浅析隧道施工变形原因及控制措施

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析隧道施工变形原因及控制措施 摘要：文章以浅埋暗挖施工隧道 为例，介绍了该种施工方式诱发变形的 原因，根据相关施工经验，提出了相应 的控制预防措施，可供同类施工工程参 考。 中国论文网 /2/view-12873416.htm 关键词：隧道；浅埋暗挖法；变 形；控制措施 Abstract: the article with shallow depth excavation tunnel construction as an example, this paper introduces the construction method of the deformation of the induced reasons, according to relevant construction experience, and put forward the corresponding control precautionary -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 measures for other similar construction projects. Keywords: tunnel; WaFa shallow depth; Deformation; Control measures 中图分类号：U45 文献标识码： A 文章编号： 隧道由于受到所处周围环境的 限制，对施工要求较高，浅埋暗挖法具 有诸多优点。例如经济效益好、适用能 力强和扰动环境小等，因此越来越被广 泛的应用于隧道施工中。虽然有许多优 点，但隧道采用暗挖法施工也将必然地 对周围土体产生或大或小扰动，从而引 起土体移动变形，最后导致一系列病害， 例如会使地表结构物倾斜、开裂甚至坍 塌，道路路面发生破损、既有隧道或地 下管线断裂、破损等环境岩土问题。因 此针对隧道施工引起的施工变形问题， 需仔细分析其产生的原因，根据相关研 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 究理论与施工经验制定可靠的控制预防 措施。 1、浅埋暗挖法施工过程中土体 变形规律 根据浅埋暗挖隧道施工流程以 及隧道施工引起的土体扰动机理可以得 到，对于暗挖法隧道来说，可以总结出 在施工过程中的土体变形规律可大致分 为三个阶段： 1.1、土体开挖和初期支护 土体开挖，作初期支护是第一 阶段的主要内容。在此阶段内，隧道本 身处在一种临空的状态下。特别是在土 体开挖后和初期支护强度达到要求前的 这段时间内，临空状态尤为明显。我们 可以假定土体在此阶段的移动是向内均 匀收敛的。而且此阶段会产生土体损失， 这是因为在开挖时，土体会释放积攒的 应力，此时隧道所承受的支撑力较小， 处在其周围一定范围内的土体会移动引 起地层整体变形。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 1.2、初期支护后和二次衬砌前 初期支护以后至二次衬砌强度 满足要求前的期间是第二阶段。在此阶 段，初期支护会逐渐由圆形变为椭圆形， 这是由于在初期支护强度较低的情况下， 其又受到周围土压力和水压力的作用， 会在水平方向上推挤周围土体和在竖直 方向上产生变形。此阶段也会引起土体 损失，这主要是因为断面收缩变形。但 这种横向和竖向的变形会引起断面面积 的减小，也会引起土体损失，只是这种 土体损失通常情况下要远小于由于断面 收缩变形引起的，而且和断面收缩变形 相比一般要滞后，所以可忽略不计。 1.3、二次衬砌后 当二次衬砌的强度满足要求以 后的期间是第三阶段。在此阶段二次衬 砌同样也会由圆形变为椭圆形，究其原 因，也是由于其周围的土压力和水压力 的作用，此时土体变形基本上处于稳定 状态。此阶段引起的土体损失较小，所 以整个施工过程中的土体变形主要由前 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 两阶段引起，其原因有两方面：一是二 次衬砌强度要远高于初期支护，因此其 由圆形变为椭圆形的变化程度较小；二 是由于第一阶段土体应力的释放，到此 阶段时，作用在其四周的土压力和水压 力已有很大程度的减小。 2、施工引起的土体变形模式 地表沉降根据地层条件和沉降 过程的特点，可分为拱式沉降和整体沉 降两种主要形式。 2.1、拱式沉降 拱式沉降易发生在砂性土地层 中。对于松散地层特别是富含砂性土的 地层，当开挖隧道后，会在其上方形成 冒落拱或松动拱，而后随着开挖面不断 加大，冒落拱或松动拱继续发展，直至 形成相对稳定的拱结构。