隧道工程课题研究论文(五篇)：隧道岩溶突水涌泥原因及处理策略、谈公路隧道防排水关键施工技术…

内容提要：

1、隧道岩溶突水涌泥原因及处理策略

2、谈公路隧道防排水关键施工技术

3、谈明挖隧道深基坑支护施工技术措施

4、谈隧道工程软弱围岩检测技术

5、谈分离式偏压隧道施工过程仿真

全文总字数：20325 字 

篇一：隧道岩溶突水涌泥原因及处理策略

隧道岩溶突水涌泥原因及处理策略

【摘要】隧道工程在受到复杂地质条件影响下，极容易导致隧道岩溶突水涌泥等问题的发生。现阶段，要加强对隧道岩溶突水涌泥原因与形成机理的分析，并采取针对性处理措施，提高隧道工程的整体施工质量。本文首先对突水涌泥的危害、成因做出分析，并结合工程案例对该问题的处理策略进行研究。 

【关键词】岩溶隧道；突水涌泥；原因；处理策略 

引言 

在进行铁路、公路等工程的建设期间，经常会遇到岩溶突水涌泥问题。对于突水问题而言，主要是指水流量超过了0.1m3/s，涌泥指的是地下水中泥沙的含量大于50%。一旦工程建设过程中发生突水涌泥问题，不仅会对周围环境产生严重的污染，同时还会威胁到施工人员的生命安全。因而，岩溶隧道建设前期要加强地质水文勘察，并积极做好风险评估，加强对突水涌泥等病害的防治效果。 

1突水涌泥的影响因素与危害性分析 

1.1突水涌泥问题的影响因素 

一般来说，导致岩溶隧道施工期间发生突水涌泥问题的因素主要有两方面：自然因素、技术因素。对于自然因素而言，隧道所处的地质环境、埋深、长度以及地震、暴雨等因素，都可能导致突水涌泥问题的发生。另外，技术因素主要是指勘察、设计、施工技术的不合理应用，可能会对岩溶隧道的突水涌泥问题产生一定的影响。 

1.2突水涌泥的危害性分析 

岩溶突水涌泥问题的发生，将对隧道的正常施工与后期运营产生极为不利的影响。首先，岩溶隧道施工时，出现突发性突水涌泥现象的概率较高，由于突水量大，水中含有大量的泥沙，因而会对施工人员的生命与财产安全造成威胁，同时还存在着设备冲毁的危险。其次，由于突水涌泥过程中会带走大量的泥沙，使得土体内部的空洞区域越来越大。在受到重力作用的影响下，地表可能出现沉降或塌陷问题。此外，随着突水量的不断增大，隧道附近区域的地下水位、地表水位将可能出现下降的问题。另外，在突水过程中，施工现场大量的泥浆等物质将会被水流带走，进而会对周围环境产生一定的污染。突水涌泥还可能影响到隧道工程的施工进度，导致工程延期等问题的出现。 

2突水涌泥发生条件 

①在开展岩溶隧道工程建设工作时，由于岩溶水中含有大量的酸碱离子，会对岩土体产生侵蚀的作用，使得围岩结构的强度大大降低。这样一来，岩土体内就容易形成突水涌泥的结构面；②在岩溶区域，土体内部分布着大量的裂隙、裂缝以及节理构造。岩溶发育期间，会生成较多的断层面以及沉积层面，一旦岩溶隧道发生突水涌泥病害，这些裂隙、断层面等都将为水体的流动提供通道。同时，在受到岩溶水压力的影响之下，隧道周围岩的有效应力将发生变化，岩体会出现溶蚀软化问题，这也为突水涌泥问题的发生提供了便利条件；③在受到较高水压的影响下，水流量将逐渐增大。这一期间，水压力将会转换为水动能。随着岩溶水对隧道围岩结构的不断溶蚀，围岩结构的自身稳定性将大大降低，进而导致突水涌泥问题的发生。 

3岩溶隧道突水涌泥的处理策略 

首先，当隧道工程穿越岩溶地区时，要加强对地质勘察工作的重视，并结合地勘成果，应用地质雷达以及超前探水等方法，做好岩溶地区的地质特征分析，采取预防性措施确保岩溶隧道施工的有序开展。这一过程中，可以采取跨越、引排、截留等措施，降低岩溶水对隧道施工的不利影响。同时，还可以采取加固填充、回填夯实以及地表水疏排等措施，增加岩溶隧道的综合性处理效果。其次，可以适当增大注浆区域的长度、提升浆体的强度，或者添加一定的掺加剂，来增加突水涌泥区域的处理效果。如果隧道需要穿越采空区，要结合采空区的大小、分布状况以及采空区的积水、深度、上覆岩层状况，合理选用加固、排水、回填等处理措施，降低突水涌泥问题对隧道施工、运营产生的危害。另外，还要结合施工现场的地质水文状况，并针对施工期间的人员、设备安排情况，建立完善的应急响应预案。一旦隧道施工期间出现突发性突水涌泥事故，要在最短的时间内展开应急救援活动，降低突水涌泥事故对人员、设备产生的破坏。各部门应明确自身的职责，并做好应急资源的储备与安放，参与施工的各方人员要有强烈的事故防范意识，具备相应的自救意识与能力。 

4案例分析 

4.1工程概况 

某深埋特长隧道工程的长度达到了11068m，隧道的相对高差达到了900m。施工区域内分布着向斜、背斜等地质构造，在向斜区内，存在着严重的地层断裂问题。勘察资料表明，岩溶隧道所要穿越的区域，其岩性主要以灰岩、沥青质灰岩为主。另外，施工区域还分布着大量的泥岩、砂岩以及白云岩等地层。其中，可溶性灰岩地层的长度达到了7100m。 

