隧道工程辅助施工措施
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隧道工程辅助施工措施范文第1篇
工程勘察是一项勘探和试验工作，主要研究水文、地形和地质条件，以满足工程设计、施工和维护的需要。当中，水文地质是勘察工作中非常重要的内容。在勘探和试验过程中能否准确地了解地下水和地下水的变化，能否掌握水文地质的发展规律，对工程规划和工程设计施工起着直接的决定作用。如果水文地质勘查不做好，不仅会影响工程的正常施工，还会直接影响工程的使用功能。为提高隧道工程质量，对隧道工程勘察中的水文地质技术进行了分析和探讨。
1水文地质评价内容
在以往的工程勘察报告中，由于缺乏工程设计与工程需要相结合来评价地下水对岩土工程的影响和危害，许多地区出现了因为地下水引起的质量问题。发生安全事故的可能性大大提高。从过往的经验教训中我们总结出，在今后的隧道工程勘察中，水文地质问题的评价将主要考虑以下几个方面：首先，要充分了解隧道工程地下水运动的基本情况。具体来说，是指准确地探测隧道工程中地下水的长期运动及其发展变化，进而预测隧道工程地下水对人类工程活动的影响，特别是对建筑物稳定性和岩土工程性质的影响其次，根据隧道工程勘察资料，制定科学合理的评价和防治方法。例如，在分析总结地基基础压缩层疏松砂层数据后，根据这些数据，预测是否会发生流沙对工程的影响和程度，如是否会发生流沙和钢筋腐蚀（水的腐蚀），预测腐蚀速率的影响。关于工程质量。第三，根据隧道工程施工工艺要求，随时提供隧道工程水文地质资料。最后，特殊情况应区别对待。例如，对于一些较大、影响较大的工程，在工程规划设计过程中，如果发现地下水对工程影响较大，必须进行专业、全面的水文地质调查。对于缺乏水文地质资料而不能确定水文地质条件的地区，需要进行大规模工程建设的，必须先设置地质调查专用观测孔，取得有效的水文地质资料后，方可进行工程建设规划设计。
2加强新技术对勘察水文地质的运用
众所周知，水害是在隧道工程中常见的现象。隧道工程地质条件复杂，设计施工复杂，很大程度上与隧道工程前期地质勘查深度不足有关。当前，一些勘察单位在隧道工程水文地质勘查中实力不足，只进行简单勘察和钻孔抽水试验。有的隧道工程在勘察期间甚至不做抽水试验，或者隧道工程勘察的试验数据失真。工程设计只能基于区域数据和经验的定性分析，不能满足隧道工程设计的要求。为了减少隧道工程特别是长埋、深埋隧道工程中的水害，除了合理的隧道工程设计和科学的隧道施工外，还应重视隧道工程地质勘查，特别是隧道工程水文地质勘查。加强科学研究和理论研究，并广泛运用国内外隧道工程水文地质的最新科研成果，为隧道工程设计提供准确的排水设计参数。
3水文地质勘查技术方法
隧道工程建设过程中，应加强隧道工程水文地质勘查中一些水文地质条件的勘察，这些条件包含隔水层、井泉分布、隧道场地含水层等。查明地下水类型、径流、排水、补给条件。中等混凝土和钢结构的腐蚀性以及隧道各断面的涌水量，特别是隧道中的高富水隧道。水侵量是隧道工程设计和施工的重要参数，直接关系到隧道的施工以及隧道工程的整体安全。在隧道工程测量中，常用的测量方法主要有水文地质测绘（包括地表水测量、地层测量、井位测量、地貌测量、地质构造和泉水测量、水质测量）、水文地质测试、水文地质钻探等，水文地质和地球物理勘探。在隧道工程勘察中，隧道场区常用的探水方法有地质雷达技术、红外技术和水文地质方法。隧道工程水文地质方法是从隧道工程地下水径流、补排通道、褶皱、裂隙密集带、岩溶发育通道、断层破碎带等确定地下水流量的方法。地质雷达是隧道工程探测地下水的有效工具，其预测具有一定的精度。红外探测技术是一种辅助地质雷达技术。新的探测方法包括激发极化法和瞬变电磁法。瞬变电磁法是一种有效的远距离水探测方法。激发极化法是探测富水地区的有效手段，更为实用的隧道工程探测方法有综合探测法、EH4电磁成像法等。隧道工程岩石破裂空间及渗透张量测试，隧道工程隧道及隧道工程地表涌水动态测试，富水隧道工程区涌水预测预报，隧道工程水文地质测试新技术在隧道工程勘察中的成功应用。
4水文地质在隧道工程勘探中的主要评定内容
在以往的隧道工程勘察报告中，地下水对岩土工程的影响还没有结合地基设计和施工需要进行评价。地下水下陷、建筑物开裂等引发的质量事故屡见不鲜。因此，水文地质问题的评价必须从三个方面考虑。首先，评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响，预测可能发生的岩土工程危害，提出防治措施。其次，根据建筑物基础类型的需要，确定相关水文地质问题，并提供适合于所选建筑物基础类型的水文地质资料。第三，根据地下水对工程的作用和影响，在不同条件下应进行重点评价。例如：①对地下水位以下的建筑物基础中的混凝土和混凝土中的钢筋，测量水的腐蚀性；②地基持力层为软岩、强风化岩、残积土、膨胀土等岩土施工场地，应重点评价上述岩土上地下水活动的软化、崩解、膨胀和收缩；③在地基的压缩层范围内存在松散、饱和的粉土和粉土，应预测潜蚀、流沙和管道的发生可能性；④在基坑下部承压含水层的情况下，计算和评价基坑开挖后承压水破坏基坑底板的可能性；⑤在地下水位以下开挖基坑时，进行渗透性和富水性试验，评价人工降雨、边坡失稳及周边建筑物稳定性等因素对土壤沉降的影响。
隧道工程辅助施工措施范文第2篇
【关键词】桥梁隧道工程；施工技术；质量控制
目前，我国交通运输行业获得较为快速的发展，桥梁隧道施工在现代交通建设项目中占据非常重要的位置[1]。施工单位在桥梁隧道工程施工过程中要严格管理施工，因为施工地点具有非常复杂的地点，容易发生事故问题。因此，施工单位需要掌握桥梁隧道工程的相关施工技术，并了解其容易出现的问题，及时采取措施进行质量控制，确保在提高施工质量的同时，获得良好的社会效益。
一、桥梁隧道工程常见质量问题
（一）铺装层脱落
桥梁隧道施工时常常由于施工人员过度重视外观美观性，容易出现铺装层脱落的情况，加上对于桥梁隧道工程施工质量未给予重视，没有根据相关施工规范的要求进行施工操作，造成隧道铺装层出现脱落、松动以及裂纹等质量缺陷。
