隧道建设方法范文1
钻爆法施工对山岭隧道来说,是一项非常成熟的施工方法,在比较复杂的条件下,有许多成功的先例。该技术扩展到城市地下工程,形成了我国特有的浅埋暗挖施工法。同时,用于水底隧道工程,也成功地修建了多条越江(河)隧道,例如南水北调越江隧道和湖底隧道。挪威已建成的约100km的水下隧道均采用钻爆法施工。
钻爆法水下隧道
中国目前也在积极修建水下隧道,以缓解交通压力。基于多年山岭隧道和城市浅埋暗挖地铁隧道施工的经验以及国外水下隧道成功经验,目前已修建成的钻爆法水下隧道有6.05km厦门翔安隧道、6.17km青岛胶州湾湾口海底隧道,以及正在建设的厦门第二西通道等,还有些隧道正在商议拟建当中。
已建成通车的厦门翔安隧道为六车道高速公路隧道,长2*6050m,跨越海域长约4200m,是我国大陆第一座海底隧道,也是目前世界上采用钻爆法施工的建设规模最大的海底隧道。厦门翔安隧道位于厦门岛东北侧,左右行车隧道间距为50m,两行车隧道之间另设一服务隧道。行车隧道建筑限界净宽14.0m,净高5.0m,服务隧道上方预留检修车辆兼逃生空间3.0m(宽)×2.5m(高),下方内设置供水管道预留空间2.6m(宽)×2.15m(高)和高压电缆预留空间3.0m(宽)×2.15m(高)。而正在建设的厦门第二西通道,起于海沧吴冠采石场与海沧疏港快速路相接,经马青路与海沧大道平交口,在海警三支队北侧进入厦门西海域,穿西海域后在象屿码头14号泊位附近至本岛,过疏港路,沿兴湖路前行,下穿石鼓山立交后至本项目终点,与拟建的厦门第二东通道对接。路线长约7.8km。跨海域宽度为2km。
隧道建筑限界
厦门第二西通道工程按照双向六车道城市快速路的标准进行设计,计算行车速度取80km/h,标准如下:隧道建筑限界净宽:0.5+0.25+0.5+3.5+2×3.75+0.5+0.25+0.5=13.50m;隧道建筑限界净高:5.0m。
钻爆法水下隧道方案断面布置形式
钻爆方案海底隧道可采用的横断面形式有:A.两管三车道并设置服务隧道;B.两管三车道不设置服务隧道。
设置服务隧道优缺点
设置服务隧道的双管三车道隧道方案,主要有以下优缺点:
优点:可利用服务隧道超前掘进来探明地质情况和取得对局部不良地质地段处理的方法和工艺经验,为大断面主洞的掘进提供较准确的地质情况及施工安全保障。可利用服务隧道为主隧道开辟多个工作面。同时对于局部不良地质地段,可借助服务隧道先行处理,不影响其余地段的施工,加快隧道施工进度,保证隧道建设工期。服务隧道可作为紧急避难通道,解决隧道运营期间突发灾害时,人员的避难、逃生和救援。服务隧道可作为管线通道,适当减小主隧道断面,并在行车隧道发生火灾情况下,可保证运营管理系统的安全有效;同时便于管理人员的日常维护,尤其是便于抽排水管路的巡z。
缺点:由于设置服务隧道,在海域段施工时也增加了临海工作面及洞室交叉,导致发生坍塌涌水事故的风险也相对增大。设置服务隧道将造成洞口横断面布置宽度、用地有一定增加,隧道净距较小。费用会一定程度增加。
不设置服务隧道的双管三车道隧道方案,主要有以下优缺点:
优点:中间不设置服务隧道,洞口横断面布置间距相对灵活,有利于隧道平、纵面的布置;两主洞之间的开挖相互影响较小。相对设置服务隧道方案,在海域段施工时减少了临海工作面,发生坍塌涌水事故的风险也相对较低。
缺点:不设服务隧道,缺少探明地质情况的先导洞,缺少为主隧道开辟工作面的条件。不设服务隧道,则全线隧道都必须在隧道下部增加布置隧道供配电电缆、通讯电缆及水电管线的空间,进一步扩大了隧道的断面,同时,施工期间的组织较为困难。不设服务隧道,日常检修车辆的进出对隧道正常的交通会造成一定的影响。
综合分析
本隧道在厦门岛内从兴湖路下穿过,当设置服务隧道,洞口段隧道断面的布置可按16.0(主洞开挖宽度)+5.8(中间岩宽度)+7.7(服务隧道宽度)+5.8(中间岩宽度)+16.0(主洞开挖宽度)=51.3m。兴湖路道路宽50m,两侧建筑之间宽约75m,因此,如设置服务隧道,基本不影响地面建筑。(2)为保障隧道敞口段地面交通的连接,可将服务隧道在暗洞出头后即以较大纵坡爬升(
隧道建设方法范文2
[关键词]山岭隧道;工程地质;勘探
修建山岭区公路隧道可缩短行车里程,提高公路通行效率,不仅节约了宝贵的土地资源,保护环境,并且从根本上免除了公路路线常见的地质灾害,诸如滑坡、崩塌、泥石流、雪崩等道路病害。但是,隧道是地下隐蔽工程,其建设地质环境条件难以完全查明,其稳定性很难作出定量评价,施工中经常会遇到塌陷、突泥、涌水、岩爆、有害气体等不良地质问题,对隧道工程地质勘察质量的要求很高[1]。伴随着我国山区高速公路建设步伐的加快,愈来愈多的山岭隧道都需要修建。这些山岭隧道工程实质上也属于地质工程,它在进行设计、施工过程中、工期计算上、预算造价上,都会受到工程所在地区地质条件的限制。全面了解工程地区的地质状况,可以使隧道工程建设取得事半功倍的效果。所以,积极勘察隧道工程所在地区的地质状况,就有着十分重要的意义。
