隧道工程概况范文 -欧洲杯买球平台

导语：如何才能写好一篇隧道工程概况，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

厦门东通道(翔安隧道)工程地处厦门岛东北部，介于五通码头和同安西滨下店村之间，途经得江港南东出海口最狭窄处，西北为封闭的海湾，东南为出海口，是一项建设规模宏大的跨海工程，连接若厦n岛巧翔安区巧地的交通嬰道，是厦门市本岛第六条进出曰通道，兼具公路与城市道路双重功能。工程书叟包括跨五通巧通、跨海翔安隧道和西滨巧通三部分。

厦门翔安隧道作为国内第一条自韦建设的海底隧道，线路总长度8.7km，隧道全长6.1km，其中海域段4.2km，沿线设通风竖井两道，车行横洞5处，人行横洞12处，翔安西滨侧设收费、服务、管理区。隧道施工使用钻爆法。

厦门翔安隧道按双洞双向6车道进行设计，平行的三孔隧道形式横穿整片海域，巧边孔洞主要用于通车，为丰.洞，中间孔洞留作服务隧道。主洞隧道建筑限界净宽13.5m，净高5m，最大巧挖面积170m2。服务隧道建筑限界净宽6.5m，净高6m。主洞隧道侧设线间距为52m，服务隧道与主洞隧道净间距为22m。隧道最深处位于海平面以下70m去右，海域最大水深接近30m。

二、建设条件

1  地形地貌

工程场址坐落平厦n岛的东北方向，该地区隶属于闽东南沿海的低山丘陵一滨海平原区。隧址lx；陆域平坦巧阔，主嬰为残丘一红土台地的风化剥蚀型微氏地貌。海岸带为海蚀及堆积海滩地貌，海岸线曲折，其中，五通岸多为侵蚀海岸，多礁石，西滨岸为堆积海岸，海滩宽阔。隧址区海域长约42km，五通侧水下岸坡较陡，海水一般深20m，最深处可达25m，海底起伏，多礁石，西滨侧水下岸坡较平缓，海水一般深15m，海底平坦，渐升至出露。

2  工程地质

厦门地区的局部地质所处的大地二级和三级构造单元分别为闽东中尘代火山断扮带和东南沿海变质带。在此构造单元内，长乐一诏安断裂带和九龙江断裂带对隧道选址具有控制意义。

地质勘探揭示，勘察场区地层丰要有两大类:第四系覆盖层和燕山期侵入岩。基岩主要为燕山早期的第二次侵入花岗闪长岩和中、粗粒黑云母花岗岩。花岗闪长岩韦要分布在海域及五通岸，黑云巧花岗岩丰要分布在翔安侧潮滩及其以北地带。花岗闪长岩和黑云母花岗岩内穿插辉绿岩(扮岩)、二长岩、闪长巧岩等岩化。其中，辉绿岩最为多见，主要通过近南北向及东北向高角度裂騰侵入，岩脉宽度一般不足im，少数部位达10-20m；二长岩脉则多分布于f1、f4深槽，exk33、exk48、ztk17钻孔也有揭示，在初勘czk4孔附化五通侧潮滩后缘有所出露，最宽处约10m，总体呈北东向展布，其内原牛.节理和封闭裂憐发巧；五通岸(xzk9孔揭示)为微风化的闪长岩，连接线(初勘z三k11及y三k12孔揭示)为闪长巧巧脉体。基岩按不同k化程度可分为全风化、强风化、弱风化、微风化四个等级。

场区主要不良地质现象包括:隧道管端洞口段全强风化花岗岩层，海域f1、f2、f3三处全强风化深槽，海域4全强风化巧。海域段风化槽与风化堯水文地质条件:

风化槽的组成物质保持了原岩结构，为全、强风化花岗岩。岩土体总体上属弱微透水层。风化槽全强风化带岩体渗透系数为104m/三；弱风化带岩体渗透系数为l(r7m/三。

3  水文地质

陆域范围地层中的地下水主要为松散岩类孔隙水，基岩裂隙水，风化签岩孔隙裂隙水三种。陆域地下水总体上属于潜水，主要受大气降水补给，并通常就近向低珪地段排泄，仅局部注地(例如:西滨隧道出口处)因上覆地层中含滲透系数很低的粘土隔水层，地下水具有承化性，承化水头随季节变化，干旱季节通常无化。陆域地下水对混凝土具弱酸性腐蚀作用，对钢筋基本无腐蚀性；

海域范围地层中的地下水主要为松散岩类化隙水，基岩裂隙水，风化基岩孔隙裂隙水三种。海域范围地下水主要受海水的垂直入滲补给。海域地下水在iii类环境下对混凝土具有弱结晶类、弱结鹿分解复合类腐蚀作用。海域地下水对钢筋混凝中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性。过渡带地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性、对钢结构興有中等腐蚀性。

4  不良地质现象

(1）水土流失及岸坡坍塌:场区内该种不良地质现象韦要表现为海岸坍塌及红土台地的水土流失现象，对本工程影响较小。

(2)砂王液化和软土振陷；海域范围内沉积了大量的全新世松散砂王及厚度达lom左右海基软土；在vd度地震作用下，海底饱和中、细砂及软土可产a液化和振陷现象。因为海底隧道位于这巧类上体以下的基岩中，所以受液化和振陷的影响不大。在两岸丘间的珪地则局部发巧为全新世软上，包含:龄泥质亚黏王和泥炭质土，该王体强度低，容易在路蟹开挖或路基填土过程中产牛塑性变形破坏。

(3)深厚全强风化层及风化槽:陆域全强风化带主要分布在五通岸陆地南半部、西滨侧潮间带及西滨岸路，厚度较大；海域全强风化带主要为构造破碎带，该类全强风化带异常深厚，形成了风化深槽。全强风化岩体一般强度低、自稳能力差，并且可能发生渗透破坏。其中高岭土矿物含量较髙的全、强风化二长岩脉，具弱膨胀潜势；其它全、强风化岩一般不具膨胀性，巧也存在局部地段因含较高离岭土矿物成份而产生弱膨胀潜势的可能。

(4)岩体的放射性:参照国标gb6566-2001，《建筑材料放射性核素限量》，对孔芯岩石样本进行测试，测试数据均未超过厦门地区的y箱射照射量率43.45，217ngy/三。根据测试结果初步判定:岩体的天然放射性核素没有超过工程规定的限量。

(5)岩爆；在czk3孔附近采用水化致裂法进行地应力原位测试。在该钻孔的10个岩段进行测试，获得8个岩段的化裂资料。现场测试表明:隧道洞深处的地层最大水平主应力约为3.0mpa，其方位为n30以n45以，即nn以向，属于低地应力区(地应力不足岩体单轴抗比强度的1/20)。因此，从应力角度分析，该隧道在施工期发尘岩爆的风险很小。

三、工程特性

1  意义重大

翔安海底隧道作为我国第一座跨海交通路道，开创了我国复杂环境下钻爆法修建海底隧道的先河，在我国隧道建设史上具有里程碑意义，其对我国海底煤道建设起到了引领和重要的技术示范作用。同时、采用钻爆法穿越海底有诸多技术难题，其中多项为世界级的技术难题，其结构可靠性及施工方案的可靠性有待实践验证。因此，研究和试验与隧道施工相伴而行。

2  地质条件复杂

该隧道沿途会经过陆域、浅滩带和海域这立种地貌。其中海域，:三《隧道会共同穿越fl-278m、f2-220m、f3-255m、f4-212.5m、f5-153m，累计穿越风化槽总长度为lu8.5m。這些全、强风化岩体一般强度偏低、自稳性巧差。此外，隧道轴线方向海水最深为30m，由于受到岩石k化节理、裂缝、风化槽等特殊地质段的影响，分段涌水量最高达到6.2m3/(d，m)，当承受的高水头压力维持在0.7mpa时，一经巧挖扰动，极易引发涌水和塌方事故，因此隧道开挖、应急堵水方案的风险高，制定难度大。

3  开挖断面大、涉及王法多

主隧道是按王车道进行设计，最大巧挖断面尺寸为17.04mxl2.55m(170m2)，为同类型海底隧道世界之最；由于隧道区域的地质条件复杂多变，一般采用crd王法、双侧壁导坑法、上下台阶法进斤施工。

4  v形纵剖面

海底隧道两端洞口地势高，中间路段地势低，纵剖面成v形，下坡施工，水(围岩滲水和施工用水)不能自行排出，必须科学设计适当的排水系统，并确保供电方案的可靠、不间断，以实现海底隧道的排水顺畅，降低风险。

5  隧道结构防巧、抗渗要求髙

该工稻使用年限按照100年设计，混凝土抗渗等级高，其混凝土配合比设计难度大，防水施工质量要求高。

6  睹道结构防水施工困难

海底段隧道施工中，为防塌和突涌水，通常采用注浆來加固地层和堵水，注浆与开挖交替进行采用以堵为主，以排为辅的原则，减轻海水对衬砌的皮力，把施工防水和结构防水作为一个整体。隧道结构防水既是施工的重点也是难点。

四、f1风化巧

厦门翔安海底隧道f1风化槽距离长，前后影咱范围长达三8m；地质复杂，软硬交替，界面多变；全风化地层侵入隧道较多，全风化岩以化严重，呈泥塑状、流砂状，含水量大，水压力达0.5m化，与海水连通。其中，yk8 336-365全风化花岗岩，k化严重，自稳性差，注浆前呈泥状，含水虽大；yk8 365-380处破碎带，裂隙发育，强风化，呈灰白色块体；yk8 38(m13左側弱化风化破碎带，节理发育，呈灰褐色，有砂土夹层。另外，由于其地质条件、水文条件以及突涌水等特点，如果不采取积极有效的措施，极有可能发生突水事故，给王程带来难以估量的损失。