（二）钢筋锈蚀
大部分施工人员缺乏保护钢筋的意识，尚未通过针对性的对策保护钢筋，钢筋在空气中暴露时没有采用涂层操作的方式保护钢筋，或者在涂层操作施工时具有较差的规范性。钢筋长时间暴露在空气中会出现水和氧气的改变，导致钢筋出现锈蚀的情况。同时，即便施工人员根据相关要求采用措施进行钢筋保护时，无法有效避免钢筋出现锈蚀的情况，例如，钢筋运输以及储藏过程中受到磕碰均会在一定程度上破坏土层。
（三）混凝土裂缝问题
桥梁隧道施工中混凝土发挥着非常重要的作用，同时混凝土结构也较为常见出现裂缝O质量问题，在一定程度上影响施工质量[2]。导致混凝土工程出现裂缝的原因较多，例如，施工人员没有根据相关规范要求进行施工或者混凝土质量达不到要求等均会影响混凝土工程。另外，混凝土配置达不到质量要求、后期缺乏有效的养护以及管理、缺乏合理的浇灌、尚未清晰认识混凝土施工强度等均是造成混凝土结构出现裂缝的因素。
二、桥梁隧道工程的相关施工技术
（一）挪威法施工要点
挪威法的基础理论是以岩体本身承载作用为主，通过支护辅助岩体加固施工。挪威法施工技术具有维修方便、施工快捷、建设成本低等优势，在桥梁隧道施工技术中具有较为良好的效果，尤其在硬岩桥梁隧道工程中占据着非常重要的位置[3]。桥梁隧道施工在应用挪威法施工技术时需要对施工前两次地质勘探工作给予重视，因为挪威法无需进行超前地质预报环节，因此将圆形观测工作量有效减少，不需要进行再次衬砌施工，可以促进工程建设成本明显降低。若桥梁隧道工程防水板发生漏水问题，能够立即给予局部修补，对降低维修难度以及维修费用有一定的帮助，同时对桥梁隧道工程正常施工进度不会产生影响。
（二）新奥法施工要点
相对于挪威法来说，新奥法有着极大的相似点。目前，我国桥梁隧道工程施工中新奥法又可称为锚喷构筑法。新奥法具有工程质量高、施工经验成熟、投资成本小、地面干扰小等优势，在山岭隧道、矿山巷道、城市地铁等地下隧道工程施工中广泛应用。软岩或者硬岩隧道施工中比较适合使用新奥法施工技术，新奥法的施工原理（详见图1）主要是促进围岩自承作用得到最大程度发挥，通过围岩自承能力以及开挖面空间约束进行测量技术、喷射混凝土、锚杆加固等施工，通过加固处理围岩，确保围岩松弛、变形等情况得到有效控制[4]。另外，新奥法采用监控以及测量围岩以及支护，确保能够给工程设计施工奠定良好的基础。在岩石地层施工中有效运用新奥法，能够通过分步开挖或者全断面一次开挖的方式，进行锚喷支护复合衬砌以及锚喷支护，通过分析桥梁隧道工程的具体情况进行二次衬砌，在土质地层施工中运用新奥法，在加固地层后，方能进行衬砌以及支护开挖施工。
图1 新奥法施工原理
（三）掘进机法施工要点
掘进机法主要是通过特制的大型切削设备，通过刀盘与岩壁紧贴后，采用盘型滚刀破碎岩石，确保隧道断面能够实现一次成型。现今，掘进机法在具体施工过程中，因为其机械工艺、制造工艺、理论基础仍未获得全面发展，所以施工单位需要不断改良施工技术。掘进机法可以通过皮带运输机全面排除破碎产生的土屑以及岩渣，从而使运输工序达到简便易行的效果，对掘进速度不会产生影响。通过集中控制的方式进行操作，能够促进远距离操作以及自动化操作得以实现。
（四）沉管法施工要点
沉管法又称为预制管段沉放法，在水底隧道建设中获得较为广泛的应用。沉管法主要是采用预制隧道管道的方式，把其托运到设计隧道的具置，通过管段加载效果确保其能够下沉到事先挖好的水底沟槽位置，直到完成沉放管道的工作后，通过水力压接法相互连接彼此相邻的两段管道，接着进行封闭墙拆除施工，确保隧道的完整性。
三、桥梁隧道工程施工技术质量控制对策
（一）预防铺装层脱落对策
施工技术人员在施工时要对铺装层厚度进行正确掌握，接着通过分析实际的情况，选择材质优良的材料，通过这样的方式能够促进铺装层出现断裂的情况有效减少。铺装层施工时需要合理的选择防水材料，通过这样的方式不仅可以促进铺装层施工质量得到有效提高，还可使铺装层使用年限有效延长。铺装层质量在很大程度上受到地理位置的影响，因此，在施工时通过分析地理位置地貌、地势、地形等，进行针对性的处理，可以促进铺装层出现裂缝的情况得到明显减少[5]。
（二）防御钢筋锈蚀的对策
施工人员在施工时采用涂层处理的方式可以使钢筋锈蚀情况得到有效避免，完成涂层操作时要通过针对性的保护对策，尽可能避免运输以及储存钢筋时由于碰撞出现掉层的情况。若钢筋出现锈蚀情况，可以通过措施有效处理锈蚀部分。
（三）加大控制隧道裂缝的力度
施工人员需要严格根据相关标准进行混凝土施工以及混凝土配合比设计工作，施工人员要对裂缝情况进行验算，对于不同部位的混凝土构建要采用不同强度等级的混凝土施工。计算混凝土配筋率时要确保计算公式计算结果以及准确性的精确性。施工单位要对水灰比、水泥用量进行严格控制，通过分析混凝土强度要求合理的使用外加剂或者掺合料[6]。施工单位需要加大施工人员施工技术培训力度，使其能掌握有效控制混凝土裂缝的技术，从根本上提高施工质量。
（四）保障原材料质量
桥梁隧道工程是否能够有着良好的工程质量，在很大程度上受到原材料的影响。所以，施工单位应该重视采购材料的工作，严格调查供应商的信用情况以及资质，不仅要保障施工材料的质量，同时还要促进材料价格有所降低，使企业经济效益明显提高[7]。禁止质量不合格的材料进入施工现场，每隔一段时间抽检施工材料，对钢筋材料、混凝土材料的合格证明进行严格审查，规范材料的存储工作，避免出现受损等情况。
结束语
桥梁隧道工程是否有着良好的施工质量对人们生命财产安全有着直接的影响。所以，施工单位应该完善桥梁隧道工程的施工技术，对于施工过程中容易出现的问题，要及时采取措施进行处理，有效控制施工质量，为顺利进行桥梁隧道施工环节提供保障。从根本上促进桥梁隧道建设的质量以及安全性明显提高，确保桥梁隧道工程能够与我国经济社会发展的需求互相符合，为居民正常生活提供良好的服务。
参考文献：
[1]金传勇.探究道路桥梁隧道工程施工中的难点和技术对策[J].江西建材，2015（04）：288-289.
