时间：2023-05-30 09:02:54
Abstract： Based on the construction condition of Baitasi tunnel excavation in renovation project of Sanjiang to Nanchuang， this article analyzes the construction method of the shallow railway tunnel under unsymmetrical pressure to provide reference for the similar projects.
关键词： 铁路；浅埋偏压隧道；隧道施工技术
Key words： railway；shallow tunnel under unsymmetrical pressure；tunnel construction technology
中图分类号：U455.91 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0132-02
0 引言
随着科学技术与经济的发展，对隧道施工工程提出了更高的要求。目前，国内在隧道工程施工过程中，普遍采用矿山法、新奥法；在岩土隧道施工中，主要采用钻爆法掘进，以及掘进机施工，对于城市地下等浅埋隧道，在施工过程中，采用明挖或盖挖法进行施工，同时使用地下连续墙，暗挖时采用盾构法和浅埋暗挖法等较高技术含量的施工法。浅埋偏压铁路隧道在隧道施工中是难度较大的一种隧道。
1 工程概况
白塔寺隧道位于重庆市万盛区境内，穿越一脊状山梁，进口里程D1K24+690，出口里程为D1K27+547，中心里程D1K26+118.5，全长2857m，最大埋深206m。本部负责施工白塔寺隧道出口段，里程为D1K26+160至D1K27+547。其中包括车站大断面Ⅴ级围岩152m，Ⅳ级围岩75m，Ⅲ级围岩320m，明洞5m，共552m；单线小断面Ⅴ级围岩30m，Ⅳ级围岩400m，Ⅲ级围岩405m，共835m。
隧道出口端浅埋段穿越突出山脊，属于地形偏压，出口覆盖2～6m碎石层，下伏基岩为三叠系中统雷口坡组中厚层状泥灰岩夹页岩，岩层倾角50～60°，岩层走向与线路走向一致。D1K27+390～D1K27+542段属于浅埋、地形严重偏压地段。
2 隧道偏压原因及判断方法
2.1 隧道偏压的起因 对于偏压隧道，通常情况下，受各种原因的影响和制约，进而在一定程度上导致围岩压力出现不均匀性，从而使隧道支护受偏压荷载的作用。主要原因包括：
2.1.1 施工原因 在施工过程中，因施工方法选择不当，进而在一定程度上导致开挖断面发生局部的坍塌，从而影响围岩压力的稳定性，使得应力过于集中，进一步造成隧道偏压。如果对其进行正确的处理，正常施工一般不会受到影响。
2.1.2 地质原因 围岩形状发生倾斜，节理发育，其间存在软弱结构面，以及滑动面等，在一定程度上弱化了自稳能力，在施工过程中一旦受到扰动，将会导致岩体沿着层理面发生滑动。
2.1.3 地形原因 隧道依傍山体，地面明显倾斜，进一步增加了侧压力，并且隧道埋深比较浅。
2.2 判断偏压隧道 在判别隧道偏压方面，由地形引起的偏压围岩类别、地面坡度以及覆盖层厚度是3个重要的因素。当隧道外侧拱肩至地表面的垂直距离t值等于或小于规范规定数值时，应视为偏压隧道。
3 施工方法及顺序
3.1 上半部分的断面施工 埋深大于3m段，设置108mm×6mm的大管棚。管棚长度为40m，角度控制为2°，环向间距为40cm。与一般隧道设计的大管棚相比，由于40m大管棚比较长，在施作大管棚前，首先设置导向管。采用长为2m、？准140mm的钢管对导向管进行处理，通过全站仪进行精确定位，在钢护拱上焊牢。导向管的间距控制在40cm，仰角为2°。然后进行超前预注浆，浆液采用1：1水泥砂浆，水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥。
3.2 开挖及加固边坡 在开挖严重偏压、浅埋隧道的过程中，容易扰动围岩，进而在一定程度上直接威胁到施工的安全性。在开挖的过程中，尽量减少开挖的规模，并及时做好加固、防护工作，进一步降低围岩扰动造成的自重应力和施工时引起的偏压影响。开挖后，在坡面上需要立即施作？准25中空注浆锚杆，锚杆长度为4m，间距为1.0m，并按照梅花形进行布置，增强开挖山体边坡的稳定性。打入新鲜岩体的锚杆应不小于3m，同时需要挂设20cm×20cm、？准6钢筋网，并喷射C25混凝土进行防护处理。
3.3 加固围岩及反压回填 在施工过程中，针对隧道存在的严重偏压、浅埋特点，通过反压回填的方式对偏压侧地质较软的位置进行相应的处理，同时用打夯机进行分层夯实，并对空洞进行填充处理。地表经过夯实处理后，需要进行深孔预注浆，注浆孔间距控制在3m，并按梅花形进行布置，通过地质钻进行成孔，孔径为？准90mm。采用 75mm×5mm塑料管进行注浆，在注浆深度方面不超过半断面的开挖线，宽度超过隧道开挖轮廓线3-4m。
3.4 隧道下半部分断面施工 完成上半断面施工后，采用拉中槽、跳马口开挖的方案对下半断面进行开挖处理。如果采用弱爆破或者下爆破，需要采用挖掘机同时配合人工进行修整成形。在开挖过程中，需要对循环进尺进行严格的控制。开挖成形后，立即用C25混凝土对开挖面初喷4cm，架设钢拱架，打锚杆、并对混凝土进行多次复喷，复喷厚度达到25cm，开花超过30m即开始仰拱旋工，使支护结构闭合成环。
3.5 支护施工 在施工过程中，通过联合锚杆、网喷、钢拱架等，采用？准25中空锚杆注浆支护对围岩进行加固。锚扦长度控制在4.0m，间距控制在1.0m×0.6m，在钢拱架上，焊牢拱墙处锚杆的尾端。拱架采用I20a工宇钢进行现场加工，间距控制在60cm，用中？准20mm钢筋沿环向按间距1.0m进行联合构成整体。架设过程中，需要将10cm×20cm×32cm的C20混凝土垫块铺设在钢拱底部，进而在一定程度上防止钢拱架出现下沉，同时将两排？准20锁脚锚杆设置在钢拱架的两恻，其长度为4m。C25混凝土的喷射厚度控制在25cm，确保喷射混凝土的密实性。
3.6 仰拱施工 在开挖作业后，进行仰拱施工，对于仰拱部分的围岩，如果采用弱爆破，在这种情况下需要借助挖掘机，同时配合人工进行修整。
3.7 衬砌施工 在对隧道进行施工的过程中，对于严重偏压、浅埋隧道来说，其围岩特点表现为：内应力高、变形量大等，在衬砌施工时间方面有着严格的要求。如果衬砌施工时间过早，容易破坏衬砌结构；如果衬砌施工时间过晚，可能导致结构失稳。
3.8 监控测量 在隧道施工过程中，通过监控测量工作，可以进一步了解围岩的变形情况，以及山体的位移情况，进而在一定程度上分析围岩变形，进而对最终的变形量、初砌施作最佳时间进行确定。
3.9 施工管理 在施工过程中，需要做好工序间的衔接工作。完成开挖后，需要及时处理欠挖、危石等，同时架设钢拱架、挂网等，进而在一定程度上避免变形过大，造成隧道发生坍塌。
4 结束语
在施工过程中，对浅埋、偏压隧道进行施工，施工前，需要全面分析偏压产生的原因，以及严重程度等，同时对各种影响因素进行综合考虑，确保制定的施工方案具有一定的可行性，同时确保施工的安全性。选择的开挖方法要科学、合理，按照“超前支护、弱爆破、短进尺、勤量测、强支护”的原则进行开挖。准备齐全各种施工用材料、设备等，快速、及时地进行初期支护。在施工过程中，有效分析围岩变形量测数据，进而对支护参数进行及时的修改，同时采取恰当的支护措施。
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8、中华人民共和国国家标准GB6722-2003《爆破安全规程》；
9、《铁路瓦斯隧道技术规范》、《铁路瓦斯隧道技术暂行规定》、《煤矿安全规程》和《防治煤和瓦斯突出细则》。
二、编制原则
1、安全目标
始终把“安全第一、预防为主、综合治理”的安全方针落到实处，杜绝瓦斯隧道生产安全事故的发生。
2、总体要求
⑪铁路瓦斯隧道的施工除符合《铁路瓦斯隧道技术规范》外，还须符合国家现行的有关强制性标准的规定。
⑫铁路隧道施工过程中，通过地质勘探或施工检测表明隧道通过地层含有瓦斯时，该隧道定为瓦斯隧道。根据地质情况，本标段瓦斯隧道为天然气瓦斯隧道。
⑬瓦斯隧道施工期间，按设计要求进行地质复查工作。必要时钻孔埋管实测瓦斯压力，以及通过通风和瓦斯检测计算全坑道的瓦斯涌出量，根据检测结果核对施工工区和煤系地层的瓦斯等级，必要时进行修正，同时相应修改设计。
⑭瓦斯隧道施工管理等级要根据瓦斯检测结果实行动态管理，当低瓦斯隧道或低瓦斯工区施工中瓦斯监测结果显示为高瓦斯时，及时调整为高瓦斯隧道进行管理。
⑯瓦斯隧道施工前，严格按照设计和相关验标、指南、规范进行准备，并配足、配强专业人员，加强对瓦斯隧道的施工管理。
3、制度管理
建立和完善瓦斯隧道方案审查制度、安全教育培训制度、安全管理制度、安全责任制度、日常安全检查制度、瓦斯监控管理制度、有害气体监控制度、通风管理制度、进出洞管理等制度，在施工过程中重点落实各项管理制度的执行情况。
4、组织机构
成立瓦斯隧道施工安全领导小组，由指挥长任组长，主管生产领导任副组长，安全质量部、工程技术部、物资设备部、计划财务部、综合部有关人员任成员。下设瓦斯检测、通风、防突、防爆及应急抢险等机构，瓦斯检测机构成员必须经过地方安监部门的培训，合格后方可上岗。各机构应明确职责和分工，落实好各项安全管理制度。
5、应急预案
应急预案编制围绕“预防为主、统一指挥、分工负责、及时救援”的原则；成立瓦斯应急抢险组织机构，明确应急职责；高瓦斯工区和瓦斯突出工区配备救护队，针对各种瓦斯险情制定相应的应急措施和方案，组织险情培训，进行相应的险情应急演练；进行瓦斯危险源分析，明确危险源位置和危害程度；一旦安全事故发生后，第一时间启动应急预案，抢险人员和救护队迅速赶到现场展开抢救工作。
6、技术交底
严格落实安全技术逐级交底制度，使施工技术和作业人员了解设计要求，掌握安全和技术标准、操作规程，科学组织施工，确保瓦斯隧道的施工安全。
7、安全培训
开工前必须对所有参建人员进行全员的瓦斯隧道施工安全技术培训，作业人员必须持瓦斯安全培训合格证上岗。
三、编制范围
本方案仅适用于新建铁路xx至磨憨线YMZQ-8标xxx隧道DK155+040-155+580段低瓦斯隧道施工。
四、工程概况
根据《DK151+254xxx隧道设计图》DK155+040-155+580段穿越二叠系上统泥岩、砂岩夹碳质泥岩、灰岩、煤线，可能赋存瓦斯等有害气体，为低瓦斯工区（三级瓦斯地段）。
五、瓦斯隧道施工方案
1、瓦斯超前预测预报和瓦斯预处理
⑪超前预报的目的
明确瓦斯隧道超前钻孔探测瓦斯的工艺流程和工艺标准，规范瓦斯探测作业，预测瓦斯涌出、突出危险，防止瓦斯事故发生以及减小施工作业过程中的不安全因素。
⑫超前探孔布设
隧道正洞进行全断面全洞长做超前探测，探孔布设图如下。
2号探孔
隧道中心线
1、4、3号探孔
143
56
5、6号探孔
正洞超前探孔布置图 每个断面布设6个超前探孔（辅助坑道为3孔），孔径为89mm（辅助坑道为75mm），单孔长度为30m，搭接长度不小5m。探孔处设置检测点，以检测是否有瓦斯涌出。若探测有有害气体，应记录详细确定有害气体涌出位置、压力、浓度、有害气体成分等。根据浓度及涌出量决定是否进行压力测定，并给出施工建议。
当探测钻孔使用完毕后应及时用封泥或水泥浆封孔，以防止放炮时引爆钻孔内瓦斯导致隧道瓦斯爆炸。
⑬瓦斯压力测定要求
隧道开挖中，在含瓦斯地段，利用直径Φ89mm的水平探测钻孔，测定瓦斯压力，并详细记录有关参数。瓦斯压力的测定可采用专用的机械装置测压、液体测压、水泥砂浆封孔测压及黏土测压等方法。
⑭钻孔过程中异常现象处理
当发现有以下异常现象应立即报告，停止工作，撤出人员，切断电源，并上报有关部门：
①当检测孔瓦斯涌出量大于5L/min，瓦斯压力大于1Mpa时，必须停止掘进，在涌出孔附近施作排放孔，进行瓦斯排放。若24h内不能使其降低，则立即封闭，另做专门处理；
