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隧道工程的优点

隧道工程的优点

隧道工程的优点范文第1篇

关键词:软弱地层;CDR法;施工技术

在我国地铁施工中其施工进度长期受到地质条件及周边经济、社会、环境等因素的影响,这一特性在隧道施工中更为明显。在人口密度较大的区域地铁隧道的施工会受到社会、环境等因素的影响。在地铁隧道施工过程中其施工进度会受到软土、软岩等地质因素的影响较大。因此在软弱地层大断面浅埋隧道施工过程中CRD法作为新技术、新方法得到了广泛应用并保证了隧道工程高质、高效完成同时取得了良好的经济社会效益。CRD法的应用可以较好地适应于软弱地层以及周边地面环境要求较高的地区,从而促进了我国地铁工程施工水平的不断进步。

一、软弱地层大断面浅埋隧道CRD法应用简介

CRD法通常被称为交叉中隔墙法,是一种在软弱地层的隧道施工中得到广泛应用的施工方法。CRD法的应用对于缓解隧道施工中地表沉陷现象有着良好的效果,因此在城市地下铁道施工中得到了广泛应用。以下从施工特点、施工原理等方面出发,对软弱地层大断面浅埋隧道CRD法应用流程进行了分析。

1.施工特点

软弱地层大断面浅埋隧道CRD法具有很强的施工特点,这主要体现在CRD法施工需要将监控量测技术与仿真模拟技术应用到软弱地层大断面浅埋隧道的设计与施工中,并通过这些技术的合理应用对隧道施工进行适当的动态修正与参数支援,从而更好地确保施工的进行。在这一过程中隧道施工人员需要运用分台阶CRD法进行进行开挖支护工作并在隧道的拱部进行开挖前需要先进行超前大管棚的施工和小导管注浆。隧道施工人员在采用CRD法进行施工时应当首先解决复杂地质及环境条件下超浅埋超高断面大跨暗挖隧道上部覆土不稳定问题,从而为接下来的顺利施工打下良好的基础。

2.施工原理

CRD法的施工工艺原理采用预留核心土方法即在隧道施工过程中将大断面隧道分成4个相对独立的部分并进行分部施工。在CRD法施工技术的应用过程中隧道施工人员应当注重对设计流程进行优化(图1),这一施工优化流程包括了隧道断面尺寸优化、隧道开挖顺序优化、支护方法优化及仿真设计优化等内容,隧道施工人员在进行施工时应当通过辅助设备的合理应用对隧道施工信息进行合理优化。在开挖顺序的优化过程中施工人员应当优先1、2、3、4部导坑先行贯通,在这一步开挖完毕后再进行5、6、7、8部分的开挖工作,从而促使软弱地层大断面浅埋隧道CRD法的施工流程的合理优化。

二、软弱地层大断面浅埋隧道CRD法施工注意事项

在软弱地层大断面浅埋隧道CRD法施工过程中施工人员应当对施工中的相关因素进行合理分析,以下从施工安全、施工环保、施工效益等方面出发,对软弱地层大断面浅埋隧道CRD法施工注意事项进行了分析。

1.施工安全

由于软弱地层大断面浅埋隧道具有土地强度较差等特点因此施工人员在隧道施工过程中需要严格执行安全管理制度及操作规程。与此同时施工企业在提升工程安全水平时应当注重增加相关投入并制定相应措施同时处理好施工与环保的关系,从而更好地保护施工人员的人身安全和身体健康并更好地贯彻安全第一、预防为主隧道施工方针。在软弱地层大断面浅埋隧道CRD法的应用过程中施工人员应当注重进行安全宣传的持续进行。通过对施工现场的施工用电进行合理监测可隧道施工人员以有效预防施工过程中触带现象的发生。在隧道开挖过程中施工人员应当注重对氧气瓶与乙炔瓶进行隔离存放并确保隔离的距离大于5米并在隧道施工中准备相应的灭火措施。在CRD的施工过程中施工人员进行挖土作业时应当随时注意土质变化并当发现隧道中的土质出现异常情况时及时采取措施及上报上级部门,从而促使软弱地层大断面浅埋隧道CRD法施工安全水平的不断提升。