1  地质条件

f1风化槽岩性以以4和以3全、强风化花岗岩为主，尖强风化二长岩岩脉；强风化花岗以长岩以竭黄色为主，杂少量白斑，岩石风化严重，呈硬塑砂质粘性土状，并含有中粗砂和粉细砂:强风化长岩脉因高岭土矿物含量较高，具有弱膨胀潜势，含少量风化残块，地勘报吿显示，全、强风化花岗岩力学参数较低，隧道一甘开挖，围岩稳定性很差。

2  水文条件

f1风化深槽海域地下水总体上富水性弱，渗透性较差，为弱或微含水层，但全、强风化岩接触面处，节理裂隙发巧，地层的透水性很大，地下水和海水的连通性极强；该段地下水主要受海水的垂直入渗补给，全、强风化地层渗透系数较大。

3)突涌水特点

相比较而言，海域段在f1k化植位賈的涌水量较其他位置的涌水量值要髙出很多， f1凤化槽最大水压力为0.3￣0.5mpa，单孔最大涌水量为50m3化。又由于强风化基岩经过隧道，隧道围岩十分破碎，裂隙十分发巧，因此发生巧水的可能性很大，是隧道建设过程中施工难度最大、施工工艺最复杂、危险性相对最大的区段。如果设计施工过程中不采取相应积极有效的措施，极有可能发生巧水事故，给工程带來难以估量的损失。

五、工程难点

翔安隧道最大的工程难点是海底风化槽的安全施工和支护设计。由于翔安隧道是国内第一条大断面海底隧道，海底风化深推施工在国內没有施工先例，国外也无类似工程经验可借鉴，海底风化深巧特有的一些施工难点包括:

(1）虽然前期设计勘察对风化深植做了大量地质预报工作，但实际施工中对风化深植的边界位置、大小规模、地质状况、涌水多少等情况都不是十分确切；而这些都是k化植施王的关键参数，为了确定这些关键参数就必须对k化深植进行详细的地质探査。

（2）风化深植段围岩破碎，为全￣强风化带，岩体强度低，自稳能力差，且其位于海底，水压大；并由于地下水很有可能通过围岩裂隙与海水连通，受无限海水补给，施工风险极大，稍有不慎就有可能造成海水倒灌，形成灾难性后果。如何对风化巧植段围岩进行超前加固便成为风化深植施工的关键。

(3)风化深植开挖过程中，由于施工活动对地层的烧动可能引起地层的沉降变形，产生裂缝贯穿到海底，造成涌水和和掌子面塌方施工，因此，施工过程中必须实行巧细化施工，采取有效控制沉降的措施，防止贯通裂隙裂缝的产化，同时准备巧警和紧急救援措施，从而保证施工安全以及减小由于施工事故引起的损失。

(4)海底隧道的支护结构除了承受圃岩压力，同时还有承受很高的水压力。巧挖过程中的地层成拱作用可以降低围岩压力，但不会降低水压力。针对不同的工程地质情况，确定合理的海底隧道防排水方案，以及合理的隧道支护结构上的荷载，是保证隧道运营安全的前提。

因此，f1风化槽不良地质段是翔安隧道工程建设和运营的控制性地段，但是国内外还没有成熟的理论和技术加レ:r支撑，需要尖现理论技术上的创新和巧破，才能保证工程的顺利建成。同时，以翔安隧道不良地质段为例，分析隧道建设过巧中不良地质段的巧水机制和流固锅合作用下的围岩失稳机理，制定相应的不良地质段的注浆堵水及加固技术，施工过程中围岩稳定的精细化控制技术，形成施工过程中支护结构的安全性评估理论，可为解决我国和世界海底隧道建设和运营中的一些共性问题提供指导，并由此形成中国海底隧道修建技术模式的重要特点。

六、总结

海底风化槽是厦门翔安隧道的控制性地段，能否安全通过风化槽是工程成败的关键，也是隧道建成后安全、高效运营的控制性地段。

为了能顺利通过风化槽，保证施工过程的安全，从理论上应该明确海底风化槽的透水机理，以及在流固锅合作用下围岩的失稳机理和模式，从而为围岩加固和安全设计、施工提供理论上的依据。

风化槽开挖过程中的预注浆是保证施工安全和质量的灵魂技术。预注浆能増强围岩的强度和模量，降低围岩的渗透性，提商围岩的稳定性。

篇2

1.边坡工程地质概况

阳南沟隧道为一座高速公路分离式长隧道,出口位于十堰市张湾区黄龙镇泰山沟村东侧,轴线方向约290b,呈南东-北西向展布。隧道出口洞门左幅为台阶式,右幅为端墙式。隧道出口斜坡较陡,沟隧道出口以上为较缓边坡,边坡坡度约为23b,隧道出口以下自然坡角约30b~40b,植被较发育。坡脚处分布有零星居民点和乡村公路。隧址出口边坡位于秦岭褶皱系之东段,属于南秦岭印支冒地槽褶皱带(南秦岭构造带)二级构造单元之武当山复背斜范围内,可见明显的揉皱现象。边坡区主要出露地层为中元古界武当山群(pt2wd)片岩,片理产状20bn47b,节理裂隙较发育。

2.边坡可能破坏模式分析

通过勘察,阳南沟隧道出口边坡地质结构依次为:表层残坡积层,其下为强风化-微风化片岩;隧道出口以下边坡为较陡边坡,边坡坡度约为34b,边坡地质结构为弱风化-微风化片岩,为向内倾的斜交坡。从边坡的平面特征来看,隧道出口左线以上边坡残坡积层中后部地形平缓,前部地形坡度相比中后部较陡;隧道右线地形坡度总体较缓。根据邻近地区边坡失稳模式调查结果,该区边坡失稳大多是沿残坡积物与基岩分界面发生滑移,其滑面受风化界面控制呈折线状,微显弧形结构。根据阳南沟隧道出口边坡地质特征(见图1),采用宏观地质判断方法,确定阳南沟隧道出口边坡左幅剖面破坏模式为左线前部残坡积层沿风化界面近似弧形滑移(见图2),右幅剖面破坏模式为残坡积层沿风化界面发生折线滑移(见图1(b))。

阳南沟隧道出口边坡危险性预测

1.边坡失稳概率预测

根据边坡可能破坏模式分析,阳南沟隧道出口边坡分别采用不同的计算方法进行稳定性分析,并运用蒙特卡罗(monte2carlo)模拟方法进行边坡失稳概率计算[628]。根据滑动面的形态和计算方法的适宜性,左幅剖面拟采用bishop法和janbu法;右幅剖面拟采用传递系数法和morgenstern2price法。运用geoslope软件及其自带的概率计算程序对边坡左幅剖面和右幅剖面进行计算,而传递系数法则是通过自编的计算程序对右幅剖面进行计算,得到了正常工况和非正常工况条件下边坡的稳定性系数和破坏概率,结果见表1。其中非正常工况条件下,岩土体饱和,浸润线位于强风化层与弱风化层分界面。由边坡稳定性计算结果可以看出,阳南沟隧道出口边坡在正常工况条件下左幅剖面的稳定性系数为1.467,右幅剖面的稳定性系数为1.750,大于表2所规定的稳定性系数,边坡处于稳定状态,有一定的安全储备;在非正常工况条件下边坡左幅剖面稳定性系数为1.145,处于基本稳定状态,右幅剖面的稳定性系数为1.370,处于稳定状态。从计算结果来看,右幅剖面的稳定性比左幅剖面的稳定性要好,主要原因是左幅剖面的中前部地形坡度和残坡积层分界线相比右幅来说都要陡一些,从边坡失稳模式来看右幅剖面计算结果代表了斜坡的整体稳定性,左幅剖面计算结果代表了斜坡的局部稳定性。斜坡稳定性分级见表3。阳南沟隧道出口边坡左幅剖面在正常工况条件下破坏概率为1.9%,处于安全;在非正常工况条件下破坏概率为21.9%,处于低危险性。阳南沟隧道出口边坡右幅剖面在正常工况条件下破坏概率为0.6%,处于安全;在非正常工况条件下破坏概率为13.5%,处于低危险性。

2.边坡失稳范围预测

进行边坡灾害风险预测的前提条件是要确定出灾害的影响范围。可从两个方面考虑:一是边坡在孕育、变形过程中所涉及的范围,可以结合边坡区内裂缝发育规律、地层产状以及建筑物变形情况圈定;二是边坡破坏后的运动距离大小[9210]。根据有关公式[11]对阳南沟隧道出口边坡滑移距离进行了估算,估算结果见表4。公式1至4是目前常用的边坡失稳滑动距离大小估算模型,其中公式1反映了边坡体滑动距离与滑动面动摩擦系数f、边坡高度h有关;公式2反映了边坡的滑移距离l与滑体的滑移高差h存在一定的关系,通过历史边坡的调查统计可以分析l与h的关系;公式3反映了边坡滑动距离与前缘坡脚有关;而公式4反映了边坡滑动距离与边坡体体积有关。但是边坡体滑动的距离与与滑动面动摩擦系数、滑动体高差、坡度及水平距离、边坡体剪出初始速度等因素息息相关,这些公式不能全部反映出影响滑移距离的各个因素,存在一定的局限性且有一定适用条件,因此计算结果之间存在一定差异。采用上述估算公式可以大致了解边坡滑移距离,计算出来的滑动距离只能作为参考值,在进行风险评估时还应结合边坡失稳的运动方向、边坡周界和实际地形特征综合确定。通过对阳南沟隧道出口边坡周边工程地质特征调查,确定边坡后缘和侧缘的影响范围见图3。