[2]罗富强.道路桥梁隧道工程施工技术研究[J].科技资讯，2014（06）：367-368.
[3]于则彬.桥梁隧道工程的施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2014（07）：266-267.
[4]滕忠来，李建设.公路桥梁涵洞隧道工程施工技术应用[J].中华民居（下旬刊），2013（06）：763-764.
[5]班立彦.公路桥梁隧道施工存在的问题及对策[J].科技资讯，2014（09）：624-625.
[6]刘盼龙. 关于桥梁隧道路面施工质量控制的研究[J].城市建筑，2013，04：270+274.
隧道工程辅助施工措施范文第3篇
关键词：高速公路；隧道工程；监控测量
中图分类号：U412文献标识码： A
引言
随着经济的不断发展，科技的不断进步，人民不断增长的物质文化水平的需要，促使了无论是公路运输还是水路、空中以及地下交通运输都像更舒适更安全和更大的空间和更加环保的方向发展。对于当前我国西部大开发进程逐渐加大情形下，铁路与公路，公路与公路相互交错越来越多，地质环境也不断复杂化，在这样的大环境大背景下，如何高效安全的设计并实施公路隧道工程，严格控制施工中的各种问题，保证高速公路的安全运行，是高速公路隧道施工的难点亦是重点。
一、高速公路隧道施工监测的重要性
对于公路建设项目，特别是高速公路项目隧道施工而言，其工程结构体系的特殊性决定了施工监测的必要性。从岩体力学的研究角度上来说，隧道工程是一种处于围岩结构相互运动机理下形成的综合性结构产物。而从地质力学的研究角度上来说，隧道工程则是一种始终处于动态变化地质体当中的地质产物。换句话来说，在围岩结构及地质力学的变化状态下，隧道工程项目势必会处于强烈的环境影响状态下。这也就是说，高速公路隧道结构体系就是由周边地质体与支护结构所构成的。
1、隧道工程的受力特点与一般意义上的地面工程存在较大的差异，其在运行过程中所承受的外部作用力始终是不确定的。再加上现阶段国内外有关隧道工程荷载体系的量值与分布研究还不够深入，隧道工程设计往往建立在大量的假设性前提条件之下。
2、在隧道工程项目建设的成形过程当中，其受力状态变化是基本恒定的，在开挖施工过程开始以来所遭受的结构性损失使得隧道支护结构与衬砌结构的外形及内力同样处理变化状态当中。基于以上分析，要想确保施工质量的稳定性，对高速公路隧道工程建设各环节进行系统化的施工监测与管理作业，复杂性的受力问题可得到妥善解决。
二、高速公路隧道施工监测项目分析
对于高速公路隧道工程项目建设而言，施工监测及管理应重点关注以下几个方面的内容:
1、地质素描项目分析:高速公路隧道工程在执行每次爆破作业之后都应当针对隧道所处地质结构及支护形式进行合理检测，重点针对断层节理、围岩岩性、衬砌支护状态以及地下水水体结构分布情况作出实时描述与记录。
2、地质超前预报项目分析:在当前技术条件支持下，隧道施工监测作业人员可以通过地质雷达的方式对隧道工程掌子面前方的各类型潜在地质隐患进行合理预测与预报(包括断层带、软弱岩带、破碎带以及含水地层等)。通过对地质隐患的预测与预报，隧道后期施工过程当中可能出现的突泥涌水及坍塌问题也将得到有效的缓解与控制。
3、周边收敛位移项目分析:施工监测人员可以以绘制隧道周边收敛位移实时变化曲线的方式将隧道工程在施工深入过程当中的洞身变化情况予以及时且直观的反应。从这一角度上来说，周边收敛位移项目施工监测能够为隧道初期支护及二次浇注作业的开展提供必要的数据支持，并辅助施工方法的设计与修改。
4、拱顶下沉项目分析:对隧道工程拱顶下沉量参数进行检测与分析的关键在于对隧道施工进行过程当中围岩结构的扰动因素进行预警，计算围岩结构作用于隧道初期支护上的荷载作用力，能够辅助现场施工人员针对隧道工程拱部结构的稳定性予以判定，从而确保施工项目进行的可靠性与安全性。
三、监控量测项目数据整理对高速公路隧道施工管理的作用分析
1、监控量测项目应关注的几点问题分析
1.1 施工监测定位:传统意义上的施工监测多是由高速公路隧道工程项目建设方所承担的，此种责任模式的局限性使得施工监测相对于高速公路隧道建设项目的应用优势无法真正意义上的发挥出来。与此同时，受到部分选测项目难度较大及专门人员配各不够充分的因素影响，新时期的高速公路隧道施工监测作业应当由具有施工监测专门资质的单位承担，使其转变为一种全新的技术方式。
1.2 洞室收敛作业:高速公路隧道工程在开挖作业后应当及时转入初期支护环节，初测工作必须在确保喷射混凝土支护作业完成的基础之上开展。换句话来说，收敛量测作业应当安排在洞室开挖作业之后。并且同一般意义上的地表沉降值参数相比，净空收敛值相对而言会比较低。
1.3 拱顶沉降作业:在高速公路隧道施工监测实践工作中，隧道拱顶沉降点是在隧道工程开挖及喷射混凝土支护施工的基础之上予以测定并安装的，此过程当中能够对沉降点初始读数予以分析并记录。特别值得注意的一点在于:在对沉降点初始读数进行读取之前，隧道拱顶部位就存在一定的变形问题。导致这一问题的最根本原因在于:同路面沉降相比，高速公路隧道施工作业面的拱顶沉降参数会比较小。
2、工程实例分析:某高速公路XY21合同段共设置有两座隧道，单洞总计1721.12m。其中隧道A为连拱型隧道，其左线长171.62m，右线长169.5m;隧道B为分离型隧道，其左线长678m，右线长702mo隧道A洞身最大埋深参数为64m.隧道B洞身最大埋深参数为173m(左线).192m(右线)。高速公路隧道施工监测项目包括地表下沉、拱顶下沉、水平收敛以及支护状态等。施工现场相关量测数据应及时整理，绘制有关量测数据与量测时间之间的关系示意图，由此指导施工管理:①由水平收敛指标量测数据分析，可对隧道工程初期支护的稳定性予以判定。现场作业人员你可以通过对位移收敛速度的分析来判定隧道工程围岩有效稳定
时间。一般情况下，在收敛速度
结束语
公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一，随着我国社会主义市场经济的发展，西部大开发战略的实施，原来的两车道隧道已远远不能满足日渐增长的行车要求，隧道规模越大技术也相应复杂，因此，必须要做好公路隧道施工的监测管理工作，优化隧道施工安全措施，促进工程顺利竣工。
参考文献
[1]孙凯，许振刚，刘庭金，等.深基坑的施工监测及其数值模拟分析[[J].岩石力学与工程学报.2004.23.(02).293-298.