4.2突水涌泥的原因分析 

①由于该岩溶隧道需要穿越岩溶侵蚀较为严重的区域，并且该区域的地表存在着大量的岩溶洼地，相邻洼地之间分布着较多的槽谷，为突水涌泥等地质灾害的发生提供了便利条件；②勘察资料表明，隧道围岩附近主要以中风化灰岩为主，呈现出层状、碎裂状。岩溶隧道施工期间，由于大量机械设备的应用，对溶洞产生了较大的扰动，使得原有地下水循环系统受到破坏，进而引发了突水涌泥问题。 

4.3处理策略 

在突水涌泥病害发生之后，如果采用简单的排堵水处理措施，将造成地下水循环系统受到一定的破坏，进而加剧突水涌泥问题。鉴于此，工程施工期间应采用“防、排、堵、截”等多种综合性措施加强对突水涌泥问题的处置。（1）在进行岩溶隧道裂缝水发育地段的开挖工作时，主要使用径向注浆和补浆的方式，加强对突水涌泥问题的治理。同时，工程中使用了小导管注浆技术对突水涌泥通道进行了封堵。这样一来，能够有效减轻岩溶隧道施工期间存在的水土流失问题。（2）针对该岩溶隧道的具体地质与水文情况，采取了综合性的治理措施，在岩溶洞内利用排水泵进行排水。在洞内进行了蓄水坑、蓄水池的开挖，通过逐级排水的方式降低突水涌泥问题的危害。在本工程中，隧道内每隔50m就开挖1个蓄水坑。在每隔100m的范围内，开挖1个大型的蓄水池。排水期间，首先借助排水泵将蓄水坑中的水汇集到蓄水池中，之后再集中将蓄水池中汇集的水排放到岩溶隧道外。由于岩溶发育状态有着较强的复杂性和不确定性，施工期间要针对现场的实际情况做好调整，并加强地质预报等工作，为岩溶隧道的顺利施工提供帮助。其中，图1为工程中超前钻孔布置图。（3）在本工程中，DK358＋900到DK359＋500段由于受到施工机械扰动作用的影响，使得突水涌泥灾害发生的概率大大增加。具体施工期间，主要采用以下措施加以防范和治理：一方面，岩溶隧道的衬砌结构选用的是S-Ⅳa衬砌形式。另一方面，使用洞渣等材料对软塑岩土体表面进行了回填，回填厚度达到了2m。针对DK358+900位置处可能发生的突水涌泥问题，施工期间在拱部范围设计了超前小导管，并利用6m的热轧无缝钢管（前端呈锥形）进行排水，导管的外径为6cm。此外，由于在DK359+500位置处存在着大量的裂缝发育问题，使得岩体的稳定性大大降低。再加之长时间的雨水渗透，使得右侧和拱顶处存在着大量的地下渗水，导致了初期支护结构受挤压变形。为解决这一问题，施工期间对此地段的加固采用了S-VC型衬砌。同时，从隧道的右侧拱脚到左侧拱腰位置处，使用环向、斜向注浆加固的方式进行处理。这一过程中，加固区域的长度为4.5m，加固期间使用钢花管进行注浆。钢花管采用梅花状布设方式，纵向的间距是0.5m，环向间距为0.8m。施工环节中，还使用超前大管棚与钢架对拱墙进行了支护。所使用的管棚长为28m，准=108mm，管棚的环向间距设计为0.45m。在开展初期支护工作时，加强了对施工现场变形与突水问题的监测，并及时进行了二次衬砌结构的施工。在二次衬砌施工结束之后，利用土石回填的方式，对岩溶隧道的洞口最上部位置进行处理。 

5结束语 

在进行岩溶地区隧道工程的施工建设工作时，导致隧道突水涌泥的因素有很多，隧道突水涌泥往往是多种因素综合作用的结果。因而，工程施工期间，要加强对施工区域的地质水文勘测工作，并结合勘测结果制定突水涌泥灾害的防治措施。具体施工过程中，要采用超前地质预报等措施，加强对施工区域地质状况的了解，并结合施工现场的实际情况，积极做好突水涌泥事故的处理。 

参考文献 

[1]马士伟.岩溶隧道涌突水灾害发生机理与工程防治[J].铁道工程学报，2017（2）：84-. 

[2]许模.岩溶管道充填物结构特征及成因分析[J].人民黄河，2017（4）：144-146. 

本文字数：3910 

篇二：谈公路隧道防排水关键施工技术

谈公路隧道防排水关键施工技术

摘要：防排水是隧道施工中重要的环节，贯穿隧道洞口工程、洞身开挖、衬砌施工及后期运营养护全过程。本文以珠海兴业快线（北段）合并段隧道为例，分析施工中各个关键环节中存在的问题，并采取针对性的处理措施，有效地保证了施工安全与质量，为类似工程项目提供了参考。 

关键词：隧道；防排水；施工 

1引言 

渗漏水是公路隧道最常见的问题，这是隧道防排水系统失效的标志[1]，对隧道安全性、耐久性和正常运营都是隐患。如何在隧道防排水施工中遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则[2]，使地表水、地下水对隧道施工过程中和运营的不利影响降到最低，成为一个不可忽视的问题。现以珠海市兴业快线（北段）合并段隧道为例，分析公路隧道防排水关键环节施工技术的应用。 