2.施工环保

由于软弱地层大断面浅埋隧道CRD法施工过程中会产生较多的大气污染与水源污染,隧道施工人员在施工过程中为了提升施工环保水平应当对暂时不使用的水泥和细颗粒散体材料进行及时遮蔽,从而有效防止大气污染的发生。在隧道施工材料的运输过程中运输车辆要进行合理的遮蔽措施,从而防止飞扬的施工材料细颗粒产生大气污染。除此之外,在容易产生粉尘的隧道中施工人员应当通过洒水的持续进行有效的减少隧道中的扬尘。在防止水污染出现时施工人员应当在CRD法应用过程中设置水污染沉淀池并将施工过后的废水进行沉淀后再进行排放处理,从而防止水污染的产生。在噪声污染的防治过程中施工人员应当在遵守《中华人民共和国建筑施工场界噪声限制》的前提下进行施工噪音的合理控制并通过选用低噪音设备同时采取合理的消音措施从而降低施工过程中的噪音并确保施工人员的身体健康。通过以上施工环保措施的有效进行隧道施工人员可以促使软弱地层大断面浅埋隧道CRD法施工过程中环境污染尽可能的得到减少。

3.施工效益

CRD法施工技术的合理运用可以有效地提升软弱地层大断面浅埋隧道的社会效益与经济效益。由于CRD法具有较为先进的特性因此可以合理节省施工材料并减少施工设备和施工人员的投入从而做到有效缩短工期从而更好地直接节约工程成本并为隧道施工单位取得了较好的经济效益。而CRD法施工技术应用的社会效益主要体现在这一技术的应用可以有效提升施工水平并保证工程的施工安全和施工质量并对其他隧道的施工控制具有重要参考价值。从而提升了隧道施工的整体水平并取得了良好的社会效益。

三、结语

随着我国国民经济的不断发展和隧道施工水平的不断提升,在软弱地层大断面浅埋隧道施工过程中CRD法施工技术得到了广泛应用。隧道施工人员在CRD法施工技术的应用过程中应当对其施工特点与施工原理有着清晰的了解,并在此基础上通过对施工过程提升施工的安全水平、环保水产从而促进软弱地层大断面浅埋隧道施工效益的有效提升。

参考文献:

[1]乔东.大断面黄土隧道中CRD法向双侧壁导坑法的转换[J].山西建筑.2013,1(2):25-27

隧道工程的优点范文第2篇

【关键词】连拱隧道;偏压;方案比选;方案优化;半明半暗

1.工程概况

榆商高速前岩隧道为双向四车道连拱隧道,设计时速80km/h,右洞290m,左洞265m。出口端地质情况为强风化云母石英片岩,片状构造,岩体呈薄层结构,节理裂隙发育,岩体较破碎,稳定性较差。隧道轴线与等高线斜交,交角45°~60°。 隧址明洞处偏压极为严重,如何确保施工安全进洞,减少大开大挖,不对环境产生破坏,设计方案的优劣将是其中的关键。

2.进洞方案的比选

在进行了充分的外业调查基础上,制定了以下三个比选方案:

方案一、选择出口桩号为K20+610。优点:缩短了隧道长度,降低了工程造价,同时隧道基础座在了坚硬岩层上。缺点:右洞边坡开挖最大高度达到了52.5m,影响美观且存在落石等潜在威胁,同时隧道右洞偏压也十分严重。

方案二、选择出口桩号为K20+635。优点:遵循了隧道设计“早进晚出”的原则,最大程度避免了高边坡。缺点:左洞明洞部分基础悬空很大,最大高度达10m,若采用浆砌片石等回填,圬工量相当巨大,且施工质量也难以保证。

方案三、左洞出口桩号定在K20+610,右洞出口桩号定在K20+635。优点:避免了左洞的基础悬空,也显著降低了右洞明洞开挖的高边坡。缺点:查找资料没有找到连拱隧道进洞桩号相差25m的同类工程。

通过简单比选,可以很明显的看出方案三的优越性,虽然没有找到可以参考的同类工程,并且项目要求时间紧,任务重,但我们还是选择了方案三作为施工图纸的推荐方案,我们相信通过优化后的方案三定能完美的解决隧道基础悬空与高边坡之间的矛盾。

