【文章內(nèi)容簡介】 m 80cm (環(huán) 縱 ) L= 120cm100 cm(環(huán) 縱 ) L= 100cm 80cm (環(huán) 縱 ) 系統(tǒng)錨桿 V級 ／ m Ⅳ 級 ／ m 二 次 襯 砌 拱墻 C20素混凝土厚度 35cm 30cm 35cm 仰拱 C15混凝土厚度 40cm 35cm 40cm 仰拱 C20混凝土厚度 (長 63m)40cm 無 (長 18m)40cm 預留變形量 10cm 7cm 10cm 隧道進、出口分別于 1990年 12月 20日及 25日開工，進口居民窯洞室內(nèi)地坪距洞頂開挖線僅 ，進深 27m處，洞頂埋深20m；出口洞頂埋深 ，進深 30m處埋深 ，兩口進洞段均屬淺埋地段。 施工時先對洞頂 2倍洞徑范圍設地表予加固錨桿，錨桿長L=，間距 ，洞門仰坡刷至起拱線后，沿洞體開挖線外 ，錨桿尾端用環(huán)筋聯(lián)結成支承構架，按先拱后墻法完成了洞口段的施工，洞身地段按短臺階法施工，上臺階用風鎬開挖，架子車運土倒在下臺階，下臺階以 (WY60A)控裝，配合 3m3梭礦有軌運輸，自制構件襯砌臺車進行二次襯砌，每 12小時完成一個開挖、出碴、噴錨、仰拱開挖灌注作業(yè)循環(huán)，每天基本完成二個循環(huán)，施工作業(yè)程序如圖 5所示。 圖 5 隧道施工作業(yè)程序圖 根據(jù)施工量測得到的數(shù)據(jù)進行分析，判斷施工設計的初期支護參數(shù)，不能抑制圍巖變形，圍巖與初期支護變形無穩(wěn)定趨勢，經(jīng)多次研究，對初期支護進行多次修改與調整。如進口段的 V級圍巖地段初期支護參數(shù)，調整為預留變形量 100mm，錨桿長由 ，間距由 (環(huán) 縱 )，噴層厚度改為 15cm，增設格柵等，并采用硫鋁酸鹽早強水泥進行初噴與 SF早強錨固藥卷施作錨桿等加強措施，以達到提高初期支護的早期強度，增強初期支護的剛度，抑制圍巖與初期支護變形，使之向穩(wěn)定的趨勢發(fā)展，但這些措施實施后均未獲得明顯效果，說明經(jīng)過調整后的支護參數(shù)仍然沒有達到抑制圍巖變形的要求。 通過對大寨嶺隧道施工量測資料信息分析，隧道開挖后變形速率較大，開挖五天后的變形率大于 5mm/d時，很難獲得收斂的變形曲線，施工中再不采取措施必將引起圍巖的失穩(wěn)導致塌方。因為土質隧道在開挖后的極短時間里變形很快，要求量測點的布設和初始讀數(shù)盡可能早地進行，由于土質隧道不需要爆破，用機械和人工開挖，這就有可能在一次開挖循環(huán)之后即安裝測點和測初始讀數(shù)，時間可控制在 12小時或更短的時間內(nèi)，將斷面及時封閉。 【 例二 】 CD法與 CRD法 日本望洋臺隧道是長 401m的 2車道公路隧道。圍巖是軟弱的土砂，埋深很小，隧道進口位于滑坡地形，為了控制滑坡，采用了抗滑樁和集水井。開挖隧道時，為確保掌子面的穩(wěn)定，采用了 CRD法，同時進行了大范圍的實地量測，一邊確認隧道和周邊圍巖的穩(wěn)定，一邊進行控制變形和拆除中壁的作業(yè)，整個工程安全地建成圖 6。 該隧道埋深最大為 （ D：隧道開挖寬度，約 15m）。整個隧道以未固結的土砂為主。圍巖的 N 值在 15左右，變形系數(shù)為 70Pa左右。距隧道進口 170m范圍內(nèi)，顯著地受滑坡的影響。 圖 6 CD法施工示意圖 從試驗施工中可得到： ? 斷面的位移從拱頂?shù)焦安看蠖际窍鲁恋内厔?，變化緩慢，下沉值最大?5mm左右； ? 