隧道施工技术—王建宇rev
公路隧道仰拱裂缝原因分析及技术处理
公路隧道仰拱裂缝处理技术杨伟，王国良（中国葛洲坝集团股份有限公司重庆分公司，重庆，401320）摘要: 以某隧道仰拱及路面混凝土面板出现裂缝为例，通过沉降开裂观测数据，全面分析了隧道仰拱裂缝产生的原因，并提出相应的治理措施。
关键词:隧道; 仰拱; 裂缝；原因分析；处理技术某工程在隧道已经铺设好的沥青混凝土路面中间出现裂缝，缝宽约为1--8mm，裂缝主要集中在路面中间面板混凝土分缝部位，呈洞轴线纵向走向，隧道裂缝出现在紧急停车带（车行横洞）部位向左右两边各100m的范围；隧道混凝土侧沟与路面沥青交接的部位明显有拉裂的纵缝，最宽约有1.2cm。
本文针对隧道仰拱及填充的裂缝变形情况进行监测并进行原因分析，提出合理的处理方案，并对处理后的仰拱进行定期监测，为今后隧道仰拱施工起到指导作用，保证了隧道的质量及施工安全，同时对同类地质条件下的隧道施工具有借鉴意义。
1 工程概况1.1 概述某隧道分为两条隧道，分别是1号、2号隧道，1号隧道（ZK2+292~ZK3+496），线路全长1204m，2号隧道（YK2+405.261~YK3+488.261），线路全长1083m，隧道总长度为2287m，隧道净空限界采用9.75m×5m。
1.2 工程地质工程区为构造剥蚀低山丘陵地形，总体为低山、丘陵、残岭与冲沟、槽谷相间分布，地形切割较强烈，连续性较差。
工程区属低山丘陵地貌，槽谷冲沟发育，地表泄水条件一般较好。
赋存的地下水有孔隙水和裂隙水两种类型。
孔隙水：主要赋存于第四系松散堆积物中，接受大气降水补给，地下水贫乏。
裂隙水主要有两种赋存情况：第一为层间裂隙水，主要赋存、运移遂宁组（J3s）砂岩地层裂隙中，流量一般小；第二为风化带裂隙水，主要赋存、运移于粘土岩、粉砂岩风化岩体内，属浅层风化裂隙水，主要接受大气降雨的补给，以泉水形式溢出，一般流量较小。
仰拱裂缝段上覆岩体厚40.0~135.0m，最大厚度162m，岩体新鲜较完整，完整性系数0.65左右，地下水呈滴水状态，局部洞段呈线流。
论浅埋超大跨度公路隧道施工技术
论浅埋超大跨度公路隧道施工技术发布时间：2022-05-18T08:35:35.635Z 来源：《工程建设标准化》2022年第3期作者：吴朝飞[导读] 公路隧道工程施工环境复杂，稍有不慎就会发生塌方等安全事故，吴朝飞52263119950119****摘要：公路隧道工程施工环境复杂，稍有不慎就会发生塌方等安全事故，从而严重影响公路施工质量和工期，甚至会造成巨大的人员伤亡，不利于保证公路项目经济效益和社会效益。
鉴于此，依靠现有的工程建设技术，以公路的建设为基础，能够不断增加我国公路整体建设长度，这样一来，就可以为我国未来交通方面的便利奠定基础。
但是，有关交通方面的建设仍然存在一些需要解决的问题，公路建设的关键问题就是隧道施工，因此，我国相关部门应该加大对隧道施工问题解决的重视力度。
关键词：公路；隧道工程；爆破引言随着经济和交通行业的快速发展，我国的公路事业快速发展，公路网络日渐完善。
但公路工程的建设施工难度较大，部分路段受到地质地形条件的限制，要修建隧道，隧道施工的难度远远高于普通路段，在施工时涉及的技术要点非常多，只有做好技术选择与施工控制，才可以保障隧道施工目标的实现，达到公路隧道施工的良好效果，发挥公路在经济、社会方面的重要作用。
1公路隧道施工特点分析公路隧道的施工过程与其他的工程项目有所不同，其自身具有独特的特点，具体的施工特点可以分为以下四点：（1）公路隧道施工难度比较大。