1.山岭隧道工程地质勘察的工作重点
建设山岭隧道,特别是特长隧道,属于我国山区建设高速公路的重要建筑物类型之一。隧道选址的好坏,可以说决定了一条高速公路质量的高低。从隧道工程所在地地质状况的角度进行分析,山岭隧道地址的确定是否合理,主要是看山岭隧道地址的地质环境是否相对稳定,选择隧址的方案,主要是看一个工程所在地质环境或者工程的地质条件,以及水文地质条件是否更为优越[2]。山岭隧道工程进行地质勘察的重点,是研究隧址对于地形与地貌等各方面的要求,分析隧址区所在的地质环境状况以及地质环境的稳定性,要把重点放在不良或者特殊地质区山岭隧道所在位置的选择,并且预测出可能存在的各种工程地质问题,尤其是山岭隧道工程可能会诱发的环境工程的地质问题,从而为隧道建设奠定基础。
山岭隧道选取地址,首先应当遵循工程地质的选址原则。同时,对于隧道地址,要积极地提出关于工程地质的评价与建议,从工程地质状况的角度,将隧道方案进行对比选择。隧道址选定以后,开展详细勘察阶段工作的主要重点,就是详细查明隧址所在区的地层岩性和地质构造,以及不良地质等各种工程地质条件,还包括对水文地质条件的勘察,然后做出详细客观的分析评价[3]。最后,按照控制隧道的围岩稳定性的各项因素,进行分段确定隧道围岩的级别,从而提供出必要的相关岩土物理力学方面的指标与参数。
2.山岭隧道工程地质勘察的阶段和方法
关于对山区建设高等级公路的隧道勘察,应当严格按照我国公路基本建设的程序,在不同阶段,针对公路地质资料的深度的要求进行分阶段开展。一般山岭隧道的勘察共分为两个阶段,第一阶段为针对初期工程地质勘察工作,第二阶段为针对施工图设计阶段开展的工程地质勘察。关于对于特长的山岭隧道,包括控制路线方案的长山岭隧道,以及在水文状况与工程地质条件特别复杂的山岭隧道,按照原则,还应当开展超前的工程地质勘探和详细的水文地质勘察,以及进行定位观测,该勘察的阶段可以不受设计阶段的限制[4]。隧道开展勘察的方法,应当按照隧道勘察的不同阶段具体的要求,结合隧道所在区的地形、地貌与地质条件的实际情况作出选择。每种勘探方法与手段,都有其自身优点以及多样的适宜性。因此,山岭隧道勘察,应当根据不同阶段与不同地区的实际情况,以及所需采用各种相适合的勘探方法与手段开展综合勘察,以达到尽量缩短勘察的周期,降低工程勘察成本,提高各个勘察工作的精准度的目标。
3.隧道工程地质条件分析评价中值得注意的一些问题
关于隧道工程的地质条件进行分析与评价内容,应当包括全部可能会影响到隧道工程的安全所有的地质问题。除了针对山岭隧道所在地区已发现的工程地质问题,作出认真分析与客观评价以外,还应当认真研究和分析环境工程地质的问题和隧道工程之间存在的相互关系,还要重视隧道施工建设有可能诱发的环境与环境工程的地质问题。对山岭隧道工程来说,主要的地质类问题包括山体滑坡、出现膨胀岩、地层断裂构造以及遇到断层破碎带、产生偏压问题、岩溶、高地温、出现有毒有害气体、放射性等[5]。如果隧道要通过存在以述某种或者几种工程地质的问题地段的时候,就必须对存在的问题开展分析与研究,作出科学客观的评价与预测。
4.结语
山岭隧道工程实际上应该归为地质类工程与隐蔽工程,它需要通过多种资料收集和研究分析工程地质的调绘、物探、钻探以及各种测试的试验等方面,采用综合勘察的方法与手段才能获得比较精确真实的工程地质方面材料。在开展隧道工程地质的勘察过程当中,选择勘察方法,应当根据设计所在的勘察阶段与工程所在区的地质条件进行综合考虑来确定。一般来讲,初级勘察阶段的隧道工程地质进行勘察内容主要包括:通过资料的收集和研究分析、工程地质的调绘、物探手段,同时开展少量的钻探或者测试工作。详细勘探阶段则是以钻探方法为主,将工程地质调绘与物探手段作为辅助,同时开展各种测试与试验工作实施综合勘察。
只有严格按照上述的要求和方法,才能通过综合勘察方法取得控制山岭隧道围岩稳定各项因素,进行分段确定隧道围岩的级别,为山岭隧道的施工布置、各段洞身的掘进方法以及程序、支护以及衬砌类型或者整治工程的设计,提供出详实可靠的工程地质根据。
参考文献
[1]王桃云.山区高速公路工程地质勘察中存在的问题及对策[J].岩土工程界,2009,18(02):169.
