《隧道工程 第3版》 課件 第5-7章 隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算、隧道施工方法、隧道工程設(shè)計(jì)中的有限元方法

第五章隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算『5.2▎隧道施工過程的力學(xué)特性『5.3▎隧道襯砌受力計(jì)算『5.4▎半襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算隧道工程SUIDAOGONGCHENG『5.5▎直墻式襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算『5.6▎曲墻式襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算『5.9▎隧道洞門計(jì)算『5.8▎襯砌截面強(qiáng)度驗(yàn)算『5.1▎隧道支護(hù)體系形成過程及其力學(xué)特性『5.7▎襯砌初期支護(hù)的剪切滑移法驗(yàn)算初期支護(hù)和襯砌結(jié)構(gòu)型式是否合理，對(duì)于結(jié)構(gòu)的承載能力和經(jīng)濟(jì)效果都有很大的影響。其中圍巖的穩(wěn)定性對(duì)于結(jié)構(gòu)型式的選擇起決定的作用。隧道支護(hù)體系巖體支護(hù)結(jié)構(gòu)主要承載單元初期支護(hù)二次襯砌一方面承受圍巖壓力、結(jié)構(gòu)自重以及其它荷載的作用；另一方面可以防止圍巖風(fēng)化、崩塌、防水。二次襯砌防水板模板臺(tái)車初期支護(hù)『5.1▎隧道支護(hù)體系形成過程及計(jì)算模式『5.1.1▎支護(hù)體系的形成過程及其對(duì)應(yīng)的力學(xué)狀態(tài)施工力學(xué)

1.荷載的模糊性

2.圍巖物理力學(xué)參數(shù)難以準(zhǔn)確獲得

3.圍巖壓力承載體系

◆圍巖不僅是荷載，同時(shí)又是承載體

◆地層壓力由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)共同承受

◆充分發(fā)揮圍巖自身承載力的重要性4.設(shè)計(jì)參數(shù)受施工方法和施作時(shí)機(jī)的影響很大

5.隧道與地面結(jié)構(gòu)受力的不同點(diǎn)—圍巖抗力的存在『5.1.2▎隧道工程受力特點(diǎn)

1.結(jié)構(gòu)力學(xué)模型

特點(diǎn)：以支護(hù)結(jié)構(gòu)作為承載主體；

圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用間接地體現(xiàn)為兩點(diǎn)：

①圍巖壓力；②圍巖彈性抗力。

采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算，如彈性連續(xù)框架（含拱形）法、假定抗力法和彈性地基梁（含曲梁和圓環(huán)）法等。

適用于：模筑砼襯砌

分為結(jié)構(gòu)力學(xué)模型（荷載-結(jié)構(gòu)模式）和巖體力學(xué)模型（地層模式）?！铩?.1.3▎隧道工程計(jì)算模型

2.巖體力學(xué)模型

特點(diǎn)：支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖視為一體，共同承受荷載，且以圍巖作為承載主體；

支護(hù)結(jié)構(gòu)約束圍巖的變形，圍巖體現(xiàn)為形變壓力。

采用巖體力學(xué)方法計(jì)算，如解析法、收斂—約束法圖解(又叫特征曲線法)、用剪切滑移法、數(shù)值方法(有限單元法)等。

適用于：錨噴支護(hù)『5.2▎隧道施工過程的力學(xué)特性『5.2.1▎隧道洞室開挖后的應(yīng)力狀態(tài)

1．基本假定

1）圍巖均質(zhì)的，各向同性連續(xù)介質(zhì)2）只考慮自重產(chǎn)生的初始應(yīng)力場3）隧道形狀是規(guī)則的圓形4）深埋，簡化為無限體中的孔洞問題開挖后，圍巖中可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況：一種圍巖仍處于彈性狀態(tài)；另一種是部分圍巖處于塑性狀態(tài)，部分處于彈性狀態(tài)。因?yàn)樯盥袼淼?，可以認(rèn)為圍巖的初始應(yīng)力到處都是一樣，并取其等于隧道中心點(diǎn)的自重應(yīng)力，即

2．隧道開挖后的彈性二次應(yīng)力狀態(tài)圍巖的初始應(yīng)力彈性力學(xué)中基爾西(G.Kirsch)公式，在洞室周邊上且軸對(duì)稱的情況，即r=r0處，當(dāng)l

=1，有：在洞室周邊上，主應(yīng)力sr和sq的差值最大(2p0)，由此衍生的剪應(yīng)力最大，所以洞室周邊是最容易破壞的，實(shí)踐也證明，洞室的破壞總是從周邊開始，并逐步向深處發(fā)展的。圍巖二次應(yīng)力場隨著r/r0的增大，sr和sq均迅速接近圍巖的初始應(yīng)力，當(dāng)r/r0超過5時(shí)，相差都在5%之內(nèi)。對(duì)于非圓形隧道的圍巖二次應(yīng)力場和位移場的確定，要用到復(fù)變函數(shù)擔(dān)負(fù)映射理論，公式比較繁雜，這里不詳述。

對(duì)于淺埋圓形隧道，圍巖的二次應(yīng)力場和位移場就不能按以上各式確定了，應(yīng)采用彈性力學(xué)中的R.D.Mindilin公式，更進(jìn)一步的方法是采用有限元法等。

3．隧道開挖后的彈塑性二次應(yīng)力狀態(tài)自然界的巖體很少是線彈性的，因此，開挖隧道可能使局部區(qū)域的圍巖進(jìn)入塑性狀態(tài)或受拉而破壞。對(duì)于承受任意應(yīng)力狀態(tài)作用的連續(xù)、均質(zhì)、各向同性的巖土類材料，常采用莫爾—庫侖(Mohr—Coulomb)條件作為塑性判據(jù)，亦稱為屈服準(zhǔn)則(圖5-4)。材料的屈服準(zhǔn)則圖對(duì)于在洞室周邊上且軸對(duì)稱的情況，l=1時(shí)，距隧道中心某一距離的各點(diǎn)，其應(yīng)力值是相同的，因此圍巖中的塑性區(qū)必然是個(gè)圓形區(qū)域。令這個(gè)圓形塑性區(qū)的半徑為R0，那么在塑性區(qū)與彈性區(qū)的交界面上(即在r=R0處)，塑性區(qū)的應(yīng)力sp與彈性區(qū)的應(yīng)力se一定保持平衡，同時(shí)，交界面上的應(yīng)力既要滿足彈性條件，又要滿足塑性條件，可得到在r=R0處：(5-3)對(duì)于l

≠1的情況，圍巖彈塑性二次應(yīng)力場和位移場比較復(fù)雜，這里不再詳述。圍巖彈塑性區(qū)『5.2.2▎隧道圍巖定性判據(jù)

1．強(qiáng)度判據(jù)只有圍巖應(yīng)力狀態(tài)超過巖體的強(qiáng)度條件，才能造成巖體的塑性變形、剪切破壞。所以，滿足巖體的強(qiáng)度條件是圍巖失穩(wěn)和破壞的必要條件。

2．變形判據(jù)隧道是超靜定結(jié)構(gòu)，圍巖局部區(qū)域進(jìn)入塑性狀態(tài)或受拉破壞，都不一定意味著隧道圍巖就將喪失整體的穩(wěn)定性。所以，滿足圍巖的變形條件是造成圍巖失穩(wěn)破壞的充分條件。失穩(wěn)判據(jù)有強(qiáng)度和變形兩方面：『5.2.3▎支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖的相互作用

1．支護(hù)結(jié)構(gòu)特性曲線洞室開挖后，洞室圍巖應(yīng)力的變化狀態(tài)，稱之為三次應(yīng)力狀態(tài)。洞室開挖后的應(yīng)力狀態(tài)有兩種情況:

一是開挖后的二次應(yīng)力狀態(tài)仍是彈性的，洞室圍巖是穩(wěn)定的。另一種是開挖后，洞室圍巖產(chǎn)生塑性區(qū)，此時(shí)洞室都要采用承載的支護(hù)結(jié)構(gòu)，支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)洞室圍巖應(yīng)力狀態(tài)和位移狀態(tài)產(chǎn)生影響。根據(jù)彈性力學(xué)和巖體力學(xué)可得，隧道壁的徑向位移與支護(hù)阻力之間的關(guān)系式：由此可見，在形成塑性區(qū)后，隧道壁徑向位移不僅與巖體的物理參數(shù)C、f、g坑道尺寸r0和隧道埋深Hc有關(guān)，而且還取決于支護(hù)阻力Pa的大小。

根據(jù)式5-4可得支護(hù)阻力與洞壁的相對(duì)徑向位移的關(guān)系曲線如圖5-6虛線所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)：1)

允許變形(位移)愈大，所需的支護(hù)阻力也愈小。2)

在形成塑性區(qū)后，無論加多大的支護(hù)阻力都不能使圍巖的徑向位移為零(Pa無論多大，u不能為零)；3)

