隧道开挖

隧道开挖（精选十篇）

隧道开挖 篇1

随着城市地下空间的持续开发和地铁的大力修建,使得地下空间的利用越来越密集,经常会出现相邻隧道的开挖,新建隧道必会对已建隧道产生影响,所以有必要分析新建隧道对已建隧道的影响,包括应力应变或位移。研究的方法有现场监控量测以及数值模拟,数值模拟方便简单,FLAC3D软件在岩土工程的应用广泛,尤其擅长非线性问题和大变形的塑性流动,而且包含有岩土工程中常见的结构单元,非常适合模拟岩土工程中的力学问题。国内外这方面的研究也有很多,大多采用有限元分析,FDM法用的较少,但是大多没有做支护的对比分析,本文建立模型,对支护结构进行了对比分析,对施工中可能出现的高应力区以及大变形区域进行了预测,以后对于此类工程的施工具有一定的参考价值。

隧道是围岩与支护结构的综合体[1]。隧道开挖后,产生的围岩压力是由周围一定范围内的岩体与人工支护结构共同承担,围岩与支护结构看作“支护系统”。为了能安全适用,快速施工,必须对上述支护系统“稳定性”做出评价,以便能及时或提前做出合理的设计施工措施。通过软件对不同支护体系的支护效果进行评价,希望能对以后实际问题的解决提供一些参考。

1相邻隧道影响的FLAC模型

1.1 FLAC算法流程

算法流程如图1所示。

假定某一时刻各个节点的速度为已知,则根据高斯定律可求得单元的应变率,进而根据材料的本构定律可求得单元格新的应力。

1.2建模的依据

首先通过在外边界施加荷载和边界条件以获得隧道开挖前的围岩应力场,即初始应力场(达到初始平衡状态),并在开挖后,通过网格节点将荷载加于结构单元上,以达到加载的目的。围岩、结构材料都选取实际的性能参数,以尽可能地模拟二者之间真实的工作状态。采用Shell结构单元模拟开挖后辅助隧道的支护结构,为减小计算量,对称问题采取半对称结构进行模拟。

1.3划域及处理方法

隧道理论上属于无限域问题,实际在离隧道3倍~5倍断面最大尺度处,应力、位移的变化已经很少。故FLAC计算时可取这一范围作为划分单元的区域。通常情况下,一般隧道长度远大于其横断面尺寸,所以在进行围岩稳定性分析时,可以把隧道简化为平面应变问题来处理。

1.4网格的划分

由于版本的不同,FLAC能够划分的网格也不同,例如FLAC3.0版本,在摩尔—库仑的本构模型下可建立渐变网格模型,即离隧道越近处网格越密,离隧道越远处网格越疏,能够在保证关注区域足够精度的情况下尽量减小计算量。建立的网格如图所示。

1.5数据的输入

数据的输入主要包括初始边界约束条件、荷载条件与材料参数(其中包括支护参数)。

1.6数值计算结果分析

通过应力、位移及位移随时间的变化率来判断隧道的稳定性。

2模拟说明及计算结果

首先建立模型,设置边界条件,进行求解,得到初始应力状态。从图3可以看到模型大约500时步已接近平衡,最终模型计算到了2 000步。然后进行第1步开挖25 m,未施作支护,查看模型的状态;第2步,对已开挖25 m的辅助隧道进行支护,然后继续开挖25 m,未施作支护,查看此时的模型状态;第3步,主体隧道开挖25 m(未施作支护),此时查看模型的状态。模型中监测记录了辅助隧道的起始和末尾端的X方向位移以及Z方向位移,共4个记录点。辅助隧道始终先于主体隧道开挖一步。

从图4~图8中可以得出辅助隧道开挖后及时施作支护,监测点的位移明显减小。从Z方向以及X方向的位移云图可以看到主体隧道开挖后,仰拱位置有可能产生底鼓现象,靠近辅助隧道侧边X方向位移明显大于远离辅助隧道一侧,说明辅助隧道开挖对主体隧道造成了影响,施工中应加强对这些部位的监测,防止发生事故。

3支护措施分析

在FLAC3D中分别采用梁单元和壳单元进行开挖支护的模拟,有两种方案进行对比,第一种采用壳单元进行模拟,第二种采用纵向梁单元近似模拟,结果分别如图9~图12所示。

从图11,图12中可以看出Shell单元也就是管片可以有效地控制隧道开挖面和洞门处的位移,产生的位移量均小于简单的梁支护。从整体的位移云图上来看,采用管片支护对地面的影响小于采用梁支护,辅助隧道采用管片支护大大减小了对隧道初期开挖产生的大位移区域,使得开挖更加稳定,实际情况下,施工的情况也确实如此。

4结语

本文探究了辅助隧道和主体隧道的相互开挖影响,得出的结果比较符合实际情况,对于设计和施工可以提供一定的参考。根据数值模拟结果,施工中需要加强监控量测,对危险点的位移要重视,支护结构方面,有条件的采用管片支护效果较好。但是,此模型还是有未完善的地方,如下:

1)未考虑施工中有可能遇到地下水的作用,可以采用流固耦合(修正剑桥模型)进行模拟更加贴近实际情况。

2)Beam单元可以用于开挖支护,但不太常见,Liner单元可以建立接触面,考虑支护结构与土体的相互作用,更符合实际情况,但是结构单元参数不太好确定,最好是要做现场实验确定参数,计算量也大大增加,计算时间相应也会增加。

摘要：根据有限差分软件的计算原理,采用岩土工程通用软件FLAC3D,对隧道分步开挖时辅助隧道与主体隧道之间的相互影响问题进行了数值模拟,研究了隧道开挖两端的位移及应力情况以及辅助隧道采用不同支护时整个模型的应力状态,结果表明,辅助隧道采用管片环形支护可以大大减小对地层的扰动和对主体隧道的影响,支护效果好于钢拱架支护。

关键词：FLAC3D,隧道,支护结构,位移

参考文献

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隧道开挖方法总结 篇2

1、全断面法

全断面开挖法是指将整个隧道开挖断面一次钻孔、一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖方法。全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序使用移动式钻孔台车或多功能台架，全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车退后至安全地点再起爆，一次爆破成型，出碴后对整个开挖轮廓进行初喷，钻孔台车或多功能台架再推移到开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环，同时，利用支护台架全断面施作剩余初期支护工作。

由于全断面法一次开挖成形，开挖跨度较大，高度较高，隧道周边围岩出现更大范嗣的塑性化和更大的变形，隧道拱脚和墙脚处的应力集中更严重，隧道拱顶更不稳定。对于硬岩隧道，由于其自身强度一般比较高，所以围岩自身强度并小是影响隧道稳定与安全的决定因素。但对于软岩隧道，由于其自身强度一般偏低，往往成为影响隧道稳定与安全的控制因素。对于按照《铁路隧道围岩分级削定标准》判定的围岩等级，在确定隧道开挖力方法时成允分考虑围岩自身强度。硬岩隧道可通过采取超前铺杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进超前预加固，从而提高围岩的整体性，而对于软岩隧道，各种超前预加固措施对围岩自身强度提高幅度有限。

综合上述各种因素考虑，结合以往类似工程施工经验，对于高速铁路大断面隧道，全断面法主要适用于非浅埋I～Ⅲ级硬岩地层和IV～Vl级软柑地层。当隧道处于非浅埋Ⅳ级硬岩地层时，在采取超前锚杆、超前小管棚、超丽预注浆等辅助施工措施加固后，也可采用全断面法施工，但应根据具体围岩情况适当缩短开挖进尺。浅埋段、偏压段和洞口段不适宜采用全断面开挖全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套施工机械，提高施工速度，且工序少，便于施工组织和管理，较分部开挖法减少了爆破震动次数。但由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大，每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计，并严格控制爆破作业。

2、台阶法 台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，即分成上下两个断而或几个工作面分步开挖，根据地层条件和机械配备情况，台阶法又可分为正台阶法、中隔端台阶法等。

综合考虑围岩等级划分中的岩性指标、岩体完整状态等，根据高速铁路大断面隧道自身的力学特征，结合以往类似工程施工经验，台阶法适用于Ⅰ～Ⅳ级硬岩地层和Ⅱ～Ⅲ级软柑地层洞口段、偏压段、浅埋段，Ⅲ～Ⅳ级硬岩地层和Ⅲ、Ⅳ级软岩地层，但应视具体情况采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工施进行超前加固。根据工程实际、地层条件和机械条件，选择合适的台阶方式。

