隧道施工阶段篇1
关键词：隧道施工，方法探讨
中图分类号：U455
0、引言
近年来,随着国民经济的高速发展,交通事业也得到了飞速的发展,隧道的应用越来越广泛。采用高质量的隧道施工方案,不仅可以缩短交通线路的长度,提高交通线路的标准性,而且能够提高交通道路的运行速度,减少交通运营期间的养护、维修,保证了交通道路的运行畅通。因此,加强隧道施工中的质量控制至关重要。
1、关于公路隧道施工中的质量问题分析
1.1在隧道施工中常见的质量问题
在台阶开挖时，扩挖下半断面时开挖面经常控制较差，中部常出现超挖较多，超欠挖严重，而墙脚则出现欠挖较严重。采用台阶或分部开挖时，拱脚悬空，暴露时间过长，造成拱顶下沉量过大，甚至出现塌方。而在超挖严重的区域使用挡板、杂物，则容易造成初期支护与围岩脱离，形成空洞，这是非常严重的质量问题。在围堰的初喷时，多数问题在于立钢问题。锚杆的问题也比较突出，锚杆不按设计数量施工，少打或根本不打，特别是拱部。有锚秆长度不够，砂浆不饱满，锚杆孔的角度和方向较随意，锚杆垫板没有贴紧表面等一些问题经常出现。二次衬砌拱背混凝土灌注不满，导致拱预厚度不够，严重时外层钢筋、拱顶脱空。而在衬砌浇筑过程中，经常出现材料供应跟不上，发生机械故障，出现浇筑缝隙，如果没有按要求进行处理，新老混凝土交接呈不利于结构的稳定的形状。
2、隧道施工中的机械设备问题
隧道施工的机械设备的质量情况，对施工的生产能力和生产效率产生很大的影响，对施工企业采用什么样的技术水平有着决定性的作用。对施工机械设的不同选择和开发，直接影响隧道工程的施工质量。随着社会的科技进步，隧道施工的机械设备已发生了变化，有由中小型向大型化、多功能化和信息控制智能化方向发展的趋势。目前就两种应用问题分析的传统装备，分别是凿岩设备和手持风钻多功能台架。对于凿岩设备，使用成本比较高而且一次投入过大是其不足方面，旧的进口液压台车使用保证率很低，使用耗费惊人，还有施工进度不是很稳定、无保证等问题。因此，只有对这些问题明确认识，并加以改进和完善才能促进行业的快速发展。
3、隧道施工环境问题
在公路隧道的施工过程中的环保问题，一直受到人们的关注，从生态角度来看，生态环境一旦遭到破坏，恢复难度很大、投入成本成倍增加，而且难以达到好的效果。我们既要重视硬件，也要加强软件。隧道施工中应该同时注重隧道保护生态，如果不重点加强施工阶段的保护、治理以及恢复的管理，提高工程环境效益就有困难，这样会导致经济效益和社会效益也会跟不上。这类破坏不仅会带来上面提到的问题，而且造成视觉和环境污染。这种问题的出现，主要原因可以归结为制度中执行不力、不和谐，特别是在施工阶段，对环境保护措施落实不到位。很多施工单位在建设时，过分追求景观，容易造成极高的环境保护成本，工程建设负担相当重。当然，公路隧道的环境保护，不能单靠施工单位，而是需要设计、监理、施工、业主和地方政府等各方面的大力协作来共同完成。如果在建设过程中在隧道设计时就要采取新工艺，使用新材料充分解决可能的环境问题，在施工过程中，采取一切可能采取的措施，争取将公路隧道旋工对环境的影响降到最低限度，减少环境破坏，实现可持续发展。
4、隧道施工常见问题处理方法
在设计阶段要运用动态设计，同时引入国际上比较合理的施工和设计的思路，在对隧道施工工程的大中型项目施工设计时，要系统的方法收集相关资料，同时技术人员多开展经验交流活动。根据同类工程及开挖地域的地质、水文等条件进行类比设计，这样做的一个确定就是，可能会使设计方案同开挖地的实际情况不相符，因此要根据实际情况适时修改设计方案，运用现代的信息技术，实行施工设计的模块化编制。同时按时组织对施工经验进行积累、分成不同组进行交流，同时不断地优化，改进有关的设计方法，减少无效劳动，保证工程施工进度及工程质量；其次，在施工过程中，从人员角度看，要上岗前进行上岗技能培训、技能和安全知识，提高施工工人的技术水平。注意调节施工的环境，在狭小的施工空间、噪音大，能见度低等情况，会干扰施工人员情绪、对施工技能发挥都有很大影响。第三，由于公路隧道施工过程中，存在许多不确定的影响因素，如隧道的开挖方法、围岩的支护、地下水的排放、监测点的设置、爆破手段的采用等都会对公路隧道的施工带来隐患。提高隧道施工管理水平实施有效的用人计划，在遵守规范的条件下，合理的把人力、设备和资金配合起来，统一使用，达到设备最佳利用率，劳动生产率高，能源消耗低的目的，使得工程施工比较合理。第四、在工程的监测和验收方面也存在一些不能避免的问题，这些问题都给公路隧道带来了严峻的考验。如有些隧道施工工程缺少有效的各工序的检测手段，隧道工程是隐密工程，工程质量的验收无法达到精确评价，工程隐患难以发现。第五，施工的同时要注重环境保护、我们的施工工艺要随着科技的进步加以改进，优化施工方案。
5、隧道不同部位的施工方法
5.1洞口施工
洞口段开挖将充分考虑洞内施工需要，修建供风、供水、供电设施及材料堆放场地和机械停放场地。开挖之前先做好截水沟施工。洞口段采用边坡、仰坡自上而下分层开挖，施工机械以挖掘机为主，尽量不采用爆破，保证不扰动原地层。明洞地段土石方开挖：采用全明挖法，若监理工程师有要求，也可采用拱上明挖拱下暗挖法。边墙基础必须置于稳固的地基上。遇有地下水时，须将地下水引离边墙基础。洞口场地用装载机辅以推土机整平压实：运输采用自卸车，挖方弃往指定的弃碴场。不允许全断面一次开挖，要分层分级进行开挖，边开挖边防护，在上一级防护工程完成之前不允许开挖下一级。
5.2洞身台阶法施工
台阶法是现在隧道施工常用的一种方法。具体方法是：先对上台阶断面的开挖轮廓线与炮眼位置进行测量放样，用油漆标出具子。让后采用凿岩机进行钻眼，顶部钻眼需在工作平台上进行。按照规范的要求装药爆破，通常采用光面爆破。在断面上进行喷锚支护，开挖下台阶，喷锚支护。
5.3注浆浆锚杆施工
锚杆孔位应按设计布置，偏差小于10cm，孔深误差必须保证在10cm内。钻孔本身应成直线，不应弯曲。方向应沿隧道周边径向，但不得平行于岩面。灌孔前应清孔，砂浆应随备随用，在砂浆初凝前应使用完。注浆应使用灌浆罐和注浆管，孔口压力小于0.4mpa。顺着锚杆孔注浆，直到孔口有浆液流出为止。每100根锚杆应随机抽样三根，作拉拔试验，以了解锚杆的锚固质量。施作锚杆时，同时应预埋格栅钢架的定位锚杆。
5.4中间岩体加固
洞口刷坡后立即沿隧道轴向对中间岩柱正面打入巾25mm注浆锚杆，进行注浆。当注浆达到强度后进行另一侧洞身的开挖。对拉预应力锚杆的施工：中间岩柱对拉预应力锚杆张拉设备用穿心式单作用于金顶。一端固定另一端张拉。锚杆固定端和张拉端沿纵向间隔一排布置，在同一截面上间隔进行张拉。千斤顶施加预应力时采取边张拉边拧紧螺帽的方法。
6、洞内装饰和施工监控量测
在瓷砖粘贴前，要将基底面清理干净，并进行湿润。施工时要粘贴牢固喷涂前，根据材料使用说明书进行喷涂试验，成功后编制喷涂施工方法，报请监理工程师批准。洞内喷涂做到粘结牢固、颜色一致、清洁美观。采用隧道周边收敛仪和拱顶位移仪对开挖面的围岩进行量测，根据监测数据及时采取措施，预防爆挖后围岩坍塌及支护失效，确保施工安全和工程质量，并把量测结果及时向设计单位反馈，以便设计单位及时修正设计。
7、结语
根据目前我国隧道工程施工中出现的一些问题，本文对现阶段的隧道施工方法进行了分析和论述。并从隧道施工总体上考虑，针对其中存在的问题加以简要的分析与探讨，提出了处理常见问题的一些方法。我们工程技术人员应不断地努力的研究与创新，采用新的工艺与新的施工方法。使整个交通建设水平上一个台阶，建设更好的隧道服务广大人民。
参考文献：
[1]夏智海.浅论提高公路隧道施工质量的措施和方法[J].公路交通科技,2010.