②钻孔时有夹钻、顶钻、顶水、喷孔等动力现象；
③瓦斯浓度突然增大或忽高忽低，工作面温度降低，闷人，有异味等。 ⑮瓦斯探测后的预处理
利用已有的超前探孔进行注浆预处理，把有害气体可能顺着岩层构造裂隙逸出的通道最大限度的封闭。
2、瓦斯监测
⑪目的
防止在施工过程中有害气体浓度超限造成灾害，以确保施工安全和施工的正常进行；根据监测的洞内有害气体的浓度大小，及时调整相应的技术措施，为瓦斯隧道的动态管理提供依据，确保隧道施工安全。
⑫人员配备要求
每个瓦斯隧道施工工区配备专门的机构进行瓦斯监测，实行三班八小时工作制，每班有两个及以上的瓦检员进行检测。瓦斯检查员必须经过安全技术培训，培训合格后在有经验的瓦斯检查员带领下工作不少于10天后，经考核合格后，方可持上岗资格证上岗。
⑬监测仪器配备要求
瓦斯隧道专职瓦斯检查员应配备光学瓦斯检测仪，工班长、放炮员、入洞检
查的管理人员应配备便携式瓦斯检测仪；所有瓦斯隧道都按规定安装瓦斯自动监测报警断电系统，实行瓦斯电闭锁。
瓦斯监测所使用的仪器、仪表必须定期进行调试、校正。甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用催化元件的设备，每隔7天必须使用校准气样和空气样按使用说明书的要求调校一次，每隔7天必须对甲烷断电功能进行测试。
①手持式瓦斯检测仪器：采用光学瓦斯检测仪、便携式瓦斯检测报警仪和有害气体检测仪等配合使用。
②固定式甲烷传感器：甲烷传感器（也叫瓦斯自动检测报警断电装置），布置在隧道上方，垂直悬挂，距离顶板不大于250mm，距侧壁不小于200mm。
⑭瓦斯检查要求
瓦斯隧道施工必须建立瓦斯检查管理体系，体系中应包括瓦斯检查管理机构、瓦斯巡回检查及台账管理制度、瓦斯分级检查及管理制度。瓦斯浓度检查应覆盖隧道内所有区域。
瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度、请示报告制度和一炮三检制度，并认真填写瓦斯检查记录。每次检查结果必须记入瓦斯检查记录手册、现场牌板，报告洞口值班室人员，并记录在值班室专用记录薄上，如遇瓦斯异常应及时通知现场人员撤离至洞外。
瓦斯隧道的重点检测部位：掌子面拱顶、二衬台车端头拱顶、横通道位置、隧道断面变化部位、坍腔部位和综合洞室部位等。
3、钻爆作业
⑪瓦斯工区钻孔作业必须采用湿式钻孔，且要先开水后开气；当作业地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止钻孔作业。
⑫瓦斯工区装药与爆破作业应符合下列规定：
①爆破地点20m内，风流中瓦斯浓度必须小于1%;
②爆破地点20m内，矿车、碎石、煤碴等物体阻塞开挖断面不得大于1/3;
③通风应风量足，风向稳；
④炮眼内煤、岩粉清除干净；
⑤炮眼封泥不足或不严不得进行爆破。
⑬瓦斯工区的爆破作业必须采用煤矿许用炸药，并应符合下列规定：
①低瓦斯工区岩层掘进，使用安全等级不低于一级的煤矿许用炸药；
②低瓦斯工区揭煤和煤层、半煤层掘进，使用安全等级不低于二级的煤矿许用炸药；
③高瓦斯工区爆破，使用安全等级不低于三级的煤矿许用炸药；
④有煤与瓦斯突出危险的地段爆破，使用安全等级不低于三级的煤矿许用含水炸药；
⑭瓦斯工区爆破应使用煤矿许用瞬发电雷管或煤矿许用毫秒延期电雷管，并使用防爆型发爆器起爆。不应使用导爆管或普通导爆索，严禁使用火雷管。使用煤矿许用毫秒延期电雷管时，从起爆到最后一段的延期时间不应超过130 ms，不得跳段使用。
⑮瓦斯工区爆破炮孔必须进行填塞封泥，填塞封泥采用粘土或粘土砂子混合物等不燃性材料，填塞封泥材料中不应含有煤粉、块状材料或其他可燃性材料。炮孔的填塞长度应符合下列要求：
①炮眼深度不宜小于0.6m；在特殊情况下，当炮孔深度小于0.6m时，必须采用特殊的安全措施，并封满炮泥；
②炮孔深度为0.6-1m时，封泥长度不应小于炮孔长度的1/2；
③炮孔深度超过1m时，封泥长度不应小于0.5m；
④炮孔深度超过2.5m时，封泥长度不应小于1m；
⑤光面爆破时，周边光爆炮孔应用炮泥封实，且封泥长度不应小于0.3m; ⑥工作面有两个或两个以上自由面时，在煤层中最小抵抗线不得小于0.5m，在岩层中最小抵抗线不应小于0.3m。浅眼装药爆破大岩块时，最小抵抗线和封泥长度均不应小于0.3m；
⑦炮孔用水炮泥封堵时，水炮泥外剩余的炮孔部分采用粘土炮泥封实，其长度不应小于0.3m；
⑧无封泥，封泥不足或不实的炮孔严禁爆破。
⑨严禁反向装药。
⑯爆破网路和连线，必须符合下列要求：
⑪必须采用串联连接方式。线路所有连结接头应相互扭紧，明线部分应包覆绝缘层并悬空。
⑫母线与电缆、电线、信号线应分别挂在巷道的两侧。若必须在同一侧时，母线必须挂在电缆下方，并应保持0.3m以上间距。
⑬母线应采用具有良好绝缘性和柔软性的铜芯电缆，随用随挂，严禁将其固定。母线的长度必须大于规定的爆破安全距离。
⑭必须采用绝缘母线单回路爆破。
⑮严禁将瞬发电雷管与毫秒电雷管在同一串联网路中使用。
⑰电力起爆必须使用防爆型起爆器作为起爆电源，一个开挖工作面不得同时使用两台及以上起爆器起爆。
⑱在低瓦斯工区和高瓦斯工区进行爆破作业时，爆破30min后由安全员和瓦检员共同巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、瞎炮、残炮等情况，遇有危险必须立即处理。瞎炮和残炮的处理按照《煤矿安全规程》相关规定执行。在瓦斯浓度小于1%，二氧化碳浓度小于1.5%，解除警戒后，工作人员方可进入开挖工作面工作。
⑲对于爆破器材的购买、运输、入库、发放、使用、退还、销毁和保管等工作，按国家和铁道部的有关规定执行；爆破器材统一管理、发放，不符合要求的一律不准使用。火工品进洞必须有专人进行管理，确定爆破器材数量，远离危险源，严禁非爆破人员进行爆破施工，现场监炮，严格按照爆破设计施工，做好监炮记录。
4、施工通风
⑪一般规定
①施工通风设计考虑各工区贯通后的风流调整和防爆要求，隧道施工的任何工作面不得存在通风盲区。
②瓦斯隧道施工期间，建立瓦斯监控、检测的组织机构，测定环境参数、瓦斯（如H2S、CO和粉尘）浓度、风速、风量、温度、湿度等参数。低瓦斯工区、
高瓦斯工区和瓦斯突出工区除配置便携式瓦检仪外，还应配置高浓度瓦检仪和瓦斯自动检测报警断电装置，并配备专职安全员和救护队。瓦斯自动检测报警断电装置的安设应符合《铁路瓦斯隧道技术规范》附录B的要求。
⑫通风系统
①非瓦斯工区的施工通风方式宜采用压入式或混合式。低瓦斯工区的施工通
风方式应采用压入式，也可采用巷道式。高瓦斯工区和瓦斯突出工区，施工通风方式宜采用巷道式。
②瓦斯隧道各工区在贯通前，应做好通风和安全协调工作。贯通后，应调整通风系统，防止瓦斯超限，待通风系统风流稳定后，方可恢复工作。
③瓦斯隧道各开挖工作面必须采用独立通风，严禁任何两个工作面之间串联通风。
④瓦斯隧道需要的风量，必须按照爆破排烟、同时工作的最多人数以及瓦斯绝对涌出量分别计算，并按允许风速进行检验，采用其中的最大值。独头坑道瓦斯绝对涌出量计算可按《铁路瓦斯隧道技术规范》附录L的规定进行。
⑤按瓦斯绝对涌出量计算风量时，对于低瓦斯工区，应将洞内各处的瓦斯浓度稀释到0.5％以下；对于高瓦斯工区和瓦斯突出工区，其长度较大的独头坑道，应将开挖工作面风流中的瓦斯浓度稀释到0.5％以下；平行导坑仅作巷道式通风的回风道时，其瓦斯浓度应小于0.75% 。
⑥瓦斯隧道施工中防止瓦斯积聚的风速不宜小于1 m/s。
⑦瓦斯隧道施工中，对瓦斯易于积聚的空间、衬砌模板台车附近和综合洞室区域，实施局部通风的方法，消除瓦斯积聚。
⑧瓦斯隧道在施工期间，应实施连续通风。因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员，切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯浓度。当停风区中瓦斯浓度不超过1%，并在压入式局部通风机及其开关地点附近l0m以内风流中的瓦斯浓度均不超过0.5％时，方可人工开动局部通风机。当停风区中瓦斯浓度超过1％时，必须制定排除瓦斯的安全措施。回风系统内还必须停电撤人。只有经检查证实停风区中瓦斯浓度不超过1％时，方可人工恢复局部通风机供风的坑道中一切电气设备的供电。
⑨采用平行导坑作回风道时，除用作回风的横通道外，其它不用的横通道应及时封闭。留作运输用的横通道应设两道风门，防止风流短路。
⑩人字坡隧道贯通后，应继续加强通风，防止瓦斯局部积聚。
⑬通风设备
①压入式通风机必须装设在洞外或洞内新鲜风流中，避免污风循环。瓦斯工区的通风机设两路电源，并装设风电闭锁装置。当一路电源停止供电时，另一路
应在15 min内接通，保证风机正常运转。
②瓦斯工区，必须有一套同等性能的备用通风机，并经常保持良好的使用状态。
③瓦斯突出隧道掘进工作面附近的局部通风机，均应配置专用防爆型变压器、专用防爆开关、专用供电线路、风电闭锁、瓦斯电闭锁装置。
④瓦斯隧道必须采用抗静电、阻燃的风管。风管口到开挖工作面的距离保证通风效果达到防瓦斯要求，风管百米漏风率不宜大于1%。
5、电气设备与作业机械
⑪一般规定
①瓦斯隧道施工的运输方式严格按照设计执行。合理优化施工机械设备的配置，不使用的机械设备和材料及时撤出洞外，以保证施工安全和通风效果。
②非防爆型行走机械严禁驶入高瓦斯工区和瓦斯突出工区。装载机、挖掘机、汽车司机应随身携带便携式瓦斯检查仪，当瓦斯浓度超过0.5%时,机械应立即熄火,停止作业,进行瓦斯处理后方可再行作业。
③隧道内高瓦斯工区和瓦斯突出工区的电气设备与作业机械必须使用防爆型。
④高瓦斯工区和瓦斯突出工区供电应配置两路电源。工区内采用双电源线路，其电源线上不得分接隧道以外的任何负荷。
⑤瓦斯工区内各级配电电压和各种机电设备的额定电压等级应符合下列要求：
高压不应大于10000V；低压不应大于1140 V;照明、手持式电气设备的额定电压和电话、信号装置的额定供电电压，在低瓦斯工区不应大于220 V；在高瓦斯工区和瓦斯突出工区不应大于127 V；远距离控制线路的额定电压不应大于36 V。
⑥瓦斯工区内的配电变压器严禁中性点直接接地。严禁由洞外中性点直接接地的变压器或发电机直接向瓦斯隧道内供电。
⑦凡容易碰到的、裸露的电气设备及其带动机械外露的传动和转动部分，都必须加装护罩或遮栏。
⑫电缆
①瓦斯工区内高压电缆的选用应符合下列规定：
固定敷设的电缆应根据作业环境条件选用；移动变电站应采用监视型屏蔽橡套电缆；电缆应采用铜芯。
②瓦斯工区内低压动力电缆的应选用符合下列规定：
固定敷设的电缆应采用铠装铅包纸绝缘电缆、铠装聚氯乙烯电缆或不延燃橡套电缆；移动式或手持式电气设备的电缆，采用专用的不延燃橡套电缆；开挖面的电缆必须采用铜芯。
④瓦斯工区内固定敷设的照明、通信、信号和控制用的电缆应采用铠装电缆、不延燃橡套电缆或矿用塑料电缆。
⑤电缆的敷设符合下列规定：
电缆应悬挂。悬挂点间的距离，在竖井内不得大于6m,在正洞、平行导坑和斜井内不得大于3 m；电缆不应与风、水管敷设在同一侧，当受条件限制需敷设在同一侧时，必须敷设在管子的上方，其间距应大于0.3 m；高、低压电力电缆敷设在同一侧时，其间距应大于0.1m。高压与高压、低压与低压电缆间的距离不得小于0.05 m。
⑥电缆的连接应符合下列要求：
电缆与电气设备连接，必须使用与电气设备的防爆性能相符合的接线盒。电缆芯线必须使用齿形压线板或线鼻子与电气设备连接。
在高瓦斯工区和瓦斯突出工区内，电缆之间若采用接线盒连接时，其接线盒必须是防爆型的。高压纸绝缘电缆接线盒内必须灌注绝缘填充物。
⑬电器与保护
①瓦斯工区内的电气设备不应大于额定值运行。
②瓦斯工区内的低压电气设备，严禁使用油断路器、带油的起动器和一次线圈为低压的油浸变压器。
③瓦斯工区照明灯具的选用，应符合下列规定：