3.推荐方案的优化

基本的出洞方案已经确定,但仍然有几大需要解决问题,下面我们将对方案做进一步的完善和优化。

(1)洞门型式的选择。隧道出口围岩破碎,地质条件复杂,存在落石、崩塌等潜在威胁,所以选择端墙式洞门是一个明智的选择。

(2)基础悬空的解决办法。为了避免路基高边坡及确保隧道尽早安全进洞,右洞出口桩号位置明洞基础存在较大的悬空,处理办法采用C15片石混凝土基础,这种处理措施安全上有保障,经济上也较合理。

(3)明洞偏压问题。隧道存在偏压,明洞地面线较低一侧需设置偏压挡墙。由于连拱隧道右洞较左洞晚25m出洞,如只在左洞明洞低地面线一侧设置挡墙,右洞K20+610~K20+635仍有可能在松散围岩的推力作用下使隧道衬砌出现多种病害,所以右洞低地面线一侧也需设置偏压挡墙,但注意挡墙尺寸,不容许侵入左线的路面范围。

(4)边坡开挖的安全问题。虽然右洞已经尽可能遵循“早进晚出”避免“大开大挖”等原则,但如果采用明挖方式开挖明洞,K20+610~K20+620段仍然会出现较高的边坡,对围岩扰动较大,且影响施工安全。对此段落采用明洞暗做(半明半暗)的开挖方法可以有效避免上述问题。半明半暗施工工序图见图1。

图1 右洞半明半暗施工工序图

(5)进暗洞的桩号。通过综合考虑隧道的型式、地面线高度以及施工方法等因素,左洞进暗洞桩号选择在K20+600(明洞10m),右洞进暗洞桩号选择在K20+610(半明半暗结束位置)。即右洞挡墙结束位置正好为右洞进暗洞位置,也是左洞明洞的开始位置。这样做的好处在于右洞挡墙与连拱隧道的中隔墙做到了“无缝连接”。如果挡墙做短则显得非常突兀,不协调。如果挡墙做长则占用了中墙位置,无法施做左洞明洞及中隔墙。

(6)施工的步骤。 先施工导洞,贯通后施做中隔墙,再施工右洞,右洞施工一段时间后再施工左洞,须保证左洞施工滞后右洞至少40m。这样的施工顺序可以最大限度的减少隧道开挖对围岩的多次扰动,有利于发挥围岩的自稳能力。

至此,前岩隧道出口由偏压引起的所有问题都得到了很好的解决。

4.结束语

偏压隧道是设计工作中经常遇到的问题,解决办法包括设置偏压挡墙、半明半暗开挖、反压回填等许多方法,具体方案的选择应结合隧道的型式、地质、地形、水文状况等因素综合选定,基本方案选定后,再进行细部的优化,相信一定可以做出完美的设计。

【参考文献】

[1]公路隧道设计规范.人民交通出版社,2004.

隧道工程的优点范文第3篇

本文以杭州钱塘江流域某大型越江隧道工程为例,结合盾构隧道精益施工理论,对大直径盾构隧道精益施工进行了分析研究,总结了优化施工和管理的方法,为大型盾构隧道工程寻求改善方法。

关键词

盾构施工;越江隧道;精益施工

1、引言

盾构作为具有高效、安全优点的盾构隧道施工方法,已经成功的运用于众多工程中,尤其是近年来隧道工程正朝着大直径、长距离、大埋设的方向发展。本文将在大型盾构隧道的建设中引入精益思想,建立盾构隧道精益施工理论,并结合钱江盾构隧道工程,分析在实际工程对盾构隧道的精益施工的运用,以便能够为大型盾构隧道工程寻求改善方法。

2、盾构隧道精益施工理论基础

从精益思想的基本原则和大型盾构隧道面临的施工特点、工程挑战出发,盾构隧道精益施工的定义为:在大型盾构隧道施工中有效融合精益思想,使隧道施工中的一切浪费得到有效减少,确保隧道盾构得到有效推进,使各工序的施工能够及时进行。

