在计算分析中，简化成平面应变问题。隧道计算属于半无限空间或平面问题。从半无限理论上讲，隧道的开挖施工仅对其开挖洞室周围地层有影响，随着远离隧道的距离的增大，其影响越来越小。因此，在计算中，只要取足够的计算边界就可以得出合理的计算结果。这样可缩小计算边界，从而大大地降低计算资源。取左右两侧的计算边界为隧道总跨度的3～5倍，而隧道下方计算边界取为隧道总高的2倍以上，隧道的上边界到地面（浅埋隧道）。
分析思路：第一步自重条件下进行初始应力分析，得到隧道周围节点的初始节点力；第二步在隧道周围的节点上施加节点反力，模拟隧道开挖后应力释放过程；第三步删除节点反力，激活锚杆和初期支护的单元，模拟锚杆和初期支护。
本隧道施工由双洞段向单洞段施工，先开挖右线隧道后开挖左线隧道。本模型取DyK578+495处进行分析，断面面向单洞段。隧道埋深30m，净距1.5m。下列数值分析图形中，左边为右线隧道。支护参数取3.2.1节中类比后暂取的支护参数。分析两种工况：右线隧道初支加载，左线隧道在此处开挖；右线隧道初支加载，左线隧道开挖后加载初支。隧道模型单元图如图5。
图5隧道模型单元图
Fig5.themodelofelement
工况一：右线隧道加载初期支护，左线隧道开挖，竖向位移图如图6、水平位移图如图7。
图6竖向位移图
Fig6.TheY-Displacement(mm)
图7水平位移图
Fig7.TheX-Displacement(mm)
工况二：右线隧道加载初期支护，左线隧道加载初期支护，竖向位移图如图8、水平位移图如图9。
图8竖向位移图
Fig8.TheY-Displacement(mm)
图9水平位移图
Fig9.TheX-Displacement(mm)
从以上位移图中可以得知：工况一，右线隧道竖向最大位移18mm，左线隧道竖向最大位移10mm，右线隧道水平最大位移4mm，左线隧道水平最大位移10mm。工况二，右线隧道竖向最大位移19mm，左线隧道竖向最大位移19mm，右线隧道水平最大位移4mm，左线隧道水平最大位移10mm。根据隧道手册[7]围岩稳定性判断，均满足围岩稳定性要求。
4现场量测数据分析
现场量测监视围岩应力和变形情况，验证支护
衬砌的设计效果，保证围岩稳定和施工安全，确定二次衬砌的施做时间。通过数据分析掌握围岩稳定变化规律，确认或修改支护衬砌设计参数，为今后的隧道设计与施工提供工程类比的依据。
本隧道出口燕尾段为隧道监测的重点，对拱顶下沉、上下台阶水平收敛进行加密测量。挑选DyK578+495处在2011年1月9日～2011年3月
28日时间段内拱顶及边墙的测量数据进行分析。位
移收敛及速率收敛曲线图如图10～15所示。
图10下台阶水平位移收敛曲线图
Fig.10Convergencegraphofhorizontaldisplacementoflowerbench
图11下台阶水平速率收敛曲线图
Fig11.theconvergencecurveofhorizontalvelocityoflowerbench
图12拱顶下沉曲线图
Fig12.thesubsidencecurveofvault
图13拱顶下沉速率曲线图
Fig13.thesubsidencevelocitycurveofvault
图14上台阶水平位移收敛曲线图
Fig14.theconvergencecurveofhorizontaldisplacementofupperbench
图15上台阶水平速率收敛曲线图
Fig15.theconvergencecurveofhorizontalvelocityofupperbench
根据隧道手册[7]围岩稳定性判断：位移值，在单线隧道中小于25mm；隧道水平收敛速度小于0.1～0.2mm/d，即围岩基本稳定。通过测量数据分析，隧道水平收敛在一个月后趋于稳定，最大位移值为13.7mm；拱顶下沉在45天后趋于稳定，最大位移值为21.8mm。满足稳定条件，位移值的大小从一定程度上也反映了初期支护参数对本段隧道是适中的。