隧道施工阶段篇2
关键词立体交叉隧道施工阶段安全评估
中图分类号：U445文献标识码：a
1工程概况
丹东市四号干线（花园路～中宝大街）道路工程，爱民沟段靠锦江山隧道东出口外，在道路右行线桩号aK2+519.337处与客运专线隧道桩号K251+089.590交叉，在道路左行线桩号BK2+532.354处与客运专线隧道桩号K251+051.309交叉，穿过沈丹客运专线隧道上方。
锦江山公路隧道上跨丹大铁路前庄段草莓沟1号隧道、金丹联络线盘道岭隧道，锦江山公路隧道出口外路基上跨沈丹客运专线的锦江山隧道等处的交叉平面示意图及铁路里程、公路里程等详见图1。
图1盘道岭铁路隧道及草莓沟1号铁路隧道的交点示意图
图2四号干线锦江山隧道右（a）线纵断面
2计算模型的拟定
为减化计算模型，只取公路锦江山隧道的右线下穿进行模拟计算，隧道左线的可由工程类比法判定其安全性。盘道岭隧道JDLDK1+154处轨面标高12.932m，交公路隧道aK2+242，路面标高46.355m，净距24.013m，围岩分级为iV级（w2）。草莓沟1号隧道DK251+136处轨面标高24.228，交公路隧道aK2+322，路面标高45.888m，净距10.23m，围岩分级为ii级（w2）（注：净距是指公路隧道仰拱（或墙趾）底面或路基行道板底面至铁路隧道拱顶顶面间的距离。）各项岩土物理力学指标均参照《铁路隧道设计规范》的表3.2.8各级围岩的物理力学指标选用。
对新建隧道近距离穿越既有隧道，有可能导致既有隧道产生变形、开裂损坏。为保证新建隧道安全，既有隧道运营正常，必须判定交叠隧道设计、施工时是否应采取措施，以及采取措施的范围。隧道的净距、隧道立面位置的相对关系，新建隧道的规模及施工方法、地形和地质、水文地质条件，既有隧道衬砌的施工质量等都是重要的影响因素。由于隧道结构必须综合考虑围岩与支护结构的相互作用，对相互影响范围目前在理论上的研究尚有很大的难度，一般只能用经验判断和理论研究相结合的方法。
锦江山公路隧道左右线先后上跨盘道岭隧道和草莓沟1号隧道。其中盘道岭隧道工程地质条件好，为Ⅱ级围岩的单线隧道，与公路隧道左右线的高差净距分别为24.385m和24.013m。盘道岭隧道与草莓沟1号隧道为相邻隧道，两隧道净距70m。根据经验法并参考类似工程实例，经初步计算分析后显示，锦江山公路隧道的施工对盘道岭隧道影响小，因此在安全评估的数值力学分析建模时，不再考虑盘道岭隧道。
草莓沟1号隧道与公路锦江山隧道左右隧洞相互交叠，草莓沟1号隧道与公路锦江山隧道左右隧洞的高差净距分别为10.337m和10.23m。围岩等级为Ⅳ级，安全评估报告中公路锦江山隧道左右隧洞施工时对草莓沟1号隧道安全影响的分析计算是本报告的重点分析对象。
根据提供的隧道设计文件，按照草莓沟1号隧道先期施工完成（含二次衬砌），然后开始上部公路隧道施工的原则进行交叠隧道三维仿真分析。模型网格中，模型纵向沿锦江山公路隧道方向取80m，横向沿草莓沟1号隧道方向取132m，隧道上方地表按实测地面数据建模，下方取草莓沟1号隧道以下30m。公路锦江山隧道左右隧洞掌子面距离控制在30m。
3计算分析的主要参数
围岩级别：公路和铁路隧道围岩分级均为Ⅳ级。围岩物理力学参数滑面摩阻角θ依据铁路隧道设计手册，Ⅳ级围岩取（0.7～0.9）φ，本文计算中按小值选取，其它参数具体取值见表6－2。围岩类别Ⅳ级，弹性抗力系数K=350（mpa/m），围岩密度γ=21.5（Kn/m3），内摩擦角φ=33°，粘聚力c=450kpa，泊松比μ=0.325。公路和铁路隧道初期支护和二次衬砌结构参数见表1。
表1公路和铁路隧道初期支护和二次衬砌结构参数表
4结构计算模型
采用miDaSGtSv4.0建立地层结构模型，土层采用mohr-Coulomb屈服准则，岩层采用Drucker-prager屈服准则,。锦江山公路隧道采用弧形导坑预留核心土法施工，施工步骤见6－3图，左右线隧洞掌子面间距30m。采用的地层—结构计算模型中含地层围岩和支护结构，考虑施工开挖步骤的影响。
计算中围岩压力为释放荷载，初期支护和二次衬砌设置不同的释放荷载分担比，分担比按《公路隧道设计细则》的表9.2.6的Ⅳ级围岩选取。荷载为释放荷载和结构自重。地层初始应力为自重应力。为保证计算精度，土体划分为六面体结构化网格，锚杆采用植入式桁架单元，初期支护和二次衬砌采用板单元。模型单元总数为83506，节点总数88836。
5施工过程仿真分析
对隧道开挖及初期支护和二次衬砌的施工,通过miDaSGtS的单元激活和钝化功能实现。草莓沟1号隧道先期施工完成，按既有隧道考虑。对既有隧道施工模拟作了简化处理，开挖成洞，初期支护和二次衬砌，荷载释放过程参照《公路隧道设计细则（JtGtD70-2010）》地层结构法的相关规定，岩体开挖完成应力释放40%，其后两步骤各释放30%。
锦江山公路隧道右线施工，按弧形导坑预留核心土法施工，计算开挖进尺3m，每开挖一步，进行上一步的初期支护，左线隧道开挖30m后开始右线的开挖，直至左右线隧道均完成。公路锦江山隧道计算中围岩压力考虑各施工步骤释放荷载，初期支护承担围岩压力，二次衬砌在施工阶段作为安全储备考虑。
根据上穿的公路锦江山隧道左右线隧洞在交叠段的地层地质及水文地质状况，左右线隧洞在交叠段的埋深和支护结构设计，以及设计采取的施工工法，参考《交叠隧道相互影响范围的划分》的经验性参考标准分析；通过三维有限元地层—结构模型计算，通过对施工分步骤模拟计算和爆破模拟计算的成果.
图3公路锦江山隧道左线与草莓沟1号隧道在交叠段前隧道初期支护洞周竖向位移（单位：m）
图4公路锦江山隧道完成后洞周竖向位移（单位：m）
根据上述分析，在锦江山公路隧道开挖直至双线贯通的过程中，草莓沟1号隧道与左线交叠处隆起0.91mm，右线交叠处隆起0.87mm，位移相对较小。锦江山公路隧道初期支护位移拱顶下沉2.32mm，仰拱隆起2.03mm，可见采用弧形导坑预留核心土法施工，及时施作初期支护并成环可以较好地控制锦江山公路隧道的位移及对草莓沟1号隧道的影响。
6爆破有限元模型模拟结果分析
新建公路锦江山隧道的爆破施工是影响草莓沟1号铁路隧道安全的主要问题。根据分析，上跨既有隧道的新建隧道应尽量采用每步骤开挖量小的施工方法，避免爆破振动对既有隧道的影响。建议交叠段公路锦江山隧道采用预留核心土台阶法的施工工法，单步未支护的开挖长度应控制在1m以内，初期支护应及时封闭。公路锦江山隧道左右线隧洞施工时，后续隧洞的掌子面至先行洞的掌子面步长应大于30m。
图5爆破荷载时程分析数据
7结论和建议
1，上穿的锦江山公路隧道段设计采取的支护措施，选择的施工工法有较可靠的安全性。
2，交叠段的铁路草莓沟1号隧道无衬砌结构方面的安全问题。盘道岭隧道有较大的安全性。
3，与公路锦江山隧道出口路基交叠的沈丹客专线锦江山铁路隧道现设计的衬砌结构的安全性符合规范要求。
4，为降低爆破振动的影响，对锦江山公路隧道的施工爆破提出以下几条主要的爆破减振措施建议：
(1)将一次爆破的所有炮孔分成较多段按顺序起爆，段数越多，单段爆破最大药量越少，特别对于掏槽爆破、底板眼爆破和预裂爆破等相关炮眼应尽可能减小单段爆破药量，这种分段微差爆破将使最大振速明显降低。采用高精度长延时雷管和雷管段别数，可以实现全断面逐孔外微差起爆，达到最小的振动控制要求。
(2)为避免微差爆破延时时间不够或延时误差造成应力波叠加，使振动加强，在选择雷管段数时，应加大相邻段别的段位差，将毫秒雷管和半秒延期雷管配合使用。在段别排列方面应利于相邻两段振动的主振相分离，避免振动叠加。
(3)为了减轻爆破对邻近隧道的振动影响，除应适当减小炮孔内线装药密度外，可采取周边预裂爆破技术阻隔爆破地震波向外传播。如在爆破面底部设置一排或二排水平隔震孔。
(4)若采用空孔直眼掏槽爆破方案，应增加空孔数量或增大空孑L直径，以加大临空面，减小夹制作用造成的振动加强。
(5)减小爆破进尺，缩短炮孔长度，降低单孔装药量，达到最大限度降低振动的目的。
(6)为控制爆破，建议施工时进行爆破振动监测，根据监测数据分析，调整爆破参数提高施工质量，贯彻隧道信息化施工。
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部．铁运函[2004]174号铁路运营隧道衬砌安全等级评定[s]．北京：中国铁道出版社，2004．
[2]中华人民共和国铁道部．tB／t2820．2一1997铁路桥隧构筑物劣化评定标准·隧道[s]．北京：中国铁道出版社，1997．
[3]关宝树．隧道工程施工要点集[m]．北京：人民交通出版社，2003．
[4]罗衍俭，缪仑．既有隧道上方修建轻轨车站的力学分析[j]．城市轨道交通研究．2004(1)44一47．
[5]谢勇涛，于清浩，丁祥，卢裕杰新建隧道施工对既有隧道的影响分析及处理措施[J]铁道标准设计，2011
隧道施工阶段篇3
【关键词】隧道工程；围岩变形；影响因素
1工程概况
某隧道工程属于长大双线隧道，其上行线单洞长度为4030m，下行线单洞长度为4070m。隧道走向为南北方向，隧道开挖段面积为92m2，最大埋深超过了500m。隧道工程穿越的主要地层为河口群上岩组，穿越不良地质体较多，地质环境十分复杂，施工难度较大。该隧道工程在施工中，根据围岩条件，采取了不同的施工方法，在Ⅴ、Ⅵ级围岩中，围岩应用的是台阶法，在Ⅲ、Ⅳ级围岩中，应用的是全断面法。围岩初期支护为喷锚支护。在围岩软弱地带中，搭设钢拱架，围岩二次支护方式为复合式衬砌。
2应用有限元模拟法分析隧道围岩力学特征
2.1隧道工程施工中围岩塑性区变化分析
选择隧道工程下行线K106+700断面作为隧道围岩力学特征试验的研究对象，研究方法主要为有限元模拟法，通过有限元法对围岩物理力学指标进行数值模拟，最终获得不同岩石弹性模量、容重、内摩擦角、泊松比等力学指标数值。通过数值模拟与有限元网格分析，可以获得模拟计算结果，结果证明，在进行隧道开挖的初期阶段，因对围岩平衡造成破坏，受应力重分布的影响，围岩力学条件出现快速恶化，其中在塑性区，围岩变化程度最大。围岩变形突变的发生，让围岩处于一种不稳定状态。在采取喷锚支护措施后，围岩力学条件发生改善，其塑性区变化范围缩小，围岩变形逐渐趋于稳定，如下图1，为隧道工程二次衬砌后为围岩塑性区示意图：
