【導(dǎo)讀】對(duì)隧道進(jìn)行了防排水、施工組織設(shè)計(jì)并對(duì)小凈距隧道的施工與支護(hù)設(shè)計(jì)方法作了研究。開(kāi)挖掘進(jìn)與支護(hù)設(shè)計(jì)方法以及合理施工順序的安排。同時(shí)采用地層結(jié)構(gòu)法，運(yùn)用軟件對(duì)。整個(gè)開(kāi)挖施工過(guò)程以及襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行模擬，并對(duì)各支護(hù)參數(shù)的影響進(jìn)行探討。

　　

【正文】 小導(dǎo)管L=500，環(huán)距 30，拱部150176。布置 全斷面超前周邊預(yù)注漿，注漿圈 6m，水泥 —水玻璃雙液漿 江底大跨度，預(yù)留變形量 8cm . 江底連拱及小凈距段 對(duì)于連拱隧道段，采用整體式直中墻連拱結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)支護(hù)參數(shù)根據(jù)分叉處的實(shí)際地質(zhì)和環(huán)境條件確定。對(duì)于小凈距段，由于臨近洞室開(kāi)挖所引起的二次應(yīng)力的影響，其各類(lèi)圍巖的支護(hù)參數(shù)需作調(diào)整，尤其應(yīng)對(duì)較差圍巖段的中夾巖（兩洞之間的巖體）進(jìn)行加固，其加固采用洞室開(kāi)挖超前縱向預(yù)加固和洞室開(kāi)挖后的水平橫向?qū)庸?，其中前者以小?dǎo)管注漿實(shí)施，后者以自鉆式中空注漿水平對(duì)拉錨桿實(shí)施。 具體支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)見(jiàn)下表： 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 表 92 江底連拱及小凈距段支護(hù)設(shè)計(jì)表 襯徹類(lèi)型 初期支護(hù) C35鋼筋混凝土二次襯砌 C35鋼筋混凝土仰拱 輔助措施 備注 Φ 25注漿錨桿 鋼筋網(wǎng) C30噴射混凝土 初期支護(hù)措施 超前預(yù)支護(hù)措施 注漿堵水措施 匝道江底分叉段襯砌 350@5075（縱環(huán)），拱墻布置 Φ8@1515，全斷面單層布置 28 55， S12 55， S12 I20b型鋼拱@50 Φ 42 單排超前小導(dǎo)管L=500，環(huán)距 30，拱部120176。布置 全斷面超前周邊預(yù)注漿，注漿圈 4m，水泥 — 水玻璃雙液漿 江底 C匝道與主線交接連拱段，預(yù)留變形量 8cm 匝道江底分叉段襯砌 350@75（縱） 75 （環(huán)），拱墻布置 Φ8@1515，全斷面單層布置 24 50 S12 50 S12 I18 型鋼拱架 全斷面超前周邊預(yù)注漿，注漿圈 4m，水泥 — 水玻璃雙液漿 江底 C匝道與主線交接小凈段，預(yù)留變形量 8cm 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 . C 匝道與主線交界處開(kāi)挖施工設(shè)計(jì) . 施工技術(shù)方案 本隧道采用“新奧法”理念指導(dǎo)施工，并結(jié)合本隧道圍巖地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等制定施工方案。具體技術(shù)方案為：以超前地質(zhì)預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)，修訂開(kāi)挖與支 護(hù)參數(shù)；合理控制開(kāi)挖步長(zhǎng)，嚴(yán)格控制爆破振動(dòng)；采用預(yù)加固及聯(lián)合強(qiáng)支護(hù)等措施，充分發(fā)揮圍巖自身承載能力；簡(jiǎn)化工序，增大分部開(kāi)挖斷面，實(shí)現(xiàn)機(jī)械作業(yè)提高施工效率，采用機(jī)械噴射手及濕噴技術(shù)保證支護(hù)施工質(zhì)量。 . 開(kāi)挖方法的選擇 根據(jù)隧道所處的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、斷面形狀大小與形狀、長(zhǎng)度、支護(hù)類(lèi)型、埋深等因素可選擇全斷面開(kāi)挖、臺(tái)階式開(kāi)挖與分部開(kāi)挖等施工方法。 全斷面開(kāi)挖方法是按設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面一次開(kāi)挖成型的施工方法，其主要適用于圍巖穩(wěn)定、堅(jiān)硬、完整、開(kāi)挖后不需要臨時(shí)支護(hù)的Ⅰ Ⅱ級(jí)圍巖的巖石隧道以及斷面積較小的中小型隧道。 