隧道施工新技術
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隧道施工新技術范文第1篇
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
近年來，軟弱圍巖隧道事故頻繁發生，不但造成了財產損失和工期延誤，而且造成了較大的人員傷亡和巨大的社會影響。軟弱圍巖地質條件復雜，施工工序繁多，工藝要求嚴格，技術含量高。如果能認清軟弱圍巖“變形與坍方的發展過程和變化規律”，嚴格執行“三超前、四到位、一強化”的施工方針，完全能夠避免軟弱圍巖隧道事故的發生，確保施工安全。
一、工程概況
娘擁水電站位于四川省甘孜州鄉城縣，水電站引水洞全長15.4km,馬蹄形，寬5.2m,高7.45m。該隧道為有壓隧道，地質結構非常復雜，裂隙水豐富，圍巖為變質砂巖、板巖，遇水成泥狀。隧道時常發生突水、突泥、坍塌掉塊現象，自穩能力極差。易發生滑坍方，一旦坍方可能形成連鎖變形，不斷擴大。
軟弱圍巖隧道施工當中比較常見塌方，一旦發生塌方不但帶來經濟損失還給施工增加了比較大的困難，所以預防隧道塌方非常重要。施工隊伍在進入到軟弱圍巖施工的時候，需要對地質情況有比較深入的認識，依照地質情況合理地安排施工進度與施工方法，全面預防塌方的出現。定期地對施工人員進行培訓，灌輸安全意識，讓施工人員認識到塌方對安全、工程質量有直接的影響，堅持標準化的流程來施工，培養施工人員好的行為習慣。施工過程中堅持“不坍就是進度”的思想，樹立施工安全與質量保障意識。避免塌方，還需要我們在施工過程中強化施工技術，嚴格施工紀律，規范施工管理，認真落實技術交底，做好地質情況的超前預報工作。
二、軟弱圍巖隧道地質工程的特點
2. 1 地質特點
軟弱圍巖主要指的是第四系全新、中更新、更新統的坡殘積土部分，涵蓋江河湖岸和池塘沖積、淤積層、人工雜填土、溶洞充填物等。它們普遍都有著流滑、蠕變、膨脹、濕陷等不穩定的特點。
2. 2 工程特性
軟弱圍巖被擾動之后，它自身的穩定能力還會降低，軟弱松動的范圍會加大，圍巖的壓力不斷增大，恢復到穩定狀態的耗時也比較長，支護以及襯砌結構因受到圍巖的壓力很容易引起變形、下沉等危害。由于軟弱圍巖本身具有穩定性差，容易滑塌等特點，工程洞口段若拉槽施工就非常容易導致相當大范圍的牽連性滑動，使得工程施工進洞比較困難。若在洞內施工，也會因圍巖的承載力不夠，會使支護結構下沉，同時圍巖的穩定性比較差，可能會出現坍塌等危險現象，給安全施工增加了很大的困難。因軟弱圍巖的自穩時間比較短暫，需要采取化大為小和分部施工的方法。軟弱圍巖的地質比較復雜，施工時，需要隨時根據具體地質情況作出施工方法調整。軟弱圍巖的施工環境給人極度的精神壓力，施工風險極度大，給施工隊伍最嚴峻的考驗。
三、核心土法工藝原理和特點
隧道的核心土開挖法是以弧形導坑開挖留核心土為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開、平行推進的隧道施工方法。如圖1所示臺階法分類示意圖。為臺階預留核心土開挖法具有下列技術特點：
圖1
1．施工空間大，方便機械化施工，可以多作業面平行作業。部分軟巖或土質地段可以采用挖掘機直接開挖，工效較高。
2．在地質條件發生變化時，便于靈活、及時地轉換施工工序，調整施工方法。
3．適應不同跨度和多種斷面形式，初期支護工序操作便捷。
4．在臺階法開挖的基礎上，預留核心土，左右錯開開挖，利于開挖工作面穩定。
5．當圍巖變形較大或突變時，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調整閉合時間。
本隧道施工時遇水情況下采取了微臺階法施工,無水時采取短臺階法施工。取得了良好效果。
四、預留核心土法施工技術
1、 三臺階預留核心土開挖法施工應符合下列要求：
⑴以機械開挖為主，必要時輔以弱爆破；
⑵弧形導坑應沿開挖輪廓線環向開挖，預留核心土，開挖后及時支護；
⑶其他分步平行開挖，平行施做初期支護，各分部初期支護銜接緊密，及時封閉成環；
⑷仰拱緊跟下臺階，及時閉合構成穩固的支護體系；
⑸施工過程通過監控量測，掌握圍巖和支護的變形情況，及時調整支護參數和預留變形量，保證施工安全；
⑹完善洞內臨時防排水系統，防止地下水浸泡拱墻腳基礎。
2、三臺階預留核心土開挖法施工工藝
⑴ 三臺階預留核心土開挖法可分為以下主要步驟：
Ⅰ上部弧形導坑環向開挖，施做拱部初期支護；
Ⅱ中、下臺階左右錯開開挖，施做墻部初期支護：
Ⅲ中心預留核心土開挖、隧底開挖，施做隧底初期支護。每部開挖后均應及時支護，隧底初期支護后應及時施做仰拱，盡早封閉成環。
3、施工步驟