图1隧道工程二次衬砌后为围岩塑性区示意图
2.2隧道施工过程中围岩变形
通知研究与数据测量发现，在隧道工程施工过程中，可以将围岩变形分为三个不同的阶段，分别为急剧变化阶段、缓慢增长阶段与基本稳定阶段。在该隧道工程施工过程中，急剧变化阶段主要发生在断面开挖之后的10d之内，在距离开挖面20m范围内，采取爆破方式进行掌子面爆破开挖，导致围岩发生急剧变形，在急剧变形阶段，其围岩变形量占围岩总变形量的一半以上。且在此阶段中，工程围岩喷射混凝土强度没有达到一定强度，且受开挖影响，对围岩原本的平衡造成破坏，存在着应力重分布效应。在施工工序影响下，围岩变形表现十分剧烈，主要表现为振荡加速趋势。随着喷射混凝土强度逐渐增加，混凝土硬化与初期支护系统作用发挥，对围岩变形进行了限制，围岩变形进入到缓慢增长阶段，其变形逐渐变小。在围岩基本稳定阶段时，开挖面与断面距离一般已经超过了两倍洞径，隧道开挖中的空间效应影响基本消失，围岩变形速度逐渐趋于平稳，最终获得再平衡。
3隧道施工影响围岩变形的因素分析
3.1隧道开挖方式与方法对围岩变形的影响
在进行隧道工程施工时，隧道开挖后会对围岩原本的平衡造成破坏，应力场的改变，导致其应力重新分布，寻求再平衡。由此，隧道工程的开挖方式是选择非爆破技术与爆破技术，隧道工程开挖方法是选择分部开挖法或全断面开挖，对围岩的应力状态都存在着直接影响，其影响的主要表现为位移场的变化。在本工程Ⅴ、Ⅵ级围岩中开挖方式采取的是台阶法，在台阶法开挖过程中，上半断面在收敛变形后，逐渐趋于稳定，而下半断面开挖，会造成在上半断面扰动，并会伴随着收敛出现变形突变，变形突变幅度大小与断面瞬间所出现的收敛突变存接近，但其数值并不大。在隧道工程开挖过程中，针对同一类型的围岩，采取台阶法与全断面开挖方法对围岩变形的影响程度不同，围岩中全断面开挖较之台阶法所引起的变形相对较小。采取台阶法进行隧道开挖，在开挖过程中，上台阶围岩会受到两次扰动。
3.2支护结构对围岩变形的影响
采取支护措施，支护结构发挥作用，可以减小塑性圈范围。隧道工程支护结构建立，对围岩的应力与变形存在着直接影响。通过支护系统，限制隧道开挖围岩变形，减少围岩变形。
3.3邻近施工对围岩变形的影响
在隧道初期支护之后，围岩变形逐渐趋于稳定，此时的围岩处于一种相对稳定状态。在隧道后期施工过程中，如进行隧道侧壁开挖等作业，会对围岩变形造成影响，围岩变形的特征主要表现为小幅震荡。
3.4施工工序对围岩变形的影响
隧道工程施工工序是影响围岩变形的主要因素。在隧道施工中，其主要工序包括隧道开挖、初期支护、仰拱设置、隧道二次衬砌等。通过研究发现，在隧道开挖过程中，围岩变形已经产生，其变形幅度约占总体变形量的30%，在初期支护施工后，虽然对围岩变形发挥了一定的抑制作用，但围岩仍存在着40%左右的变形。通过设置仰拱，缩小隧道变形，此时，围岩变形量约为20%，经过隧道二次衬砌施工后，围岩变形逐渐稳定，变形量低于10%。在隧道施工之后，围岩重新进行稳定状态。
4结语
在隧道工程施工过程中，岩体开挖，会对围岩平衡状态造成破坏，应力场的变化会引起岩体应力重新分布，从而出现围岩变形等问题。本文结合工程实例，通过有限元模拟法证明了隧道施工会对围岩变形造成较大影响。影响隧道围岩变形的主要因素包括开挖方法、支护结构的选择、邻近施工与施工工序等。在进行隧道施工中，需要根据其地质情况，分析围岩变化程度，从而采取对应措施，保证隧道工程施工的综合效益。
参考文献：
[1]肖君瑞.明垭子隧道围岩变形及合理支护结构的研究[D].长安大学，2010.
隧道施工阶段篇4
曲奥隧道是在建临合高速公路的一座小净距隧道，双洞中轴线间距为20.3m，隧道净空为10.25*5m，中间岩柱净宽为8～12m，洞内单向纵坡，进出口均采用端墙式洞门，属于典型的双线、双洞、小净距隧道。地质勘察资料表明，隧址区属峡谷山地地貌单元，洞口段为崩坡积碎石土，体积较大，基岩为三叠系板岩夹砂岩，局部为砂岩、板岩互层，节理、板理发育为切层剪节理，其将板岩、砂岩切割成大小不等菱形块，造成围岩破碎，洞线走向与岩层走向小角度相交，不利于围岩稳定。本文将以该隧道成功施工经验为例，介绍浅埋、偏压小净距隧道洞口段穿越松散堆积体的施工过程，全面分析其施工工艺流程，提出其关键工序、施工方法、技术难点和重点。
1.洞口段半明半暗偏压段套拱施工
洞口开挖遵循“早进洞”原则，减少洞口仰坡扰动，维持仰拱边坡稳定，及时以上至下施作防护，严禁高边坡暴露，提早施作排水系统，保持边坡稳定。
曲奥隧道洞口段施工采用偏压挡墙加套拱预支护的支护方式，隧道进洞前先清除浅埋段地表植被及地表土。对浅埋段部分地表土体进行清除的顺序为隧道浅埋段与暗洞交界处向洞口端逐段清除，清除后及时进行坡面喷锚防护；然后施作偏压挡墙，偏压挡墙与套拱同步施工，分两步，先施工基础、墙身、耳墙，然后施工套拱，一次分段施工至洞口端墙式洞门处，套拱一端与山体基岩采用R27自进式中空注浆锚杆连接，另一端坐落在偏压挡墙耳墙的根部位置。
偏压挡墙及套拱施作完后毕后，立即对偏压挡墙外侧采取回填土并压实的方式，来稳定挡墙内外侧压力，防止山体偏压严重造成已施工的偏压挡墙倾覆或者开裂，产生巨大安全隐患。
超前大管棚支护需跟进施工，导向墙采用100cm厚C25砼，预埋Ф127mm壁厚4mm导向管，管棚采用Ф108mm壁厚6mm热轧无缝钢管分段制作为套管施工，机械连接方式，套在锚固钻机钻杆上随偏心钻头与冲击器的顶入同时顶入管棚套管。管棚注浆采用分段注浆方式，长管棚钢管环向间隔一根注浆，浆液采用水灰比1：1水泥浆。
具体施工过程：根据松散堆积体的地质情况和40m长管棚的技术要求，管棚钻进采取套管跟进施工技术，选用性能优良的锚固钻机配合专用偏心钻头成孔工艺，套管与钻头通过管靴连接，施工超前管棚至设计深度后，稍微回转钻机，使偏心钻头偏心处回位，缓慢退出钻杆及冲击器，管棚逐根施工完毕。管棚注浆设备采用双液浆机，在孔口处设置止浆阀。注浆压力为0.5-1.0mpa，终压力为2.0mpa。从两边向中间注浆，当每孔压力逐步升高到设计终压并继续注浆15min以上，浆液注入量已达到计算值的80%以上，或全段所有注浆孔均已符合单孔结束条件，无漏注情况时，可以结束注浆。
2.洞身开挖及施工顺序
2.1小净距隧道V级围岩施工开挖顺序
通过现场调查及地勘设计说明，曲奥隧道存在偏压且围岩破碎，隧道右线靠山体外侧，埋深较浅，地质较差，施工考虑优先开挖隧道右洞，及时施工初期支护，仰拱及二衬闭合成环后再开挖隧道左洞施工。
小净距隧道V级围岩地质较差，洞身开挖施工必须在超前支护（设计采用Ф42mm壁厚4mm的热轧无缝钢管加工而成的超前小导管做超前支护）施工完毕后，才能进行洞身开挖施工。
洞身开挖施工过程中，应严格按照“短进尺、少扰动、强支护、快加固、早成环、勤测量”的原则，根据隧道围岩情况，上台阶采用环形开挖预留弧形核心土。开挖上台阶优先选用人工配合机械开挖，局部配合小药卷爆破的方式进行开挖，不能进行人工开挖的地段采取光面微震爆破的方式进行短距离开挖，一次开挖距离不得超过1榀钢拱架构件的设计距离，左右幅禁止同时进行爆破作业，并且爆破开挖时钻进的掏槽眼应远离中加岩墙外150倍药包半径。采用微震爆破，控制先行洞爆破时最大临界震动速度v≤5cm/s，且施工过程中减少对两洞之间的中加岩柱的扰动。
小净距隧道V级围岩先行洞与后行洞掌子面距离应控制在20m-60m，禁止<20m。预留弧形核心土的长度不小于3m，一般控制在3～5m，上台阶至下台阶工作面距离5～10m。上台阶及时施工初期支护相关的支护构件及加固措施和中加岩加固锚杆，确保施工安全。
2.2小净距隧道Ⅳ级围岩施工开挖顺序
曲奥隧道Ⅳ围岩采取上下台阶法开挖，但是后行洞XSiV围岩上台阶开挖依然采取环向预留核心土的方式循环掘进，下台阶落后于上台阶5～10m，上下台阶的初期支护施作必须紧跟开挖。右洞开挖断面超前左洞开挖断面控制在30～70m。下台阶的开挖优先开挖临近中加岩柱的一侧，然后进行下台阶初期支护，及时补打中加岩加强锚杆，确保中加岩柱的稳定。
3.确保小净距隧道中加岩柱的稳定
洞口施工时，两隧道中间岩柱坡口处原地面土体必须保留，以支档坡面，保持自然坡的稳定。
3.1中加岩柱注浆小导管
洞内施工过程中，采取中加岩柱注浆小导管进行预加固，小导管采用外径42mm，壁厚4mm，长5～6m的热轧无缝钢管加工而成，小导管15cm间隔梅花形布设8mm的注浆孔，并预留50cm的止浆段，小导管环向间距35～40cm，纵向间距150cm，外插角45°左右倾斜向隧道开挖方向，尾端支撑于钢架之上，注浆浆液扩散半径一般按75～100cm控制。
3.2中加岩柱锚杆支护
洞身开挖后，中加岩柱地段增设中加岩加强锚杆，加强锚杆采用R25自进式中空注浆锚杆，锚杆长度4.5m，间距0.75m*1m，每环6根，自起拱线开始向上梅花形布设，锚杆垂直于岩面。锚杆注浆浆液水灰比0.43～0.5，强度不小于m20。
4.初期支护
根据新奥法施工的核心内容要求，小净距隧道初期支护采取架立i20型钢，锚、网、喷联合支护的方式。初喷紧跟开挖面并封闭开挖面，避免围岩长时间暴露风化，防止围岩短期内松弛出现塌方危险。喷射砼分层复喷至设计厚度厚度，且喷射混凝土强度必须达到8.0mpa以上才能进行掌子面的开挖施工。上下台阶初期支护应及时与初支仰拱、二衬仰拱闭合成环，确保施工安全。
5.结束语
曲奥隧道施工过程中避免了地表注浆，减少防护工程数量，同时确保了隧道施工过程中的施工安全和结构安全。总结有下面几点体会：
（1）浅埋、偏压小净距隧道施工的核心是如何确保偏压段内外压力平衡，施工需围绕抗偏压的核心来确定施工方案；
（2）对于隧道穿越堆积体而言，隧道施工应注意环保，尽可能“零扰动”进洞施工，避免“大开挖”施工，半明半暗抗压设计理念便是为了确保隧道洞口围岩稳定；
隧道施工阶段篇5
关键词:城市山岭隧道;数值分析;支护力学行为
1背景
