隧道設計對施工技術的要求.ppt

1、隧道設計對施工技術的要求,中交第二公路勘察設計研究院有限公司 2014年9月,程 勇 隧道與地下工程院總工 教授級高工,主要匯報內(nèi)容,（1）隧道設計理念與方法 （2）隧道設計對施工的關鍵性工藝要求 （3）隧道動態(tài)設計,3,一、隧道設計理念與方法,按用途分： 1、鐵路隧道（數(shù)量最多） 2、公路及城市道路隧道（跨度最大） 3、地鐵隧道（發(fā)展最快） 4、輸水隧道（正在發(fā)展） 5、排水隧道 6、油氣輸送隧道 7、城市公用管線隧道（電力、通信、燃氣等） 按建設條件分： 1、山嶺隧道 2、城市隧道 3、水下隧道,按施工方法分： 1、鉆爆法隧道 2、沉管法隧道 3、掘進機法隧道 4、明挖法隧道,4,公路隧道

2、一般可分為三類,1、山嶺公路隧道,以鉆爆法、明挖法施工為主,2、城市公路隧道,以鉆爆法、明挖法、盾構法施工為主,3、水下公路隧道,以鉆爆法、盾構法、沉管法及圍堰明挖法施工為主,一、隧道設計理念與方法,5,公路隧道應注意根據(jù)地質(zhì)條件確定隧道位置,避開重大斷層破碎帶 避開富水構造 避開重大不良地層 避開洞口不穩(wěn)定地層,一、隧道設計理念與方法,6,幾個典型隧道布置方案,一、隧道設計理念與方法,7,避開嚴重偏壓地帶：施工過程中易失穩(wěn)，支護費用較高 避開陡崖地帶：易坍塌、施工場地不宜展開 避開易被洪水沖擊的地帶：易影響施工及運營安全,公路隧道根據(jù)地形條件確定洞口位置,一、隧道設計理念與方法,8,幾個典型

3、公路隧道洞門,一、隧道設計理念與方法,9,靈活選擇公路隧道的設置形式及平縱面布置方式,一、隧道設計理念與方法,10,1,2,3,充分重視公路隧道的輔助施工措施設計，使其與地質(zhì)條件更具有針對性,一、隧道設計理念與方法,11,充分重視大跨度隧道及軟弱圍巖地段隧道的施工開挖方法設計，使其與隧道跨度、地質(zhì)條件相適應。,公路隧道常用施工開挖方法,一、隧道設計理念與方法,12,圍巖位移支護特征曲線,充分重視大跨度隧道及軟弱圍巖地段隧道的襯砌設計，注意與輔助施工方法及開挖方法的密切配合。,一、隧道設計理念與方法,13,新奧法基本原則可歸納為如下幾點： 將圍巖視為支護結構的一部分，應充分利用圍巖的自身承載能力

4、； 根據(jù)量測結果確定支護參數(shù)及支護施作時間； 開挖斷面要圓順，開挖步驟要少，以盡量減少對周邊巖體的擾動破壞； 控制洞室周邊變形，以減少松散荷載，同時又容許洞室周邊圍巖有有限的變形，以減少周邊變形荷載； 襯砌必須是薄而柔性的結構。 值得注意的問題：軟弱圍巖、不良地質(zhì)地段及地層變形控制嚴格的隧道，應正確理解和運用新奧法。,一、隧道設計理念與方法,14,充分重視特長隧道通風防災救援設計，需要較強綜合設計技術，確保有效、節(jié)能。,一、隧道設計理念與方法,15,其他： 1、充分重視隧道防排水系統(tǒng)細節(jié)設計，保證后期隧道運營與結構安全。 2、注重標準化設計工作，以便于施工與質(zhì)量檢驗。 3、注重各種建設條件下安