如設中壁拆除后的累計下沉值為 100%，則拆除前后產(chǎn)生的下沉值的比率大約是 10%，最大是 13%； ? 構件的應力變化小，全閉合時的中壁應力大，拆除時應力向拱部周邊重新分布； ? 拆除后對隧道縱向的影響很小，拆除前后變化 1mm左右的范圍約在 ； ? 拆除長度最大的情況是 10m/日，沒有觀測到異常位移。 根據(jù)量測結果的反分析求出圍巖的變形系數(shù)，再進行正分析評價隧道的穩(wěn)定性。 在 CD和 CRD法中一個關鍵技術是中壁的拆除工藝。在中壁拆除作業(yè)的施工管理中最重要的問題是判定中壁拆除時間和中壁拆除后的安全性。一般在隧道施工中維護斷面的穩(wěn)定基本上是用拱頂下沉和凈空收斂來判定的。因此，在中壁拆除時間的判定和作業(yè)的安全性基準，也是以這種方法為依據(jù)的。 （ 1）基準值 提出襯砌施工階段的位移收斂，大致是“ 1周的位移增量在 1mm以下”，因此在拆除中壁時一般也要參考這個基準基于實測數(shù)據(jù)決定管理基準?？紤]前后臺階的進度，在拱頂下沉7天內(nèi)增量在 2mm以下，作為拆除中壁的基準。即： 拱頂下沉量： 7天的增量小于 2mm； 凈空收斂值： 7天增量小于 4mm（拱頂下沉的 2倍）。 （ 2）安全性問題 根據(jù)計算中壁拆除后的下沉增量是 12mm，因此決定拱頂下沉的增量 12mm作為管理水平 Ⅱ ，并提出表 2的中壁拆除的管理基準。 表 2 中壁拆除的管理基準 管理水平 管理階段 中壁拆除中（ mm） 中壁拆除后（ mm） Ⅰ 安全 3 6 Ⅱ 注意 6 12 Ⅲ 危險 12 24 第九部分 隧道施工的淺埋暗挖法 （ 2） 一、淺埋暗挖法基本原理 淺埋地下工程基本概念 (1) 淺埋隧道定義 鐵路隧道定義：對于單線或雙線隧道洞頂埋深小于： VI級圍巖 3540m、 V級圍巖 1825m、 IV級圍巖 1014m、 III級圍巖57m， 為淺埋隧道 。 城市地鐵：覆跨比 H/D在 ， H/D小于 為超淺埋 。 (2) 淺埋隧道特點 最大的特點是埋深淺 ， 施工過程中由于地層損失而引起地面移動明顯 ， 對周邊環(huán)境的影響較大 。 因此對開挖 、 支護 、 襯砌 、 排水 、 注漿等方法提出更高要求 ， 施工難度增加 。 (3) 淺埋地下工程的施工方法 主要包括：明挖法 （ 蓋挖法 ） 、 盾構法 、 淺埋暗挖法 。 淺埋地下工程施工方法優(yōu)缺點比較 前德國地鐵建造成本的變化 淺埋暗挖法基本原理 (1) 淺埋暗挖法名稱的確定 在小導管超前支護技術 、 格柵拱架制造技術 、 正臺階環(huán)形開挖留核心土方法 、 監(jiān)控量測技術等基礎上 ， 在軟弱地層必須快速施工的理念 ， 突出時空效應對防塌的重要作用 。 并在軍都山黃土隧道 、 北京地鐵復興門折返線 、 復 — 八線 、 西單車站采用淺埋暗挖技術取得了巨大的成功 。 1987年 8月 ， 北京市科委與鐵道部科技司共同組織鑒定會 ，對淺埋暗挖技術進行評價 ， 會上確定取名為：淺埋暗挖法 ， 適用范圍：各種軟弱地層的地下工程設計與施工 。 淺埋暗挖法又經(jīng)過十幾年的廣泛應用 ， 形成了一套完整的配套技術 ， 被評為國家級工法 ， 并正式提出 “ 管超前 、 嚴注漿 、 短進尺 、 強支護 、早封閉 、 勤量測 ” 十八字方針 。 