1.1厦门文兴路道路工程起点位于县黄路与文兴路一期的交叉口处,通过隧道穿越无尾塔山及龙舌山中部,终点与文兴路浦南小学相接,为城市ii级次干道,道路全长3.39Km。其中,左线隧道全长2021米,右线隧道全长1993米。文兴路隧道工程地质状况极其复杂,在左线隧道ZK1+200～+600段东侧临近水库,平面最小距离20m左右,隧道顶距离水库底部40多米,隧道与水库的平面关系如图.1;隧道洞身穿越F3断层破碎带(ZK1+309～328,YK1+335～+390),断层破碎带与东山水库相连,属于压扭性断裂带。该地区构造裂隙发育,不排除其它地段裂隙水与东山水库地表水有连贯的可能性等状况。隧道施工方式以台阶法为主,在靠近水库的停车带大断面采用CD法施工。
1.2城市山岭隧道的设计、施工往往由于其所处的水文、地质条件等因素而有别于现阶段广泛的城市浅埋暗挖隧道。一般情况下城市山岭隧道都处于地层深处,与城市浅埋隧道有着本质的不同,导致了两者的预加固措施和开挖方式的不同,前者强调根据围岩条件,决定是否采取预加固措施,使隧道周边的围岩成为整体支护体系的一部分,常规的开挖方法有台阶法、CD法、CRD法等[1];而后者一般属于浅埋、软弱的围岩条件,要求采取各种措施预加固地层,从而近可能得减少松散压力,常规的开挖方法有CRD法、眼睛工法、洞桩法等等[2]。本文以厦门文兴路隧道为例,重点分析了城市山岭隧道的开挖、支护过程中的支护力学行为的变化规律。
图1水库与隧道的平面关系
2隧道开挖、支护的数值模拟
为了详细了解隧道施工过程的支护力学行为变化,以靠近水库段为例,进行了三维数值模拟。本次数值模拟基于大型岩土工程有限差分软件FLaC3D,由于三维模型计算分析相当耗时,为了节约计算时间,提高计算效率,考虑到各种最不利的因素,仅取ZK1+250~ZK1+300段做分析(对应计算模型的里程为ZK0~ZK-50),如图2。
图2整体三维有限差分模型
2.1计算模型
此段里程含有构造裂隙发育带、紧急停车带,隧道施工为短台阶法和CD法。弱风化花岗岩岩层和支护混凝土采用线弹性的本构模型,强风化花岗岩和裂隙发育带采用m-c理想弹塑性本构模型,各岩层和混凝土参数分别如表.1、表.2,三维有限差分模型如图.2,总共155100个单元,161874个节点。水库的边界条件比较复杂,本次计算仅对水库的水压作等效水压力处理,水库水的渗流问题以及相应的流固耦合暂未考虑。
2.2计算结果分析
三维模型中隧道里程方向前10m采用短台阶法开挖,中间30m采用CD法开挖,后10m采用短台阶法开挖,考虑最不利施工工况,模型中的隧道断面全部采用紧急停车带的大断面。计算过程中开挖阶段考虑荷载释放30%,初期支护阶段荷载释放60%,二次衬砌阶段荷载释放10%,对于坐标轴的Y向对应为竖直方向,X向对应为隧道横断面方向,Z向对应为隧道里程方向。
2.2.1左侧隧道0～-10m台阶法开挖完后初期支护结果
图3初期支护Y向位移
从图3～图4可以看出隧道的最大拱顶沉降为-0.7mm,初期支护的最大压应力为0.5mpa,最大拉应力为0.8mpa。因此,隧道在弱风化的花岗岩中掘进时,围岩、初期支护的位移、应力都处于可控范围之内,隧道施工安全。
图4初期支护第一主应力
2.2.2左侧隧道CD法开挖-10～-40m&右侧隧道台阶法开挖0～-5m
基于隧道施工最不利的力学影响因素以及模型简化的考虑,计算过程中假设模型中的隧道里程-10～-40m段全部穿越裂隙发育带,并且左、右隧道掌子面拉开35m的间距。
从图5可以看出隧道的初期支护施作完后,初期支护的最大拱顶沉降为5.5mm。另一方面,隧道在此推进过程中遭遇构造裂隙发育带,所以,在此过程中,开挖引起的位移较隧道在弱风化岩层中推进工况的大,并且该区与水库之间存在水力联系的可能性,一旦水力联系存在,势必进一步引起隧道围岩的弱化,并进一步加速开挖后围岩位移的发展。从应力云图6可以得出初期支护的最大压应力为10mpa。
图5初期支护Y向位移
图6初期支护的第三主应力
2.2.3左、右隧道施工完成后的结果
从图7可见隧道施工完毕后,初期支护的Y向最大位移发生在穿越-10～-40m的构造裂隙发育带里程段,最大Y向沉降位移为6.7mm,并且在此里程段,隧道底部有一定的隆起现象,最大的隆起位移为6mm,因此在施工过程中,应确保仰拱紧跟,尽早使衬砌封闭成环。由图.8可以得出在隧道的仰拱部位出现约为2mpa左右的拉应力,因此,仰拱部分不应单纯采用素混凝土,同时,应力云图还显示局部拉应力出现在仰拱与边墙的相接处,因此,在施工过程中应确保仰拱钢筋与边墙钢筋的搭接质量,并严格按设计控制混凝土强度等级。
图8二次衬砌的第三主应力
3结论
3.1隧道在推进过程中遭遇构造裂隙发育带,在此阶段,开挖引起的位移较隧道在弱风化岩层中推进的大,并且该区与水库之间存在水力联系的可能性,一旦水力联系存在,势必进一步引起隧道围岩的弱化,并进一步加速开挖后围岩位移的发展,应采取注浆及超前锚杆等必要的预加固措施。
3.2隧道施工完毕后,初期支护的Y向最大沉降位移发生在穿越-10～-40m的构造裂隙发育带的里程段,并且在此里程段,隧道底部有一定的隆起现象,因此在施工过程中,应确保仰拱紧跟,尽早使衬砌封闭成环,边墙的最大收敛约为2mm,属于可控状态。
3.3隧道的仰拱局部部位出现约为2mpa左右的拉应力,因此,仰拱部分不应单纯采用素混凝土,同时,由应力云图可以得出局部拉应力出现在仰拱与边墙的相接处,因此,在施工过程中应确保仰拱钢筋与边墙钢筋的搭接质量,并按设计控制混凝土强度等级。
参考文献
隧道施工阶段篇6
【关键词】地铁隧道；富水地段；施工方法
1、成都地铁1号线工程实例研究
成都地铁1号线起点站动物园，终点站华阳两江寺，整个线路长约27千米。整个成都地铁1期工程，具体是指地铁1号线中的一小部分，从红花堰站到世纪广场站，整个线路长约15千米。本文研究对象主要是指成都地铁1号线升仙湖站――火车站这一标段隧道施工技术，这一区间线路全长4755.972米。工程所通过的地段主要是人工填筑土层，包括可塑粘土、粉土、粉质粘土等，地下部分是卵石层，卵石直径在4到9厘米左右，有的超过12厘米，同时，还有一小部分的漂石，直径约不小于20厘米，含量约为80%左右；下面是白垩系上统灌口在泥岩，深约14至30米，南面的基岩埋藏的比较浅。地铁1号线施工范围内的地下水系是第4系孔隙潜水以及基岩隙水2类。其中，孔隙潜水一般埋于砂卵石的地层，这一层的地下水位浅，水量多，渗透系数为K=10-20m/d，主要通过降水、地表河流等补偿；同时基岩隙水主要在泥岩风化裂隙带里面，含水层比较厚约为20米，渗透系数为K=0.3～1.2m/d，这种水不发育，条件不好，补给源主要是大多是孔隙潜水。
2、区间隧道施工的技术难点探析
2.1隧道环境条件复杂
本工程位于四川省安监局、经委大楼、第二招待所、338信箱招待所等建筑下方，隧道结构两侧管线、建筑密集分布，交通量非常大。并且全部处于隧道施工振动的范围以内。因此，必须对隧道施工进行严格控制，不能威胁到周边管线、建筑物的安全。但是这一区间隧道地层地基比较软弱，对于控制变形振动非常的有难度。
2.2围岩软弱容易扰动并且稳定性非常差
区间隧道在施工过程中穿越的地层主要为第四系残积层的砂质粘性土、砾质粘性土，部分地段地段是海冲击砂层，地层非常软弱。区间隧道施工开始后，在自重力的影响下周边围岩会出现一定程度的松弛变形，甚至出现变形坍塌。另外，因为地下水的渗透失去一定程度的稳定性，给施工造成严重困难，尤其是形成流塑状态后会很容易注入隧道内出现在坍塌涌泥，给隧道施工及地上周边建筑带来严重威胁。因此，在区间地铁的施工过程中，一定要特别注意杜绝出现大的变形坍塌。
3、区间地铁隧道主要施工方法研究
根据成都地铁1号线升仙湖站――火车站这一标段隧道的地质条件及地下水情况，对这一区间隧道，主要采取了长台阶法实施施工，上台阶用弧形开挖留核心土的办法进行施工组织。在开挖前，先对开挖的结构主体进行超前降排水来降低地下水位。
3.1关于上台阶施工工程
上台阶施工过程中为进一步降低对周边围岩的干扰，使用了人工开挖法，主要借助人工风镐等工具进行挖掘，先对拱部开挖，留下核心土层，然后再对核心土进行开挖。一般台阶的长度控制在5到10米，开挖土方用人工装车的方式运到下台阶。隧道上台阶的开挖循环心一般控制在1米左右，一旦开挖完成必须马上实施初期的支护作业。
3.2关于下台阶开挖和支护工程
下台阶开挖主要使用了人工开挖与机械开挖相结合的方式，机械开挖主要借助DH55―V型号的挖掘机。在具体施工过程中，首先使用机械对中央土体进行开挖，两侧要留出30到60厘米的轮廓，实施人工开挖与修整，要确保开挖轮廓线的协调，要把对墙体的扰动降到最低。对于隧道下台阶进行施工开挖的循环尺度要控制在1米左右，一旦开挖成功后，马上实施支护作业，立即对成环进行封闭。特别是在实施开挖施工过程中，要确保不能超循环进尺开挖，以确保工程安全。
3.4关于隧道支护结构的施工要点
一是对于支护参数。区间隧道在初期支护的施工中要使用喷锚构筑的办法实施施工，在不同的地质地段要使用不同的支护参数。二是对于支护施工。超前管棚。成都地铁1号线区间隧道在富水砂层地段是使用了ф76毫米管棚超前支护。主要采用XY―100型液压钻机成孔，再傅用钻机把ф70毫米钢管插入成孔内。其中的管棚主要使用了分节组装丝扣联结，在每一段的长度约5米左右。管棚的长度约为11米，安装于拱部1600范围之内，环向间距一般约45厘米。管棚搭建施工后，使用HFV―5D型双液注浆泵用跳一注一后退的方式把水泥―水玻璃双液浆注入。浆液水灰比例约为8：10，水玻璃玻的美度约为35到40Be’，注浆压力一般约为0.6到0.8mpa，24小时后再实施开挖。
4、隧道施工关键技术策略探析
成都地铁1号线升仙湖站――火车站这一标段隧道施工中使用了超前小导管注浆、超前排水和施工监测等，确保了结构物安全和施工的关键技术。
4.1超前注浆固结地层