5、全設計與預設計。 4、堅持依據(jù)超前地質(zhì)預報與監(jiān)控量測進行動態(tài)設計。,一、隧道設計理念與方法,16,運營管理系統(tǒng)設計： 1、隧道通風系統(tǒng)設計 2、隧道照明系統(tǒng)設計 3、隧道消防系統(tǒng)設計 4、隧道給排水系統(tǒng)設計 5、隧道供配電系統(tǒng)設計 6、隧道監(jiān)控系統(tǒng)設計 7、隧道安全設施設計 8、隧道防災與救援設計 9、隧道綠化與景觀設計,土建工程設計： 1、總體設計（平縱橫設計） 2、洞口段設計(洞門、明洞) 3、隧道襯砌設計 4、豎井斜井等通風構造物設計 5、隧道防排水系統(tǒng)設計 6、輔助施工措施設計 7、施工開挖方法設計 8、路基路面設計 9、橫洞及溝管等附屬工程設計 10、監(jiān)控量測方案設計 11、超前地質(zhì)

6、預報方案設計 12、施工組織方案設計,公路隧道設計：土建工程設計與運營管理系統(tǒng)設計,一、隧道設計理念與方法,17,做好隧道設計的關鍵： 1、做好綜合設計是隧道質(zhì)量與安全的基礎 2、洞口設計是隧道設計成敗的關鍵 3、充分重視隧道結構計算與分析 4、施工工序設計是隧道設計的重要部分 5、輔助施工措施設計是保證隧道施工安全關鍵 6、隧道動態(tài)設計是確保隧道建設質(zhì)量的關鍵 7、隧道設計及施工必須用數(shù)據(jù)說話 8、細節(jié)決定成?。ㄔO計與施工）,一、隧道設計理念與方法,18,1、洞口施工必須注意從上到下，邊開挖邊防護。 2、在進行明洞開挖過程中，當發(fā)現(xiàn)地形、地質(zhì)條件與設計值相差太大時應及時提出，必要時應調(diào)整設計

7、方案。 3、明洞未施作完畢前不得進洞（暗洞）開挖施工。 4、隧道暗洞開挖前還應做好緊急救援設施準備與相關演練。 5、只有在施作明洞仰拱（達到設計強度）后才能進行兩側及拱部土體回填。,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,19,6、超前支護是確保隧道施工與結構安全的重要手段，確保每循環(huán)施工質(zhì)量與搭接長度滿足要求。 7、選擇適宜的隧道爆破方法,嚴格控制爆破震動，加強監(jiān)測,減少施工過程中對周邊圍巖以及已施工完襯砌的擾動,盡量發(fā)揮圍巖的自身承載能力。 8、不得隨意改變設計施工方法。 9、嚴格控制隧道超、欠挖，超挖部分應采用噴射混凝土或同標號混凝土澆筑密實。 10、施工中應注意噴射混凝土以及鋼筋網(wǎng)與圍巖的

8、密貼，初噴混凝土為施作不到進行鋼拱架施工。,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,20,11、鋼拱架環(huán)縱向連接、鎖腳是初期支護的核心。 12、系統(tǒng)錨桿不是形同虛設，其在隧道支護體系中占有舉足輕重的地位。施工時應根據(jù)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育情況靈活調(diào)整。 13、初期支護落底應嚴格按兩側錯開跳槽實施，嚴格控制單側一次落底長度。 14、初期支護仰拱應按設計要求的弧度及深度及時實施，嚴禁與二次襯砌仰拱同時實施。 15、初期支護完畢后嚴格按設計進行拱墻部防排水系統(tǒng)施工，二襯施工前應仔細檢查并做好記錄。防水板搭接質(zhì)量應滿足規(guī)范要求。,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,21,16、二次襯砌仰拱應整幅一次施工，仰拱回