[2]高喜胜,曾春霞.浅析提高公路山岭隧道施工安全的保障措施[J].科技资讯,2011,16(11):214-215.
[3]马士伟,梅志荣,张军伟.长大隧道突发性地质灾害预警信息系统研究[J].中国安全科学学报,2009,25(05):183.
隧道建设方法范文3
关键词:软土;盾构隧道;纵向设计;地下工程
1 概述 当前大量地下隧道建设实践中,盾构施工法已成为城市地下隧道建设的主要施工方法,尤其地铁隧道。上海现有和正建的地铁隧道无一例外地采用这一方法施工。而上海同许多沿海城市一样是位于软土广泛分布的地层上,正是盾构隧道结构所处的软土环境导致大量的运营软土盾构隧道发生过量的纵向沉降或不均匀沉降,引起隧道渗水、漏泥或结构局部破坏,有时甚至会影响到隧道的正常运营[20][21]。
因此,深入研究软土盾构隧道纵向变形对隧道结构影响及考虑纵向变形的衬砌结构纵向设计理论是解决软土盾构隧道现存问题的关键,尤其是衬砌结构纵向设计方法。
2 衬砌结构纵向设计现状
目前,国内外对盾构法隧道衬砌结构设计主要采用横向设计。在国内,我国地下铁道及铁路隧道设计规范[6]中推荐使用荷载结构模型,而未考虑纵向变形的影响。《上海市地基基础设计规范》1999版中对盾构隧道纵向变形进行了一定的考虑[7],提出盾构隧道纵向不均匀沉降的影响是不可忽视的。尤其是盾构工作井和区间隧道的连接处;隧道底部下卧土层特性及分层突变处;覆土厚度急剧改变处等,都会有较明显的不均匀沉降。提出在设计中应按照预估的沉降差,设置适量的变形缝。规范还提到在施工阶段和使用阶段,进行隧道结构的横向内力和变形 计算 时,在必要的时候宜考虑隧道纵向变形对横向内力和变形值的影响。
由于隧道纵向 问题 属于三维问题,其结构复杂,纵向结构 计算 模型尚不成熟。但也已经取得了一定的科研成果。在工程实测和室内试验基础上,已建立了一些隧道纵向结构计算模型。 目前 对软土隧道纵向结构的 理论 研究 主要分为:试验或实测 分析 法、数值分析法和理论解析法。在理论解析法中根据隧道接缝和螺栓简化 方法 的不同,日本学者提出了两种隧道纵向结构理论,一种是以村上博智及小泉淳[22]为代表的以轴向、剪切和弯曲弹簧模拟接缝和螺栓、以梁单元模拟衬砌环的梁一弹簧模型,它是将横向梁一弹簧模型移植到了隧道结构纵向(见图3);纵向粱一弹簧模型中每一衬砌环均由一直线粱模拟,各衬砌环间的接缝以弹簧模拟,因而在作纵向分析计算时单元较多,它可以模拟衬砌环和接缝性能有变化的隧道段,但其缺点也是明显的,即一般适合于线性分析,并且由于以单元作为基础,分析过程为矩阵形式,需要通过数值方法实现,所得结果需要进行再一次分析才能得到管片、螺栓应力和接缝张开度等关键数据。另一种模型是以志波由纪夫及川岛一彦[23~25]为代表的等效轴向刚度模型,该方法认为隧道在横向为一均质圆环、在纵向以刚度等效的方法将有环向接缝非连续的结构等效为连续均质圆筒。由于是直接从分析衬砌环向接缝和螺栓的受力变形性能出发得到等效模型,因此计算结果可直接给出管片和螺栓应力,并且在很多情况下可推导得到显式理论解, 应用 方便,但该方法也有未考虑预应力、只简单被认为是弹性地基上的直梁等缺点,然而,根据目前国内外的研究现状来看,轴向等效刚度方法是当前隧道结构的纵向理论研究中提出的最好的方法。该法为研究盾构隧道纵向问题奠定了坚实的理论基础。 3 盾构隧道结构拼装型式 在我国,上海先期施工的盾构法隧道基本采用通缝拼装形式,而上海近期建设的隧道及广州和南京地铁盾构法隧道则全部采用错缝拼装形式,从而说明错缝拼装形式在抵抗纵向变形上优于通缝拼装形式。既然不同的拼装形式有不同力学效果,能够改变衬砌的纵向刚度及控制纵向裂缝和不均匀变形,那么采用更多不同力学效果的拼装形式就成为解决当前软土盾构隧道结构纵向问题的另一关键问题。
4 软土盾构隧道结构存在问题
从当前工程设计的实际应用和理论研究进展分析可得出软土盾构隧道衬砌结构在考虑纵向问题时的不足之处:缺乏与纵向理论要求接近的衬砌形式;现有的纵向理论缺乏与工程实际的结合;衬砌拼装形式单一(不能协调纵向不均匀变形);衬砌管片材料在同一工程中单一;衬砌管片宽度在同一工程中单一;纵向线形不合理。
5 软土盾构隧道纵向设计展望