已衬砌地段的固定照明灯具，可采用Exd II型防爆照明灯；开挖工作面附近的固定照明灯具，必须采用EXd I型矿用防爆照明灯；移动照明必须使用矿灯。
④隧道内高压电网的单相接地电容电流不得大于20A。
⑤瓦斯工区内禁止高压电线路单相接地运行，当发生单向接地时，应立即切
断电源。低压电线路上，必须装设能自动切断漏电线路的检漏装置。
⑥高瓦斯工区和瓦斯突出工区内的局部通风机和开挖工作面的电气设备，必须装设风电闭锁装置。当局部通风机停止运转时，应立即自动切断局部通风机供风区段的一切电源。
⑦为了防止雷电波及隧道内引起瓦斯爆炸，必须遵守下列规定：
经由地面架空线路引入隧道内的供电线路，必须在隧道洞口处装设避雷装置；由地面直接进入隧道内的轨道和露天架空引入（出）的管路，必须在隧道洞口附近将金属体进行不少于2处的集中接地；通信线路必须在隧道洞口处装设熔断器和避雷装置。
⑧隧道内36 V以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架等，都必须有保护接地，其接地电阻值应满足下列要求：
接地网上任一保护接地点的接地电阻值不得大于2 Ω; 每一移动式或手持式电气设备与接地网间的保护接地，所用的电缆芯线的电阻值不得大于1Ω。
六、施工安全及事故处理
1、施工安全
⑪开工前必须对所有参建人员进行全员安全技术培训。爆破、电工、瓦检等特种作业人员必须持证上岗。
⑫瓦斯隧道应成立瓦斯监控组进行通风、防突、防爆及瓦斯检测工作，设置消防设施。在瓦斯隧道施工中，安全员和瓦检员必须全程跟班作业。高瓦斯工区及瓦斯突出工区应配备救护队。
⑬在揭开有煤与瓦斯突出危险的煤层时，应遵守下列安全规定：
①开挖工作面出现下列煤与瓦斯突出预兆时，应立即报警，停止工作，撤出人员，切断电源，并上报有关部门：
瓦斯浓度忽大忽小，工作面温度降低，闷人，有异味等；开挖工作面地层压力增大，鼓壁，深部岩层或煤层的破裂声明显、响煤炮、掉碴、支护严重变形；煤层结构变化明显，层理紊乱，由硬变软，厚度与倾角发生变化，煤由湿变干，光泽暗淡，煤层顶、底板出现断裂、波状起伏等；钻孔时有顶钻、夹钻、顶水、喷孔等动力现象。
②石门揭煤爆破时，应在洞外起爆，洞内必须停电，停止一切作业，人员撤
至洞外。在煤层中开挖时，可在洞内远距离爆破。
③揭煤爆破15 min后，应由救护队员配戴防毒面具或自救器到开挖工作面对爆破效果、瓦斯浓度等进行检查，确认安全后方可通知现场施工负责送电、开动局部通风机。通风30 min后，由瓦检人员检测开挖工作面、回风道瓦斯浓度，当开挖工作面瓦斯浓度小于1.0%，二氧化碳浓度小于1.5％时，方可通知施工负责人允许施工人员进洞。
④揭煤时，主风机正常运转，备用主风机及二路电源应保持待启动状态。
⑤揭煤工作应由揭煤领导小组统一协调指挥。揭煤时救护队员及设备在洞口待命，一旦发生险情立即抢救。
⑭瓦斯隧道施工必须建立瓦斯检查管理体系。体系中应包括瓦斯检查管理机构、瓦斯巡回检查及台帐管理制度、瓦斯分级检查及管理制度。瓦斯浓度检查覆盖隧道内所有区域，检查频次应符合下列规定：低瓦斯工区每班至少2次；高瓦斯工区每班至少3次；有煤与瓦斯突出危险的地段，瓦斯涌出较大、变化异常的地段，设专人检查；长期停工重新复工的作业面、处理隧道塌方的作业面，作业前必须先检查瓦斯浓度。
⑮在瓦斯隧道顶部进行作业时，应随时检测作业范围的瓦斯浓度，尤其应注意检测塌空区、拱顶、脚手架顶、台车顶、综合洞室等易于形成瓦斯积聚且风流不易到达的地方，当瓦斯积聚体积大于0.5m3，浓度大于2％时，附近20 m范围内必须立即停止作业，撤出人员，切断电源，进行处理。
⑯在有煤尘爆炸危险的煤层开挖过程中，除加强通风外，放炮前后在开挖工作面附近20m内必须喷雾洒水。
⑰隧道内动火作业（包括电焊、气焊、喷灯焊接、切割、防水板焊接、止水带接头焊接、热熔垫片焊接等）应纳入工序管理。高瓦斯工区及瓦斯突出工区，不应进行电焊、气焊、喷灯焊接、切割等工作。当情况特殊不可避免时，进行任何一项动火作业必须编制相应安全施工方案，并经项目部技术负责人、监理分站负责人审批后方可实施，施工时由安全员进行检查和监督。在焊接、切割等工作地点前后各20m范围内，风流中瓦斯浓度不得大于0.5%,并不得有可燃物，作业点应至少配备2个供水阀门和灭火器，并在作业完成前必须由专人检查，确认无残火后方可结束作业。作业完成后喷水浇洒，并观察1h。
⑱隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施应符合表6.1的规定。
表6.1 隧道内瓦斯浓度限值及超限处理措施
⑲在高瓦斯工区和瓦斯突出工区施工期间，应利用避车洞或横通道设置避难所，并应有向外开启的隔离门和电话，所内应有安全设施和足够数量的自救器。
⑳机电设备应符合下列防爆安全规定：
①瓦斯工区使用的光电测距仪及其他有电源的设备，应采
用防爆型，当采用非防爆型时，在仪器设备20 m范围内瓦斯浓度必须小于1%。
②安装后的机电设备，必须经过外观、防爆性能、操作性
能的检查，合格后方可投入使用。
③机电设备应重点检查专用供电线路、专用变压器、专用开关、瓦斯浓度超限与供电的闭锁、局扇与供电的闭锁情况。供电线路应无明接头，无接头连接不紧密或散接头，有漏电保护装置，有接地装置，电缆悬挂整齐，防护装置齐全等。 ④电动装碴、开挖等作业机械在操作中，防爆开关表面温度过高时应立即停止作业。
⑤瓦斯工区使用蓄电池机车应遵守下列规定：
司机离开座位时，必须切断电动机电源；机车和矿车必须定期检查和维修，保证防爆性能良好；机车的闸、撒砂装置，任何一项不正常或电气部分失去防爆性能时，不得使用该机车。
⑥蓄电池机车及矿灯的充电房应距洞口50m以外。
⑦瓦斯隧道使用的机电设备和电缆，在使用期间，除日常检查外，还要按规定的周期进行检查，其检查周期应符合表6.2的规定。
表6.2 机电设备和电缆的检查周期
⑴瓦斯工区施工应遵守下列防火安全规定：
①消防设施：
瓦斯工区必须在洞外设置消防水池和消防用砂，水池中应经常保持不小于200m3储水量，保持一定的水压；瓦斯工区内必须设置消防管路系统，并每隔100 m设置一个阀门（消火栓）；瓦斯作业区内应设置灭火器及消防设施，并经常保持良好状态。
②火源管理：
严禁火源（如打火机、火柴、手机、非防爆型手电筒和其他电子产品等）进洞，洞口、洞口房、通风机房附近20 m范围内不得有火源，当通风机房不在洞
口作业场内时，需另制订防火措施；瓦斯工区洞口必须配备专门的安全检查设备，作业人员进洞前必须经洞口检查人员检查确认无火源带入洞内。
③易燃品管理：
瓦斯工区内不得存放各种油类，废油应及时运出洞外，不得洒在洞内；瓦斯工区内待用和使用过的棉纱、布头和纸张等，必须存放在密闭的铁桶内，并由专人送到洞外处理。
⑵瓦斯工区进洞人员应遵守下列规定：
进入瓦斯隧道的人员必须在洞口进行登记；严禁穿着易于产生静电的服装进入瓦斯工区；进入瓦斯突出工区的作业人员必须携带个人自救器。
⑶由于停电、停风造成瓦斯聚积的处理
首先制订专门的瓦斯排放措施；所有参加瓦斯排放人员必须佩带自救器；在排放瓦斯前，指挥人员必须指定专人负责检查瓦斯，当通风机及其开关点附近10米风流中瓦斯浓度不超过0.5%时，方可人工启动通风机；在排放过程中，控制风量，分段、分节由外向里依次排放，严禁通风机发生循环风；经过排放人员检查瓦斯及二氧化碳浓度不超标，并稳定30分钟后，再经专职电工对停风区域电气设备检查确认完好后，其他工作人员才能进入开展工作。
⑷瓦斯隧道辅助坑道中的防撞墩宜改为避难洞。
2、事故预防及处理
⑪发生瓦斯事故后，应尽快探明事故性质、原因、范围、遇难人数和事故地点所在的位置，以及洞内瓦斯及通风情况，并立即制订抢救方案。
⑫瓦斯工区处理塌方、冒顶应遵守下列规定：
对塌方体上方聚积的瓦斯应进行局部通风排除；对塌方地段的岩隙应加强监测工作，掌握瓦斯浓度变化情况，及时发出险情报告；塌方地段应尽快衬砌，封闭瓦斯。
⑬火灾处理应遵守下列规定：
瓦斯爆炸引起火灾时，不得停风，但应控制风向、风量；电气设备着火时，应首先切断电源；不能直接灭火时，必须设置防火墙封闭火区。
⑭火区处理应遵守下列规定：
防火墙应编号并在附近设置栏杆及警示牌，并经常检查，做到封闭严密；封
闭的火区确认火已经熄灭，达到启封条件方可启封；启封已熄灭的火区必须制订安全措施；启封火区时应逐段恢复通风，同时测定回风流中一氧化碳浓度，当发现复燃征兆时，应立即停止送风重新封闭火区；启封火区及火区初期恢复通风等工作由救护队进行，火区回风流经过的坑道内的人员必须全部撤出。
七、质量检验及工程验收
1、质量检验
⑪喷射混凝土和模筑混凝土掺气密剂后的质量检验应包括抗压强度及透气系数两项指标；其抗压强度的检验符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》（铁建设【2005】160号）的规定。透气系数的检验可采用在位测试或试件检测。试件检测应每50m衬砌制做不少于1组（6块）试件，测试的透气系数应满足设计要求。混凝土掺气密剂后透气系数的测定按《铁路瓦斯隧道技术规范》附录M的规定。
⑫混凝土掺气密剂后施工缝应严密平整，不得有蜂窝、孔洞、疏松裂缝等现象。
⑬混凝土掺气密剂后施工缝气密性的测试，在混凝土硬化两周后，宜采用在位检测法或取芯样检测法抽点检测；每三条施工缝或每100延米（纵缝）制作1组（6块）检查试件。施工工艺变化时，另做1组。
⑭瓦斯隧道除按以上项目进行质量检验外，其他项目按《铁路隧道工程质量检验评定标准》(TB 10417-2003)和《新建时速200公里客货共线铁路工程施工质量验收暂行标准》（铁建设【2004】8号）的规定检验。
2、工程竣工验收
⑪瓦斯隧道竣工验收时，应达到瓦斯设防标准；在内拱顶以下25 cm处的空气中瓦斯浓度不得大于0.5%。在有运营通风条件下，通风后应达到以上标准。
⑫运营通风设施及自动监控系统功能的各项参数应满足设计要求。
关键词：隧道工程；隧道技术；公路隧道；铁路隧道；水工隧洞；隧道施工方法
1 隧道技术
隧道技术对应于修筑隧道过程的各个阶段，可以大致分为：运用技术（照明、通风、维修管理防灾等）；调查计划技术（与地质、水文等的调查和预测、测量等有关）；设计技术（指岩石力学、土力学和结构力学、材料等）；施工技术（指开挖、运输、支撑衬砌的施工、基地改良、改善施工条件而采用的特殊施工方法、安全卫生等）；隧道技术是与地质学、水文学、沿途学和土力学、应用力学和材料力学等有关理工科各部门有着密切的联系。它同时应用测量、施工机械、炸药、照明、通风、通讯等各类工程学科，并因对水泥、金属、混凝土、压注药剂等之类化学品的有效利用，而使其与广泛的领域保持着关联。因此，有关隧道技术的基础理论和实际应用，不但涉及土木工程等有关学科，还联系到其他工科、理科的范围。
2 公路隧道
2.1公路隧道通风
①半横向式通风：为了对于除圆形断面之外的其他断面形式的隧道换风便利，1934年，英国人在修建莫尔西隧道（长3226米）时，对尽量减少管道断面的方式做了研究，首次采用半横向通风系统。 ②竖井式纵向通风：1976年，日本在修建关越隧道（长10855米），首次将纵向通风应用于10km以上的隧道通风。③自然通风： 利用自然风压、空气温差、密度差等对室内；矿井或井巷进行通风的方式。④横向式通风：美国纽约市的荷兰隧道，采用盾构法施工，圆形断面，所以车道下面作为送风道，上部作为排风道，气流从下往上横向流动。成为世界上首次采用全横向通风方式。⑤混合式通风：根据隧道的具体条件和特殊需要，由竖井与上述方式组成最为合理的通风系统。
2.2 公路隧道照明
隧道照明遵守的设计原则可以归纳为以下几点：
①隧道内不管是白天或夜间均需设基本照明；②白天车辆进入隧道时，路面亮度应逐渐下降，使司机的视觉有一个适应过程，将入口段分为引入段、适应段和过渡段；③确定引入段、适应段和过渡段的长度（S），通常按车速（V）以T=2s的适应时间来确定，可用S=V/3.6（m）来估算；④出口段也应设过度照明，在双向交通情况下和入口段相同；⑤夜间出入口不设加强照明，洞外应设路灯照明，亮度不低于洞内基本亮度的1/2；隧道内应设应急照明，其亮度不低于基本亮度的1/10。