2工程概况 

兴业快线（北段）合并段隧道全长2174m，南起梅华路，北至唐家。起点位于香洲区兴业路，道路沿线为城市住宅及生活区。线路下穿梅华路，向北转由隧道进入凤凰山，在合并点露头，利用现状地形高差将合并段隧道分为西、东线两个隧道，其中合并段隧道为双向六车道大断面隧道。洞口段围岩主要是强风化花岗岩和中风化花岗岩。强风化花岗岩属极软岩，褐黄色，大部分矿物已显著风化，节理裂隙极发育，岩体完整程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ类，岩芯呈土柱状及土夹碎块、块状，局部分布10%~30%石英块，块径为2cm~60cm，合金钻具可钻进。各钻孔均揭露该层，屋顶埋藏深度介于1.90m~10.50m，相当于高程介于15.48m~158.29m，层厚度1.90m~10.50m，平均厚度4.97m。中风化花岗岩属较硬岩，肉红、灰绿、褐黄色，中粗粒结构，块状构造，部分矿物风化明显，节理裂隙较发育，岩质坚硬，岩体破碎程度为破碎至较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ类，岩芯呈块状，少量短柱状，金刚石钻具可钻进。各钻孔均揭露此层，屋顶埋藏深度介于5.80m~128.00m，相当于高程介于10.39m~156.39m，揭露层厚度3.00m~45.90m，平均厚度16.52m，层厚不详。因此基岩裂隙水主要是花岗岩各风化带裂隙水，且强风化~中风化带是主要储水层段。地下水的分布受赋存岩体裂隙发育程度的影响较大，具明显的各向异性特点，在节理裂隙较发育的地段，裂隙水赋存丰富，且透水性较强，由于工程地属亚热带海洋性气候，5~9月降水集中，降雨量大。隧道正线临近几处水库，局部地区隧道开挖面低于水库水位，施工过程中，易发生透水事故。洞口围岩自稳能力较差，地表水丰富，岩石完整性差，如何安全穿越成为本项目隧道施工中的关键，防排水则是关系施工安全以及竣工后正常运营的一个核心问题。隧道防水主要是利用高抗渗等级混凝土的自防水能力。拱墙背后设置复合防水卷材，防水板厚度为1.5mm。隧道变形缝采用外贴式橡胶止水带+中埋式钢边止水带+不小于5cm的内缘双组分聚氨酯密封膏嵌缝+缝间聚乙烯硬质泡沫板填充防水，隧道施工缝采用外贴式橡胶止水带+中埋式钢边止水带。 

3隧道洞口防排水措施 

隧道出口多为土岩质边坡，局部分布透水性较强的砂质土层，土层间孔隙潜水、基岩的层间裂隙水，含水量较大，一定程度影响洞口的稳定性。因此，在隧道洞口开挖前，应根据地形情况在边仰坡开挖线外5m~10m设置截水沟，将洞外地表水通过截水沟流入自然沟谷或路基边沟。边坡开挖支护过程中，可能发生坡面局部渗水、流沙现象，可通过在渗水口插入PVC导流管进行引流，按设计要求，在坡面打入砂浆锚杆挂设钢筋网、喷射混凝土进行支护。由于强扰动，边坡渗水比较严重进而引起局部坍塌处，可采用注浆小导管配合喷锚支护，可达到较好地抗渗抗裂效果。为防止地表水下渗和雨水持续冲刷对洞口的影响，应及时对截水沟破损修补、边仰坡裂缝修复。单坡隧道，在明洞洞口上坡一侧应设置横向截水沟，防止洞外雨水进入隧道。明洞洞顶回填料，应优先采用沙砾土，回填过程中防止把防水板刺破，填料要求对称分层夯实，每层厚度不得大于0.3m，采用人工夯实或小型机械进行夯实，其压实度不宜小于90%。 

4涌水、渗水的处理 

隧道施工过程中，地下水会随着围岩破碎面对岩石进行冲击、腐蚀及溶解，使岩石强度降低，结构面破坏，很有可能造成坍塌事故。在可能发生富水断层带或邻近水库的地段，应对可能涌水的地段进行堵水处理，采用多种超前地质预报手段进行超前探测，如果水与隧道间存在断层则在地面进行注浆处理，封堵断层，将大量水尽可能封堵在围岩内。施工过程中应体现动态施工的原则，根据实际工程地质和水文地质情况，调整相关处理措施。预注浆浆液推荐采用纯水泥浆液或水泥-水玻璃双浆液，具体的浆液配合比可根据现场试验情况确定。采用全断面（帷幕）超前预注浆时，可根据现场涌水情况对注浆孔间距、数量、钻孔深度酌情进行调整。施工时应加设止浆设施，防止浆液外溢，并注意注浆孔不得加水。注浆结束后，应将注浆孔及检查孔封填密实。对未达到注浆效果的需要进行局部补注浆，达到注浆效果后方可正常开挖、支护。若涌水发生在一般涌水段，水量不大，可采用“以排为主”的施工方法。对于隧道开挖后产生的小股渗水，可在渗漏点处铺设弹簧半圆排水管引排，为保证半圆管铺设平顺并紧贴围岩侧，可在安装前喷2cm~3cm厚混凝土平整岩面；对于较大股渗水，可采用2~3根单臂无孔波纹管在渗漏处分流，再导流至隧道底部，接入二次衬砌排水管中。 

5二次衬砌防排水施工 

5.1材料选用及防排水布设 

隧道二次衬砌以结构防水为主，隧道防水应根据隧道围岩裂隙水发育情况采取不同的措施。衬砌采用防水混凝土，对于排水型衬砌，二衬抗渗等级不低于P8，对于抗水压型衬砌，其抗渗等级可提高至P12。在隧道初期支护与二次衬砌之间设置EVA防水板（1.5mmEVA防水板+350g/㎡无纺土工布）防水，采用无射钉铺设法。隧道环向纵向排水管按设计分别设置Φ50双壁打孔波纹管、Φ110HDPE双壁打孔波纹管集水，并通过Φ110PE横向双壁无孔波纹排水管引至排水沟内，如图1所示。环向透水管按不同围岩级别设置间距为5m~15m，环向及横向排水沟在渗水量较大时应加密设置，纵向排水管应沿隧道两侧全隧道贯通布置，排水沟采用预制钢筋混凝土管将水引入洞外排水系统。施工排水应在隧道一侧设置临时排水沟，洞内为逆坡排水时，应在工作面设置集水坑集中引排，通过潜水泵分级抽排水。当采用中心排水沟作为施工排水通道，则应在定期检查，对中心排水管内淤积泥沙进行清理，避免堵塞。 