众所周知，公路隧道的相关作业内容主要是在洞内进行的，因此，在进行隧道施工的过程中，施工进度会受到各个方面动态因素的影响，与此同时，隧道的周边环境也会影响着施工的整体效果。
隧道内的施工场地是比较狭小的，所以一些大型的机械设备很难被运输到施工现场，且由于机械设备的使用不当，施工现场可能经常会发生隧道坍塌等相关事件，从而影响了公路隧道工程项目的整体建设流程。
（2）公路隧道施工周边环境较差。
在隧道中进行相关施工作业，施工进程会受到多方面不确定因素的影响，比如施工的周边环境：岩石、地质形态、温度、湿度等等，这些因素都会影响隧道的开挖进程。
隧道工程施工参考文献
随着我国基础设施建设步伐的加快，隧道工程在交通、能源、水利等领域发挥着越来越重要的作用。
为了提高隧道工程施工质量与效率，以下列举了一些关于隧道工程施工的参考文献，以供相关研究人员参考。
1. 刘佳. 论述铁路隧道施工技术常见问题及改进措施[J]. 工程建设与设计，2017,（06）：134-135.本文针对铁路隧道施工过程中常见的问题，如地质条件复杂、施工环境恶劣等，分析了问题产生的原因，并提出了相应的改进措施，以提高隧道工程施工质量。
2. 王晓佳. 复杂地质条件下铁路隧道施工关键技术分析[J]. 工程建设与设计，2017,（06）：146-147.本文针对复杂地质条件下铁路隧道施工的关键技术进行了分析，包括隧道围岩稳定性、施工方法选择、施工监测等方面，为复杂地质条件下隧道工程施工提供了理论依据。
3. 郭军浩. 浅谈复杂地质条件下铁路隧道施工技术[J]. 工程建设与设计，2017,（06）：152-153.本文对复杂地质条件下铁路隧道施工技术进行了探讨，分析了复杂地质条件对隧道施工的影响，提出了相应的施工技术措施，以确保隧道施工顺利进行。
4. 刘高锋. 隧道施工的质量以及安全防护措施[J]. 工程建设与设计，2017,（06）：158-159.本文从隧道施工质量和安全防护两个方面，探讨了隧道工程施工过程中的关键问题，提出了提高隧道施工质量和安全防护措施的方法。
5. 唐解，张建刚. 浅析山岭隧道下穿村庄施工技术[J]. 江西建材，2017,（06）：129-132.本文针对山岭隧道下穿村庄施工技术进行了分析，探讨了施工过程中可能遇到的问题，并提出了相应的施工技术措施，以确保施工顺利进行。
6. 郭立军. 小净距隧道围岩变形特征及施工方法优化[J]. 铁道建筑，2017,（03）：50-52.本文针对小净距隧道围岩变形特征及施工方法进行了研究，分析了围岩变形对隧道施工的影响，并提出了相应的优化施工方法。
双城隧道施工中监控量测的应用
第凡 天 的总下沉量为
ｈｎ＝ ・
其 中， ｈ 为第 ｉ 次 量测 的拱 顶下 沉量 （ ｍ ｍ）． 拱 顶下 沉 量 测 每 断 面布 置 １ ～ ３个 测 点 ， 各 测 点 位置 如 图 ２所示 ．
易受其顶部第 四系潜水影 响 ， 易发 生泥岩软化 现
象， 影 响 围岩稳 定性 ． 双城 隧道 远景 图如 图 １所示 ．
２ 监 控 量 测 组 织 实 施 方 案
结合双城 隧道 的实际情况 ， 根据 Ｊ Ｔ Ｊ ０ ４ ２ —９ ４
《 公路隧道施工技术规范》 ， 设计 了双城 隧道施 工
监 测 方 案． 监 测 的 主要 内容 有 ２个 必 测 项 目 ， 分别 是净 空 收敛 量 测 及 拱 顶 下 沉 量 测 ， 和 ３个 选 测 项 目， 分别 是地 质 与支 护状 况观察 地 表沉 降量 测和 锚 杆拉 拔试 验 ． 文 中 主要 研 究 了其 中的 ２个项 目， 即 净 空 收敛量 测及 拱顶 下沉 量 测． 周边 收 敛及 拱 顶 下 沉是 隧道 围岩应 力状 态变 化 的最直 观反 映 ， 量测 周