台阶法开挖优点很多，能较早地使支护闭合，有利于控制结构变形及由此引起的地面沉降。上台阶长度-般控制在1～1.5倍洞径，根据地层情况，可选择两步或多步开挖。

台阶长度之所以定为1～1.5倍洞径，主要因为在1～1.5倍洞径区段周围地层产生横向和纵向两个承戴拱的作用，这对开挖是有利的，台阶长度超过这个限度，将失太纵向承载拱受力结构，仪有横向平面承绒拱受力结构。上台阶若选用大于1.5倍洞径的长台阶，在开挖时纵向变位大，上台阶断而形状不利于受力，而且容易引起周围地层松动，塑性区增大，造成拱脚附近受力大而使其失去稳定性：上台阶若过短，小于l倍洞径，对于软弱地层，因洞内纵向破裂面超过工作面，易造成洞顶土体下滑，引起工作面不稳定。软弱地层不能采用短台阶法施工。但是，若是硬岩地层，岩体较完整，采用爆破法施工时，为了便于风钻打眼，可设置超短台阶。

从安全角度考虑，台阶长度定为1～1.5倍洞径是合理的，施工机械的配置电应遵守这个原则。因此，在采用台阶法施工时，不应分长台阶、短台阶、微台阶，而是只有1～1.5倍洞径长度的台阶。

根据分部的多少，台阶法可分为上下两部分步开挖法和多部分步开挖留核心土开挖法。

（1）上下两部分步开挖法

上下两部分步开挖法施工顺序见图3，该法适用于硬岩Ⅲ、Ⅳ级，软岩Ⅲ级，洞口段、偏压段、浅埋段I～Ⅲ级硬岩地层和Ⅳ～Ⅵ级软岩地层。可将断面分成上下两个台阶开挖，台阶长度一般控制在1～1.5倍洞径(D)以内，但必须在地层失去自稳能力之前尽快开挖下台阶，支护形成封闭结构；若地层较差，为了稳定工作面，也可辅以小导管超前支护等措施。上下两部台阶法开挖示意图见图3。

图1 上下两步分部开挖法示意图

（2）多部分步行挖留核心土法

该法适用于较差的地层，围岩级别为软岩Ⅲ、Ⅳ级，洞口段、偏压段、浅埋段软岩Ⅲ、Ⅳ级和硬岩Ⅱ、Ⅲ级。上台阶取1倍洞径左右环形开挖，留核心土，用系统小导管超前支护、预注浆稳定工作面；用网构钢拱做初期支护；拱脚、墙脚设置锁脚锚杆。开挖顺序见图4。

图2 多部分步开挖留核心土开挖法示意图

（3）台阶法肝挖优缺点

① 灵活多变，适用性强。凡是软弱围岩地层，均可采用台阶法，址各种不同开挖方法中的基本方法。而且，当遇到地层变化(变好或变坏)，都能及时变换成其他方法。

② 具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。

③ 台阶法开挖的缺点是上下部作业相互干扰，应注意下部作业时列+上部稳定性的影响和台阶法开挖会增加围岩被扰动的次数等。

3、侧壁导坑法

单侧壁导坑法是指在隧道断面一侧先开挖一导坑，并始终超前一定距离，再开挖隧道断面剩余部分的隧道开挖方法，施工序见图5。采用该法开挖时，单侧壁导坑超前的距离一般在2倍洞径以上。为了稳定工作面，须采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进行超前加固。一般采用人工开挖、人工和机械配合开挖、人工和机械配合出碴。断面剩余部分开挖时，可适当采用控制爆破以免破坏已完成导坑的临时支护。

图3 单侧壁导坑法示意图

单侧壁导坑法主要适用于地层较差、断面较大、采用台阶法开挖有困难的Ⅳ、V级围岩地层。采用方法可变大跨断面为小跨断面。将导坑跨度定为4～6 m，则断面剩余跨度为8～l0 m。，这样将使隧道开挖迎为安全、可靠。

4、中隔墙法(CD工法)CD工法（Center Diaphragm）是指将隧道断面左右一分为二，先开挖一侧，并在隧道断面中部架设一临时支撑隔，待先开挖的一侧超前一定距离后，再开挖另一侧隧道的施工方法，施工顺序见图6。通过隧道断面中部的临时支撑隔墙，将断面跨度一分为二，减小了开挖断面跨度，使断面受力更合理，从而使隧道开挖更安全、可靠。

图4 CD工法示意图(单位：m)CD工法主要适用于地层较差的、可采用人工或人工配合机械开挖的Ⅳ、V级围岩地层、不稳定岩体和浅埋段、偏压段、洞口段。

采用该法进行隧道开挖时，可根据具体情况，将由中隔墙一分为二的左、右断面再在竖向分成两部或三部，从上往下分台阶进行施工。台阶长度一般为1～1．5倍洞径(此处洞径取分部高度和跨度的大值)。先开挖一侧断面的最后一步与后开挖断面的第一步间应拉开l～1．5倍洞径的距离。为了稳定工作面，须采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进行超前加固。一般采用人工开挖、人工和机械配合出碴。可适当采用控制爆破，以免破坏已完成的临时支撑隔墙。

5、交叉中隔墙法(CRD工法)当CD工法仍不能保证围岩稳定和隧道施工安全要求时，可在CD工法的基础上对各分部加设临时仰拱，即CRD工法(CDOSS Diaphragm)，将原CD工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封闭成环、改进发展的一种工法。见图7。其最大特点是将大断面施工化成小断面施工，各个局部封闭成环的时问短，控制早期围岩变形，每个步序受力体系完整。CRD工法各分部间应拉开一定的距离，距离大小以保证掌子面稳定为准，一般为1～1.5倍洞径(此处洞径取分部高度和跨度的大值)，但在能保证掌子面围岩稳定的情况下，可适当缩短距离，以保证操作空问要求。

图5 CRD工法示意图(单位：m)根据高速铁路大断面隧道自身的力学特征，结合以往类似工程施工经验，CRD工法适用于特别破碎的岩石、碎石土、卵石土、圆砾土、角砾土及黄上组成的V级围岩和软朗状粘性土、潮湿的粉细砂组成的Ⅵ级围岩及较差围岩中的洞口段、偏压段、浅埋段等。

为了稳定工作面，采作CRD 工法施工时,须采取超前大管棚、超前锚杆：、超前小管棚、超前预注浆、掌子面封闭等辅助施工措施进行超前加固。一般采用人工开挖、人工和机械配合出碴。可适当采用控制爆破，以免破坏已完成的临时支撑隔墙和临时仰拱。

6、双侧壁导坑法(眼镜法)双侧壁导坑法也称眼镜工法，也是变大跨度为小跨度的施工方法，其实质是将大跨度分成三个小跨度进行作业。见图8。主要适用于地层较差、单侧壁导坑法无法满足要求的隧道工程。该工法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，钢架连接困难，而且成本较高，进度较慢。

图6 双侧壁导坑法示意图

该工法主要适用于地层较差的、可采用人工或人工配合机械开挖的Ⅳ、V级围岩地层、不稳定岩体和浅埋段、偏压段、洞口段。

7、盾构法

盾构法指以盾构这这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构是一个既可以制成地层压力又可以在地层中推进活动的钢筒结构。刚筒的前端设有支撑和开挖土体的装置，刚筒的中段安装有顶进所需的千斤顶，刚筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并向衬砌环外围的空袭中压住水泥砂浆，以防止隧道和地面下沉。盾构推进的反力由衬砌环承担。盾构施工前应先建一个竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。

8、沉管法

沉管法是将隧道管段分段预制，分段两端设临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的基槽内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。

沉管隧道的主要施工工序：管节预制——基槽开挖——管段浮运和沉放——对接作业——内部装饰。、明挖法

明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回天基坑或恢复地面的施工方法。优点：施工技术简单，快捷经济，常被作为首选方案。缺点：阻断交通事件较长，噪音和振动等对环境的影响很大。:!zl^J

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10、盖挖法

隧道开挖纵向变形相关性研究 篇3

关键词：监控量测 数值模拟 纵向变形 相关性分析

1 概述

隧道新奥法中的关键工序为隧道监控量测，其质量结果直接影响围岩与衬砌的稳定性、施工安全、施工顺序及施工方法，同时对安排施工管理具有重要指导作用。

本文依托湖北谷竹高速关垭子隧道，对各断面的拱顶和收敛进行了全过程的变化监测，同时进行了数值分析。通过对监测数据和数值模拟结果进行比较，总结出隧道开挖过程中纵向上的各断面变形相关性，对于指导类似工程的设计施工和科研工作具有一定的参考价值。

2 工程概况

关垭子隧道设计为小净距隧道，位于湖北省竹溪县蒋家堰镇。隧址区属风化断裂地貌，断裂构造较为发育，主要以西北向和东北向断裂为主，岩性较差，岩石较破碎，断裂破碎处含水量较大，。隧道左线起止桩号为：ZK226+712～ZK227+797，选取ZK227+780～ZK227+453为分析区段，全长347m。该区段围岩片岩较多，主要为强、弱风化片岩。

隧道洞口采用端墙式洞门，出口端前5m设计为明洞，明洞顶部回填采用水泥砂浆抹面。明洞衬砌采用C25钢筋混凝土，厚度为60cm。暗挖段采用复合式衬砌，初期支护采用C20混凝土，二衬采用C25混凝土，仰拱采用C15片石混凝土。洞口施工为关键施工点，为保证施工的安全性和洞口围岩的稳定性，洞口采用超前长管棚和地面深层搅拌的方法，围岩采用超前小导管加注浆，Ⅳ级围岩采用超前锚杆。

