高速公路隧道施工安全步距精選(九篇)

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第1篇：高速公路隧道施工安全步距范文

關鍵詞：現(xiàn)澆箱梁；施工；滿堂支架；支架設計

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A

一、工程概況

巴中至達州高速公路是《四川省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中》蘭州-廣元-巴中-達州-萬州東西橫線的組成路段，是我國四川省區(qū)與東北部地區(qū)、華中、華東地區(qū)相互連接的便捷通道。巴達高速公路BD05合同段土建工程部分線路起于巴中市巴州區(qū)水寧寺鎮(zhèn)天宮村K29+340處，止于駟馬隧道出口端路基K36+440處，線路全長7.1km，合同工期20個月。主要工程量：路基土石挖方80.8萬m3，填方70.6萬m3，大橋2732.7m/6座，中橋57.0m/1座，涵洞9座，互通立交1處，分離式立交1座，隧道944.5m/2座。

AK0+224駟馬互通A匝道橋是互通區(qū)內(nèi)一現(xiàn)澆箱梁橋，平面位于半徑R＝1131m的左偏圓曲線、A=100m右偏緩和曲線、R=200的右偏圓曲線和A=87m的右偏緩和曲線上。縱面位于-2%下坡路段及-4%下坡路段。橋梁起點樁號：AK0+120；終點樁號：AK0+328；橋梁總長：208m，橋梁寬：8.5m，本橋最高墩柱高度為24.6米，上部結(jié)構采用(29+22+3×20)+（5×20）m鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁。梁高為1.4m，設計總工程量為：C40混凝土：1005.3m3，鋼筋289.669t。

二、支架搭設設計

該橋采用滿堂支架法施工，為避免支架不均勻沉陷，在搭支架前，對已平整的場地進行壓實，壓實后地基承載力應達到200Kpa以上，表面采用10cmC20混凝土硬化加固和防水。

由于AK0+224駟馬互通A匝道橋位于沖溝內(nèi)，地勢起伏不平，支架搭設前將起伏不平的地方開挖成臺階狀，每級臺階的底部均置于穩(wěn)定土層或基巖上，表面采用10cmC20混凝土硬化加固和防水。

支架底部連接下旋支撐在100×100mm的方木上，立桿橫向間距為600mm，縱向間距為600mm，步距600mm，縱向方木間距為600mm，采用150×150mm的方木，橫向方木間距為300mm，采用100×100mm的方木。為了增強支架的穩(wěn)定性，支架縱向連續(xù)設置45度剪刀撐，橫向每5米設置一道剪刀撐。并在支架底部設置掃地桿增加支架整體穩(wěn)定性。

在支架上澆筑箱梁結(jié)構時，施工時和卸載后，上部構造要發(fā)生一定的下沉和產(chǎn)生一定的撓度。因此，為使上部結(jié)構在卸架后能獲滿意的設計規(guī)定的外形，須在施工時設置一定數(shù)值的預拱度。綜合考慮A匝道橋的各種條件，20m跨橋梁按2.0cm留置施工預拱度，22m跨橋梁按2.2cm留置施工預拱度。

支架搭設后要進行超荷載預壓，以驗證支架搭設的穩(wěn)定性和沉落值。荷載分二級加載：第一級荷載為65%設計施工荷載，第二級加載為設計施工荷載的65%。加載方式采用砂袋將梁跨橫向分割成段，用較厚的雙層塑料布滿鋪防水，塑料布之間的搭接縫用膠水粘結(jié)防止漏水。沉降觀測采用水準儀觀測，在施工點附近選擇合理的位置布置沉降觀測控制點，在施工前和施工后分別測量觀測點與控制點之間的高差，以相應的高差值計算其沉降量。預壓時間不小于7天并且最后七天累積沉降量不大于2mm。

三、滿堂式支架強度及穩(wěn)定性計算

(一)計算說明：

1、根據(jù)“駟馬互通立交A匝道立交橋箱梁一般構造圖”典型斷面圖計算。

2、施工時采用滿堂式碗扣支架，根據(jù)碗扣支架使用說明書，支撐立桿的設計允許荷載為：當橫桿豎向步距為1200mm時，每根立桿可承受最大豎直荷載為40kN。

3、支架順橋向立桿間距0.6m，橫橋向立桿間距步置為0.6m。橫桿步距為1.2m。支架上端縱向方木間距為600mm，采用150×150mm的方木，橫向方木間距為300mm，采用100×100mm的方木。