9、填嚴禁采用洞渣或其他廢料填充，路面整平層施工時注意路面下橫縱向排水系統(tǒng)的施工質(zhì)量。 17、二襯施作時機應科學，監(jiān)控量測及應用是核心。 18、注意二襯臺車強度與剛度，二襯混凝土強度低于設計強度70%時嚴禁移走臺車，注意襯砌混凝土的養(yǎng)護。 19、二襯鋼筋應嚴格按設計控制保護層厚度，鋼筋搭接焊接應滿足規(guī)范要求。 20、做好二襯施工縫變形縫防水措施，在結構與地質(zhì)變化處應設置變形縫，變形縫處仰拱與邊墻拱部應同時斷開。,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,22,21、二次襯砌施作完成后應全面檢查其背后與初期支護之間的空隙,一旦發(fā)現(xiàn)應及時回填。 22、斷層、溶洞、瓦斯、高地應力等不良地質(zhì)地段應根據(jù)現(xiàn)場實測地

10、質(zhì)信息進行針對性方案設計與施工。巖溶地段應重點解決好水和結構受力的問題。 23、施工時應注意預留洞室及預埋件的設置。 24、施工過程中應加強地質(zhì)超前預測預報工作，特別是對地層變化、圍巖變更及水文條件變化處的超前預測預報等，并根據(jù)各種測試的結果，及時修正設計。 25、隧道施工要重視保護生態(tài)環(huán)境,實行文明施工,盡量減少對隧道附近環(huán)境的破壞。,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,23,隧道支護結構一般由噴錨初期支護與模注混凝土二次襯砌組成，如果巖體很差，在初期支護的噴射混凝土中還必須設置鋼拱架；如果圍巖自穩(wěn)時間較短，還必須考慮設置超前支護。這些支護，包括周邊巖體，共同構成了隧道抵抗圍巖變形與松散塌落

11、的承載體系。因此隧道支護結構應該包含如下幾個方面： 超前支護：超前錨桿，超前小導管，超前長管棚，超前注漿等。 圍巖：自然巖體，注漿改良后的巖體等。 初期支護：噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)，系統(tǒng)錨桿，鋼拱架等。 二次襯砌：素混凝土，鋼筋混凝土等。 隧道各部分支護結構在一定條件下均具有維持洞室穩(wěn)定的作用，也就是說各部分結構在一定條件下存在一定的抵抗周邊荷載的能力，這就是結構的承載能力。,支護承載能力,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,24,新奧法施工就是隨著隧道開挖面的推進，在監(jiān)測信息指導下，適時而安全地將支護結構分階段地施作完成。因此作為新奧法施工的靈魂監(jiān)控量測，必須解決如下幾個問題： （1）了解施工過

12、程的可行性，以便合理進行施工組織。 （2）了解施工過程中已施作的各部分結構的安全度，以確保施工安全。 （3）了解結構在使用期間的安全度，以保證工程質(zhì)量。 作用在隧道結構上的荷載是隨著開挖面的推進及時間的流逝而逐漸增加的，而隧道結構也存在一個分步施作的問題，從某種程度上講，要保證隧道施工安全，就必須保證結構承載能力的提高速率適當高于圍巖荷載的增加速率。,支護承載能力,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,25,支護承載能力與隧道荷載變化關系,支護承載能力,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,26,錨桿的作用 系統(tǒng)錨桿一般使用在巖體較破碎的地段，通過密而長的錨桿在洞室周圍形成一個具有一定承載能力的承

13、載拱，因此計算系統(tǒng)錨桿的承載能力應將其與圍巖當成一個整體來看待。,系統(tǒng)錨桿的承載能力,支護承載能力,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,27,對于類及類偏差的圍巖地段，噴射混凝土層內(nèi)部一般均設有鋼拱架，此時噴射混凝土層較厚（約1830cm），其承載能力較強，應將噴混凝土層與鋼拱架視為整體考慮其承載能力 。,鋼拱架的承載能力,支護承載能力,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,28,當在二次襯砌與初期支護之間設有防水層，圍巖對二次襯砌的彈性抗力應只考慮徑向壓力。彈性抗力分布形式可按假定荷載法計算，如果采用有限元法進行結構計算時，按照溫克爾彈性地基梁理論根據(jù)各節(jié)點實際產(chǎn)生的徑向向外的位移計算彈性抗力