3 现场监测与数值分析

3.1 现场监测

工程实践表明，最能反映围岩及支护系统力学形态和安全性能的指标是周边位移和拱顶下沉。我国的现行规范也将周边允许收敛值和允许收敛速度作为围岩和结构稳定的判据[1]。

本文主要研究各横断面的拱顶下沉、水平收敛在纵向上的变形相关性，根据现场实际，共划分18个横断面（见表1），每个横断面设置3个测点（见图1）。拱顶下沉的测量工具为精密水准仪和标准钢卷尺，水平收敛则使用数显收敛计测量。

3.2 数值分析

数值模拟作为一种先进的预测施工方案可靠性的方法，已经越来越成熟和可靠，本文选用ABAQUS数值分析软件进行模拟开挖。为合理模拟边界效应，模型长度取为隧道直径的10倍，使隧道处于模型的中心[2]。左右边界同时施加水平方向约束，底部施加水平和垂直方向的约束（如图2所示）。模拟单元以四边形单元为主，在近洞口段的过渡区域允许出现三角形，从而实现粗细网格的合理过渡，以保证精度。网格划分如图3所示。

4 数据与分析

为便于分析数据和进行理论解释，将以上数据绘制成图4。

由图4可以看出，在近洞口段，拱顶下沉量发展较快，实测值在7号断面已經达到18号断面的73.48%，模拟值达到83.56%。7号断面处于Ⅴ、Ⅳ级岩石的分界面，岩性较差，以破碎片岩为主，而且地下水含量较大，承载能力不足，自稳能力较差，整体性较差，因此次区段内拱顶沉降量在重力的作用下随埋深的增加而增大，发展较快。之后的断面由于岩性的改善，掌子面的岩体强度和自稳能力增强，变形也趋于稳定。这是由于岩性发生改变，岩石的强度和整体性得到改善，使沉降量发展缓慢[3]。

水平收敛的变形趋势与拱顶沉降规律大致相反。在近洞口埋深较浅，收敛主要受土体水平侧压力的影响，所以近洞口段水平收敛较小且发展缓慢。随着开挖进程，水平侧压力随埋深的增大而变大，导致水平收敛值也明显增加。

由图可以看出，数值分析的数据曲线能反映出隧道开挖变形在纵向上的变形规律。因此可以通过数值分析进行施工过程中围岩以及衬砌的变形规律和变形量，依此制定相应的应对措施，或者作为施工方案设计的参考依据。同时鉴于数值分析的近似性和理想化，不能完全模拟实际的施工工况，因此，不能单独利用数值分析数据进行分析，必须结合实际的测量结果进行对比分析，来评价围岩性能和支护方案的可靠性[4]。

5 结语

通过对实际测量数据和数值模拟结果的对比分析，结合实际的工程现状和理论依据，可以总结出新奥法施工的隧道纵向上各断面的变形相关性。具体表现为：

①在邻洞口段，影响拱顶下沉的主要因素为埋深，且近洞口段的发展较快。经过近洞口段后，岩石的承载能力成为影响拱顶下沉的主要因素。

②在整个开挖区段内，理论分析和实际测量的结果同时显示水平收敛变形趋势与拱顶沉降规律大致相反，呈现出先缓后急的趋势。

③在隧道开挖过程中，拱顶位移是判断施工效果和评价岩性的关键因素，是反映围岩力学状态最直观的数据。因此施工中要做好对拱顶沉降数据的处理和分析，充分利用其数据做好对施工方案的调整，做到信息化施工。

参考文献：

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1990.

隧道开挖爆破技术要点 篇4

张涿高速都衙隧道设计为上下行分离式4车道高速公路隧道, 进口左洞和出口右洞洞口浅埋段为薄覆盖层, 隧道围岩工程地质为五级围岩, 散体结构, 围岩不稳定, 节理发育, 裂隙缝隙较宽, 中间夹杂断层, 局部为页岩。

2 适用范围

本钻爆设计适用于隧道一队、二队段V、Ⅳ、Ⅲ级围岩地段采用台阶法开挖全断面开挖, 上下台阶、仰拱、隧底的隧道。爆破时多打眼, 少装药, 采用弱爆破和松动爆破。隧道施工坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。

3 施工机具及方法

施工方法为分部台阶法开挖, V级围岩地段循环进尺0.5～1.5m、Ⅳ级围岩地段循环进尺2.0～3.0 m, Ⅲ级围岩地段循环进尺3.0～4.0 m。机具采用气腿式风钻, 钻头直径为40 mm, 成孔直径42 mm, 最大钻眼深度为4～5 m。装碴采用挖掘机、装载机, 出碴运输采用自卸式汽车。

4 爆破器材

(1) 炸药选取乳化炸药或硝铵炸药, 非电导爆管脚线长度应根据眼孔深度、间距和网络分组联接方法来确定, 大断面一般脚线露出孔外2 m较好。可根据具体情况截管或接管, 原则上应尽可能保持塑料导爆管的原包装导爆管端的封口,

(2) 周边孔采用间隔装药时, 应按设计图用导爆索和竹片加工成药串, 其长度应比眼孔深度短0.4 m, 为了充分利用炸药效能, 均匀作用在相邻的炮眼上, 相邻炮眼所用药串的药卷位置应该错开, 药串上的每个药卷必须紧贴导爆索。

(3) 周边眼应沿隧道开挖轮廓线布置, 保证开挖断面符合设计要求, 硬岩开眼位置在轮廓线上, 软岩可向内偏5～10 cm。底板和仰拱底面采用预留光爆层爆破, 辅助眼交错均匀布置在周边眼和掏槽眼之间, 力求爆破出的石块块度适合装碴需要。周边炮眼与辅助炮眼的眼底应在同一垂直面上, 掏槽炮眼加深10～20cm。当开挖面凹凸较大时, 应按实际情况调整炮眼深度, 使周边眼和辅助眼眼底在同一垂直面上。炸药可选用岩石硝铵炸药和乳化炸药。

5 钻眼操作

(1) 钻眼前, 必须对工作面进行检查, 对危石进行彻底清理, 围岩较差地段, 应加强对围岩的支护, 工作面安全时, 方可进行钻爆作业。

(2) 在钻周边眼时, 应严控周边眼的方向, 尽量减少外插角, 以减少隧道的超挖。由于隧道为V级围岩, 全风化, 地质条件差, 周边眼布设时, 周边眼中心较开挖轮廓小40～60 cm。

(3) 钻眼方向以技术室的中线走向为准, 钻眼时, 应控制钻眼深度, 使开挖面尽量垂直于中线, 开挖面与中线不垂直时, 应尽快调整, 以防止因开挖面不垂直与隧道走向, 而造成钻眼方向的失控。

(4) 围岩变化时, 现场爆破技术员应根据围岩情况随时调整爆破设计参数, 并对各种爆破参数进行技术统计, 以不断提高爆破的效果。

6 装药结构

(1) 每个炮眼中装一个毫秒雷管。掏槽眼采用连续装药结构, 毫秒雷管装在炮眼底部的第一卷药卷中。

(2) 扩槽眼, 辅助眼, 内圈眼采用连续装药结构。周边眼采用间隔装药结构, 把药卷间隔绑在导爆索上, 用竹片固定, 毫秒雷管装在炮眼底部, 每个炮眼装一个毫秒雷管。

(3) 设计采用的起爆网络为孔内微差起爆网络:把不同区域炮眼中伸出的非电毫秒雷管导爆管脚线 (10～20根) 用1段雷管连接起来后, 把外部网络雷管的脚线用引爆雷管连接起来。注意:孔外连接雷管必须全是1段雷管, 否则, 可能造成部分炮眼拒爆。

(4) 在开始实施爆破设计时, 前几次爆破, 应首先装掏槽眼, 对掏槽眼进行试验, 掏槽完成后, 方可装其他炮眼进行爆破, 在现场掌握掏槽技术和掏槽爆破设计调整成功后, 方可一次爆破。

7 连结

(1) 向眼孔装药时, 应细心谨慎, 防止导爆管损坏、打结, 装药应分断面由上而下进行, 防止落石打断或打破导爆管而引起瞎爆。采用串联、并联、簇联 (一把抓) 或用传接块连接的传爆雷管应放到安全地点, 并予以防护, 以防落石或其他附落物打击。有水的坑道要使起爆前连接传爆处不受水淹没。

(2) 工作面所有不用的机具、设备、材料撤离后, 方能开始连结网络。连接应尽可能靠近眼孔, 但对孔口起爆的周边孔, 连结应尽量远离一点, 以保证有稳定的冲击波。要求连结整齐, 便于直观检查网络, 孔外连结网络应尽量短, 但不许拉细、打结, 以保证最少的延期时间。