5.2防水板、排水管、防水混凝土形成有效防排水系统 

无纺布、防水板、止水带、波纹管等进场时必须进行质量检验，应检查出厂合格证、质量证明书，且进场试验报告符合要求。隧道初期支护和二次衬砌之间铺设无纺布和防水板防水，采用无射钉铺设法，使用防水板台车作为施工平台，如图2所示。防水板铺设前先对初期支护基面进行检查，对局部渗漏水采用堵漏材料封堵，并清除锚杆头、钢筋网、喷射混凝土等凸出物，然后凿平并用水泥砂浆抹平，确保喷射混凝土表面平整圆顺，无漏水现象[3]。铺设衬砌背后的防水板前，应在防水板内侧（靠近围岩侧）先铺设无纺布。无纺布用暗钉圈按设计间距固定在喷射混凝土上，并紧贴喷混凝土面。对于大断面隧道，防水板环向铺设可从两边墙拱脚对称向上，最后至拱顶合拢；纵向铺设从已浇筑段端头顺向铺起，每一循环防水板铺设长度比本次浇筑长度多留出1.5m~2m，便于下一循环的搭接，并保证防水板接缝与二衬混凝土施工缝错开。人行横通道、车行横通道及设备通道与主洞交叉口的防水板铺设应与主洞同时进行，同步完成，并满足搭接处平顺无折皱且防水板密贴初期支护表面。防水板接缝采用爬焊机进行双缝热熔焊接，搭接长度不小于10cm。焊缝表面应平整、不得有缺焊、漏焊、气孔、裂纹等现象，且经焊缝气密性试验检测合格。二衬钢筋安装时应注意避免钢筋头损坏防水板，二衬钢筋焊接时应采用防火布或防火板等阻燃物保护防水板。当不可避免出现防水板破损现象时，应在破损处做出明显标记，再逐个把破损处修补好。补丁要裁剪成圆形，不要使用三角形、正方形等有折角的形状。在仰拱钢筋混凝土施工完成且达到一定强度后，方可进行排水沟与仰拱填充施工。预制的混凝土管可采用钢筋定位，为避免积水倒流，必须按设计的坡度、管口高程进行埋置。混凝土基座浇筑完成后，在混凝土管上半部分一定范围内，回填中粗砂并外包一层无纺布。横向排水管与排水管接头处，采用水泥砂浆把缝隙填满抹平，防止混凝土的灌入引起堵塞。横向排水管接纵向排水管一侧，交叉处必须采用三通或多通管进行连接。纵向排水管安装应平顺，不能呈波浪状，打孔一侧应朝上。各打孔排水管件及接头处均外裹透水无纺布。防水混凝土的施工配合比应根据抗渗等级和强度等级通过试验确定。混凝土振捣过程中，不应触碰到防水板、止水带、预埋件等。为保证拱顶浇筑密实，在二衬混凝土施工时，在每环拱顶预埋注浆管，在二衬混凝土达到设计强度80%以上后，通过预埋的注浆管压注水泥浆液，填充初期支护与二次衬砌间的空隙。 

5.3变形缝、施工缝是影响防水质量的重要因素 

变形缝和施工缝止水带接头位置是防水的薄弱点，需要在施工时特别注意。钢板止水带接头采用咬接或搭接且均为双面焊接，橡胶止水带采用热熔焊接，焊接长度不应小于设计要求。止水带埋设中心线应与变形缝、施工缝中心线重合，安装应牢固，不得有孔洞、裂纹、扭曲、折皱等。应采用架立钢筋对止水带进行定位，不得在止水带上穿孔或用铁钉固定。纵向施工缝混凝土浇筑前，为防止边墙部位出现混凝土烂根现象，应对预埋钢筋进行清理除锈。浇筑止水带附近混凝土时应加强振捣，保证混凝土与止水带之间紧密结合。仰拱及二衬施工缝需对应成环，可根据施工情况进行调整，尽量少设施工缝。中埋式止水带在混凝土浇筑完成达到一定强度后应及时凿出。6结束语隧道防排水施工环环相扣，任何一个细节的疏忽都会影响防排水效果，影响工程进度、安全与质量。因此要在施工中把质量要求落实到每个细节，按照设计施工规范要求，严格把控原材料质量，保证施工工艺水平，防排水施工中做到“滴水不漏”，也为后期运营打下良好的基础。 

参考文献： 

[1]马岩,邓洪亮.基于模糊综合评价法的公路隧道防排水系统评价体系研究[J].施工技术,2020(7):98~103. 

[2]崔志刚.公路山岭隧道结构防排水施工细节及渗漏水防治措施[J].居业,2019(2):120+122. 

[3]黄苛,欧阳波,杨润霞.高海拔高寒地区富水隧道防排水施工技术研究[J].青海交通科技,2017(3):122~126. 

本文字数：47 

篇三：谈明挖隧道深基坑支护施工技术措施

谈明挖隧道深基坑支护施工技术措施

摘要：近几年来，我国建筑事业的发展步伐不断加快，同时各项工程施工过程中都会应用诸多的技术手段作为动力支撑，在明挖隧道工程施工环节深基坑支护施工技术的应用尤为必要，直接影响整个工程施工质量，并且也关系着施工进度能否正常开展。基于这一情况，要求相关技术人员提高对于深基坑支护施工技术应用方面的重视，保证施工效率。论文主要针对明挖隧道深基坑支护施工技术关键问题进行分析，提出支护及保护措施。 

关键词：城市；明挖隧道；深基坑支护技术；应用 

明挖城市隧道深基坑支护施工技术的应用具有一定的风险性，并且实际应用过程中也相对复杂，在整个维护结构设计环节有必要全面且细致的进行地址参数分析，而后再制定针对性的设计方案。本文主要针对盐城三期快速路网工程隧道施工支护相关问题进行研究。 