14、則更加合理。進行仰拱內(nèi)力計算時一般采用完全的彈性地基梁理論，主要原因是仰拱一般與下部圍巖完全密貼，具備完全彈性地基梁的變形受力條件。,二次襯砌的承載能力,支護承載能力,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,29,在工程實踐中，我們已經(jīng)認識到輔助工法的重要性，在這方面我們也做了相當?shù)呐?，取得的成就是不言而喻?我們許多隧道都是采用在有效的輔助工法建成的就是一個證明。在不良圍巖或特殊圍巖中修筑隧道，輔助工法是不可缺少的技術對策。,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,30,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,第一點：隧道結構物的特點 眾所周知,隧道施工的基本目的是在各類地質(zhì)體圍巖

15、中修筑為各種目的服務的、長期穩(wěn)定的洞室結構體系。 在隧道工程的設計、施工和運營中，我們必須清楚地認識這種結構體系的特點。從結構角度看,這個結構體系是由周圍地質(zhì)體（圍巖）和各種支護結構構成的,即 洞室結構體系=周圍地質(zhì)體（圍巖）+支護構件 它是由天然的、具有固有的應力場、滲流場、溫度場的地質(zhì)體和人工的支護構件構成的，這與地面結構體系是完全不同的。在這個結構體系中，周圍地質(zhì)體（圍巖）起著主導的作用。例如在充分穩(wěn)定的地質(zhì)體（圍巖）中，可以不需要任何結構意義上的支護構件，而處于長期穩(wěn)定的狀態(tài)。如一些天然洞穴的存在，人工修筑的無支護構件的洞室（黃土窯洞、無支護坑道等）等。就是需要支護的地質(zhì)體（圍巖），也

16、只是需要薄薄一層噴混凝土或者幾根錨桿、幾榀鋼架就可以使之成為穩(wěn)定的結構，這也說明，周圍地質(zhì)體是主要的承載體。,31,與之相適應的力學過程如下,第二點：隧道施工過程的特點 從工程結構的角度看，這種結構體系的形成則是通過一定的施工過程或者說是一定的力學過程來實現(xiàn)的.這個過程大體上可作如下表達。,簡單地說，這個過程是動態(tài)的，力學狀態(tài)的變化過程。隧道施工也就是一個應力釋放與應力控制的過程。應力釋放到什么程度，是可以通過一定的人為的干涉手段(支護)加以控制的。因此，施工過程就是利用和控制圍巖動態(tài)變形（應力）的過程。,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,32,第三點：隧道變形過程及其類型 前面提

17、到，隧道工程，歸根結底，就是一個應力釋放和應力控制的 問題。應力釋放的直接后果，就是引起周邊圍巖的變形和松弛。因此， 應力控制實質(zhì)上就是控制圍巖的變形和松弛。也就是說如何在開挖和支 護過程中，使圍巖不松弛或少松弛，這是隧道設計施工的主要原則。圍 巖松弛與圍巖變形直接相關。也就是說要想控制住圍巖的松弛，就要控 制住圍巖的變形。 因此，認識和掌握圍巖在開挖后是如何變形及其變形的過程是非常 重要的。,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,33,從圖可知，在計算條件下，從掌子面前方到掌子面后方一定范圍內(nèi)的拱頂下沉分布規(guī)律，大致如下。 1）隧道開挖后在掌子面前方一定范圍內(nèi)（2a5a）產(chǎn)生了下沉，