3 铁路隧道
3.1铁路隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车车辆通行的建筑物
根据其所在位置可分为三大类：为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道；为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道；为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。
3.2 地下铁道是地下工程的一种综合体
地下铁道建设涉及众多技术领域，包括路网规划、线路设计、土建工程、建筑造型和装修、机电运营设备等系统，要作好地下铁道建设工作，不但要掌握各个系统的专门知识，而且还要能对名处系统进行全面协调。地下铁道路网规划作为城市总体规划的重要组成部分，就一定要适应城市的发展。地下铁道线路走向、埋深，车站站位与城市规划、工程地质和水文地质条件有关，尤其是和准备采用的施工方法关系密切。地铁车站建筑造型既要充分体现公共交通建筑的特点，又要考虑如何与本地城市建筑风格相协调，反映城市建筑特色。
4 水工隧洞
4.1水工隧洞是指在山体中或地下开凿的过水洞
水工隧洞可用于灌溉、发电、供水、泄水、输水、施工导流和通航。水流在洞内具有自由水面的，称为无压隧洞；充满整个断面，使洞壁承受一定水压力的，称为有压隧洞。
4.2 水工隧洞的工作特点
4.2.1水力特点：深泄水孔：a 泄水能力与H1/2成正比；b 进口位置低，能预泄；c承受得水头较高，易引起空化、空蚀；d 水流脉动会引起闸门等振动；e 出口单宽流量大，能量集中会造成下游冲刷。
4.2.2结构特点：a 洞室开挖后，引起应力重分布，导致围岩变形甚至崩塌，为此常布置临时支护和永久性衬砌。b 承受较大得内水压力得隧洞，要求围岩具有足够得厚度和必要得衬砌。
4.2.3施工特点：隧洞一般断面小，洞线长，工序多，干扰大，施工条件差，工期较长。
4.2.4水工隧洞的组成，主要包括下列三部分：进口段，洞身段，出口段
4.3 水工隧洞得布置及线路选择
①总体布置及线路选择应根据枢纽得任务，对泄水建筑物进行总体规划。在合理得选定洞线得基础上，根据地形、地质、水流条件，选定进口得位置及进口结构形成，确定闸门在洞口中得位置。②确定洞身纵坡及洞身断面形状及尺寸。③根据地形、地质、尾水位等条件及建筑物之间得相互关系，选定出口得位置，底扳高程及消能方式。
隧道工程的发展对交通运输的作用具有相当重要的意义，尤其对公路和铁路运输具有相当显著的经济效益。隧道在公路和铁路中应用，不但大大节省了路程，避免绕行，缩短了里程，节省了运输时间，而且节省了燃油，节省了资金，对满足人们的生活需要外出需要以及人们的生活水平和健康水平有很大的改善作用；对物流的运输加速周转、提高了流通效率，在经济上也会带来很大的效益。
参考文献：
[1]陶光龙等编著.隧道工程概论. 北京：科学出版社，2002
【关键词】 隧道塌方 大管棚法 深孔注浆
1 工程概述
松青岗隧道位于福建省政和县境内，全长511m，隧道最大埋深125m，上覆残坡积粘性土，下伏震旦系楼子坝组强风化千枚状片岩。有一挤压破碎带和一挤压硅化带通过，裂隙水发育，其余岩体较完整。
2 塌方情况及原因分析
2.1 塌方情况简介
隧道出口LK2+765-LK2+800段地质设计为IV级围岩，设计采用超前锚杆+钢支撑+挂网喷射砼支护，上下台阶法开挖，在上台阶开挖至LK2+768处掌子面发生滑塌，塌落体多为粉质粘性土，黄色，夹有岩块。塌方处没有冒顶，塌腔体积较大，约1000m2。
2.2 塌方原因分析
经业主、设计、监理及施工方各方现场调查分析后认为隧道本次塌方主要由地质因素引起的。该处为一大的裂隙，经钻孔探测，裂隙宽度约30m，中间填充多为粘性土，并夹有较大粒径的石块。断面围岩突然发生变化，正常的开挖支护不能保证围岩的稳定而发生塌方。
3 塌腔的处理
为避免洞顶岩体的塌陷，初期支护施做完成后，对拱顶空腔处采取吹砂填充处理。
4 塌方处理方案及措施
4.1 大管棚法施工处理方案的提出
经业主、设计、监理及施工各方分析研究后，提出两个方案：超前小导管加锚杆支护和大管棚支护。从施工简单和经济角度考虑，首先提出了超前小导管支护方案，且设计院做了详细的设计。但经两次尝试均已失败告终。失败原因分析：大量粘性土的存在减弱了注浆加固效果，常规注浆要求被加固体有好的导浆特性，浆液包围塌落物后形成一整体。而粘性土是注浆中浆液扩散最不利的地质层，具有隔水性。从再次塌方的情况看，浆液呈团状，没有使围岩形成整体，加之小导管支撑能力较低，导致方案失败。后果断采取大管棚处理方案。
4.2 管棚设计支护形式
采用“管棚+钢拱架+系统锚杆+钢筋网喷射混凝土支护”的方法。管棚参数：管长30m，采用Φ108×6热轧无缝钢管，每节长4-6m，以长150mm的丝扣连接，打设仰角2°。管棚沿拱部120°范围布置，间距3根/m。钢管内配置等长度的3根Φ22钢筋束，钢筋束侧边布置Φ25PVC注浆管。钢筋接头采用对焊焊接，管壁上间距200mm钻Φ12mm小孔。管棚端部应与格栅钢架焊接使钢架与管棚共同形成棚架支护体系。钢拱架主要参数：钢拱架采用I18a型工字钢制作，间距0.5m。每榀钢架底角设2根Φ22、L=3.5m的锁脚锚杆。相邻钢架用Φ22mm钢筋焊接连接，间距为1.0m。系统锚杆：拱部采用Φ25mm，L=4m中空锚杆，间排距0.75m×0.75m，梅花式布置；拱墙采用Φ22mm，L=4m砂浆锚杆，间排距0.75m×0.75m，梅花式布置。
管棚施工工艺。（1）管棚施工顺序。支护工艺流程为：施工准备—超前预注浆—管棚施工—钢拱架架立—系统锚杆—喷射混凝土。（2）施工准备。施工准备的主要工作首先用洞渣反压塌方体护脚，使土体稳定。采用C25喷射混凝土封闭塌方体表面，混凝土厚度12cm，作为止浆墙，预埋孔口管。其他准备工作还包括钢管及钢拱架的加工，工作台架设，管棚定位并确定轴向标志，架设钻机等。
（3）超前预注浆。在塌落体及软弱破碎带钻机成孔难度大。为确保成孔效果，对塌落体实施超前预注浆加固土体。注浆段长度30m，注浆材料采用水泥—水玻璃浆液，水泥浆液的水灰比为1：1，水玻璃的浓度为25-40波美度，水泥浆与水玻璃的体积比为1：0.5，注浆压力0.5-1.0 MPa。注浆方式采用后退式，当钻孔至孔底，然后从孔底向孔口分段注浆。注浆顺序从拱顶顺序向下进行。（4）砼导向墙施工。支立格栅钢架两榀，间距0.6m，施作砼导向墙，预埋导向管。工字钢与管棚导管焊成整体。导向管及工字钢固定时需精确测量定位。（5）钻孔。搭设工作平台，测量定位。钻机采用地质钻机，隔孔施钻。钻孔选用比管棚直径大20mm～30mm合金钻头。在土质层中钻孔采用低压钻进。钻孔顺序由高孔位向低孔位进行。（6）钢管插入及孔口密封。钢管由机械顶进，钢管节段间用丝扣连接，插入时，采用4m和节长6m的管节交替使用，以保证隧道纵向同一横断面内的接头不大于50%。钢管顶到位后，钢管与导向管间隙堵塞严密。（7）注浆。钢管周围及孔口采用塑胶泥封堵，预留排气孔。钢管中注水泥-水玻璃双液浆，浆液材料：水泥浆与水玻璃体积比1：0.5；注浆初压力0.5～1.0MPa，终压力2.0MPa，注浆半径不小于0.5m。采用定量注浆法控制注浆量。当注浆压力达到设计终压10min后，注浆量仍达不到设计注浆量时，也可以结束注浆。注浆结束后用M30水泥砂浆填充，增强管棚的刚度和强度。
4.3 开挖支护
遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的方针，采用小型机械配合人工开挖，预留核心土以便施工，实行短开挖，循环进尺控制在0.8m之内。开挖一榀，安装一榀，及时焊接与施打锚杆并注浆。安装完成后，挂网喷射混凝土。然后开挖下一循环。
5 结语
该隧道塌方采用大管棚处理方案获得成功。管棚施工完成后，仅用半个月的时间就完成了塌方段的开挖支护，整个过程安全顺利，充分验证了大管棚在塌方处理过程中的效果。
在塌落体和破碎带中，超前预注浆加固土体是保证钻机成孔的关键。
由于塌落物和裂隙带内土质不均、土质软弱，保证注浆效果是管棚处理方案成功的关键，通过注浆使围岩形成固结体，防止塌方继续发生，确保了开挖顺利进行。实施短开挖，充分利用大管棚的支撑作用，早封闭，保证了开挖顺利安全进行。
加强超前地质预报工作，提前制定应急措施，改进支护方案，可有效避免塌方发生，既可节约成本，缩短工期，又能保证人员及机械设备的安全。
关键词：双连拱隧道、有限元、三种工法
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
随着高速公路进入山区,隧道数量日益增多。但是大量隧道都受制于地形及展线限制[1]。而连拱隧道以其占地少、与线路连接方便等突出优势,在受条件限制时,往往成为首选方案[2] [3]。所以，对双连拱隧道施工方法的研究显得尤为重要。赵玉光,张焕新等对上下台阶法和三导坑法进行了研究对比[1]；佘健，何川对中导洞超前开挖与三导洞开挖进行了比较[2]。朱艳峰，李文英，甄宝山对三导洞法开挖和中导洞半断面法开挖进行了比较[4]。但是他们都没有对三导洞半断面法开挖、中导洞半断面法开挖和中导洞全断面法开挖三大类进行比较。这三类正好是目前国内外经常采用的方法[5]。故，本文将在此重点对比以上三种施工方法对双连拱隧道的影响。
1 工程概况
某隧道位于清镇市距金华镇约2公里的河关村，为双向六车道连拱隧道，隧道起讫桩号为K4+150～K4+430，全长280m，最大埋深约为79m，横向跨度34m，隧道围岩级别为Ⅴ、Ⅵ级围岩，整体稳定性较差。隧道工程地质情况如图1所示：隧道穿越煤矿采空区、地裂缝、煤矸石堆积体、老窑涌水、大量成层斜向节理面、洞口具有潜在滑坡体等不良地质，施工难度很大。
图1隧道工程地质概况
2 有限元模型的建立
由于在不同的围岩级别和不同埋置深度情况下，采用同一施工工法施工对隧道的影响的趋势几乎一致（通过数值模拟可证明）。故，在此选取V级围岩下埋深为1D（D为连拱隧道总跨度，D≌37m）的隧道进行研究。
模型选用Mohr-Coulomb准则作为屈服准则；以理想弹塑性材料为基础的本构模型来做研究，同时通过应变软化曲线参入运算的进程，其变化趋势更能趋近所研究问题的实质；不考虑二次衬砌受力。针对V级围岩地质条件，采用无拉分析，即将围岩材料抗拉强度视为零。这样做，是偏于安全的，也是合理的；以围岩物理力学指标中的较低限值作为本项目围岩计算参数。围岩隧道初期支护参数如表1所示。
表1 计算物理力学指标
首先，根据工程地质概况所述，隧道处于埋深不大的山岭重丘区，受构造影响，岩层破碎，节理裂隙发育，据此推测隧道区构造应力残存较小，因此以围岩的自重应力场为主，可进行原始地应力场模拟。然后，连拱隧道在整体上为扁平结构，扁平率（H/D
因此，研究以围岩自重应力地应力场模拟，最大主应力1方向为垂直方向，其量值由埋深确定，计算式1＝y＝H，最小主应力为水平方向，其量值2＝x＝y=y。
以某高速公路隧道为主要研究对象V级围岩结构横断面如图2。采用有限元软件对连拱隧道进行数值模拟分析。建模严格按照施工图进行。数值模拟边界为水平方向200m、垂直方向从隧道中心向下60米；向上从拱顶到地表（隧道埋深）选取1D；由于隧道埋深不大、受构造应力的影响较小，地应力场按自重应力场考虑；边界条件为：左右边界采用水平约束、下边界采用竖直方向约束、地表为自由面；数值模拟分析采用弹塑性分析。有限元建模概况如图3～图5。
三导洞半断面、中导洞半断面和中导洞全断面三种不同的施工方法的施工步骤分别为：
三导洞半断面施工过程： 三导洞超前开挖；三导洞“喷锚支护”；施作中隔墙以及左、右侧边墙；环形开挖左隧道上半断面；左隧道上半断面初期支护；开挖左隧道下半断面；施作左隧道仰拱衬砌；环形开挖右隧道上半断面；右隧道上半断面初期支护；开挖右隧道下半断面；施作右隧道仰拱衬砌。