区间隧道穿越地段地下水丰富。设计时使用了声ф30毫米超前小导管超前注浆固结地层，对地下水进行封堵。小导管长4米，在一般地段布置在开挖轮廓线外拱部1200范围以内，砂层富水地段使用ф80毫米管棚以及ф30毫米的小导管一起实施注浆来加固地层，同时，按照1×l米的距离在开挖面上台阶进行布置，注浆时要使用KBY―50/70和HFV―5D双液注浆机进行注浆作业，注浆压力管棚控制在0.7mpa左右，小导管控制在1.0mpa。注浆采用由下至上的方式进行后退施工，然后从两侧逐步往中间靠拢，最后完成地铁拱顶的注浆作业。
4.2预先引排地下水
成都区间隧道由于复杂的周边环境给施工带来极大的困难。结合实际状况最终选取了内部提前排水以及隧道内降水相结合的措施，确保了施工的安全进行。一是对隧道超前排水。管道内的地下水排引经排水管道直接吸出。ф108毫米钢花管使用了地质钻机钻孔，同时把管道推入孔内，仰角一般采用20左右，对钢管进行分段组装的方式，每段长约5米，同样采用丝扣连接方式，在两侧分别布置1个，并且随着开挖的进程适时拆除。二是对隧道降水。位于第四系残积砂质粘土地段，因为地层渗透性不好，使用超前引排水的具体效果并不突出，实施开挖施工时，地下水比较大，为确保工程的顺利进行，通常使用ф50毫米轻型井点降水的方式。井点在下台阶开挖过程进行地段布置，井点斜插角度约300左右，垂直深度约3米。三是对隧道监控量测技术。成都1号线隧道区间埋设较浅，施工容易对周边产生大的扰动，尤其是地上地表的沉降对路面交通和两侧管线产生了较大的影响。为确保施工的顺利，在具体过程中必须加强施工的监测工作，实施信息化战略；另外，实施监测信息动态化能够保证及时了解到围岩、支护结构、施工参数、支护参数等因素的变动情况，确保施工安全。一般而言，区间隧道施工监测的主要任务就是对地表沉降、隧道拱顶下沉、净空收敛、支护结构变形、支护内力等进行监测，对监测信息及时分析整理，以对施工作出明确准确的指导。
参考文献
[1]刘智勇.地铁连拱隧道施工技术[J].铁道标准设计，2010（4）：58260
隧道施工阶段篇7
关键词：浅埋偏压隧道现场监测数值计算施工方法对比研究
一、引言
我国西部大开发中以公路建设为主的基础设施建设得到了空前的发展，逐步形成了以中等城市为连接点的高等级公路网络。由于西部是我国的山区地带，要修建高等级汽车专用公路，必然会导致大量的隧道和桥梁出现。目前，西部高速公路网局部地段的桥隧比例达到50%左右。我国山脉纵横，地形地势陡峻险要，地质条件复杂，交通隧道建设中，浅埋偏压隧道(地表倾斜,埋深小于2.5倍坍落拱高度的隧道)占有一定的比重，如傍山隧道。这种地质条件对隧道围岩压力、衬砌结构产生很大影响。在浅埋、偏压及软弱围岩隧道中，由于技术运用或施工处理不当，经常会造成较大面积的坍方，由此带来的人身伤害、财产损失及工期延误等是无法估量的。因此，充分考虑浅埋、偏压的实际工程地质条件进行隧道结构设计是十分必要的。由于浅埋隧道必须考虑地表边界和地面局部荷载以及埋深的影响，围岩应力比深埋隧道情况更为复杂。山区公路的布线一般沿沟谷进行，沿线隧道多存在一定的偏压效应。传统的防偏压方法，一般注重采用设计措施，如增设锚杆与管棚、在偏压较小的一侧增设重力式挡墙或加大衬砌的厚度等，而对施工方法则只简单地提及而没有进行对比研究，这样无形中会加大施工成本，造成施工中不安全因素的增加。本文以具体例子为依托，对施工过程中的监测资料进行分析，提出了适合该隧道的施工方法；同时，采用数值分析的手段，从受力的角度提出了最佳的施工方案。为以后类似工程的设计与施工提供了依据。该隧道的设计为“CD”施工方法，考虑到施工工期及经济因素，拟对进口段采用正台阶施工进行试开挖并进行施工量测，通过对量测数据、施工进度、经济条件等因素的综合分析提出最终适合于该隧道的施工方法。
二、监测数据分析
根据现场条件及一般隧道的监测内容，该隧道的主要监测项目为：周边位移量测、拱顶下沉量测、地表下沉量测、钢支撑内力量测和锚杆轴力量测。
（一）地表下沉
从地表下沉的监测曲线图可以看出，当围岩开挖历经20天之后，其地表下沉基本上就处于稳定状态，而此时掌子面已经推进了一段距离。上述情况表明：该断面的地表沉降经过20天以后基本完成，可以进行下一步的工作。
（二）收敛变形
根据量测断面上台阶开挖30～97m的收敛变形血线图可以看出，量测时间共45d。在上台阶开挖过程中收敛量在3mm以内，说明在上台阶开挖过30m时围岩的大部分应力已经释放，围岩的位移大部分已发生。水平测线aC数值最大，表明隧道侧压力比竖直压力大，其中的主要原因可能是隧道左侧成拱效应比右侧成拱效应差，因此隧道左侧受到更大的围岩压力。
（三）拱顶位移
上台阶开挖后典型断面拱顶实测位移曲线图，该断面围岩主要为炭质板岩，属于Ⅲ类围岩，围岩较破碎。
通过对测量线进行拟合可知：(1)最终位移u∞=38.83mm，该值较大，这主要是由于该断面所处围岩比较破碎，且节理裂隙较发育。但在第6天位移即为33．43mm，已达到最终位移的81％，这说明围岩很快趋于稳定。(2)当t=16d时，位移速率为0.1mm／d，以后随着时间的增长，位移速率将越来越小。
（四）钢支撑内力
所选取的典型断面主要围岩类型为泥岩，属于Ⅲ类围岩。
内力变化曲线时间上可分为4个阶段。其中上台阶开挖后数据曲线形成了急剧增大缓慢增大趋于平缓这i、Ⅱ、Ⅲ三个阶段，下台阶开挖后形成了第Ⅳ阶段。下台阶开挖后，钢支撑左右两侧的内力变化并不一致，说明钢支撑所受的左、右两侧的压力并不相等。
由于各部位内力变化在上台阶开挖后基本一致，因此可以对其中某个部位的内力变化进行分析，从而得到一般的规律，现选取钢支撑内层的左侧部位，经分析其内力最终值为2.393kn；在L=50m时为1.56kn，占其最终值的65％；在L=100m时，为1.93kn，占其最终值的81％，可见内力的大部分在上台阶开挖后50m内产生。
（五）锚杆内力量测结果
锚杆内力量测结果，围岩变形超过20天之后，其变形基本处于稳定状态，在最初的一周之内，其变形发展是最为显著的时期，过此之后，其变形将逐渐趋于稳定。因此，围岩开挖之后的初始阶段是值得注意的时期。
（六）施工方法调整
鉴于实测的位移、支护结构的轴力较小且收敛较快，因此将原设计中采用的“CD”法开挖并辅助超前锚杆支护的施工方法变更为采用台阶法开挖的施工方法即可满足要求。
三、数值模型的建立与计算参数的选取
为了更好地了解在不同施工方法下偏压隧道的受力变形规律，以便从隧道受力变形的角度寻找出这种隧道的最佳施工方法，本文采用数值分析的手段，对其进行建模分析。
（一）数值模型的建立
根据不同的施工方法建立的数值模型如下图所示。为节省篇幅，在本文中只列出CD法开挖的网格剖分图。
计算参数的选取：综合国际《工程岩体分级标准》GB50218—94、《公路隧道设计规范》JtJ026-90、《铁路隧道设计规范》tB10003—2001等资料对各类围岩物理力学参数的取值情况，取各类围岩中值作为岩体的计算参数。对锚杆与型钢拱架材料参数则根据实验结果取值。
（二）计算结果与分析
采用数值模拟得出的几种不同施工方法下隧道周边与地表最大位移、隧道周边最大围岩应力。而锚杆轴力和钢支撑内力由于受篇幅限制，不再一一列出。
1、不同施工方法下受力共同点
(1)拱顶部分的锚杆与钢支撑在不同的施工阶段受力都很小。
(2)完工后受偏压较大的右墙所承受的围岩应力最大，而且拱脚与墙角往往都是应力集中的地方。
(3)锚杆与钢支撑的受力在施工中间阶段往往是右侧受力稍大，而完工后则左侧稍大。
2、不同施工方法下受力不同点
(1)、在位移方面，CD法无论是拱顶位移、地表位移，还是侧墙位移都小于全断面法与台阶法；台阶法在中间施工时的各项位移都小于全断面法，完工后除左墙位移外，其余也比全断面法施工的位移小。
(2)、锚杆所受轴力、钢拱架所受轴力和弯矩以全断面法施工最大，台阶法次之，CD法最小。
四、结语
根据以上分析可知，在偏压隧道中，要优先采用CD法进行施工，如施工断面较小，偏压不大时，也可采用正台阶法施工，一般情况下不要采用全断面法施工。
此外，笔者在采用CD法施工模拟时计算了两种开挖方法，一种是先右后左；一种是先左后右，结果表明，前者无论从受力变形大小、收敛时间长短均优于后者。因此，可以推断：在采用CD法进行施工时应从偏压较大的一侧开始施工。
参考文献：
【1】何林生，王明年。复杂地质条件下公路隧道施工方法。1999.7
隧道施工阶段篇8
abstract：Doublesidewallpilotconstructioniscomplexwithalotofcrossconstruction.theprogressofexcavationandinitialsupportisaffectedbyfactorssuchasconstructionmethod，laborforceallocation，equipmentselectionandsoon.ComparedwiththeCRDmethodandthestepmethod，ithasslowconstructionprogress，lowefficiencyandhighcost.theexcavationmethodofthelargecrosssectionofthetunnelturnoutoftenincludesstepmethod，CDorCRDmethodanddoublesidewallpilotmethodorcombinationmethod，soreasonableorganizationofconstructionisthepracticalproblemtobesolved.BasedontheconstructionofthelargespansectionofXinzhongliangmountaintunnelofChengdu-Chongqingpassengerdedicatedline，thispaperintroducestheoptimizationoftheconstructiontechnologyofdouble-sidewallpilot，whichcanprovidereferenceforsimilarprojects.