不論支護(hù)阻力如何小(甚至不設(shè)支護(hù))，圍巖的變形如何增大，圍巖總是可以通過增大塑性區(qū)范圍來取得自身的穩(wěn)定而不致坍塌(Pa＝0，當(dāng)umax可穩(wěn)定)。圖5-6Pa-ur/r0關(guān)系曲線

umaxulimitΔghghr崩塌彈塑性分界A810642011000×r020aP/MPau51015u修正前的修正后的

后面兩點(diǎn)顯然與客觀實(shí)際有出入，如隧道開挖后立即支護(hù)并起作用，只要支護(hù)阻力達(dá)到一定值，圍巖內(nèi)就可以不出現(xiàn)塑性區(qū)，當(dāng)支護(hù)阻力等于圍巖的初始應(yīng)力時(shí)，洞壁徑向位移就為零；其次，實(shí)踐證明，任何類別的圍巖都有一個(gè)極限變形量，超過這個(gè)極限值，巖體的值將急劇下降，造成巖體松弛和坍落。而在較軟弱的圍巖中，這個(gè)極限值一般都小于無支護(hù)阻力時(shí)洞壁的最大計(jì)算徑向位移量。因此，在洞壁徑向位移超過后，圍巖就將失穩(wěn)，如果此時(shí)進(jìn)行支護(hù)以穩(wěn)定圍巖，無疑的，其所需的支護(hù)阻力必將增大。也就是說，這條曲線到達(dá)后不應(yīng)該再繼續(xù)下降，而是上升。

鑒于上述原因，我們可以將彈塑性狀態(tài)的洞壁徑向位移與支護(hù)阻力的理論曲線作適當(dāng)修正：

1)

在彈性應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，即階段改用直線，用彈性力學(xué)中厚壁圓筒的公式來確定支護(hù)阻力與洞壁徑向位移的關(guān)系：(5-5)

2)洞壁徑向位移超過ulimit后改用一個(gè)上升的凹曲線表示，說明隨著位移的發(fā)展，所需的支護(hù)阻力將增大。

當(dāng)然，在umax<ulimit的情況下，可不必做第2)項(xiàng)修正。

修正后的pa-ur/r0關(guān)系曲線在圖5-14中以實(shí)線表示。從圖中可以看出：

隨著ur/r0的增大Pa逐漸減小，超過后又逐漸增大；反之，隨著Pa的增大，ur/r0也逐漸減小。

可以認(rèn)為這條曲線形象地表達(dá)了支護(hù)結(jié)構(gòu)與隧道圍巖之間的相互作用：

在極限位移范圍內(nèi)，圍巖允許的圍巖大了，所需的支護(hù)阻力就小，而應(yīng)力重分布所引起的后果大部分由圍巖所承擔(dān)，如圖5-14中的A點(diǎn)；

圍巖允許的位移小了，則需的支護(hù)阻力就大，圍巖的承載能力則得不到充分發(fā)揮。故這條曲線可稱為“支護(hù)需求曲線”或“圍巖特性曲線”。

應(yīng)該指出，上述的分析是在理想條件下進(jìn)行的，例如，假定洞壁各點(diǎn)的徑向位移都相同，又如假定支護(hù)需求曲線與支護(hù)剛度無關(guān)等。不過，盡管存在這樣一些不準(zhǔn)確的地方，但上述的隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的機(jī)理仍是有效的。

2．支護(hù)結(jié)構(gòu)的補(bǔ)給曲線——支護(hù)特性曲線

(1)一般支護(hù)特性曲線公式

任何一種支護(hù)結(jié)構(gòu),總能對(duì)圍巖變形提供一定的約束力，即支護(hù)阻力。

混凝土或鋼支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性可以認(rèn)為是線彈性的，也就是說作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的徑向均布?jí)毫κ呛退膹较蛭灰瞥删€性關(guān)系，即式中Ks——支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度。

(2)幾種主要支護(hù)的剛度

1)混凝土或噴射混凝土的支護(hù)結(jié)構(gòu)。可采用薄壁筒的公式來計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的受壓剛度：它能提供的最大徑向壓力為：式中Ec、R0——混凝土或噴射混凝土的彈性模量和

抗壓強(qiáng)度。

2)灌漿錨桿。對(duì)圍巖變形的約束力是通過錨桿與膠結(jié)材料之間的剪應(yīng)力來傳遞的，并與灌漿的質(zhì)量直接有關(guān)。通過現(xiàn)場的拉拔試驗(yàn)決定。圖5-7錨桿受拉

式中y——大于1的系數(shù)，表示灌漿后所增加的剛度；Es——鋼筋彈性模量；dB——錨桿的直徑；Sa——錨桿的縱向間距；Se——錨桿的橫向間距；

l——錨桿的長度(5-9)

3)組合式支護(hù)結(jié)構(gòu)。如采用噴射混凝土和鋼錨桿聯(lián)合支護(hù)時(shí)，其組合的支護(hù)剛度即為：

(3)P～us/r0圖

支護(hù)結(jié)構(gòu)所能提供的支護(hù)阻力是隨支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度而增大，所以，這條曲線又稱為“支護(hù)補(bǔ)給曲線”，或稱為“支護(hù)特性曲線”。(5-10)3噴錨支護(hù)2噴射混凝土1錨桿105uP/MPaa0r×1000102468su圖5-8Pa-us/r0關(guān)系曲線

3．圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)的建立『5.3▎隧道襯砌受力計(jì)算『5.3.1▎隧道襯砌受力特點(diǎn)

脫離區(qū)彈性抗力區(qū)襯砌與圍巖相互作用，相互約束，共同作用是地下結(jié)構(gòu)的重要特點(diǎn)，在襯砌計(jì)算中必須加以考慮。計(jì)算彈性抗力的理論有兩種：“局部變形”理論“共同變形”理論『5.3.2▎荷載的分類和組合

1．荷載的分類分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載。

2．荷載的組合其最不利者作為設(shè)計(jì)荷載，求得最危險(xiǎn)截面中所產(chǎn)生的最大內(nèi)力值，作為選擇截面時(shí)的依據(jù)。『5.3.3▎結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重包括墻、梁、板、柱、拱圈等結(jié)構(gòu)體自重。

1．簡化為垂直的均布荷載或

2．簡化為垂直均布荷載與三角形荷載-拱腳很厚或者再簡化為：當(dāng)拱圈為半園拱時(shí)，該種計(jì)算方法并不適用，因?yàn)楫?dāng)f

n=90°時(shí)，cosfn=0，則Dq趨于無窮大。

3．拱圈分成足夠數(shù)量的小塊-積分思想將拱圈分成足夠數(shù)量的小塊，并且折線法連接，求每塊的自重，然后用近似積分法求出拱圈內(nèi)力。『5.3.4▎隧道襯砌計(jì)算有關(guān)規(guī)定采用荷載結(jié)構(gòu)法計(jì)算隧道襯砌的內(nèi)力和變形時(shí)，應(yīng)考慮圍巖對(duì)襯砌變形的約束作用，如彈性抗力（被動(dòng)荷載）。彈性抗力的大小及分布，對(duì)回填密實(shí)的襯砌構(gòu)件可采用局部變形理論，其計(jì)算公式如下：σ—彈性抗力的強(qiáng)度（MPa);k—圍巖彈性抗力系數(shù)，無實(shí)測數(shù)據(jù)時(shí)，可按表5-1選用;δ—襯砌朝向圍巖的變形值（(m)，變形朝向洞內(nèi)時(shí)，取為零。式中（1）半襯砌結(jié)構(gòu)（2）直墻拱形襯砌（3）曲墻拱形襯砌『5.3.5▎隧道襯砌類型『5.4▎半襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算『5.4.1▎計(jì)算簡圖分析半襯砌的實(shí)際工作狀態(tài)，確定計(jì)算簡圖?！?.4.2▎拱圈內(nèi)力計(jì)算的基本方程式對(duì)于荷載和結(jié)構(gòu)對(duì)稱的情況，取一半分析『5.4.3▎拱腳位移計(jì)算

1．單位力矩作用時(shí)a）圖

2．單位水平力作用時(shí)b）圖

3．單位豎直力作用時(shí)c）圖

4．外荷載作用時(shí)d）圖對(duì)稱，取一半，將拱圈分成偶數(shù)段，用拋物線近似積分法代替，便可得到變位積分的近似計(jì)算公式：『5.4.4▎拱圈的單位變位及荷載變位計(jì)算式中：Ds

——半拱弧長n等分后每段弧長。對(duì)稱問題的拱腳變位，根據(jù)變位疊加原理，可以得到b0、u0的表達(dá)式：對(duì)稱問題的拱腳變位qfβul/2X1X2xyu1

X=1

1+

X=1

2+b2+fb1AAAβp-upMApβ1A'u1AM=1Av1β2A'2AH=1Av2fβu2+fu1u經(jīng)整理，得到未知力X1,X2的方程組求解求出半襯砌各截面的彎矩Mi和軸力Ni后，即可繪出內(nèi)力圖，并確定出危險(xiǎn)截面。同時(shí)用偏心距表示出偏心曲線圖?！?.5▎直墻式襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算『5.5.1▎計(jì)算原理直墻式襯砌的拱圈計(jì)算原理與拱圈計(jì)算原理相同，可以參照相應(yīng)公式計(jì)算。『5.5.2▎邊墻的計(jì)算直邊墻的變形和受力狀況可以作為彈性地基上的直梁計(jì)算。墻頂（拱腳）變位與彈性地基梁（邊墻）的彈性特征值及換算長度l=ahc有關(guān)，按l可以分為三種情況：邊墻為短梁(1<l<2.75)、邊墻為長梁（l≥2.75）、邊墻為剛性梁（l≤1）。墻頂在單位彎矩Mc=1單獨(dú)作用下

1．邊墻為短梁(1<l<2.75)短梁的一端受力及變形會(huì)對(duì)另一端產(chǎn)生影響墻頂在單位水平力Hc=1單獨(dú)作用下，墻頂?shù)霓D(zhuǎn)角b2和水平位移u2為：在主動(dòng)側(cè)壓力(梯形荷載)作用下，墻頂?shù)霓D(zhuǎn)角be和水平位移ue為：當(dāng)基礎(chǔ)無擴(kuò)展時(shí)，墻頂位移為：墻頂截面的彎矩Mc、水平力Hc、轉(zhuǎn)角bc、水平位移uc為：以Mc、Hc、bc、uc為初參數(shù)，即可由初參數(shù)方程求得距墻頂為x的任一截面的內(nèi)力和位移。若邊墻上無側(cè)壓力作用，即e=0，則有：墻頂?shù)氖芰Γǔ怪敝猓┖妥冃螌?duì)墻底沒有影響。