为克服软土盾构隧道现存问题,必须从以下两方面来解决:
(1) 从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度的变化,使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。
(2) 在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期 发展 阶段,其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计),使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势,更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降,导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营),避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态,因此,可节约大量资金。
总之,软土盾构隧道结构纵向设计理论,不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要,也是 社会 发展的需要。它不仅具有理论价值,而且更具重要的经济意义和社会意义。
参考 文献 :[2] 黄宏伟.城市隧道与地下工程的发展与展望[J].地下空间,2001,21(4):311-317
[3] 刘建航,侯学渊.盾构法隧道[M].北京: 中国 铁道出版社,1991
[4] 陈基炜,詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及 规律 分析[J].城市地质,2000,(2):51-56[6] GB50157-92.地下铁道设计规范[S]
[7] DGJ08-11-1999 上海市地基基础设计规范[S]
[8] WorkingGroupNo.2,ITA,GuidelinesfortheDesignofShieldTunnelLining[R].2000,15(3):303-331
[9] DesignandConstructionofTransportationFacilities[R],Re searchingReportofATRB,2000[11] (日本)土木学会.日木隧道标准规范(盾构篇)及解释[M]刘铁雌译,关宝树校.成都:西南 交通 大学出版社,1988[13] P.M.Donde,J.J.Wang.Sheartransferthroughboltsinsegmentaltunnellinings[J].TowardsNewWorldsinTun nelling.Balkerna,Rotterdam,1992:295-301[15] 朱合华,崔茂玉,杨金松.盾构法衬砌管片的设汁模型与荷载分布的研究[J].岩土工程学报.2000,22(2):190-194
隧道建设方法范文4
1.1用暗挖法建出入口匝道的方法
1.1.1用管幕+冻结法建主隧道与匝道盾构隧道间分合流拓宽段(AW-1工法)1)施工方法。在盾构法隧道主线完成后,再以小直径的盾构施工匝道隧道至分合流点,然后施工主隧道和匝道隧道间的分合流段。日本某工程根据现有技术和施工条件,对分合流段车道拓宽段(以下简称“拓宽段”)进行了如下3种施工方法(见表1)的比较。其中,以弧形管幕+冻结防水方法为最优(AW-1方案)。2)匝道分合流段横断面设计。沿道路方向分合流段横断面设计尺寸在不断变化。框架横断面宽度第一段最大,加减速段(第二段)和逐渐变窄段(第三段)内部空间逐步减少,第三段已不再有匝道隧道,只需施工弧形管幕来保证框架内所需的空间即可。
1.1.2构筑椭圆形衬砌环满足盾构法隧道、匝道间分合流段的建设(AW-2工法)日本横滨环线道路北段为二管平行的盾构法隧道(Φ12.49),其间共设置了4个分合流区段,地下拓宽段为建造耐久、防水的扩大段结构,在分合流段沿隧道纵向以管幕法建椭圆形断面的衬砌环。