5体会
燕尾隧道是受外部条件影响下的特殊隧道，小净距段在平纵断面选择上，在勘察阶段，一定要选择好的围岩，埋深一定要深，并且避开不良地质区域，以避免因地质条件而造成的施工风险增加。
本文只是针对特定条件下，针对具体的工程实际，只讨论了Ⅲ级围岩、埋深30m等条件下的最小净距和初支参数。在不同的地质条件下，隧道埋深与净距的研究是值得深入研究的问题。
1)最小净距的选择要根据不同等级、岩性的围岩进行不同的选择，可借鉴相邻地区已建隧道的成功经验，结合计算等选择适合隧道本身的合理净距。通过本文研究，建议将大跨变小净距的分叉点控制在Ⅱ、Ⅲ级围岩中，如果没有条件而分叉在Ⅳ、Ⅴ级围岩中则要根据实际情况加大最小净距的间距，如有必要则不能由大跨直接过渡至小净距段。
2）小净距段的支护参数，要参照隧道其他同等级围岩的支护参数。结合计算，在原有的基础上适当加强，不可盲目过大加强，以避免造成资源浪费。通过施工监测，对支护参数进行效验，可根据现场实际情况适当调整支护参数，以达到最经济、安全的施工设计。通过本文研究，克昌隧道小净距段的支护参数对于本隧道的围岩是适中的。
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隧道施工总结及其建议篇4
关键词：地面沉降；地铁；有限元；防治措施；工程对策
TheAnalysisandtheCountermeasuresonSubwayTunnelCrossingWideAreaofLandSubsidence
MaMingbo
（Xi’anUndergroundRailwayCo.，Ltd.，Xi’an710018，China）
Abstract：Withthedevelopmentofurbanrailtransit，subwayconstructionalsofacesamorecomplexgroundconditions，acityinnorthwestgroundsubsidenceisveryactive，andthereisincreasingtrend，themetrolinewillcrossawiderangeofthesettlementarea，whichgivestheconstructionandafterthecompletionofthesubwaythesecurityoperationleftamajorsecurityrisk，distortioncontrolanddiseasepreventionwillbecrosssettlementareaorareaskeytothesuccessofsubwayconstruction.Basedonthecausesoflandsubsidenceanalysisoftheregionallandsubsidencepredictioniscalculatedonthesubwaytunnelthroughawiderangeofgroundsubsidencecontrolmeasuresandprojectsproposedstrategyontheregionalrequirementsandrecommendations.
Keywords：Groundsubsidence；finiteelement；subwaycontrolmeasures；EngineeringCountermeasures
0引言