(3) 连结方法并簇联 (一把抓) 时, 应用胶布或聚丙烯绳捆扎牢固 (约4～6层) , 同时注意不应包扎在传爆雷管后部。

(4) 必须接长雷管时, 应使用连接套管或连接塞并缠上胶布接牢, 同时应将导爆管围成桃形环, 以免导爆管脱落。网络连结应由里向外, 并防止起爆雷管附近有其他簇联线交错, 以避免传爆雷管打断导爆管。

8 起爆

爆破作业要统一指挥, 防护、装药、起爆、解除警戒要统一行动。起爆时, 所有人员应先撤至安全警戒线以外, 并实行警戒和设立警告标志。安全警戒线为:半断面不小于400 m;全断面不小于500 m;小药量的局部起爆破50～300 m。用电雷管起爆时, 应按国家现行的有关规定执行。

9 爆破防护

起爆前, 人员、机具, 应撤至不受有害气体伤害和爆破冲击波、飞石伤害的地段, 防护距离至少应大于400 m。在装药量变化时, 防护距离因撤至500 m之外。钻眼时、起爆前、起爆后都应监测瓦斯含量, 如发现有煤层瓦斯时, 立即更换爆破器材, 采用煤矿专用爆破器材。

参考文献

[1]赵新, 于亚伦.填塞与不填塞炮孔对爆破漏斗形成的研究[J].爆破, 1992, (1) .

隧道开挖承包合同 篇5

正式开工日期： 年 月 日，竣工日期为 年 月 日。本工程是按工序单价承包。

四、 工程数量的核实和确认

1、乙方向甲方施工技术人员提交已完工程量计算单或签证，以便甲方对乙方进行验工计价。

2、工程量验收方法：隧道开挖数量以隧道设计开挖断面计算，(乙方不得欠挖，欠挖的甲方将要求乙方整改)，隧道开挖数量不计预留沉落量和乙方超挖数量;衬砌数量按照图纸设计厚度及尺寸计算，乙方超挖造成的衬砌厚度加厚，其加厚部分不计入结算工程数量，其费用由乙方承担;避车洞衬砌工程数量按照设计图纸尺寸一并计入隧道衬砌数量，按照衬砌单价计算，不再另立单价;隧道仰拱填充及铺底按照图纸设计厚度、尺寸及甲方技术交底计算，乙方超挖造成的填充厚度加厚，其加厚部分不计入结算工程数量，其费用由乙方承担;排水沟、电缆槽、排水沟电缆槽盖板、电缆余长腔及盖板数量按照设计图纸尺寸及甲方技术交底计算，按照附表清单单价计量，清单中没有单价的认为包含在相应项目或单价中不再单独计量，隧道电缆沟铺砂由乙方负责填铺，费用由乙方负担;隧道砂浆锚杆、超前锚杆支护数量按乙方依照甲方技术交底施工的实际数量计算，以延米为单位(在施工中，由甲方验收签证);隧道注浆时由甲方清点并进行签证，按照签证数量计入验工数量;乙方喷射砼厚度严格按照甲方技术交底厚度喷护，喷射砼数量经甲方签证后计入验工数量(以立方米为单位);钢筋网支护数量乙方依照甲方技术交底尺寸、要求所施工的钢筋网重量(以吨为单位)，经甲方签证后作为验工数量;格栅钢架按甲方技术交底所计算的重量，以吨为单位，(每榀重量按设计重量);复合防水板及透水盲沟依照设计图纸和甲方技术交底计算，经甲方签证后作为验工数量，因乙方超挖造成复合防水板及透水盲沟数量增加不计入结算工程数量，其费用由乙方承担;洞口工程严格按照甲方技术交底计算。

3、乙方应按照甲方技术人员的技术交底进行施工。除第四条第2 款中已规定的，其工程量以乙方按照甲方技术交底完成的实际施工数量为依据，凡实际施工数量与甲方技术交底所计算的数量不符时，超过技术交底所施工的数量的，甲方不予计价。

4、乙方完成的结算工程量须由甲方施工技术、质量检验工程师审核签证，且须经项目总工审批后才能作为验工计价的依据。

5、乙方在开挖过程中超挖的，由乙方负责按甲方要求回填浆砌片石或与衬砌同标号砼，达到甲方及规范要求，费用由乙方负担。隧道施工不允许出现欠挖，返工费用由乙方负担。

6、隧道施工过程中不允许出现塌方。造成塌方的，塌方处理费用由乙方负担。

7、隧道开挖出碴运距按1 公里(运距从出碴洞口算起)计算，出碴运距每增加1 公里费用增加 元/立方米，数量同相应隧道开挖数量。

8、乙方在计量过程中严格按照(附件1)承包人承揽工程项目一览表-工程量清单，实际完成甲方确认的数量进行计量，清单中没有的项目认为包含在相应项目或单价中不再单独计量。

五、 承包单价及承包工程总造价

据第二条第㈣款规定的施工内容各分项工程承包单价为：见附件一《工程量清单》，结算工程数量根据实际完成的合格工程量计量。乙方根据甲方提供的施工图纸和现场实际考察，愿意以下述的承包单价即《附件1：承包人承包工程项目一览表—工程量清单》，完成龙山隧道所有项目内容施工、竣工和缺陷修复工作。承包单价已包含了为完成以上第二条工程内容所需的一切人工、材料(已含水、电)、机具、设备费用、施工超挖回填及进出场费，施工风险，管理费，利润，还包括为完成本承包工程所需的其他一切费用。本隧道规定的全部费用，应认为已被计入有标价的各细目中，没有的细目，其费用应视为已分配在其它单价之中。

六、工程质量标准与验收

1、乙方在现场必须按甲方贯标及建设单位的要求建立完善的质量保证体系，配备足够的测量检测仪器设备，并设立专职质检人员，负责工程质量的管理和检查。

2、乙方所承包的工程，必须全部达到国家或本行业现行的工程质量验收标准，工程一次验收合格率达到100%。

3、乙方应随时接受甲方及监理工程师的质量监督、检验。

七、隐蔽工程检查和签证

1、甲方质检人员在对隐蔽工程检查前，乙方应进行严格的自行检查。

2、乙方自检合格后，按规定格式填写隐蔽工程检查证及附件，于隐蔽前24小时通知甲方技术人员或质检人员到现场进行检查，并在检查证上签字，方可进行下道工序施工。

3、乙方应接受甲方质检人员(或现场负责人)的随时抽查和重点检查，并提供必要的检查条件。

八、工程变更

1、建设单位对原工程设计进行的变更，乙方必须服从。

2、施工中甲方有权对原工程设计进行变更，乙方必须服从。

3、因变更延误的工期经甲方批准后相应顺延。

4、乙方确保甲方可能提出的工程施工组织方案实施，乙方在施工中提出合理建议涉及到对设计图纸或施工组织设计的更改，必须经甲方批准同意，未经同意擅自更改，乙方承担由此发生的费用，并赔偿甲方的有关损失，延误的工期不虞顺延。甲方同意乙方合理建议，所发生的费用和获得的收益，甲乙双方另行约定分担或分享。

5、由于变更引起工程量的增减，按照附件1 的单价执行，工程项目增加的，双方另行协商确定单价。

九、双方责任与权利

1、甲方责任与权利

1) 负责解决施工场地的征用，工程用电主线提供至施工现场。

2) 负责对工程进行技术交底，负责隧道主体的线形控制。

3) 负责技术监督、检查工作。

4) 负责处理监理及业主关系。

5) 负责对乙方提供的施工原始资料进行审核。

2、乙方责任与权利

1) 完成本合同承包范围项目工程及附属的施工、竣工和缺陷修复工作。

2) 负责从甲方主电源上安装自备电表及用电线路，并承担费用。

3) 负责临时住房、小型临建、生活设施以及设备人员进出场，费用自理。

4) 严格按照施工图纸、《中华人民共和国合同法》、《建筑法》、《建筑安装工程合同条例》、质量等管理办法、作业指导书及技术交底书进行施工，确保工程质量。

7) 按甲方要求作好施工原始记录和编制工程验收需要的全部施工资料。

8) 施工中注意妥善排污，必须遵守国家和当地有关环境部门的环保规定，由乙方造成的环境污染和破坏而导致的经济损失均由乙方承担。

9) 乙方承包人代表必须常驻现场，保证施工的顺利进行。

十、安全施工

1、 乙方在施工中必须严格按施工技术规范、操作步骤及安全保护措施进行施工生产，各项主体工程施工前乙方必须制定出详细的安全防护方案报甲方审批;由于乙方自身原因造成的人员安全、交通等事故，一切责任和后果均由乙方承担;乙方必须接受当地安全管理部门和甲方安全部门的检查和监督。

2、 甲方发现施工现场需整改的安全事项，乙方必须无条件整改，如不整改，出现安全质量事故，乙方负全部责任及费用。

3、 开工前，乙方必须在整个施工期间对其为本合同工程工作的人员进行人身意外保险，保险的一切费用由乙方承担并支付。使用设备必须性能完好，持证上岗，运输汽车证件齐全，并必须购买保险。