2．邊墻為長梁(l≥2.75)墻頂單位位移可以簡化為在外力作用下只產(chǎn)生剛體位移，即只產(chǎn)生整體下沉和轉(zhuǎn)動(dòng)。由于墻底摩擦力很大，所以不產(chǎn)生水平位移。

3．邊墻為剛性梁(l≤1)邊墻受力當(dāng)邊墻向圍巖方向位移時(shí)，圍巖將對(duì)邊墻產(chǎn)生彈性抗力，墻底處為零，墻頂處為最大值sh，中間呈直線分布。墻底面的抗力按梯形分布。由靜力平衡條件，對(duì)墻底中點(diǎn)a取矩，可得：由于邊墻為剛性，故底面和側(cè)面均有同一轉(zhuǎn)角，二者應(yīng)相等，所以則可以得到因此，側(cè)墻面的轉(zhuǎn)角為由此可以求出墻頂處的單位位移及荷載位移。

Mc=1作用于c點(diǎn)時(shí)，則Ma=1，故：

Hc=1作用于c點(diǎn)時(shí)，則Ma=h1，故：主動(dòng)荷載作用于基本結(jié)構(gòu)時(shí)，則，則：由此可以求出拱頂?shù)亩嘤辔粗Φ墓澳_處的內(nèi)力以及邊墻任一截面的內(nèi)力。按結(jié)構(gòu)變形特征的抗力圖形分布

『5.6▎曲墻式襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算『5.6.1▎計(jì)算圖式

1）下零點(diǎn)a在墻腳。

2）上零點(diǎn)b與襯砌垂直對(duì)稱中線的夾角假定近似為450。

3）最大抗力點(diǎn)h個(gè)假定發(fā)生在最大跨度處附近

4）拱部bh段抗力按二次拋物線分布，邊墻ha段的抗力為『5.6.2▎主動(dòng)荷載作用下的力法方程和襯砌內(nèi)力取基本結(jié)構(gòu)示，未知力為X1p、X2p，根據(jù)拱頂截面相對(duì)變位為零的條件，可以列出力法方程式：曲墻式襯砌基本結(jié)構(gòu)由于墻底無水平位移，故uap=0，整理可得求得X1p、X2p后，在主動(dòng)荷載作用下，襯砌內(nèi)力

曲墻式結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析由溫克爾假定可以得到h點(diǎn)的彈性抗力與位移的關(guān)系：，可得：如果h點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的fh=90°，『5.6.3▎最大抗力值的計(jì)算『5.6.4▎在單位抗力作用下的內(nèi)力解出X1s及X2s后，即可求出襯砌在單位抗力圖為荷載單獨(dú)作用下任一截面內(nèi)力襯砌任一截面最終內(nèi)力值可利用疊加原理求得校核計(jì)算結(jié)果正確性時(shí)：『5.6.5▎襯砌最終內(nèi)力計(jì)算及結(jié)果校核『5.7▎初期支護(hù)的剪切滑移法驗(yàn)算

20世紀(jì)60年代，奧地利的臘布塞維奇教授首先提出了剪切滑移破壞理論，指出錨噴柔性支護(hù)破壞形態(tài)主要是剪切破壞而不是撓曲破壞，且在剪切破壞前沒有出現(xiàn)撓曲開裂?！?.7.1▎原理噴射混凝土的支護(hù)阻力鋼筋網(wǎng)、鋼拱支撐的支護(hù)阻力錨桿拉斷破壞錨桿粘結(jié)破壞聯(lián)合支護(hù)時(shí)提供的支護(hù)阻力取小值

巖體的抗滑阻力（自承能力）由巖體和初次襯砌所提供的總支護(hù)阻力為：巖體中開挖隧道后防止產(chǎn)生剪切滑移破壞所需的最小支護(hù)阻力?！?.7.2▎最小支護(hù)阻力的計(jì)算（1）由現(xiàn)場實(shí)測的塑性區(qū)半徑，求最小支護(hù)壓力；（2）根據(jù)隧道周邊的極限位移值，求最小支護(hù)壓力；（3）由現(xiàn)場實(shí)測的形變壓力作為最小支護(hù)壓力；（4）根據(jù)圍巖的特征曲線求最小支護(hù)壓力。對(duì)于λ=1的情況，提出一種估算方法以塑性區(qū)作為松動(dòng)區(qū)，則與此相應(yīng)的最大塑性區(qū)半徑為聯(lián)合上式則可求出最小支護(hù)力及其對(duì)應(yīng)的最大松動(dòng)區(qū)半徑，上述2式是隱函數(shù)，需要試算求解。『5.8▎襯砌截面強(qiáng)度驗(yàn)算1檢算內(nèi)容（1）安全系數(shù)檢算（2）偏心檢算2抗壓控制檢算小偏心判斷準(zhǔn)則：此時(shí)承載能力由抗壓強(qiáng)度控制：式中：e0—

軸向力偏心距，e0=M/N；

K—

混凝土和石砌結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，

M,N—

軸向力；

Ra—

混凝土或砌體的抗壓極限強(qiáng)度；

b,h—

截面的寬度和厚度（通常取1m）；

φ—

構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)，對(duì)隧道襯砌拱圈及墻背緊密回填的邊墻可取1；

α—

軸向力偏心影響系數(shù)。3抗拉控制檢算大偏心判斷準(zhǔn)則：此時(shí)承載能力由抗拉強(qiáng)度控制：式中：—混凝土的抗拉極限強(qiáng)度，其它符號(hào)意義同前。混凝土襯砌的偏心距不宜大于0.45倍截面厚度；石砌體偏心距不應(yīng)大于0.3倍截面厚度；基底偏心距，對(duì)巖石地基不大于1/4倍墻底厚度，對(duì)土質(zhì)地基不大于1/6倍墻底厚度。4

偏心距限制洞門視作擋土墻進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)：

①主動(dòng)土壓力按庫侖理論進(jìn)行計(jì)算；

②無論墻背仰斜或直立，土壓力的作用方向均假定為水平；

③不考慮被動(dòng)土壓力。

④取最不利位置的墻體條帶計(jì)算，稱為“檢算條帶”。條帶寬度一般為1m，最不利位置～墻體最高點(diǎn)。5.9.1計(jì)算原理『5.9▎隧道洞門計(jì)算5.9.2計(jì)算部位（檢算條帶）的選取及計(jì)算要點(diǎn)1．柱式、端墻式洞門

取Ⅰ、Ⅱ作為“檢算條帶”。檢算墻身截面偏心、強(qiáng)度，以及基底偏心、應(yīng)力及沿基底的滑動(dòng)和繞墻趾傾覆穩(wěn)定性2．有擋、翼墻的洞門

檢算翼墻時(shí)取洞門端墻墻趾前之翼墻寬1m的條帶“Ⅰ”，按擋土墻檢算偏心、強(qiáng)度及穩(wěn)定性；檢算端墻時(shí)取最不利部分“Ⅱ”作為“檢算條帶”，檢算其截面偏心和強(qiáng)度；檢算端墻與翼墻共同作用部分“Ⅲ”的滑動(dòng)穩(wěn)定性。5.9.3洞門計(jì)算內(nèi)容

①繞墻趾的抗傾覆性；

②沿基底滑動(dòng)的穩(wěn)定性；

③基底合力偏心距的計(jì)算；

④基底壓應(yīng)力；

⑤墻身偏心及強(qiáng)度。思考題

1.隧道結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)？

2.什么是荷載—結(jié)構(gòu)模型？什么是巖體力學(xué)模型？

3.什么是圍巖彈性抗力？計(jì)算模型中有幾種處理方式？溫氏假定與它有什么關(guān)系？

4.襯砌截面強(qiáng)度檢算的內(nèi)容？

5.洞門是如何檢算的？

隧道工程SUIDAOGONGCHENG『第六章▎隧道施工方法『6.2▎傳統(tǒng)礦山法『6.3▎新奧法『6.4▎新奧法的施工技術(shù)『6.5▎洞口段及明洞施工方法『6.6▎輔助施工方法『6.7▎特殊地質(zhì)地段的施工方法『6.8▎鉆爆開挖和裝渣運(yùn)輸『6.9▎隧道支護(hù)施工『6.11▎隧道施工現(xiàn)場監(jiān)控量測『6.10▎隧道掘進(jìn)機(jī)施工『6.1▎隧道施工特點(diǎn)與施工方法6.1.1隧道工程的施工特點(diǎn)

1.施工全過程受制于地質(zhì)條件

2.大型的隱避工程

3.施工環(huán)境較差

4.多地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，交通不便

5.狹長建筑物，工作面很少

6.施工不受氣候影響

『6.1▎隧道施工特點(diǎn)與施工方法6.1.2隧道主要施工方法1)礦山法因最早應(yīng)用于礦山開采而得名，由于大多數(shù)情況下需采用鉆眼爆破，故又稱鉆爆法。習(xí)慣上將凡是采用鉆爆法施工的方法都稱為礦山法。