中导洞半断面工法施工过程： 中导洞超前开挖；中导洞“喷锚支护”；施作中隔墙；完成左隧道上半断面环形开挖；左隧道上半断面初期支护；左隧道下半断面开挖；修筑左隧道仰拱衬砌完成右隧道上半断面环形开挖右隧道上半断面初期支护；右隧道下半断面开挖；修筑右隧道仰拱衬砌。
中导洞全断面工法施工过程：中导洞超前开挖；中导洞“喷锚支护”；施作中隔墙；完成左隧道全断面开挖；完成左隧道全断面初期支护；完成左隧道整体断面二次衬砌；完成右隧道全断面开挖。
3 施工过程围岩应力变化特征
由于施工全过程围岩竖向应力变化的大小和幅度都比水平应力大，所以对施工过程中围岩应力变化特征的分析以围岩竖向应力为主。
图6~图8为V级围岩1D埋深采用不同施工方法典型施工阶段围岩局部竖向地应力场的分布状况，从图6~图8可以看出：同类围岩在相同埋深下采用不同的施工方法围岩应力场虽然在特殊施工阶段（不同施工方法自身特有的施工阶段）有一定的不同，但在相同施工阶段，除了在局部区域保持了该施工方法特有的应力场分布（如半断面法和全断面法在主洞拱腰处围岩的应力场分布就有一定的差异）外，围岩应力场具有基本相同的分布状况。表2为V级围岩1D埋深条件下采用不同施工方法在
图2 V级围岩隧道衬砌断面图 图3 三导洞半断面施工方法
图4 中导洞半断面施工方法 图5 中导洞全断面施工方法
典型施工阶段的围岩最大竖向应力。由表2可得出V级围岩相同埋深采用不同施工方法在同一典型施工阶段围岩的最大竖向应力的大小有如下规律：三导洞半断面法＞中导洞半断面法＞中导洞全断面法。由此可得，同类围岩相同埋深采用不同施工方法在同一施工阶段围岩的最大应力成规律性地为由大到小的排列。
a) 三导洞半断面施工方法 b) 中导洞半断面施工方法
图6 不同工法完成导洞施工围岩局部竖向地应力场分布/MPa
a) 三导洞半断面施工方法 b) 中导洞半断面施工方法
图7 不同工法完成左洞施工围岩局部竖向地应力场分布/MPa
a) 三导洞半断面施工方法 b) 中导洞半断面施工方法
图8 不同工法完成右洞施工围岩局部竖向地应力场分布/MPa
表2 不同施工方法典型施工阶段围岩局部最大竖向应力
4 施工过程地表位移特征
图9为V级围岩1D埋深采用三种施工方法的最终地表沉降曲线，由图9可以得出：同类围岩相同埋深采用不同的施工方法具有基本相同的最终沉降曲线：在“主沉降区（地表沉降曲线反弯点间距离）”之外各种施工方法的沉降曲线基本重合，在“主沉降区”之内，各沉降曲线的形状基本相同，最终最大地表沉降值的差值不超过3.5%，表3为三类围岩1D埋深采用不同施工方法地表最终最大沉降值，由表3可得出V级围岩采用不同施工方法的最大地表沉降值有如下关系：三导洞半断面法＜中导洞半断面法＝中导洞全断面法。
表3 不同施工方法地表最终最大沉降值
图9 各种施工方法最终地表沉降
5 施工过程地层位移特征
表4为两类围岩1D埋深采用不同施工方法典型施工阶段地层最大竖向位移。由表4可以得出：除了各施工方法特有的某个施工阶段（主要指导洞施工阶段）的竖向沉降（隆起）相差较大外，典型施工阶段不同施工方法的最大地层沉降（或隆起）十分接近，且他们之间的差值在3.5%以内。
表4 不同施工方法典型施工阶段地层最大竖向位移
6 结论
本文通过对某高速公路双连拱隧道的三种施工方法进行有限元分析计算，并将三种工法对隧道的影响做了对比。得出结论如下：
(1) 同类围岩相同埋深采用不同施工方法在同一施工阶段围岩的最大应力成规律性地为由大到小的排列。其中，V级围岩相同埋深采用不同施工方法在同一典型施工阶段围岩的最大竖向应力的大小有如下规律：三导洞半断面法＞中导洞半断面法＞中导洞全断面法。
(2) 同类围岩相同埋深采用不同的施工方法具有基本相同的最终沉降曲线。其中，V级围岩采用不同施工方法的最大地表沉降值有如下关系：V级围岩，三导洞半断面法＜中导洞半断面法＝中导洞全断面法。
(3) 典型施工阶段不同施工方法的最大地层沉降（或隆起）十分接近，且他们之间的差值在3.5%以内。
参考文献:
[1]赵玉光,张焕新,林志远. 双连拱隧道施工力学数值模拟与施工方法比选[ J].广西交通科技,2003,28(4):25-30.
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[3]西南交通大学.《连拱公路隧道综合修建技术》研究报告[R].2003-09.
关键词：公路隧道；特殊地段；施工方法
中图分类号：U459.2 文献标识码：A
1 工程简介
杭瑞高速大兴至思南段一隧道，左线长2137m，右线长2158m，出口的两个洞口在施工到约300m的地方，地质发生了很大变化，其地质变化频繁，以强风化灰岩和黄土夹特大孤石这两种地质为主且常会出现溶洞，溶洞内地质为黄土夹特大孤石，黄土含水量很大，孤石与黄土之间无粘结力。
2 软弱围岩的施工方法
2.1 一般软弱围岩的施工方法
隧道出现一般的Ⅳ级，Ⅴ级围岩时，采用三台阶七步开挖法开挖。“三台阶七步开挖法”，以弧形导坑开挖预留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。
第1步:施作超前支护后，开挖弧形导坑，预留核心土，施作拱部初期支护。第2，3步:开挖左右侧阶并施作初期支护。第4，5步:开挖左右侧下台阶并施作初期支护。第6步:分别开挖上、中、下台阶核心土。第7步:开挖仰拱并施作初期支护封闭成环。采用“三台阶七步开挖法”施工，可以合理的分解隧道结构承受的围岩压力，减少隧道沉降，达到安全、高效施工的目的。
2.2 洞身围岩差，但隧底围岩好的地质条件下的施工方法
在隧道的施工过程中，出现了洞身为强风化灰岩但底板及底板以上1m多的位置为微风化灰岩的这种地质情况。按照设计图纸来判定这种地质情况应该按照Ⅴ级来施工，按照Ⅴ级来施工就要施作仰拱，对隧底围岩造成扰动，对隧道的受力不好。经过业主、设计、监理、施工四家共同研究决定采用Ⅳ级加强(不设仰拱)的支护参数。开挖采用“三台阶七步开挖法”，初期支护参数如下:Ф25超前锚杆，4.7m长，环向间距0.5m，21根;工字钢支撑，纵向间距1.0m；Ф25自钻式锚杆和Ф25全长药包锚杆，长度3.0m，间距1.0m×1.0m；Ф8钢筋网，网格间距25cm×25cm，全断面挂设;喷混凝土，25cm厚C25混凝土;衬砌混凝土，C25混凝土40cm厚。这样不仅保证了施工安全和施工质量，也提高了施工进度。
3 公路隧道通过溶洞时的施工方法
3.1 对是否出现溶洞做出预测
3.1.1 使用TGP206型隧道地质超前预报系统对掌子面以前的地质进行预测。
3.1.2 通过地表观测，若地表出现以下情况，可以初步判断岩层中存在溶洞或暗河。
四周汇水的洼地内有明显的积水或地表水消失。
草木丛生和地表塌陷以及冬季冒气地段。
地表有落水洞或天然竖井的存在。
3.2 溶洞给施工带来的困难
溶洞位于拱顶时，围岩容易坍塌，洞穴处理困难。溶洞位于隧底时，充填物松软而且深度大，隧道基底加固困难。隧道穿越溶洞充填物时，围岩软弱，容易坍塌，施工进度缓慢。溶洞内有水流时，水的堵、排困难。
3.3 溶洞的处理方法
3.3.1 溶洞位于拱顶时
第一步：从洞外拉碴回填掌子面，填碴高度为距拱顶3m左右，挖机整平形成一个作业平台;第二步:安装混凝土泵送管道，分别在左侧拱部、拱顶、右侧拱部各安装2根，共计6根混凝土泵送管道，拱顶管道接到溶洞最高处;第三步：在填碴形成的作业平台上采用砂袋施作封堵墙，砂袋码在已支护好的安全地带，砂袋码放宽度为1.5m以上，确保泵送混凝土过程中不被挤倒;第四步:泵送C20混凝土，厚度为拱顶以上5m;待混凝土达到一定强度后，溶腔内采用泵送轻型材料粉煤灰回填密实;第五步:处理完毕后按照“三台阶七步开挖法”进行开挖，加强支护。溶洞处理方案如图所示。
3.3.2 溶洞位于隧底时
当位于隧底的溶洞较小时，一般采取回填的封闭的施工方法。
当溶洞较大较深时，不宜采用堵填封闭的方法，或充填物松软不能承载隧道结构时，可采用梁、拱跨越。跨越的梁端或拱座置于稳固可靠的岩层上，必要时灌注混凝土加固，溶洞中间的墩柱可采用桩基础。
3.3.3 穿越溶洞充填物时
在溶洞充填物中开挖，当充填物较松软时，可采用插钣法(工字钢或槽钢等)，通过围岩量测确定出合适的预留沉降量;充填物为石块堆积时，可在开挖前预压砂砾及水泥砂浆加固。
3.3.4 溶洞内有水流时
遇到溶洞内有水流时，宜排不宜堵，查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管等泄水设施将水流排到洞外。
当岩溶水流位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，在适当的位置开槽引水，将水位降低到隧底以下，再进行引排。
3.3.5 溶洞的其他处理方法
在岩溶地区施工，有的溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以此来加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。
4 岩溶地区施工应注意的问题
做好超前地质预报工作。反坡施工时，应备有足够数量的排水设备。在岩溶地段爆破时，应做到多打眼，打浅眼，控制装药量。施工中对溶洞顶部要经常检查，及时处理危石，当溶洞较高且顶部破碎时，应先喷射混凝土进行加固。在到达溶洞边缘时，对掘进、支护、排水等工作加以妥善安排。
结论
隧道施工时一定要做好超前地质预报工作，为隧道的施工提供指导性意见。隧道在遇到特殊地质施工时，在将设计文件研究透彻的同时，要保持“岩变我变”的原则，及时与各方沟通，确定出合理施工方案。隧道在遇到溶洞时，有水时采取“以堵为辅、以排为主”的施工方法，无水地段的处理方法可总结为填堵、跨越、绕行。
参考文献
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[关键词]城市地铁 区间隧道 施工方法 明挖法 暗挖法
中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）01-0134-01
在进行区间隧道施工的时候，需要考虑到城市的建筑、交通运行、环境保护等诸多方面的因素，为此，其比山岭隧道施工存在更大的难度。一般在进行区间隧道施工的时候，明挖法以及暗挖法是比较常用的，而我们还可以将暗挖法分为盾构法以及浅埋暗挖法两类。笔者结合自身经验，主要对这三个基本的区间隧道的施工方法进行了分析，希望能够更好地促进城市地铁区间隧道施工的发展。
1.明挖法
所谓的明挖也就是从地面开始动工，自上而下进行基坑岩土的开挖，之后自下而上完成结构的施工，完成这些工序之后进行基坑回填。这种施工方法工艺简单，且应用比较广泛，进度能够很好地控制，工程的质量以及防水效果也能得到很好地保证。许多不同的地质都可以采取这种施工方法。此外，这种方法对市场管线、交通、环境的影响比较小，对于那些隧道埋深比较浅的施工区域，这种方法比较适合，那些施工场地充裕的区域也可以利用这种方法进行施工。根据基坑开挖深度、场地条件等方面存在的差异，我们可以明挖法分为两类，一类是放坡明挖，这种方法比较常用锚喷护坡、土钉墙等形式；另一类是围护明挖，这种方法的结构形式不但包括钻孔灌注桩、人工挖孔桩，还包括钢板桩、SMW 工法等。
明挖法是进行区间隧道施工的首选方式，比较常见也比较常用，为此相应的施工经验也比较成熟，施工的原则也更为明确：一般需要地面交通的干扰比较小，控制基坑的深度不大于8m，若是施工区域的周围建筑稀疏的话，可以采用放坡开挖或土钉墙；若是基坑深度在8m以上，且地表建筑物密集的话，则可以采取多层锚杆排桩支护、加内支撑的排桩支护等形式。矩形框架结构一般是明挖法区间隧道施工的选择，地铁设备限界与其断面内轮廓有着很好的适应性，能够充分的利用断面净空，结构受力也能够得到很好地保障，施工也较为便利。单、双孔钢筋混凝土矩形框架结构是我们比较熟悉的矩形断面，单孔矩形断面适于单线隧道，双孔矩形截面适于双线隧道，为了更好地促进区间隧道区间通风，合理布置隧道管线，应该在其中间设隔墙以将其分开，除了需要考虑隧道使用功能、建筑限界、施工工艺外，还需要对线路曲线、施工误差等因素进行把握。