[2]雷俊卿，王楠.预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真分析[J].铁道学报.2006.28.(02).74-78.
隧道工程辅助施工措施范文第4篇
关键词：城市交通隧道 网格盾构 土压盾构 双圆盾构 泥水盾构 沪崇苏越江工程
1 前言
上海城市人口1450万，流动人口300万，面积6340km2，目前已经成为中国的经济、贸易、金融、航运中心城市。城市的经济发展促进城市建设尤其是交通建设的发展，城市地下轨道交通具有快捷、安全的特点。上海城市轨道交通线网规划17条线路，总长780km，其中地铁11条线，长度385km。已建3条线，其中地铁2条线；在建4条线，其中地铁2条线。地铁区间隧道总长度达700km（双线），采用盾构法施工，已建约100km。
黄浦江从东北至西南流经上海城区，把上海分为浦东、浦西2部分，江面宽500m~700m，主航道水深14m~16m。近10年来，浦东的迅速发展促进了越江交通工程建设，采用大直径盾构建造江底交通隧道已得到广泛的应用。已建隧道5条，在建隧道4条拟建隧道6条。
上海地层为第四纪沉积层，其中0~40m深度内均为软弱地层，主要为粘土、粉质粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉砂土等，这类土颗粒微细、固结度低，具有高容水性、高压缩性、易塑流等特性。在该类地层中进行盾构隧道掘进施工，开挖面稳定和控制周围地层的变形沉降十分困难。
上海地区盾构隧道技术的应用，始于1965年，近40年来，尤其是近10年来，盾构隧道技术广泛用于地铁隧道、越江公路隧道和其它市政公用隧道。本文就上海城市交通隧道盾构施工技术的发展和现状，作一个回顾和综述。
2 网络挤压盾构掘进技术的开发和隧道工程应用
2.1 Φ5.18m网格挤压盾构及上海地铁试验工程
1964年，上海市决定进行地铁扩大试验工程，线路位于衡山路北侧，建2条长600m的区间隧道，隧道复土10m，隧道外径5.6m，内径5m。隧道掘进施工采用2台自行设计制造的Φ5.8m网格挤压盾构，辅以气压稳定开挖面土体，于1966年底完成1200m地铁区间掘进施工，地面沉降达10cm。
2.2 打浦路隧道Φ10.2m网格挤压盾构掘进施工
1965年，上海第一条穿越黄浦江底的车行隧道――打浦路隧道，全长2761m，主隧道1324m采用Φ10.2m网格挤压盾构掘进施工，黄浦江约600m，水深16m，见图1所示。
φ10.2m网格挤压盾构掘进机是中国第一台最大直径的盾构，盾构总推力达7.84×104KN，为稳定开挖面土体，采用气压辅助施工方法。盾构穿越的地层为淤泥质粘土和粉砂层，在岸边采用降水辅助工法和气压辅助工法，在江中段采用全气压局部挤压出土法施工。盾构见图2所示。
圆隧道外径10m，由8块钢筋混凝土管片拼装而成。管片环宽90cm，厚60cm。管片环向接头采用双排钢螺栓联接。衬砌接缝防水采用环氧树脂。打浦路隧道于1970年底建成通车，至今已运营33年。
2.3 延安东路隧道北线Φ11.3m网格挤压水力出土盾构施工
1983年，位于上海 外滩的延安东路隧道北线工程开工建设，隧道全长2261m，为穿越黄江底的2车道隧道，其中1310m为圆形主隧道，采用盾构法施工，隧道外径11m，隧道衬砌由8块高精度钢筋混凝土管片拼装而成，管片环宽100cm，厚55cm，接缝防水采用氯丁橡胶防水条。
隧道北线圆形主隧道采用了上海隧道工程公司自行设计研制的φ11.3m网格型水力出土盾构，见图3所示。在密封舱内采用高压水枪冲切开挖面，挤压进网络的土体，搅拌成泥浆后通过泥浆泵接力输送，实现了掘进、出土运输自动化。网格上布有30扇液压闸门，具有调控进土部位、面积和进土量的作用，可辅助盾构纠偏和地面沉降控制。网格板上还布设了20只钢弦式土压计，可随时监测开挖面各部位的土压值变化，实现了信息化施工。盾构最大推力可达1.08×105KN。盾构顺利穿越江中段浅复土层和浦西500m建筑密集区，保护了沿线的主要建筑物和地下管线。
3 土压平衡盾构在城市交通隧道工程的应用和发展
3.1 土压平衡盾构的引进和开发应用
近年来，我国的城市地铁隧道、市政隧道、水电隧道、公路交通隧道已经越来越多地采用全断面隧道掘进机施工，其中用得最多的是土压平衡盾构掘进机。上海、广州、深圳、南京、北京的地铁区间隧道已经采用了31台直径6.14m～6.34m的土压平衡盾构，掘进区间隧道总长度达400km。土压盾构具有机械化程度高、开挖面稳定、掘进速度快、作业安全等优点，在隧道工程中有广泛的发展前景。
土压平衡盾构适用于各种粘性地层、砂性地层、砂砾土层。对于风化岩地层、软土与软岩的混合地层，可采用复合型的土压平衡盾构。在砂性、砂砾、软岩地层采用土压盾构掘进施工，应在土舱、螺旋输送机内以及刀盘上注入泥浆或泡沫，以改良土砂的塑流性能。
3.2 Φ6.34m土压盾构在上海地铁工程中的应用