自20世紀(jì)60年代，新奧法NATM(新奧地利隧道施工方法——NewAustriaTunnelingMethod——的簡稱)正式問世，由于新奧法從理論到施工上都與舊的礦山法有很大不同，為明確概念，將礦山法又分為傳統(tǒng)礦山法和新奧法。2)明挖法-淺埋隧道3)盾構(gòu)法-盾構(gòu)機(jī)泥水/EPB土壓開挖，用于土層4)TBM法-適合山嶺硬巖施工5)沉管法-主要用于修建水底隧道6)頂進(jìn)法-用于地下人行通道和市政隧道等

◆工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

這是決定施工方法的最關(guān)鍵因素◆施工技術(shù)條件和機(jī)械裝備狀況◆工期要求◆投資狀況◆其它因素如環(huán)保等對(duì)施工單位很重要6.1.3選擇施工方法的影響因素『6.2▎傳統(tǒng)礦山法『6.2.1▎上下導(dǎo)坑先拱后墻法下導(dǎo)坑上導(dǎo)坑上導(dǎo)坑落底擴(kuò)大立模板，灌澆混凝土養(yǎng)生7-10d挖中層挖馬口砌邊墻16344279ⅦⅤX123467Ⅶ9XV5015~2015~2015~2015~2020~1015~2020~50下導(dǎo)坑先拱后墻法有出渣方便，施工安全的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是：消耗的木材鋼軌較多，棚架易因爆破受損，挖馬口還影響施工進(jìn)度，襯砌的整體性也差?！?.2.2▎下導(dǎo)坑先拱后墻法名詞解釋：

挖馬口～在“先拱后墻法”施工中，開挖邊墻的工序。開挖兩個(gè)導(dǎo)坑增加工程造價(jià)；開挖馬口時(shí)施工干擾大；襯砌整體性差；工序多，不便于施工管理。優(yōu)點(diǎn)在拱圈保護(hù)下進(jìn)行拱下作業(yè)，施工安全；工作面多，便于拉開工序和安排較多的勞力，加快施工進(jìn)度；當(dāng)?shù)刭|(zhì)發(fā)生變化時(shí)，改變施工方法容易。缺點(diǎn)上下導(dǎo)坑法『6.3▎新奧法『6.3.1▎新奧法名稱由來與產(chǎn)生的歷史背景

(1)錨桿支護(hù)在20世紀(jì)初出現(xiàn)

(2)噴射混凝土機(jī)在20世紀(jì)40年代末研制成功

(3)巖石力學(xué)的理論發(fā)展為新奧法提供了科學(xué)依據(jù)

新奧法全稱是新奧地利隧道工程方法，NewAustrianTunnelingMethod，縮寫為NATM.

由奧地利學(xué)者L.V.Rabcewiez、L.Muller等教授創(chuàng)建于上世紀(jì)五十年代。產(chǎn)生背景：『6.3.2▎新奧法的基本概念核心內(nèi)容是充分發(fā)揮圍巖的自承能力。對(duì)新奧法的誤解新奧法以控制爆破（光面爆破、預(yù)裂爆破等）為開挖方法；以噴錨作為主要支護(hù)手段；通過監(jiān)測控制圍巖變形，動(dòng)態(tài)修正設(shè)計(jì)參數(shù)和變動(dòng)施工方法。把新奧法理解為隧道開挖與支護(hù)的方法誤以為采用了錨噴支護(hù)就是新奧法對(duì)施工監(jiān)控量測不夠重視對(duì)新奧法正確認(rèn)識(shí)新奧法是修建隧道一種基本理論，是包含設(shè)計(jì)于施工內(nèi)容的隧道工程新概念。新奧法使用錨噴支護(hù)是為了達(dá)到保護(hù)圍巖強(qiáng)度、控制圍巖變形、實(shí)現(xiàn)發(fā)揮圍者自承能力的目的。只有采用施工監(jiān)控量測才能掌握圍巖變形動(dòng)態(tài)，做到控制變形。錨桿、噴射混凝土和施工量測是新奧法的三大要素?！?.3.3▎新奧法施工的要點(diǎn)◆圍巖為主要承載單元◆盡可能減輕圍巖擾動(dòng)◆允許圍巖部分變形◆復(fù)合式襯砌：初期支護(hù)+防水層+二次襯砌◆初期支護(hù)為柔性的，以便與圍巖緊密接觸，共同變形和共同承載◆斷面要圓順，盡早閉合(封底)『6.3.4▎新奧法施工方法

1.全斷面法全斷面法常適用于Ⅰ~Ⅲ級(jí)硬巖的石質(zhì)隧道。全斷面法全稱為“全斷面一次開挖法”，即按隧道設(shè)計(jì)斷面輪廓一次開挖成型的方法。掘進(jìn)方向2312311-全斷面開挖；2-錨噴支護(hù)；3-模筑混凝土圖6-3全斷面施工方法

優(yōu)點(diǎn)：有利于采用大型配套機(jī)械化作業(yè)，提高施工速度，工序少，干擾少。缺點(diǎn)：是由于開挖面較大，圍巖相對(duì)穩(wěn)定性降低。1)

加強(qiáng)對(duì)開挖面前方的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的調(diào)查。2)

各工序機(jī)械設(shè)備要配套。3)

加強(qiáng)各種輔助施工方法的設(shè)計(jì)和施工檢查。4)

重視和加強(qiáng)對(duì)施工操作人員的技術(shù)培訓(xùn)。5)在選擇支護(hù)類型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮錨桿和噴射混凝土、掛網(wǎng)、拱架等支護(hù)型式。全斷面施工注意問題

三條主要作業(yè)線：開挖作業(yè)線鉆孔臺(tái)車、裝藥臺(tái)車、大型裝碴機(jī)與運(yùn)載車…錨噴作業(yè)線混凝土噴射機(jī)、噴射機(jī)械手、運(yùn)輸進(jìn)料設(shè)施…模注混凝土襯砌作業(yè)線混凝土拌合及輸送、防水層作業(yè)、襯砌模板…

2.臺(tái)階法是新奧法中適用性最廣的施工方法，多適用于Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖中。有長臺(tái)階法、短臺(tái)階法和超短臺(tái)階法三種方式。優(yōu)點(diǎn)：開挖具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，有利于穩(wěn)定，上部開挖支護(hù)后，下部作業(yè)較安全。缺點(diǎn)：上下部作業(yè)互相干擾，臺(tái)階開挖會(huì)增加對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)等。1—上半部開挖2—拱部噴錨支護(hù)3—下半部中央部開挖4—邊墻部開挖5—邊墻部噴錨支護(hù)6—二次襯砌2513446圖6-4臺(tái)階施工方法4)施工工序

1)長臺(tái)階法

當(dāng)隧道長度較短時(shí)，亦可先將上半斷面全部挖通后，再進(jìn)行下半斷面施工，習(xí)慣上又稱為“半斷面法”。特點(diǎn)：進(jìn)度快，僅次于全斷面法。適用于：Ⅲ～Ⅰ級(jí)圍巖。（2）短臺(tái)階法

短臺(tái)階法能縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件。特點(diǎn)：①支護(hù)閉合時(shí)間加快，圍巖穩(wěn)定性增加；②臺(tái)階縮短加大了對(duì)下臺(tái)階施工的干擾。適用于：Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖

(3)超短臺(tái)階法

在軟弱圍巖中采用超短臺(tái)階法施工時(shí)應(yīng)特別注意開挖工作面的穩(wěn)定性，必要時(shí)可對(duì)圍巖采用預(yù)加固或預(yù)支護(hù)措施。特點(diǎn)：更有利于控制圍巖變形,但上下臺(tái)階相隔太近,

施工干擾大.適用于：軟弱破碎圍巖(Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖)1)

臺(tái)階數(shù)不宜過多，臺(tái)階長度要適當(dāng)，一般以一個(gè)臺(tái)階垂直開挖到底，保持平臺(tái)長2.5m~3m為好。2)

個(gè)別破碎地段可配合噴錨支護(hù)和掛網(wǎng)施工。3)

上部開挖時(shí)，因臨空面較大，易使爆破面渣塊較大，不利于裝渣，應(yīng)適當(dāng)密布中小炮孔。4)

采用臺(tái)階法開挖關(guān)鍵問題是臺(tái)階的劃分形式。臺(tái)階劃分要求做到爆破后渣量較大，鉆孔作業(yè)面與出渣運(yùn)輸干擾少。臺(tái)階法注意問題

3.分部開挖法

(1)臺(tái)階分部開挖法又稱環(huán)形開挖留核心土法特點(diǎn)：①留核心土支頂工作面，穩(wěn)定性優(yōu)于超短臺(tái)階法：②進(jìn)度慢。適用于：土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖；小型施工機(jī)具。優(yōu)點(diǎn)：與超短臺(tái)階法相比，臺(tái)階的長度可以加長，相當(dāng)于短臺(tái)階法的臺(tái)階長度，減少了上下臺(tái)階的施工干擾，施工速度可加快。而且較側(cè)臂導(dǎo)坑法的機(jī)械化程度高。缺點(diǎn)：開挖中圍巖要經(jīng)受多次擾動(dòng)，而且斷面分塊多，支護(hù)結(jié)構(gòu)形成全斷面封閉的時(shí)間長，將可能使圍巖變形增大，需要結(jié)合輔助施工措施對(duì)開挖工作面及其前方巖體進(jìn)行預(yù)支護(hù)或預(yù)加固。核心土工字鋼臨時(shí)工作平臺(tái)一線辛苦吃得苦霸得蠻負(fù)重前行歲月靜好補(bǔ)充討論——三臺(tái)階七步流水作業(yè)法-國家級(jí)工法面向工程用心創(chuàng)新應(yīng)變解決歷練能力(2)單側(cè)壁導(dǎo)坑法特點(diǎn)：①減小洞室開挖跨度，有利于圍巖穩(wěn)定；②導(dǎo)坑要閉合，增加了材料用量；③進(jìn)度慢.適于：斷面跨度大，對(duì)地表沉陷有控制要求的軟弱.