18、我們稱之為“先行位移”或稱為掌子面前方的位移； 2）在掌子面處，產(chǎn)生一定量的“初始位移”，此值與地質(zhì)條件關系密切，視圍巖條件的不同，約為最終位移值的2050左右，這個位移是開挖后瞬間發(fā)生的；我們目前的量測技術是量測不到的； 3）在掌子面后方，隨掌子面的推進，產(chǎn)生不斷增大的位移，其特點是初期的位移速度很大，而后增長的速度逐漸減緩，并趨于穩(wěn)定。 這是處于一般圍巖中的隧道變形的基本規(guī)律。,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,34,隧道開挖后的變形二維概貌,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,35,開挖后位移三維概貌,由上述各圖可知，隧道開挖后隧道的變形可分為掌子面前方的先行位移、

19、掌子面位移及掌子面后方的位移三種。這三種位移是同時發(fā)生的。在所隧道施工中，各種支護方法的就是要抑制這些位移的發(fā)展，也就是抑制由這些位移引起的圍巖松弛。因此，對設計、施工來說就是要搞清楚這三種位移（變形）的產(chǎn)生條件和發(fā)展規(guī)律，并通過什么手段來控制其發(fā)展。,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,36,上述3點基本認識，引申出來的就是隧道結構設計施工的4點基本原則。 1、最大限度地利用圍巖固有的支護能力； 2、必須以不同的施工方法和支護方法，控制開挖后產(chǎn)生的不同的位移； 3、初期支護與圍巖必須成為一體，才能發(fā)揮其控制變形的功能； 4、在不良地質(zhì)、地形條件下，初期支護斷面早期閉合，極力控制圍巖

20、的松弛及其發(fā)展。,輔助工法,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,37,如何實現(xiàn)上述理念，是需要我們認真對待的問題。所謂的隧道施工技術都是圍繞上述理念形成的。例如，如何控制掌子面前方的先行位移？如何控制拱腳下沉？如何利用圍巖固有的支護功能？如何快速使初期支護斷面早期閉合？如何等等問題，都需要一定的施工技術，予以解決。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,38,這里所謂的關鍵技術，就是開挖和支護中的關鍵技術。開挖是應力釋放的方法，不同的開挖方法，應力釋放的過程及程度也是不同的，支護則是應力控制的方法，同樣地，不同的支護方法應力控制的過程和程度也是不同的。除開挖、支護作業(yè)外，其他作業(yè)都是

21、輔助性的，如運輸、排水、通風、量測、地質(zhì)超前預報等。但這些作業(yè)也是左右開挖、支護成敗的關鍵，也不能忽視。 因此作為關鍵技術主要指：開挖、支護。,一、控制隧道變形的關鍵技術,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,39,開挖、支護作業(yè)的關系定位,在礦山法施工中，開挖和支護是密切相關的。根據(jù)地質(zhì)情況，其關系大致可分為以下幾類： 只挖不支；在無需支護的硬質(zhì)圍巖中采用的方法； 先挖后支；開挖后進行支護的一般地質(zhì)、地形條件下采用的方法； 先支后挖；開挖前進行支護的特殊地質(zhì)、地形條件下采用的方法。 我主要談在“先支后挖”情況下，應該采取的技術對策，即：輔助工法。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關

22、鍵性工藝要求,40,所謂的“先支后挖”的基本概念就是：在特殊地質(zhì)、地形條件下要： 1、先行支護（預支護）抑制掌子面前方先行位移（變形）和掌子面位移（變形），確保掌子面和拱頂?shù)姆€(wěn)定； 2、開挖后再用初期支護抑制掌子面后方位移、拱腳下沉、及早閉合斷面，使變形（位移）在一定范圍內(nèi)收斂，形成一個穩(wěn)定的隧道結構體系。 一般說，初期支護只能抑制掌子面后方位移的發(fā)展。對控制先行位移和掌子面位移是無能為力的。因此，為完成上述任務，就不得不借助輔助工法。這也說明了，輔助工法在不良地質(zhì)、地形條件下修建隧道的重要作用。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,41,二、輔助施工措施,開挖與支護,二、隧道設計