但拱结构可能 会由于施工过程中的多种原因遭到破坏， 当拱结构一直发展到与地表连通时就会 造成地表的小范围塌陷。这种破坏通常 具有隐蔽性和突发性。 2.2、整体沉降 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 整体沉降易发生在粘性土地层 中。对于具有一定强度且呈层状结构的 地层，随着隧道断面的不断开挖，上覆 地层依次发生运动和变形。各地层的运 动和变形在时间和空间上均具有一定的 差异性，而且会有明显的成组运动特性， 这是由于地层的强度、分层的厚度以及 完整性的不同。所以可以将理论分析和 监测结果相结合对此类沉降的发展趋势 进行预测。 隧道在施工过程中，在其影响 范围内通常会遇到桥的桩基、深埋在地 下的管线以及建筑物的基础等地下建造 物，在地层变形和传递过程中不可避免 的会与这些地下建造物产生相互作用。 地层的变形传递给结构物后，势必会引 起结构物的内力发生变化，当其内力超 过极限强度时就会引起结构物的失稳或 者破坏。 3、对土体变形的控制预防措施 浅埋暗挖施工工法沿用了新奥 法的基本原理，它的特色是建立了信息 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 化量测反馈设计和施工的新理念；支护 采用先柔后刚的复合式衬砌结构，初期 支护承担全部荷载作用，二次模筑衬砌 仅作为保持美观和安全储备的作用；特 殊荷载由初期支护和二次衬砌共同承担。 针对土体变形问题，在具体施工中可采 取如下措施控制预防。 3.1、 “十八字 ”原则 在施工实践中，我国总结了一 套浅埋暗挖法的工艺技术要求:“管超前、 严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤 量测”。这“十八字”原则充分体现了浅 理暗挖隧道施工的精髓, 不同地质的实 际情况应据此进行灵活调整应用。 利用小导管超前注浆,超前预注 浆加固围岩,使小导管与围岩形成一个整 体,超前构成一个能承受相当围岩压力的 管棚结构。注浆效果应得到保证,必要时 可采用小导管注浆和深孔注浆联合进行。 对于注浆量、顺序、材料及配合比等都 要结合实际情况严格控制。 3.2、选择合理衬砌支护形式 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 对于软弱破碎岩层和松散不稳 定、上覆土厚度较薄的土层采用浅埋暗 挖法施工时，除在开挖施工前预支护和 预加固地层外，开挖后还应及时施工隧 道初期支护并保证该支护结构能提供足 够抗力，这对开挖后隧道的稳定性、地 表的移动及变形，都起到决定性的作用。 浅埋暗挖法一般采用先柔后刚的复合式 衬砌形式，在设计支护结构时有下面三 种情况：初期支护承担全部基本设计荷 载，二次衬砌仅起到保持美观的作用； 全部设计荷载由初期支护与二次衬砌共 同承担；初期支护只是施工期间的临时 支护，而将二次支护作为主要承载结构。 在具体工程施工设计时应将支护方式及 支护措施、结构设计、施工方法及辅助 施工方法等进行综合考虑，并经试验段 量测数据进行验证。 3.3、及时监控量测 及时监控量测，数据结果要反 馈到设计施工中，以便更好的采取修订 处理措施。在地下工程浅埋暗挖法施工 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 中，监控量测是检验设计参数地面稳定 性，评价施工方法的主要依据，它已作 为工序要求编入工程预算和施工组织设 计中。目前地下工程施工，尤其是浅埋 地下工程，除了在施工前的预设计阶段 必须进行地质勘测和试验外，还应在施 工全过程中进行监控量测，即用人工观 察和各种仪器测试围岩、地面的变化， 支护的外观和力学变化，并将实测资料 和数据加工处理成为可靠信息，及时反 馈到设计和施工中去，以评估围岩的稳 定程度和支护结构的可靠度，以便调整 施工方法和支护参数。 3.4、富水地层的结构防水 实际施工实践表明，地下工程 浅埋暗挖法施工的结构防水问题，应根 据其施工环境和条件采取以下改进措施： 加强初期支护的防水能力。倡导喷射 防水混凝土，通过改善喷射混凝土配比、 添加外加剂和改进喷射工艺等措施，提 高初期喷射混凝土的防水能力；也可在 围岩间与初期支护间进行填充注浆，把 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 地下水阻挡于初期支护之外。在初期 支护表面布设一定数量的引水盲管，将 少量初期支护渗漏水引排出去。防水板 铺设到墙角（仰拱不铺设防水层） ，配 合二次衬砌防水混凝土防水。对于进入 初