優(yōu)點(diǎn)：是通過形成閉合支護(hù)的側(cè)導(dǎo)坑將隧道斷面的跨度一分為二，有效地避免了大跨度開挖造成的不利影響，明顯地提高了圍巖的穩(wěn)定性。

缺點(diǎn)：是因?yàn)橐┳鱾?cè)壁導(dǎo)坑的內(nèi)側(cè)支護(hù)，隨后又要拆除，增加了工程造價(jià)。(3)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法又稱眼鏡工法。特點(diǎn)：①雙導(dǎo)坑減小洞室最大開挖跨度，增加穩(wěn)定性；②耗材增加-臨時(shí)支護(hù)多；③進(jìn)度慢。適于：對(duì)地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法特點(diǎn)：

但每個(gè)分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工期間變形幾乎不發(fā)展。該法施工安全，但進(jìn)度慢，成本高。1、開挖斷面分塊多，2、圍巖擾動(dòng)次數(shù)增加，3、初期支護(hù)全斷面閉合的時(shí)間延長。CD法—

中隔墻法

CenterDiaphragm

一般用于城市地下鐵道施工中，對(duì)于控制地表沉陷有很好的效果。CD法施工示意圖7CRD法—

交叉中隔墻法CenterCrossDiaphragm

可采用增設(shè)臨時(shí)仰拱的措施封閉成環(huán)，CD法即變成CRD法，其余同CD法。CRD法施工示意圖

(c)上臺(tái)階可用小型挖機(jī)，中下臺(tái)階用大型挖機(jī)(d)上臺(tái)階左側(cè)留核心土的開挖施工中現(xiàn)象措施A措施B凈空位移量增大，位移速度加快，圍巖出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。1.縮短掘進(jìn)長度2.向正面或隧底噴射混凝土，以封閉支護(hù)。1.縮小開挖斷面，改變施工方法。2.預(yù)支護(hù)圍巖(打超前導(dǎo)管等)3.必要時(shí)設(shè)置鋼支撐開挖面頂部出現(xiàn)掉塊立即施噴混凝土和打錨桿1.加鋼支撐2.預(yù)支護(hù)圍巖3.改變施工方法開挖面出現(xiàn)涌水或涌水量增加1.加速混凝土硬化(增加速凝劑等)2.噴射混凝土前作好排水3.設(shè)置鋼筋網(wǎng)，或?qū)摻罹W(wǎng)格加密。1.加強(qiáng)排水措施(井點(diǎn)降水等)2.注漿止水3.改變施工方法注：A指進(jìn)行比較簡單的改變就可解決問題的措施；

B指包括需要改變支護(hù)方法等比較大的變動(dòng)才能解決問題的措施。6.3.5

新奧法施工中可能發(fā)生的問題及處理措施

注：A指進(jìn)行比較簡單的改變就可解決問題的措施；

B指包括需要改變支護(hù)方法等比較大的變動(dòng)才能解決問題的措施。施工中現(xiàn)象措施A措施B

地基承載力不足，下沉增大或產(chǎn)生底鼓。1.加厚底腳處的噴射混凝土，增加支撐面積。2.盡快形成閉合支護(hù)1.縮短掘進(jìn)長度2.預(yù)加固地層3.改變施工方法

噴混凝土層出現(xiàn)明顯裂縫、脫離甚至塌落

開挖后盡快噴射混凝土，并適當(dāng)加厚噴層，或封閉支護(hù)。1.掛鋼筋網(wǎng)2.打局部錨桿3.設(shè)置系統(tǒng)錨桿

錨桿軸力增大，墊板松弛或錨桿斷裂。1.增補(bǔ)錨桿(根數(shù)、直徑、密度)2.改變錨桿型號(hào)或類型(如將砂漿錨桿改為中空錨桿)1.縮短掘進(jìn)長度，盡快閉合支護(hù)。2.改變施工方法6.3.6

新奧法與傳統(tǒng)礦山法的區(qū)別相同：均屬于鉆爆法。不同：對(duì)圍巖的認(rèn)識(shí)和處理上不同，表6-2。思考題新奧法的定義？新奧法法的施工方法有哪些？

6.4新奧法的施工技術(shù)

6.4.1

新奧法施工程序

6.4.2

新奧法施工基本原則少擾動(dòng)新奧法施工基本原則早支護(hù)勤量測緊封閉在進(jìn)行隧道開挖時(shí)，要盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、擾動(dòng)強(qiáng)度、擾動(dòng)范圍和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間；是指開挖后及時(shí)施作初期噴錨支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)；

以監(jiān)測數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式和開挖方法，確保施工得以安全和順利地進(jìn)行；

指要盡快形成對(duì)圍巖的封閉形支護(hù)，以有效控制圍巖變形，使得支護(hù)和圍巖共同進(jìn)入良好的工作狀態(tài)。6.4.3

錨桿

1.錨桿的支護(hù)效應(yīng)

(1)懸吊效應(yīng)

將不穩(wěn)定巖體的重量傳遞給深層堅(jiān)固巖體承擔(dān)，起到懸吊效應(yīng)。圖6-10懸吊效應(yīng)圖

(2)組合梁效應(yīng)

將若干層層狀巖體串聯(lián)在一起，增大層間的摩阻力形成組合梁效應(yīng)。圖6-11組合梁效應(yīng)圖錨桿

(3)加固梁效應(yīng)

布置系統(tǒng)錨桿，使一定厚度范圍內(nèi)有節(jié)理、裂隙的破裂巖體或軟弱巖體緊壓在一起形成連續(xù)壓縮帶，使圍巖接近于三向受力狀態(tài)，增加了圍巖的穩(wěn)定性。加固效應(yīng)錨桿間松動(dòng)帶拱效應(yīng)0r+Lr0θσrσWDD

2.錨桿的種類1)全長粘結(jié)型錨桿，包括普通水泥砂漿錨桿、早強(qiáng)水泥砂漿錨桿、樹脂錨桿、水泥卷錨桿、中空注漿錨桿和自鉆式注漿錨桿等。2)端頭錨固型錨桿，包括機(jī)械錨固錨桿、樹脂錨固錨桿、快硬水泥端頭錨桿等。3)摩擦型錨桿包括縫管錨桿、楔管錨桿、水脹錨桿等。4)預(yù)應(yīng)力錨桿和自鉆錨桿等。錨桿種類3.

錨桿的布置

錨桿的布置分為局部布置(Ⅰ-Ⅲ)和系統(tǒng)布置(Ⅳ-Ⅵ)

1）局部布置

錨桿局部布置的原則：

拱腰以上部位錨桿方向應(yīng)有利于錨桿的受拉.

拱腰以下及邊墻部位錨桿宜逆向不穩(wěn)定巖塊滑動(dòng)方向.

2）系統(tǒng)布置

應(yīng)沿隧道周邊徑向布置，應(yīng)與巖體主結(jié)構(gòu)面或巖層層面呈大角度布置。按梅花形排列，間距≯1.5m。間距較小時(shí)，可用長短錨桿交錯(cuò)布置兩車道隧道錨桿長度≮2.0m，三車道隧道錨桿長度一般≮2.5m。

錨桿的質(zhì)量檢查

錨桿質(zhì)量檢查，包括長度、間距、角度、方向、抗拔力等。其中主要是抗拔力試驗(yàn)，對(duì)于重要工程可增作灌漿密度試驗(yàn)。

如抗拔力不符合要求時(shí)，一般可用加密錨桿予以補(bǔ)強(qiáng)。6.4.4鋼架

對(duì)于自穩(wěn)時(shí)間很短的Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖隧道；

淺埋偏壓隧道；隧道處于粉細(xì)砂、大面積淋水等地段；為了抑制圍巖過大的變形。使用條件：

架設(shè)后立即受力，且強(qiáng)度和剛度均較大，可承受開挖時(shí)引起的松動(dòng)壓力。鋼架的最大特點(diǎn)：鋼架可分為：型鋼鋼架和格柵鋼架兩種類型。6.4.4鋼架1.

型鋼鋼架

工程上采用的型鋼鋼架有：工字型鋼、H型鋼、槽鋼、U型鋼、鋼管及鋼軌等材料。缺點(diǎn)：

鋼架較重，架設(shè)困難；不便于加工制作；鋼架與噴射混凝土結(jié)合不良，粘結(jié)力較小.目前現(xiàn)場只有十分必要時(shí)才使用。

工字型鋼拱架格柵網(wǎng)構(gòu)鋼架

『6.4.5▎噴射混凝土

1.噴射混凝土的特點(diǎn)◆充填裂隙加固圍巖◆封閉圍巖壁面防止風(fēng)化◆噴射混凝土與圍巖組成共同承載體系優(yōu)點(diǎn):◆早期強(qiáng)度高，可與圍巖緊密結(jié)合共同變形◆降低工程造價(jià)◆工藝簡單，機(jī)械化程度高

2.噴射混凝土的噴射方式

(1)干噴將砂、石、水泥按一定比例干拌均勻投入噴射機(jī)，同時(shí)加入速凝劑，用高壓空氣將混合料送到噴頭，再在該處與高壓水混合后以高速噴射到巖面上。其工藝流程如圖6-13所示。