臺(tái)階 開(kāi)挖法一般是將隧道設(shè)計(jì)斷面分成若干臺(tái)階，各臺(tái)階面同時(shí)推進(jìn)，該法主要適用于Ⅳ Ⅴ級(jí)較軟而節(jié)理發(fā)育的圍巖。 分布開(kāi)挖法是將隧道斷面分部開(kāi)挖逐步成型，且一般將某一部分超前開(kāi)挖。分部開(kāi)挖因減少了每個(gè)坑道的跨度，能顯著增強(qiáng)坑道圍巖的相對(duì)穩(wěn)定性，且易于進(jìn)行局部支護(hù)，其主要適用于圍巖軟弱破碎嚴(yán)重的隧道或設(shè)計(jì)斷面較大的隧道中。常用的方法有臺(tái)階分步法、上下導(dǎo)坑超前開(kāi)挖法、上導(dǎo)坑超前開(kāi)挖法、單（雙）側(cè)壁導(dǎo)坑法。其中臺(tái)階分步法適用于一般土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖地段；上下導(dǎo)坑超前開(kāi)挖法主要用于Ⅳ Ⅵ級(jí)圍巖；上導(dǎo)坑法適用于Ⅳ Ⅵ級(jí)圍巖 ，尤其適用于洞口段輔助開(kāi)挖；單側(cè)壁導(dǎo)坑法主要用于圍巖穩(wěn)定性較差，隧道跨度較大，地表沉陷難于控制的情況；雙側(cè)壁導(dǎo)坑主要適用于淺埋大跨度隧道，地表下沉量要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差時(shí)。 對(duì)于 C 匝道與主線交接段，圍巖等級(jí)為Ⅳ級(jí)，并且位于湘江底部，地質(zhì)條件較差。其中加寬段（江底大跨度段）屬于江底淺埋大跨度段，且該段靠近江岸考慮對(duì)周?chē)ㄖ锛敖椎挠绊憫?yīng)嚴(yán)格控制隧道拱頂?shù)某两?，所以選擇采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行開(kāi)挖施工；對(duì)于小凈距段，采用主線與匝道分開(kāi)施工，先開(kāi)挖匝道再進(jìn)行主洞開(kāi)挖施工的施工順序， 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 由于匝道跨度不大，主線隧道相對(duì) 于匝道而言大的多，且先行施工較后行施工圍巖情況穩(wěn)定，所以匝道采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法先行施工，另外考慮到先行洞對(duì)后行開(kāi)挖的影響及沉降的控制所以主線隧道開(kāi)挖采用 CD 法后行施工；對(duì)于連拱段，考慮先行開(kāi)挖對(duì)后行開(kāi)挖偏壓的影響，應(yīng)先進(jìn)行中隔墻的施工，其開(kāi)挖順序應(yīng)為：先通過(guò)一個(gè)洞施工到大跨度段展開(kāi)工作面再回過(guò)頭進(jìn)行連拱段的施工，同時(shí)進(jìn)行另一個(gè)洞的施工，所以對(duì)于連拱段選擇采用三導(dǎo)坑法，匝道導(dǎo)坑先行，主動(dòng)到坑后行的施工方法。 . 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（大跨度段） . 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖斷面示意 圖 96 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法縱斷面施工開(kāi)挖示意圖 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 圖 97 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法縱斷面施工開(kāi)挖示意圖 . 施工工序如下 ①左側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖，左側(cè)初期支護(hù)，設(shè)置臨時(shí)中壁墻支撐； Ⅰ 左側(cè)初期支護(hù)，設(shè)置臨時(shí)中壁墻支撐； ②右側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖； Ⅱ 右側(cè)導(dǎo)坑初期支護(hù)，設(shè)置臨時(shí)中壁墻支撐； ③拱部及核心土第一次開(kāi)挖； Ⅲ 拱部初期支護(hù) ④核心土下部開(kāi)挖； ⅣⅤⅥ 施作邊墻、仰拱鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及仰拱填充； Ⅶ 拆除臨時(shí)支撐，采用模板臺(tái)車(chē)施作拱墻二次襯砌。 . 