第1步，上部弧形導坑開挖：在拱部超前支護后進行，環向開挖上部弧形導坑，預留核心土，核心土長度宜為3～5米，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。開挖循環進尺應根據初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1米，開挖后立即初噴3～5cm砼。開挖后應及時進行噴、錨、網系統支護，架設鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角45°打設鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復噴砼至設計厚度。
第2、3步，左右側階開挖：開挖進尺應根據初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1m，開挖高度一般為3～3.5m，左右側臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm砼，及時進行噴、錨、網系統支護，接長鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角45°打設鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復噴砼至設計厚度。
第4、5步，左右側下臺階開挖：開挖進尺應根據初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1m，開挖高度一般為3～3.5m，左右側臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5cm砼，及時進行噴、錨、網系統支護，接長鋼架，如有必要可在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側邊沿按下傾角45°打設鎖腳錨桿，拱腳錨桿和鋼架牢固焊接，復噴砼至設計厚度。
第6步，上中下臺階預留核心土開挖。
第7步，隧底開挖：每循環開挖進尺長度宜為2~3m開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個隧底開挖、支護循環后，及時施作仰拱，仰拱分段長度宜為4~6m。
三臺階預留核心土開挖法的初期支護由噴射混凝土、錨桿（管）、鋼筋網和鋼架等組成，各部分聯合受力。初期支護應在開挖后立即施作，以保護圍巖的自然承載力。
4、仰拱施工
⑴ 隧底開挖應采用全幅分段施工，上面鋪設仰拱棧橋，每循環開挖長度宜控制在2—3 m。當仰拱施工滯后下部臺階開挖面30～40m時，應停止前方工作面開挖或短距離跳槽進行隧底開挖。短距離跳槽的次數不得多余3次，每次跳槽間隔不得大于10 m。
⑵隧底開挖后，應及時清除虛渣、雜物、泥漿、積水，立即初噴3～5 cm厚混凝土封閉巖面，按照設計要求安裝仰拱鋼架，復噴射混凝土至設計厚度，使初期支護及時閉合成環。
⑶仰拱應超前拱墻襯砌，每循環澆筑長度宜為4～6 m，仰拱應采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土應分段全幅澆筑，一次成型，不留縱向施工縫，仰拱施工縫和變形縫應設置止水帶。仰拱表面應平順，不積水。
⑷仰拱填充混凝土應在仰拱混凝土終凝后澆筑，澆筑前應清除仰拱表面的雜物和積水，連續澆筑，一次成型，不留縱向施工縫。仰拱填充表面坡度應符合設計要求，應平順、排水通暢、不積水。
結束語
軟弱圍巖隧道施工因地質的特性與工程特性，必然給施工的安全控制、工程質量控制、工程進度控制以及效益控制帶來比較大的難題。軟弱圍巖隧道施工一般需要根據實際工程情況，靈活采用施工方法，重點控制好各個施工技術階段的難點。堅持在確保施工安全的情況下，最大限度地發揮施工人員的施工技術水平與施工機械的最大性能，實現安全與效益的雙贏局面。隨著科學技術的日益進步，相信會有更多更好的施工防塌方辦法、爆破技術以及防排水材料應用到軟巖隧道施工當中來，為解決軟弱圍巖施工帶來便利。
參考文獻
［1］ 鄭聯偉，羅雪峰． 軟弱圍巖隧道施工技術［J］. 中國水運，2010，( 1) : 172 －173.
［2］ 郭永雄． 軟弱圍巖隧道的施工技術［J］. 中國新技術新產品，2010，( 19) : 65.
隧道施工新技術范文第2篇
關鍵詞：新建隧道；下穿地鐵施工技術；措施
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：
一、工程概況