4、根据双方协商，爆破用炸药、雷管由甲方安排供应，乙方必须安排有专用存放地点(未用完或未用的及时退回)，安排专人负责炸药、雷管的接收、保管工作，作好炸药、雷管的收发、保管工作，乙方必须做到绝对避免炸药雷管的丢失、被盗。因乙方原因造成炸药、雷管丢失、被盗等，所造成的一切后果和损失，均由乙方负责。

十一、进度计划

1、经甲乙双方同意的施工进度计划，是本合同的组成部分，双方必须遵守。

2、乙方必须按照上报甲方施工组织设计(施工方案)进行施工，严格执行上报甲方的进度计划，由于非乙方原因造成进度滞后，乙方应以书面形式报甲方备案，如不及时上报，由此造成的损失由乙承担。

十二、承包工程价款支付和结算

1、自乙方进驻现场施工15日内甲方向乙方拨付预付款100万元整。

2、此工程开工后根据现场实际完成情况，按本合同第四条规定每月甲方根据由项目总工审核批准的工程量和本合同附件1《承包人承包工程项目一览表--工程量清单》中的单价核定工程价款。经甲方项目经理审核批准后，作为拨付工程款的依据。每次应付金额为其验工计价的80%，扣留20%作为工程质量保证金，工程质保金总额于工程完工后一次性付清。

十三、违约责任及其他约定事项

1、甲方若没按合同约定履行自己的责任和义务，应承担违约责任，并承担乙方经济损失。

2、因乙方原因达不到质量标准，乙方应在甲方要求的时间内返工，直至符合标准为止，返工过程中发生的一切费用由乙方负责。

3、乙方不履行合同义务或没按合同约定履行自己的责任和义务的其他情况，应承担违约责任，并承担经济损失。

十四、 其它

(一)环保：由于本标段在山林环境中施工，乙方进场后必须注意环保卫生，满足施工地区的环保要求，否则由此引起的一切后果乙方自负。

(二)文明施工：乙方应自觉遵守国家及地方的法律、法规，不得有违法乱纪行为，就使用当地劳务、购买地方材料等物资费用应及时付款。

十五、附则

1、本合同自双方签字盖章后生效。在竣工结算完毕后，除保修条款外，其他条款即告终止，保修期满后，甲方支付完毕后有关保修条款终止。

2、本合同正本贰份，甲乙双方各壹份，副本肆份，甲乙双方各贰份。当正本与副本的内容不一致时，以正本为准。

甲 方(盖章)：代 表(签字)：现 场 负 责人：日 期：

高速公路隧道开挖和初支的质量控制 篇6

1.施工测量

（1）按《公路勘测规范》关于洞外控制测量的有关规定进行一切必要的测量和计算工作，并应将施测采用的方法和精度报监理工作师批准。

（2）隧道洞外控制采用三角测量，每个洞口设置三个平面控制点，且将控制点设在能相互通视，稳固不动，而且便于引测进洞，能与开挖后的洞口通视之处，尽可能避免干扰，且不会被弃碴掩埋。

（3）在放线中除公里桩、平曲线基本桩外，应设置必要加桩;在工程实施中隧道中桩最大间距直线上不得大于10m，曲线上不得大于5m，并明确标出用地界桩、路面和排水沟中心桩、辅助基准点以及其他为控制正确放线的水平和垂直标桩。

（4）保护好一切基准点和测桩，并予以固定;如遇损坏、遗失、位移等情况，应立即报告监理人。

（5）隧道洞口应设立中线桩及两个以上的后视点桩和两个水准点，并进行联测，核对其是否达到精度要求。

（6）进洞的支水准点及导线点要及时跟进，埋设支水准点及导线点要考虑通视、稳定、遗失等情况，并按照精度要求，做好计算报监理审批。（二）、隧道的开挖

2.隧道开挖：

隧道ⅰ、ⅱ、ⅲ级围岩采用全断面开挖法;ⅳ级围岩根据围岩的整体性程度采用短台阶法施工，台阶的长度为10-15m;ⅴ级围岩采用超短台阶法施工，台阶的长度为5-10m。ⅰ、ⅱ、ⅲ级围岩全断面爆破采用中空眼直眼掏槽，ⅳ、ⅴ级围岩开挖采用斜眼楔形掏槽。ⅰ、ⅱ、ⅲ围岩全断面开挖光面爆破。ⅳ、ⅴ级围岩台阶法开挖预裂爆破，在施工中一定要控制好台阶长度和爆破的方式，尽量减少对围岩的扰动，控制围岩的变形。

隧道ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ级围岩级围岩地段，初期支护（即系统锚杆装设、网片的挂设、c20混凝土喷射等）完成后，再进行下一循环开挖，初期支护与开挖掌子面间距在岩石较好地段5～10m，围岩较差地段初期支护与掌子面紧跟，两道工序平行作业。为减轻爆破时对围岩的扰动，周边眼采用φ32光爆药卷，并采用导爆索药串装药结构，孔口堵塞长度不小于40cm。ⅰ、ⅱ、ⅲ级围岩周边眼间距e=40cm，最小抵抗线w=55cm，相对距离e/w=0.72，周边眼装药集中度0.27kg/m。ⅳ、ⅴ级围岩周边间距e=30cm，最小抵抗线w=40cm，相对距离e/w=0.75，周边眼装药集中度0.09kg/m。钻爆作业时，根据地质条件及时修正爆破参数，以期达到最佳爆破效果。钻孔均采用自制钻孔台架配yt-28手持式风动凿岩机钻孔，人工装药起爆。钻爆作业按照爆破设计进行钻眼、装药、接线和引爆。如围岩出现变化需要变更爆破设计时，由隧道工程师确定，现场监理工程师签认。炮孔的装药、堵塞和引爆线路的连接及哑炮和盲炮的处理，均由考核合格的爆破员负责。

3.超欠挖控制

钻爆法开挖控制开挖质量，关键是控制好超欠挖，钻爆施工中将采取如下措施：（1）根据不同地质情况，选择合理的钻爆参数，选配多种爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破效果。（2）提高画线、钻眼精度，尤其是周边眼的精度，是直接影响超欠挖的主要因素，因此要认真测画中线高程，准确画出开挖轮廓线。（3）提高装药质量，杜绝随意性，防止雷管混装。（4）断面轮廓检查及信息反馈：了解开挖后断面各点的超欠挖情况，分析超欠挖原因，及时更改爆破设计，调整爆破参数，减少误差，配专职测量工用断面仪检查开挖断面。（5）建立严格的施工管理：在解决好超欠挖技术问题的同时，必须有一套严格的施工管理制度来保证技术的实施，为此，从进洞前，制定严格的奖罚制度。

断面过渡处的开挖隧道不同开挖断面及衬砌断面变化处采用以下方法开挖：当大断面变成小断面时分界点留错台按照小断面直接开挖，小断面变成大断面时在达到变断面分界点开始4～6m范围逐渐向外扩大，至设计断面时，过渡段的欠部位采用补炮处理，紧急停车带建筑限界净宽比隧道建筑限界净宽超出部分按设计断面开挖及支护。（三）、隧道初期支护初期支护主要有锚杆（系统药卷锚杆和中空注浆锚杆）、超前支护、工字钢或格栅钢架、挂网、喷射混凝土五种形式。4.锚杆的施工

（1）普通药卷锚杆采用螺纹钢筋现场制作，即20mnsiφ22药卷锚杆。长度根据围岩状况及设计确定，间距不大于杆长的二分之一，手持凿岩机钻孔，使用高压风吹净钻孔，把药卷装入孔中，药卷装入长度为锚杆的三分之二，此时把锚杆装入。

（2）中空注浆锚杆采用yt-28风动凿岩机推进，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直。水泥浆拌合均匀，随拌随用，灌浆时导管伸入孔底，边灌浆边抽拨导管，要求锚孔内水泥浆饱满，灌浆工作连继不中断，保证锚杆、水泥浆、围岩间的粘结力。

4.超前支护

4.1超前锚杆

超前r25中空注浆锚杆r25中空注浆锚杆采用yt-28风动凿岩机推进，钻孔前根据设计要求定出孔位，钻孔保持直线并与所在部位岩层结构面尽量垂直。水泥浆拌合均匀，随拌随用，灌浆时导管伸入孔底，边灌浆边抽拨导管，要求锚孔内水泥浆饱满，灌浆工作连继不中断，保证锚杆、水泥浆、围岩间的粘结力。在有水地段，可在附近另行钻孔安装锚杆或改为早强速凝药包式锚杆。