1990年，上海地铁1号线开工建设，双线区间隧道选用土压平衡盾构掘进，经国际招标，7台Φ6.34m土压盾构由法国FCB公司、上海市隧道工程公司、上海市隧道工程设计院、上海沪东造船厂联合体中标，利用法国混合贷款1.32亿法郎。第1台Φ6.34m土压盾构于1991年6月始发推进，7台盾构掘进总长度17.37km，1993年2月全线贯通，掘进施工期仅20个月，每台盾构的月掘进长度达200～250m。掘进施工穿越市区建筑群、道路、地下管线等，地面沉降控制达＋1cm～－3cm。Φ6.34m土压平衡盾构见图4所示，其主要技术性能见表1。
1995年上海地铁二号线24.12km区间隧道开始掘进施工，地铁一号线工程所用的7台Φ6.34m土压盾构经维修以后，继续用于二号线区间隧道掘进，同时又从法国FMT公司和上海的联合体购置2台土压盾构，上海隧道工程股份有限公司制造1台土压盾构，共计10台土压盾构用于隧道施工。
于2000年开工兴建的上海地铁明4号工程区间隧道仍将使用这10台Φ6.34m土压平衡盾构施工。2001年，向日本三菱重工购置4台Φ6.34m土压平衡盾构，共计14台盾构正在掘进施工。
上海地铁隧道外径6.2m，衬砌环由6块钢筋混凝土管片拼装而成，通缝拼装，环宽100cm，管片厚35cm。见图5所示，地铁4号线部分区间隧道管片采用错缝拼装，环宽120cm。
上海地铁2号与1号线垂直相交，盾构从1号线区间隧道下1m穿越，掘进施工中采用地层注浆加固、跟踪注浆、信息化施工等技术措施，确保1号线地铁安全运营，沉降控制在2cm以内。地铁4号线与2号线区间隧道相交，4号线盾构从2号线隧道下1m穿越。Φ6.34m土压盾构在城市建筑群下穿越，其沉降一般也在4cm以内。盾构平均月推进长度约250m，最快达400m/月。
3.3 双圆形盾构掘进机的引进和应用
2002年，上海地铁8号线黄兴路至开鲁路站三个区间隧道，长度2，688m，采用DOT双圆盾构隧道工法，并从日本引进2台Φ6300m×W10900mm的双圆形土压盾构掘进机。双圆盾构见图所示，其主要技术参数见表2。
双圆隧道衬砌采用预制钢筋混凝土管片，错缝拼装；每环管片由11块管片拼装而成，其中2块为海鸥形，1块为柱形。管片厚度30cm，环宽120cm，见图7所示。
3.4 Φ7.64m土压盾构掘进外滩观光隧道
3.4.1 工程概况
上海外滩观光隧道是我国第一条行人过江专用隧道，是一条连接南京路外滩和陆家嘴东方明珠塔的江底隧道，全长646m，隧道内径6.76m。隧道内通行一来一往2条观光车轨道。
外滩观光隧道于1998年初开工，1999年底建成运营，土建工程包括黄浦江两岸的2座出入口竖井和一条过江隧道，见图8所示。隧道位于延安东路隧道北侧，并与上海地铁二号线2条过江区间隧道在江底交叉。隧道穿越的主要地层为粘土、粉质粘土、淤泥质粘土和砂质粉土。
隧道衬砌环由6块钢筋混凝土管片拼装而成，管片设计强度C50，抗渗等级S8，环宽120cm，厚35cm。管片接缝防水采用EPDM多孔橡胶止水带，管片背面涂防水层。
3.4.2
φ7.65m土压平衡盾构掘进施工
隧道掘进采用φ7.65m土压平衡盾构，见图9所示。盾构大刀盘切削土体，为幅条式结构。盾构长8.935m，中间有较接装置，易于纠偏施工。盾构最大推力5.2×104KN。盾构密闭舱内充满切削土砂，通过直径900mm的螺双输送机排土，通过推进速度、螺旋机转速、排土量来控制密闭舱土压，使之与开挖面水压力平衡。盾构掘进速度为0～4cm/min。
盾构于1998年11月始发推进，隧道纵坡达4.8%，；平曲线最小半径为400m，均为国内越江盾构隧道之最。盾构初推段100m内进行了土体变形、土应力、孔隙水压的监测，反馈盾构施工，调整盾构施工参数，控制施工轴线和地表沉降。盾构掘进的平均速度达8m/d，646m隧道共花费3个月的时间完成，工程质量优良。
3.5 3.8m×3.8m矩形土压盾构掘进地铁过街人行地道
常用的盾构隧道掘进机为圆形，主要是圆形结构受力合理，圆形掘进机施工摩阻力小，即使机头旋转也影响小。但是圆形隧道往往断面空间利用率低，尤其在人行地道和在行隧道工程中，矩形、椭圆型、马蹄形、双圆形和多圆形断面更为合理。日本80年代开发应用了矩形隧道，在90年代开发应用了任意截面盾构和多圆盾构，并完成了多项人行隧道、公路隧道、铁路隧道、地铁隧道、排水隧道、市政共同沟隧道等，使异形盾构技术日益成熟，异形断面隧道工程日益增多。
我国于1995年开始研究矩形隧道技术，1996年研制1台2.5m×2.5m可变网格矩形顶管掘进机，顶进矩形隧道60m，解决了推进轴线控制、纠偏技术、深降控制、隧道结构等技术难题。1999年5月，上海地铁二号线陆家嘴路站62m过街人行地道采用矩形顶管掘进机施工，研制1台3.8m×3.8m组合刀盘矩形顶管掘进机，具有全断面切削和土压平衡功能，螺旋输送机出土，掘进机的主要工作参数见表3，矩形顶管掘进机见图10。
4 大直径泥水加压盾构掘进越江公路隧道施工
4.1 延安东路隧道南线Φ11.22m泥水加压盾构掘进施工
1995年，为发展浦东建设需要，上海延安东路隧道南线开工建设，为缩短工期和保护隧道沿线建筑物的需求，引进日本三菱重工制造的Φ11.22m泥水加压盾构。盾构本体示意见图11。