施工注意事項(xiàng) （ 1） 到坑開(kāi)挖是施工的重要環(huán)節(jié)，因工作面較多，相互干擾大，必須 十分重視圍巖的保護(hù)，應(yīng)特別注意加強(qiáng)對(duì)爆破開(kāi)挖的控制，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)范圍； （ 2）隧道兩側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖應(yīng)以 35 米長(zhǎng)為一段交替開(kāi)挖前進(jìn)，兩側(cè)導(dǎo)坑掌子面應(yīng)錯(cuò)開(kāi)距離 10m左右，具體施工可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行調(diào)整； 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 （ 3）初期支護(hù)應(yīng)緊跟掌子面施作，每榀鋼拱架分拱、墻兩次完成，凡下部開(kāi)挖應(yīng)注意上部支護(hù)或襯砌的穩(wěn)定，減少對(duì)上部圍巖及支護(hù)、襯砌的擾動(dòng)和破壞； （ 4）側(cè)導(dǎo)坑中應(yīng)按監(jiān)控、量測(cè)要求埋設(shè)洞內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)實(shí)施監(jiān)控量測(cè)并及時(shí)做好施工反饋，及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖方式及支護(hù)參數(shù)。 . 三導(dǎo)坑法（連拱段） . 三導(dǎo)坑法施工工序示意圖 圖 910 三導(dǎo)坑法施工工序橫斷面示意圖 圖 911 C匝道與主線交接處連拱段三導(dǎo)坑法開(kāi)挖平面示意圖 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 . 施工工序 （ 1）匝道導(dǎo)坑向外施工； 匝道隧道①部分開(kāi)挖，采用弱爆破； 施作Ⅰ部洞身初期支護(hù)，噴射混凝土，架立鋼架； 鉆設(shè)超前支護(hù)后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度。 （ 2）當(dāng)匝道導(dǎo)洞施工至主線大跨度后，掉頭再進(jìn)行②部分導(dǎo)坑開(kāi)挖施工； 采用弱爆破開(kāi)挖②部分導(dǎo)坑，及時(shí)封閉初期支護(hù)Ⅱ； 灌注中隔墻混凝土Ⅲ； 中隔墻完成后，開(kāi)挖左側(cè)導(dǎo)坑③部分臺(tái)階，施作洞身結(jié)構(gòu)初期支護(hù)Ⅳ，噴 10cm厚混凝土封閉側(cè)壁，接長(zhǎng)臨時(shí)鋼架。 （ 3）開(kāi) 挖④部臺(tái)階，及時(shí)封閉初期支護(hù)Ⅴ，施作臨時(shí)仰拱； （ 4）開(kāi)挖⑤部分臺(tái)階，及時(shí)封閉初期支護(hù)Ⅵ； （ 5）拆除主線隧道臨時(shí)鋼拱架； （ 6）灌注該段內(nèi)Ⅶ部分仰拱； （ 7）灌注該段內(nèi)Ⅷ部分隧道底填充； （ 8）利用模板臺(tái)車(chē)一次性灌注Ⅸ部分二次襯砌（拱墻襯砌一次施作）； （ 9）開(kāi)挖⑥部分臺(tái)階，及時(shí)封閉初期支護(hù) Ⅹ ； （ 9）開(kāi)挖 ⑦部分臺(tái)階， 該部初期支護(hù) Ⅺ、二次支護(hù)Ⅻ， 該部分隧道底填充。 . 施工注意事項(xiàng) 三導(dǎo)坑法施工，先由匝道導(dǎo)坑施工至大跨度段展開(kāi)工作面，開(kāi)挖中壁墻導(dǎo)坑，并澆筑中壁墻； 整個(gè)施工開(kāi)挖過(guò)程應(yīng)堅(jiān)持“短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封 閉、勤量測(cè)”的原則，減少?lài)鷰r的擾動(dòng)，充分帶動(dòng)圍巖的自承能力，保證施工安全與質(zhì)量； 各施工部臺(tái)階一次開(kāi)挖長(zhǎng)度宜在 35m之間，開(kāi)挖后支護(hù)、仰拱施作等應(yīng)緊跟其后； 在整個(gè)施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)規(guī)范設(shè)計(jì)要求進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，反饋測(cè)量分析結(jié)果以便及時(shí)調(diào)整開(kāi)挖方法及支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)。 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 . C 匝道與主線交界處襯砌內(nèi)力計(jì)算 . 