p键词：岔区；大跨度；双侧壁；导坑超前
Keywords：forkarea；largespan；doublesidewall；pilotadvance
中图分类号：U455.4文献标识码：a文章编号：1006-4311（2017）23-0104-04
0引言
大跨度隧道具有断面大、施工工作面多的特点，因此在多次开挖扰动后容易导致围岩收敛和沉降变形量增大。目前适用于大跨度隧道的开挖方法主要有台阶法、CD或CRD法和双侧壁导坑法。其中双侧壁导坑法（见图1）适用于围岩较差的Ⅴ级围岩条件下的大跨度隧道开挖，其利用[1]中隔壁把隧道大断面分成左中右3个小断面，左、右导洞先行，中间断面随后施工；初期支护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时支撑，形成全断面。两侧导洞断面近似椭圆，周边轮廓圆顺，避免应力集中，有利于控制拱顶下沉。该方法主要适用于粘土层、砂层、砂卵石层等地层，在比较破碎的白云岩、灰岩、盐溶角砾岩和泥岩地层，设计也选用此方法施工大跨度隧道。
传统的双侧壁导坑法存在施工工序较多，施工速度慢，施工循环距离长，断面闭合时间长等不足，因此，依据实际对该工法进一步改进优化具有一定的现实意义。
1工程背景
新中梁山隧道为成渝铁路客运专线的控制性工程，采用左、右线分修，其中左线长4124m，右线长4119m，两隧线间距在19～65m之间。该隧道内共设置了三处大跨段，分别引出重庆北左联络线、重庆北右联络线和重庆西右联络线。
三个大跨段均采用错台式变截面过渡方式，最大开挖宽度21m，高度16.82m，最大开挖断面274m2，是普通双线隧道断面的2倍以上（具体断面见图2）。其中重庆北左联络线大跨段长230m，重庆北右联络线和重庆西右联络线大跨段长253m，其平面布置详见图3。
大跨段施工工艺复杂，断面变化频繁，有台阶法、台阶法加临时仰拱、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等多种开挖工法；而且在新中梁山右线隧道内有两处大跨段，大跨段之间为277m单线隧道，采用台阶法开挖；因此，在右线隧道783m范围内需要频繁转换开挖工法、频繁变跨以及实施注浆堵水，加上大跨段衬砌和普通单线隧道衬砌需要两台衬砌台车施工，如何合理组织各施工工序，优化资源配置和施工工艺变得尤其重要。
2双侧壁导坑超前施工优化设计
2.1双侧壁导坑法施工设计
以新中梁山右线隧道为例，重庆北右联络线隧道大跨段双侧壁导坑法施工长度为60m，重庆西右联络线隧道大跨段双侧壁导坑法施工长度为35m，其常规施工步骤（工序横断面图见图1）如下[2]：（1）在各部纵向错开一段距离后，依次开挖支护①～⑦部；（2）开挖仰拱（⑧部），架设仰拱型钢钢架，使整个初支钢架封闭成环；（3）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛趋于稳定后，拆除临时钢架及临时横撑，灌注边墙基础及仰拱混凝土。
2.2施工组织及工艺优化
右线隧道两个大跨段先由双侧壁导坑法转换至CRD法，再由CRD法转换至CD法，最后由CRD（CD）法转换至台阶法。为尽快将双侧壁导坑法转换到CRD法两个侧壁导坑施工，对原设计方案进行了优化。
2.2.1侧壁导坑超前施工
保留中隔壁暂不施工，先利用两个侧壁导坑向前施工至CRD法地段进行工法转换，然后再由CRD（CD）法转换至台阶法，在台阶法地段按正常工序施工仰拱、二衬，预留中隔壁和仰拱开挖待大跨段施工完成，进入普通单线隧道后再组织施工（具体详见图4）。
2.2.2侧壁导坑临时支撑调整
将原侧壁上台阶临时仰拱改为在侧壁顶部和侧壁下台阶底部安设临时横撑，增加侧壁支撑刚度，并将侧壁导坑底部浇筑30cm厚C25混凝土临时仰拱，使侧壁导坑封闭成环。通过调整双侧壁导坑临时支撑的位置解决侧壁下台阶大型机械设备操作空间不足的问题，优化后设备配置为：侧壁导坑上、下台阶施工均采用Cat220型挖掘机配合人工进行开挖，ZL50型侧翻装载机配合自卸汽车进行装渣。
2.2.3中隔壁预加固
增加措施：（1）对原中隔壁中间岩柱进行注浆加固。（2）将中隔壁临时支护原设计Φ22系统径向锚杆改为Φ25精轧螺纹钢筋对拉锚杆[3]。左右侧壁开挖完成一段距离后，采用在侧壁钢架底部以上1.5m打设穿透中间岩柱的Φ25对拉锚杆，环向间距1m，纵向间距与初支钢架间距一致，呈梅花形布置。对拉锚杆两端采用20mm厚^垫板和配套螺母与钢架连接牢固。
优化后，双侧壁导坑法超前施工的两个侧壁采用两套独立的风、水、电力线路，互不干扰，提高了施工效率，如图5所示。
3施工关键技术
3.1双侧壁超前导坑法施工工艺
3.1.1超前导坑施工
（1）利用钢架施作隧道侧壁导坑超前支护，先开挖左侧壁上台阶（如图5①部），施作导坑周边的初期支护，在导坑顶部安装临时横撑，钻设Φ42锁脚锚管后复喷混凝土至设计厚度。
（2）滞后于左侧壁上台阶20m后，开挖左侧壁下台阶（如图5②部），施作导坑周边的初期支护和临时支护，安设导坑底部临时横撑，并浇筑30cm厚C25混凝土临时仰拱。
（3）滞后于左侧壁下台阶5m后，开挖右侧壁上台阶（如图5③部），步骤及工序与①部相同。
（4）滞后于右侧壁上台阶20m后，开挖右侧壁下台阶（如图5④部），步骤及工序与②部相同。下台阶开挖完成5m后施工中隔壁Φ25精轧螺纹钢筋对拉锚杆。
3.1.2保留中隔壁暂不施工。先利用两个侧壁导坑向前施工至CRD法地段进行工法转换，然后再由CRD（或CD）法转换为台阶法，大跨段开挖完成后进入普通单线隧道继续向前施工。
3.1.3待CRD（或CD）法施工段落初期支护收敛变形趋于稳定后，拆除中间临时横撑，开挖仰拱并浇筑混凝土，使整个大跨初支封闭成环。
3.1.4仰拱施工完成40m后，开始组织二衬施工。大跨段二衬先由大里程向小里程方向施工，待双侧壁超前导坑法段落中隔壁施工完毕后再施工剩余仰拱及衬砌。
3.1.5剩余中隔壁反向施工，采用台阶法开挖，具体工艺如下：
（1）开挖支护⑤～⑦部，采用人工配合机械掏渣。
上台阶施工10m后，开始拆除中隔壁临时钢架，拆除时采用左右侧跳拆的方法，保证有临时钢架支撑。拆除2榀临时钢架后，开挖阶，下台阶滞后阶5～10m。
（2）开挖仰拱（⑧部）。下台阶施工完成20m，根据监控量测结果分析初期支护收敛变形趋于稳定后，拆除8m钢拱架和临时横撑，开挖仰拱。先左、右侧交错开挖，再开挖中间部位，一次开挖长度为3m，使整个大跨初支钢架封闭成环。
（3）仰拱及填充混凝土施工。隧底初支施工6m后，绑扎仰拱钢筋并立模，灌注仰拱及填充混凝土，仰拱一次浇筑长度为5m。
3.2隧道开挖及初期支护施工
3.2.1隧道开挖
大跨度隧道采用控制爆破法开挖，爆破振速控制在5cm/s以内，以减少爆破振动对周边围岩的影响。
左右侧壁导坑均采用两台阶法开挖，仰拱每循环开挖进尺不得大于3m，开挖后及时施作初期支护并封闭成环。
中隔壁采用三台阶施工，设计左右侧壁导坑和中隔壁开挖断面时要注意单个侧壁导坑断面面积必须要大于中隔壁开挖断面，在一个侧壁导坑运输弃渣时，另外一个侧壁可正常通行，以保证前方其它工序的正常作业。
3.2.2初期支护施工
大跨段的初期支护措施包括超前管棚、超前小导管、锁脚锚管、锚杆、型钢钢拱架和喷射混凝土等。
超前中管棚采用长10m的Φ89钢花管，壁厚6mm，环向间距40cm，使用YQ100型潜孔钻机施工。
超前小导管采用长3.5mΦ42无缝钢花管，壁厚3.5mm，环向间距40cm。
两个侧壁的型钢钢拱架在安装时应严格控制坐标及位置，误差不应超过1cm。
喷射混凝土采用湿喷工艺。
3.2.3监控量测
监测频率统一为2～3次/d。及时掌握导坑变形情况，如有异常，应及时提出并采取必要的应急抢险措施。
4现场监测结果分析
如图6，根据监控量测数据分析：双侧壁两侧导坑中最大水平收敛达到75.1～91.3mm，从位移速率看，该段最大收敛速率达到9～12mm/d，其中12mm/d由下台阶开挖所引起。从拱顶下沉与水平收敛的相互关系看，双侧壁导坑中二者比值接近和大于1。从开挖影响看，受右侧开挖影响左侧净空位移较大，同时下台阶开挖容易引起上半断面位移较大增长。从位移时态曲线看，净空周边位移趋于稳定的时间大致在25～30d，其中水平收敛时间较短，拱顶下沉时间较长。监测数据表明此工法施工工艺以及设计支护参数是安全合理的。
5结束语
成渝客专新中梁山右线隧道针对大跨段的双侧壁导坑法施工工艺进行了优化：一是通过调整双侧壁导坑临时支撑和临时仰拱的位置解决侧壁下台阶大型机械设备操作空间不足的问题；二是对中隔壁中间岩柱注浆，并增设对拉锚杆加固；三是采用预留中隔壁暂不施工，先利用两个侧壁导坑超前施工一直开挖到台阶法地段，在台阶法地段按正常工序施工大跨段仰拱及二衬，预留中隔壁和仰拱开挖待掌子面进入普通单线隧道后再组织施工。这一优化克服了现有双侧壁导坑法开挖进度慢、效率低且成本较高的瓶颈，将两个大跨段之间的普通单线隧道开挖、初期支护和仰拱及二衬施工时间提前了102d，通过正线和大跨段两个工作面同步推进达到了施工组织最优，成本减小，工期缩短的目的，可为今后山区枢纽铁路施工提供借鉴。
参考文献：
[1]谭德喜.三明市快速通道贵溪洋隧道软弱围岩开挖工法研究[J].福建交通科技，2016（04）：77-81.
