山區(qū)不良地形地質(zhì)隧道進(jìn)洞施工工法目錄一、現(xiàn)狀及簡(jiǎn)要說(shuō)明1二、主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)重點(diǎn)11施工力學(xué)效應(yīng)剖析22施工方法綜合比選5三、抵達(dá)目標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和成就形式5結(jié)論成就6山區(qū)不良地形地質(zhì)隧道進(jìn)洞施工工法一、現(xiàn)狀及簡(jiǎn)要說(shuō)明現(xiàn)狀:近年來(lái)隨高速鐵路隧道的迅猛展開(kāi),隧道工程所碰到的施工技術(shù)問(wèn)題不斷增多，如淺埋偏壓地段、軟巖破裂圍巖段及大斷面隧道等施工方法和施工工藝問(wèn)題有待解決。尤其隧道洞口段施工是整個(gè)隧道工程施工的重點(diǎn)。針對(duì)隧道洞口的特點(diǎn)，怎樣做到超前思維,擬訂出確實(shí)可行的進(jìn)洞施工方案，使其既能減少隧道洞口邊坡開(kāi)挖和防備工程量，又能維護(hù)洞口的原生植被，同時(shí)也能加速洞口段的施工進(jìn)度，保證施工平安，對(duì)此進(jìn)行施工技術(shù)研究。簡(jiǎn)要說(shuō)明:以南廣鐵路大郵村隧道V級(jí)圍巖淺埋段為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)隧道施工效應(yīng)數(shù)值剖析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)剖析，比較了CRD工法和三臺(tái)階法兩種施工方法.從施工效應(yīng)角度出發(fā)，對(duì)地表沉降要求不十分嚴(yán)格的山嶺隧道，兩種施工方法均能知足隧道施工過(guò)程中洞室穩(wěn)定和構(gòu)造平安。CRD工法在控制地表沉降及洞室變形：方面更優(yōu),但從施工本錢(qián)、施工工效、施工管理等方面臺(tái)階法更優(yōu)。在本工程采用三臺(tái)階法施工，提高了施工效率，保障了隧道施工平安和構(gòu)造穩(wěn)定.工程概略：南廣鐵路大郵村隧道地處廣西省梧州市藤縣滕州鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)為雙線隧道，單面下坡，起訖里程IDK205+710～I(xiàn)DK206+752，隧道全長(zhǎng)1042m。出口段IDK206+502～I(xiàn)DK206+752長(zhǎng)250m范圍內(nèi)埋深15～35m，屬淺埋隧道，V級(jí)圍巖。洞身主要穿越粉質(zhì)粘土和全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化的粉砂巖,石質(zhì)較破裂。V級(jí)圍巖段隧道開(kāi)挖凈寬14.48m，開(kāi)挖凈高12。59m。隧道設(shè)計(jì)為復(fù)合式襯砌，拱部25中空注漿錨桿，邊墻Φ22砂漿錨桿，長(zhǎng)4.0m,間距1。0m×1。0m,I20鋼架0。6m／榀，C25網(wǎng)噴混凝土厚28cm，C35模筑混凝土拱墻厚55cm，仰拱厚65cm。二、主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)重點(diǎn)出入洞口地段采用35m長(zhǎng)管棚超前支護(hù)、雙側(cè)壁坑法進(jìn)洞方案。關(guān)于出口淺埋段，經(jīng)過(guò)對(duì)淺埋雙線隧道三臺(tái)階法和CRD法施工方案的力學(xué)模擬和施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)剖析,確定施工方案。1施工力學(xué)效應(yīng)剖析1．1計(jì)算模型及計(jì)算參數(shù)為對(duì)比剖析三臺(tái)階法和CRD法開(kāi)挖過(guò)程中的隧道穩(wěn)定性及施工力學(xué)行為,選用IDK206+575斷面(距洞口177m，埋深17．5m),采用ANSYS10．0有限元軟件成立平面應(yīng)變有限元模型對(duì)隧道施工動(dòng)向進(jìn)行模型剖析，計(jì)算模型如圖1所示，地層及支護(hù)計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。