隧道南线1300m圆形主隧道采用日本三菱重工制造的φ11.22m泥水加压盾构掘进施工，盾构本体示意见图5。盾构采用刀盘切削，总推力达1.12×105KN，刀盘扭矩4635kn·m，最大掘进速度46mm/min。盾构密封舱充满压力泥浆与开挖面水土压保持平衡，并在开挖面形成泥膜，起到稳定的作用。盾构设有掘进管理、泥水输送、泥水分离和盾尾同步双液注浆系统。掘进管理和姿态自动计测系统能及时反映盾构掘进施工的几十项参数，便于准确设定和调整各类参数。
4.2 大连路隧道Φ11.22m泥水加压盾构掘进施工
上海大连路隧道全长2565m，为2来2去的两条双车道隧道，工程总投资16.55亿元。工程于2001年5月25日开工，合同工期28个月。隧道平、剖面见图12所示。
圆形主长1263m，采用2台Φ11.22m泥水加压盾构同时掘进施工。隧道衬砌结构在延安东路隧道工程的基础上进行了优化改良，拼装形式由通缝改为错缝，管片厚度从55cm改为48cm，环宽由100cm增大为150cm，管片分块由8块增为9块，管片连接螺栓由直螺栓改为弯螺栓，螺栓手孔改小，管片形式由箱形改为平板型。隧道衬砌结构见图13。
泥水加压盾构的泥水输送和泥水处理是盾构施工的重要组成部分，公司自选研究设计制造了适应上海软土地层的泥水分离系统，见图14所示。
盾构进出洞土体加固全部采用冻结法。
西线隧道于2002年3月28日始发推进，至9月20日隧道贯通，工期6个月。东线隧道于6月18日 发推进，至12月底隧道贯通。盾构掘进速度平均为8m/d，最快为15m/d。两条隧道最小间距为6m。
大连路隧道于2003年9月建成通车，总工期仅28个月，是上海越江公路隧道建设周期最短的。
4.3 上海越江交通工程的发展
2001年底，复兴东路隧道工程开工建设，为2条3车道隧道，隧道外径11m，分为上下两层，是我国第一条双层隧道，全长2785m。2条1215m主隧道于2003年2月和5月先后始发推进，于11月隧道贯通。
2003年6月，翔殷路隧道工程开工建设，为2条2车道隧道，隧道全长2597m，隧道外径11.36m，内径10.2m，是目前车道最宽的盾构隧道，设计车速可达80km/h。
正在设计中的越江隧道有军工路隧道和上中路隧道(中环线配套工程)，正在规划中的越江隧道有长江西路、新建路、人民路、耀华路等4处。
长江口越江通道工程是连接上海－崇明－江苏北部的重要交通工程，位于长江口，从上海浦东－横沙岛－崇明岛－南通，采用桥隧结合的工程方案，全长68km，为3来3去6车道，设计车速100km/h。其中浦东5号沟至横沙岛穿越长江南港，采用盾构隧道施工，全长约8.5km，隧道外径15.2m。横沙岛至崇明岛越江北港，采用桥梁施工，全长9.54km。见图15所示。直径Φ15.2m的盾构隧道，目前是世界上最大直径的盾构隧道，隧道断面见图16。
5 结语
上海城市交通隧道工程的发展提高了盾构隧道技术的水平。从最初的网格挤压盾构，发展到目前的土压平衡盾构和泥水加压盾构，盾构机向机械化、自动化、信息化发展，掘进速度快，盾构开挖面稳定，地面沉降控制好，环境影响小。盾构衬砌不断改进和优化。盾构与隧道技术正在向大深度、大直径、长距离掘进发展。双圆隧道、矩形隧道技术也得到应用。随着上海城市交通隧道工程建设的不断发展，盾构隧道技术水平将进一步的发展和提高。
参考文献
1、 傅德明、杨国祥. 《上海地区越江交通盾构施工技术综述》. “国际隧道研讨会暨公路建设技术交流大会论文集”. 人民交通出版社. 2002.10
2、 傅德明. 《土压盾构掘进机在我国隧道工程中的应用和发展》. “第三届海峡两岩隧道与地下工程学术与技术研讨会”. 成都. 2002.8
隧道工程辅助施工措施范文第5篇
关键词：软弱围岩隧道高地应力 地质特性对策
中图分类号： U45 文献标识码： A
0前言
随着我国铁路及公路建设事业的大发展，长大山岭隧道不断出现。近年来隧道工程穿越软岩地层的工程实例也越来越多。如何在软弱围岩地质条件下又好又快地修建长大隧道工程是当前隧道工程界面临的重要课题之一。尤其是当隧道穿越高地应力软弱围岩时，常常形成大变形等地质灾害，严重影响施工安全和进度。文献[1]、[2] 针对深埋高地应力条件下软岩隧道结构变形控制进行了研究。文献[3] 、[4] 针对高地应力条件下隧道工程辅助坑道施工期间支护变形开裂的整治措施进行了研究。预防和治理隧道大变形已成为一项世界级难题。
1、软弱围岩工程地质特性
围岩是指受隧道开挖影响而发生应力状态改变的周围岩土体。根据岩土体的强度可将围岩分为坚硬围岩和软弱围岩两大类。按照围岩级别划分，软弱围岩多划分为Ⅳ～Ⅵ级围岩。软弱围岩一般有以下突出特点：
（1）岩石强度低。
根据我国《工程岩体分级标准》、《铁路隧道设计规范》等规范标准，一般将单轴饱和抗压强度低于30MPa的岩石称为软质岩或软岩。软质岩主要包括未成岩的岩石、已风化的岩石以及含有软弱矿物的岩石。典型岩石有泥岩、砂岩、千枚岩、炭质板岩及绢云母片岩等。
（2）岩体破碎。
受地质构造影响严重的坚硬岩石也可称为软弱围岩。若硬质岩石受到强烈的构造运动影响，导致节理、裂隙、断层等结构面发育，造成围岩强度降低、自稳性变差。
（3）围岩赋存环境差。
隧道围岩一旦赋存于富水、高地应力等不良地质环境中将极易引起涌水、塌方等地质灾害。赋存于这些不良地质环境下的围岩也可称为软弱围岩。
2、软岩隧道变形机理