4、支架按容許應力法設計檢算。

（二）取荷載最大的中橫梁處支架進行驗算：

1、中橫梁處砼恒載為：

g1=1.4×26=36.4KN/m2

2、傾倒砼產(chǎn)生沖擊荷載：g2=2KN/m2

3、振搗砼產(chǎn)生荷載：g3=2KN/m2

4、模板荷載：g4=1.5KN/m2

5、施工人員、施工料具運輸堆放荷載：g5=1KN/m2

g=(g1+g2+g3+g4+g5)=42.9KN/m2

6、橫梁驗算：

立桿縱向、橫向間距均為0.6m，因此橫梁的計算跨徑L1=0.6m，間距為0.3m，作用在橫梁上的均布荷載為:

q=g×0.3=42.9×0.3=12.87KN/m

落葉松的順紋彎應力為σ=11Mpa，E=9×103 Mpa，100×100mm方木的截面抵抗矩為：

W=1/6×bh2=1/6×100×1002=1.667×105mm3

I=1/12×bh3=1/12×100×1003=8.333×106mm4

Sm=100×50×25=1.25×105mm3

彎曲應力:σ=q12/（10W）=12.87×6002/(10×1.667×105)

=2.78Mpa＜[σ]=11 Mpa

剪力Q=0.6 q1=0.6×12.87×0.6=4.63 KN

剪應力τ=4.63×103×1.25×105/（100×8.333×106）

=0.695 Mpa＜[τ]=1.7Mpa

撓度:f=q14/（150EI）=12.87×6004/(150×9×103×8.333×106)

=0.148mm＜600/400=1.5mm

橫梁彎曲應力、剪切應力及撓度符合要求。

7、縱梁驗算：

縱梁的計算跨徑L1=0.6m，間距為0.6m，作用在縱梁上荷載近似按均布荷載考慮：

q=g×0.6=42.9×0.6=25.74KN/m

落葉松的順紋彎應力為σ=11Mpa，E=9×103Mpa，150×150mm方木的截面抵抗矩為：

W=1/6×bh2=1/6×150×1502=5.625×105mm3

I=1/12×bh3=1/12×150×1503=4.219×107mm4

Sm=150×75×37.5=4.22×105mm3

彎曲應力:σ=ql2/（10W）=25.74×6002/(10×5.625×105)

=1.65Mpa＜[σ]=11Mpa

剪力Q=0.6 ql=0.6×25.74×0.6=9.27 KN

剪應力τ=9.27×103×4.22×105/（150×4.219×107）

=0.618 Mpa＜[τ]=1.7Mpa

撓度:f=ql4/（150EI）=25.74×6004/(150×9×103×4.219×107)

=0.059mm＜600/400=1.5mm

縱梁彎曲應力、剪切應力及撓度符合要求。

8、立桿受力及穩(wěn)定性驗算

鋼管外徑48mm，壁厚3.0mm。

I=1.078×105mm4；

A=（π/4）（D2-d2）=424mm2；

i=（I/A）1/2=15.95mm；

長細比λ=L/i=1200/15.95=75；

查《路橋施工計算手冊》附表3-25，λ

查《公路橋涵鋼結(jié)構及木結(jié)構設計規(guī)范》得，受壓構件彎曲系數(shù)φ1=0.682，A3鋼軸向應力[б] =140MPa。

б=N/（φ1A）=42.9×0.62×103/（0.682×424）

=53.4MPa

立桿受力及穩(wěn)定性滿足要求。

9、立柱地基承載力驗算

清除表土并分層碾壓后，地基承載力達到200Kpa，在地基上澆筑10cm厚的C25混凝土基礎，在其上鋪設100×100mm的方木，間距600mm。鋼管支架支撐在100×100mm的方木上。

每根立桿承受的重量為：

N=42.9×0.62=15.444KN

б=N/A=15.444/(0.6×（0.1+0.2）)=85.8Kpa

地基承載力滿足施工要求。

結(jié)束語

通過以上驗算證明本施工方案的支架布置是滿足施工安全要求的。立桿縱橫向間距選擇為0.6m×0.6m，縱向方木截面尺寸選用150×150mm， 間距為600mm， 橫向方木截面尺寸選用100×100mm， 間距為300mm。