2.盾构法
作为暗挖法的一种，盾构法较为先进，其具有一个盾构机钢壳体对其进行保护，前部刀盘能够对地层进行挖掘，并完成诸多的作业，如推进、管片拼装等。隐蔽性是这种方法的一个典型特征，其造成的噪声、振动不会对居民的生活造成很大的影响，拥有较高的机械化水平与施工效率，不需要工人进行高强度的劳动。这种方法施工进度比较快，不会产生振动公害，无论是对市政管线、交通运行，还是居民的生活造成的影响都非常小。这种方法在上海、广州地铁建设中发挥了重要的作用。随着施工经验的成熟，这种施工方法在全国主要大城市的地铁建设中都发挥了重要的作用，成本也在不断降低，从以往的零星区间的应用，已经转变到了现在将近总区间一半的施工应用，较之以往有了很大的进步与发展。通过大量的实践证明，若是盾构选型得当的话，不但能够保证施工速度，还能为造价控制提供更大的帮助。从其适应性来看，不论是淤泥质低层还是风化低层其都有着很强的适应能力。盾构法在施工工艺上存在着一定的特殊性，故而无论是项目的规划、施工设计，还是施工过程、管理调度都需要更加严格，一般来说，利用盾构法进行施工的时候，存车线、折返线等辅助线不易进行设置，迂回风道、防隔断门、吊风机等也不适于设置。针对这种状况，我们一般在浅埋暗挖法施工的相邻区间内设置相应的辅助线，将迂回风道、人防段设置在相邻车站的站端，采用明挖法或浅埋暗挖法进行必须设置风井的地段施工，区间排水泵放、联络通道的设置地点需要对地层进行加固，采用盾构法进行区间施工，战端一般被我们作为盾构井来使用。
3.浅埋暗挖法
浅埋暗挖法是暗挖法的一种，随着城市地铁区间隧道建设的不断发展，其逐渐发展成熟起来，并在区间隧道建设中得到了广泛的应用。其建立在新奥法基本原理之上，以信息化量测作为设计、施工的重要基础，对施工理念进行了创新，采用的是复合式衬砌新型支护结构体系，可谓是先柔后刚，初期的支付是为了承受土压力，而为了进行安全储备，则进行了二次模筑衬砌。若是设计和施工需要利用浅埋暗挖法的话，则需要将多种辅助工法同时采用，超前支护，改善加固围岩，这样就能充分发挥围岩的自承能力。支护、封闭成环需要利用不同的开挖方法，通过和围岩的作用而形成联合支护体系。监控量测、设计优化、信息反馈在施工过程中都应该充分应用，这样才能保障施工安全，减少沉降的发生，避免塌方。利用这种方法进行施工，工序比较简单，施工也比较灵活，可以根据反馈信息对当前的设计以及施工工艺进行及时的修改，从而更好地保障施工的质量。
这种施工方法的结构断面为马蹄形，底部设仰拱，一般来说，采用三心圆或五心圆断面。利用这种方法进行区间隧道的施工需要考虑到两个方面的内容，一个方面是线间距，另一方面是衔接车站的形式，通过这两个方面的考量，我们可以将区间隧道分为单线隧道和双线隧道。除了需要符合建筑限界、功能使用、工艺要求，隧道的净空尺寸还需要考虑施工误差、线路曲线等方面的因素，并给予其必要的余量。具体的余量的确定，应该充分考虑到隧道的性质以及具体的施工条件，在此基础上进行确定。对于那些地层自稳性、含水量较小的地区可以采用浅埋暗挖法，国内存在着大量的异形断面情况，诸如联络线段结构、渡线段结构、横通道断面等可以利用这种方法来进行施工。
4.总结
随着城市化进程的不断加快，现在很多的城市空间利用已经出现了很大的问题，在这样的情况下，要想改善城市的交通拥堵状况，就需要对城市地下空间进行充分的利用，这样既能缓解土地资源的压力，也能提高土地资源的使用效率。也正是在这样的背景下，城市地铁建设逐渐成为了一些大城市发展公共交通的首要选择，而区间隧道的建设就是地铁建设的一个重要方面，就当前的情况看，区间隧道的施工存在着诸多的方法， 在进行区间隧道施工的时候，需要考虑到城市的建筑、交通运行、环境保护等诸多方面的因素，为此其比山岭隧道施工存在更大的难度。一般在进行区间隧道施工的时候，明挖法以及暗挖法是比较常用的，而我们还可以将暗挖法分为盾构法以及浅埋暗挖法两类。本文主要分析了区间隧道的一些施工方法，希望能够对地铁建设施工有所帮助，促进区间隧道施工的发展。
参考文献
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关键词：中山三路隧道；设计；支护；施工方法
作者简介 陈国雄（1979.10），男，工程师，2005年毕业于华南理工大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士。现在四川西南交大土木工程设计有限公司广州分公司工作，
为了缓解城区日益增长的交通压力而修建的城市立交中，浅埋式隧道逐渐代替立交桥成为首选方案[1]。在城市街道下修建隧道，由于街道两边建筑物密集，交通繁忙，施工场地有限，隧道的设计必须与施工紧密结合，才能保证隧道的安全性和可实施性。
1工程概况
中山三路作为中山市东西向的城市主干道，道路两旁汇集了中山国际金融中心、益华大厦、中山市政府第二办公区、中银大厦等，随着这些建筑的相继建成投入使用，这一核心商业区的交通压力与日俱增。为了缓解中山三路与岐关西路、银通街两个交叉口的交通压力，修建一座下穿中山三路的隧道势在必行。
中山三路交通繁忙，车流量达1442（银通街以东）/1708（银通街以西）；道路两旁建筑物紧靠路边，地下管网密集，施工场地紧张。隧址处地形平坦，无断层破碎带，场地相对稳定。隧址处的覆盖土（岩）层由素填土、淤泥、粉质粘土、粗砂、粘性土，和花岗岩组成，局部分布泥炭质土。地下水以松软土层孔隙潜水为主，以大气降水及地下水迳流为主要补给来源，以淤泥层和粗砂层为主要含水层，地下水埋深1.25～1.76m。地下水埋深浅，水量丰富，需注意地下水对基坑施工的影响。
2隧道结构设计
2.1隧道主体结构设计
中山三路隧道起止桩号为K0+080～K0+966，全长886m，其中暗埋段长646m，两头开口段各长120m。在右侧箱室通过局部加宽设置右转匝道A、B线与中山国际金融中心负一层地下车库对接，在左侧箱室通过局部加宽设置左转匝道C、D线与负二层地下车库对接；A、B线隧道间设联络隧道E线连通，C、D线隧道间设联络隧道F线连通，减小进出车库的车辆对隧道造成的拥堵。受用地宽度的制约，为减少结构宽度，主线隧道与支线隧道共用侧墙。与负二层车库相连的支线隧道下穿主线，下穿处两层隧道采用叠置设计；E、F线重合部分也采用叠置设计。隧道的平面布置如下所示：
图1隧道平面设计图
主线隧道沿纵向划分成44个节段，节段标准长度为20m。开口段划分成12个节段，暗埋段划分成32个节段节段间设变形缝。开口段采用U型结构，随开挖深度增加，侧墙和底板分段加厚。侧墙的厚度有60cm、75cm和100cm三种类型，底板厚度有70cm、90cm和120cm三种类型。暗埋段标准断面按双向四车道设计，采用单箱双室箱型结构，顶板厚90cm，底板厚120cm，侧墙厚90cm，中隔墙厚70cm。通过变宽设匝道的断面顶板加厚至100cm，底板、侧墙和中隔墙厚度不变。支线隧道C、D线分别在主线21和23号节段下穿主线，21～23号节段的底板厚度增厚至160cm，顶板、侧墙和中隔墙与相邻节段一致。隧道截面如图2、3所示：
图2主线隧道标准横断面
A、B、E线隧道断面采用矩形断面，顶板厚60cm，底板厚80cm，侧墙厚60cm。C、D线通过共用主线隧道左侧的侧墙形成矩形断面（如图3所示），并逐步降低标高下穿主线隧道。顶板的标准厚度60cm，局部埋深较深的节段加厚至75cm，下穿主线的节段顶板采用115cm。底板标准厚度80cm，C、D线与F线相接的节段采用120cm。侧墙厚60cm。E线与F线叠置处形成“日”字形断面，顶板厚60cm，侧墙厚60cm，底板厚120cm，横隔板厚85.5～103.1cm。
图3主线隧道与支线隧道共侧墙断面
中山三路结构特殊，受力复杂，技术难度大。根据主体结构设计方案，采用空间有限元程序Midas进行结构静力分析（如图4）。计算结果表明，主线隧道与支线隧道共用壁板的设计虽然增加结构的复杂程度，但通过合理的配筋，可以满足受力要求。
图4主线隧道与支线隧道共侧墙的弯矩图（单位：kN.m)
2.2隧道结构抗浮设计
隧道结构常用的抗浮措施有自重抗浮、抗浮锚杆、抗拔桩，或采用支护桩抗浮等。隧址处软土层较厚，且地下水丰富，需采取抗浮措施。本工程采用自重抗浮和抗浮锚杆相结合的方式。除了结构自重外，在隧道底板上设C20砼填充层，主线隧道的填充层厚40cm，支线隧道填充层厚25cm。填充层既增加抗浮的自重，又有利于改善行车舒适性。在自重不能满足抗浮要求的节段设抗浮锚杆，增加的工序不多，有利加快施工进度。
2.3隧道防水设计
城市隧道防水设计、施工与长期防水质量是一大难题[1]。本工程采用结构自防水与外贴防水卷材的方式。主体结构采用抗渗等级S8的C30砼，内掺抗裂微膨胀剂，通过提高结构的密实度和抗裂性能来确保结构自防水能力，同时设外贴式防水卷材辅助防水。变形缝处采用中埋式和外贴式橡胶止水带各一道，及其它填缝材料。施工缝处设置一道止水钢板。
3隧道基坑支护设计
明挖法由于其施工简单、快捷、经济、安全的优点，在城市车行隧道施工中获得广泛应用。由于本工程两旁建筑物密集，基底存在软土层，基坑开挖深度大，基坑局部安全等级为一级，其余为二级。因此，不能采用放坡及土钉墙支护[3]，可采用地下连续墙或排桩。参考了中山市及周边地区的成熟经验，采用排桩加内支撑的支护方式。
根据基坑开挖深度不同分别采用如下支护方式：（1）、两端出、入口的各两个节段采用钢板桩加钢管支撑支护，采用双排Φ50cm的搅拌桩止水。（2）、3～17、27～42号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加一道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。支护桩顶设一道120×100cm的冠梁，横撑支撑在冠梁上，平面呈米字形，截面为80×80cm。（3）、18～20、24～26号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加二道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。横撑分别支撑在冠梁和腰梁上，形式同上。（4）、21～23号节段采用Φ120cm钻孔灌注桩加三道钢筋砼横撑支护，采用Φ80cm旋喷桩止水。横撑分别支撑在冠梁和腰梁上。
按照设计施工方案和支护结构，根据地勘资料和相关规范，进行有限元分析。支护结构的最小整体稳定系数为1.86，最大侧位移30mm，最小抗倾覆稳定安全系数1.448，最小抗隆起安全系数为3.124。
4隧道施工方法
（1）、基坑采用在排桩加横撑支护下的明挖施工。开挖前须在四周形成止水帷幕。施工过程中若发现渗漏，应在渗漏处注入具有加固和止水效果的浆液，使外界水源与基坑隔截，确保止水帷幕的止水效果。
（2）、基坑开挖采用分段分层开挖，随开挖随支护，分层开挖深度应满足临时边坡稳定性要求，开挖宽度满足支护作业要求。严禁将开挖土方临时对方在基坑顶3m范围内。
（3）、基坑开挖到设计标高，仔细进行测量、放样和验收，严禁对基底土层的扰动，严禁超挖。
（4）、主线隧道和支线隧道在同一标高时可同时施工，不在同一标高时先施工标高较低的部分。避免后施工部分基底排水固结对先施工部分造成影响。
（5）、支护结构的内撑杆设置合理与否对施工难易程度和结构受力有非常重要的影响。本工程把冠梁底标高设置在暗埋段顶板之上，避免了施工过程中复杂的换撑过程，有利于缩短工期；同时，实现了施工过程和使用阶段结构的受力图示一致，有利于减少配筋，降低造价。
（6）、在支护桩与侧墙之间设素砼条和回填粗砂。素砼条设在与顶、底板等高的位置，利用支护桩的作用改善结构受力。