1城市隧道施工难点 

城市桥梁施工面临着众多困难因素，例如在隧道长达3000m的位置施工，即可采用明挖法进行施工，因周围的建筑或地质比较复杂、电力设备、通信线路以及地下管线比较复杂的情况，导致施工过程中面临诸多问题，如拆迁问题，三点迁改的数量太大，隧道的埋深过浅、一次性的浇筑用具太多等，这些或多或少的会对城市建设造成一定影响。有些街区的交通问题还需进行进一步的协调和管理。有的基坑段距离存在比较重要的建筑物，这也会引起施工过程中产生不必要的风险，所以要采取加固措施；另外，明挖的基坑深度相对较大，进行作业的空间也就相对狭窄，进而导致地质层中砂层和水给基坑支护增加难度。众所周知，我国是人口大国，并且建筑行业一直是国民经济的重要支撑，在建筑行业施工过程中城市隧道工程的建设直接影响建筑行业的发展水平，并且也体现了整个国家的交通运输状况。最近几年来人们提高了对于明挖城市隧道项目以及施工质量方面的要求，基于这一发展形势，越来越多的业内人士提高了对于明挖城市隧道施工项目效果及质量控制方面的重视，随着技术要求的不断提升，施工单位所肩负的施工压力也更为沉重，在此发展形势下，更要不断的进行技术完善与技术更新。下图1为深基坑支护施工图[1]。 

2应对城市明挖隧道深基坑支护施工难点的解决方案 

2.1围护和开挖深基坑 

围护深基坑的主要方法包括放坡开挖技术、型钢支护技术、连续墙支护技术、混凝土灌注桩支护技术、土钉墙支护技术、锚杆支护技术以及混凝土和钢结构支撑支护技术。因隧道工程的环境相对复杂，所以不同的地段以及周边环境等的不同，选择使用的基坑围护方法亦不同[2]。如环境极度复杂，则可采用锚索支护技术、混凝土灌注桩支护技术以及钢结构支护技术结合的方法，这种方式比较适用于软弱淤泥地层以及高层建筑较多的区域；如果地质条件以黄土、粉土、弱胶结砂土、粘性土以及杂填土为主，则可选用土钉墙支护技术，以保证周边的建筑群能进行妥善的拆迁；地表多杂填土，5m以下深度的地方是软弱淤泥地层，则可采取钻孔桩和钢支撑的支护方式。 

2.2基坑施工技术要求 

施工的要求要注意一些常见的问题。比如土钉成孔的直径不得小于120mm，注浆的过程中要保证全段，可使净水泥净浆，水泥可选用硅酸盐水泥；试验室要做好优选喷射混凝土和现场的配合与控制，正式施工前要做好试喷的工作，合格后在进行喷射，规定好喷射大板，并做好检验；喷射混凝土的过程中不得连续两次进行，为保证搭接方便，下部300cm处不喷射，保持45度鞋面形状；为保证施工稳定进行，基坑土方开挖和支护要做好配合工作[3]，开始之后则要立即土钉施工，保证工作面的暴露时间夏雨24小时；及时检查混凝土的厚度，不满足时进行填补；不可使用回弹料替代喷射料。 

2.3施工基坑降水 

如果施工现场的地下水位相对较低，则要采取坑外降水的方式，同时还要根据现场的实际情况进行必要的井管降水，确保建筑设施安全，此时降水的深度不得小于桩底1米，可按照情况进行梅花状布置施工。 

3深基坑支护技术类型 

3.1排桩支护 

排桩支护主要指的是通过助列式间隔布置的方式进行钻孔灌注逐步形成系统化的挡土结构。柱列式间隔布置要求桩与桩之间的布置形式更加密切，并且提高维护结构的刚度，使得整个结构更加可靠、更加严密，过程中还应当重视排桩变形的问题，若在软土区域施工那么则要提前做好软土地基的处理，而后再用水泥进行浙江搅拌，提高区域范围内的抗力，避免结构出现变形等问题。 

3.2钢板桩支护 

钢板桩主要有钳口等共同构成，钢板砖的连接可以有效构筑钢板桩墙，主要用来挡水或挡土，它的应用价值相对较高。在施工规模小以及工程量少的情况下应用较为广泛。钢板桩施工同样存在弊端[4]，比如，可以引起地基变形以及噪声污染，将给周边居民的生活带来巨大影响。在深度较大的隧道深基坑坑支护施工环节此支护措施的应用需要重点控制，并且它的使用也易受到，要求相关施工人员做好系统化的设置，防止出现变形等多项问题，若基坑之后深度超过7米那么不可采用此支护方式。 

4项目实施环节深基坑支护技术的应用与控制 

明挖隧道深基坑支护技术的设计与应用过程中相对关键的环节当属初步设计，设计方案的好与坏直接影响隧道工程的施工质量，同时也决定了技术应用的可行性与合理性。深基坑支护施工技术的应用，要求在设计阶段相关设计人员掌握深基坑支护施工技术的应用要求，后再做好技术设计与规范，尽可能使得深基坑支护施工技术的应用更加科学化、合理化，尽可能使得设计目标与实际工程施工更加统一，从而令设计目标与技术应用方法处于协调的状态[5]。明挖城市隧道深基坑支护施工技术的应用过程中要结合技术的应用需求，对整个工程施工过程加以管理，从而保证施工进度按计划开展，并且也有可符合合同控制的要求，达到质量控制的标准，长此以往，有助于形成质量控制体系，利于日后技术的管理与控制。要求深基坑技术应用过程中本着经济性与安全性的原则，制定对应的深基坑支护方案，同时还需结合施工的具体情况与外部环境的变化，其中包括基坑周边的复杂环境以及基坑深度等多项因素，选择可行性较高的施工方案，同时也要加强技术管理与施工管理。实践操作环节需要结合工程规模以及施工现场周边的建筑物构筑布局，再参照基坑工程的安全系数以及稳定系数、抗滑移系数等等，尽可能使得支护结构尺寸达到隧道工程的施工标准，若过程中出现施工误差那么也应控制在合理的范围，避免出现支护结构变形等诸多问题[6]。此外，需结合区域范围内的水文条件与地质条件选择最为适宜的支护结构，保证构筑物的施工质量，同时也可减少对于整个工程施工质量的影响[6]。 

5结束语 

综上所述，本文主要针对明挖城市隧道深基坑支护施工技术的应用相关问题进行分析，提出了相应的建议，以期为有关业内人士带来借鉴与参考，尽可能保证深基坑支护施工技术应用的有效性与可靠性，规避不必要的工程事故，保证施工进度，最终为施工质量的提升提供保障。 

参考文献 

[1]赖金星,田冲冲,邱军领等.明挖隧道深基坑受力与变形的现场测试分析[J].勘察科学技术,2015,26(4):1-6. 