边坡影响范围内承灾体易损性预测

1.承灾体调查和分类

要确定承灾体,需确定边坡影响范围及此范围内可能遭受损害的人和物。根据承灾体分类原则,将承灾体分为:人员、房屋建筑、公路桥墩、乡村公路、建设机械、农田、林地等。对本工程边坡影响范围内不同类别的承灾体分别进行调查,统计其特征及数量,统计结果见表5和表6。

2.承灾体易损性预测

在单体滑坡灾害风险评价中,影响承灾体易损性的因素较为复杂,从承灾体的种类、数量、不同承灾体的承灾能力和可能损失程度等几个因素来看,同等灾害规模条件下,承灾体的数量越多,承灾体对灾害的抗御能力和可恢复性越差,灾害造成的破坏损失越严重。本文根据承灾体类型,主要分析人口易损性和经济易损性[12]。

1）人口易损性评价

人口易损性是指在边坡灾害中最大可能的死伤人数占灾前人口总数的比例或百分比。对边坡进行人口易损性分析,主要是将该区域影响范围内的人口作为承灾体,研究人口的风险观念和减灾防灾意识,包括人口年龄结构、居民对边坡灾害的防范意识、政府对边坡灾害的重视程度等。除此之外,边坡性质也是重要的影响因素,包括边坡滑动速度、边坡体积等。根据文献[6]对人口易损性评价的方法,采用以下公式进行计算:（略）式中:vpi为边坡影响范围内的易损性指数,vpi=0~1,0表示无人口易损性,1表示100%的人口易损性;w1为边坡速度对易损性影响的权重;w2为边坡体积对易损性影响的权重;w3为人口年龄结构评价因素的权重;w4为受教育程度评价因素的权重;w5为政府重视程度评价因素的权重;c1为滑动速度评价系数;c2为边坡体积评价系数;c3为人口年龄结构系数;c4为教育程度系数;c5为政府重视程度系数。相对于其他因素,c3、c4是内因。不难看出,边坡体滑动的速度和体积对易损性影响也较为明显。阳南沟隧道边坡影响范围内人口类型分为边坡分布区人口和边坡影响区人口,根据政府部门的统计数据,采用工程类比法将这两部分区域的影响因素定量化,并确定相应的系数。参考已有数据,综合确定人口易损性指数为:边坡区内易损性为0.498,边坡影响区内易损性为0.376。#p#分页标题#e#

2)经济易损性评价

除了人的生命健康、风险观念外,其他承灾体都可以用货币形式反映其价值。承灾体价值损失的程度可以用承灾体价值损失率来表示,即承灾体遭受灾害破坏损失的价值与受灾前承灾体价值的比率。承灾体损毁程度和价值损失率除了与承灾体抗破坏能力有关外,主要还受到地质灾害危害程度的控制,危害程度越高,则损毁越严重,其损失率也越高。因此,根据历史灾害资料,将不同承灾体价值损失率与地质灾害损坏程度进行了统计分析,结合边坡特点,同时参考其它自然灾害的研究成果[13214],可初步建立滑坡灾害受灾体损毁程度与受灾体价值损失率的对应关系(见表7)。这些数据可作为灾害评估的参考值,具体应用时可根据实际情况在区间内取值,或者作必要的修正。在难以获取实际资料情况下,可采用平均值。

阳南沟隧道出口边坡安全风险评价

阳南沟隧道出口边坡安全风险分析是建立在破坏概率、易损性评价、承灾体价值分析的基础上进行的。根据风险计算方法得出各工况下人口伤亡风险和各工况下经济损失风险,如表8和图4所示。计算结果表明:当边坡处于低危险性状态时,伤亡预测人数均占总人数的14.6%以上,经济损失在275万元以上。将所得数据与不同工况的破坏概率相比较,可以看出破坏概率越高,承灾体损失越严重。根据交通部5公路桥梁与隧道工程安全风险评估指南6中风险等级标准评定方法[15],阳南沟隧道出口边坡在正常工况条件下的风险等级为级、低度,在非正常工况条件下的风险等级为ò级、中度。根据风险接受准则[15216],阳南沟隧道出口边坡在正常工况条件下风险较小,在接受范围之内,但需要予以监测;在非正常工况条件下风险较大,必须采取措施降低风险并加强监测,特别在隧道出口段施工过程和不利自然条件下应该对边坡变形情况加强监测,一旦发生异常情况,需要通知建设和设计单位,立即采取加固处理措施,确保隧道出口边坡稳定。

结语

篇3

关键词:风险评价;　模糊综合评价;　风险定级;　盾构隧道;　施工风险

 

      盾构法主要应用于地下隧道工程,由于地下和水底工程地质环境的不确定性,使得在隧道施工时存在很多不确定的风险因素,这些因素如果处理不当就可能产生严重后果.对盾构隧道施工存在的各种风险进行评价和定级,从而采取各种合适的针对性措施,实施风险控制,防止风险事件的发生,具有十分重要的意义.

      工程项目风险评价的方法主要有检查表式综合评价法、优良可劣评价法、道氏指数法以及权衡风险法等,这些评价方法大多建立在对工程项目所存在的各类风险进行客观量度的基础上,没有体现风险评价过程中专家的作用,且系统性不强,对风险大小的描述比较模糊,缺少直观的结论,不便于决策者做出进一步的决策.本文采用r=p×c定级法对采用盾构法的武汉长江水下隧道工程的施工风险进行分析和定级评价,其结果可供隧道工程施工风险控制参考.

1 r=p×c定级法

      r=p×c定级法是综合考虑风险因素发生概率和风险后果,给风险定级的一种方法,其中,r表示风险;p表示风险因素发生的概率;c表示风险因素发生时可能产生的后果.p×c不是简单意义的相乘,而是表示风险因素发生概率和风险因素产生后果的级别的组合.r=p×c定级法是一种定性与定量相结合的方法,是目前国内外比较推崇的一种风险评价方法,采用此法对建设工程项目风险因素实施定级步骤如下.

      a. 找出工程项目存在的各种主要风险因素.

      b. 根据实际情况,并借鉴以往类似建设工程项目风险管理的经验,分析各个风险因素的发生概率,得出发生概率p.

      c. 根据发生后可能产生的后果,对人、环境和工程项目本身造成影响的程度,采用定量计算的方法给这些风险因素划分后果等级;一般划分为5个等级(灾难性、重大、严重、中等、轻微),通过定量计算确定各个风险因素的后果等级c.

      d. 最后综合风险因素的影响程度等级c和其发生的概率p,将两者组合起来,参照r=p×c定级方法的风险评估矩阵,确定各个风险因素的等级并制定不同的方案,用比较合理的措施实施风险管理和风险控制.

2 施工风险识别

      武汉长江隧道,被称为“万里长江第一隧”,是目前长江上正在进行的首条穿越长江江底的过江隧道.该项目工程量大、工期长,且在江底施工,施工难度大,技术要求高,在施工中潜在风险因素多,施工风险管理难度大.结合长江隧道工程特殊的地理位置、工程地质水文以及盾构法施工技术的特点等,参考国内外类似工程隧道施工经验,在风险识别的基础上,采用专家调查法和层次分析法识别出长江隧道工程在采用盾构进行施工时主要有以下15种风险因素:地质预测预报准确性(u1)、盾构机适应性和可靠性(u2)、盾构进出洞(u3)、开挖面失稳(u4)、盾尾密封失效(u5)、软硬不均且差异性较大地层施工(u6)、盾构江底段可能换刀(u7)、盾构隧道衬补强度不够(u8)、盾构的推进控制不当(u9)、较大的地层损失及不均匀沉降(u10)、开挖面有障碍物(u11)、隧道上浮(u12)、高水位粉细砂层联络通道施工(u13)、基坑失稳(u14)及隧道透水(u15).

3 施工风险定级评价

3.1风险事件及其发生的概率确定

      对长江隧道工程施工风险进行评价,分析并找出施工阶段可能发生的主要风险,并确定这些主要风险发生的概率,是r=p×c风险定级法的第一步.通过对武汉长江隧道工程风险的分析,得出了工程可能发生的15种主要风险因素,采用专家调查法和层次分析法得出这些主要风险事件发生的概率范围(表1).

3.2 用模糊综合评价法对风险事件后果排序

      模糊综合评价法(fuzzycomprehensiveevaluation,简称fce),可以分为单因素模糊评价和多层次模糊评价,这里只介绍单因素的模糊评价方法,其评价过程如下.

      a. 确定因素集.因素集为各种风险因素的集合,即u={u1,u2,…,un}.

      b. 给定各因素的权重.由于评价指标体系具有明显的层次性,可采用层次分析法或由专家确定各指标层的权重,一般用权重向量a={a1,a2, …,an}表示.

      c. 建立评价等级集.评价等级集是评价者对评价对象可能做出的各种评价结果所组成的集合,即v=(v1,v2,…,vn).这里,由十位专家组成评价小组,评价等级分为5级,即v={很好,好,一般,差,很差}.

d. 确定隶属关系,建立模糊评价矩阵.从u到v的一个模糊映射,可以确定一个模糊关系r,它可表示为

      r={rij|i=1,2,…n;j=1,2,…,m},(1)

      式中,rij为隶属度,即第i个指标隶属于第j个评价等级的程度.

      e. 进行模糊矩阵的运算,得到模糊综合评价结果为b=a·r.