[2]蒋应鸿，刘文鹏，覃克辉，等.新作坊隧道大断面施工技术[J].现代隧道技术，2011（04）：103-109.
[3]郝小苏.龙头山八车道公路隧道双侧壁导坑法施工[J].铁道标准设计，2007（增刊2）：96-97.
[4]刘富强.客运专线浅埋偏压隧道双侧壁导坑法施工技术[J].铁道标准设计，2007（6）：105-107.
隧道施工阶段篇9
关键词：软弱围岩 大变形 初期支护
中图分类号：p62 文献标识码：a 文章编号：1007-3973(2010)012-042-02
1 概述
松桂1号隧道进口里程为DiK108+463，出口里程为DK110+958，全长2495米，是大丽铁路w9标最长的隧道，也是全线的控制性工程之一。所属地质层为剥蚀中山地貌，上覆粉质黏土、块石土，下伏基岩为灰质角砾及页岩、砂岩夹泥岩及煤线。由于云南省演西地区处于太平洋和印度洋两大板块交界处，地壳活动极为活跃，地震极为频繁，地应力较高；加之滇西地区位于三江断裂带，地质构造极为复杂破碎。该隧道原设计Ⅴ级围岩125米，Ⅳ围岩1120米，Ⅲ级围岩1250米。而实际开挖Ⅲ级围岩只有26米，大部分为Ⅴ级围岩。本隧道的变更比例高达：81％。本隧道围岩大变形的整治引起铁道部、建设、设计、科研单位的密切关注，曾多次组织各方面的专家进行现场踏勘、技术研讨。
2 变形过程
2.1 DK110+880～+935段
2006年2月19日，DK110+880～+935段初期支护产生变形，两侧边墙部位变形最大，DK110+905处最大，右侧边墙平均位移量49cm，左侧边墙平均位移量29cm，DK110+880～+905段变形主要位于上台阶拱部及拱脚处，位移量约10cm；后采用临时横撑加固，变形基本得到控制。
2.2 DK110+800～+880段
由于DK110+880～+935段发生变形时，上台阶已施工至DK110+835，DK110+880～+935段变形处理至2006年3月底结束。随后上台阶和下台阶继续往前施工，2006年5月6日，当上台阶施工至DK110+754，下台阶施工至DK110+840，仰拱施工至DK110+850时，发现边墙部位向内挤出，且变形速率较快；至5月8日，DK110+850～+880段线路左侧C、D单元钢架接头处最大位移量45cm，DK110+829～+850段边墙变形量19cm，DK110+785一+829段变形未侵入二次衬砌净空。
2.3 DK110+750～+796段
2006年5月6日上台阶掘进至DK110+754，下台阶至DK110+840，DK110+829～+880段初期支护出现变形并侵入二次衬砌，侵入二衬尺寸最大为12～19cm。
3 原因分析
(1)隧道开挖暴露后，由于开挖轮廓周边页岩、炭质页岩层理体具有恢复原状的临空面，随着暴露空气和水作用时间的延长，密度会逐渐减小，岩体软化、崩解甚至失稳，层间结合力降低，围岩压力增大，若不及时的将初期支护封闭成环，形成整体受力结构，难以长时间抵抗围岩压力。
(2)受构造影响，部分层理面镜面擦痕明显，光滑如镜，镜面擦痕降低了围岩层间结合，线路左侧岩层层面倾向洞内，使该侧侧压力增大，导致线路左侧的边墙发生较大变形，局部地段侵入二衬空间。
(3)隧道出口区初期支护变形较大时，虽然通过变更设计对支护措施进行了加强，但由于对本隧围岩特性及构造对工程的影响程度需要一个不断认识的实践过程，故初始变更设计支护措施并未完全抑制支护体系变形。
(4)在施工过程中监控量测和信息反馈不及时，导致支护体系变形不断增大；施工中上下台阶距离太长，工序时间间隔较长，初期支护不能及时封闭成环，特别是下台阶及仰拱开挖时，使初期支护变形急剧加大。松桂1#隧道是大丽铁路后期的控制性工程之一，工期紧、任务重，通过开展“偏压软岩隧道大变形机理及综合施工技术”研究工作，了解炭质页岩隧道围岩变形的机理和规律，掌握围岩应力释放(变形)与支护应力大小的规律，合理地确定隧道结构安全度，为优化设计支护参数与施工方案提供理论依据，确保松桂1#隧道施工期间和运营期间的安全、控制工程造价，并为今后类似工程提供有益的经验和参考体系。
4 主要解决措施
(1)改变初期支护断面形式，改善受力状态。根据炭质页岩变形和应力释放的特点，改变隧道开挖断面的形式。经过各方专家的研究后决定将钢架边墙部位的曲率，由原设计的直墙调整为半径913cm的曲墙。
(2)调整系统支护措施，由于对炭质页岩的膨胀变形和破坏性认识不足，造成初期支护多次重复替换(局部地段处理多达三次)。原设计的初支护参数为：格栅钢架间距1.0米，榀，拱部采用3.0米置入式中空锚杆，边墙为3.0米砂浆锚杆，喷射砼厚度为20cm。第一次变形后的支护措施调整为系统锚杆3.5米，拱墙i16型钢拱架间距1.0米，榀，喷射砼厚度20cm。第二次变形后的支护措施调整施为：变形段采用径向5m长(p42钢花管加固围岩，全环116型钢钢架拆换原有钢架，型钢钢架纵向间距0.8m，喷射砼20cm。第三次变形后的支护措施调整为：变形段采用径向5m长Q42钢花管加固围岩，全环118型钢钢架拆换原有钢架，型钢钢架纵向间距0,8m，喷射砼20cm。后续施工均采用拱部3.5米的中空锚杆，边墙4.0米的砂浆锚杆，墙钢架的接点部位增设锁脚锚杆，长5.0米的cp42钢花管，全环118型钢钢架，型钢钢架纵向间距0.8m，喷射砼厚度25cm。
(3)合理的开挖方式和二次衬砌跟进施工中采用三步台阶八流程法施工，同时在起拱线部位增设临时仰拱。变形段的二次衬砌时间不再按照新奥法的施工理论，应该作为新奥法特例来处理。由于变形段的围岩没有收敛稳定，所以二次衬砌要根据监控量测资料结果分析，在变形侵限前采用不同的衬砌断面及时施做。
5 主要研究成果及技术水平
松桂1号隧道炭质页岩大变形地段综合技术研究，结合工程实践，取得了多项有使用价值的成果，归纳起来，主要有以下几项：
(1)系统分析了炭质页岩基本物理力学性质及其工程特性；对松桂一号隧道炭质页岩地段的变形机理进行了深入分析，对不同层里地层隧道施工的围岩稳定性做了系统的分析，建立了相应的模型及计算方法；并对支护结构的安全性进行了评价。得出了隧道穿越的主要围岩是页片状一薄层状的炭质页岩、泥岩，层间结合差，遇水很容易软化，存在高地应力软岩变形和浅埋顺层偏压问题，对隧道施工很不利；当地层走向与隧道中轴线小角度斜交、倾角缓、地下水丰富时尤为不利。
(2)本着经济高效的原则，研究提出了适合松桂1号隧道地质情况的合理支护、快速施工的模式。确保工程顺利完工。
(3)建立了复杂应力条件下炭质页岩软岩大变形隧道施工监测方法和监控体系，在现场变形监测的基础上，利用神经网络或灰色理论技术，对施工过程中近期围岩变形进行预测，并根据施工现场情况和数值计算结果，对隧道施工过程中可能发生的变形制定控制基准，实现施工位移的分级管理和分级控制，以确保隧道施工的快速和安全并通过。掌握隧道变形、支护压力应力与区段地质及施工步序的关系，为设计、施工决策提供了科学依据。
参考文献：
隧道施工阶段篇10
关键词重叠隧道开挖沉降变化
中图分类号：U45文献标识码：a
1工程概况
1.1工程地质和水文地质
深圳地铁某单洞双层重叠隧道工程范围内上覆地层自上而下依次为：第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、海冲积层（Q4m+al）及第四系残积层（Q4el），下伏侏罗系中统（J2）凝灰岩、震旦系（Z）花岗片麻岩，局部为燕山期（r53）花岗岩侵入体。区间隧道上部有厚2～7.5m富含地下水的砂层，具有强透水性，主要补给来源为布吉特河、深圳河河水及大气降水，并受潮汐影响；砾砂层厚2～4m，其上存在的厚2～4m流动状态淤泥质粉土为软土，稳定性极差；其下为软塑粉质粘土，遇水极易软化，特别是里程SK1+419.7～SK1+500段粘土层厚度仅为0～2m，隧道开挖时容易出现严重浸水，使浸水软化的洞身围岩（残积土层及全风化岩层）丧失自稳能力。地下水按赋存介质可分为第四系孔隙潜水、基岩裂隙水和断层带水。地下水埋深1～1.67m。
F5′断层位于本标段里程为SK1+486位置。该断层发育在凝灰岩中，视厚度4.4m。真厚度约2.0m。断层带主要为灰绿色糜棱岩、断层泥及断层角砾。断层走向ne55°，倾向倾角约为60°～75°。
1.2隧道施工情况简介
1.2.1前期施工情况
隧道上覆地层强度低，相对隔水层即残积层厚度仅为0～0.5m，且其上方呈饱和流塑状，砂层厚达6.2～7.8m；残积层为软塑土层且孔隙多，遇水极易软化。对0.5m厚的残积层作相对隔水层显然难有效果，由于水压力的作用，地下水必然通过残积层孔隙渗入工作面，从而造成隧道开挖时在工作面大量涌水，在水作用下，隧道围岩（残积土层及全风化岩）软化并失去自稳能力，导致工作面失稳。因此，前期区间隧道开挖很不顺利，辅助工法先后采用了地面旋喷止水加固（SK1+419.7～SK1+429.7）、洞内深孔注浆加固（SK1+431.9～SK1+441.9）和地面垂直旋喷加固（SK1+445.5～SK1+473）措施，隧道开挖时在前两者的加固范围内出现了两次地表塌陷，对工期造成了很大的影响。