模型計(jì)算寬度為5倍洞徑，洞頂取到地表17。5m，隧底下方計(jì)算范圍為2.5倍洞徑范圍.地層及構(gòu)造材料均聽(tīng)從DP折服準(zhǔn)那么。錨桿加固區(qū)地層參數(shù)按提高25%考慮，超前小導(dǎo)管加固區(qū)地層參數(shù)按提高50％考慮。各部施工圍巖應(yīng)力釋放率均按35％考慮。1．2圍巖豎向位移剖析不論是CRD法仍是三臺(tái)階法，隧道施工惹起的圍巖豎向位移均在開(kāi)挖結(jié)束后取得最大值，詳細(xì)豎向位移散布如圖2所示。關(guān)于CRD法，開(kāi)挖結(jié)束后拱頂圍巖豎向位移69mm,底板隆起11mm;關(guān)于三臺(tái)階法，開(kāi)挖結(jié)束后拱頂圍巖豎向位移95mm，底板隆起不顯然。表1地層及支護(hù)計(jì)算參數(shù)地層及支護(hù)彈性模量/Mpa粘聚力/kpa內(nèi)摩擦角/(°〕泊松比密度〔kg/m3)雜填土2060200。351850強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖50100250。331950下付基巖1000200350.302300錨桿加固區(qū)62.5125330。331950小導(dǎo)管加固區(qū)75200370.331950初期支護(hù)250001300600。20250021．3地表沉降剖析地表沉降關(guān)于山嶺隧道雖不是主要控制指標(biāo)，但關(guān)于淺埋隧道過(guò)大的地表沉降易惹起隧道冒頂現(xiàn)象，此外因過(guò)大地表沉降而次生的地表裂痕也會(huì)成為地下水的滲流通道而危及隧道平安。不論是CRD法仍是三臺(tái)階法,地表沉降值均隨開(kāi)挖施工而不斷增加。關(guān)于CRD法，當(dāng)一側(cè)施工達(dá)成后最大地表沉降為20mm，全部施工達(dá)成后最大地表沉降為35mm。由于開(kāi)挖施工的不對(duì)稱(chēng)性,地表沉降曲線也呈不對(duì)稱(chēng)散布，最大沉降值發(fā)生在后施工的一側(cè)，影響寬度約80m。關(guān)于三臺(tái)階法,上臺(tái)階施工惹起的地表沉降占到總沉降量的90％，施工達(dá)成后,最大地表沉降為57mm。所以在臺(tái)階法施工中，控制上臺(tái)階開(kāi)挖穩(wěn)定性特別重要，在施工中應(yīng)采取有效的支護(hù)手段和協(xié)助舉措以控制隧道穩(wěn)定，保證隧道施工平安。如圖為兩種施工方法惹起的地表沉降槽散布曲線。31．4支護(hù)內(nèi)力剖析支護(hù)構(gòu)造的受力狀態(tài)可根據(jù)構(gòu)造的內(nèi)力散布進(jìn)行判斷，計(jì)算所得初期支護(hù)內(nèi)力散布如圖4和圖5所示。計(jì)算結(jié)果顯示,除CRD法臨時(shí)支護(hù)與初期支護(hù)相交處和三臺(tái)階法拱部及臺(tái)階交接處受力較大外，支護(hù)構(gòu)造整體受力不大。CRD法最大軸力發(fā)生在臨時(shí)支護(hù)上,最大值為1010kN；三臺(tái)階法最大軸力發(fā)生在拱頂部位,最大值為709kN。CRD法最大彎矩發(fā)生在拱部臨時(shí)支護(hù)與初期支護(hù)相交處，最大值為329kN·m;三臺(tái)階法最大彎矩發(fā)生在上臺(tái)階與中臺(tái)階相交處，最大值為kN·m。由此可見(jiàn),三臺(tái)階法與CRD法相比,支護(hù)構(gòu)造應(yīng)力集中現(xiàn)象獲得顯然緩解。4施工方法綜合比選根據(jù)平面模型計(jì)算結(jié)果，兩種工法開(kāi)挖結(jié)束后主要的施工效應(yīng)如表2所示。表2CRD法和臺(tái)階法施工效應(yīng)對(duì)比圍巖位移/mm支護(hù)內(nèi)力支護(hù)主應(yīng)力/Mpa施工方法彎矩地表沉降拱頂下沉水平收斂軸力/kN·m)最大值最小值/(kNCRD法356935101032923.726。8三臺(tái)階法579540709927。157.03注：主應(yīng)力最大值均發(fā)生在彎矩最大處，其截面主應(yīng)力值均未超過(guò)材料極限強(qiáng)度。