4.2超前小导管

超前小导管设置在隧道进出口段无长管棚支护的ⅳ级围岩地段，ⅳ级围岩浅埋地段和ⅴ级围岩地段，采用外径42㎜，壁厚3.5㎜的热扎无缝钢花管，在钢管距尾端1米范围外钻φ6㎜压浆孔。钢管环向间距按照设计要求布置，外插角控制在规范范围内，尾端支撑与钢架上，控制每排小导管纵向设置间距及长度。超前小导管注浆采用水泥浆液，注浆参数可通过现场试验适当调整。3、工字钢钢架和格栅钢支撑的施工根据设计要求，工字钢钢架和格栅钢支撑在洞外加工厂利用台架按设计加工制作成型，洞内安装在初喷混凝土之后进行，与定位钢筋焊接。钢拱架间纵向用钢筋连接为一体，钢架间以混凝土喷平。钢架拱脚必须放在牢固的基础上，架立时垂直隧道中线，架设时中线、高程和垂直度由测量技术人员严格控制，并将系统药卷或中空锚杆与钢架焊接连为一体。

4.3挂钢筋网片

（1）钢筋网片采取现场统一制作，所用材料的质量和规格应符合设计及规范要求。

（2）采用双层钢筋网时，第二层钢筋網应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。

（3）要严格控制网格尺寸、钢筋保护层厚度、与受喷面的间隙等。

（4）钢筋网与锚杆或其他固定装置连接牢固，喷射混凝土时不得晃动。5、湿喷混凝土（1）采用湿喷法施工，分初喷、复喷和终喷（保护层）三阶段进行，喷射机选用湿喷机，所用材料需先自检并经监理检验认可后方可使用。（2）砂选用颗粒坚硬、干净的中、粗砂。

（5）速凝剂、减水剂、粘稠剂等外加剂均选择质优、性能优良的产品。速凝剂在使用前，做与水泥的相容性试验及水泥净浆凝结效果试验。

（6）施工配合比按现场实际情况根据试验数据进行调整确定。

5.结束语

在隧道施工建设过程中，解决好开挖和初期支护问题，是确保隧道工程质量、保证顺利贯通的重要环节，而选择好开挖和初期支护的时间和方式是成功的关键。因此，对隧道开挖及支护进行研究和探讨具有重大的现实意义。

参考文献：

[1]、《隧道工程》覃仁辉主编。重庆大学出版社 2005

[2]、《隧道及地下工程》 关宝林、国兆林主编

隧道开挖施工组织设计 篇7

一、总体方案和部署

1. 天坪丘隧道较短, 但是该隧道设计为M型新型隧道, 开挖

及支护施工难度较大, 隧道开挖必须采用光面爆破, 控制好爆破用药量, 减少对围岩的扰动, 保证开挖轮廓圆顺, 减少超挖, 不允许欠挖。

2. 初次支护紧跟开挖面, 爆破以后立即对围岩进行初喷、打

设锚杆、挂钢筋网、初喷厚度不小于4mm, 喷射砼分1~3次复喷达到设计要求, 并覆盖钢筋网和锚杆露头。中空锚杆施工采用专门设备和专用工艺。要求注浆饱满。

3. 钢筋网不允许预扎成片挂设, 必须单根现场绑扎, 并随岩面起伏, 贴岩面。

4. 初期支护达到设计要求后的地段距开挖面的距离不得大于

10m。

5. 二次衬砌砼浇筑采用机械泵送, 一次成型。

6. 加强施工监控量测工作, 成立专门的监控量小组, 及时掌握围岩衬砌的应力、应变状态。

二、洞身施工

天坪丘隧道按新奥法设计, 采用复合式衬砌, 初次支护以喷射砼、锚杆和钢筋网为主要手段, 部分辅以格栅拱架加强支护, 以超前锚杆作为施工的辅助措施;二次衬砌采用整体式现浇砼或钢筋砼。

根据隧道进出口的围岩情况, 决定从隧道出口向进口方向掘进, 在开挖过程中, 严格遵守新奥法施工的基本原则:“少扰动, 早喷锚, 勤量测, 紧封闭”。

1. 暗挖法施工。暗洞施工采用上下导坑法开挖, 先从隧道左

线出口端开挖进洞, 待上半断面开挖、支护完成后, 再进行下半断面的开挖。在上下断面的开挖中, 连同隧道设计中隔墙部分一次开挖成型, 在隧道的初期支护中, 对中隔墙顶部范围, 采用加密φ22锚杆、钢筋网和喷射混凝土进行加固。

初次支护紧跟掌子面及时施作, 控制围岩变形, 最大限度地发挥围岩的自承能力, 喷射砼标号为20号, 采用湿喷工艺, 增加密实性, 减少回弹量, 改善作业环境。锚杆采用MAI R25中空注浆锚杆, 锚杆露头加设配套钢垫板, 施工时采用专用注浆设备和注浆工艺, 确保注浆饱满, 保证锚杆与围岩全黏结, 垫板安装时应紧贴岩面, 钢筋网采用Φ6.5钢筋, III型衬砌初次支护中以格栅拱作为加强措施, 格栅拱用Φ20钢筋和Φ10钢筋加工而成。

二次衬砌中墙采用钢筋砼, III类围岩段拱部和边墙采用C25钢筋砼, 其余围岩段采用C25素砼, 拱部、边墙二次衬砌施工时采用全断面模板台车施作, 以提高砼的整体性, 减少施工缝。对于超挖部分用同级砼或同级片石砼回填, 明洞衬砌为C25钢筋砼。

每衬砌类型变化处应设沉降缝, 沉降缝宜设在施工缝处;隧道洞身段围岩为III类、IV类、V类, 其衬砌类型为III型、IV型、V型, 支护参数如下所示, 隧道开挖过程中应加强监控量测, 掌握围岩变化情况, 保证施工安全。

2. 防止右线开挖时对中隔墙砼的破坏, 待中隔墙混凝土达到

设计强度后, 在中隔墙右侧表面用装满锯末的草袋覆盖, 在草袋外侧用7.5号桨片进行防护。进行仰拱开挖时, 在开挖前应对中隔墙用草袋进行保护。在仰拱施工完成并达到设计强度后, 进行二次衬砌施工。

3. 在左线隧道衬砌完成40米后, 右洞开始掘进, 右洞开挖时, 中隔墙部分提供了临空面, 可进行弱爆破上下断面开挖。

三、隧道洞口施工

洞口施工时结合洞口地质及地形条件, 尽量使洞口简洁、美观、自然, 与环境协调。

1. 隧道进口为端墙式洞门, 洞门墙后设有5m明洞, 洞口侧

墙及洞门端墙采用C20素砼, 墙面采用釉面砖镶面, 表面镶缝应顺直、均匀、美观;明洞拱背以土石回填, 在靠近明洞拱背30cm范围内以黏土回填, 明洞端部及其上仰坡均采用喷、锚、网作为临支护, 喷锚网应及时施作, 坡面开挖面不宜暴露过久, 锚杆采用MAI R25中空注浆锚杆。

2. 出口地形较陡且围岩很好, 为拱翼式洞门, 施工时采用仰

坡面喷射砼、锚杆、钢筋网防护, 洞门墙采用10号浆砌块石砌筑, 条石镶面, 表面砌缝应顺直、均匀、美观。洞口路堑开挖时应采用控制爆破技术, 尽量减少对边、仰坡的振动。

四、防排水施工

1. 洞身防排水。天坪丘隧道为山岭隧道, 地下水量不大, 隧

道防排水施工的原则量“以排为主, 防排结合”。洞身衬砌防水是在喷射砼和二次衬砌之间设不复合SLQ-PVC防水板和无纺布作为防水层, 施工缝设BW-96型膨胀型止水条, 沉降缝设沥青木丝板夹E型橡胶止水带。无纺布为300g/m2, 防水板厚度不小于1.2mm。防水板必须粘接牢固, 搭接宽度不小于10cm。无纺布不须搭接, 但需连续铺设。无纺布与防水板局部粘接。

衬砌排水是在喷射砼和防水层之间设Φ116打孔波纹管作纵、横向盲沟。纵向盲沟设在边墙基脚部位和中墙顶, 边墙部盲沟标高稍高于侧沟沟底, 在隧道两侧均应布设。横向盲沟沿拱背布设, 并下伸与纵向盲沟连通, 横向盲沟每10m设一道, 在集中出水地段可适当增加, 边墙部在纵向盲沟与侧沟之间设Φ116打孔波纹管将纵向盲沟中的水排入侧沟中, 泄水盲沟每4m设一道, 中墙顶预埋Φ80镀锌钢管将纵向盲沟中的水排入右洞右侧排水沟, 同样每4m设一道, 洞内排水沟采用现浇20号砼, 其盖板为钢筋砼预制板, 路面两侧每25m设铸铁篦子进水口一个。

2. 洞口防排水。洞口明洞防水层是在衬砌外壁抹2cm厚的10

号水泥砂浆, 刷一层热沥青后再铺防水板无纺布防水层, 回填时在靠近明洞拱背20~30cm范围内以黏土回填, 明洞墙脚设Φ116打孔波纹管排水盲沟将水排出洞外。洞口端墙、侧墙中以2×2间距敷设Φ116打孔波纹管及泄水孔, 明洞背设排水沟, 洞顶设洞顶截水沟。