ｂ＝（ １ ｘ 、 Ｙ 、 ） ／ （ １ ｘ 、 、 ） ＝０ ． ２ １ ６ ／ ０ ． ９ ２＝０ ． ２ ３ ５ ，
６ ｌ ，＝Ｙ、一 ｂ ｘ、＝０． ０ ８ ５— ０ ． ２ ３ ５ ×０ ． ２１ ６＝０ ． ０ ３ ４．
即 １ ／ ｙ＝０ ． ０ ３ ４ ＋０ ． ２ ３ ５× １ ／ ｘ．
面在这段时间内的收敛值 ， 其累计值就是这个断面 的周边收敛值． 各测线相邻 ２次测量的收敛值为
△Ｕｉ＝ Ｒ 一 １一 Ｒ ．
第 凡次 的总 收敛 值为
＝
∑△ ．
211026781_上第三系富水粉细砂地层隧道综合施工技术
Value Engineering0引言随着我国基建的快速扩张，西部地区交通建设也随之越来越多，地下工程设计选线不可避免地要穿越不良地质，隧道工程的施工难度较以往加大[1]。
上第三系中新统砂岩，粉细粒结构，局部为中细粒结构，泥质胶结，遇水易软化，为极软岩，产状平缓，节理发育，呈粉砂状松散结构，易坍塌[2]。
苏辉[3]针对隧道第三系富水粉细砂层，采用洞内注浆和降水等措施解决工程难题；王怀正[4]将地表降水或隧道内超前降水应用于隧道富水地层，取得了较好处治效果；牛斌[5]基于理论模型、试验数据等，分析验证富水隧道注浆加固可行性；刘鹏飞[6]介绍了富水隧道超前帷幕注浆的施工技术，并对注浆加固效果进行详细评价，可以达到隧道安全施工的目的。
上述相关研究为富水粉细砂层中隧道施工提供了一定的技术参考。
富水粉细砂层自稳性差，遇水极易产生溜塌，导致掌子面失稳。
目前上第三系富水粉细砂层的综合施工技术研究较少。
本文以某铁路隧道为例，详细介绍了“地表降水+帷幕注浆”超前支护综合施工技术，以期为类似工程地质隧道施工提供经验借鉴。
1工程概况1.1工程地质某隧道位于宁夏回族自治区中卫市境内，起讫里程为DK39+990~DK57+753.3，全长17763.3m，隧道最大埋深约380m。
DK43+925~DK44+515段位于低中山区，地面高程约+1527.50m~+1575.0m，地表沟谷发育，围岩岩性为上第三系中新统砂岩，粉细粒结构，局部为中细粒结构，泥质胶结；泥岩呈泥质结构，易软化和风化，为极软岩，产状平缓，节理发育，呈粉砂状松散结构，易坍塌。
地下水位高程在+1453.40m~+1480.85m，地下水位埋深约60.2~73.6m，隧道洞身位于地下水位线以下约49m，为弱富水区。
土体及结构物理力学参数如表1所示。
1.2水文地质为评价地表降水方案的可行性，以查明该段地层含水率、渗透系数等水文地质条件，在该段补充4个水文地质勘察孔，分别位于线路中线左侧8m、右侧12m，孔深64.7-120.09m。
隧道衬砌水压力荷载
隧道衬砌水压力荷载随着路网向山区的拓展，线路标准的提升，特别是高速铁路和高速公路大规模的修建，需要修建大量的“深”、“长”、“大”山岭隧道及江、河、海底隧道。
在山岭隧道的修建过程中，经常会遇到地质条件复杂的地层，有时须穿越高水压富水地区，如渝怀铁路圆梁山隧道、锦屏输水隧洞。
在水下隧道修建过程中，地下水问题更是突出，如日本青函隧道、英法海底铁路隧道、厦门翔安海底隧道、青岛胶州湾海底隧道。
本文将对隧道衬砌水压力荷载进行讨论。
标签：隧道；压力；荷载以往，我国山岭隧道工程设计中，对地下水治理采用“防排结合，以排为主”的原则，将衬砌背后的水通过排导系统排入隧道水沟，通常在设计衬砌结构时不考虑外水荷载。