北京地鐵6號線垂直下穿地鐵4號線平安里站南端的盾構隧道。4號線為既有區間盾構隧道，單線隧道直徑為6m；6號線暗挖段采用了單線單洞馬蹄形斷面、復合襯砌結構，隧道埋深16．6～20．32m。下穿段6號線區間隧道拱頂與既有4號線盾構隧道結構仰拱的凈距約2．61m。該區域內地層主要為圓礫卵石層、中粗砂層。
二、施工過程
本隧道施工采取B區基坑為先導，兩端基坑相適時接應，盡可能實現相同工序平行展開，不同部位流水作業。為嚴格控制地鐵隧道結構變形，徹底解決地鐵隧道上浮的問題，更好地保護地鐵隧道，基層加固采取從地面直接施工，隧道B區基坑采取控制性拉槽分段放坡開挖、預留2m厚人工清底并及時施作地鐵隧道抗浮結構體系的方法進行施工。基坑開挖完成后，及時施工隧道主體結構并回填，施工全程進行嚴密監測并及時反饋指導施工，同時定期向地保辦上報隧道變形情況。具體施工步驟為：
（1）首先在電力管廊及地鐵隧道兩側沿地鐵隧道方向K0+477.805和K0+526.553處施作兩排鉆孔灌注樁。然后施作兩端雙排咬合旋噴樁，完全封閉基坑。并對電力管廊、地鐵隧道區間范圍全斷面注漿。
（2）從第二塊混凝土板中線開始，分段向兩邊分臺階放坡開挖。當開挖到底后，及時進行抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板的施工，架設空間桁架支撐結構。并對邊坡進行噴錨支護，施作護坡平臺段抗浮結構。
（3）施作隧道主體結構及防水施工。最后隧道頂板范圍內堆載預壓，回填至設計路面。
三、施工保護措施
1采用回旋鉆機施工鉆孔樁
隧道B區圍護結構采用φ120cm的灌注樁，由于地鐵隧道結構對震動比較敏感，如采用傳統的沖孔樁機施工方法會產生沖擊震動，勢必引起隧道結構開裂，導致安全隱患。為保證地鐵結構安全，采用回旋鉆機進行鉆孔灌注樁的施工。該方法采用鉆機旋轉切削土巖，泥漿循環排渣，不會產生沖擊震動，成樁施工質量有保證，滿足對地鐵隧道的安全保護要求。
2袖閥管全斷面注漿
為防止基坑開挖后軟弱地基對地鐵隧道的影響，采取在B區地鐵隧道結構邊線外對地鐵隧道進行全斷面注漿加固處理，注漿范圍：平面范圍為距地鐵隧道左（右）線之間結構邊線外1.5m全部土體，地鐵隧道結構邊線外側1.5～5m以內的土體；立面范圍為隧道基底至基底下12m。注漿施工在地面進行，采用袖閥管注漿，單根管長16m，注漿管間距為100cm×100cm，梅花形布置，采用分段后退式注漿方式。
3基坑開挖與鋼桁架支撐施工
基坑開挖在地表注漿加固施工完后進行，采用沿隧道中線拉槽開挖，對稱分段刷坡方式進行施工，減少每次開挖量，防止因大面積開挖隧道上覆土體而引起地基反彈，造成地鐵隧道變形。采用兩臺挖掘機沿隧道中線放坡拉槽開挖，采用分層分段開挖，底槽開挖寬度控制在8m以內，放坡開挖坡度為1:1.5，開挖盡量采用輕型挖掘機，必要時采用人工開挖，防止重型設備集中荷載壓壞地鐵隧道。隨著開挖到底后及時組織地鐵隧道抗浮結構壓頂保護施工，壓頂保護施工完成后繼續沿隧道橫向對稱分段刷坡，基坑開挖時加強對地鐵隧道的監控量測，及時進行監控量測數據分析，反饋指導施工，確保處于可控狀態。由于隧道B區基坑受電力管廊和地鐵線的影響，無法設置中立柱，鑒于該基坑跨度較大，設計采用鋼管支撐、鋼桁架支撐體系。支撐體系施工時，先將鋼托盤焊裝在提前預埋于冠梁內的鋼板上，然后采用2臺80T履帶吊車將組裝好的單根φ600mm，t=14mm的鋼管支撐吊裝就位，再采用φ299mm，t=6mm鋼管將相臨的兩根鋼支撐焊接為一組。每組鋼支撐和它們之間連接的φ299mm鋼管共同組成空間桁架。由于隧道B區基坑受電力管廊和地鐵線的影響，無法設置中立柱，鑒于該基坑跨度較大，設計采用鋼管支撐、鋼桁架支撐體系。支撐體系施工時，先將鋼托盤焊裝在提前預埋于冠梁內的鋼板上，然后采用2臺80T履帶吊車將組裝好的單根φ600mm，t=14mm的鋼管支撐吊裝就位，再采用φ299mm，t=6mm鋼管將相臨的兩根鋼支撐焊接為一組。每組鋼支撐和它們之間連接的φ299mm鋼管共同組成空間桁架，如圖3所示。
4抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板施工
為解決地鐵隧道抗浮問題，在隧道節段基底設置抗浮錨桿和鋼筋混凝土壓板，對地鐵形成保護框架，限制其變形。錨桿采用直徑Φ32mm@100cm，單根長度均為12米，整個基坑底共設4塊壓頂鋼筋混凝土板，每塊板兩端各設5根錨桿，共40根。錨桿成孔直徑為φ80mm，注漿材料采用42.5R普通硅酸水泥，水泥漿的水灰比不大于0.45。抗浮錨桿施工完成并檢測合格后，在圖2抗浮錨桿與鋼筋混凝土壓板縱剖面圖基底設置鋼筋混凝土壓板，將地鐵隧道兩側的錨桿與壓板聯為一體，防止基底土體回彈造成地鐵隧道上浮。鋼筋混凝土壓板設計為11500mm（長）×5000mm（寬）×500mm（厚），橫縱面鋼筋均采用Φ25mm@100mm布置，拉筋采用Φ14mm@300mm×300mm布置，板混凝土設計為C30普通混凝土，采用現澆法施工。