隧道开挖控制常见情况分析 篇8

某高速公路河口至平台段, 主线全长64.471km, 是国家高速公路网布局方案第十八横向路线的一段, 路线呈东西走向。其中隧道设置有茶林顶、三家寨等隧道13座。

隧道围岩类别变化范围由Ⅱ级-Ⅴ级, 其中Ⅲ级、Ⅳ级所占比例较大。因爆法费用低, 灵活性大, 几乎应用在各类岩石的开挖, 钻爆法施工技术已有近160年的历史, 该高速项目本阶段的隧道施工大都采用钻爆法施工。岩石隧道采用钻爆法施工, 超欠挖不可避免。超挖引起多运洞碴, 增加回填量, 给支护、防排水、二衬等后续作业造成困难;欠挖则要清除, 造成人工、材料的超额消耗, 处理欠挖更容易形成更大的超挖。超欠挖影响隧道工程的综合效益, 以现阶段双车道公路隧道为例, 衬砌外轮廓开挖周长约为25m, 如每个开挖断面的平均超挖量为10cm, 每延米损失2000元以上。严重的超欠挖对隧道洞室的稳定性也会产生一定的影响, 因此必须对隧道超欠挖问题引起重视。

2、影响隧道超欠挖的因素

2.1 围岩类别影响分析

围岩岩性 (主要包括岩石的物理、力学特征等) 、岩石结构 (主要包括岩石成因演变过程特性, 如节理裂隙等) 对隧道施工超欠挖影响较大, 据有关研究, 如果隧道方向垂直于岩层走向, 岩石整体破裂, 超挖最多为16%;但当平行岩层走向时, 则可能达40%。如遇软弱围岩、坍方或完整性差的地质情况, 更易产生超挖。

2.2 钻孔设备及钻孔深度影响分析

无论是人工手持风钻, 还是凿岩台车钻孔, 由于自动化程度低, 必然影响到凿岩定位及钻进精度, 使得周边眼有一定外插斜率而产生向外或向上的超挖偏差, 钻孔越深、外插角越大、自动化程度越低, 超挖量越大。如钻孔为3m, 外插角为0°~3°, 保持始点不能有欠挖, 则钻孔前端需超挖0.16m, 平均超挖值为0.08cm, 超挖形态如图1锯状形。这也是规范建议深孔爆破深度取3~3.5 m的原因之一。

2.3 钻眼精度影响分析

钻眼精度是整个钻爆技术的首要环节, 主要取决于设备外插角大小、开眼偏差、方向偏差、钻杆弯曲造成的误差、钻孔技术、台车就位正确性及台车钻臂推进器的水平性等。

2.3.1 开眼偏差

开眼偏差即开眼中心与设计孔位中心间的偏差, 开眼偏差多半是引起欠挖的主要因素。瑞典对质量要求较高的工程为4cm, 一般工程最大为10cm, 我国《公路隧道施工技术规范》规定炮眼开眼偏差不超过5cm。

2.3.2 方向偏差

方向偏斜即开眼方向与隧道设计轴向轮廓线间偏差, 方向偏差多半是引起超挖的主要因素。我国《公路隧道施工技术规范》中规定, 周边眼外斜率不得大于5 cm/m, 并根据不同的炮眼深度适当调整斜率, 保证眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm, 最大不得超过15cm。

2.4 爆破控制影响分析

实际爆破中, 多数是根据经验, 难以完全根据隧道地质情况进行爆破设计, 从而出现超欠挖现象, 尤其在软岩地段爆破施工时, 超挖现象更为严重。

2.4.1 炸药品种及装药结构

炸药与岩石阻抗不匹配, 猛度过大对炮孔壁产生过量破坏;装药结构或线装药密度不合理也常常会造成对炮孔壁的局部或整体超爆破坏。

2.4.2 爆破设计不当

周边眼布置及周边眼 (E) 与内圈眼 (W) 的相对距 (E/W) 大了则可能产生欠挖, 小了则可能产生超挖。

2.5 施工操作影响分析

施工操作产生的超欠挖主要表现在:不放轮廓线、不准确放轮廓线、错误布置轮廓线和钻孔位置;放样中线和标高相对设计值的偏移;施钻人员技术不精或不认真;钻孔定位或钻进角度偏差控制不好;少打眼以及试图争取缩短钻眼时间, 擅自减少钻孔深度;采用过多装药量;手持风钻施钻时工作平台高度不够而使钻孔向上偏斜过大等。

2.6 施工管理影响分析

从以上诸多因素分析中看出, 在某一隧道工程中, 除地质及设备构造等客观因素外, 其余均可凭人的主观能动性随机控制或改变。而这种随机控制或改变的前提即在于对技术的严肃性和施工的精确性两方面的重视程度。两者效果的良莠即可反应出施工管理水平的高低。

3、控制超欠挖的措施

3.1 实施"新奥法"技术, 改变"宁超勿欠"的传统观念

"新奥法"的基本原则"控制爆破、及时支护、监控量测"等与隧道超欠挖的控制直接相关, "控制爆破"是隧道超欠挖控制的要点, 不但使钻孔质量提高, 炮孔误差减少, 隧道开挖轮廓线成型质量提高, 而且可基本消除爆破对围岩的挠动破坏影响。"及时支护"可以及早封闭围岩, 避免隧道围岩应力的过度释放, 从而避免隧道围岩节理性坍塌, 形成过大的超挖量。同时, 在现场施工中, 应改变"宁超勿欠"的传统观念, 树立"少超少欠"的观点, 在规范容许的范围内, 允许一定程度的欠挖, 避免开挖轮廓线的无谓扩大, 而使超挖得以减少。

3.2 优化每循环进尺, 合理确定炮眼深度

炮眼深度的确定主要受隧道地质条件、施工组织能力、单循环作业时间、装碴机械及能力、工期及进度要求等的制约。深孔钻爆, 虽然能获得较好的施工进度, 但由于受钻孔倾斜率的影响, 降低了炮眼利用率, 增大了炸药消耗量, 循环时间会加长, 超挖值也会增大;减少炮眼深度就能减少外插角造成的超挖, 如果炮眼深度由4m减少到2m, 可以使平均超挖值减少50%。因此, 无论是从超挖值还是从总体综合效应, 在选择钻孔深度时要统筹考虑, 优化每循环进尺, 以获得最佳的施工进度和经济效益。

3.3 提高装药质量和爆破技术

超挖造成浪费, 欠挖处理极为困难。隧道施工中, 要充分运用光面爆破、预裂爆破和等差毫秒技术, 精心进行钻爆设计, 合理选择钻爆参数, 提高装药质量。从实施光面爆破控制超欠挖出发, 选择与岩石阻抗系数相匹配或相接近的炸药品种, 周边眼可采用间隔装药方式, 增加炮孔的线装药高度, 改善爆碴块度, 提高炮痕保存率。爆破后, 及时进行轮廓断面测量检查, 找出各处超欠挖值, 并反馈到施工中去, 根据地质条件和爆破效果修改设计, 以达到减少超欠挖的目的。对自稳能力差的软弱围岩更要注意因爆破设计不当造成的大量坍塌。

3.4 提高测量技术, 减少预留误差, 控制人为超挖

测量是控制超挖的基础, 提高测量精度, 提高画线精度是控制隧道超欠挖的重要措施。施工中, 要尽可能采用高精仪器和先进的测量手段, 经常调试校核仪器, 并将开挖轮廓线即设计轮廓线放样于掌子面上, 以降低或取消预留和放样误差, 减少人为超挖现象。

3.5 加强人员培训, 提高钻孔精度

提高钻孔精度是防止超欠挖的最重要措施, 为了使超欠挖值限制在最小范围内, 必须加强对司钻人员的培训, 使他们熟练掌握钻孔技术, 做到按操作细则、设计要求和布置的孔位施钻, 确保达到规定的孔位、孔深、倾斜度等。采用台车钻孔要实行定人、定钻、定眼, 保证钻臂推进器水平, 推力均匀适当。同时要严格工序间的检查和监督, 坚持按图验收, 不合格的坚决重打, 以提高总体劳动成效和管理水平。

结束语

防止或减少隧道超欠挖是所有隧道工作者的共识, 目前已经有不少单位在隧道质量检验与控制技术进行了探索和研究, 取得了一定的经验, 隧道的超欠挖除了地质等客观因素外, 其余均属于技术和管理方面的问题, 其中施工管理意识和水平的提高是关键, 但我们仍需结合公路建设自身的特点, 进一步总结、研究, 提出一些适应公路隧道要求的新施工控制办法, 为隧道施工的科学管理开辟新途径。

参考文献

[1]陈爱莲.施工员- (隧道分册) [M].北京:中国电力出版社, 2008.