江底大跨度 B 型襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算 取樁號(hào)為 SK1+900 處進(jìn)行 C 匝道與主線交接段江底大跨度 B 型襯砌驗(yàn)算，此處為中分化板巖，圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)；設(shè)計(jì)標(biāo)高為 ，地面標(biāo)高為 ，填挖方高度為 ，隧道開(kāi) 挖高度近似為 11m，所以隧道上部覆土深度為 。 隧道凈寬 20m，根據(jù)要求取模型范圍左右側(cè)向?yàn)?2D=40m，隧道底部為 35m，模型范圍為 101m 64m。 模擬材料物理參數(shù)： Ⅳ級(jí)圍巖： E=3Gpa， 181。=，γ =22kN/m3 ， C=500kPa，φ =25o 。彈性材料模擬。 小導(dǎo)管注漿超前預(yù)支護(hù)：將小導(dǎo)管注漿范圍內(nèi)（洞周 ）的Ⅳ級(jí)圍巖置換為Ⅲ級(jí)圍巖，材料性能： E=10Gpa， 181。=，γ =24kN/m3 ， C=1000kPa，φ =45o 。彈性材料模擬。 初襯， 30cm厚 C30 噴 射混凝土 +HK18b 工字鋼： E=25Gpa， A=,γ =23kN/m3 ，I=。直粱（殼）模擬。 二襯， 75cm 厚 C35 鋼筋混凝土： E= ， A=, γ =25kN/m3 ，I=。直粱（殼）模擬。 中隔墻， 10cm 厚噴 C30 混凝土 +20b 鋼拱架： E=31Gpa， A=,γ =25kN/m3 ，I=。直粱（殼）模擬。 22 沙漿錨桿： E=210Gpa， A=,γ =77kN/m3 。桿模擬 。 其中： E—— 材料彈性模量； 181。—— 泊松比；γ —— 材料容重； C—— 粘聚力；φ —— 內(nèi)摩擦角； A—— 截面積； I—— 慣性矩。 建立模型，計(jì)算結(jié)果如下： 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 圖 912 江底 B型大跨度雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工開(kāi)挖幾何模型（ 101m 64m） 圖 913 江底 B型大跨度雙側(cè)壁導(dǎo)坑施工開(kāi)挖有限元模型（ 101m 64m） 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 . 位移結(jié)果云圖 圖 914 小導(dǎo)管超前預(yù)支護(hù)后位移云圖（ m） 圖 915 左部導(dǎo)坑開(kāi)挖位移云圖（ m） 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 圖 916 右側(cè)導(dǎo)坑開(kāi)挖位移云圖（ m） 圖 917 拱部核心土上部開(kāi)挖位移云圖 （ m） 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 圖 918 拱部核心土下部開(kāi)挖位移云圖（ m） 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 圖 919 開(kāi)挖完畢洞室周邊位移矢量圖（ m） 在隧道拱頂取一考察點(diǎn)，考察點(diǎn)位于開(kāi)挖內(nèi)輪廓線上。由位移圖可知：施作小導(dǎo)管超前預(yù)支護(hù)，將隧道周邊 方位內(nèi)圍巖等級(jí)由Ⅳ級(jí)轉(zhuǎn)為級(jí)Ⅲ，隧道周邊圍巖受到少許擾動(dòng)，但穩(wěn)定不產(chǎn)生位移；開(kāi)挖左部導(dǎo)坑，施作初期支護(hù)、中隔墻，最大位移出現(xiàn)在左導(dǎo)坑底部，為 ；開(kāi)挖右側(cè)導(dǎo)坑，施作該部分初襯、中隔墻，最大位移出現(xiàn)在右導(dǎo)坑底部，約為 ；開(kāi)挖拱部上部核心土，施作頂部初期支護(hù)，最大位移 出現(xiàn)在隧道右導(dǎo)坑底部，約為 ；開(kāi)挖拱部下部核心土，拆除中隔墻，施作仰拱初期支護(hù)，灌注全周二次襯砌開(kāi)挖完畢，最大位移為右側(cè)拱底： 。結(jié)果說(shuō)明：在采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開(kāi)挖的整個(gè)過(guò)程中，拱頂不出現(xiàn)最大位移；且拱頂?shù)奈灰浦递^少，結(jié)構(gòu)安全，施工方法選擇合理。 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 . 截面內(nèi)力結(jié)果顯示 圖 920 二襯軸力圖（ kN） 圖 921 二襯彎矩圖（ ） 營(yíng)盤(pán)路湘江隧道設(shè)計(jì)（ c 匝道與主線交接段支護(hù)與設(shè)計(jì)） 本文來(lái)自 圖 922 二襯剪力圖（ kN） 由圖可知：軸力最大值出現(xiàn)在右側(cè)邊墻，為： ；彎矩最大值出現(xiàn)在仰拱左側(cè)，為： ，為： 。結(jié)構(gòu)安全不發(fā)生破壞。