1.1.3利用竖井构筑二主线隧道间管幕再暗挖出入口车道间拓宽段(AW-3工法)日本新宿线对明挖施工会严重影响地面交通或地下构筑物的不易处理区段,采用了利用竖井、通过管幕支撑上部土体,然后开挖2条隧道间的土体,最后完成出入口的非明挖施工方法。该工法施工过程中,结构受力体系会发生重大变化,可能出现管幕、地面沉降、隧道变形、隧道上浮等问题,应对不同工况下临时挡土墙、竖井、隧道管片、隧道内部支撑、管幕梁进行三维整体分析后进行设计,并辅以必要的施工监测来确保安全。
1.2通过工作井内明挖施工完成主线隧道与匝道隧道间的拓宽段
根据工程沿线环境条件、用地情况、交通特征与需求,再结合施工工艺、流程,对有条件设工作井的情况,则可较方便地在工作井内完成主线隧道与出入口匝道间分合流拓宽段的施工,并可为匝道的暗挖施工———矩形顶管或矩形盾构提供实施条件。根据需要与可能,主线隧道有双管单层和单管双层之分。双管隧道出入口匝道设置又有成对对称设置和前后错开单侧设置两种。
1.2.1日本新宿首次采用特殊的明挖技术,切割已成环钢管片建出入口匝道(MW-1工法)在日本东京中央环线新宿线地下工程中,为不减少地面道路的车道数,保证地面道路的正常交通,全线长11km中的70%均以盾构法施工。沿线表层为亚黏土层,盾构掘进范围主要有东京碎石层和N值超过50的Kazusa层。施工中,在两条平行隧道建成后,对出入口匝道上方土层采用明挖施工,再按需切割已成环的盾构隧道的钢管片,然后施工钢筋混凝土框架构筑匝道。为了缩短工期,在新宿线工程中,当盾构刚推过匝道处,即开始切割隧道,该工法施工出入口的示意图。因开挖深度和钢管片切割范围随主线、匝道线路纵断面变化而变化,故钢筋混凝土框架的位置、形状也在逐步变化。施工中主要关键技术有:1)有效解决挡土墙底与隧道衬砌间渗漏水问题。2)采用合理的临时支撑,防止在开挖和框架底部施工过程中的土体坍塌,将隧道变形限制在允许范围内。3)隧道开挖段采用适当的复合结构,控制结构变形、应变。匝道段钢管片在匝道施工中和施工后都会产生附加应力与变形,设计中应以施工阶段不同工况应力分析为基础,采用特殊的加强钢管片(含结构型式和材质的加强)与有效、合理的支撑。
1.2.2在明挖工作井内按需完成主线、匝道隧道间分合流拓宽段的设计1)主线双管单层隧道方案。现以一主线设计速度为60km/h的双向4车道小客车专用地下道路隧道设计为例,取单向主线车道宽度为3.25m×2+2.5m(应急车道)。匝道设计速度为40km/h,车道宽度为3.25m+2.0m(停车带)。车行道净高3.5m。
综合考虑道路建筑限界、隧道设备限界、安全疏散要求、施工误差等因素,主线圆隧道内径取11.0m,外径12.0m,根据道路规范规定,拓宽段由45m渐变段和120m加速车道段(减速车道段长仅70m,现均按加速车道计)构成,不同情况下工作井的规模大小如下:(1)匝道对称设置(MW-2、3、4工法)。①对称设置入口匝道与出口匝道情况下,明挖施工的工作井范围见图,按较紧凑的安排工作井长度165.00m、出入口端工作井宽度61.90m。②当设一对入口匝道时,工作井长度165.00m、宽度51.45m(两端扩大部分垂直线路方向错位约8.7m)。③设一对出口匝道时,工作井长度115.00m,工作井最大宽度为51.45m(二端扩大部分垂直线路方向错位约8.7m)。2)匝道单侧设置(MW-5、6、7)。①单侧设入口匝道情况时,单线工作井长165.00m,宽33.45m。②单侧设出口匝道时,工作井长度短,长约115.00m,宽33.45m。③主线中设双车道及集散车道(3.25m×2+3.25m),集散车道服务于出入口匝道段渐变、分合流之需。这样盾构法隧道外径扩至13.40m,但工作井长度缩减至91.00m、最大宽度为65.20m。2)主线单管双层隧道方案。当采用单管双层隧道时,主线隧道直径必然要加大,相应工作井深度加深、平面尺寸缩小。下层车道的匝道长度会增加,相比上层匝道约需增长180m左右。