自从上世纪五十年末以来，由于过量开采地下水，西北地区某城市出现了大面积的地面沉降，主要分布于城区和近郊区，最大累计沉降量达2680mm，最大沉降速率达300mm/a。大量监测资料表明，现今地面沉降还在不断发展中，某些地段地面沉降十分活跃，且有加剧的趋势，如果地铁工程穿越地面沉降区域不采取科学合理、安全可靠的处理措施，未来地面沉降发展以及由此引起的不均匀沉降将会给地铁安全运营构成严重危害！地面沉降的加剧会导致隧道地层不均匀沉降变形增大，隧道随之下沉引起衬砌结构纵向开裂破坏和隧道渗漏水等病害，同时一旦隧道衬砌结构出现下沉变形，轨道将出现相应变形，这不仅直接影响或中断地铁交通，而且还会引起严重交通事故的发生，进而可能引发较为严重的社会稳定问题。因此，变形控制及病害防治将是穿越沉降变形地段或区域的地铁建设成败的关键。本文基于实际工程，通过分析研究地面沉降原因、地面沉降有限元计算及沉降量预测，对地铁隧道穿越大范围地面沉降区域的防治措施和工程对策提出了建议[1][2]。
1地面沉降原因分析
根据现场调查及相关分析，本地区发生地面沉降的主要原因包括：过量开采承压水、区域构造沉降、地面荷载、地表水渗入等。
1.1过量开采承压水
在过量开采承压水的情况下，不仅使含水砂层被挤压，减少孔隙度，排出含水层中的部分水量而产生压密；同时，承压水位的大幅度下降，也使砂层和粘性土层原有的水力平衡被破坏，粘性土层中的孔隙水压力逐渐降低，随着孔隙水的排出，一部分原来由孔隙水承担的上覆荷载转移到粘土颗粒的骨架上，粘土骨架承受的有效应力增加，使土层原有的结构被破坏，并重新组合排列造成土层压密。这种粘性土层的释水压密特征与含水砂层的释水压密特征不同，是不可逆变形，它是产生地面沉降的最主要原因[3～5]。
图1.1区域承压水头下降速率曲线图
图1.2沉降量―时间曲线图
图1.3累计沉降量―时间曲线图
对该区水位调查资料及地面沉降短水准累计沉降数据进行了相关性分析，结果如图1.4所示。分析结果表明，承压水头差与水准观测累计沉降量呈正相关关系，即沉降量随承压水头增大而增大。
图1.4承压水头差与沉降量关系曲线
1.2区域构造沉降
造成地面沉降的另一个原因是区域构造沉降。本地区长期以来一直处于下沉状态，位于凹陷东南边界的断裂带进行着南升北降的活动，同时位于断陷北侧边界的断裂带进行着北升南降的活动，这两个断层的活动对本地区的地面沉降有一定影响。有资料表明，由于构造活动造成的区域沉降量，占总沉降量的3%左右[6][7]。
1.3其他因素
黄土湿陷、地表水入渗和地面荷载作用等对地面沉降也有一定影响。
2区域地面沉降计算及沉降预测
2.1分层总和法沉降计算及预测
图2.1计算地层模型图
由于承压水抽取引起的地层压缩层共5层：第一层隔水层，第一层承压含水层，第二层隔水层，第二层承压含水层，第三层隔水层。
由于砂层与土层压密机理不同，因此对砂层采用公式（a）、土层采用公式（b）计算压密量：
（a）
（b）
其中，为砂层层压密量，为土层最终压密量，为土层的压缩系数，为土层的孔隙比，为水的容重，为承压水头降低值，为弹性模量，为层厚。
将计算的各层压密量相加即得到最终沉降量[8][9]。
按目前的降低速率，持续降低三年时间，其后随城中村拆迁，假定承压水头有两种变化趋势，其一为保持不变，其二为逐渐回升，如图2.2。
图2.2承压水头预测曲线
图2.3未来地面沉降预测曲线
如图2.3所示，根据分层总和法计算预测地面最终沉降值均小于1900mm。
2.1有限单元法沉降计算及预测
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
本次计算工况选取情况见表2.1。
根据地层剖面建立计算模型，不同的颜色代表不同地层，承压水头差转换为应力边界条件，沉降计算模型如图2.4所示。
图2.4地面沉降有限元计算模型
根据地区经验和试验结果选取有限元计算参数见表2.2。
计算采用专业岩土软件，采用弹性模型和弹塑性模型，对每种工况进行有限元模拟，根据模拟的结果绘制沉降量-承压水头差曲线图，如图2.5、2.6。