5主體結構施工
隧道B區主體結構待土方開挖及鋼筋混凝土壓板施工完成后，在混凝土壓板上重新鋪設墊層混凝土再進行施工，隧道結構與混凝土壓板為即獨立又相互作用的聯合受力體。隧道B區主體結構分為二段，即跨電力管廊段和跨地鐵隧道段，按“水平分段、豎向分層、逐層由下往上平行順筑”施工。結構按先底板、后側墻、再換撐及頂板的順序進行組織。采用人工現場綁扎鋼筋，大塊定形鋼模和滿堂支架立模，商品混凝土泵送入模。防水施工、鋼筋制安、模板腳手架架設、混凝土澆筑等施工項目按工序施工的先后順序配合結構施工平行進行。
6監測措施
由于隧道基坑距地鐵既有線隧道較近，在基坑開挖施工期間可能會對既有線隧道產生一定的影響。為了解施工期間對既有線的影響程度，確保既有線隧道的結構安全，需對既有隧道進行全過程的監控量測，通過及時反饋、分析監測信息來指導現場施工，做到信息化施工。根據設計文件以及相關規范，結合類似工程中的施工及監測經驗，兼顧監測方便、快速，能夠準確指導施工，確定地鐵隧道的監測項目及頻率。
四、結語
本文介紹了下穿北京地鐵4號線區間盾構隧道的6號線暗挖段施工技術，闡述了合理有序的施工過程，并詳細介紹了施工過程中采取的一系列施工保護措施。當新建隧道工程上跨既有地鐵隧道時，為降低施工工程對既有地鐵隧道的不利影響，保證地鐵隧道的安全，可采用回旋鉆機施工鉆孔樁、袖閥管全斷面注漿、分層分段開挖基坑、鋼桁架支撐體系、抗浮錨桿及鋼筋混凝土壓板等一系列措施來實現。
參考文獻：
隧道施工新技術范文第3篇
關鍵詞：山嶺；隧道；新奧法施工技術
中圖分類號：U45 文獻標識碼：A
新奧法即奧地利隧道施工新方法是奧地利學者拉布西維茲首先提出的。它是以噴射混凝土和錨桿作為主要支護手段，通過監控測量控制圍巖的變形，便于充分發揮圍巖自承能力的施工方法。它是在錨噴支護技術的基礎上總結和提出的。錨噴支護技術與傳統的鋼木構件支撐技術相比，不僅僅是手段上的不同，更重要的是工程概念的不同，是人們對隧道及地下工程問題的進一步認識和理解。由于錨噴支護技術的應用和發展，促使隧道及地下洞室工程理論很快進入現論的新領域，也使隧道及地下洞室工程的設計和施工更符合地下工程的實際，即設計理論施工方法結構（體系）工作狀態（結果）的一致，因此，新奧法作為一種施工方法，已經在世界范圍內得到了廣泛的應用。
1 新奧法淺析
1.1 新奧法與傳統方法的區別
傳統方法把圍巖看做荷載的來源，其圍巖壓力全部由支護結構承擔（圍巖被視為松散結構，無自承能力）；而新奧法恰恰相反，它把支護結構和圍巖本身看做一個整體，兩者共同作用達到穩定洞室的目的，而且大部分圍巖壓力是由圍巖體本身承擔的，支護結構只承擔了少部分的圍巖壓力。
新奧法是完全不同于傳統方法的一種新理念，它摒棄了傳統隧道工程中應用厚壁混凝土結構支護松動圍巖的理論，其基本內容可歸結為以下幾點：
①開挖作業宜采用對圍巖擾動較小的控制爆破和較少的開挖步驟，避免過度破壞巖體的穩定性。
②隧道的開挖應盡量利用圍巖的自承能力，充分發揮圍巖的自身支護作用。
③根據圍巖特征，應采用不同的支護類型和參數，及時施作密貼于圍巖的柔性支護（如鋼拱架、錨桿和噴射混凝土等），以控制圍巖的變形和松弛。
④在軟弱破碎地段，使斷面及早閉合，以有效地發揮支護體系的作用，保證隧道的穩定性。
⑤二次襯砌原則上是在圍巖和初期支護變形基本穩定的條件下修建，使圍巖和支護結構形成一個整體，從而提高支護體系的安全度。
⑥盡量使隧道斷面周邊輪廓圓順，避免棱角突變處應力集中。
⑦通過施工中對圍巖和支護結構的動態觀測，合理安排施工程序，修正不合理的設計，并進行規范的日常施工管理。
1.2 新奧法的特點
新奧法在我國應用的最大特點就是應用了所謂的復合式襯砌，其基本的施工方法是：1.在開挖過程中，盡量減少對圍巖的擾動，為此必須采用光面爆破或預裂爆破，以維護圍巖的自承能力；2.開挖時盡量采用大斷面、少分部的開挖方法，以利于降低圍巖內部應力重分布的次數，最大限度地利用圍巖的承載力；3.根據圍巖特征，采用不同的支護類型和支護參數，及時施作錨噴支護，抑制圍巖的松弛和變形；4.在施工過程中，以量測手段為參照不斷修正設計和施工，做到既經濟合理，又安全可靠；5.根據測量數據，在確認初期支護變形收斂后，進行二次模筑混凝土襯砌。
2 新奧法施工的基本原則
新奧法施工的基本原則可以歸納為“少擾動、早錨噴、勤量測、緊封閉”。
2.1 少擾動