第2篇：高速公路隧道施工安全步距范文

關鍵詞：隧道工程 淺埋偏壓 施工技術 數(shù)值模擬分析

中圖分類號：U459.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）04（b）-0075-04

新建鐵路合福線合肥至福州段HFZQ-2標段起訖里程為DK32+058～DK122+089，線路長度為90.031 km，位于安徽省境內(nèi)，標段起點至巢湖主要為江淮沖積平原壟崗地貌區(qū)，崗地坳谷相間，地形開闊，地勢略有起伏，地面標高21～50 m；局部地段為一級階地，低山丘陵地形起伏較大，相對高差80～150 m，植被較發(fā)育；河流一級階地地勢平坦，地面標高5～10 m。巢湖一帶為巢湖湖積平原區(qū)及清溪河、裕溪河一級階地，地勢較平坦，地面標高6～8 m；局部地段為剝蝕低山區(qū)，地形起伏較大，相對高差50～100 m，植被發(fā)育。標段內(nèi)地形平坦、開闊，區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)較多，交通便利。本標段共分布隧道4座，均為雙線隧道，隧道總長2.631 km。其中1 km

1 擬采用的施工方案分析

在建合福高鐵安徽段萬山隧道位于合福線合肥至福州段，隧道全長520 m，隧道進出口里程分別為：DK60+787、DK61+307。隧道穿越向斜構造，地貌屬于剝蝕低山區(qū)，地勢起伏小，自然坡度約15°～25°，右側(cè)存在偏壓問題。出口DK61+215～DK61+272段原設計是Ⅴ級圍巖，建議采用六步CD法在57 m長的隧道范圍內(nèi)開挖施工?，F(xiàn)場勘查得出，里程為DK61+215的掌子面是強風化淺黃色泥巖，存在為基巖裂隙水的地下水，一般發(fā)育。為確保隧道的施工安全，對隧道該段采用不同施工隧道的適用性進行系統(tǒng)分析，以期在此基礎上確定隧道該段的施工方案，指導該隧道的施工。

1.1 施工方案的初步比選

各擬采用施工方案分別為中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、雙側(cè)壁導坑法、底部雙洞法、三臺階仰拱法與新意法。CD法施工步序如圖1所示，施工步序如下：首先縱向接長鋼架，施做超前支護，開挖1分部巖體，及時施做初期支護與臨時支護，施做鋼拱架鎖腳錨桿；當1分部掌子面超前2分部掌子面適當距離后，開挖2分部巖體，橫斷面上接長初期支護與臨時支護，如此，按序號排列，施工3、4、5、6分部；然后逐段拆除仰拱區(qū)域內(nèi)的臨時支護，拆除長度由現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析來定，一次拆除長度要小于10 m，拆除臨時支護后要及時施做仰拱部二襯及仰拱回填；然后再逐段拆除余下來的臨時支護；最后借助襯砌模板臺車一次性施做余下來的二次襯砌。

CRD法施工步序如圖2所示，施工步序如下：首先縱向接長鋼架，施做超前支護，開挖1分部，及時施做初期支護及臨時支護，施做鋼拱架鎖腳錨桿；當1分部掌子面超前2分部掌子面適當距離后，開挖2分部，橫斷面上接長鋼架，及時施做初期支護及臨時支護，如此，按序號排列，施工3、4、5、6分部；然后逐段拆除仰拱區(qū)域內(nèi)的臨時支護，拆除長度由現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析來定，一次拆除長度要小于10 m。拆除臨時支護后要及時施做仰拱部二襯及仰拱回填；然后再逐段拆除余下來的臨時支護；最后再借助襯砌模板臺車一次性施做余下來的二次襯砌。

雙側(cè)壁導坑法施工步序如圖3所示，施工步序如下：首先縱向接長鋼架，施做超前支護，開挖1分部，及時施做初期支護及臨時支護，施做鋼拱架鎖腳錨桿；其次當1分部掌子面超前2分部掌子面適當距離后，開挖2分部，橫斷面上接長鋼架，施做初期支護及臨時支護，如此，按照序號排列，施工3、4、5、6、7分部；然后逐段拆除仰拱區(qū)域內(nèi)的臨時支護，拆除長度由現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果分析來定，一次拆除長度要小于10 m，拆除臨時支護后要及時施做仰拱部二襯及仰拱回填；然后再逐段拆除余下來的臨時支護；最后借助襯砌模板臺車一次性施做余下來的二次襯砌。