图2.5弹性模型计算结果沉降量―承压水头关系曲线
图2.6弹塑性模型计算结果沉降量―承压水头关系曲线
3地铁隧道穿越地面沉降区域的防治措施和工程对策
地面沉降是近代比较突出的环境工程地质问题，地面沉降对地铁工程的影响及防治对策方面尚无成熟的研究成果和经验。根据前篇关于地面沉降原因分析、区域地面沉降计算及沉降预测分析结果，结合本地区实际地铁工程案例，对地铁隧道穿越地面沉降区域的防治措施和工程对策，分别从地铁车站、地铁区间、轨道等方面提出建议[10][11]。
3.1地铁区间结构的防治措施和工程对策
（1）变形缝设置：地铁区间采取分段结构进行设计，结构上可采取加密变形缝、沉降缝设置，采用柔性接头进行处理，以增加地铁隧道的适应地层的变形能力。
（2）加大隧道净空：地层沉降的趋势一般呈抛物线形，地层变形过程中，轨面线与隧道结构的变化趋势存在一定差异（如图3.1），可能导致轨面以上隧道净空不能满足限界要求，为此有必要对沉降范围内隧道净空适当加高，保证地铁列车运行的平顺性。
图3.1地层变形后轨面线与隧道结构位置关系示意图
3.2地铁车站结构的防治措施和工程对策
（1）加大结构构件尺寸，增加结构的整体刚度：车站加大结构构件尺寸，沿车站纵向不设缝，提高车站结构抵抗变形的能力，以抵御地层变形过程中可能产生的差异沉降。
（2）加大结构净空，预留变形量：按区间预留变形量及线路调坡的需要，并考虑一定安全系数，加大车站站台层净高，保证地铁列车运行的平顺性。
3.3其他措施
（1）柔性碎石道床：为利于后期线路及轨道专业调坡，建议采用碎石道床。
（2）排水措施：在地层沉降过程中，轨道作为隧道结构的附着物，必然随地层的逐步沉降而沉降，导致线路坡度发生变化。前期设计过程中应充分考虑后期因线路坡度调整带来的排水问题。
（3）地面沉降处理：应向有关部门提出建议，减少开采地下水，降低地面沉降的活动性，控制沉降槽的发展趋势，从根本上消除地面沉降对地铁工程的不良影响。
5结论及建议
通过以上的计算分析，对本地区地面沉降原因、沉降趋势以及地铁隧道应对措施得出以下几点结论及建议，如下：
1、本地区地面沉降主要是由过量开采地下水引起的承压水头降低所致。区域构造沉降对本地区地面沉降影响微弱，黄土湿陷、地表水入渗和地面荷载作用等对本地区地面沉降也有一定影响。
2、根据分层总和法及有限单元法计算模拟，预测了本地区沉降凹槽的最大沉降量、承压水头差与沉降量的关系等。
3、根据上述沉降原因及预测分析结果，提出了地铁工程应对地面沉降的工程处理措施如下：
1）在沉降凹槽影响范围内地铁去见采取的措施主要包括：加密设置变形缝；结构扩大断面预留净空量；增加地铁隧道的抗变形能力；采用柔性碎石道床；预留调坡条件，重视轨道坡度调整和排水措施。
2）在沉降凹槽影响范围内地铁车站主要采取的措施主要包括：加大站台层净空；采用柔性碎石道床；区间与车站接口预留调坡条件；加大车站结构尺寸；沿车站纵向不设缝，抵御差异沉降等。
对后续工程实施过程中，有如下建议：
1、建议在此段范围内开展长期地面沉降观测工作，包括水准测量、基岩标、分层标测量和地下水动态观测。2、应向有关部门提出建议，减少开采地下水，降低地面沉降的活动性，控制沉降槽的发展趋势，从根本上消除地面沉降对地铁工程的不良影响。
参考文献
[1]薛禹群，张云，叶淑君，李勤奋.中国地面沉降及其需要解决的几个问题[J].第四纪研究，2003，23（6）：586
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[9]陈仲颐，周景星，王洪瑾.土力学[M].北京：清华大学出版社，1994
隧道施工总结及其建议篇5
本文选取丹通高速公路土城子隧道进行地质勘察。首先对隧道进行了地质调绘、钻探、物探（浅层地震法）、原位测试、室内试验；查明各类不良地质现象和特殊地质成因、类型、性质、范围、分布规律及其对隧道的危害程度，确定隧道通过地段的围岩级别。为隧道设计提供地质依据。