由于隧道开挖不可避免要对围岩产生扰动，隧道开挖打破了原有的应力平衡状态，会出现应力重新分布和动态调整。由于软岩强度低、对工程扰动及其敏感，在受拉和受压条件下将产生塑性区，使围岩和支护结构产生变形。软弱围岩隧道开挖后突出表现在围岩松弛压力大，初期支护承受压力大。
按照结构力学的基本原理，我们不妨把隧道初期支护看作是由锚杆、钢筋网、喷射砼、钢架等支护手段组成的复合体。该复合体是具有一定强度和刚度的承载结构。软岩隧道的开挖过程同时也是扰动围岩对初期支护结构的逐级逐次加载过程。当作用在初期支护上的围岩扰动荷载未超出结构本身的极限承载力的时候，结构将处于稳定状态，同时支护结构会因为荷载的不断增加发生变形。一旦围岩扰动产生的荷载超出初期支护结构极限承载力，支护结构将会失稳破坏，突出表现在钢架扭曲、喷层开裂掉块，结构变形出现突变等。
由以上分析可以看出，软弱围岩大变形是指在隧道开挖形成凌空面以后围岩受自重应力及构造应力的影响发生朝向隧道净空的变形。这是复杂应力条件下软弱围岩本身固有的特性，属于客观因素。隧道支护结构大变形是指由于支护参数、施工方法选择不当，结构强度和刚度不足以抵抗较高的围岩压力而出现大变形和结构破坏，属于主观因素。
3、地应力对软岩隧道工程的影响
3.1地应力基本概念
地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。地质力学认为﹐地壳内的应力活动是使地壳克服阻力﹑不断运动发展的原因﹔地壳各处发生的一切形变﹐如褶皱﹑断裂(见节理﹑断层)等都是地应力作用的结果。
通常地壳内各点的应力状态不尽相同﹐并且应力随(地表以下)深度的增加而线性地增加。由于所处的构造部位和地理位置不同﹐各处的应力增加的梯度也不相同。重力和构造应力是地应力的主要组成因素。
经研究初始应力的分布有以下主要规律：
（1）岩体的初始应力绝大部分是以水平应力为主的三向不等压的空间应力场，三个主应力的大小和方向是随着时间和空间变化的，是一个非稳定的应力场。
（2）实测的垂直应力基本上等于上覆岩体重量。
即： σv＝γH＝0.027H
σv为垂直原岩应力（MPa）；H为计算点到地表的垂直距离（m）。
（3）水平应力普遍大于垂直应力。
3.2高地应力定义
不同国家对高地应力的定义是很悬殊的。 工程实践中往往将大于20～30MPa的硬质岩体内的初始应力称为高地应力。一般认为，所谓高地应力是指初始应力特别是它们的水平初始应力分量大大超过其上覆盖层的岩体的质量。
《工程岩体分类标准》（GB50218-1994）中规定：
（1）Rb/σh，max＝4～7时为高地应力，岩芯有饼化现象，开挖过程中洞壁岩移显著，持续时间长，成洞性差。
（2）Rb/σh，max＜4时为极高地应力，岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大变形，持续时间长，不易成洞。
3.3高地应力对隧道工程的影响
高地应力对隧道工程造成的灾害最典型为：对硬脆性岩体而言为岩爆对软岩则为洞室大变形。由于长大山岭隧道通常埋深较大，洞室开挖后软弱围岩在自重应力场和水平地应力场的共同作用下往往会发生较大变形。
4、软弱围岩隧道变形控制基本理念
文献[5] 《软弱围岩隧道施工技术》将软弱围岩隧道变形控制的理念主要归纳为两个截然相反的思路：一个是为了减轻作用在支护上的荷载，容许一定位移；一个是为了控制围岩松弛而尽可能早地控制位移，及所谓的“柔性支护”和“刚性支护”控制变形的理念。
4.1柔性支护
柔性支护控制变形的理念是允许围岩变形，释放地应力，减小支护压力，同时又能约束围岩松弛和过度变形，保持隧道稳定。通常的做法是在超前支护下开挖后先施作第一层支护约束围岩的变形，而后在距掌子面后方一定距离进行二次补强支护使隧道稳定，控制围岩和结构变形。
4.2刚性支护
刚性支护控制变形通常是指采取提高围岩的自承能力和加强支护及衬砌的强度和刚度来控制变形。提高围岩自承能力的措施有超前预注浆加固地层、水平旋喷、超前大管棚等支护手段。加强支护和衬砌强度和刚度通常采用长锚杆、重型钢架和加大喷射砼厚度等措施。
对比分析可以看出“柔性支护”先期施作的第一层支护往往发生变形屈服破坏，后期需要进行二次支护和补强加固，施工工序复杂、现场施工管理难度大；“刚性支护”施工工艺简单、安全可靠性高、施工速度快。对于长大隧道工程来说，采用“刚性支护”更能够达到安全、快速施工的目的。
5、软弱围岩隧道施工对策
5.1基本原则
通过对软弱围岩工程地质特性、软岩隧道变形机理及变形控制基本理念分析，并结合相关工程实例可以得出软岩隧道施工应该坚持的基本原则有：
（1）根据前期地应力测试结果，了解区域地应力分布状况。
（2）在线路选择的时候 线路走向尽可能和最大水平主应力方向一致。尽可能减小地应力对隧道工程的影响。
（3）隧道结构设计坚持“刚性支护”宁强勿弱的原则，采用长锚杆、厚层喷射砼、锁脚锚杆和重型钢架等组合支护措施，控制围岩变形，达到向围岩深处转移二次应力的作用。
（4）软岩地段初期支护承受施工期间全部荷载，二次衬砌需承受后期围岩流变产生的荷载。软岩隧道衬砌应通过增设钢筋、加大厚度等方式增加结构的强度。
（5）对于围岩赋存环境较差，地下水较发育的地段，采用超前预注浆、水平旋喷、超前大管棚等辅助施工方法着力改善并加固地层，提高围岩的自承能力，减小作用在支护结构上的荷载。