      用模糊综合评价法对长江隧道工程施工风险进行评价时,具体计算过程如下.

      a. 确定风险事件集和后果评语集两个论域.前面已经找出了长江隧道工程施工阶段的15种主要风险,将这些风险事件构成集合,就形成风险事件因素集u={u1,u2,…,u15}.评价风险事件产生的后果,一般分成五种情况,这五种情况就构成了长江隧道工程风险事件的后果评语集v={灾难性(v1),重大(v2),严重(v3),中等(v4),轻微(v5)}.

      b. 确定参评风险事件因素权重值.参评风险事件因素权重值的确定,就是确定风险事件因素的权重向量距阵a.本文主要采用0-1评分累计法,即经过专家对每个风险事件评分后,取其平均值,求得各参评因素权重值(表2),则参评风险事件因素的权重向量为

a={a1,a2,…,a15}={0.124,0.072,0.01,0.124,0.072,0.03,0.072,0.072,0.03,0.03,0.01,0.03,0.072,0.124,0.124}.

      c. 计算模糊关系距阵r.作为从u到v的一个模糊映射,可以确定一个模糊关系r,它可以表示为一个模糊矩阵(式(1)).rij可以通过专家投票百分比法确定,即由专家及有关人员组成投票小组,按照评语等级分级标准,在每项评价因素的m个等级中进行投票,最后以百分数确定rij.通过专家投票,经统计和计算,就可以得出模糊距阵r.以计算r11为例,专家30人中,对评价因素u1的5个评语中,投v1的有25人,则r11=25/30=0.833.依此类推,可计算得到r矩阵的其他因素,得到r为

      根据计算的综合评价值,用五个区间将长江隧道工程的15种风险事件因素纳入上述后果评语集v定义的五个级别,具体划分情况见表3.

3.3 风险定级

       表4是r=p×c风险定级法的工程灾害风险评估矩阵,表中数值和字母的组合就是表示风险事件的p和c的组合.

      根据表4,对工程风险事件的p·c组合进行分级,从表5中可以看出,每一级风险水平都有多个p和c的组合情况.

      通过前面的分析和计算,得出长江隧道工程施工阶段可能发生的主要风险事件发生的概率以及发生后造成后果的等级,将每个风险事件的概率和后果等级组合起来,再参照表5,就可以确定每个风险事件的等级(表6).

摘　要:根据工程风险评价的基本原理,针对水下盾构隧道施工的特点,提出了一种可以对水下隧道工程的施工风险进行定级评估的方法,其主要原理是将定性和定量结合起来,正确定位各个风险因素,从而指导风险控制和管理.并以长江隧道工程为例,阐述了r=p×c风险定级法的具体应用.

关键词:风险评价;　模糊综合评价;　风险定级;　盾构隧道;　施工风险

 

      盾构法主要应用于地下隧道工程,由于地下和水底工程地质环境的不确定性,使得在隧道施工时存在很多不确定的风险因素,这些因素如果处理不当就可能产生严重后果.对盾构隧道施工存在的各种风险进行评价和定级,从而采取各种合适的针对性措施,实施风险控制,防止风险事件的发生,具有十分重要的意义.

      工程项目风险评价的方法主要有检查表式综合评价法、优良可劣评价法、道氏指数法以及权衡风险法等,这些评价方法大多建立在对工程项目所存在的各类风险进行客观量度的基础上,没有体现风险评价过程中专家的作用,且系统性不强,对风险大小的描述比较模糊,缺少直观的结论,不便于决策者做出进一步的决策.本文采用r=p×c定级法对采用盾构法的武汉长江水下隧道工程的施工风险进行分析和定级评价,其结果可供隧道工程施工风险控制参考.

1 r=p×c定级法

      r=p×c定级法是综合考虑风险因素发生概率和风险后果,给风险定级的一种方法,其中,r表示风险;p表示风险因素发生的概率;c表示风险因素发生时可能产生的后果.p×c不是简单意义的相乘,而是表示风险因素发生概率和风险因素产生后果的级别的组合.r=p×c定级法是一种定性与定量相结合的方法,是目前国内外比较推崇的一种风险评价方法,采用此法对建设工程项目风险因素实施定级步骤如下.

      a. 找出工程项目存在的各种主要风险因素.

      b. 根据实际情况,并借鉴以往类似建设工程项目风险管理的经验,分析各个风险因素的发生概率,得出发生概率p.

      c. 根据发生后可能产生的后果,对人、环境和工程项目本身造成影响的程度,采用定量计算的方法给这些风险因素划分后果等级;一般划分为5个等级(灾难性、重大、严重、中等、轻微),通过定量计算确定各个风险因素的后果等级c.

      d. 最后综合风险因素的影响程度等级c和其发生的概率p,将两者组合起来,参照r=p×c定级方法的风险评估矩阵,确定各个风险因素的等级并制定不同的方案,用比较合理的措施实施风险管理和风险控制.

2 施工风险识别

      武汉长江隧道,被称为“万里长江第一隧”,是目前长江上正在进行的首条穿越长江江底的过江隧道.该项目工程量大、工期长,且在江底施工,施工难度大,技术要求高,在施工中潜在风险因素多,施工风险管理难度大.结合长江隧道工程特殊的地理位置、工程地质水文以及盾构法施工技术的特点等,参考国内外类似工程隧道施工经验,在风险识别的基础上,采用专家调查法和层次分析法识别出长江隧道工程在采用盾构进行施工时主要有以下15种风险因素:地质预测预报准确性(u1)、盾构机适应性和可靠性(u2)、盾构进出洞(u3)、开挖面失稳(u4)、盾尾密封失效(u5)、软硬不均且差异性较大地层施工(u6)、盾构江底段可能换刀(u7)、盾构隧道衬补强度不够(u8)、盾构的推进控制不当(u9)、较大的地层损失及不均匀沉降(u10)、开挖面有障碍物(u11)、隧道上浮(u12)、高水位粉细砂层联络通道施工(u13)、基坑失稳(u14)及隧道透水(u15).

3 施工风险定级评价

3.1风险事件及其发生的概率确定

      对长江隧道工程施工风险进行评价,分析并找出施工阶段可能发生的主要风险,并确定这些主要风险发生的概率,是r=p×c风险定级法的第一步.通过对武汉长江隧道工程风险的分析,得出了工程可能发生的15种主要风险因素,采用专家调查法和层次分析法得出这些主要风险事件发生的概率范围(表1).

3.2 用模糊综合评价法对风险事件后果排序

      模糊综合评价法(fuzzycomprehensiveevaluation,简称fce),可以分为单因素模糊评价和多层次模糊评价,这里只介绍单因素的模糊评价方法,其评价过程如下.

      a. 确定因素集.因素集为各种风险因素的集合,即u={u1,u2,…,un}.

      b. 给定各因素的权重.由于评价指标体系具有明显的层次性,可采用层次分析法或由专家确定各指标层的权重,一般用权重向量a={a1,a2, …,an}表示.

      c. 建立评价等级集.评价等级集是评价者对评价对象可能做出的各种评价结果所组成的集合,即v=(v1,v2,…,vn).这里,由十位专家组成评价小组,评价等级分为5级,即v={很好,好,一般,差,很差}.

d. 确定隶属关系,建立模糊评价矩阵.从u到v的一个模糊映射,可以确定一个模糊关系r,它可表示为

      r={rij|i=1,2,…n;j=1,2,…,m},(1)

      式中,rij为隶属度,即第i个指标隶属于第j个评价等级的程度.

      e. 进行模糊矩阵的运算,得到模糊综合评价结果为b=a·r.

      用模糊综合评价法对长江隧道工程施工风险进行评价时,具体计算过程如下.

      a. 确定风险事件集和后果评语集两个论域.前面已经找出了长江隧道工程施工阶段的15种主要风险,将这些风险事件构成集合,就形成风险事件因素集u={u1,u2,…,u15}.评价风险事件产生的后果,一般分成五种情况,这五种情况就构成了长江隧道工程风险事件的后果评语集v={灾难性(v1),重大(v2),严重(v3),中等(v4),轻微(v5)}.

      b. 确定参评风险事件因素权重值.参评风险事件因素权重值的确定,就是确定风险事件因素的权重向量距阵a.本文主要采用0-1评分累计法,即经过专家对每个风险事件评分后,取其平均值,求得各参评因素权重值(表2),则参评风险事件因素的权重向量为

a={a1,a2,…,a15}={0.124,0.072,0.01,0.124,0.072,0.03,0.072,0.072,0.03,0.03,0.01,0.03,0.072,0.124,0.124}.

 

      c. 计算模糊关系距阵r.作为从u到v的一个模糊映射,可以确定一个模糊关系r,它可以表示为一个模糊矩阵(式(1)).rij可以通过专家投票百分比法确定,即由专家及有关人员组成投票小组,按照评语等级分级标准,在每项评价因素的m个等级中进行投票,最后以百分数确定rij.通过专家投票,经统计和计算,就可以得出模糊距阵r.以计算r11为例,专家30人中,对评价因素u1的5个评语中,投v1的有25人,则r11=25/30=0.833.依此类推,可计算得到r矩阵的其他因素,得到r为

      根据计算的综合评价值,用五个区间将长江隧道工程的15种风险事件因素纳入上述后果评语集v定义的五个级别,具体划分情况见表3.

3.3 风险定级

       表4是r=p×c风险定级法的工程灾害风险评估矩阵,表中数值和字母的组合就是表示风险事件的p和c的组合.

      根据表4,对工程风险事件的p·c组合进行分级,从表5中可以看出,每一级风险水平都有多个p和c的组合情况.