少擾動是指在進行隧道開挖時，盡量減少對圍巖的擾動次數、擾動強度、擾動范圍和擾動持續時間。因此要求能用機械開挖的就不用鉆爆法開挖；采用鉆爆法開挖時，要嚴格地進行控制爆破；盡量采用大斷面開挖；根據圍巖級別、開挖方法、支護條件等選擇合理的循環掘進進尺；自穩性差的圍巖，循環掘進進尺應短一些；支護要盡量緊跟開挖面，以縮短圍巖應力松弛時間。
2.2 早錨噴
早錨噴是指開挖后及時施作初期錨噴支護，使圍巖的變形進入受控制狀態。這樣做一方面是為了使圍巖不致因變形過度而產生坍塌失穩；另一方面是使圍巖變形適度發展，以充分發揮圍巖的自承能力。必要時可采取超前預支護措施。
2.3 勤量測
勤量測是指以直觀、可靠的測量方法和量測數據來準確評價圍巖（或圍巖加支護）的穩定狀態，或判斷其動態發展趨勢，以便及時調整支護形式、開挖方法，確保施工安全和順利進行。監控量測是現代隧道及地下工程理論的重要標志之一，也是掌握圍巖動態變化過程的手段和優化工程設計、施工的依據。
2.4 緊封閉
緊封閉一方面是指采取噴射混凝土等防護措施，避免圍巖因長時間暴露而導致強度和穩定性的衰減，尤其是對于易風化的軟弱圍巖；另一方面是指要適時對圍巖施作封閉性支護，這樣做不僅可以及時阻止圍巖變形，而且可以使支護和圍巖能進入良好的工作狀態。
3 施工中的必要注意事項
3.1 初期支護的施工質量要保證
支護是安全的保證。初期支護應及時施作，早封閉，快成環，控制變形。開挖后，要盡早對暴露巖石進行封閉，先初噴4-5cm厚混凝土封閉巖面，然后安裝鋼拱架、打設錨桿、掛鋼筋網，再復噴至設計厚度。
鋼拱架應按設計位置安設，鋼架之間必須用鋼筋縱向聯接，鋼拱架與圍巖之間應盡量接近，留2-3cm間隙做為保護層，中間有較大空隙時，應設墊塊墊緊，再用噴射硅噴堵實，絕不允許填塞木柴和片石；有很多隧道坍塌都是與初支背后空洞有關，因此，施工中必須加強對此道工序的控制。拱腳處要根據現場情況采用墊石、墊鋼板、縱向托梁、鎖腳錨桿等措施進行加強，這是保證下步開挖安全最重要的措施，必須認真落實；鋼架落底接長時應沿隧道兩側交錯進行，根據圍巖條件每次接長1-3楊，上下鋼拱架必須對接牢固，盡可能多的與錨桿露頭及鋼筋網焊接，以增強其聯合支護的效應；鋼拱架安裝好后，復噴混凝土到設計厚度，保護層厚度不得小于3-4cm。
錨桿根據設計要求和現場地質條件選用。一定要保證錨桿方向和數量，采用砂漿錨桿時要確保注漿飽滿，稠度適中；有水地段優先采用早強藥包錨桿、楔縫式或縫管式錨桿，端頭錨固錨桿一定要保證端頭錨固部分的緊固質量。尾部必須加托板，托板應緊固密貼圍巖和格柵，以提高錨固效果。
3.2 重視隧道監控量測和超前地預報的作用
在目前公路隧道施工中，一般采用超前地質預探探報技術、監控量測技術等手段預報隧道開挖前方工程地質和水文地質情況，監測支護結構受力變形情況，為設計變更及施工中采取相應的施工方法和支護手段提供依據。
采用監控量測技術控制地表下沉和防塌方是最可靠的方法。
隧道綜合地質超前預報是隧道安全生產的手段和重要施工工序。隧道施工期地質超前預報顯示出越來越重要的作用。在隧道開挖掘進過程中，提前發現隧道前方的地質變化，為施工提供較為準確的地質資料，從而可以及時調整施工工藝，減少和預防工程事故的發生。
結束語
新奧法是巖石力學和現代科學技術發展的成果，實踐證明，它具有強大的生命力。要成功地運用新奧法，就必須深入理解新奧法的力學原理，深入了解和掌握圍巖的地質情況及工程動態，并能將它們融成一體，指導設計和施工。這樣，才能使新奧法在生產實踐中得到成功的應用和繼續加以完善。
參考文獻
[1]陳建平.地下建筑工程設計與施工[M].中國地質大學出版社，2000.
隧道施工新技術范文第4篇
[關鍵詞]淺埋黃土隧道、新三臺階開挖法、數字模擬分析
1.工程概況
大西鐵路客運專線磨盤山隧道設計為單洞雙線隧道，線間距為5m。隧道全長5456m。隧道最大埋深222m，進口段和出口段350米范圍為淺埋黃土隧道，平均埋深為20m～60m。主要由新黃土Q3和老黃土Q2組成，沿線新黃土厚度約為20m，采用新三臺階法施工。
2.兩種開挖方法參數對比
2.1.1三臺階開挖法
三臺階開挖法是以弧形導坑預留核心土為基本模式，分上中下三個臺階七個斷面，各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開，平行推進的施工方法。
上臺階開挖高度1.7～2.0m，臺階長3～5m，預留核心土，核心土長度宜為3～5m，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。
階高3～3.5m，臺階長4～6m，左右臺階錯開2～3m。
下臺階高3～3.5m，臺階長4～6m，左右臺階錯開2～3m。
施工時各部分平行開挖，平行施作支護，各部分支護銜接緊密，及時封閉成環，形成平行流水作業。
2.1.2新三臺階法