(1)当上、下层车道内均布置双向4车道+应急车道时,隧道外径为14.5m。不同情况(MW-8、9工法)下工作井的设计规模如下:①匝道对称设置,应急车道设在车行方向右侧的情况。对称分别设立上层出口匝道、下层入口匝道时,按较紧凑的安排,隧道工作井长165m、最大宽度49.4m。若需设上层入口匝道、下层出口匝道,虽布置有别,但工作井尺寸大小相。②单侧设置出入口匝道,上层和下层应急车道设在盾构断面同一侧的情况。当需设立上层出口匝道、下层入口匝道或需上层入口匝道、下层出口匝道时,工作井的外包尺寸长约165m、最宽约37.45m。
(2)主线全线上、下层均设双车道+集散车道(3.25m×2+3.25m),集散车道主要服务于出入口匝道段渐变、部分分合流段之需,这样盾构法隧道外径扩大至15.5m(MW-10工法),工作井长度87.00m、宽度38.45m,两端井位扩大段垂直线路方向错位约8.7m。
2拓宽段实施方案比选
根据上述介绍,对盾构隧道出入口匝道拓宽段设置的暗挖法、明挖法两大类中的不同方案进行了比较,其内容主要为:主线交通安全、出入通组织;环境影响、占地范围;施工技术难度、风险;工程投资等。
3结语
隧道建设方法范文5
关键词: 新意法;压力拱;新奥法;超前支护
中图分类号:S611文献标识码: A
1引言
20世纪70年代中期,意大利的Pietro Lunardi教授通过在对数百座隧道进行理论和现场试验研究,并在围岩的压力拱理论和新奥法施工理论的基础上,逐步创建出了岩土控制变形分析(ADECO-RS)法,在2006年北京举办的高速铁路隧道国际学术研讨会上,意大利特莱维集团对ADECO-RS法作了专题报告,并将ADECO-RS法用中文解释为“新意法”。新意法是通过对岩体分类来确定超前支护措施和支护参数的设计方法,它的核心思想是通过调节超前核心土的强度和刚度来控制岩体的变形,从而保证隧道的安全施工[1]。
在国外的Baldo degitUbaldl隧道和Tartaiguille隧道等隧道建设中,均采用了新意法,并取得了很好的结果。在国内,武广客运专线浏阳河隧道中以及卧龙隧道中,相关施工单位对“新意法”的部分要素进行了尝试性应用,并且取得了不错的成果[2]。
2新意法的介绍
新意法以其独特的优势得到了隧道工作者的亲睐,从它的理念、优点、设计施工工程与新奥法、罗威法的比较可以体现。
2.1新意法的理念
(1)隧道在开挖过程中,围岩出现的变形集中(包括挤出变形、预收敛以及收敛变形)应分析并加以控制。
(2)超前核心土的应用(采用玻璃纤维构件加固、采用改良的超前地层保护)是隧道开挖施工过程中变形反应的结构稳定性因素。
(3)超前核心土的勘查、预测、防护、加固、开挖成为保证隧道施工的最重要内容。必须予以足够的重视。
(4)超前核心土的强度以及变形特性是隧道变形(包括挤出变形、预收敛及收敛变形)的真正原因。
新意法的一个非常重要特点就是它引进了一种新的看待地下工程的概念框架。它把超前核心土视为一种新的隧道长期和短期稳定的工具:超前核心土的强度以及对变形的敏感性在隧道施工中起着决定性作用,同时也决定了掌子面到达时隧道的变形特性。隧道的稳定不可避免地与掌子面前方的超前核心土有关。采取措施作用于超前核心土的刚度就可以调整掌子面(挤出、预收敛)和隧道(收敛)的变形反应,保持超前核心土的稳定就是保持整个隧道的稳定[3]。
2.2新意法的优点[4]
(1)可进行全断面施工,减少施工工序。
(2)即使是在掌子面处,施工现场也可保持清洁,为施工人员提供了一个良好的施工环境,可以提高施工效率和保证施工安全。
(3)现代化隧道施工,可以利用各种大型机械,既保证了施工速度,又能够降低施工风险。可以有良好的生产效率,进度持续、稳定。
(4)新意法引进了超前约束理念,即使在最复杂的静力条件下,也可以按预定计划有序地进行隧道施工,而无需在施工期间再采取加固措施。
(5)费用可基本确定(工程完工时,通常比使用传统技术所用费用低)[4]。
2.3新意法与新奥法、挪威法的比较
新意法高度重视隧道加固措施,尤其是注重掌子面前方超前核心土的强度与稳定性,它把隧道加固措施视为控制和调节隧道变形不可缺少的工具,从而把隧道加固措施视为保证隧道最终稳定的结构的一部分(关注隧道的变形量,隧道工程的造价与其变形量成正比)[5]。在这一方面,值得注意的是, 在地下工程的总造价中,隧道加固措施和地层改良措施的造价变化幅度很大,而隧道开挖和衬砌的造价相对较为稳定,对于所有地层,其变化幅度都不大,可对隧道进行完整可靠的设计,从而使主承包商可以在各种地层中,甚至在最困难的地层条件下,都可以进行机械化隧道施工。