      通过前面的分析和计算,得出长江隧道工程施工阶段可能发生的主要风险事件发生的概率以及发生后造成后果的等级,将每个风险事件的概率和后果等级组合起来,再参照表5,就可以确定每个风险事件的等级(表6).

确定了风险因素的等级后,就可以将对风险因素抽象的认识变成定量的具体的认识,根据风险的级别确定风险控制的重点,结合各个风险因素发生的概率和产生的后果拟定合理的风险管理和控制计划,让风险管理的目标明确化,实现合理经济的风险管理.

4 结　语

      大型水底隧道工程,由于其地质环境的特殊性,在施工阶段可能存在各种各样的风险,如果对风险事件的认识和分析仅仅局限于其外在表象,那么风险管理将无从着手.从纷繁复杂的风险表象中,找出风险事件发生的概率以及其发生后造成后果的严重程度,用定量方法将这两者结合起来,正确定位各个风险因素,从而采取合适的策略有效控制和管理风险.

 

参考文献

[1]　易萍丽.现代隧道设计与施工[m].北京:中国铁道出版社,1997.

[2]　高渠清.高渠清隧道及地下工程论文选集[m].北京:中国铁道出版社,1996.

篇4

【关键词】地铁隧道变形 既有线监测 深基坑施工 周边环境监测

1、工程概况

1.1某区间概况

某区间平面线路由直线段、两个r=2000m和r=1000m的圆曲线及缓和曲线组成。区间隧道内径为5.5m，外径6.2m，衬砌圆环共有直线、左曲、右曲三种类型。纵断面上采用动力坡，左线下坡坡度为25‰、 3‰，上坡坡度为3‰ 、25‰。右线下坡坡度为21.5‰、 3‰，上坡坡度为3‰ 、21.5‰。地铁隧道顶部埋深9.3m～13.3m，隧道底部埋深15.5m～19.5m。

1.2某地块项目概况

某地块项目地块紧邻某区间。场地整体设3～4层地下室，基坑开挖深度为15.8m～18.7m，基坑东西方向（近乎平行地铁隧道走向）总长度约245m，其中基坑东侧约165m长度范围距离地铁1号线某区间下行线仅7m左右。

某地块项目与地铁隧道剖面关系图

二、某地块项目施工情况

（1）a、b区块：9月15日～10月21日第四层土开挖完成，10月30日完成底板砼浇捣；

（2）c区块：6月20日～8月8日第四层土开挖完成，9月2日底板砼浇捣完成，坑中坑西10月30日完成底板砼浇捣；

（3）d区块：5月20日～6月15日第四层土开挖完成，7月6日结构底板砼浇捣完成，坑中坑东底板砼浇捣完成时间为9月23日；

（4）e区块：5月30日～7月20日第四层土开挖完成，7月28日底板砼浇捣完成；

（5）f区块：6月27日～7月25日第四层土开挖完成，8月8日底板砼浇捣完成。

各施工区块底板均于2013.10.30前完成。

三、地铁1号线某区间长期结构变形监测数据情况

3.1某区间长期结构变形监测时间

3.2监测数据情况

3.2.1某区间下行线隧道道床沉降

某区间下行线隧道道床沉降沿里程分布图某区间下行线隧道道床沉降时间曲线图

3.2.2某区间下行线隧道收敛

某区间下行线隧道收敛沿里程分部曲线图

某区间下行线隧道收敛时间曲线图

四、结论及建议

4.1结论

根据监测数据分析可以看到， 2012年7月15日左右完成了某区间的初始值采集工作，直至2014年7月17日，对该区间进行了多次加密监测工作，从近期的加密监测数据分析看，在某基坑底板浇筑完成（2013.10.30）之后，该区间的道床沉降速率逐渐趋于缓和，隧道道床沉降速率达到了-0.02mm/d，隧道水平收敛变化速率达到0.013mm/d，该区间的变形情况基本趋于稳定。

4.2建议

根据近期的监测数据可以看出，地铁隧道在某基坑底板施工完成后，其沉降和收敛趋势都得到了有效的缓解。目前受基坑开挖影响区域的隧道变形趋于稳定，但是其管片裂缝也发展到一定的程度，建议尽快完成隧道的结构补强工作，以保障地铁的安全运营。

五、结束语

深基坑的开挖对周边环境有一定的影响。如果周边环境有重要的建构筑物时，深基坑施工对周边环境的影响尤其重要。合理调整深基坑土方的开挖次序，分层分段开挖，及时假设支撑，及时施做底板，对周边环境的影响降到最小。

参考文献：

[1] 刘国彬、王卫东《基坑工程手册（第二版）》2009年11月

篇5

关键词：塌方；隧道；治理与控制

1.引言

山岭隧道地段在施工过程中，由于天气、施工等因素影响，极易发生塌方、冒顶事故。塌方不仅增加工程成本、延误工期，而且会造成人身伤害和设备损坏。因此，认真进行塌方原因分析、采取科学的处理方案，才能保证隧道施工的安全、质量和进度。本文结合十天高速公路旬阳隧道施工塌方事故处理，在客观总结事故原因的基础上，因地制宜地提出处理方案，希望对今后类似事故处理有积极的指导作用。

2.隧道工程概况

2.1工程概况

旬阳隧道位于十堰至天水高速公路安康东旬阳段，隧道单洞全长7276米，左线全长3616米，里程为zk85 560～zk89 176，右线全长3660米，里程为k85 549～k89 209，设计行车速度80公里/小时，隧道净宽11.25米，行车道宽9.5米，限高5.2米。隧道区位于秦岭山区与大巴山山区交汇处，属低山地貌，地形起伏较大。隧道范围内中线高程283.2～580.5m，最大高差约297.3m。山体自然坡度20°～55°，植被较发育。进、出口均处于陡斜坡地带，山坡处于稳定状态，其平面布置图如图1所示。

（1）地质状况

隧址区下伏岩层主要为寒武系鲁家坪组（∈1l）炭硅质板岩、硅质板岩，岩层产状340°-19°∠21°-27°，岩层产状变化不大，呈单斜构造。其中，炭硅质板岩，变余炭硅质结构，板状构造，裂隙多被石英细脉充填，岩体极破碎，该层广泛分布于隧道区，钻孔zs-37揭露到，层厚为13.5m；弹性纵波速度vp为1000m/s～1900m/s。强风化硅质板岩，岩石组织结构大部分已破坏，岩芯多呈碎屑状、块状，少量短柱状，仅钻孔szs-57揭露到，层厚为72.9m；弹性纵波速度vp为1000m/s～1900m/s。中风化硅质板岩，节理裂隙较发育，裂隙面偶尔见铁质侵染，岩体较破碎，该层主要分布于隧址区安康端，钻孔szs-57、剥探点sbt-9揭露厚度为25.0m～79.1m。rqd=35%；弹性纵波速度vp为2100m/s～2700m/s。

（2）水文状况

隧址区地表水不发育，主要地表水为洞口附近及洞身山间冲沟流水，均为山区溪流型沟谷，流量随季节性变化明显，雨季流量大，暴雨时易发山洪，旱季流量小，甚至干涸。隧址区地下水主要为基岩中的风化裂隙水。山区岩体破碎，含少量裂隙水，主要靠大气降水补给，冲沟等低洼部位以地下径流形式排泄；斜坡部位以沿裂隙渗流形式或受地形切割排出地表，水量较小，隧道的实景图如图2所示。

2.2塌方概况

塌方段落设计为ⅳ级深埋围岩，初支衬砌参数为：拱部90°范围r25超前锚杆（4.5m长、间距0.4m）、h14格栅拱架（间距1m）、d25中空注浆锚杆（间距1m×1m、长度3.5m）、单层钢筋网片（φ8、网格20cm×20cm）、喷射混凝土（c25、20cm厚）、衬砌混凝土（c25、40cm厚，无仰拱），设计图如图3所示。

旬阳隧道右线在施工过程中，右侧围岩虽较为破碎、松散，但整体较为稳定。初期支护完成后k87 605～636段上台阶全断面出现塌方，塌方长31m，高度约7m。塌方并导致k87 576～605、k87 636～680段初支出现开裂、喷射混凝土脱落等现象。此次旬阳隧道塌方并未造成人员伤亡和机械设备损坏，也未对完成的洞身初期支护造成破坏。

3. 隧道塌方的成因与治理

3.1 塌方成因

目前国内隧道塌方的隧道主要原因有以下几点：（1）复杂地质环境，穿越断裂褶皱带，穿越严重分化的破碎带、堆积层等容易产生塌方；地下水往往也是重要因素，地下水丰富易造成塌方[1]；（2）设计定位不当。设计过程中若对围岩判断不准或情况不明，设计的支护类型就与实际要求不相适应，将是导致施工中产生松弛坍塌等异常现象的原因[2] ；（3）施工方法不当。对施工区地质了解不够详细，选择不合适的施工技术或也是导致塌方的重要因素之一[3]。

旬阳隧道的塌方形成则主要是由于该段洞身右侧围岩整体性较差、坍塌岩层极为松散，由于洞身右侧下导开挖爆破引起上导初支拱脚失稳，使得洞身右侧岩层连带拱顶发生塌方。与塌方段相对应的旬阳隧道下行线（与上行线相距40m左右）zk88 172～zk88 440段围岩极为破碎，且出现煤层，已经由ⅳ级深埋围岩变更为ⅴ级深埋围岩进行施工，但上行线洞身岩层未出现明显变差。