由表2可知,三臺(tái)階法與CRD法相比地層變形相對(duì)較大，但構(gòu)造應(yīng)力集中現(xiàn)象顯然減弱,支護(hù)構(gòu)造受力較合理。關(guān)于淺埋隧道，圍巖荷載輕小而支護(hù)剛度相對(duì)較大，兩種工法隧道穩(wěn)定性相差不大。因此，從施工效應(yīng)角度出發(fā)，三臺(tái)階法和CRD法均能保證隧道施工平安和構(gòu)造穩(wěn)定。關(guān)于山嶺隧道對(duì)地表沉降要求不是十分嚴(yán)格，兩種工法均可知足要求。三、抵達(dá)目標(biāo)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和成就形式根據(jù)本隧道工程特點(diǎn)，從施工組織和出碴運(yùn)輸角度出發(fā)，不論采用CRD法仍是三臺(tái)階法，將隧道斷面豎向分頻頻開(kāi)挖較為適宜.CRD法在過(guò)去的相像工程中應(yīng)用較多，控制地表沉降及洞室變形較臺(tái)階法為優(yōu),但在大量的工程實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)該工法存在著顯然缺乏之處，詳細(xì)表現(xiàn)為：(1)施工工效較低，不利于大型設(shè)施效率的發(fā)揮.CRD工法將大斷面隧道切割成多個(gè)獨(dú)立小空間，不利于大型機(jī)械設(shè)施效率的發(fā)揮，開(kāi)挖、出碴及支護(hù)效率均較低。而三臺(tái)階法各分部問(wèn)敞開(kāi)，作業(yè)空問(wèn)大，有利于機(jī)械設(shè)施效率發(fā)揮,施工工效相比較高。(2)施工本錢(qián)高，施工管理難度大.CRD工法臨時(shí)中近鄰及臨時(shí)仰拱都屬臨時(shí)支護(hù)，在二次襯砌前需撤掉，不可重復(fù)利用，造成材料浪費(fèi)，施工本錢(qián)增加.另外施工工藝及作業(yè)復(fù)雜，各作業(yè)面相互影響，施工管理難度大.(3〕爆破作業(yè)平安風(fēng)險(xiǎn)高。當(dāng)CRD工法需爆破作業(yè)時(shí)，多工作面近距離爆破相互影響大，爆破作業(yè)可能會(huì)惹起臨時(shí)支護(hù)損壞，也存在人員平安隱患.(4〕撤掉作業(yè)及不對(duì)稱(chēng)作業(yè)平安風(fēng)險(xiǎn)高。CRD工法施工過(guò)程中，由于臨時(shí)支護(hù)施作和撤掉，使隧道支護(hù)構(gòu)造受力頻頻應(yīng)力重散布,構(gòu)造受力處于不對(duì)稱(chēng)狀5態(tài),特別是二次襯砌前臨時(shí)支護(hù)撤掉時(shí)，使圍巖和支護(hù)構(gòu)造再次應(yīng)力重散布,構(gòu)造安令風(fēng)險(xiǎn)增加.相比之下,臺(tái)階法施工工法靈活，根據(jù)圍巖條件臺(tái)階可長(zhǎng)可短，臺(tái)階高度調(diào)節(jié)方便易行，如施工組織適當(dāng)，可實(shí)現(xiàn)短距離的仰拱支護(hù)構(gòu)造關(guān)閉；且便于施工組織管理，有利于大型機(jī)械設(shè)施效率發(fā)揮;支護(hù)構(gòu)造受力平均，如施工協(xié)助舉措適當(dāng)，可使隧道圍巖和支護(hù)構(gòu)造變形控制在允許范圍內(nèi)，其適應(yīng)性更加寬泛。針對(duì)本隧道工程的特點(diǎn),并根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果和過(guò)去工程經(jīng)驗(yàn),臺(tái)階法和CRD法的綜合比較結(jié)果詳見(jiàn)表3表3Ⅴ級(jí)圍巖兩種典型工法綜合對(duì)比施工方法洞室構(gòu)造地層施工工爆破施施工進(jìn)工程造施工管穩(wěn)定性平安性位移藝要求工控制度價(jià)理CRD法穩(wěn)定平安小復(fù)雜困難相對(duì)較相對(duì)高困難慢三臺(tái)階法穩(wěn)定平安較小簡(jiǎn)單容易相對(duì)較相對(duì)低方便快結(jié)論成就從兩種工法的對(duì)比結(jié)果能夠看出,在本工程V級(jí)圍巖淺埋區(qū)段采用三臺(tái)階法施