“以排为主”虽能减小衬砌水压力，但不能根治隧道的各种水害，而且直接导致洞顶地下水位下降、地表水和井泉涸竭、地面岩溶塌陷、生态环境恶化，影响人们的生产和生活，隧道部门也苦于补救和巨额赔偿。
生态和环境保护是21世纪可持续发展的主旋律，隧道工程建设必须适应环境保护的要求。
在对地下水的处治过程中，隧道设计理念更新主要体现在防排水措施的变化，而不同的地下水处治方式，会产生不同的衬砌水荷载问题。
地下水对衬砌支护系统的力学作用对隧道的施工安全和建成后的结构可靠度具有重要影响。
到目前为此，国内外学者针对隧道水荷载的研究主要有衬砌水压力取值问题、涌水量预测问题、围岩与衬砌渗流力计算、裂隙岩体渗流状况、水荷载下围岩及衬砌受力状态等几个方面。
1 衬砌水压力问题1.1隧道规范对水压力的考虑国内较早提出衬砌水压力荷载问题的主要集中在水工隧洞界，相比水工部门而言，交通部门对隧道水荷载问题认识水平和研究深度均存在明显的差距。
随着人们对地下水与隧址周边生态环境密切相关的认识不断深入，对隧道工程中地下水处治原则进行了深入的思考，在渝怀铁路的建设中，铁道部第二勘察设计院提出隧道地下水处治的“限量排放”新理念。
至此，隧道工程水压力荷载问题也就完全凸现出来了。
地下拱箱复合结构隧道明挖顺筑法修建关键技术
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第 ３ ３ 卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 ５月
隧莲建 馁
Ｔ ｕ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｃｏｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏｎ
Ｖｌ 、 １ ． ３ ３ ＮＯ ． ５
Ｍａ ｖ ２ ０ｌ ３
地 下拱 箱 复 合 结构 隧 道 明挖 顺 筑 法修 建 关键 技 术
周彦军 ，刘化 宽
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大相岭泥巴隧道关键施工技术
大相岭泥巴山隧道关键施工技术中铁十二局集团有限公司2017年6月北京李建军目录CONTENTS工程概况一施工难点二成果推广应用四关键施工技术三一、工程概况泥巴山隧道为雅西高速公路的控制性工程,也是交通部科技示范工程长度特长,单洞达10007m，为当时西南地区最长的隧道埋深特大，最大埋深1650m，且山体宽厚钻爆法单口掘进5130m,工期48个月主洞日最大涌水量达87500m3，斜井日最大涌水量达27000m3出口端两条通风斜井全长1822.08m、坡度31.5%地质条件复杂：隧道洞身主要穿越火山岩，出口段还有碎屑岩和碳酸盐岩，IV、V级围岩占80%以上地质灾害多：仅出口端就穿越8条大断层和多条支断层泥巴山隧道于2011年12月按期贯通破碎带，大变形段805m二、施工难点挤压大变形（一）据地勘资料知，在K62+650～K63+100m段，岩性为凝灰质碎屑沉积岩，岩质极软，且地应力偏高具备发生大变形的条件，因此预测本段施工中可能会发生挤压大变形。
岩爆（二）隧道地质复杂，构造强烈，地应力高，据设计文件知，洞身段地应力在20～38MPa，弱构造损伤段围岩为流纹岩，为坚硬岩，其抗压强度大于80MPa，具备了发生岩爆的基本条件。
施工通风（三）隧道采用钻爆法施工，由两端独头掘进，单口掘进最长5130m，而出口端可资利用的2#通风斜井由于修建滞后等原因是否能参与施工通风尚不确定，因此施工通风问题应提前考虑。