3.2 塌方治理方案

塌方是地下工程施工中较为常见的工程事故，其发生机理与影响因素也各有不同，相应具体的处治方法也不能一概而论[4]。塌方处理前必须对塌方有正确的认识，一般的处理原则是先巩固后方，防止塌方扩大，然后以安全的后方为依托或掩护再处理塌方体，同时要加强排水，即遵循“小堵塞，大塌穿”，“治塌先治水，治塌先加强”的原则[5]。旬阳隧道塌方的治理方案主要从几个方面入手：（1）k87 586～605段初期支护增加i18工字钢进行临时支护，间距1m；每榀施做φ22砂浆锚杆，环向间距=1m、l=1m；初期支护120以上增加φ50×4小导管进行注浆，小导管参数如下：l=4m、环向间距=1.5m、纵向间距=1m，浆液采用1：1水泥浆。（2）对k87 636～680段初期支护120以上增加φ50×4小导管进行注浆，小导管参数如下：l=4m、环向间距=1.5m、纵向间距=1m，浆液采用1：1水泥浆。（3）k87 576～605、k87 668～680段二次衬砌厚度为40cm，其余按iv级浅埋支护参数施工。（4）对k87 605～636段塌方段塌腔内围岩喷射c25混凝土，厚度15cm；对塌方段上导坑采用20b工字钢支护，间距3榀/2m，新安设工字钢与下导坑格栅接头处采用20b工字钢托梁连接，为保证施工安全施做超φ50*4mm前小导管，导管长3.4m，搭接1.4m，每环31根。并挂设20×20×8钢筋网片，喷射c25混凝土5cm。取消中空注浆锚杆，变更为φ22砂浆锚杆，纵向间距66.7cm，环向间距=1m、l=6m。（5）对k87 605～636段初期支护施工时预埋泵送混凝土管道12处，管道采用φ160*10mm钢管，长2.5m，初期支护完成对塌腔进行泵送混凝土施工填充塌腔。（6）k87 605～636段二次衬砌砼厚度40cm，二次衬砌及仰拱其它参数按v级浅埋支护参数施工。

3.3 塌方后监测

在此次塌方段处理过程中，使用全站仪对洞内外观察、净空水平收敛量测和拱顶下沉量测等必测项目进行了监控量测。以量测资料为基础及时修正初期支护参数，确保二次衬砌施作时机，实施动态设计、施工。因塌方段存在极大安全隐患，要求断面量测间距为2.0 m。净空水平收敛量测以量测初期支护上各点的绝对位移为目的，通过水平及斜向收敛量测，验证周边位移结果。通过对现场采集的量测数据回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率，结合围岩、支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘制各种变形或应力—时间关系曲线，当数据反馈的结果为净空变化速度小于0.2 m/d时，各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定后，进行二次衬砌的施作。

篇6

关键词：市政隧道；浅埋暗挖；施工技术

隧道浅埋暗挖技术能够大幅度提高整个施工工程以及在施工作业过程中的安全系数，从而降低市政隧道施工工程中不可预测事件的发生率，也在一定程度上保障了市政隧道施工工程的质量。市政隧道施工技术运用的方向较为灵活，地底作业可以有效保障交通的畅通，也无需拆迁，且噪音较小，不打扰施工工程附近居民的日常生活和休息，没有过多的施工垃圾，对环境的污染较小，且技术和设备的造价较为低廉，属于质优价廉的施工方案，适合我国目前的国情。因此，对于市政隧道深挖技术还应该进行进一步的探索和创新，从而提高我国基础设施建设的速度。

一、工程概况

本文以浙江省某地区的一处市政隧道过既有铁路施工工程为例，概述政隧道建设技术。

本工程铁路为双向四车道结构，此地区位于市中心，工程需要开挖双洞，在隧道进行施工的过程中，要将地表的沉降量也纳入计算范围之内，保证地表的沉降不妨碍隧道铁路的运行。在地下隧道中穿过既有铁路干线，由于是市中心，所以采用浅埋暗挖技术。暗挖隧道工程的施工总长度为42.59m，双洞之间的距离控制在0.8m，隧道的深度为4.5m。隧道需要穿越的土层主要有两种，一种为砂质粉土，一种为杂粉砂层，且土层饱和富水，此区域的地下水位线位于地面下的1.3m出左右，因此，在进行施工的过程之中极易出现涌水现象以及流沙现象。在工程作业中，需要根据不同的土质特点利用合适的方式进行处理，首先要加固土层，提高土层的受重能力和张力，之后再使用短进尺开挖技术，将施工工程的作业初期封闭为环形，从而使施工工程的初期支护结构与围岩部分能够对地面承担的载荷起到有效的调节作用。因为要时刻防止地面的沉降，所以施工难度较大。

二、施工方案

（一）注意事项

在施工的同时，还要保障铁路的正常运行，因此，隧道采用暗挖的方式。在地面使用d24定型便梁加固轨道，首先先开挖一条隧道，并进行支护，在支护完成之后，再准备开挖另一条隧道。两条隧道开挖之前都需要利用夯管进行预支护，并准备地面管，利用地面管对地下水位线进行调节降水，利用小导管对两条隧道进行全方位注浆。

（二）工程要点

在本次施工工程之中，主要需要运用到的技术有支护技术、开挖及支护技术以及防沉降技术。首先，在进行隧道开挖之前，要运用支护技术对施工区域进行全面的支护处理，以减少地表沉降的概率，由于在施工过程的冲击力较大，会震动地表以及地下水，因此，首先应采取排水措施，降低地下水位线，防止工程中的涌水、涌沙现象。其次，是开挖技术。此次工程区域内的土质为小颗粒、大密度的粉土层，所以应用普通的浆液不能达到理想的效果，应在浆液中加入固松散土体，加强土质的坚硬度，从而达到稳固的效果。最后是防沉降技术，为避免影响火车正常运行，要对地面进行防沉降处理，加固土质，还要采取必要的辅助措施，从而保障铁路和隧道的安全。

1、粉土层的注浆加固技术

粉土层的注浆加固技术是在此工程中首要注意的问题。由于粉土层的土质较细，土质颗粒极小，且密度也比一般土质大，注浆很难实现均匀，而注浆加固粉土层时保障施工安全和工程质量的首要条件。因此，在进行粉土层注浆时应采用全断面的注浆方式，将土质加固，避免在隧道开挖过程中出现沉降现象。

2、夯管超前预支护

夯管超前预支护也是主要针对地面沉降问题，不能在工程中较为富水的土层内使用，否则会使工程施工过程中地层中的部分砂土液化。应先对富水层进行降水措施，然后再利用小导管进行注浆，然后再利用夯管进行填充。

3、严格控制沉降

本次工程铁路是作为交通枢纽修建的，其重要意义不言而喻。在在既不影响工程上方交通、又不影响工程施工效率的要求之下，需要采用辅助措施，防止地表沉降，引发事故。

三、施工技术

（一）降水施工

为了避免施工过程中会出现砂土液化的情况，在开挖隧道时先在施工隧道的两遍设置深井降水井，目的是不断将施工区域内的水排出，使富水层中的水大幅速减少，从而保障施工的顺利以及安全。此区域的原水位线在地下1.3m作于，水位线较高，必须进行降水，利用深井降水井将地下水位线降至-11m以下，才能够满足施工的要求。若水位线过高，通常会出出现涌水现象以及涌沙现象，所以降水施工是隧道工程施工的首要步骤。

（二）铁路加固

为了保障铁路运行的顺利和安全，还应对陆上铁路进行加固，防止铁路受到施工的影响而出现故障。首先进行桩基施工，在铁路施工隧道之外先预设6根赶紧钻孔桩，需要距离虽大3m左右，钢筋钻孔桩的直径为1m，桩身深度为25-30m，在施工时保障钻孔的精度，并严密地控制钢筋钻孔桩的布置位置。其次，是便梁加固，采取d24定形便梁，对陆上的铁路实施加固措施，在暗挖隧道之外3m出设置钢筋桩，而在两条暗挖隧道的内部只使用条形桩来进行加固。最后是条形扩大基础施工。在两条隧道之内都需要设置长30m左右、高2m左右、宽3米左右的条形桩，条形桩共设置四根，将其设置在施工隧道的上方，左右各一个。然后便开始进行条基基坑的开挖，并采用自动锚杆注浆的方式对隧道内部进行注浆。

（三）夯管支护

在开挖隧道的过程中需要使用的是大管径的超前支护，大管的管径应在10mm以上，并且在暗挖隧道明显的拱部区域内设置，超贱支护需要以环状的形式密排，平均每一环需要62根超前支护桩。两条暗挖隧道总计需要124根超前支护桩。为防止夯管四周的砂土液化，造成砂土的流失，在管口用橡胶进行止水，将所有管口密封，防止漏水。

（四）隧道开挖

由于隧道的开挖通常都为地下作业，在安装铁路时要注意铁路各个线路之间的间距以及铁路上的停车线位置的设置，而在这种情况之下，就应该使用双连拱隧道技术进行工程施工。利用双连拱隧道技术首先要对隧道进行开挖，然后进行两次衬砌，保障土质的坚固之后，才能够开始施工作业。在作业过程之中，要遵循先开挖小拱隧道再开挖大拱隧道的原则，在开挖的同时，也要注意不断增加内撑，增加内撑e能够在一定程度上平衡受力，降低隧道的坍塌率。

四、结语

综上所述，市政隧道是我国基础设施建设中的重点内容，因此，在市政隧道性价铁路的施工过程中，暗挖施工技术显得尤为重要。为了能够提高我国铁路暗挖施工技术的水平，应不断进行探索，在原有技术的基础上挖掘更多的新型技术，在实践中不断寻找更加高效、先进的施工技术，为我国的基础设施建设提供更多的动力。

参考文献：

[1] 白纪军. 复杂地质情况下暗挖隧道零距离下穿运营地铁车站施工技术[j]. 铁道建筑. 2013（08） .