三臺階仰拱法施工步序如圖4所示，施工步序如下：首先縱向接長鋼架，施做超前支護，開挖1分部，及時施做初期支護，施做鋼拱架鎖腳錨桿；其次當1分部掌子面前進適當距離后，開挖2分部土體，橫斷面上接長鋼架，施做初期支護，如此，按照序號排列，施工3、4分部；然后根據(jù)監(jiān)測結(jié)果的分析，在適當?shù)臅r候，施做仰拱二襯及隧底填充；最后借助襯砌模板臺車一次性施做二次襯砌。

新意法施工工序如下：首先采用適當數(shù)量、適當長度的玻璃纖維構件加固超前核心土；其次全斷面開挖，每循環(huán)長度0.7～1 m；待開挖至被加固超前核心土剩余適當長度后，停止開挖，再采用適當數(shù)量、適當長度的玻璃纖維構件加固超前核心土，然后再開挖。在開挖過程中，一旦出現(xiàn)新的掌子面或者隧道開挖輪廓面，要立即對其噴適當厚度的噴射混凝土，以保護掌子面與邊墻，開挖后要立即架設鋼拱架，并要確保新架設的鋼拱架與已架設的鋼拱架連接牢固，架設拱架完畢后，噴射鋼纖維混凝土，完成初期支護的施做，厚度約40 cm；在距掌子面大于1倍洞徑的地方施工邊墻和仰拱，并且澆筑邊墻與仰拱；在距掌子面大于5倍洞徑的地方澆筑二次襯砌。

2.1 各施工方案施工適應性對比

萬山隧道圍巖地質(zhì)條件復雜，圍巖軟弱，施工難度大，工程地質(zhì)主要以砂巖、砂礫巖、灰?guī)r夾頁巖為主。隧道為大斷面隧道，隧道整個斷面面積約為140 m2，跨度為14.8 m，高為13.2 m，因此它算得上是大斷面隧道。在隧道施工中，斷面面積大會造成很多的施工風險，圍巖形變壓力大，擠壓變形很嚴重。

采用中隔壁法（CD法）施工時大斷面被分割成6個小斷面，只是2分部與5分部交界處無臨時橫撐，4分部與6分部交界處也無臨時橫撐，各分部掌子面錯開一定距離后同時開挖，各分部開挖斷面小，掌子面的穩(wěn)定易得到保證；同時，各分部斷面面積小，施工作業(yè)循環(huán)快，開挖后支護可及時施做；若地質(zhì)狀況發(fā)生變化，該方案可迅速轉(zhuǎn)變?yōu)镃RD法或三臺階仰拱法等；對大斷面隧道的拱頂沉降起到一定的控制作用；但該方法臨時支護多，施做與拆除均較麻煩，不便于大型機械化施工。采用交叉中隔壁法（CRD法）施工，大斷面被分割成6個小斷面，與CD法不同的是，2分部與5分部交界處有臨時橫撐，4分部與6分部交界處也有臨時橫撐，各分部掌子面錯開一定距離后同時開挖，各分部開挖斷面較小，掌子面的穩(wěn)定易得到保證；同時，各分部開挖斷面面積小，施工作業(yè)循環(huán)快，開挖后支護可及時施做；且該方法可隨著地質(zhì)變化改變成三臺階仰拱法、CD法等，對地質(zhì)變化的適應性較強，對大斷面的拱頂沉降與周邊水平收斂能起到抑制作用；但與CD法相比，臨時支護較多，施做與拆除更麻煩，施工作業(yè)空間更加狹窄，不便于大型機械化施工。