斜井施工（四）斜井施工困难：距离长且坡度大（-31.5%）、涌水量大（27000m3/d）、二衬及中隔墙施工难度大、有轨运输安全风险大。
三、关键施工技术高地应力硬岩隧道岩爆防治技术高地应力软岩隧道大变形控制技术特长双洞公路隧道单口掘进通风技术四大关键施工技术有轨长大陡坡斜井成套施工技术高地应力软岩隧道大变形控制技术（一）泥巴山隧道变形段原设计采用Ⅰ20型钢为主骨架的初期支护结构，施工中发生了极其严重的变形，最大收敛达1620mm ，并伴有初期支护结构裂损、钢架扭曲、净空侵限明显等现象。
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二次衬砌
NATM理念
初期支护是确保围岩稳定的主要手段
新 奥 法NATM
收敛-约束法 RSST 喷锚构筑法
新奥地利隧道修建方法（简称新奥法）遵循 这样一个原理,即主动地使隧道围岩（岩土 体）成为环状承载“结构”的一部分。
奥地利国家地下空间委员会 1980
The New Austrian Tunneling Method （NATM）is based on a concept whereby the ground （rock and soil） surrounding an underground opening becomes a load bearing structural component through activation of a ring-like body of support ground.
锚杆专用 注浆机 （螺杆泵） （遥控器）
W/C=0.3~0.4
排气式灌浆锚杆
中空杆体
中孔排气锚杆
组合式锚杆
锚杆的正确安设方向
为什么要搞湿喷?
混凝土的两类工艺 干喷（潮喷）
干拌和物 速凝剂
湿喷
坍落度 成品混凝土 8~12cm
压缩空气
喷射机 压缩空气 稀薄流 干拌和物
水
稀薄流
喷射机
成品混凝土 坍落度 12~16cm 喷射机 稠密流
锚杆（主动型支护)
桁架式
八字形
三角形
超前锚杆（和小导管）与径向锚杆 的不同功能
超前锚杆 临时作用
径向锚杆 永久作用
管棚不能取代锚杆！
防止岩土体坍落 保证施工安全
阻止围岩松动？ 荷载方向同构件垂直
必须同锚杆等支护措施配合使用
锚杆质量控制关键问题
• 注浆质量 机具 • 杆体力学性能
• •
排气
强度 ＋ 韧性 ＋ 表面摩阻
[
]
块状围岩
悬吊+抗剪
层状围岩 锚杆支护作用
• 层间挤压 摩擦力 抗剪销
层状围岩
教训！
万山寺隧道掉拱
锚杆对软弱围岩加固作用
锚固点？
杆体
砂浆 杆体剪切力 （表面力） 杆体拉应力
全长锚固锚杆
控制围岩变形
防止岩性劣化
“重钢架，轻锚杆”？
钢架（被动型支护）
接触 贴合 围岩松动 拱脚问题 锁脚锚杆？
中铁西南院 王建宇 2015-3-10
隧道工程的技术进步
•修建速度
修建长大地下工程能力
施工机械化程度
高效能机具
•不良地质条件下隧道修建技术
隧道修建新理念 新奥法 新型初期支护技术 （锚杆 喷射混凝土 围岩预加固）
被动支撑
主动控制
21世纪隧道工程技术发展的主题
• 施工安全 • 工程品质（质量）
可靠性 耐久性 使用条件
围岩力学行为过程
平衡 块状围岩 松动 软弱围岩 变形 溃散 坍塌 掉块 坍塌 松弛 坍塌 再平衡
镶嵌 咬合
坍塌形态
关键块 key block
NATM : 立足于早期控制
初期支护是稳定围岩 的主要措施
主动支护 喷射混凝土 锚杆 围岩注浆 施作及时 同围岩结合紧密 早期控制： 松动 变形 构架式支护