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【关键词】岩溶区；隧道涌水量；勐乃河龙头水库

引言

当前，研究者们展开对隧道涌水量预测办法的研究，如今已有半个多世纪之久了，并取得了一定的成效，提出了相应的理论计算办法与经验计算公式，然而，不同的计算方法与公式间却存在着较大的差别，即使是最优预测结果，也可能同实际情况有着一定的出路，为此，关于隧道涌水量的预测技术还有待进一步提高[1]。而至今隧道涌水量预测仍然是水文地质学科中重点关注的一个问题，并仍未形成统一的预测办法与计算公式。为此，对于隧道涌水量的预测还有待进一步研究与验证，进而在结合实际工程建设情况的基础上，构建与之相适应的数学模型。

1 开展岩溶地区隧道涌水量预测的必要性分析

众所周知，在众多隧道建设工程施工过程中，涌水灾害是其中一个被高度关注的问题，不仅直接影响到工程的有序进展，而且还可能造成隧道建成投入使用的安全隐患。为此，如何更为准确地预测出隧道涌水量，从而根据结果制定出相应的防排水措施，是当前众多岩土工程学者们重点关注的一个课题。对于隧道用户随量的有效预测，最先是由定性分析开始的，即通过勘察隧道周边含水围岩中的地下水分布情况及其规律，并对隧道开挖地段的工程地质与水文地质条件进行分析，进应用物探、钻探与水文测定等各种手段，以明确该工程区域地下水法富集区与断裂构造带等可能富含地下水的用水通道，进而采用均衡法估算出该隧道的涌水量[2]。伴随施工技术水平与要求的不断提高，隧道涌水量预测在定性分析研究基础上，逐渐发展成为定量评价与计算，即对隧道涌水具置和涌水量实施有效预测。

同时，对于岩溶地区的隧道涌水量预测研究，关键就在于对工程区水文地质条件的研究，因为不论何种预测方法、预测公式的提出，均是建立在分析工程地质条件基础之上的。然而，岩溶地区的地质条件，多半比较复杂，且从那些隧道施工期间发生的较严重涌水事件来看，该区域易出现涌水地质条件主要有以下四种：一，由向斜盆地形构成的储水构造；二，断层破坏带、侵入岩接触面与不整合面；三，岩溶的管道与地下河区域；四，其它富含地下水的含水体与构造。而上述仅仅是从宏观上列举了几种可能出现较严重涌水问题的地质条件，具体的隧道涌水条件还需结合具体隧道工程进行分析，而这也正是隧道涌水研究的前提所在，必须给予其高度重视。

2 岩溶地区隧道涌水量预测的原则与方法分析

2.1 涌水量预测的原则分析

当前，针对岩溶地区隧道涌水量的预测，仍未形成统一的计算公式与办法，且概念也比较坤乱，但从各研究者的研究成果与工程实践来看，关于涌水量的预测一般需遵循以下几点要求：

其一，借助水文地质概化模型来实现对涌水量的预测。即在水文地质条件基础上对隧道洞身的岩溶区出现涌水的可能性与涌水的性质进行分析，进而综合分析其涌水数量级与规模，并结合相关资料构建出涌水量预测的概化模型。

其二，确定隧道洞身所处区域的岩溶水动力分带（图1），即优先考虑到隧道洞身的岩溶区域在水平与垂直方面上的动力分带的具置，进而选择适合的预测办法。

其三，明确岩溶区的发育特点与相应边界条件，即深入调查研究隧道岩溶区段上岩溶发育的特点与程度，进而在借助相关资料的基础上明确预测所需的相关计算参数。

其四，准确把握岩溶区域隧道涌水内在的特点，即全面把握岩溶区域隧道涌水在时空上的变化特点，比如若为垂直下渗带，一般会在雨季出现涌水等。

图1 岩溶水动力垂向部分带和隧道涌水

2.2 涌水量预测的方法选择分析

一般来说，针对岩溶区域隧道涌水量的估测，均需对工程所在地水文地质条件实施有效分析的基础之上，进一步选择合适的预测办法，以保证预测计算的精确性。故首先就必须把握隧道的岩溶水动力垂向分布带和水平分布带可能对涌水量估测造成的相关影响，且前者多为主导因素，具体可表现为以下几种情况：

其一，针对位于饱气带的岩溶隧道，因其可借助溶隙、竖井与溶蚀管道同地表的漏斗、漕谷与洼地进行相通，进而把大气降水与地表水引入到地下，故针对该种情况多选用洼地入渗法进行涌水量的有效预测。

其二，针对位于季节变化带中的岩溶隧道，因其在雨季潜水面增高的时候，可被划分到饱水带中，而当在旱季潜水面有所下降的时候，其又被划分在饱气带中，受季节变化影响较大，所以针对这种情况，可选用均衡法家地下水动力法来有效预测其涌水量，尤其是大雨时段的隧道涌水量[3]。

其三，针对位于弱透水岩层段或是岩溶段的岩溶隧道，因其在岩溶发育较平稳的流域内，有着相似的补给条件，故要想预测该区域的地下涌水量，只需得出该区域地下径流模数，确定拟建隧道集水的面积，并将该拟建隧道看成是暗河即可求出涌水量[4]。

其四，针对位于碎屑岩或是断层周边的岩溶隧道，可在其有裂隙水存在的地段应用地下水动力学法就可求出其隧道的涌水量。

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【关键词】通风系统;通风方案;大直径风管;能耗损失

0.工程概述

尤溪隧道为我单位控制性工程，长度6788m，分为溪口尾斜井以及出口两个工区施工。溪口尾斜井位于秀村小学附近，洞身采用双车道断面形式，与正洞斜交与dk377 115位置，进入正洞后向正洞大、小里程两个工作面同时施工。

1.工程进展情况及通风方案概述

1.1施工完成情况

表1 尤溪隧道施工完成情况

1.2原通风方案

原设计尤溪隧道斜井工区和出口工区均采用压入式通风。斜井工区采用在溪口尾斜井洞口2×110kw和4×75kw轴流对旋风机各一台，分别向小里程和大里程方向正洞掌子面压入新鲜空气，斜井与正洞相交位置设置两台30kw射流 ，将污浊空气向洞外导出，避免形成环流，缩短通风时间。出口采用2台2×110kw轴流对旋风机接力压入式通风，第2台风机设置在距出口2200～2300m的位置。

在尤溪隧道正洞内衬砌台车等通风瓶颈位置设置射流风机，达到增加风压和诱导气流的作用。

通风管路采用直径1.5m的软风管，确保通风管道布设的平、直、顺并及时堵漏，减小风阻损失及漏风。

尤溪隧道原通风方案示意图如下：

尤溪隧道通风平面示意图

1.3通风效果

连续阴雨天气以及即将到来的高温天气导致目前溪口尾斜井工区正洞通风困难，洞内空气质量差，通风时间过长导致每个工作面每日只能完场1个循环（3.5m）的进尺，同时洞内空气质量差还导致了仰拱和二衬等工作面工作环境无法保障，工人无法施工，施工进度缓慢，已严重影响了施工进度计划的完成。

1.4优化方案概述

根据目前的通风效果以及现有的施工条件，若想改善通风效果只能增加风机数量，减小通风管道风损和漏风，加大压入洞内新鲜空气数量，同时增设向洞外抽排空气的轴流风机和导流的射流风机，消除通风瓶颈，缩短通风时间，确保施工进度计划的实现。

2.溪口尾斜井工区通风优化方案设计

2.1设计原则

充分利用现有设备，在满足通风效果的前提下，进行合理调配减少新购风机的数量。在净空允许的情况下，采用大直径风管，减少能耗损失。通过适当增加一次性投入，减少通风系统的长期运行成本。

2.4通风机工作风量

2.6风机选择

根据通风机工作风量及风压计算结果可知，溪口尾斜井小里程方向通风机工作风量不得小于2240m3/min，工作风压不得小于676pa；大里程方向通风机工作风量不得小于3040m3/min，工作风压不得小于1478pa。原施工方案通风机配备情况无法满足施工通风要求，向大里程方向需要再增加一台轴流风机与原有风机并联向洞内压入新鲜空气；同时为了缩短通风时间，提高通风效率，在斜井底增设1台轴流风机向洞外抽排污浊空气。根据计算结果和现有设备配置情况，优化后风机配备情况如下表：

表2 尤溪隧道溪口尾斜井工区轴流风机配备

另外为了消除通风瓶颈，在斜井底部以及衬砌台车附近共设置4台30kw射流风机，对空气进行导流，加快通风速度并提高衬砌工作面的施工环境。

3.施工效果总结

通过对通风方案的优化和实施，隧道内空气质量有了非常明显的提高；大大减少了爆破后的通风时间，保证了尤溪隧道按时贯通；为衬砌施工人员提供良好的施工环境，且保证车辆运输视野，大大地提高了隧道内交通安全。　[科]

【参考文献】

［1］李宏晋.特长隧道通风方案及其优化[j].铁道建筑技术,2012(1).

［2］李永生.山岭隧道施工通风方式的发展[j].隧道建设,2010(5).