(2)潮噴將砂、石料預(yù)加水，使其浸潤成潮濕狀，再加水泥拌合均勻，從而降低上料和噴射時(shí)的粉塵，其工藝流程同干噴。

(3)濕噴用濕噴機(jī)壓送拌合好的混凝土，在噴頭處添加液態(tài)速凝劑，再噴到巖面上。工藝流程如圖6-14所示。

細(xì)骨料粗骨料水泥攪拌機(jī)干式噴射機(jī)速凝劑壓縮空氣噴頭水圖6-13干噴、潮噴工藝流程細(xì)骨料粗骨料水泥攪拌機(jī)濕式噴射機(jī)速凝劑壓縮空氣噴頭水外加劑圖6-14濕噴工藝流程3.噴射混凝土的材料及其組成摻入速凝劑后凝結(jié)快、保水性好、早期強(qiáng)度增加快、收縮小。水泥噴射混凝土的材料砂子石子速凝劑水應(yīng)符合普通混凝土所要求的用砂標(biāo)準(zhǔn)。采用堅(jiān)硬、耐久的卵石或碎石。石子的最大粒徑與混凝土噴射機(jī)的輸料管直徑有關(guān)，一般不宜超過管內(nèi)徑的1/3。

加速混凝土的凝結(jié)、硬化，提高早期強(qiáng)度；減少回彈量；防止因重力作用而引起的流淌或脫落；增大一次噴射厚度，縮短分層噴射的時(shí)間間隔。用水的要求與普通混凝土相同，水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)。

(1)噴射混凝土的材料

(2)噴射混凝土的配合比和水灰比

1)配合比指每1m3噴射混凝土中水泥、砂子和石子的重量比例?！磸?qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2)水灰比一般為0.4～0.5

若水灰比過小，不僅料束分散，回彈量增多，粉塵大，而且噴層上會(huì)出現(xiàn)干斑，蜂窩等現(xiàn)象，影響噴射混凝土的密實(shí)度。當(dāng)水灰比過大時(shí)，會(huì)造成噴層流淌、滑移，甚至大片坍落，影響混凝土強(qiáng)度。混凝土噴射機(jī)4噴射混凝土主要機(jī)具◆混凝土噴射機(jī)◆攪拌機(jī)◆混凝土運(yùn)送攪拌車◆混凝土噴射三聯(lián)機(jī)◆空壓機(jī)空壓機(jī)攪拌機(jī)

5.噴射混凝土的施工工藝(干式噴射)（1）噴射混凝土的施工準(zhǔn)備材料、機(jī)械(具)的準(zhǔn)備

施噴場地準(zhǔn)備

（2）施噴作業(yè)（指干式噴射）1）風(fēng)、水壓

風(fēng)壓：風(fēng)源風(fēng)壓應(yīng)穩(wěn)定在0.4～0.65MPa。

若風(fēng)壓過小，則噴射動(dòng)能太小，粗骨料沖不進(jìn)砂漿層而脫落；若風(fēng)壓過大，則噴射動(dòng)能大，粗骨料會(huì)碰撞巖面而回彈。

水壓：規(guī)定噴射作業(yè)區(qū)的系統(tǒng)水壓應(yīng)大于0.4MPa，使拌合料充分潤濕水化。

2）噴嘴與受噴巖面之間的距離和角度

距離：噴嘴與受噴巖面之間的距離以0.8～1.2m為宜——使水泥充分水化，且噴射混凝土束集中及回彈石子不致傷害噴射手。角度：垂直向剛噴射過的混凝土部位傾斜不大于10°——以使回彈物收到噴射束的約束，抵消部分彈回的能量而減少回彈量。噴射拱部時(shí)應(yīng)沿徑向噴射。3）一次噴射的厚度及各噴層之間間隔時(shí)間

厚度：根據(jù)噴射效率、回彈損失等因素確定.

間隔時(shí)間：當(dāng)采用紅星一型速凝劑時(shí)可在5～10min以后進(jìn)行下一次噴射。一次噴射厚度(cm)部位摻速凝劑不摻速凝劑邊墻7～105～7拱部5～63～4

4)噴射分區(qū)與噴射順序

為了減少噴射混凝土因重力作用而引起的滑動(dòng)或脫落現(xiàn)象，噴射時(shí)應(yīng)按照分段、分部、分塊、由下而上，先邊墻后拱墻和拱腰，最后噴拱頂?shù)脑瓌t進(jìn)行。

6.噴射混凝土堵管問題的處理粗集料過大；混合料濕度過大致使摩擦力增大；輸料軟管彎頭過小及風(fēng)壓偏小；司機(jī)操作不對(duì)，如先開馬達(dá)后給風(fēng)；混合料未吹完就停風(fēng)；誤開放氣閥而停風(fēng)等。噴射機(jī)司機(jī)立即關(guān)閉馬達(dá)，隨后關(guān)閉風(fēng)源，噴射手將軟管拉直，然后用手錘敲擊以尋找堵管處。當(dāng)找到堵管部位后，可將風(fēng)壓升到0.3～0.4Mpa(不超過0.5Mpa)，并用錘擊堵管部位，使其暢通。排出堵管時(shí)，噴嘴前方嚴(yán)禁站人，以免被噴傷。原因解決7鋼纖維噴射混凝土工藝

鋼纖維噴射混凝土是指在噴射混凝土中加入一定數(shù)量的鋼纖維。為混凝土提供了非連續(xù)性的微型配筋，從而改善其物理力學(xué)性能。鋼纖維噴射混凝土抗拉、抗彎、抗沖擊、抗拉拔強(qiáng)度項(xiàng)目抗拉強(qiáng)度(MPa)抗彎強(qiáng)度(MPa)抗沖擊(次)抗拉拔強(qiáng)度(MPa)素噴射混凝土28.44.810～406.9鋼纖維噴射混凝土46.86.9～7.6100～50012.4一般鋼纖維的摻入量為噴射混凝土體積的1％～2％鋼纖維噴射混凝土配合比材料細(xì)骨料鋼纖維噴射混凝土(kg/m3)9mm骨料鋼纖維噴射混凝土(kg/m3)水泥446～558445砂子1679～1483880～6979mm骨料700～875鋼纖維39～15739～150水灰比0.4～0.450.4～0.45鋼纖維噴射混凝土和素噴射混凝土早期強(qiáng)度比較齡期素噴射混凝土(MPa)鋼纖維噴射混凝土(MPa)20.0040.02740.0180.05980.1140.197243.816409977211.0912.3112013.9515.7216815.7817.42

8.噴射混凝土的質(zhì)量檢查為了確保噴射混凝土的質(zhì)量，應(yīng)作如下幾方面檢查：

1）每批原材料進(jìn)庫(場)，均用進(jìn)行質(zhì)量檢查與驗(yàn)收。

2）噴射混凝土強(qiáng)度檢查。

3）噴層與圍巖粘結(jié)情況的檢查。

4）噴層厚度的檢查。

6.4.6

復(fù)合式襯砌

由初期支護(hù)/二次襯砌/防水層組成,規(guī)定：

1）初期支護(hù)宜用錨噴支護(hù)，即由噴射混泥土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼拱架等單獨(dú)或組合使用，錨桿宜用全長粘結(jié)錨桿。

2）二襯宜用模筑素砼或RC，截面宜用連接圓順等厚襯砌斷面，仰拱厚度宜與拱墻厚度相同。

3）應(yīng)考慮預(yù)留適當(dāng)?shù)淖冃瘟俊！?.5▎洞口段及明洞施工方法『6.5.1▎洞口段施工方法

1.洞口段的概念

指隧道開挖可能給洞口地表造成不良影響(下沉、塌穴等)的洞口范圍。一般情況下，可將洞口淺埋段劃分為洞口段。洞口段特點(diǎn)：覆蓋淺、地質(zhì)差，地表水匯集。進(jìn)洞順利與否，對(duì)工程的展開影響甚大。

隧道洞口工程主要包括：

邊仰坡土石方、邊仰坡防護(hù)、路塹擋護(hù)、洞門圬工、洞口排水系統(tǒng)、洞口檢查設(shè)備安裝和洞口段洞身襯砌等。洞門結(jié)構(gòu)一般在暗洞施工一段以后再做。邊仰坡防護(hù)應(yīng)及時(shí)作好。

2.進(jìn)洞方法影響進(jìn)洞施工方法的因素：●施工機(jī)具配備情況●洞外相鄰建筑的影響●地形條件●地質(zhì)條件---最為重要！按地質(zhì)條件，有以下幾種施工方法：（1）全斷面法進(jìn)洞適應(yīng)于：Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖。注意事項(xiàng)：初始10～20m區(qū)段的開挖，應(yīng)短進(jìn)尺。視地質(zhì)條件，嚴(yán)格控制爆破進(jìn)尺：①Ⅳ、Ⅲ級(jí)圍巖～短臺(tái)階爆破進(jìn)尺1.5m～2.5m；網(wǎng)、錨、噴支護(hù)。②Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖～短臺(tái)階爆破進(jìn)尺在1.5m以內(nèi)；超前錨桿(或小導(dǎo)管)，鋼拱架。③Ⅵ、Ⅴ級(jí)圍巖～超短臺(tái)階進(jìn)尺0.5～1.0m；不爆破，人工或機(jī)械挖掘。問題：Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖能否用臺(tái)階法進(jìn)洞？答：可以，前提是在不具備全斷面進(jìn)洞的條件下；用長臺(tái)階法，但初始段爆破進(jìn)尺仍應(yīng)控制在2～3m內(nèi)。（2）臺(tái)階法進(jìn)洞當(dāng)圍巖很差，超短臺(tái)階法往往還不夠安全，可用:①環(huán)形開挖留核心土法(前已述)②側(cè)壁導(dǎo)坑法(前已述)③下導(dǎo)坑法（3）其它進(jìn)洞方法

超前錨桿

超前小導(dǎo)管

管棚等預(yù)支護(hù)法進(jìn)洞現(xiàn)場管棚：管棚及套拱管棚及套拱立鋼拱架施做管棚導(dǎo)向管鋪設(shè)套拱模板『6.5.2▎明洞施工方法適用于：覆蓋層薄、邊仰坡不穩(wěn)、偏壓等。方法：在洞口處先作一段明洞，抵緊仰坡坡腳→及時(shí)回填以加固仰坡→暗挖進(jìn)洞。6.5.2

明洞施工方法

1.先墻后拱法全稱“全部明挖先墻后拱法”。

適用：臨時(shí)邊坡能暫時(shí)穩(wěn)定的對(duì)稱式明洞。優(yōu)點(diǎn)：襯砌整體性好，施工空間大，有利于施工。缺點(diǎn)：土方開挖量大，刷坡較高。圖6-16明洞先墻后拱法圖1-臺(tái)階1開挖2-臺(tái)階2開挖3-臺(tái)階3開挖4-襯砌施作3213211：n1：m44

2.先拱后墻法又稱明拱暗墻法

適用：不宜大范圍開挖邊仰坡的情況。

優(yōu)點(diǎn)：土石方開挖量較小，刷坡較低。

缺點(diǎn)：襯砌整體性較差，邊墻防水層施作不方便.