3、钱江隧道精益施工运用研究

3.1钱江隧道施工方法及特点

(1)工程施工方法根据主要技术标准及工程地质条件,经过多方研究及专家评审,钱江隧道采用一台德国海瑞克生产的Φ15.43m大直径泥水平衡盾构进行掘进施工。盾构隧道衬砌结构设计尺寸为内径13.7m,外径15m,衬砌厚0.65m,环宽2m。采用通用环管片(双楔形)错缝拼装。每环由10块管片构成,其中标准块7块,邻接块2块,封顶块1块。根据现场地形、地貌、环境条件和施工方法的不同,钱江隧道工程划分为三大施工段:1)江南段:包括江南暗埋段和引道段,还有附属的风塔、管理中心用房等。2)江中段:由于仅有一台盾构机可使用,工程先从江南掘进西线隧道至江北后调头,再沿东线掘进回江南。3)江北段:江北工作井、暗埋段、引道段和接线道路等。(2)施工特点钱江隧道工程的主要施工特点有:1)仅由一台15.43m大直径泥水平衡盾构往返进行总长超过8km的隧道施工,而钱江通道及接线工程是浙江省的重点工程,工期要求高。2)施工场地的限制:由于地理条件的限制,工程的大部分设施及盾构段的所有配套设施,如泥水系统、预制构件加工、施工场地等均只能布置在江南。江北仅考虑江北工作井、暗埋段、风塔及管理站的建设。3)材料运输距离长:由于主要的施工配套设施均布置在江南,东线隧道自江北向江南掘进时,泥水、管片以及各种原材料均需要从江南利用已建成的西线隧道运输到东线施工隧道,短运输距离约4.5km,随着东线隧道掘进,最长的运输距离将超过8km。

3.2隧道精益施工应用研究

(1)内部同步施工由于钱江隧道施工仅采用一台盾构,工期较为紧张,根据钱江隧道工程的具体情况,采用隧道内部结构和隧道掘进的同步施工方法。隧道完成内部施工后的隧道断面如图1,完成管片拼装后,放置预制口字件,然后浇筑两侧的压重块,再现浇牛腿,后浇筑路面板。一个断面上除了少数工序可以进行立体化同时施工以外,大部分工序均需按照一定的先后顺序来进行。只有同时不同断面的施工,形成不间断的价值流动才能避免工作不连贯造成的浪费。(2)现场规划管理由于江北条件的限制,钱江隧道的主要施工场地只能布置于江南,功能设置包括生活、办公、泥水处理、商品混凝土生产、钢筋处理、管片堆放等部分。结合江南现场的形状特点,遵循盾构隧道精益施工的原则.经过现场实地调查,发现钱江隧道的总体现场规划较为合理,在施工中显示出主要的优点突出表现在:1)不同功能区的合理位置安排使得现场未出现往返运输。2)道路规划合理,虽然施工现场有多种大型运输车辆,但在地面未发生运输冲突,即使在工程施工高峰时期,工地现场也未出现运输车辆堵塞、排队的现象。3)钢筋车间、构件生产场地和混凝土搅拌站位于场地西南角,形成构件生产的完整功能区,消除了对其他施工作业的干扰。4)推行盾构隧道精益施工钱江隧道内各种施工工具摆放整齐,随施工推进移动,减少占用道路的面积,创造了整洁、舒适的施工环境。(3)运输管理隧道施工期间的材料运输主要模式有:有轨运输和无轨运输。从供应链成本考虑,长距离运输采用有轨方式更加经济,但有轨运输灵活性较差,难以使内部结构同步施工。盾构隧道精益施工要求从隧道施工全局出发,采用无轨运输模式可同时满足隧道掘进和内部施工的要求。钱江隧道精益施工运输要求遵循以下原则:1)首选在盾构机维修保养时间段进行的是混凝土浇捣,混凝土搅拌车和管片车不可同时运行,根据内部施工需要其他小型车辆可随时运输。2)由于在混凝土初凝之前必须完成混凝土运输、浇筑,因此应优先让混凝土搅拌车通行;管片车和双头车在双向通行处等待,待混凝土搅拌车让出通道后再驶入。钱江隧道现场,混凝土搅拌站根据每天收到的内部施工计划进行生产,然后在同步施工队发出运输指令后,拉动混凝土搅拌车的运输;管片、同步注浆浆液及口字件的运输则由盾构推进控制室发出指令拉动进行,满足盾构隧道精益施工反映盾构掘进实时需求的思想。