23、對施工的關鍵性工藝要求,42,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,輔助施工是為保證施工安全而采用的臨時支護或臨時加固措施。 隧道常用輔助施工措施按其功能和效果，可分為地層穩(wěn)定措施與涌水處理措施，地層穩(wěn)定措施又可分為地層支護措施與地層加固措施，涌水處理措施又可分為排水措施與注漿止水措施。 輔助施工措施一般不考慮其支護能力對結構永久安全的影響。如需考慮其永久作用時，應進行專門分析研究后確定。,43,三、控制掌子面失穩(wěn)的技術,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,44,1、傾斜的掌子面,為了提高掌子面穩(wěn)定性和作業(yè)人員的安全，采用傾斜的掌子面進行開挖，可取得良好的穩(wěn)定效果。其施工

24、步驟示于下圖。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,45,2、掌子面加固,設置掌子面錨桿的目的是給全斷面開挖創(chuàng)造條件。掌子面錨桿的長度一般都在630m之間，為便于后期掌子面土體開挖，可采用玻璃纖維錨桿。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,46,掌子面錨桿是向掌子面前方大致水平的打設錨桿的工法（圖5.22）。掌子面錨桿有短錨桿和長錨桿，前者是以防止松弛和裂隙張開等小崩落和巖塊掉落為目的的，后者則以控制先行位移為目的的。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,47,3、留核心土,根據(jù)研究表明，不留核心土的場合，掌子面擠出量超過70mm的部分可達到掌子面前方1.3

25、m，而留有核心土的場合，掌子面擠出量超過70mm的部分，只達到掌子面前方0.6m處。核心土對控制掌子面擠出的效果較好。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,48,四、控制拱頂失穩(wěn)、坍塌,在復雜地質(zhì)、地形條件下，要想安全施工必須確保掌子面的穩(wěn)定和極力控制圍巖的松弛和坍塌，除加強初期支護外，必須采用有效的超前支護技術。超前支護技術它不是輔助性的，而是支護技術中的主要方法之一，與噴混凝土、錨桿以及鋼架具有同等的重要性。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,49,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,50,預襯砌法是用厚約混凝土殼或砂漿殼，形成比較柔軟的拱殼，也可以用

26、厚約形成剛性比較大的拱殼。柔軟的拱殼主要用于穩(wěn)定掌子面，剛性大的拱殼用于控制地表下沉。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,51,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,52,五、加強初期支護,初期支護是抑制掌子面后方位移的主要方法。目前，加強初期支護有兩種做法，一種是加大噴混凝土的厚度、加密鋼架間距或者縮小錨桿間距；另外一種做法是改變噴混凝土的性能、提高鋼架的規(guī)格和采用抗拔力大的錨桿。目前國內(nèi)主要采用前一種做法，國外則主要采用后一種做法。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,53,開挖與支護,六、控制拱腳下沉、失穩(wěn) 在臺階法施工中，控制拱腳下沉目前采用的方法有

27、擴大拱腳、鎖腳錨桿、臨時仰拱、橫撐等方法。 腳部補強可以把集中在腳部的荷載分散到周邊的圍巖中，同時提高了腳部圍巖的強度和變形特性，而能夠抑制圍巖的破壞和變形。同時也有抑制剪切變形和抵抗水平力的效果。,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,54,有無腳部鋼管樁的腳部下沉的比較,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,55,七、初期支護及時閉合 在復雜地質(zhì)條件下，一個重要的原則，就是盡可能地在短時間內(nèi)閉合斷面。包括分部開挖斷面的臨時閉合。如上臺階的臨時閉合、各種導洞的臨時閉合等。施工中雖然大家都認識到臨時閉合的重要性，但常常卻做不到這一點。 這里我們強調(diào)的是時間因素。因為開挖后的圍巖動態(tài)的發(fā)