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【关键词】特长隧道；复杂结构通风

1.工程概况

大秦岭隧道位于西安市户县涝峪乡和安康市宁陕县新场乡，xczq-3标段施工长度为该隧道总长的2/3，起讫里程为dgk90 457～dgk100 378.99，长度9921.99m，最大埋深约1185m。dgk97 468.487～dgk98 859.779段位于r-8000的曲线上，其他地段均位于直线上。dgk90 457～dgk99 450段采用25.00‰上坡，dgk99 450～dgk100 378.99段采用1.00‰下坡出洞。隧道最大埋深为550m。成都端洞门采用单压明洞门，接长明洞4.99m。

本隧道（2/3）采用出口及2座辅助坑道平行施工；2#斜井位于桃园沟线路右侧dgk91 360处，长1746.59m，为双车道，施工完成后作为避难所；出口平导位于线路右侧dgk100 364处，长5959.7m，为单车道，施工中作为临时施工面，施工完成后作为紧急出口。

2.施工概况

大秦岭隧道属于特长隧道，为单洞双线，风险评估为一级风险隧道。大秦岭隧道3个工点划分为2个施工区段进行施工管理，根据工程分布和施工组织，共安排3个隧道架子队进行施工。大秦岭隧道2#斜井由隧道架子一队负责，承担大秦岭隧道斜井（1746.5m）及3220m隧道正洞施工。大秦岭出口平导作业段由隧道架子二队负责，承担大秦岭隧道出口平导（5959.7m）及平导进入正洞（3561m）施工。大秦岭出口作业段由隧道架子三队负责，承担大秦岭隧道正洞（3140.99m）施工。

3.通风设计研究

3.1隧道通风方案研究

选择施工通风设备的程序是：确定通风方式；计算通风量；选择风管；计算通风阻力；选择通风机。

确定通风方式是与确定施工方案一起进行的。在确定了施工方案以后，才能确定独头掘进的长度和通风长度，然后才能计算工作面风量。

3.2隧道施工通风方式

机械通风的布置根据坑道的长度、断面大小、施工方法、设备条件等综合考虑。大秦岭隧道施工可分为两个工区，出口平导工区和二号斜井工区。

出口平导工区施工前期正洞与平导分别采用压入式通风，待平导掘进约2000m后，正洞与1#横通道也已贯通，可利用横通道形成巷道式通风系统，以新鲜风从正洞流入，两台风机分别将经过横通道分别向正洞和平导工作面送风，另一台风机直接向正洞工作面送风，以保持两个正洞工作面和一个平导工作面同时施工。直至平导工区与二号斜井工区贯通为止。由于风机随工作面推进也不断前移，巷道式通风期间，平导风机的送风长度均不超过2000m，正洞工作面风机送风长度不超过1500m，在平导洞口段安装射流风机4～6台，以形成从正洞流入，经横通道进入平导，由平导口流出的主风流。控制射流风机运行台数可调节总风流的大小。

2号斜井工区前期采用压入式通风，待风机送风长度超过2000m后，利用斜井底部续风房实现风机接力，直至两向2317m和903m掘进任务完成。

3.3平导工区通风计算

通风系统的供风能力应能满足工作面对风量的最大需求。隧道施工中，掘进工作面所需的风量与施工方法、施工作业的机械配套条件关系很大，且在一个作业循环中，不同作业工序对风量的要求也有较大差别。因此，特长隧道施工通风量的计算应结合施工特点，在实践和试验的基础上，利用一些国内比较成熟且有效的经验公式进行计算。

3.3.1平导工作面所需风量

参考文献：

[1]铁路隧道工程技术施工手册（上下册）。北京：中国铁道出版社，2007.8

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    关键词:两岔口隧道; 新奥法; 施工过程模拟

    1工程概况

    两岔口隧道是一座双向四车道高速公路小净距中隧道,位于吉首市以西4km。左洞起至桩号为zk2 767~zk3 280,长513m;右洞起至桩号为yk2 771.6~yk3 280,长508.4m,隧道总长1021.4m。

    2新奥法的基本原理

    新奥法是一个具体应用岩体动态性质的完整的力学概念(或者说是一种隧道工程概念),是按科学制定的并已为实践所证明的原则和思想去修筑隧道。其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性支护和锚杆支护,控制围岩的变形和应力释放, 从而在围岩和柔性支护的共同变形中调整围岩内部应力分布,达到应力平衡,最大限度地保持围岩固有强度和利用其自承能力。

    新奥法的基本原理可以归纳为以下几点:

    2.1隧道开挖作业应采用光面爆破, 选择合理的断面形状、施工程序和开挖方法,并尽量采取大断面开挖,尽量减少对围岩的破坏程度。

    2.2隧道开挖后,尽量利用围岩的自承能力,把围岩当作支护结构的基本组成部分,遇塑性变形较大的围岩压力,增设锚杆加固,使围岩与支护紧密结合,施作的支护将同围岩共同工作,形成一个整体的承载环

    或承载拱

    2.3根据围岩特征采用不同的支护类型和参数,及时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆作为初期支护,以控制围岩的变形和松驰。

    2.4在软弱破碎围岩地段,应及早闭合隧道断面,及时封闭仰拱,能有效地发挥支护体系的作用,保证隧道的稳定。

    2.5二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定的情况下构筑的,围岩的支护形成一个整体,不仅能提高支护体系的安全度,而且还能增加衬砌的厚度。

    2.6尽量使隧道周边轮廓圆顺, 避免棱角突变处应力集中。

    2.7设置量测系统,监测围岩变位、变形速率及收敛程度,并进行必要的反馈分析,正确估计围岩特性及其随时间的变化,及时调整开挖及支护方式,以确定施作初期支护的有利时机和是否需要补强支护等措施。使设计施工更复合实际情况,确保施工安全。

    2.8在某些条件下,还必须采取其他补充措施,如超前灌浆,冻结、疏导涌水等,方能使新奥法取得成功。

    3两岔口隧道ⅲ级围岩开挖方式的选择

    选择开挖方式时,应考虑下列几个问题:(1)隧道埋深、岩体状况、有无断层破碎带、有无涌水、岩石强度等有关隧道围岩自稳性的问题;(2)隧道总长或工区长度,隧道的线形,断面形状和尺寸等有关工程规模;(3)地表设施状况,对地表下陷有无要求,地表下陷量的容许值等有关环境要求问题;(4)机械设备,工期等施工条件问题。因短台阶开挖比长台阶更早地使支护结构形成闭合断面,更利于控制地表沉降量。因此,在岩质条件更差时,采用短台阶开挖比长台阶法更有利。根据两岔口隧道工程实际情况,ⅲ级围岩决定采用短台阶法进行开挖,分成上半断面和下半断面

    4两岔口隧道施工过程模拟原理

    隧道施工过程的位移和应力受到施工方式、开挖步长、速度及施工组织的影响。在对施工过程的模拟要真实的反映实际的施工过程,同时进行必要的简化。分开挖、支护步骤分别进行模拟。由于土体的应力应变关系的复杂及本构模型的选用、土的分层性、土体的各向异性及不均匀性、施工条件影响复杂、土体应力状态的改变等因素难以准确地解决,所以利用有限元计算得出的结果目前只能停留在探求土体应力及位移场的分布规律的定性分析上,尚不能达到定量化,因此对两岔口隧道ⅲ级围岩施工过程进行模拟分析的主要目的是描述随着开挖的进行,围岩和支护的位移和应力的变化规律,以便更好的指导施工的继续进行。

    4.1开挖过程的模拟

    根据开挖多个单元时在各结点上引起的增量等效结点荷载公式

    式中:nde ——挖掘单元总数

    ——位移应变矩阵,

    ——原始状态下的初始地应力,

    n——形函数矩阵,

    γ——岩土介质坐标轴方向的容重分量,

    se——挖去单元的面积

    可知,每次开挖都可以用增量形式的荷载来表示。所以,在整个开挖过程中引起的应力和位移的变化情况就很容易通过分级开挖,即分级加载来模拟计算,每级加载的同时把挖掘的单元变为空单元。

    4.1.2开挖过程的荷载释放

    用有限元计算出开挖面边界处各结点荷载,将开挖释放的等效结点力反加于开挖边界,对已“挖去”的单元材料赋一小值,形成所谓“空单元”,这就完成了开挖过程的模拟。值得指出的是用“空单元”取代开挖单元,可能导致刚度矩阵变态。为了解决此问题,可令已挖去的结点位移为零,并把这些结点对应的方程从总刚度方程消去。

    使用等效结点荷载法对开挖过程进行模拟,开挖荷载如何施加的是问题的关键。开挖后,开挖处单元没有刚度。为反映开挖的实际情况,可以在每次开挖后都重新形成单元划分网格。如果用人工处理网格划分,显然是件极其烦琐的工作。这个问题可以通过编制自适应网格划分程序来解决。

    4.1.3浇注建造过程的模拟

    隧道的开挖和支护过程是分期进行,相互交替的,因此数值分析过程中也要模拟这种过程,首先,在划分洞室内部单元时就必须考虑整个施工程序,所有开挖和浇注部分的边线都必须是单元的边线,而不能在单元内部。浇注建造过程的模拟比较简单,即在开挖之后某一规定的分期内,将浇注部分对应的“空单元”重新赋予衬砌材料的参数后再进行计算。适当改变开挖和浇注建造方案,比较围岩应力和变形情况,对确定最优施工程序是非常有效的。

    对于施工过程的模拟,采用二维有限元计算隧道时,由于将隧道开挖当作平面应变问题来处理,平面应变问题处理的施工实质是将隧道上台阶挖通后再进行锚喷支护,此时由于上台阶开挖产生的位移已经完成(没有考虑岩体的流变,以下同),锚杆和喷层在开挖下台阶前没有受力和变形发生。三维有限元可以真实地反映隧道的施工过程中上台阶分段开挖时锚杆地受力和变形,对于上台阶分段开挖时可处理成不同的工况,作为不同的开挖步,分布计算各步所产生的位移

    根据位移地变化就可求出锚杆的内力。