4、小结

隧道工程的优点范文第4篇

(1)工程建设环境。汾江路延长线工程在中心组团核心区内部,规划道路红线宽度为50米,双向六车道。地铁1号线延长线沿汾江路敷设,汾江路延长线过东平水道方案必须和地铁一并研究考虑,且根据近期的建设要求,1号线在过东平水道后转向东,沿6号线线位行进,需预留远期拆解条件。汾江路通过东平水道位置河道弯曲,河床高度起伏变化较大,最深处底标高为-19.31米。河道水面宽度目前约250米。东平水道有二级通航要求。(2)东平水道段地质情况。工程拟建场地属珠江三角洲海陆交互沉积地貌类型区。

二、设计方案简介

1.方案分类。根据市政道路与地铁工程过东平水道的关系进行分类:路(市政)桥轨(地铁)隧方案、路桥轨桥方案、路隧轨隧方案。根据过河段的施工方法分类:有桥梁跨越方案、沉管法隧道下穿方案、盾构法隧道下穿方案、矿山法隧道下穿方案、明挖法隧道下穿方案。由于路桥轨桥合建方案、围堰明挖法对周边环境影响太大,并对整个路段交通、通航等都有较大影响,故本文对这两种方案不做论述。

2.路桥轨盾构分建方案。市政道路采用桥梁跨过东平水道,地铁采用盾构下穿,在东平水道南侧地铁设置预留拆解节点(左右线各1组9#单开道岔)以满足预留远期线路向南延伸的条件。该方案市政道路与地铁平纵断面上相互影响最小。优点:由于不受地铁合建影响,桥梁最大坡度可以采用4%,主桥段较短;对地块影响小,局部占用地块,但是在红线退缩范围内,不会对用地造成影响;造价较低,节省投资。缺点:在东平水道北侧,为了避免隧道穿越地块,区间沿市政桥梁的两个桥墩中间穿越,施工难度相对较大,要求地铁区间与市政桥梁紧密配合,固化两者之间的关系。本方案投资估算总额为11.28亿元。其中市政道路部分投资3.94亿元;地铁部分投资7.34亿元。

3.路轨沉管合建方案。根据建筑限界、结构受力以及施工要求,拟定沉管截面尺寸为41m×9m(宽×长),顶底板厚为1.5m,侧墙厚1.1m,中隔墙厚0.6m。优点:采用沉管法施工隧道埋深最小,减小了区间明挖段的埋深。缺点:(1)河底埋深大、河面宽度小,呈“V”型,采用沉管施工投资高;衔接段采用明挖法施工,埋深大、地质差,投资高;(2)地铁隧道与市政道路在河两侧线路分开段空间关系复杂,且与地铁隧道合建线路纵坡受到影响,明挖施工段长,且需同期建设,施工难度较大;(3)市政隧道敞口段对澜石站的设置和使用有影响。本方案投资估算总额为18.08亿元。其中市政道路部分投资10.19亿元;地铁部分投资7.89亿元。

4.路轨盾构合建方案。地铁与市政隧道合建方案最佳布置宜分两层,上层为3条汽车道,下层为一条地铁道;隧道断面尺寸为:内径13.3米,外径14.5米,管片厚度600mm,车道板厚600mm。优点:盾构合建过河,盾构隧道空间得以充分利用,过河段平面宽度较小。缺点:(1)由于受地铁合建影响,盾构隧道最大坡度为3%,隧道总长较长。且受盾构隧道最小覆土要求影响,隧道埋深较大,约18m;(2)由于地铁与市政道路坡度不同且需要在南岸设置预留线路拆解的道岔,导致盾构段长度减小,明挖长度增加,该段埋深大、地质差,费用高;(3)隧道侵入了路西侧地块内的专业市场用地,对规划用地影响大;(4)由于盾构断面较大,隧道顶至河床底部需要较大的安全距离,导致地铁线路埋深很大,由于受线路纵坡限制,澜石站、小布站车站埋深都很大;(5)市政隧道南侧敞口段在小布站的正上方,导致小布站的覆土厚度大;北侧敞口段分割了澜石站,对澜石站通道设置影响大;(6)造价高,当不能利用旧盾构机、需新购盾构机时造价更要大大增加。本方案投资估算总额为17.09亿元。其中市政道路部分投资10.55亿元;地铁部分投资6.54亿元。