28、展與時間密切相關。 從時間概念上說，應該考慮的是： 1）從開挖到設置支護的時間； 2）從導坑開挖到整個斷面閉合的時間； 3）二次襯砌的施設時間等。 為了縮短閉合時間，應盡量控制臺階長度。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,56,目前國內(nèi)公路隧道從掌子面到環(huán)體閉合的時間,約為34周，太長。 初期支護的斷面閉合是非常重要的。不管是采用噴混凝土，還是格柵、鋼支撐，還是仰拱，一定要使之閉合，這樣做雖然對后續(xù)作業(yè)有一定影響，但也要堅持這樣做。 作為支護結構，閉合與不閉合，對控制周邊圍巖的位移和松弛，具有不可忽視的影響。其承載力可有數(shù)量級之差。 應該說，在復雜地質(zhì)條件下，所謂的快速施工，實質(zhì)

29、上就體現(xiàn)在大幅度的縮短斷面閉合時間上。 總結近二十年山嶺隧道的實績和經(jīng)驗，可以看出：隧道施工最基本的經(jīng)驗，就是“斷面的早期閉合”，這已為眾多實績所證實。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,57,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,58,隧道的施工開挖方法設計是隧道支護結構設計及施工過程中動態(tài)設計的重要部分。在隧道支護結構設計時，應對施工開挖方法進行專項設計，并在施工過程中根據(jù)揭露的地質(zhì)條件變化情況及時調(diào)整。施工開挖方法應考慮的主要因素有： 1、隧道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。 2、隧道的長度與隧道跨度。 3、有關環(huán)境污染、地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制。 4、為加快施工

30、進度和通風而增設豎井、斜井、橫洞及平行導洞等。 5、施工技術條件和機械裝備狀況。 6、施工過程中安全狀況。,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,59,全斷面盡早閉合工法施工簡便，開挖速度快，斷面形狀良好，周邊圍巖應力狀態(tài)也好，支護效率高，能夠把隧道開挖影響控制在最小限度。因此，在圍巖狀態(tài)差，需要極力控制隧道開挖影響的隧道，采用使最終斷面早期閉合的全斷面法和帶輔助臺階的全斷面法，是較好的選擇。,開挖與支護,施工方法探討： 仰拱閉合的可能位置，在前者約為5m左右，后者則在30m左右。在這30m范圍內(nèi)，控制下沉的手段，可以采用鋼支撐或修筑臨時仰拱。此種措施必然要增加許多費用，而且效果欠佳

31、。,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,60,采用輔助工法的2個條件： 1、掌子面位移超過總位移2030的圍巖；這是理論上的定量的指標；也就是說輔助工法必須把發(fā)生的掌子面位移控制在總位移的2030之內(nèi)，而用初期支護來處理掌子面后方的位移； 2、是二次襯砌可能承載的地質(zhì)條件；這是定性的指標。也就是說，在二次襯砌可能承載的地質(zhì)條件下，必須把位移控制在不使二次襯砌承載，或承受部分荷載（1020左右）的水平。 第1個指標需要進行理論上的研究，而且需要解決量測掌子面初始圍巖的技術難題。 第2個指標，需要確定二次襯砌容許承載力？,開挖與支護,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,61,安全規(guī)范施工,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,62,安全規(guī)范施工,二、隧道設計對施工的關鍵性工藝要求,63,隧道支護襯砌設計應體現(xiàn)動態(tài)設計與信息化施工的思想。 1、無論隧道長短、跨度大小，在隧道設計過程中均應制定監(jiān)控量測方案，在隧道施工過程中應進行監(jiān)控量測。 2、地質(zhì)條件復雜的隧道應制定超前地質(zhì)預報方案。隧道長度大于1000m時，應進行超前地質(zhì)預報工作，對于地質(zhì)條件復雜的中隧道也宜進行超前地質(zhì)預報工作。 3、地質(zhì)條件或襯砌結構特別復雜的隧道、周邊環(huán)境對隧道變形破壞較為敏感的隧道，宜設置襯砌結構健康監(jiān)測系統(tǒng)，并且在