（6）合理选择初期支护预留变形量。人为加大预留变形量除增加开挖支护工程量以外，初期支护钢架和喷射砼也会因结构变形过大而丧失承载能力。选择合理的预留变形量有助于达到安全高效施工的目的。特殊地质地段可以考虑预留二次支护的施工空间。
（7）施工图阶段开展隧道支护结构预设计，在工程开工以后通过现场试验结果进一步优化设计参数。
（8）建立初期支护稳定性评判标准，在施工过程中实时对初期支护结构安全稳定性进行评判，指导现场工程施工。
5.2 支护结构安全稳定性评判标准
对于铁路隧道支护结构安全稳定性评判标准初步探讨如下表所示。
支护结构安全稳定性评判标准
安全等级 工程特征 净空位移值/cm 安全状态 施工措施
单线 双线
Ⅰ级 喷层仅局部出现环向开裂，其它无明显异兆。 ＜10 ＜15 稳定 掌子面正常施工
Ⅱ级 喷层局部出现纵向开裂、掉块，环向裂缝进一步扩展；钢架局部变形 10～20 15～30 基本稳定 掌子面暂停施工，采取补强措施
Ⅲ级 钢架扭曲变形严重，喷层出现大面积开裂掉块现象；初支侵入衬砌净空。 ＞20 ＞30 不稳定 掌子面停止施工，研究制定处理措施
注：表中数据为单侧绝对收敛值。
施工现场可通过观察初期支护结构工程特征，结合支护结构朝向净空方向的累计变形情况综合做出结构安全稳定性评判，以利于采取针对性的补强加固处理措施。
5.3软岩隧道施工阶段对策
（1）采用超前小导管进行超前支护。超前小导管预支护可减小掌子面的先行位移，同时可有效控制隧道开挖后的拱部坍塌。
（2）软弱围岩一般选择台阶法施工，台阶长度3～5m。在断层破碎带及其影响带等围岩条件较差的情况下可在上台阶增设临时仰拱（型钢钢架＋喷射砼）[6] 进行加固；对于双线等跨度较大隧道也可改为CRD法或双侧壁导坑法进行施工。
（3）钢架架立以后要及时施作锁脚锚杆，改善初期支护结构的受力状态，提高结构抵抗变形的能力。
（4）及时施作初期支护仰拱，尽早实现初期支护全断面闭合，缩短隧道变形收敛稳定的时间。因为支护结构闭合与不闭合其承载力存在极大差异，对控制周边围岩的位移和松弛具有不可忽视的影响。
（5）仰拱和衬砌要紧跟开挖掌子面，做到及时封闭成环。
6、典型工程实例
6.1 兰新铁路乌鞘岭隧道
兰新铁路兰武二线乌鞘岭隧道进口位于甘肃省天祝县境内，出口位于甘肃省古浪县境内，隧道长20.05km，为两座单线隧道，隧道线间距40m。岭脊段隧道最大埋深1100m，实测最大的地应力33MPa。隧道在岭脊段穿越奥陶系板岩夹千枚岩地层时遭遇了支护结构变形灾害。隧道初期支护拱部最大下沉量为105.3cm，边墙高1.5m处最大水平收敛值为103.4cm。
6.2 兰渝铁路木寨岭隧道
兰渝铁路木寨岭隧道位于甘肃省定西市漳县、岷县境内，隧道全长19.06km，为兰渝铁路最长隧道，是全线重点控制性工程。隧道设计为双洞单线分离式隧道，左、右线线间距为40m，隧道最大埋深为600m。隧道洞身穿越地层主要以二叠系板岩、砂岩及炭质板岩为主。二叠系板岩及炭质板岩多呈互层及夹层分布，长度占全隧的46.53％。炭质板岩遇水易崩解软化，围岩稳定性极差，加之隧址区地质构造复杂，隧道施工难度极大，属于极高风险隧道。
根据地应力测试结果隧址区最大水平主应力值在6.34～13.79MPa，岩样饱和抗压强度为19.26～25.45MPa，平均强度22.25MPa。围岩强度应力比一般为1.15～4.01。根据《工程岩体分类标准》判定为极高～高地应力。
木寨岭隧道斜井及正洞施工软岩地段过程中不同程度发生了支护结构变形开裂侵限等灾害，给工程的安全和进度造成极大影响。施工中后期多采用H150、H175等型钢钢架结合锚杆和喷射砼进行支护。
7、结束语
在复杂地质条件下修建软弱围岩隧道，面临的困难和挑战是非常艰巨的。当前我国软弱围岩施工和国外先进技术相比仍然存在一定的差距。尤其是对软弱围岩超前预加固地层重视不够。软弱围岩变形的一个主要特征就是掌子面前方围岩变形较大。加强掌子面前方围岩的预加固和超前支护一方面可以提高隧道开挖的安全性，另一方面也可以减少支护施工的工程量，从而达到安全快速施工的目的。软弱围岩超前预加固技术的研究和开发应该成为当前软弱围岩隧道施工技术研究的发展方向。另外对软岩断层破碎带等极端恶劣条件下施工技术也应进一步加强研究，全面提高我国软弱围岩隧道施工整体技术水平。
参考文献：
[1] 李国良，朱永全. 乌鞘岭隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术[J]. 铁道工程学报，2008，3（114）：54～59.
[2] 中铁隧道集团有限公司. 乌鞘岭隧道岭脊地段复杂应力条件下施工综合技术研究 [R]. 洛阳，中铁隧道集团有限公司，2007.
[3] 叶慷慨. 木寨岭隧道大坪有轨斜井施工大变形段分析及处理技术[J]. 隧道建设，2010，30（2）：190～194.
[4] 唐绍武，王庆林. 木寨岭隧道大战沟斜井高地应力软岩大变形施工技术[J]. 隧道建设，2010，30（2）：199～201，211.
[5] 关宝树，赵勇. 软弱围岩隧道施工技术 [M]. 北京：人民交通出版社，2011.