新奥法是20世纪50年代提出的现代支护理论,或称为“岩承理论”,该理论的核心内容是:围岩稳定显然是岩体自身具有承载能力;不稳定的围岩丧失稳定是有一个过程的,如果在这个过程中提供必要的帮助或者限制,则围岩可以进入稳定状态。它视围岩为“三维一体”,即围岩既是产生围岩压力的来源,又是承受这个压力的承载结构,且是构成这个结构的天然材料。新奥法的施工基本原则可归纳为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。新奥法注重对围岩的保护,认为支护与围岩之间如同兄弟一般,共同承受荷载。它的特点是动态化设计,信息化施工[6]。
新奥法的缺点是错误地认为隧道开挖过程中对介质施加的作用的影响只有通过隧道收敛才能确定。其隧道设计和施工原则引导工程师仅集中精力处理隧道开挖所造成的影响(采取简单的约束作用来控制隧道收敛),而没有关注造成隧道失稳的原因。
新奥法的这种问题处理方式,对于在中~低困难程度的应力~应变条件下进行隧道掘进是成功的,但是对于极为困难的应力~应变条件,新奥法显示出其局限性,原因如下:
(1)新奥法不能在隧道施工期间准确预测出隧道的变形特性,因此在设计过程中没有诊断阶段;
(2)新奥法对事先没有预测到的变形所采取的约束措施是临时决定的;
(3)新奥法缺少能够对付造成隧道不稳定的原因(核心土变形)的有效稳定措施,而不仅仅是对付造成隧道不稳定的原因(核心土变形)所造成的结果(收敛);
(4)新奥法不能对工程的预计风险、工期计划和施工进度等作出初步评估。
所谓挪威法,简单地说就是由正确的围岩评价、合理的支护参数和高性能的支护材料三部分组成的一种经济而安全的隧道施工方法,它适用于公路隧道、铁路隧道、水工隧洞及大型地下工程。在挪威法中,使用了各种类型的锚杆,以保证隧道的稳定。
挪威隧道施工法(NMT)在节理岩层中可代替新奥法(NATM),而在软岩、有龟裂围岩中则是对NATM的有用补充。它的一般开挖方法是钻爆法、硬岩掘进机、粘土层人工开挖。
3 结论
新意法适用的地质范围很广,不仅适用于地质条件较好的隧道,也适用于地质条件很差的大断面隧道。对于地质条件很差的大断面隧道,按新意法进行设计和施工,不仅可以有效控制工程进度、工程质量和施工安全,还可以降低工程风险和工程造价。虽然目前新意法在我国尚处于摸索起步阶段,但其独特的优势与我国的实际情况相结合,必然会推动我国的隧道事业建设。
参考文献
[1]刘江涛,崔宏伟,王振强。“新意法”在未成岩富水粉细砂层隧道中的适用性研究[J].兰州交通大学学报,2012(4):53-56。
[2]翟进营,唐静。新意法在法国里昂―马赛高速铁路Tartaiguille隧道建设中的应用[J].隧道建设,2009(2):208-215。
[3]赵录学。关于新意法隧道设计的几点建议[J].现代隧道技术,2012(1):50-52+59。
[4]关岩鹏,黄明利,彭峰。大断面软岩隧道新意法加固参数研究[J].公路交通科技,2013(3):105-110。
隧道建设方法范文6
【关键词】山区隧道;地质勘察技术;综合应用;探讨
隧道工程建设施工难度大,施工技术要求高,任何一个施工环节出现问题都可能对整个隧道工程质量产生严重影响。山区地质环境较其他区域而言,其地质环境更为复杂,特别是在深埋隧道工程建设中经常会遇到高地应力岩爆及高地温等问题,超长隧道工程建设施工中会遇到通风问题;软弱围岩地质条件下的隧道工程建设会在施工中遇到塌方,渗透等问题,这些因素的存在都给隧道施工带来极大的难度。为了能够保证山区隧道工程施工质量必须要通过技术手段来防止这些地质灾害,地质勘查技术是当前隧道建设工程领域中一项重要的防治这些地质灾害,确保隧道工程安全施工的重要技术。加强对该项技术在山区隧道工程建设中的综合应用问题研究具有十分重要的现实意义。
1.山区隧道工程地质状况概述