軍都山隧道（ 1988） （第一次用小導管、網(wǎng)構鋼架） 北京地鐵復興門折返線（ 1987） （國家科技進步二等獎） 第一次用淺埋暗挖法建成 北京地鐵車站試驗段 第一次用淺埋暗挖法建成 京珠高速烏龍嶺雙連拱隧道 (2) 淺埋暗挖法施工原理 淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理：采用復合襯砌 ， 初期支護承擔全部基本荷載 ， 二襯作為安全儲備 ， 初支 、 二襯共同承擔特殊荷載；采用多種輔助工法 ， 超前支護 ， 改善加固圍巖 ， 調動部分圍巖自承能力；采用不同開挖方法及時支護封閉成環(huán) ， 使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護體系；采用信息化設計與施工 。 淺埋暗挖法大多用于第四紀軟弱地層的地下工程，圍巖自承能力很差，為控制地表沉降，初期支護剛度要大、要及時。特征曲線中 C點盡量靠近 A點，即盡量增大支護的承載，減少圍巖的自承載。要做到這點，必須遵守十八字方針，初支必須從上向下施工，初支基本穩(wěn)定后才能做二襯，且必須從下到上施工。 淺埋暗挖法的發(fā)展方向 淺埋暗挖法具有很多優(yōu)點 ， 但其缺點是：施工速度慢 ， 施工工藝受施工隊伍的技術水平限制等 。 發(fā)展的方向： (1) 拓寬淺埋暗挖法的應用范圍 目前淺埋暗挖法已經(jīng)推廣到廣州 、 深圳 、 北京 、 杭州等地特殊的流沙 、 淤泥 、 含水砂層 、 流塑 、 半流塑地層；埋深縮小到 ；暗挖施工的車站跨度達 26m；穿越密集民房 。 隨著建設項目的增多 ， 還需進一步研究新的輔助工法和施工工藝 ， 以適應各種地層條件 、 埋深 、 跨度等方面的要求 。 (2) 以信息化設計法補充和豐富傳統(tǒng)的經(jīng)驗類比設計法 根據(jù)地表建筑物條件 ， 選擇合理的沉降值和結構剛度 ， 并通過監(jiān)控量測資料 ， 及時調整 、 優(yōu)化支護參數(shù) 。 對于地面無建筑物 、 地下無管線 、 對地面沉降要求不高時 ， 可采用剛度較小的支護結構 ， 以發(fā)揮圍巖的自承能力；對于地面沉降要求比較嚴格的區(qū)段 ， 應采用剛度較大 、 先柔后剛的網(wǎng)構鋼拱架支護結構 ， 以防止圍巖過渡變形 。 (3) 選擇適宜的輔助施工措施 常用的有：環(huán)形開挖留核心土；噴混凝土封閉開挖工作面；超前錨桿或超前小導管支護；超前小導管周邊注漿支護；設置上半斷面臨時仰拱；深孔注漿加固地層；長管棚超前支護；特殊地層凍結法；水平旋噴超前支護；地面錨桿或高壓旋噴加固地層；降低洞內(nèi) 、 洞外地下水位；洞內(nèi)超前降排水 。 (4) 選擇合理的支護參數(shù)和施工方法 (a) 支護要及時 ， 不僅能減小支護結構的荷載 ， 還能避免地層的過分變形 。 (b) 對淺埋軟弱地層 ， 錨桿作用降低 ， 尤其頂部兩側 30度范圍內(nèi)錨桿是承壓的 ， 可取消該區(qū)的錨桿 。 超前小導管是有效的 ， 第一臺階一般 — ， 小導管長 — ， 以確保 1m左右導管插入破裂面以外 。 (c) 作為初支的噴混凝土厚度要合理 ， 太厚不利于混凝土材料力學性能的發(fā)揮 ， 當厚度 d?D/40（ D為洞徑 ） ， 噴混凝土支護接近無彎矩狀態(tài) ， 支護結構性能較好 。 因此 ， 用增噴混凝土厚度的方法來加強支護效果較差 ， 應在采用合理的噴射方法 、 材料 、 配合比 、 外加劑上想辦法 ， 比如用濕噴 、 潮噴法 ， 加聚丙烯纖維等 。 (d) 采用正確的施工方法 。 從工程造價和施工速度考慮：選擇順序應為：正臺階 —