公路隧道土体加固后开挖效应分析 篇9

关键词：公路,盾构隧道,加固方案,模型

1 工程概况

某公路盾构隧道在规划二环线下方斜穿, 其中盾构右线隧道穿越通道的里程约为右DK4+841.426～DK4+871.758, 对应的隧道结构顶标高约为12.339～11.581, 与下穿通道的结构净距约为3.0 m～3.2 m;左线隧道里程约为右DK4+848.215～DK4+878.429, 对应的隧道结构顶标高约为12.170～11.414, 与下穿通道的结构净距约为2.3 m～2.7 m;盾构区间的纵坡为25‰。地铁区间穿越二环线下穿通道的宽度约为28.6 m～30.4 m。

2 计算理论及模型和计算参数

2.1 计算理论依据

计算采用美国Itasca公司开发的FLAC3D三维显式有限差分软件。FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3Dimensions) 是由美国Itasca Conslting Group Inc开发的三维显式有限差分法程序, 它可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为。FLAC3D采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程, 并应用了混合单元离散模型, 可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形, 尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点。它也可以模拟线性、非线性等多种材料模型, 可以模拟实际工况分期开挖、回填以及锚杆、混凝土衬砌等支护手段, 具有较强的前、后处理功能, 能快捷地形成计算网格和整理所需数据成果和图表。

2.2计算模型

计算模型分析的内容有:盾构隧道, 新建上穿既有隧道, 本模型主要分析新建隧道开挖对既有盾构隧道的变形影响。

模型大小:在x方向取58 m, y方向取35.582 m, z方向取65 m。共有实体六面体单元9 130个。需要开挖通道的进尺方向为x方向, 既有线盾构隧道的纵向方向为z方向。新建通道埋深6 m～8 m, 新建通道底部距离既有线顶部距离地表为2.3 m～3.2 m。既有线隧道直径6 m, 开挖通道宽度29 m。

模型中采用了多种单元类型进行模拟计算。土层及岩层采用实体 (Solid) 单元模拟, 通道侧墙及底部混凝土采用壳 (Shell) 单元模拟。

2.3计算参数

根据现场取样和土力学、岩石力学试验结果, 计算中采用摩尔—库仑 (Mohr-Coulomb) 屈服准则判断岩体的破坏:

其中, σ1, σ3分别为最大、最小主应力;c, 分别为内聚力、摩擦角。fs>0时, 材料将发生剪切破坏。在通常情况下, 土体的抗拉强度很低, 因此可根据抗拉强度准则 (σ3≥σ1) 判断岩体是否产生拉破坏。土的物理力学参数的取得来源于工程地质勘察报告。土层分层采用钻孔Jz2-Ⅲ06-HF-02。模型土层分布厚度表见表1。

2.4新建通道施工流程

新建通道深为6 m～8 m, 采用明挖法施工, 分层开挖, 分层厚度为1 m～2 m。荷载最不利工况为通道开挖完成后, 通道底板未做之前。

3土体加固方案

将左右线盾构左右边土体加固3 m, 盾构左右线中间土体全部加固处理, 上层土体加固到基坑底, 盾构隧道基底以下加固2 m进行处理, 采用旋喷桩加固。考虑流固耦合计算, 考虑先加固土体, 然后进行降水, 水位降到需要开挖基坑底部以下2 m处, 降水后进行通道开挖 (见图1) 。

4开挖效应分析

1) 右线拱顶开挖效应见图2。

2) 右线拱底开挖效应见图3。

图6数据表明, 在通道正下方盾构隧道上抬量差约为3 mm～4 mm, 上抬量最大处位于通道中间位置的正下方。

5计算结果分析

表2说明:在加固后进行降水将会引起接近1 cm的盾构下沉, 开挖后盾构将会因为应力释放而产生盾构上抬, 最终上抬量控制在1 cm以内, 满足规范要求, 同时也说明加固方案可行。

参考文献

[1]刘波, 韩彦辉.FLAC原理实例与应用指南[M].北京:人民交通出版社, 2005:1.

[2]Peck R.B.Deep excavations and tunneling in soft ground, Stateof the ART Report[J].Conf.on soil Mechanics and FoundationEngineering, Mexico City, 1969 (7) :66-67.

[3]兰宇, 佘健.浅析高速公路隧道维护补强对策[J].四川建筑, 2005 (1) :25-26.

[4]文海鹏.隧道出口明洞衬砌支护结构的内力计算与分析[J].山西建筑, 2008, 34 (27) :323-324.

隧道围岩开挖破坏的数值模拟研究 篇10

关键词：隧道开挖,数值模拟,有限元

隧道是现在建设中常见的一种地下建筑物, 其施工过程和方法多种多样。日前我们常采用的矿山法中大致有全断面法、台阶法和分步开挖法三大类, 在工程实践中, 隧洞开挖与支护是一个典型的土与结构相互作用问题, 开挖与支护参数的确定取决于隧洞的儿何尺寸和形状、受力状况、衬砌的刚度、建造隧洞所使用的材料、围岩特点、开挖顺序、围岩蠕变效应。由于材料和几何上的非线性, 隧洞分析的难度将会增大, 为此采用数值模拟分析。

1 工程概况

此人防设施位于西城区新街口外大街与新建北环水系转河段交汇处。北京地区位于永定河冲、洪积扇的脊背地带, 属于第四纪冲洪积层, 表层回填土以下为砂类土、黏性土、圆砾。地层松散, 自稳能力差。根据这一特点, 确定施工指导原则为:先注浆, 后开挖;注浆一段, 开挖一段, 封闭一段。把这一原则具体化, 就是“管超前, 严注浆, 强支护, 快封闭, 勤测量”。场地地质地层资料如表1所示。

人防断面为厚平底直墙马蹄拱形复合衬砌结构。净空尺寸为3000×2800, 采用复合衬砌结构。二次衬砌为内设结构钢筋模注300mm厚C30抗渗砼, 在连接处设置变形缝。暗挖段人防通道施工长度为222.53m, 施工竖井深度9.8m, 最大覆土厚度6m左右。

2 数值模拟计算模型的建立

2.1 计算条件及计算范围

采取二维Y-Z平面应变模型, 沿隧道宽度方向即水平方向为Y轴, 高度方向即竖直方向为Z轴, 设计隧道为浅埋隧道, 故平截面的上表面取为地平面, 上覆土层为6米, 正洞施工断面为直墙拱顶, 初支净空尺寸宽×高为3700×3400 (mm) , 下表面距离隧底为6米, 约两倍隧道高度, 平截面的左右两侧的宽度也取6米, 约两倍隧道宽度。

2.2 边界条件

模型两侧为限定水平移动的边界条件, 即沿Y方向的位移μ被约束, 在截面的下表面沿Z方向的位移ν被约束, 在侧面与下表面的交点沿Y和Z方向的位移μ、ν均被约束。

2.3 单元划分

由于开挖而引起的扰动只约相当于隧道半径3倍的范围内, 因此, 将计算的平截面在沿隧道宽度及高度的每个方向上均截取2倍隧道宽度或高度, 则基本上可以达到分析岩体扰动区的目的。模型采用四边形平面单元, 由于隧道孔洞周围的岩体将产生较大的应力及应变, 所以在开挖面周围还分布有三角形平面单元。计算模型网格划分图如图1所示。

3 计算结果分析

3.1 隧道围岩的应力及变形分布

由于岩体被开挖后, 岩体内会沿开挖面产生应力重分布如图2所示, 即产生瞬时应力, 若应力重分布后岩体中的内应力小于岩体强度, 则岩体将参与共同受力, 而在当内应力大于岩体强度时, 则会产生较大的塑性应变并失去原有的刚度, 从而不能参与共同受力, 只可视为外部荷载。

岩体是否参与受力则取决于岩体在产生应力重分布以后的应力状态, 岩体的应力状态可通过分析孔洞围岩的应力及应变分布获得。

3.2 数值模拟结果分析

通过对隧道开挖后进行有限元数值分析, 岩土体在竖直方向的应力分布情况由上至下依次为拉应力区、压应力区和拉应力区。岩土体的最大主应力σ1以受压为正, 受拉为负, 单位为MPa。由图2可看出, 应力σ在开挖面上集中于拱顶处与开挖面两侧起拱线处。设隧道的开挖宽度为b, 则σ1在沿开挖周边约b/4的范围内所出现的应力变化较大, 即在这个范围内, 岩体通常会产生塑性变形及塑性破坏。因此, 除常规的支护措施以外, 还要及时进行背后注浆, 以填充隧道顶部结构与土层之间的空隙, 改善土层传力条件及控制地表下沉, 减少渗漏。

4 结论

可以得出对于该隧道来说的以下两点关系:

1) 在距开挖面约为b/4的范围内, 开挖引起的扰动较严重, 应力重分布的结果, 可能会引起这个区域内的岩体发生破坏, 从这个意义上讲, 该隧道开挖采用的支护结构措施, 如注浆加固, 锚杆加固区的范围需大于或等于b/4, 即不小于0.9m。