[2]唐玲玉,谢翡.天河机场明挖隧道深基坑施工关键技术研究[J].江西建材,2017,19(2):200,206. 

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本文字数：3920 

篇四：谈隧道工程软弱围岩检测技术

谈隧道工程软弱围岩检测技术

摘要：软弱围岩隧道施工中，由于其本身不稳定，必然会对隧道施工的质量控制、安全及经济效益产生较大影响。在隧道施工中遇到埋深较浅的情况时，需要制定切实可行的施工技术方案，为隧道施工打好基础，确保施工安全、质量和进度。文章结合工程实例阐述了在软弱围岩隧道工程中如何运用相关技术进行准确可靠的地质情况预估，以及通过对获取到的数据资料进行分析，从而探明地下岩性。实践证明，通过文中的工程实例运用的技术方法，可以判定围岩的稳定性和确定破碎段，为后续施工提供有力的指导，使施工顺利进行，并能提前规避相应的施工风险，应贯穿于软弱围岩隧道施工全过程。 

关键词：软弱围岩隧道；TSP地质预报；监控量测；探地雷达质量检测 

隧道施工过程具有程序多、内容复杂、相互交叉、隐蔽性强等特点，如何加强超期地质预报、现场监控量测，确保隧道施工安全，已成为隧道施工过程中一个突出问题；如何保证隧道的施工质量、工程质量，已成为隧道施工过程工程检测中重之又重的关键问题。因此，隧道施工各阶段的超前地质预报、监控量测和质量检测也就成为核心问题[1]。 

1工程背景 

1.1工程概况 

隧道左线起止里程ZK0+230～ZK1+497，全长1267m；隧道右线起止里程K0+280～K1+525，全长1245m。限界净宽18.25m，建筑物限高5m，拱顶圆半径为10.4m，净空面积为250.84m2。 

1.2地形地貌 

坑道区属丘陵地貌，地形较为简单，两侧洞口为坡积型地貌，冲沟较为发育，山峰呈尖凸状，山坡度一般为18～30°。山峰总的走向是从东到西，高度的最高点和最低点分别为140m和20m。 

2TSP超前地质预报 

通过地质勘查资料和设计图纸，了解到ZK1+140～K1+240为深部破碎带，并贯穿隧道洞体，位于破碎带发育段。利用TST超前地质预报方法，提前预测该段的地质状况，并与地勘资料和设计图纸进行核对，以指导施工。 

2.1设备仪器 

TSP超前地质预报系统主要由超前预报仪、触发盒、起爆机、三分量传感器等组成。超前预报仪采用24通道数，频带范围为0.01～10000Hz；三分量传感器记录X、Y、Z方向传感器的波形[2]；采用爆破触发地震波。 

2.2数据采集 

数据采集前应进行炮孔布置、传感器钻孔布置测试前准备等。具体炮孔布置与传感器布置如下：（1）传感器布设距最后一个炮孔20m，左右边墙对称布设，与炮孔在同一水平线上[3]。（2）地震波震源炮孔24个，根据主结构面走向布设在一侧，位于边墙距地面1.5m处，第一炮孔尽量靠近掌子面布设，炮孔间距1.5m，孔深为1.8m，炸药量为200g。（3）全部采用φ60mm风钻钻孔。（4）每个孔安装完毕后，必须用具有一定黏度的黄泥耦合和封堵。完成现场工作布置和仪器连接后进行数据采集。 

2.3数据处理 

采用TSPwin对TSP采集的数据进行分析，获得物理参数及反射界面分布等成果。利用获得的VP、VS、VP/VS、泊松比、杨氏模量等物理参数及反射情况综合预报隧道存在的溶洞、软弱岩层、破碎带及富水带等不良地质体。在数据处理过程中要结合隧道开挖面的实际情况进行综合分析。为了便于预测结果与实际开挖结果之间的相互验证，应给出TSP成果图。 

2.4检测结果 

（1）ZK1+140～ZK1+180，长40.0m。岩体波速在2.0km/s以上，岩体较为完整，节理裂隙较为发育，主要为密闭型和微张型裂隙，稳定性好，属弱风化石英岩。其中，ZK1+145～ZK1+150及ZK-1+165～zK1-170段反射界面密集，波速波动大，岩体破碎程度较大，属强风化石英岩。（2）ZK1+180～ZK1+240，长60.0m。岩体的波速在2.1m/s左右，岩体比较完整，节理裂隙比较发育，主要为密闭裂隙和微张裂隙，稳定性较好，属于弱风化石英岩，施工时应注意岩块的掉落，并做好支护措施。根据对TSP法超前预报所收集到的资料分析结果，预测了隧道开挖工作面前围岩破碎带的分布情况和节理裂缝的发育情况，推算出ZK1+140～ZK1+150、ZK1+165～ZK1+170存在着破碎带。预报结果与开挖结果基本一致，并对ZK1+195-ZK1+240地勘资料和设计图纸作了补充，为施工方加强支护措施提供了依据。 