5结论
（1）、中山三路隧道的设计经验表明，共用壁板的设计是有效减少隧道宽度的办法。通过精心合理的设计，可解决由于受力复杂的问题。
（2）、在同一截面上存在隧道底标高不一致时，应特别注意合理安排施工顺序，避免后施工对先形成的结构造成影响。
（3）、在排桩支护下的明挖施工是城市浅埋式隧道常用的施工方法。支护结构的内撑杆设置合理与否对施工难易程度和结构受力有非常重要的影响。
（4）、通过合理利用支护结构，可改善运营阶段的结构受力。
参考文献
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[2]李勇，胡学兵. 城市浅埋式隧道设计与施工方法研究[J]. 地下空间与工程学报，2006
【关键词】大断面黄土隧道 施工工法 开挖
1 工程概况
某高速公路一标段通过黄土地区，该标段地层主要为第四系全新统冲积砂（黏）质黄土、砂类土及碎石类土，上更新统风积砂质黄土、冲积粉质黏土、砂质黄土、砂类土及碎石类土，中更新统风积黏质黄土，冲积碎石类土，下更新统冲积黏质黄土，底部为上第三系泥岩。特殊岩土主要为湿陷性黄土、松软土及膨胀岩。
2 黄土隧道湿陷性成因及特点
黄土地区岩层，自上而下一般为新黄土、老黄土、第三系泥岩。新黄土土体疏松，虫孔及针孔发育，透水性好，具有自重湿陷性。湿陷性是黄土的一种特殊的工程地质性质：在自重或外部荷载下，受水浸湿后结构迅速破坏发生突然下沉。引起湿陷的原因是因为黄土以粉粒和亲水弱的矿物为主，具有大孔结构，天然含水率小，由具有黏粒的强结合水连结和盐分的胶结连结，在干燥时，可以承担一定荷载而变形不大，但浸湿后，土粒连结显著减弱，引起土体结构破坏产生湿陷变形。
3 开挖工法
3.1 黄土隧道开挖施工工法比较
开挖工法应根据地质情况和地层加固情况确定，实施中根据地质情况和量测成果及时调整工法。超前加固，在黄土层水量大地层，须对围岩进行超前加固，确保安全施工。围岩加固经常采用注浆的施工方法。注浆法主要分全断面注浆和局部注浆两种。该黄土隧道施工中，主要施工工法有三台阶法、三台阶七步法、三台阶临时横撑法。三台阶法：适用于稳定性较好、强度较高的围岩，如泥岩。围岩级别一般在Ⅳb以下。三台阶七步法：适用于具有一定的稳定性，强度一般的围岩，如Q2的黏质黄土、中砂等。围岩级别一般在Ⅳb-Ⅴa 之间。三台阶临时横撑法：适用于具有稳定较差，强度一般的围岩，特别是如Q2的黏质黄土、中砂等。围岩级别一般在Ⅴa-Ⅴe之间。在洞口浅埋，跨越冲沟多用该工法。
在该黄土隧道施工中，最常用的工法为三台阶七步法。究其原因有以下三点：第一，该公路黄土隧道的地质情况较适合该工法； 第二，该工法工效较高，在不需投入临时支护的前提下，能基本保证开挖施工的安全；第三，循环进尺时间相对较短，进度能够得到有效保证。
3.2 三台阶七步法控制要点
目前，大断面黄土隧道，多采用三台阶七步法，但关键要点未控制好，也会出现初支侵限、坍方等问题，该工法技术要求如下：（1）上台阶每循环开挖进尺，Ⅴ，Ⅵ级围岩不大于1 榀钢架，Ⅳ级不大于2榀。边墙开挖进尺不大于2 榀。各台阶左右侧应错开两榀拱架以上。（2）仰拱开挖前，必须完成钢架锁脚锚杆（管），每循环开挖进尺不大于3m。初期支护封闭成环位置距掌子面距离不应超过30m。Ⅴ，Ⅳ级围岩二衬离掌子面不超过70m，Ⅳ级围岩二衬离掌子面不超过90m。（3）上中下台阶的高度分别为5m，3m，3m，核心土长度不能小于3m，台阶马口左右侧必须错开，单侧台阶的宽度不能小于2m。
4 开挖方法
大断面黄土隧道以机械开挖为主，人工辅助修边。在遇到第三系弱风化的泥岩时，机械开挖进度较慢，此时，可采用松动爆破配合机械开挖。该公路此标段开挖常用的机械有三种，分别为挖掘机、松土器、铣挖机。三种机械有着不同的适用地层及开挖部位，而且有一定的互补性。以下分别介绍黄土隧道施工时三种机械的适用性。
4.1 挖掘机开挖
挖掘机开挖是黄土隧道开挖施工中最常用的一种开挖方式，主要适用于第四系砂（黏）质黄土。这种土体较为松散，强度较低，一般为150～180kPa。开挖机械仅采用挖掘机就能满足施工需要，开挖速度控制在3.5m/h较为适合。若因围岩强度高，挖掘机开挖较为困难，开挖时间增长时，则应选择松土器。
4.2 松土器开挖
松土器具有破碎、翻松功能，且有功能互换的松土器分为挖掘机用松土器和推土机用松土器，其中挖掘机松土器也叫斗钩，设置一个整体铸造的松土齿，上部有耳孔，分别与斗杆和铲斗缸相铰接，齿尖前端有硬合金堆焊的齿帽。当液压缸的活塞杆伸出时，推动齿尖强制插入并翻动土壤。开挖时先通过松土器将硬土层进行松动后，再换上挖机斗进行开挖，一般适用于老黄土或全风化泥岩地层中。当围岩强度为200～300kPa时，开挖速度控制在4～5m/h较为适合，当围岩强度高，松土器开挖较为困难，开挖时间增长时，则可考虑更换为铣挖机。
4.3 铣挖机开挖
铣挖机可以安装在任何类型的液压挖掘机上，能够高效替代挖斗、破碎锤、液压剪等器械，铣挖机应用于露天煤矿、隧道掘进及轮廓修正、渠道沟槽铣掘、沥青混凝土路面铣刨、岩石冻土铣挖、树根铣削等方面。铣挖机在施工中的应用，为隧道开挖提供了一种崭新的施工方法。在黄土隧道隧道施工中，铣挖机较适合的岩层为第三系强（全）风化泥岩，围岩强度为300～400kPa，将铣挖机和松土器配合进行开挖施工，开挖速度应控制在3～4m/h。其中上台阶全部采用铣挖机开挖，时间约1.5小时；下台阶首先采用松土器进行开挖中间部位，然后再使用铣挖机修边，开挖时间约1.5小时。如果上台阶开挖完成后，立即进行初支立架施工，还可以缩短施工时间。采用铣挖机进行周边的铣削施工，对超欠挖的控制效果较好。
4.4 松动爆破开挖
当黄土隧道围岩强度进一步增强，比如第三系弱风化泥岩，强度达到400 kPa 以上时，则可考虑采用松动爆破，当爆破松动围岩后，再采用机械开挖。此时，松动爆破效果尤为关键，它直接决定了开挖循环时间。以吴家岔隧道进破施工为例，仅上台阶采用松动爆破施工，其余仍采用机械开挖，每循环进尺2.5m左右。爆破参数的选定：选择适当的爆破参数，布置合理的炮眼孔位和炮眼数量，以保证爆破效果和安全生产，节约成本，提高经济效益。单位炸药消耗量是计算炮眼数目的重要依据。爆破参数的确定，应先进行计算，参考规范规定，最终通过现场试验确定。
5 结语
施工过程中加强围岩量测，对量测结果及时进行分析，得出结论指导施工。现场做到24小时监控，是遵循“短进尺、少扰动、勤量测、早封闭”的原则，确保大断面黄土隧道施工的安全和施工质量。
参考文献：
[1]杨严.浅埋黄土隧道下穿公路施工技术[J].中国西部科技，2014（07）.
关键词：隧道施工、不良地质、处理办法
中图分类号：U455文献标识码： A 文章编号：
一、前言
隧道施工中不良地质条件通常是指在施工环境周围存在着断层发育、岩体破碎、地质发生异变及含水量与最优含水量偏差较大等情况，常见的不良地质有塌方、岩爆以及突水和涌水等。
二、不良地质条件对隧道施工的影响
影响隧道施工的不良地质条件有很多，受篇幅限制，笔者在下文中将主要论述较为常见的塌方、岩爆以及突水和涌水等。
1、岩爆
从破裂机制的角度讲，岩爆指的是在开挖卸荷条件下岩石因为其自身弹性的应变能而突然释放所导致的爆裂或者脆性破裂，爆裂形成的岩块会以爆裂剥离、爆裂弹射、爆裂松脱以及抛掷等各种方式脱离母体，其脱离的方式、规模与速度与爆破发生时释放弹性的应变能多少、波及深度等各个方面的因素有关。岩爆通常发生在埋深500—1000m及以上的隧道。不过在一些高度挤压区，埋深在100—400m同样有可能发生岩爆现象。例如发生岩爆的秦岭隧道北口端埋深只在100m左右，岩爆带来的危害相当严重。我国成昆线中最大埋深达到1650m的关村坝隧道曾将发生过严重岩爆，射距2—3m。岩爆会严重威胁到施工人员以及机械设备的安全。
2、塌方
塌方指的是围岩因为失稳而导致的突发性坍塌、崩塌以及堆塌等灾难性的地质灾害。塌方通常出现在断层破碎带、侵入岩接触带以及岩体结构面不利于组合的地段，是隧道施工过程中最为常见的影响因素。根据统计资料，围岩因为局部失稳导致的塌方占III类围岩中塌方比例的37%，占IV类围岩塌方比例的62%，占V类围岩塌方比例的76%。通过数字可以看到塌方发生的概率与岩体的结构特征有着密切的关系。塌方对我国隧道施工的影响严重，例如成昆铁路在施工过程中，415座隧道中有25座发生大规模塌方，红庙隧道则因为塌方严重而被迫改变线路。
3、氯盐侵蚀
隧道结构混凝土中最能促进钢筋钝化的腐蚀就是氯盐，因此也成为影响混凝土结构耐久性因素中最为危险的一种。钢筋锈蚀速度与混凝土表面氯离子的浓度、温湿度的变化、空气中氧气供给的难易程度有关。混凝土的氯盐可以通过原材料带进混凝土拌合物中，也可能由外界的氯离子溶于水而渗透到混凝土中。无论是何种情况，当钢筋周围的混凝土孔隙液中氯离子浓度达到临界值时，由于氯离子比其他阴离子
4、突水和涌水
突水和涌水问题是隧道施工中的常见地质灾害，其中携带大量碎屑的涌水会带来严重危害。突水多发生于溶隙发育地段、隔水层与含水层交界面以及岩溶洞穴；涌水多发生于风化破碎带以及节理裂隙密集带。统计报告显示，我国有超过80%建成隧道在施工过程中发生突水，有31座的涌水量达到10000m /d以上，其中成昆线中的沙木拉达隧道曾发生过最高达5.2万m /d的突水，导致施工过程三十多天停滞不前，用于治理通车后漏水的费用高达千万。
三、不良地质隧道的施工原则
1、短进尺
根据不良地质的复杂实际和隧道工程的实际选择，建议每隔一定的距离便要进行一次有效的地质构造探测。例如，使用声波探测设备进行地质情况勘探时，建议每隔100米至200米的距离进行一次有效的围岩探测，探测的内容应该包括溶洞的规模、裂隙发育带情况以及破碎带情况等等，有效预防隧道涌水等危害的发展。再如，利用地质雷达对隧道的周边地质情况进行勘察时，建议每隔5米至200米的距离便进行一次有效的地质构造探测，探测的内容应该包括隐伏的地质破碎带、暗河、岩溶以及其它的不利地质构造等，有效预防隧道开挖之后隧道的侧壁、底板、顶板等部位出现突水、突泥等危害。
2、弱爆破
在隧道的开挖施工阶段，采用爆破方式进行掘进时，应该严格控制爆破的装药量和爆破眼之间的距离，将爆破对围岩的影响降到最低程度，正确不对围岩的自稳能力造成过大的破坏。另外，对上下断面台阶的距离（通常情况下，台阶为50米至100米）进行严格地控制也是确保隧道安全的重要举措之一。
3、强支护
强支护是预防不良地质隧道坍塌的重要措施，其支护方法一般是综合采用锚喷、网喷、喷混凝土、栅钢架（钢支撑）等方式，确保隧道的支护效果。例如，在某不良地质隧道工程当中，Ⅳ级和Ⅴ级围岩地段采用的支护方式为超前支护（即超前小导管和中空注浆锚杆），而系统支护采取的支护方式是砂浆锚杆、喷射混凝土、钢筋网与格栅（Ⅴ级围岩采用型钢）钢架。众多的隧道工程实践表明，强支护是有效防止隧道坍塌的措施之一，尤其是对不良地质隧道工程而言，采用锚喷与缩小格栅钢架（或者钢支撑）间距相结合的支护方式，是确保其工程质量和运营安全的重要举措。
4、勤量测
对于不良地质的隧道工程而言，有效和频繁的量测是确保其施工质量和施工安全的关键性手段。为了给不良地质的隧道工程提供超前的地质预报，利用有效利用各种地质探测设备对工程前方的围岩等等地质情况进行探测，合理分析和预判围岩突变、地质断层等情况，为隧道的开挖和支护提供强有力的数据支持。同时需要支持的是，监控测量不仅仅需要向施工单位提供围岩开挖的变形情况，更加应该为没有开挖的地段提供至关重要的数据参考，也就是说，利用各种测量仪器和设备，观察并综合分析围岩的变形量尤其是变形速率，进而推断出围岩的最大变形量，从而实现围岩变形情况的超前预报，以便施工单位能够采用最具针对性的支付方式。
5、杜绝主观危险因素
影响施工安全和施工质量的因素较多，对于不良地质隧道工程而言，应该重点注意以下几个方面：