5.路轨盾构分建方案。地铁和公路隧道位于不同隧道内,上层为2条汽车道,下层为一条汽车道,地铁隧道另外实施;市政盾构隧道内径11.4米,外径12.4米,管片厚度500mm,车道板450mm。优点:(1)由于不需同地铁合建,盾构隧道直径较小,最小覆土要求也较小,隧道埋深较浅,约14m,减小了澜石站、小布站的线路埋深;(2)市政隧道不受地铁线路影响,盾构段长度较长。缺点:(1)对东平水道北侧地块影响很大,进入地块20米,长度超过1.2公里;(2)由于市政隧道东侧水道有较大凹坑,比一般地段低约4m,导致地铁线路埋深较大,由于受线路纵坡限制,澜石站、小布站车站埋深都较大;(3)市政隧道敞口段对两个站的设置和使用有影响。本方案投资估算总额为15.37亿元。其中市政道路部分投资10.0亿元;地铁部分投资5.37亿元。

6.路矿山、轨盾构方案。由于不需同地铁合建,矿山法隧道可以采用最大5%坡度上下坡。隧道洞径较大、覆土厚度大,加大了市政线路埋深,增加了市政隧道长度,且采用矿山法施工江底隧道,地质条件一般,施工风险较大。

隧道工程的优点范文第5篇

关键词:隧道勘测;围岩工程地质;围岩稳定性;

中图分类号: K826.16文献标识码:A 文章编号:

引言

隧道勘测的目的是为确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案,对隧道地处范围内的地形、地质状况,以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测,查明隧道施工地点的工程地质条件,分析围岩稳定性,为公路路线必选和工程预算提供科学依据。公路隧道的特点是断面大、隧道长、地质条件复杂,隧道掘进面前方和洞口的不良地层条件极易引起隧道塌方、涌水。隧道地下工程围岩地层的复杂性和不可见性,增加了勘探人员工作的难度。因此,在隧道勘探设计过程中对围岩工程地质的调查和分析,并积累隧道工程资料和经验,为将来公路隧道的设计和施工铺平了道路。

1、公路隧道勘测设计工作重点

进行公路隧道规划、设计、施工和维护管理,应预先获得各种资料,因此需要进行调查。包括地形调查、地质调查、气象调查、环境调查、施工条件调查以及与工程有关的法令法规调查等。这些调查越广泛、深入细致、准确,所起的作用就越大。

(1)文献资料的收集:包括地形地貌资料、工程地质与水文地质资料、工程资料、气象资料、灾害及预算资料等。

(2)地形地质调查:地形调查是为路线服务的,目的是在现有地形条件下使路线满足规范要求,并尽可能的得到优化,这是设计的需要;地质调查是核对在实际地质条件上是否可能,是否可以得到一个稳定的结构物。包括:地质调查、资料整编、地质详查、涌水调查、气象调查等工作。

2、围岩工程地质条件对隧道勘测的重要性

2.1 围岩工程地质对隧道的重要性

工程地质条件会随着区域的不同而发生变化,这样的条件直接影响到隧道施工及后期运营、养护。本节主要从隧道选址、施工条件和衬砌支护三个方面讨论围岩工程地质条件对隧道的重要性。

2.1.1 围岩工程地质对隧道选址的重要性

1)岩体结构及种类

花岗岩、玢岩、斑岩、蛇纹岩、温泉变质作用的安山岩和凝灰岩、泥岩、片岩类、千枚岩和岩堆等,都应给予特别注意。例如花岗岩往往有深部风化,有的变为花岗岩风化土,沿断层易风化,花岗岩中的断层难以发现,风化带和变质带的宽度不同。这些岩石的种类及发生的物理化学风化对于隧道选址和施工将会产生重大影响。基本岩体或特殊地质体调查不细致对于施工、养护将会造成额外经济损失。

2)地质构造

重点研究大型断裂构造是否为活动断裂。如为活动断裂应避开。隧道还应尽量避开断层破带,特别是含水丰富的破碎带,必须穿越时,隧道应与之垂直或大角度斜交通过,并应提醒设计施工方做好支护及排截水措施,预防出现坍塌、避免富水破碎带出现突水涌泥现象造成安全事故。