采用雙側(cè)壁導坑法施工，大斷面被分割成7個小斷面，斷面分割更細，掌子面的穩(wěn)定更易得到保證；1、2分部組成一個超前導坑，3、4分部組成一個超前導坑，兩側(cè)超前導坑可準確預知前方地質(zhì)，及時采取必要措施改良不良地質(zhì)；由于超前導坑的開挖與及時支護，隧道邊墻水平收斂易得到抑制；但當?shù)刭|(zhì)發(fā)生變化后，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌┕し椒ū容^困難；且各分部斷面小，不便于大型機械化施工。新意法全斷面一次性開挖，便于大型機械化施工，施工速度極快；必須做足地質(zhì)勘查，制定出非常詳細的支護方案后方可施工；加固超前核心土，需要大量的玻璃纖維構件；時刻監(jiān)測掌子面的擠出變形，一旦有異常，立即加強超前核心土的加固；比起前幾種施工方案，新意法有著更為復雜的勘查工作、診斷工作與監(jiān)測工作。當?shù)刭|(zhì)條件變好后，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌┕し椒ㄝ^易。

采用三臺階仰拱法施工，大斷面被分割成4個斷面，斷面分割較粗，但初期支護連接較易，較牢靠。施工循環(huán)快，整個大斷面隧道初期支護封閉一次，需要花費的工序較少；當?shù)刭|(zhì)變化后，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌┕し椒ㄝ^易；且便于大型機械化施工，施工速度快；同時無臨時支護，施工作業(yè)較為簡便。

通過以上分析可知：（1）針對萬山隧道的圍巖自穩(wěn)能力差，為了避免萬山隧道一出現(xiàn)異常就出現(xiàn)大的異常，甚至會到無法控制的局面，萬山隧道適合采用小斷面施工，適合采用人工開挖或小型機械化施工，因此，新意法不便于被采用。（2）針對隧道中已完成施工的支護易開裂的情況，在隧道施工中要及時封閉大斷面初期支護結(jié)構，尤其施工中要盡可能保證大斷面隧道拱部初期支護的一次性施做，避免施工中大斷面隧道拱部出現(xiàn)偏壓現(xiàn)象，因此，三臺階仰拱法較為適合。根據(jù)萬山隧道本身所特有的工程特性，結(jié)合以上的分析，初步選出三臺階仰拱法為隧道的初定施工方案。

3 大斷面客運專線隧道三臺階施工穩(wěn)定性分析

3.1 有限元模型及參數(shù)

依據(jù)萬山隧道Ⅴ級圍巖洞身段的地質(zhì)條件，并且隧道結(jié)構開挖地域?qū)儆跍\埋位置，所以在計算分析時應該把自重作用下的初始應力場著重考慮，先不考慮構造應力的對其影響，在Ⅴ級圍巖設計方案中考慮了超前支護進行初始地應力的計算，超前支護是在隧道頂部預先施工的頂管棚。根據(jù)圣維南原理，對于山嶺隧道，數(shù)值模擬中的圍巖尺寸一般取隧洞開挖斷面的3～5倍洞徑（或洞跨），模型邊界沿模型x方向取50 m，沿負x方向也取50 m，沿負y方向取40 m，沿y方向取至平均地表，沿負z方向取60 m，整個隧道模型建成后的大小為100 m×100 m×60 m，隧道開挖軸線方向2 m一個網(wǎng)格，模擬施工中的步距。圍巖采用solid單元模擬，初期支護與臨時支護采用shell單元模擬。（表1）

3.2 各施工方案數(shù)值模擬步驟

三臺階仰拱法施工模擬步驟中各分部情況如圖5所示，施工模擬步驟為：首先建立三維實體模型，施加重力加速度和邊界條件，求解；其次開挖上臺階土體，縱向開挖至2 m處，及時施作初期支護，求解；保持上臺階土體繼續(xù)開挖以及繼續(xù)及時施做初期支護，開挖步距為2 m，開挖一步，求解一步，當上臺階開挖至4 m時，同時開挖階土體至2 m處，及時施作初期支護，求解；保持上、階同時開挖以及同時及時施做初期支護，開挖步距為2 m，開挖一步，求解一步，當階開挖至6 m時，同時開挖下臺階土體至2 m處，及時施做初期支護，求解；保持上、中、下臺階同時開挖以及同時及時施做初期支護，開挖步距為2 m，開挖一步，求解一步，當下臺階開挖至12 m時，同時開挖底部仰拱部分土體至2 m處，及時施做初期支護，求解；保持各分部同時向前開挖，開挖步距為2 m，開挖后及時施作初期支護，求解，開挖一步，求解一步，直至隧道全部挖通為止。