新三臺階開挖法是在三臺階開挖法的基礎上，對三臺階開挖法的施工參數進行調整，在施工過程中進行改進和完善，形成一套適合于淺埋黃土隧道開挖方法。新三臺階開挖法主要調整參數為：
上臺階的開挖高度增加到2.0～3.0m，臺階長3～5m，核心土長度減小到2.0～2.5m，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。
階的高度降低為1.0～1.5m，不留核心土，臺階長4～6m，左右臺階錯開2～3m。
下臺階高度增高為5～5.5m，臺階長4～6m，左右臺階錯開2～3m。
仰拱施作緊跟下臺階施作，距下臺階距離控制在10～15m內。施工時各部分平行開挖，平行施作支護，各部分支護銜接緊密，及時封閉成環，形成平行流水作業。
3.新三臺階開挖法特點及適用范圍
3.1施工特點
1）施工空間大，方便機械化施工，可以多作業面平行作業。部分軟巖或土質地段可以采用挖掘機直接開挖，工效較高。
2）在地質條件發生變化時，便于靈活、及時地轉換施工工序，調整施工方法。
3）適應不同跨度和多種斷面形式，初期支護工序操作便捷。
4）在臺階法開挖的基礎上，上臺階預留核心土，階不留核心土，在下一循環上臺階和階開挖時挖掘機有更大的操作空間。左右錯開開挖，利于開挖工作面穩定。
5）當圍巖變形較大或突變時， 在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可縮短閉合時間。
3.2適用范圍
本開挖法適用于大斷面黃土隧道淺埋段施工，不適用有圍巖地質為流塑狀態地段。
4.新三臺階開挖法工藝原理及步驟
4.1工藝原理
根據新奧法理論基礎，初期支護采用鋼拱架、掛網、噴混凝土柔性支護體系，快速施作初期支護，及時封閉成環，減少圍巖卸荷，充分利用圍巖自穩能力，保證施工安全。新三臺階開挖法工藝流程見圖1。
圖1 新三臺階開挖法工藝流程圖
4.2開挖步驟
4.2.1上臺階開挖支護
1）按設計要求施作隧道拱部超前小導管：一般施作范圍為拱部140°。
2）上臺階開挖，開挖高度2.0～3.0m，環向開挖上部弧形導坑，預留核心土，核心土長度宜為2～2.5m，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。每循環開挖長度控制在0.6～0.8 m，開挖后及時噴射混凝土封閉作業面。
3）按設計圖紙要求施作系統錨桿和掛設鋼筋網片。
4）安裝鋼拱架及鎖腳錨桿（管），上臺階鋼拱架分3節安裝，環向用鋼板螺栓連接，縱向用鋼筋連接，并將超前小導管尾端與鋼拱架焊接。鎖腳錨桿（管）在鋼拱架兩側邊沿按下傾角30°施作，并與鋼拱架貼緊。
5）及時復噴混凝土并達到設計厚度，使上臺階形成完整的承載拱。
4.2.2階左側和下臺階右側邊墻開挖支護
1）上臺階超前階3～5 m后，交錯開挖階左側和下臺階右側邊墻，每次開挖控制在1～2榀，左右兩側的初期支護不同時處于懸空狀態。階開挖高度約1.0～1.5 m。
2）階下部修邊結束后及時噴射混凝土封閉作業面。
3）施作系統錨桿和掛設鋼筋網片。
4）安裝拱架，復噴混凝土。中、下臺階長度控制在4～6m。
4.2.3仰拱開挖支護
下臺階開挖達到10～15 m時進行仰拱開挖。仰拱分兩次開挖，每次開挖3 m后立即進行仰拱初期支護，完成一個仰拱施工長度后，及時澆筑仰拱混凝土，隨后搭設仰拱棧橋，繼續開挖前方掌子面。
5.數字模擬及沉降觀測分析
依據隧道施工新奧法原理分析，可知采用新三臺階開挖法施工隧道的圍巖變形和掌子面穩定性。根據現場實際的施工情況，在黃土隧道施工中采用新三臺階開挖法，能夠滿足黃土隧道施工要求。采取數值模擬的方式對新三臺階開挖法分析總結，對施工進行數值模擬，對圍巖變形規律、支護結構受力和塑性區進行分析，總結新三臺階開挖法的利弊。
根據地質勘察資料，磨盤山隧道主要由新黃土Q3和老黃土Q2組成，沿線新黃土厚度大約為20m，計算模型土層分兩層，新黃土層厚20m，隧道位于老黃土層中，水平計算區域（模型中為X方向）為隧道直徑的3倍，隧道長度（模型中為Y方向）取48m，豎直方向（模型中為Z方向）取隧道直徑的4倍。圍巖和支護材料參數見表1。
表1圍巖和支護材料參數表
5.1 埋深30m時
埋深30m時數字模擬圖見圖2，地表及拱頂沉降曲線見圖3。
豎向位移云圖 水平位移云圖
初期支護彎矩圖 初期支護軸力圖
圖2 埋深30m數值模擬圖
地表橫向沉降曲線 拱頂橫向沉降曲線
圖3 埋深30m沉降觀測圖
從圖4、圖5中可以看出，埋深30m時新三臺階開挖法引起的最大豎向位移47.72mm，發生在拱頂位置；水平收斂大約12.5mm；初期支護彎矩104KN.m，軸力3220 KN。
5.2 埋深40m時
埋深40m時數字模擬圖見圖4，地表及拱頂沉降曲線見圖5。