3隧道现场监控量测 

3.1建立基准点 

隧道入口和出口浅埋段和隧道深度小于30m的隧道，以及在沉降段外5倍孔直径处的水平基准点（水平基准点设置、长期保存和观测需要确保坚固的点）作为每个观察点高程测量的基准。根据该工程隧道的地质地形，在隧道左右洞口的一定距离处分别设置水平基点，形成观测站的水平基点和水平控制网。 

3.2监测量测数据的收集、分析和处理，并反馈信息 

（1）获取数据。放置观察断面点后，可以使用监视仪器收集数据。现场数据收集至少由2名专职人员负责，每个数据段至少连续测量3次，并将数据记录在相应的原始记录表单中。测量时，首先记录当时的施工环境（如天气、温度、湿度），然后记录该段的里程数和该监控时间及日期。对于收集的每个数据，必须可用于分析和处理的数据处理程序。监控中，可根据位移率的变化及与开挖断面之间的距离提高或降低监控频率[4]。（2）分析和处理实测数据。①根据监测测量所收集的数据，绘制各断面围岩和支护结构的变形曲线，并根据该断面围岩稳定性是否随时间减少，初步确定该曲线各段的可变率；②使用回归分析对监测段数据进行进一步回归分析，确定最佳回归分析功能，估计围岩未来发展和变化趋势；③基于信息反馈和预测。收集的监测数据，采用数学和岩石力学相结合的方法构建信息反馈预测的隧道围岩模型，进行围岩数值计算和支护结构的内力分析，并将结果应用于隧道施工。 

3.3监测地表沉降变形的结果与分析 

对地表ZK1245的岩体进行了Ⅴ级软弱围岩分析，其岩石学为页岩、泥质砂岩，岩石结构和破碎稳定性较差。5个监测点的整体变形曲线表明，隧道开挖和挖空区域的表面沉降大于未隧道的区域，离隧道中心线越远，沉降越小，隧道开挖正上方，即拱顶a点正上方的表面沉降变化最大。此外，隧道初期支护完成后，由于围岩与支护结构的相互作用，地面沉降最终趋于稳定（收敛）。 

4探地雷达质量检测 

4.1线路布置图 

（1）衬砌质量检查。隧道施工中，初期支护和二次衬砌质量检查主要是纵向布线。隧道在水平方向共有5条测量线，分别为拱顶、左右拱腰以及左右侧墙。三车道隧道需要在隧道拱顶部分加2条调查线。（2）检查仰拱。检测仰拱也基于纵向布线，横断面布线作为辅助。测量线在隧道中心线的左侧和右侧分别沿着2m（测量线a和测量线b）的垂直方向放置，通常在发现距离为6～8m的无效线段时，可以沿隧道水平加测。 

4.2数据处理 

通常需要软件进行处理后获得有助于解释的结果或图像。雷达收集的原始数据中既有有用的信息，也有各种噪声，还有些被噪声掩盖。因此，原始数据通常经过后期软件处理，以获得有助于解释的结果或图像。数据处理的目的是抑制噪声，改善信号，提高数据的信噪比，提取数据的速度、振幅、频率、相位等特性信息。 

4.3探地雷达结果解析 

（1）钢支撑。中钢支撑衬里混凝土（钢拱、格栅钢框架等）、雷达剖面的反射信号是分布式新月形的强反射信号，表示每个反射信号都有一个钢拱结构。该雷达剖面，除扰动波信号外没有其他异常反射，衬砌混凝土结构很密集，同时后部围岩紧密结合。（2）空洞及不密实带。脱空及不密实典型的雷达剖面如图1所示。从图1中可以看出，普通二次衬砌后背脱空，具有反射波信号强、三振相明显、底面反射界面强烈等特点；初期支护具有背部回填不紧密，反射波多、杂，反射波能量强度大变化等特点。 

5结论 

在隧道施工过程中，通过上述方式方法可以保证隧道工程的安全，保证质量，保证工程进度，降低风险。（1）该隧道工程采用TSP方法进行超前地质预报工作，作为地质预报探测手段，对围岩中的软弱构造带、断层和破碎带等不良地质体具有较好的预报效果。选择该隧道部分具有代表性的超前地质预报成果，对ZK1+145～ZK1+150/ZK1+165～ZK1+170岩体进行了破碎预测，并对ZK+195～ZK1+240岩体的破碎预测结果进行了验证，是对地勘资料的一种有益补充。（2）制定监测量测的具体实施方案，并在地面沉降观测中进一步确定支护和围岩变形情况，这对现场施工提供了可靠的保证。（3）探地雷达探测数据要进行有效的数据处理，首先采用调整方向等操作，并反复使用各种参数进行处理，可达到层次分明、缺陷清晰的效果；然后根据介电常数确定内衬的厚度，进行缺陷分析等，并输出结果。 

参考文献： 

[1]陈超.施工隧道质量安全评估及数值模拟研究[D].合肥:合肥工业大学,2015. 

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本文字数：4422 

篇五：谈分离式偏压隧道施工过程仿真

谈分离式偏压隧道施工过程仿真

摘要：文章主要介绍基于地层-结构模型的施工过程数值模拟来验算其初期支护参数的设计是否合理，并满足设计要求以及合理的施工顺序和围岩加固措施。数值模拟结果表明，优先开挖埋深较小一侧隧道是比较合理的，回填加固条件下，随着隧道的施工其围岩是稳定的。 

关键词：CRD法；偏压隧道；有限元 

文章主要介绍采用大型通用有限元软件ANSYS进行高速公路分离式偏压隧道施工过程仿真分析，其主要内容为：高速公路分离式偏压隧道设计与施工概述；施工过程仿真分析；施工顺序确定；围岩稳定性分析及其辅助措施；初期支护系数评价。针对初期支护结构设计，确定施工顺序以及保证施工的安全进行。在具体计算中，所用到的单元主要为实体单元（Plane42）和梁单元（Beam3）。在具体的模拟过程中，锚杆就不具体采用杆单元来模拟了，采用简化方法，将超前加固和锚杆一起用提高围岩参数的方法来模拟。 