圖6-17明洞先拱后墻法1-上臺(tái)階開挖2-灌注拱部3-下臺(tái)階中央開挖4-左側(cè)馬口開挖5-灌注左側(cè)邊墻6-右側(cè)馬口開挖7-灌注右側(cè)邊墻641：m12357思考題新奧法施工的基本原則是什么？錨桿的作用有哪些？噴射混凝土的噴射方式有哪幾種？何為洞口段？進(jìn)洞方法有哪些？『6.6▎輔助施工方法預(yù)留核心土噴射混凝土封閉開挖工作面超前錨桿(亦可用小鋼管)管棚臨時(shí)仰拱封底。預(yù)支護(hù)措施輔助施工方法預(yù)加固措施預(yù)注漿加固地層地表噴錨預(yù)加固超前小導(dǎo)管注漿等預(yù)支護(hù)與預(yù)加固雙重作用『6.6.1▎超前錨桿圖6-18超前錨桿設(shè)置方式適用條件：主要適用于土砂質(zhì)地層、膨悵性地層、裂隙發(fā)育的巖體以及斷層破碎帶等。布設(shè)范圍：拱部一定范圍，并搭接1m。過去砂漿錨桿，現(xiàn)在多用中空注漿錨桿。超前錨桿超前錨桿設(shè)計(jì)遵循的原則：

1）超前錨桿設(shè)置范圍，對(duì)于拱部宜為隧道拱部外弧全長的1/6~1/2。

超前錨桿主要適用于土砂質(zhì)地層、膨脹性地層、裂隙發(fā)育的巖體以及斷層破碎帶等。

2）錨桿長度定為3~5m，拱部超前錨桿縱向兩排之間應(yīng)有1m以上的水平搭接段；錨桿間距，Ⅳ級(jí)圍巖定為40~60cm，Ⅴ級(jí)圍巖宜為30~50cm。

3）充填砂漿宜采用早強(qiáng)砂漿，不應(yīng)低于M20。適用條件:◆隧道位于松軟地層中◆需要從塌方體中穿過◆淺埋隧道要求限制地表沉陷量◆進(jìn)洞時(shí)地質(zhì)條件很差布設(shè)范圍：拱部，搭接3m。特點(diǎn)：管徑粗(外徑為70～180mm)，在所有預(yù)支護(hù)措施中，支護(hù)能力最強(qiáng)大；但施工技術(shù)較復(fù)雜，造價(jià)較高。6.6.2

管棚管棚設(shè)置示意圖施作要點(diǎn)：(1)單根長4～6m，總長可至數(shù)十米。(2)一環(huán)管棚長度一般不小于10m。(3)可向管內(nèi)注入水泥砂漿，以增加其剛度。(4)鋼管的尾部需架設(shè)在鋼拱架上，并焊死；(5)相鄰兩榀鋼拱架間以拉筋相連。(6)與巖壁之間，環(huán)向每隔2m應(yīng)用楔子楔緊

鋼管構(gòu)造:管壁上須留注漿孔，孔徑為10～16mm，孔眼間距為100～200mm，呈梅花形布置。鋼管注漿方式，一種是通過管壁上的注漿管向地層內(nèi)注漿，另一種主要是為了增加鋼管剛度，向鋼管內(nèi)注入混凝土。管棚鋼管構(gòu)造f

70～f

180200200100100100100

鋼管注漿孔鋼筋籠f10～f16注漿孔『6.6.3▎超前小導(dǎo)管注漿小導(dǎo)管(鋼管)縱向連接筋鋼拱架10°～15°小導(dǎo)管(f38～f42)適用：軟弱破碎地層。特點(diǎn)：預(yù)支護(hù)+預(yù)加固，支護(hù)效果強(qiáng)于超前錨桿，往往與鋼拱架一起設(shè)置。搭接長度大于1m。步驟：噴砼封閉開挖面,鉆孔→插入小導(dǎo)管→導(dǎo)管注漿.超前小導(dǎo)管鋼管構(gòu)造f37～42鋼管錐頭注漿孔預(yù)留止?jié){段鐵箍≥30cm注漿孔管壁梅花型布置注漿小導(dǎo)管構(gòu)造：φ38～42mm無縫鋼管，單根長3～5m，管壁注漿孔，孔徑φ6～8mm,孔距15～20cm。

小導(dǎo)管注漿以加固圍巖為主，因此通常壓注水泥砂漿，水灰比為0.5~1.0。當(dāng)巖體破碎，圍巖止?jié){效果不好時(shí)，亦可采用水泥～水玻璃雙液注漿。小導(dǎo)管鋼拱架

在開挖之前，先往地層中注漿以加固圍巖，使得開挖能夠安全穩(wěn)妥地進(jìn)行，稱之為預(yù)注漿加固地層。

注漿方式：l.滲入性注漿2.劈裂性注漿3.壓密性注漿4.高壓噴灌注漿現(xiàn)代注漿技術(shù)都是采用定壓和定量相結(jié)合的方法。6.6.4

預(yù)注漿加固地層為加長注漿段，專門在開挖工作面上打超前長導(dǎo)管注漿

適用條件：◆

在淺埋洞口地段進(jìn)洞困難；◆

在偏壓洞口段一側(cè)邊坡開挖過高。

(1）地表錨噴預(yù)加固類型與加固方法

1）洞口邊仰坡表層預(yù)加固

先按設(shè)計(jì)坡度刷坡，然后沿坡面噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)鋼筋網(wǎng)。適用:松軟砂土質(zhì)地層坡面的加固，可防止表層的剝落和滑塌。加固范圍一般為刷坡范圍。6.5.5

地表錨噴預(yù)加固地表網(wǎng)錨噴2）洞門上方陡坎加固和仰坡加固陡坎中水平錨桿(或小導(dǎo)管)布置寬度以隧道洞寬為準(zhǔn),并噴混凝土將陡坎面封閉,必要時(shí)加設(shè)鋼筋網(wǎng).地表錨桿可以垂直于坡面打入。3）洞口淺埋段預(yù)加固當(dāng)洞口自然坡面較平緩、圍巖軟弱、覆蓋層淺，以錨桿加固為主，最好將錨桿伸至襯砌拱圈外緣，以增加錨桿鎖固圍巖的能力.(2）錨桿加固范圍的確定①經(jīng)驗(yàn)方法

加固寬度B≥(1～2)b，

b為隧道開挖寬度；

加固長度為淺埋段長度。②破裂面估算法：破裂角法。①噴層厚5～10cm；②錨桿直徑16～22cm，長度3～6m，間距1～2m；③鋼筋網(wǎng)：筋徑6～8mm，40cm×40cm的網(wǎng)格；④在洞門一定范圍內(nèi)，宜盡量將地表錨桿插入拱部襯砌中。

（3）地表錨噴加固經(jīng)驗(yàn)參數(shù)思考題隧道輔助施工措施有哪些？『6.7▎特殊地質(zhì)地段施工方法特殊地質(zhì)地段：膨脹地層、軟弱黃土層、塌方、巖溶、巖爆、流砂、高地溫、瓦斯等地層。特殊地質(zhì)地段隧道特點(diǎn)：1）巖層的地質(zhì)條件成因復(fù)雜;2）地質(zhì)條件具有突變性，事故具有突發(fā)性;

3）對(duì)隧道施工的危害極大。因此除了應(yīng)遵守一般技術(shù)要求外，還應(yīng)采取針對(duì)性較強(qiáng)的輔助施工方法。其中，塌方不屬于地質(zhì)，只是一種隧道事故，塌方在任何地質(zhì)地層中均可發(fā)生，如上述的膨脹地層、軟弱黃土等地層均可發(fā)生塌方。『6.7.1▎膨脹性圍巖

1.膨脹性圍巖的特性膨脹土圍巖常常具有明顯的塑性流變特性，膨脹土圍巖因吸水而膨脹，失水而收縮，都將破壞圍巖的穩(wěn)定性。

2.膨脹土圍巖對(duì)隧道施工的危害施工中常見的現(xiàn)象：圍巖裂縫、隧道下沉、圍巖膨脹突出和坍塌、底鼓以及襯砌變形和破壞等。

3.隧道在膨脹土圍巖中的施工要點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)圍巖壓力及流變的調(diào)查和量測合理選擇施工方法加強(qiáng)支護(hù)