豎向位移云圖 水平位移云圖
初期支護彎矩圖 初期支護軸力圖
圖4 埋深40m數值模擬圖
地表橫向沉降曲線 拱頂橫向沉降曲線
圖5 埋深40m沉降觀測圖
從上述圖中可以看出，埋深40m時新三臺階開挖法引起的最大豎向位移60.67mm，發生在拱頂位置；水平收斂大約15.35mm；初期支護彎矩142KN.m，軸力4017 KN。
5.3 埋深50m時
埋深50m時數字模擬圖見圖6，地表及拱頂沉降曲線見圖7。
豎向位移云圖 水平位移云圖
初期支護彎矩圖 初期支護軸力圖
圖6 埋深50m數值模擬圖
地表橫向沉降曲線 拱頂橫向沉降曲線
圖7 埋深50m沉降觀測圖
從上述圖中可以看出，埋深50m時新三臺階開挖法引起的最大豎向位移76.34mm，發生在拱頂位置；水平收斂大約19.34mm；初期支護彎矩168KN.m，軸力4669 KN。
5.4數字模擬及沉降觀測分析結論
通過隧道不同埋深數字模擬分析及沉降觀測分析，可以得出以下結論：
在淺埋隧道采取新三臺階開挖法施工時，隨著埋深的增加，最大豎向位移、水平收斂及支護結構受力隨著埋深增加而增加，其量值變化能夠滿足設計要求。
6.注意事項
1）采用新三臺階法開挖，由于開挖步驟較多，因此工序較復雜，必須合理安排工序，才能保證施工規范、有序進行，從而保證施工進度。
2）開挖時嚴格控制欠超挖，機械開挖時應預留30 cm由人工開挖，減少對圍巖的擾動，并保證巖面圓順，及時初噴4 cm混凝士以封閉暴露圍巖，增強巖體整體性，為初期支護后續工作爭取安全時間。
3）各部分開挖時，鋼架設計加工與開挖輪廓吻合，支護盡量圓順，從而減小力集中，地質很差時左右側上部開挖施考慮預留核心土切環開挖。
4）嚴格控制鋼架加工質量，減少安裝拼接時間，保證安裝質量。鋼架間應連接牢固，必要時可加焊鋼筋。
5）根據實際變形情況，每分節處錨管可由設計的2根增為4根，同時應確保鎖腳錨管與鋼架的焊接質量。
6）上臺階拱腳寬度由設計的80 cm擴大為100 cm，下臺階墻腳由設計的50 cm擴大為80 cm，另外增設階擴大拱腳，寬度為80 cm。
7）適當預留開挖變形量，施工前期預留變形量15 cm，在施工工藝及措施優化基礎上，通過監控量測及時進行調整。
8）合理控制步長，上臺階步長控制在3～5 m，階4～6 m，上臺階每次開挖1榀鋼架距離，中、下臺階可根據地質情況一次開挖1～2榀鋼架距離，仰拱開挖每次控制在3 m。
7.結束語
通過淺埋黃土隧道的施工實踐，運用數字模擬建模，結合沉降觀測數據分析，形成了針對淺埋黃土隧道開挖的新三臺階開挖技術。采用本技術進行淺埋黃土隧道施工，既保證了施工安全又加快了施工進度，為今后類似工程的施工提供了借鑒和參考。
[參考文獻]
隧道施工新技術范文第5篇
關鍵詞：特殊盾構隧道的新工法MF盾構法偏心多軸盾構法 自由斷面盾構法球體盾構法
中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973(2010)012-004-02
1 引言
城市地下空間開發是城市基礎建設的新挑戰，人類文明進步伴隨著高科投的發展，挑戰傳統隧道工程施工方法已成為一種時尚，潛在的生產力和經濟性引發了盾構法隧道新概念。以下介紹幾種特殊盾構隧道施工方面開發和利用的新工法。
2 MF盾構法
MF(Multi Face)盾構是由多個圓形斷面的一部分錯位重合而成，可同時開挖多個圓形斷面的盾構法。隧道有效面積較開挖面積相等的單圓斷面而言要大，是一種較為經濟合理的斷面形式。兩個或多個大小不同的圓形斷面通過一定規則的疊合可提供任意斷面形式的隧道，在隧道線路規劃時，對線性的選擇有更多的靈活性。上下空間受限制的情況下，則可選擇橫向疊合式。MF盾構法更適用于地鐵車站，共同溝和地下停車場等大斷面隧道的開挖。
MF盾構法的特點：
(1)由MF盾構法建成的隧道基本結構形式為圓形，所以它保持了圓形斷面的力學特性；
(2)隧道可由多個小型圓斷面疊合形成，開挖量小，斷面利用率高：
(3)在隧道線路規劃時對線形的選擇有更多的靈活性，可根據需要選擇橫向MF盾構或縱向MF盾構，更加適用于地下空間受到限制的隧道建設；
(4)根據土質情況和施工條件以及對周圍環境影響的需要，采用泥水盾構或土壓盾構；
(5)盾構由多個獨立控制的圓形斷面組成，可根據不同地質條件進行土體開挖管理；
(6)通過調整各刀盤的轉速和轉向，利用開挖時作用在盾構上的反力可有效地控制盾構的姿態，糾偏也相對容易：
(7)采用橫向多圓盾構法可用于地鐵車站，地鐵車輛機務區段的開挖；
3 偏心多軸盾構法
偏心多軸盾構采用多根主軸，垂直于主軸方向固定一組曲柄軸，在曲柄軸上再安裝刀架。運轉主軸刀架將在同一平面內作圓弧運動，被挖開的斷面接近于刀架的形狀。因此，可根據隧道斷面形狀要求設計刀架是矩形，圓形，橢圓形或馬蹄形。