机动性 长距离输送 受喷面淋水（特殊措施） 设备便宜 粉状速凝剂便宜 回弹 墙15~40% 拱20~50% 钢纤维 磨耗 非金属纤维 飘逸 速凝剂无准确计量 水灰比的离散性
支承塌体
NATM 传统理念
隧道安全事故
2起,占8% 2起,占8% 2起,占8% 3起,占12% 16起,占64%
2003-2007 围岩坍塌
突水突泥 洞内火灾 火工品爆炸 其他
经规院 赵勇提供
“关门式”坍塌的主要原因:
二衬不紧跟？or 初支不到位？
“二次衬砌是硬道理”吗？
强调 二次衬砌距掌子面 Ⅳ <90m Ⅴ,Ⅵ <70m（施工困难！） 二次衬砌的主要功能： 耐久性 防水 安全储备 施工安全不能靠“二衬紧跟”，要立足于加强初期支护 即使“紧跟”其及时性也难以满足 挤压性围岩后患
空心杆体 壁厚<4mm × 热处理 × 表面形状 光面（所谓“锚管”） × 螺纹 √ 波纹
• • • • • •
√ • 不要滥用管材作锚杆杆体！灌浆Leabharlann 杆的几种形式“先灌后锚” 式
注浆密实性是关键
药包式
• • • •
压力恒定 1.2MPa 小水灰比 0.35：1 流量可调0.1～1.2 m3/h 操作方便
卸载拱Разглужающий свод М.Протодьяконов
散体介质 任其坍塌 最后结果
《中国隧道及地下工程修建技术》p.63人民交通出版社。2010
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卵石模拟试验
1972年
棉线网 5~10mm卵石 临时挡条 模拟锚杆
0
悬吊作用？
挤紧 咬合 自承
加固作用
锚杆的悬吊作用
稳定层 （“老顶”）
松散岩体
В.И. Гришаев . Железнодорожные Тоннели . 1963 Москва
锚杆的类型
点状锚固
全长锚固
销钉 Dowel
锚杆在块状围岩（硬岩）中的 抗剪（销钉）作用 (M.Panet)
C = a + b tan ϕ No
C 1.07 sin 2 (θ + δ ) Rc0.14 (0.85 + 0.15 tan ϕ ) = (1.55 + 0.0011Rc No
不能淡化初期支护中锚杆的作用！
（径向锚杆 系统锚杆）
锚杆的使用情况堪忧！
“土质隧道、浅埋隧道、设置 大管棚地段隧道的拱部可取消径 向锚杆；其他地质条件下隧道， 经论证后也可减少或取消径向锚 杆。”
?
软弱围岩锚杆无用？
“隧道开挖形成的平衡拱高度很大” “没有锚固点，起不到锚固作用” 结论： “在软弱地层取消系统锚杆； 顶部锚杆施作危险，处于围岩脱离区，不论地层硬软 均应取消”p.65
速凝剂
通过比例泵计量
湿喷的定义
欧洲规范（EFNARC）第3条
• “水泥、骨料和水计量搅拌后再喂入专用机械， 经软管输送至喷嘴，藉助压缩空气喷射至受喷 面。”
• “潮喷” 不是湿喷： 加水不计量 × 粉状速凝剂不计量 ×
干喷机
活塞-转子式 湿喷机
干喷机 和 湿喷机
干干喷 喷
湿喷
粉尘较小：机旁≈0 喷嘴：粉尘 水雾
• 工程与环境的和谐
生态保护 低碳
几个热点问题
• 1.初期支护是突出的薄弱环节 • 2.监控量测技术 • 3.围岩挤压性大变形和可让式支护 • 4.高水头地下水的处治
1.初期支护是我国隧道工程中 突出的薄弱环节
隧道施工
掘进
主动性 喷射混凝土 钢筋网 锚杆（径向） 围岩预注浆 格栅钢架
初期支护
永久性支护 被动型 型钢钢架 超前小导管 超前锚杆 管棚 掌子面预支护 施工支护