关键词：
工程地质；浅层地震法；水文地质；隧道围岩
1工程概况
土城子隧道位于辽宁省丹东市，山体总体呈近南北走向展布，设计两条单行分离式曲线隧道，设计洞身宽10.75米，洞高5.5米，属中隧道，其进出口里程桩号见表1。
2勘察工作情况
勘察外业工作始于2006年02月15日，于03月06日结束，完成工作量见表2。
3隧道区工程地质条件
3.1地形地貌隧道区位于辽宁省东南部，地形复杂，冲沟发育。山体总体呈近南北走向。最高海拔172.7m，最低海拔15.4m，相对高差57.3m，属丘陵地貌。
3.2地层岩性描述测区地层出露情况较好。地层主要为第四系残积土、碎石土、卵石土,侵入花岗岩。分述如下：（1）残积土:黄褐色，稍湿，硬塑，顶部含少量植物根系。（2）碎石土：杂色，以黄褐色为主，稍湿，密实，粒径1-15mm，含量约占50%，棱角状，充填亚粘土、中粗砂。（3）中风化花岗岩：灰白色，黄褐色，岩芯呈碎块状，短柱状，细粒结构，块状构造，矿物成分为石英，长石，少量暗色矿物，节理裂隙发育。
4物探工作（浅层地震方法）
4.1工作布置共完成物探剖面六条，其中纵剖面两条，横剖面四条，左右纵剖面分别沿隧道设计内边线向外17.0米在其左侧、右侧布置，四条横剖面分别布置在隧道设计进口位置和出口位置附近；
4.2工作成果根据物探资料，并结合钻孔资料，初步确定第四系地层较薄，进出口处稍厚，分布不连续，风化层界限基本上随着地形起伏。局部岩石裂隙较发育，隧道区未发现基岩断裂构造。
4.3水文地质条件隧道区属大陆性北温带气候，全年降水量较大，隧道围岩以花岗岩为主，局部节理裂隙较发育，透水性较好，易形成流水通道，丰水期易使隧道产生滴水及涌水现象。
5隧道围岩分级
根据隧道的围岩工程地质条件及岩土体物理力学性质诸要素，对隧道围岩进行工程地质分级，入口段及出口段为Ⅴ级围岩，洞身段为Ⅲ、Ⅳ级围岩。
6结论及建议
（1）土城子隧道勘察工作外业采用了地表调绘、钻探、声波测试、物探、工程测量等手段，室内进行了物理力学性质试验工作，划分了围岩级别，为隧道的设计提供了工程地质依据。（2）隧道区水文地质条件较复杂，围岩局部节理裂隙较发育，透水性较好，隧道开挖时可产生滴水及渗水现象，建议采取适当的防水措施。（3）隧道区局部节理裂隙较发育，对隧道围岩稳定性均有一定的影响，隧道开挖时易发生坍塌，设计及施工时应加以设防。
参考文献：
[1]公路工程地质勘察规范(JTJ064-98).
[2]公路土工试验规范(JTJ051-93).
[3]公路水质操作规程(JTJ056-84).
[4]公路路基设计规范(JTGD30-2004).
[5]公路隧道设计规范(JTGD70-2004).
隧道施工总结及其建议篇6
关键词：监控量测拱顶下沉周边收敛
引言
隧道是修筑在地面以下的隐蔽工程，在隧道修筑之前进行了一定量的勘测，但由于隧道所处地区的地质复杂性，隧道开挖以后对周围岩体的扰动，使得先前的设计与实际的围岩情况存在一定的偏差[1]，为了时时掌握围岩和支护体系的工作状态，排除在施工过程中的安全隐患，确保施工人员的人身安全，指导二次衬砌的最佳施作时间，使设计更好的指导施工，为以后的施工积累相关经验，监控量测在其中起着不可替代的作用[2]。通过对监控量测的数据进行系统的处理，对结果进行回归分析，得出隧道的时时情况，从而指导隧道施工安全顺利有效的进行。
本文以某隧道为例，详细介绍了隧道监控量测项目内空收敛（拱顶下沉、周边收敛）量测的实施方案，数据分析以及隧道施工的信息反馈。
1工程概况
某隧道是内乡至邓州高速公路的一部分，左线长1871m，Ⅲ级围岩1575m，Ⅳ级围岩124m，Ⅴ级围岩172m；右线长1914m，Ⅲ级围岩1604m，Ⅳ级围岩122m，Ⅴ级围岩188m；左、右线洞门均采用端墙式。隧道采用三心圆曲墙式横断面，设计车速120km/h。