（1）不抢施工进度。因为该地区的地质条件一直相对较好，或者是因为施工单位对于不良地质的围岩自稳能力持有过度乐观的态度，导致合理地抢赶施工进度。由于思想麻痹、准备不足，无法应对抢赶施工进度时出现的各种问题和事故，增加了导致隧道坍塌的危险程度。
（2）合理安全施工计划。由于不良地质情况特殊，有可能会遇到多种多样的未知情况，需要在思想上认识到施工的困难性和迎接各种施工难题的勇气，做好打持久战的准备，在施工技术方案，要做好前提的准备工作，力争做到每一个施工问题都有一个详细具体的应对性的施工技术方案。
（3）对不良地质的各种情况进行详细地分析和研究，掌握围岩的特性和稳定性，遵循“就好不就劣”的原则来进行隧道的开挖和支护，同时，如果发现超过允许范围之内比较严重的围岩变形，必须要及时采取各种有效的支护措施，防止围岩出现进一步的变形甚至谈谈的情况。隧道坍塌的发生，主要受不良地质的影响，但是也存在人为的麻痹思想。当设计与施工不符时，要及时采取有效的加固措施，监控量测能提供真正可参考的数据，避免坍塌等地质灾害的发生。
四、不良地质条件处理方法
关健词：隧道断面放样测量：立面坐标、三维坐标段落法。
中图分类号：U455文献标识码：A
1、前言
隧道施工中各种工序衔接紧凑，平行作业，交叉施工的工序很多，且洞内作业面狭小，排风不畅，空气质量差，红外线测量仪器的反射信号太弱，往往无法进行测量放样工作。测量放样工作在隧道开挖施工中非常重要，它控制着隧道开挖的平面、高程和断面几何尺寸，关系到隧道的贯通精度。为满足测量放样工作的需要，需选择污染小的时间，停止一些次要工序，提前加大排风来满足测量放样工作条件。若测量工作占用时间过长，将直接影响工程进度。在洞内测量宜使用免棱镜全站仪，配合CASIOfx-4800P计算器进行施工放样测量，使用起来非常方便，操作简单，数据准确可靠。
2、CASIOfx-4800P计算器编程方法：
2.1、 直线段隧道断面：
在直线段上选任意点B作为起算点，已知直线段方位角BC，A点就是我们在隧道断面中所测点的三维坐标点，用坐标反算求得BA的方位角。通过两点方位角之差a和BA的距离，解直角三角形可得BC距离L和AC距离b。B点的桩号加L等于测量点对应的桩号。b就是我们所求点隧道断面的宽度，高程为A点实测高程。如图1。
程序文件名：SD-ZD（隧道直线断面）
程序：B“X0”：C“Y0”：A：K“L0”：Lbl 0：{D,E}：D“X1”：E“Y1”：
Pol(D-B,E-C)：F=I：J≥0＝＞J=J≠＝＞J=J+360：
W=J-A：G“B0”=FSinWL=FcosW+K
H=（L-K）O“I0”÷100+Q“H0”：S“H1”=√(R2-G2)+HGoto 0
X0,Y0,A---起点坐标及方位角。 L0----起点桩号。 X1，Y1----计算点坐标。
B0----计算点到中线的宽度。 L-----计算点的里程桩。
I0-----路线纵坡﹪。(上坡为正,下坡时为负) H0----遂道园心处的高程。
I，J---计算器内部转换符号。 H1----计算点的高程计算值。(与实测高程对比)
计算实例：X0=679.969 Y0=179.471 L0=K1+580 A=142°27′06″ I0=1.05﹪
H0=45.83 R=5.8
1）.计算:X1=663.0 Y1=196.0
计算结果:B0=-2.764(在线路左侧). L=K1+603.527. H1=51.176
2）.计算:X1=659.0 Y0=190.0
计算结果:B0=2.764(在线路右侧). L=K1+603.042. H1=49.814
2.2、缓和曲线段隧道断面。
在缓和曲线上求任意点的法线方向十分简单，但要求测点对应那个桩号法线上的点，相对比较复杂。采用近似法，完全可以满足测量精度要求，在测站前后的线路上，各选取一距离合适的点作为计算起点，再把两点当作直线看，按直线段程序进行计算即可。测点如图2。
2.3、圆曲线段隧道断面
在圆曲线上选任意点B为起算里程，坐标反算分别求得测点A，起算点B，到圆心O的距离和方位角，两方位角之差（OA-OB=a）和半径计算曲线L，B点里程加L等于C点里程，测点A至圆心的距离减圆曲线半径等于测点至中线距离b。见.图3。
程序文件名：SD-YD（隧道圆曲线断面）
程序： B“X0”：C“Y0”：P”R0”：D“X1”：E“Y1”： K“L1”：
Lbl 0：{F,G}：F“X2”：G“Y2”：Pol(D-B,E-C)：T=J：
Pol(F-B,G-C)：W=J：A=Abs（W-T）：
L“L2”=πPA÷180+K
M=√（（G-C）2+(F-B)2）:N“B2”=P-M
H=（L-K）O“I0”÷100+Q“H1”：
S“H2”=√(R2-N2)+HGoto 0
X0,Y0---园曲线园心坐标。 R0----园曲线半径。
X1，Y1，L1----园曲线计算起坐标与相应里程桩号。
H1-----计算起点桩号隧道断面园心处的半径。
X2，Y2------计算点的实测坐标。
L2-----计算点实测坐标换算后的里程。
R-----隧道断面半径 。
B2----实测坐标换算后相应里程到中线的宽度。
I0-----路线纵坡﹪。(上坡为正,下坡时为负)。
I，J---计算器内部转换符号。
H2----计算点的高程计算值。(与实测高程对比)。
计算实例：X0=5933.769, Y0=8501.474, R0=410 ,
X1=6028.308 , Y1=8102.522 , L1=K1+210.927 , H1=45.00
R=5.8(隧道断面半径), I0=1.05﹪,
计算1.X2=5822.913, Y2=8111.941,
结果:L2=K1+419.9998, B2=4.999, H2=50.135
计算2.X2=5820.1765, Y2=8102.323,
结果:L2=K1+419.9996, B2=-4.9999, H2=50.135
3、结语
关键词：隧道 冒顶 原因分析 处理方案 施工工艺
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0046-02
孟家弯隧道是新建汉宜高铁HYZQ-6标合同段的一座隧道，位于宜昌市亭区高湖村，双车道设计，隧道净宽9 m，最大开挖宽度近14.5 m。设计总长737 m（DⅡK285+360～DⅡK286+097），冒顶段有两处（分别位于DⅡK285+470，DⅡK285+700，本文以后者为例），大部处于地形偏压状态，且均在严重浅埋范围内，最小埋深处仅5～6 m。
1 地形地貌、工程地质情况以及塌方前掌子面地质情况描述
1.1 地形地貌
隧道属剥蚀缓丘区，地形起伏，最大高程差约60 m，缓丘坡度约15～30。植被很发育，多为树林，交通极为不便。
1.2 工程地质、水文地质
（1）地层条件：表层为粉质粘土，下伏 K21砾岩，灰白色，巨厚层状，成分主要为灰岩，下为弱分化层。基层为砾岩，占80%以上，局部可能岩溶发育。
（2）水文地质条件：丘陵地表水不发育，主要为雨季浅层滞水。
2 坍方情况描述
2009年10月20日～25日，晚22时，掌子面爆破完成，进洞检查爆破情况发现掌子面上侧坍塌，呈持续状态，25日DⅡK285+700段冒顶。
地表情况：坍方位置为该段较低洼处，在DⅡK285+700里程处地表出现一个近锥形陷坑。
坍穴情况：塌陷坑纵向长15 m，横向12 m，近圆形，深度为4～5 m，坍方土体近400 m3，将已开挖洞身堵塞近3 m，坍穴内存留高度约4 m。
洞内情况：洞内初期支护较完整，未受严重影响，但是超前导管被全部破坏，从坍碴及坍方过程来看，超前支护效果不理想。
3 坍方冒顶原因分析
3.1 施工情况
（1）该隧道从进出口两端向中间双向掘进，采用台阶法开挖，光面爆破，无轨运输。
（2）坍方段施工过程调查
洞内掌子面掘进，开挖方式：爆破开挖，炸药单耗：0.8 kg/m3，掘进进尺为每循环300 cm。
3.2 坍方主要原因
3.2.1 客观原因。
（1）拱顶残坡积土层松散，而且埋深较浅，地表水沿土层及岩层构造裂隙下渗，破坏原状土。
（2）雨水天气是坍方冒顶的主要诱因之一。
3.2.2 主观原因。
（1）围岩预加固。
未严格按设计要求施作超前小导管注浆预加固，导管间距较大，注浆效果较差，松散围岩被胶结的效果差。
（2）开挖方式、方法。
采用台阶法一次性爆破开挖上半断面，爆破振动对围岩尤其是对上覆地层扰动极大，导致坍塌。
（3）工序衔接。
开挖后，未立即初喷，封闭岩面，出碴工序延迟了支护时间，导致围岩松驰、坍塌。
4 施工方案确定
总体思路：安全可靠保工期、简便操作成本低。
可行性分析：（1）大型机械可以进入塌方地段；（2）挖掘机可以对坑洞壁直接刷坡；（3）塌方坑洞附近围岩较完整，可充分利用坑壁的自承能力。
处治方案：对冒顶坑洞首先进行刷坡处理以防继续滑落，并对塌方掌子面附近进行注浆加固，在原设计初支基础上对工字钢进行加密并及时进行超前支护，再于洞外将其外侧进行覆盖，然后依原设计施工初支、防水及二衬等其它项目，最后回填塌方坑洞。
5 坍方冒顶综合整治技术
5.1 整治步骤（顺序）
塌方地界警戒塌方坑洞上方搭盖雨棚地表施做截水沟以利地表排水塌方掌子面附近注浆加固地表陷坑刷坡处理洞内出渣监控量测上半断面初支及超前支护下半断面初支施作仰拱及填充防水层铺设与二次衬砌陷坑回填夯实。
5.2 施工工艺
冒顶后，立即沿陷坑周缘开挖截水沟，用砂浆抹面；同时，为防止雨水直接进入坍穴，又用脚手钢管搭设支架，上覆彩条布遮雨。
第一步：坍方区附近围岩和初支结构加固、补强。
加固范围：近坍塌掌子面10 m以内。
初支背后注浆：注浆顺序由外向内逐渐接近坍方区，采用往复式注浆技术，注浆压力由0.2 MPa渐增至0.8 MPa，压力分档情况：第一次0.2 MPa，第二次0.5 MPa，第三次0.8 MPa。
第二步：对地表陷坑进行刷坡。由挖掘机清刷坑壁，将已剥离开的岩土层清除。
第三步：坍方区初支施工。先将刚拱架进行加密架设（由原设计0.6 m变为0.5 m一榀）并利用超前小导管进行超前注浆加固，再于洞外将钢拱架外侧进行覆盖，然后按照设计对其喷锚。
第四步：陷坑回填夯实。
在初支外侧铺设砂碎石层，厚度150 cm，其上逐层（分层厚度30 cm）夯填砂质粘土，填土顶面超出原地表50 cm。砂碎石层内预埋注浆导管，注浆口外伸出地表，以备量测出现异常情况注浆加固需要。
第五步：在监控量测未发现异常的前提下，放慢上半断面掘进速度，缩短每循环开挖进尺，同时，加快下半断面掘进速度当下半断面掘进至超过坍方区一定距离后，开挖仰拱并立即浇筑钢筋砼仰拱和填充，以便在短时间内施作二衬，确保冒顶区的安全。
6 整治效果
经量测，坍方区初支完成至防水层铺设和二衬完成期间，拱顶总下沉量和水平收敛量均在规范要求范围内且趋于稳定，此次冒顶事故未对施工进度及施工成本造成严重影响。
7 施工体会与建议
通过该坍方处理，笔者体会到以下几方面。
（1）冒顶处治必须有清晰的思路，查找塌方原因必须客观。
（2）在特定的情况下（尤其是隧道埋深只有几米时），冒顶处理较洞内坍穴处理安全、快速、难度小。故个人认为不应怕“冒顶”比“坍方”的影响大。
（3）在隧道特殊地段（如浅埋、偏压、断层破碎带、有溶洞或其它洞穴等）补充探孔钻取岩芯，甚至钻取定向岩芯至关重要，这是极为重要而又往往为人所忽视的方面。
（4）尽管山岭隧道地表纵横断面测绘难度较大，但对于特殊地段（如浅埋、地形偏压等地段），应事先测绘，以便事前明确各里程处的隧道埋深以及地形偏压情况，提前拟定有针对性的施工方案和措施。
（5）隧道浅埋地段，开工前，应详细调查地表，不遗漏任何一个可能危及隧道施工安全的因素如冲沟、空穴或水池等，以便早定针对性的措施。
（6）对于超浅埋透水地层隧道，雨季施工时，应做好地表防排水，以免地表水下渗造成岩土层及其构造面力学性质（如粘聚力C、内摩擦角φ）降低，成拱能力完全丧失，危及洞身安全。
参考文献
[1] 徐林生.公路隧道围岩稳定位移与突发失稳时间预报研究[J].重庆交通学院学报，2005（5）.