偏心多軸盾構特點：
(D可根據需要選擇刀架形狀開挖任意斷面的隧道：
(2)刀架轉動半徑小，可選擇較小的驅動扭矩。因采用多個轉動軸同時驅動刀架，所以盾構掘進機具有緊湊玲瓏，易裝，易拆，易運等特點，適用于大斷面隧道開挖；
(3)刀架轉動半徑小，刀具的行走距離也小。從刀片的磨損角度上來說，比一般盾構至少可多開挖3倍以上的距離，適合于長距離隧道的開挖：
(4)刀架驅動裝置小，盾構掘進機內施工操作空間大，可根據需要在盾構掘進機內配置土體改良設備，向整個隧道斷面的任何位置進行土體改良，適合于曲率半徑小，隧道間隔小，土質差等施工條件差的施工；
(5)采用十字形交叉式刀片，此刀片的前后刀刃的角度相等，所以可進行全方位開挖。可破碎大直徑碎石和開挖高強度纖維加強混凝土墻。
4 自由斷面盾構法
所謂自由斷面盾構法就是在一個普通圓形盾構主刀盤的外側設置數個規模比主刀盤小的行星刀盤。隨主刀盤的旋轉行星刀盤在作自轉的同時繞主刀盤公轉，行星刀盤公轉的軌道由行星刀盤扇動臂的扇動角度確定。通過對行星刀盤扇動臂的調節可開挖各種非圓形斷面的隧道。也就是說，通過對行星刀盤公轉軌道的設計可選擇如矩形斷面，橢圓形斷面，馬蹄形斷面，卵形斷面等非圓形斷面。此盾構法尤其適用于地下空間受限制的，如穿越既成管線和水道之間的中小型隧道工程。
自由斷面盾構法特點：
(1)可開挖多種非圓形斷面的隧道，選擇細長型斷面使寬度或深度受限制的地下空間更有效的得到利用；
(2)可根據不同的使用目的合理選擇不同斷面，比如共同溝和電力管線等選擇矩形斷面，公路和鐵路隧道則選擇馬蹄形斷面等；
(3)隧道斷面的最大縱橫尺寸之比為橢圓形1.5：1.0，矩形1.2：1.0，馬蹄形1.35：1.0；
(4)行星刀盤上的刀具呈梅花狀布置，扇動臂采用計算機自動控制。
5 球體盾構法
球體盾構是利用球體本身可自由旋轉的特點，將一球體內藏于先行主機盾構內部，在其他內部又設計一個后續次機盾構。先行盾構完成前期開挖后，利用球體的旋轉改變隧道的推進方向，進行后期隧道的開挖。改向后盾構掘進機刀具交換和維修非常方便。到目前為止在日本已開發了三種用途的球體盾構掘進機在9個工程中得到了運用。
5.1 縱橫式連續推進球體盾構
縱橫式球體盾構是用一臺盾構掘進機完成豎向工作井和橫向隧道開挖的一種特殊盾構掘進機。在縱向主機盾構內預先設置一個可旋轉的球體，在球體內又收藏了一臺專門用于開挖橫向隧道的長度較短的盾構。在縱向盾構內設有驅動軸可自由旋轉的球體，橫向盾構的主體切削刀盤兼用于開挖豎向工作井。也就是說，只要在橫向盾構的主體刀盤的外側安裝一個環狀的超挖刀具，就可以用同一個切削裝置開挖兩個功能和尺寸不同的地下空間。縱橫式球體盾構共享一個切削驅動裝置，主體切削刀和外側環狀刀具之間采用鉸接式拉桿連接，通過油壓千斤頂可使鉸按式拉桿伸縮。豎向工作井開挖結束后外側環狀刀具脫離主體刀盤殘留在土中。縱橫式球體盾構的主要特點
(1)因豎向工作井和橫向盾構隧道是連續推進的，所以它無需考慮盾構進出洞時的土體加固處理和漏水等技術問題，提高了大深度工作和隧道施工的安全性和施工速度，對縮短施工工期有積極的作用；
(2)豎向工作井施工時對周圍環境和地基沉降的影響較一般的施工法相比要小；
(3)豎向工作井的內部空間的井壁厚度都可以減小，節省工作井的工程費用；
(4)隧道推進過程中，開挖刀具的交換和維修非常方便，更適用于長距離隧道開挖。
5.2 橫橫式連續推進球體盾構
橫橫式球體盾構的開挖原理與縱橫式球體盾構基本相同，先行主機盾構和后續次機盾構可在同一水平面內進行直角開挖。交通擁擠的十字路口以及在地下一定深度內存在有各種管線設施無法構筑豎向工作的地區可采用此施工方法。
5.3 長距離開挖球體盾枸
收藏在球體內的刀盤和驅動裝置與球體一起在盾構掘進機內旋轉后，在盾構掘進機進行刀具的修理和更換等作業。這種復雜的作業不受時間，地點的限制，并在已開挖好的隧道內的大氣壓中進行操作。解決了長距離盾構開挖時刀具交換的技術性問題，無需構筑工作井，在一定程度上可減少工程費用。尤其適用于工期不很緊，無需設置換氣井的長距離上下水道的施工。
6 總結
進入21世紀，世界經濟的迅猛發展加速了城市化建設。隨著城市密集度的提高，地面可利用空間越來越少。而地下又布滿了各種用途的管線，所以，如何更有效利用和創造地下空間已成為當今城市現代化建設的重要課題，采用盾構法來開發地下空間則是一種最佳選擇，新的盾構法將會層出不窮。
參考文獻：
[1][日]地盤工學會著，清華陳風英，徐華譯，盾構法的調查?設計?施工[J]，中國建筑工業出版社，2008
[2]周愛國，隧道工程現場施工技術[M]，北京：人民交通出版社，2007