案例：新七里溝隧道，全長只有235米，但屬襄渝鐵路全線最長的膨脹土隧道，這種膨脹土見水就膨脹，失水就收縮，見風(fēng)就開裂，一裂就崩塌，在隧道施工史上尚無先例，中鐵20局奮戰(zhàn)了16個(gè)月?！?.7.2▎黃土1黃土地層對(duì)隧道施工的影響◆

黃土節(jié)理

—極易產(chǎn)生“塌頂”或引起較大的坍塌◆黃土沖溝地段

—容易發(fā)生較大的坍塌或滑坡現(xiàn)象◆黃土溶洞與陷穴

—基礎(chǔ)下沉、發(fā)生冒頂或承受偏壓◆

水的影響

—黃土干燥和濕潤時(shí)強(qiáng)度、變形性質(zhì)顯著差異←黃土的濕陷性分布于陜西、甘肅等地

2.黃土隧道施工要點(diǎn)

1）做好黃土中構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況的調(diào)查。

2）遵循“短開挖、少擾動(dòng)、強(qiáng)支護(hù)、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測”的施工原則。

3）采用短臺(tái)階法或環(huán)形開挖留核心法，初期支護(hù)應(yīng)緊跟開挖面施作。

4）做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。

3.黃土隧道的洞門設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則1）考慮地表水沖刷防護(hù)；2）對(duì)端、翼墻地基采取適當(dāng)?shù)膿Q填夯實(shí)措施；3）壓力可按庫侖理論計(jì)算；4）進(jìn)行相關(guān)演算。

1.溶洞的類型死、干、小型溶洞：較容易處理活、濕、大型溶洞：較難處理『6.7.3▎溶洞巖溶：可溶性巖層，如石灰?guī)r、白云巖等，在水的作用下產(chǎn)生溝槽、空洞以及地表陷穴等現(xiàn)象。溶洞：溶洞是巖溶現(xiàn)象的一種。

分布極廣，如廣西、湖南、云南、貴州等地。

對(duì)隧道施工影響溶洞巖質(zhì)破碎，容易發(fā)生坍塌；溶洞位于隧道底部，充填物松軟且深，使隧道基底難于處理；溶洞涌泥危及施工。

應(yīng)查明溶洞分布范圍和類型，巖層的完整穩(wěn)定程度、填充物和地下水情況，據(jù)以確定施工方法。在巖溶地段，隧道常用處理溶洞的方法，有“引、堵、越、繞”四種。(1)引◆注意：遇到暗河或溶洞有水流時(shí)，宜排不宜堵.◆方法：暗管、涵管或小橋等，見圖6-24。圖6-24橋涵宣泄水流

2.隧道溶洞處理措施(2)堵◆對(duì)象：已停止發(fā)育、跨徑較小，無水的溶洞?！舴椒ǎ孩倩炷痢{砌或干砌片石回填封閉，見圖6-25②隧頂溶洞，錨噴加固，必要時(shí)注漿加固與堵水，并加設(shè)隧道護(hù)拱及拱頂回填，見圖6-26。圖6-25溶洞堵填圖6-26錨桿加固與護(hù)拱干砌片石混凝土填實(shí)漿砌片石漿砌片石錨桿漿砌片石或混凝土護(hù)拱片石、碎石回填密實(shí)(3)越隧道一側(cè)遇到狹長較深的溶洞，可加深該側(cè)邊墻基礎(chǔ)；溶洞較大并有流水時(shí)，可在隧底以下砌筑圬工承重墻跨越隧道邊墻部位遇到較大較深的溶洞，可在邊墻部位或隧底以下筑拱跨過。圖6-27加深邊墻基礎(chǔ)圖6-28在承重墻內(nèi)設(shè)涵管圖6-29筑拱跨越溶洞(4)繞

若溶洞處理耗時(shí)，可采用迂回導(dǎo)坑繞過溶洞，繼續(xù)隧道前方的施工,同時(shí)處理溶洞。3.溶洞地段施工的注意事項(xiàng)1)多作物探超前預(yù)報(bào)，如地質(zhì)雷達(dá).2)穿過溶洞時(shí)，細(xì)查溶洞頂部，及時(shí)處理危石.3)嚴(yán)格控制爆破藥量，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng).4)在溶洞松軟充填體中掘進(jìn)，可用超前支護(hù)施工.5)溶洞末做出處理方案前，不要將棄碴傾填于溶洞中.

6.7.4

塌方★

塌方不是特殊地層，而是一種施工事故，是隧道常見的一種風(fēng)險(xiǎn)。在前面所講的黃土、膨脹土等地層都易發(fā)生塌方。1塌方的主要原因

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不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件◆

隧道設(shè)計(jì)考慮不周◆

施工方法和措施不當(dāng)

(1)不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件1）穿過斷層及其破碎帶，一經(jīng)開挖，應(yīng)力迅速釋放、圍巖失穩(wěn)，輕則引起圍巖掉塊、坍落，重則引起塌方。2）通過各種堆積體時(shí)，由于圍巖結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無膠結(jié)或膠結(jié)差，開挖后引起坍塌。3）在軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育或泥質(zhì)充填物過多的地層中，均易產(chǎn)生較大的坍塌。4）穿越地層覆蓋過薄地段，如在沿河傍山、偏壓地段、溝谷凹地淺埋和丘陵淺埋地段極易發(fā)生塌方。5）巖層軟硬相間或有軟弱夾層的巖體，在地下水的作用下，軟弱面的強(qiáng)度大為降低，因而發(fā)生滑坍。6）地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用加劇了巖體的失隱和坍落。

(2)隧道設(shè)計(jì)考慮不周1）隧道選定位置時(shí)，地質(zhì)勘查不細(xì);沒有繞開可以繞避的不良地質(zhì)地段，使得隧道選址不合理。

2）設(shè)計(jì)本身可能存在不合理的地方。1）施工方法與地質(zhì)條件不相適應(yīng)；地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，沒有及時(shí)改變施工萬法；工序間距安排不當(dāng)，致使支護(hù)應(yīng)該盡快閉合而沒有閉合。

2）噴錨支護(hù)不及時(shí)，圍巖暴露時(shí)間過久。噴射混凝土的質(zhì)量、厚度不符合要求。3）按新奧法施工的隧道，沒有按規(guī)定進(jìn)行量測，或信息處理失誤、或反饋不及時(shí)，導(dǎo)致決策失誤，喪失了對(duì)圍巖的有效控制。4沒有科學(xué)地進(jìn)行控制爆破，圍巖爆破用藥量過多，因而擾動(dòng)過度，引起坍塌。5對(duì)危石檢查不重視、不及時(shí)，或處理危石措施不當(dāng)，引起巖層坍塌。

(3)施工方法和措施不當(dāng)★

2.塌方前的預(yù)兆

1）量測信息所反應(yīng)的變形速度或數(shù)值超過警戒值。

2）噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向裂紋或龜裂。

3）在坑頂或坑壁發(fā)現(xiàn)不斷掉下土塊、小石塊或構(gòu)件支撐間隙不斷漏出砂、石屑。

4）巖層層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開。

5）隧道內(nèi)滲水、滴水突然加劇或變渾。

3.預(yù)防塌方的施工措施選擇安全合理施工方法加強(qiáng)塌方預(yù)測預(yù)防塌方施工措施先排水—治塌先治水短開挖弱爆破強(qiáng)支護(hù)快襯砌勤量測觀察法一般量測法微地震學(xué)測量法和聲學(xué)測量法加強(qiáng)初期支護(hù)噴錨支護(hù)鋼拱架鋼筋網(wǎng)

處理塌方應(yīng)先加固末坍塌地段，防止繼續(xù)發(fā)展。處理時(shí)必須詳細(xì)觀測塌方的范圍、形狀及塌穴的地質(zhì)構(gòu)造，查明塌方發(fā)生的原因和地下水活動(dòng)情況，制定切實(shí)可行的處理方案。根據(jù)塌方規(guī)模和位置不同，可按下列方法進(jìn)行處理?！?/p>

小塌方◆

大塌方◆

塌方冒頂◆

洞口塌方◆

防排水的處理措施—“治塌應(yīng)先治水”

4.隧道塌方的處理措施三亞市繞城高速迎賓隧道塌方救援最新圖片（2009-06-05）

4.隧道塌方的處理措施

(1)小塌方

首先加固塌體兩端洞身→抓緊噴射混凝土或采用錨噴聯(lián)合支護(hù)封閉塌穴頂部和側(cè)部→進(jìn)行清碴。

在確保安全的前提下，也可在塌碴上架設(shè)臨時(shí)支架，穩(wěn)定頂部→然后清碴。

臨時(shí)支架的拆除須待灌筑襯砌混凝土達(dá)到要求強(qiáng)度后方可進(jìn)行。最后要用漿砌片石或干砌片石將塌穴填滿。

(2)大塌方

宜采取先護(hù)后挖的方法。

在查清塌穴規(guī)模大小和穴頂位置后→可采用管棚法和注漿固結(jié)法穩(wěn)固圍巖和碴體，待其基本穩(wěn)定后→按先上部后下部的順序清除碴體→并盡快完成模注混凝土襯砌(加強(qiáng)型).

對(duì)襯砌背后的空穴，可先用漿砌片石回填一定厚度，再以棄碴填實(shí)。

當(dāng)塌穴很大，全部填滿有困難時(shí)，也可考慮采用噴錨支護(hù)等方法穩(wěn)定塌穴洞壁，或請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位共同做出處理。

(3)塌方冒頂指一直塌到了地表。在清碴前應(yīng)先支護(hù)陷穴口，地表陷穴要用雨布遮蓋，周圍開挖臨時(shí)排水溝，以