山区隧道一般为岩溶地貌或蚀峰地貌,整体地质具有明显的切割特征,高差较大,通常从进洞到出洞的呈现出逐步降低趋势。山区岩体的整体性差,通常山区的岩体节理裂痕比较严重,使得在隧道工程建设时往往会因围岩稳定性差给施工带来极大的难度。所以,针对山区隧道工程地质状况特点,为了能确保隧道工程顺利实施,必须要对山区隧道的地质水文情况、地质构造规律特征、岩溶发育状况进行深入细致的勘查,根据地质勘查结果合理选用施工技术和施工工艺,并结合勘查数据结果对施工可能会存在的施工安全隐患问题采取有针对性的技术处理措施,为山区隧道工程建设的顺利实施提供重要的技术支持。
2.地质勘察技术在山区隧道工程建设中综合应用方式及效果
2.1地质调绘技术
地质调绘技术是一项综合性的地质勘查技术,该技术主要对山区隧道整体地质状况进行勘查分析。具体而言,该项技术主要是对山区隧道施工区域的地质条件和地貌条件进行深入的勘查,结合施工区域相关地质状况资料对隧道工程建设的可行性作出综合评价,为后续的隧道地质勘查工作提供重要的依据。由于山区隧道工程的地质条件相对比较复杂,通过运用地质调绘技术可以对山区隧道的整体地质状况进行掌握,经对隧道工程区域地质状况的细化分析后发现不利于隧道施工的地质问题,进而针对问题采取相应的防范措施。由于绝大多数的地表都是由第四系覆盖,往往在地质构造方面对地质具体情况难以直观观测到。在此情况下,我们可运用地质调绘技术在岩层上合理地布四条物探测线,同时结合地震法及电法对其进行勘查,可对岩层的断裂的具体走向和发展趋势进行整体掌握。为山区隧道工程后期的地质勘查工作施工组织设计提供重要的地质资料参考依据。
2.2综合物探技术
地质调绘技术是对山区隧道工程区域的地质构造,如岩层、水文进行大面积的勘查、分析的技术。使得我们对山区隧道工程的地质状况有了整体性掌握,且对山区隧道工程施工中可能存在的不利于施工的地质问题进行了分析和评价。这样为山区隧道工程的后续地质勘查工作确定了地质勘查目标和方向。综合物探是山区隧道地质勘查技术体系的重要组成部分,该项技术融合高密度电法、地震折射法、电测探法、室内岩芯法及综合测井法于一体的综合性物探技术。在地质勘查实践应用中,可首先采用地震折射的方式沿着路线发展方向布置两条物探纵剖面;应用电测探法与高密度电法在隧道的进口位置与出口位置布设四条横剖面;应用地震折射法相应的连续简单观测体系测定完整浅部基岩界面实际速度,按照岩层倾角逐步推延至洞身,参照钻孔岩芯测试弹性波速的相应结果实施统计与对比。对钻探状况和地质调绘地质覆盖层的具体厚度进行综合性分析,确定各断层的走向、倾角、线路具置及断层宽度。通过对地质勘查所得资料的分析通过弹性波对岩石种类进行划分,然后结合电测探法和高密度电法、地质调绘应用差时距曲线对山区隧道地质的实际状况进行定量分析,经分析后确定隧道工程进口位置及出口位置的地层结构、岩石覆盖层厚度和各边界岩层风化程度、岩体的完整性等,为山区隧道工程施工工艺、施工技术的选定提供重要的参考依据。
2.3钻探技术
钻探技术是检验山区隧道地质勘查调绘技术和物探技术在综合勘查中是否有效果的最为直接的方法,也是对山区隧道工程地质水文参数进行采集的重要方式。钻探一般钻进岩体比较深,通过采集到的岩体构成成分,我们可以对隧道工程地质的具体状况进行掌握,是一种最为直接,最直观了解山区隧道区域地质状况的勘查方法。在山区隧道地质水文试验中,一般需要融合多种测试方法才能得到最为准确的测试结果。其具体测试方法为:对隧道区域的岩层进行分层止水,然后采用清水钻进的方式进行三次降深的抽水试验和提水试验。最后采用相关的试验方式对地质的具体参数进行提取,整理与分析。为了能够提高水文试验相关参数的准确度,可采用专业潜水泵或者是测流仪对隧道岩层进行钻探,可有效提升试验数据参数的准确性。
3.结语
总而言之,山区隧道工程建设是一项复杂而系统的工程,在建设过程中可能会因极其复杂的隧道地质状况给施工带来一定的困难性,为了能够保证山区隧道工程高质、高效地完成施工任务,需要利用当前比较先进的地质勘查技术对地质状况勘查清楚,进而根据地质勘查所得数据,合理选用适宜的隧道工程施工工艺和技术。
【参考文献】
版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至tiexin666##126.com举报,一经查实,本站将立刻删除。
如需转载请保留出处:https://tiexin66.com/syfw/504744.html