3)初始地应力

岩体初始应力对隧道围岩的稳定性有较大影响,特别是高初始应力的存在。高初始应力会导致隧道洞壁岩体在开挖过程中时有饼化、岩爆等不良现象的发生,造成隧道成洞性差。高初始应力主要存在于埋深大、构造作用强烈的隧道。因此,对于深埋隧道应通过地应力测试结果按公路隧道设计规范判定是否存在高初始应力地段。

2.1.2 围岩工程地质对隧道施工的影响

随着隧道施工工艺和施工机械的不断更新,原本单一施工的技术早已经被多样化、复合型施工工艺所代替,这样对隧道工程质量、安全性、环保的要求也就更高。

传统的钻爆法施工现在已经发展的非常成熟,相比TBM技术有其自身的优势,例如:钻爆法适用范围广,不受隧道断面尺寸和形状的限制,且对各类围岩均能适用,对不良地质条件的适应能力较强;当地质条件变化时,可对设计方案及时进行调整,施工工艺可随之机动灵活变化;施工设备便于运输、组装和转移,重复利用率高;多年来已积累了丰富宝贵的施工经验,形成了科学完整的工艺,技术相对比较成熟;造价低,在中国国情下有明显的经济优势。当然,钻爆法也有着缺点与不足,如:施工工序多,施工过程中各工序干扰大,开挖速度慢;对地层扰动大,超欠挖现象严重,容易诱发岩爆等围岩稳定性问题;施工安全性差,工作环境恶劣,工人劳动强度大;开挖工作面,提高了工程造价;工程质量控制难度大,施工质量不如TBM掘进技术。

2.1.3 围岩工程地质对隧道衬砌类型及材料选择的重要性

隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物。通过长期观测,发现围岩不仅对衬砌产生压力,同时还约束衬砌变形。洞身衬砌的断面形式、厚度和材料往往由围堰工程地质情况通过衬砌计算决定的。

1)衬砌材料

混凝土、钢筋砼:优势是整体性好,既可以现场浇筑,也可以加工预制,而且可以机械化施工。其本身密实性较好,具有一定的抗渗性,能够有效的防止因为围岩松动产生的透水现象。

喷射混凝土:将混凝土干拌合料、速凝剂和水,用混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面凝结而成,密实性高且能快速封闭围岩裂隙。密贴与岩石表面,早期强度高能很快起到封闭岩石缝隙的作用。

锚杆与锚杆支护:锚杆是用机械方法加固围岩的一种材料。围岩不够稳定时,还可以张挂金属网。对于松散体围岩有较好的防护能力。

2)衬砌类型

①直墙式衬砌:通常用于垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩。对于公路隧道,直墙式衬砌结构的拱部可采用圆割拱、坦三心圆拱等。

曲墙式衬砌:通常在Ⅳ级以下的围岩中,水平压力比较大,为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。当地基条件较差时,为防止衬砌沉陷,可设置仰拱,使衬砌形成环状封闭结构。

复合式衬砌:这种衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别,如果以喷砼、锚杆或构件支撑的一种或几种组合作为初期支护,对围岩进行加固,维护围岩稳定。待初期支护的变形基本稳定以后,进行现浇混凝土二次衬砌,二者合称复合式衬砌。

圆形断面隧道:为了抵御膨胀性围岩压力,隧道可以采用圆形或近似圆形的断面。这种断面可以使用掘进机进行开挖。

矩形断面隧道:采用沉管法施工时,其断面形式为矩形。一般在软土地区,不能抵御较大的水平推力的地方采用矩形断面隧道。而且矩形断面隧道的利用率也非常高,城市隧道使用较多。

结语

隧道围岩工程地质条件对隧道勘测设计十分重要。尤其对隧道选址、施工、运营方面起着决定性的作用,对隧道周围环境也产生了较大的影响。在倡导绿色施工、绿色运营的今天,隧道的施工正是充分展现可持续发展战略的平台。这其中,围岩工程地质决定了隧道勘测设计的好坏。

参考文献

[1] 徐伟军.工程地质勘察与水文地质.城市建设.2010(18).

[2] 尹俊涛,尚彦军,傅冰骏,曲永新.TMB掘进技术发展及有关工程地质问题分析.

和对策.工程地质学报,2005(待刊).