2监控量测数据整理及分析
2.1一般规律
此隧道右线YK12+560断面围岩为Ⅴ级浅埋，地质条件很差，图1为该断面的内空收敛位移～时间曲线。
图1收敛位移～时间
从图1可以看出YK12+560断面收敛大致经过了快速增长、缓慢变化、趋于稳定三个阶段，掌子面开挖是在11月6日，从11月8日到11月14日隧道收敛位移变化较大，从11月15日到11月26日，隧道位移收敛开始缓慢变化，从11月27日到12月6日，隧道位移收敛趋于稳定，日收敛值在0.2mm以内，可以建议施工单位施作二衬。
根据周边收敛加速度～时间曲线可作如下判定：
（1）>0，表明位移变化速率在增大，有两种可能性，第一是刚开挖，位移变化规律无法清楚的描述，这是监控不到的，第二是围岩和支护破坏，局部不能承担上部或侧面荷载，处于危险阶段，需紧急停工，加强支护，控制变形[3]。
（2）=0，表明位移变化速率不变，位移在以相同的速率增长，此种情况有两种可能，第一，在开挖不久，支护做好以后，围岩和支护变形从快速变形向稳定过渡过程中可能出现一段时间的变形位移匀速增长，时间很短，可以监控到，第二，在相当长的时间内，位移始终是以相同的速率在增长，没有减小的趋势，则证明围岩和支护在向不稳定的方向发展，需发出警告，加强支护。（3）
2.2波动无规律断面分析
在监控量测过程中，发现有的隧道断面收敛位移～时间曲线并没有很明显的规律，上下波动交错。在对此断面进行监控的40天内，内空收敛没有明显趋于稳定的趋势，分析可能的几个原因：
（1）此断面距离洞口距离较近，洞口也在施工，受到洞口施工的影响较大；
（2）可能与此处的围岩和支护条件有关；（3）此处断面在布置的时候未考虑到施工台车的影响，在监控测量的时候受到台车影响较大，测量数据的真实准确性也是一方面。因此，对此断面应该进行较长时间的监控量测，并对此断面进行长时间的稳定性分析，当确定此断面围岩和支护已经稳定以后再建议施作二衬。
2.3负增长断面分析
在监控量测的过程中，发现有的断面分析出现反常的情况，测线不是向着隧道内空变化，而是向着相反方向变化，分析出现此现象的可能首先排除测量的问题，没有台车阻挡，测量较准确，并进行了多次测量，通过观察洞外，发现隧道在此断面处有点偏压，造成此种曲线的原因可能就是由于隧道偏压引起的。
2.4坍塌断面分析
由于隧道出口为浅埋Ⅴ级围岩，故对此段的监测尤为重视，隧道左洞出口开挖时间较短，刚进洞20m左右，在11月13日早上对隧道进行了常规监控量测，并未发现异常情况，在下午六点左右隧道开始出现裂缝，过了一个小时左右，隧道突然坍塌，围岩和支护变形时间很短，属于突然坍塌。分析此种情况的可能性。（1）此段地质较差，隧道围岩结构松散，颗粒间胶结较差。（2）支护不到位，未对此段进行加强支护。
3结论及建议
从对隧道的时时监控量测的数据及系统分析，得出以下结论，并给出建议。
结论：
（1）隧道从开挖到变形稳定大致经过变形急剧增长阶段、变形缓慢增长阶段、基本稳定阶段[4]；
（2）内空收敛量测对隧道施作二衬具有指导意义。
建议：
（1）隧道在开挖后，变形最大，收敛变形最快，这一段时间用现有的设备是无法监控到的，建议设计一套能与开挖同步的监控设备。
（2）隧道塌方并不是总是缓慢的，并不是在塌方前总有预兆的，有的塌方是突发性的，隧道监测是不能监控到的，因此需要对此种塌方积累更多的经验，以便更加安全的施工。
（3）隧道监控量测必须贯穿整个隧道施工过程，不能因为隧道围岩变好而放松监测。
参考文献：
[1]李晓红.隧道新奥法及其量测技术[M].北京科学出版社，2002.
[2]于书翰，杜谟远.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，1999.