1.2.2后期施工情况
为保证掌子面的稳定，保证隧道施工安全，对SK1+473～SK1+600段暗挖隧道第一台阶掌子面进行全断面注浆止水加固辅助施工，注水泥－水玻璃双液浆，采用Ф42钢花管（5.0m）后退式分段注浆，每循环注浆段长5.0m，开挖3.0m，注浆顺序为先隧道周边后中间，隔孔交替注浆，采用渗透及劈裂注浆方式。
现场实际地表垂直旋喷加固里程为SK1+445～SK1+473，旋喷桩桩径为Ф1000，间距和排距为0.866×0.75m。旋喷加固范围：隧道拱部开挖轮廓线至之外2.5m线范围内的土层和全风化岩层；墙为隧道第一台阶开挖底线下1.0m以上的土层和全风化岩层。
超前支护调整为4.5m（3～4榀打一次）和2.0m（每榀都打）的Ф42注浆小导管，长短结合预加固，在每榀钢架拱脚处设Ф42锁脚注浆锚管，长3.5m，第一台阶每侧两根，第二、三台阶每侧一根。注水泥－水玻璃浆液。格栅间距调整为500mm，初支采用网喷混凝土(C20)与格栅钢架(主筋Ф22)，二衬采用模筑混凝土衬砌支护。
2地表、拱顶纵向沉降
图1地表、拱顶沉降纵断面变化曲线及地质纵剖面图
从地表、拱顶沉降的纵断面变化曲线（图1）可以看到：随着地表加固情况的不同地表和拱顶沉降关系也不同，而且规律很突出，在地面旋喷止水加固（SK1+419.7～SK1+429.7）段地表沉降值小于拱顶下沉值；洞内深孔注浆加固（SK1+431.9～SK1+441.9）地段的地表沉降则比拱顶下沉量要大；地面垂直旋喷加固（SK1+445.5～SK1+473）地段和旋喷止水加固段一样，地表沉降小于拱顶下沉；从SK1+473里程开始地表未作任何地层加固措施，隧道开挖在天然的地层中进行（不考虑失水失砂固结），地表沉降量一般比拱顶下沉大30mm左右。由此可见：（1）地层的预加固措施对地表沉降的控制起到了很大的作用，但对拱顶下沉的作用相对较小，拱顶下沉最主要的是受开挖影响；（2）地表加固段地层条件很差，砂层离拱顶很近，部分的砂层甚至侵入隧道，两种加固措施实施后出现地表和拱顶不同的沉降关系，表明地表旋喷止水加固对地表和拱顶沉降控制都有效果，但对地表沉降的控制效果较好；而隧道洞内深孔注浆则对拱顶下沉的控制效果较明显，其作用主要是形成有效的加固止水环，而对地表沉降控制效果则一般。可见，不同的辅助工法对控制地表和拱顶沉降的效果是不同的。
从图1中可以看到，SK1+487里程的地表沉降最大，是其他地段的2倍左右，从地质纵剖面图看该位置的地层条件很差，隧道上覆的砂层汇水槽正好位于该里程，且隔水层厚度只有1.5m，从布设测斜孔和分层沉降孔时的现场钻孔情况看砂层中有一层卵石层，大小不均，从地面垂直旋喷加固（SK1+445.5～SK1+473）地段的取样效果看，卵石层的加固效果极差，地表旋喷后这一层基本上没有和水泥浆凝固为一体，仍为松散体；该里程恰好有一个断层斜穿隧道。因此，隧道开挖过程中水量比较大，掌子面容易滑动，开挖有一定的危险，也是造成地表沉降过大的原因。
从对地表和拱顶的沉降量观测结果表明，对地层加固的效果还是不错的，前三段地层加固后其沉降控制在了90mm内，地层未加固段随地层条件沉降变化很大，随着埋深增加和隔水层增厚，地表、拱顶沉降迅速减小，可以控制在60mm以内，当然这是在施工质量有保证的前提下才能实现的。
3地表横向沉降
单洞双层重叠隧道四个台阶均通过观测布点断面需要2个月，故主观测断面的观测时间历时较长，加上隧道开挖的超前影响、稳定阶段以及隧道施作二次衬砌，观测时间达四个多月。选择断层通过地带和地层条件较差的位置SK1+490布设了地表观测横断面，地表横断面观测结果如图2所示。
图2中的曲线分别表示一台阶开挖（11月22日）前后一天、二台阶通过（12月11日）前后、三台阶通过（1月3日）后、四台阶通过（1月16日）当天以及稳定后的沉降槽，曲线的基本变化趋势是一致的，都可以用2次多项式或正态曲线拟合，从图中可以看出：
图2地表横断面累计沉降曲线
（1)各个台阶开挖的沉降量占最终地表沉降量的26.2％、36.2％、23.6％、9.7％，四台阶开挖完后的沉降量很小，仅为4.7％，可见一台阶开挖后，二台阶开挖前的沉降量所占的比重最大，这是因为现场施工由于实际中对施工进度的要求，一台阶投入更多的人力开挖，故一、二台阶的间距较长，一般有20多米，而二、三、三四台阶则一般在15m以内，且隧道一、二台阶穿越粉质粘土，强度相对较低，隧道初期支护渗水量较大，地层失水固结较大。从分步开挖的百分比可以看出，施工扰动对地层的影响很大，而浅埋暗挖法的实质就是在允许的范围内最小程度地控制地表沉降，因此，只要掌握合理的开挖顺序、台阶长度、超前预加固等施工要素都可以合理控制地表沉降。
（2)隧道开挖的横向影响范围为离隧道中线左右各40m，从沉降槽可以看到，隧道左侧的影响范围要大，隧道左侧道路交通繁忙，存在车辆的动荷载，而右侧虽然也是行车道，但车辆较少，而且天安国际大厦的桩基础就在旁边，地表沉降相对较小；横向影响范围内地表变形比较大的位置是隧道中线两侧各15m的范围，隧道中线左侧18.1m处最终沉降76.1mm，右侧12.8m处最终沉降60.1mm，均超过了30mm的标准，可见欲将隧道上方地表沉降控制在30mm以内，对地层的改良和完善施工工艺都是必须的。
4地表和拱顶沉降资料的关连分析
选取SK1+480和SK1+487两个位置的地表和拱顶下沉沉降资料做关连分析，见图3、4，从图中可以分析得到：
1)图中两条曲线有着极其相似之处，反映了地表和拱顶下沉的同步关系，随着隧道开挖拱顶和地表同步沉降，其历时曲线基本平行，说明隧道开挖引起地层的塑性变形；
2)曲线表现的是地表沉降大于拱顶下沉，但由于拱顶下沉的超前沉降部分无法观测，因此两者的关系不能直接下定论，还要结合其他的观测结果共同分析，以期得到真实的结果；
3)从曲线中可以清晰看出，二台阶通过后上台阶停工3天，但沉降发展很快，地表沉降14mm，拱顶沉降17mm，说明掌子面通过观测断面前后是沉降发展的主要阶段，因此，控制每榀初期支护的开挖－支护时间是控制地表沉降和拱顶下沉的关键，这也是浅埋暗挖法“早支护”的实质，掌子面通过后仍要及时对前方掌子面周围做一定加固措施，保证一台阶的稳定；
4)从沉降曲线的趋势看有一个明显的稳定值，隧道开挖引起的地表变形有一个限度。如果能够把曲线向上平移，则最终沉降将会减小，至少可以将超前沉降量去掉一部分。这涉及到超前预加固的加固效果是只保证掌子面附近小范围的安全，还是掌子面附近大范围内地层的强度，两者的效果是显然不同的，这可以从上述各段的地层加固比较得到，也就是说不同辅助工法的选择对控制超前沉降和开挖中的沉降作用不同。但从经济角度则又是另一个问题，在工程施工安全允许变形的基础上尽量降低造价是投资者所希望的；
5)从沉降曲线图中可以看到开挖中4个台阶之间的间距较长，特别是一、二台阶，开挖进度本身比较慢，每一步开挖都不同程度扰动地层，且地下水在开挖过程中不断流失，这些都加速了地表的沉降，因此，尽早使结构成型，实现4步台阶封闭成环才能从根本上控制地表沉降。
图3SK1+490地表、SK1+487拱顶沉降与掌子面间距关系
图4SK1+480里程地表、拱顶沉降与掌子面间距关系曲线
5几点体会
地表沉降受到多种因素的影响，主要包括地层结构及强度、含水状况、预加固措施、施工工艺参数、支护参数及支护时机等，即施工技术和地质条件两个方面的因素。因此控制地表沉降也应从改良地层条件和提高施工技术水平两个方面考虑。
从地质图上看，地质条件除SK1+420左右的洞门位置隧道穿越砂层外，SK1+487里程地质情况最差，但塌方却没有出现在该位置，这说明浅埋暗挖法施工中施工方法的掌握是十分重要的，即现场技术人员和施工人员对地层的了解和掌握程度及贯彻浅埋暗挖法的18字方针就能顺利完成隧道的开挖。做好地质超前预报和掌子面的超前加固后，提高开挖的进度，使开挖－支护控制在最短的时间内；加强隧道监控量测的力度，特别是在特殊地层、较差地层和特殊断面，要及时有效地做好地表、拱顶和其他项目的量测，并辅以若干个断面进行研究，以便指导后续的开挖。
在隧道横向影响范围内，开挖对地表的影响很大，现场对地表的观察发现在隧道左右两侧都有不同程度的破坏，地表形成了一个凹槽，这在下雨后可以明显看出。隧道开挖造成了地表的变形，而地表的变形对周边的环境没有太大的影响，建筑物沉降和倾斜非常微小，只是对一些普通的路面和台阶有较大影响，没有影响交通，可以在隧道施工完成后做一定的修复，若投采用地表旋喷预加固则工程成本较大。因此，制定措施时，应进行综合技术经济比较。
参考文献
[1]施仲衡主编.地下铁道设计与施工.西安：陕西科学技术出版社,1997