1设计概述 

本隧道所处的地质条件比较差，从洞口的Ⅴ级到洞中Ⅲ级围岩，特别是Ⅴ级和Ⅳ级围岩的自稳定性较弱，因此初期支护的设计要求较高。其隧道的埋深为20~100，埋深30m以下部分为Ⅴ级围岩，长100m；埋深50m以下为Ⅳ级围岩，长400m；埋深50m以上的为Ⅲ级围岩，长1000m。进出口地形为偏压状，其偏压坡度为30度，埋深最小的隧道一侧的埋深为10m，而较大侧的埋深为28m。 

2计算方法与计算参数 

隧道隧道断面宽10.554m，高8.86m，左洞埋深10.50m，右洞距左洞19.50m，埋深27.8459，Ⅴ级围岩。初次衬砌为C20混凝土，厚度为0.25m；二次衬砌为C30混凝土，厚度为0.50m；锚杆采用直径0.25m，长度3.5m@1.0m，钢筋网取直径8mm，间距25×25cm2布置；初期支护采用14#工字钢，间距1.0m。横向计算范围，：自隧道左洞中心左侧44.706m至右洞中心右侧44.706m；竖向计算范围：隧道拱部以上取30.50m，仰拱以下取20m。边界条件：底部竖向约束，左右边界横向约束。本次计算中采用了两种单元：用于模拟围岩的实体单元（Plane42）；用于模拟喷射混凝土和钢拱架的梁单元（Beam3）。由于钢拱架在隧道开挖后对围岩起到了很好的支护作用，故本次计算在取Beam3单元的几何常数时，计入了钢拱架在弯曲刚度方面的贡献。计算中围岩材料的屈服准则采用D-P准则。文章应用ANSYS有限元软件，采用释放荷载法，对开挖过程进行了数值模拟。模拟过程：启动ANSYS程序→材料、实常数和单元类型定义→建立几何模型→创建网格类型（工程上较规则位置网格大小取1m，不规则处应适当细化网格）→加载与自重应力求解；以先开挖左洞为例，加载与自重应力求解→选择左上部分开挖土体周围的一圈单元求解节点力F→重启求解器→选择左洞左上部分土体单元给予“死属性”，“杀死”所有梁单元→将之前所得节点力施加-0.8F→求解（模拟开挖后未加支护情况的围岩位移）→重启→选择左洞左上部分土体单元给予“死属性”，“杀死”所有梁单元→将之前所得节点力施加-0.3F→求解（模拟开挖后施加支护情况的围岩位移）。同理开挖左下部分土体，应当注意已支护完成面临空处钢拱架（Beam3）单元荷载完全释放（即施加0于该单元节点上），最后开挖完成当拆除中间四根临时支护，释放洞周荷载。 

3不同施工顺序受力及位移情况 

随着开挖顺序的进行，围岩竖向位移增加；但是，所增加的量不多。但先右后左的竖向位移要偏大。开挖顺序的进行，围岩竖向应力总体上是增加的；在先左后右的开挖顺序条件下，先施工左隧道时，围岩的竖向应力的增加不多，为0.01MPa左右，而施工右隧道时，围岩的竖向应力的增加比较大，为0.6MPa左右；在先右洞再左洞的开挖顺序的条件下，先施工右隧道时，围岩的竖向应力的增加大约为0.7MPa，而施工左隧道时，围岩的竖向应力几乎没有增加；这说明，在地形偏压的条件下，施工埋深小一侧的隧道对围岩应力的影响不大，而施工埋深较大一侧的隧道对围岩应力的影响比较大；总体上来说，先左洞后右洞的开挖顺序条件下的围岩竖向应力要偏小。 

4施工顺序确定 

在地形偏压的条件下，随着开挖的顺序不同，其围岩的变形也是不同的，这是由于地形的偏压导致了围岩初始地应力的不对称，这样两种地应力的叠加才出现了以上情况。具体说就是在先左洞再右洞的开挖顺序条件下的围岩竖向应力在两种不对称应力情况下的叠加有减的作用，而在先右再左洞的开挖顺序条件下的围岩竖向应力在两种不对称应力情况下的叠加有加的作用。所以说明，从围岩竖向应力的角度讲，应优先采用先左洞后右洞的施工顺序。 

5围岩稳定性分析及其辅助措施 

本节主要从围岩应力和位移，以及洞周收敛位移等方面，分析在先左洞后右洞的施工顺序条件下，采用埋深较小一侧的回填加固措施和不采用回填加固措施这两种工况对围岩稳定性的影响。在采用回填土加固措施与否两种不同的工况条件下，随着开挖顺序的变化可以看出：（1）在自重应力场条件下，由于地形的偏压导致初始位移场也是不对称的，其地形的竖向位移场形状为左下偏U形，有回填条件下和未回填条件下围岩的初始位移场的形状总体上是相同的。（2）随着开挖的进行，总体上其围岩的位移场形状都是水平方向为右上偏U形，而竖直方向为左下偏U形，但是在隧道的正上方则具有V形，V形的顶点指向隧道中心。（3）由每一步开挖情况下的位移数值大小比较可以看出，在采用回填土加固的条件下，其围岩的位移比未加固的要小，说明对于地形偏压的隧道，采用在较低一侧的土体回填来加固围岩，从而可以减少隧道施工中围岩位移。岩应力和位移以及洞周收敛位移等方面可以看出，在先左洞载右洞的施工顺序条件下，采用埋深较小一侧的回填加固措施对围岩稳定性有所提高，特别是可以大大改善施工中的位移场和应力场，从而减小因地形原始偏压带来的应力和位移的不对称。同时，在采用回填加固条件下，随着隧道的施工其围岩是稳定的。 

参考文献 

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本文字数：3034