3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析

取模型中Z=-30 m斷面為研究斷面，斷面Z=-30 m～斷面Z=-32 m的模型為研究模型。研究斷面上圍巖第一次被施工一直至研究斷面上大斷面隧道的初期支護封閉成環(huán)，這一施工階段被取為關鍵施工階段。在關鍵施工階段，研究模型中研究斷面上圍巖累計沉降位移場如圖6所示，由此圖可以看出：（1）上臺階穿越研究斷面后，研究斷面上拱部上側(cè)附近出現(xiàn)了較大的累計沉降區(qū)域，最大沉降點出現(xiàn)在拱頂。上臺階底部全部向上隆起，最大隆起點為上臺階底部中點。這是因為研究斷面上上臺階突然被開挖，圍巖向隧道內(nèi)移動，應力釋放，導致出現(xiàn)了較大的沉降與上隆。（2）階穿越研究斷面后，研究斷面上拱部上側(cè)附近出現(xiàn)了更大的累計沉降區(qū)域，最大沉降點還是拱頂點。階底部出現(xiàn)了更大的圍巖隆起區(qū)，隆起現(xiàn)象更加嚴重。（3）下臺階穿越研究斷面后，研究斷面上拱部上側(cè)附近圍巖大規(guī)模大位移沉降現(xiàn)象得到緩解，但拱頂附近沉降仍在繼續(xù)增加。下臺階底部圍巖大規(guī)模大位移隆起現(xiàn)象也得到緩解。（4）底部穿越研究斷面后，研究斷面上初期支護得以封閉成環(huán)，拱部附近圍巖沉降已基本上得到控制，仰拱底部圍巖上隆也一樣，沒有產(chǎn)生過大的異常變形。這說明初期支護封閉成環(huán)后，整個結(jié)構已基本上趨于穩(wěn)定。

關鍵施工階段圍巖主應力場分析：在關鍵施工階段，研究模型中研究斷面上圍巖最大主應力場如圖7所示。由圖可看出：（1）當上臺階穿越研究斷面后，研究斷面上圍巖中上臺階底部靠近左右拱腳處出現(xiàn)了較小的拉應力集中，最大值為1.13 MPa，上臺階底部出現(xiàn)方形拉應力區(qū)，應力值都很小，隧道附近圍巖除此處拉應力區(qū)外，其余皆為壓應力區(qū)。原因在于，研究斷面上上臺階被開挖，造成了相當大的臨空面，拱頂附近圍巖在豎向壓力作用下向隧道內(nèi)移動，迫使拱腳分別向隧道兩側(cè)圍巖內(nèi)移動，使得上臺階底部出現(xiàn)拉應力區(qū)，尤以底部靠近拱腳處為最大。（2）當階穿越研究斷面后，研究斷面上圍巖中階底部出現(xiàn)了弓形拉應力區(qū)，階底部靠近拱腳附近出現(xiàn)了拉應力集中，最大值為0.597 MPa，比上臺階穿越研究斷面后圍巖產(chǎn)生的最大拉應力值小了47%，但拉應力區(qū)域有所增大。階拱腳處出現(xiàn)了較大的壓應力集中，最大壓應力值為0.92 MPa。（3）當下臺階穿越研究斷面后，研究斷面上圍巖中下臺階底部雖出現(xiàn)了拉應力區(qū)，但比起階穿越研究斷面后圍巖產(chǎn)生的拉應力區(qū)，不僅區(qū)域變小，最大拉應力值也小了10.5%。階拱腳處有較大的壓應力區(qū)域，但比起階穿越研究斷面后圍巖產(chǎn)生的階拱腳處壓應力區(qū)域要小很多。（4）當?shù)撞看┰窖芯繑嗝婧?，研究斷面上隧道附近圍巖中均出現(xiàn)了壓應力區(qū)域，從整體上看，隧道附近圍巖中并未出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。

施工完成后初期支護結(jié)構主應力分析：施工完成后初期支護結(jié)構的最大與最小主應力場如圖8所示，由圖可看出：（1）就最大主應力場來說，初期支護拱頂外側(cè)大部分區(qū)域受壓，只在洞口處出現(xiàn)小范圍的拉應力區(qū)，最大壓應力值為0.465 MPa。初期支護結(jié)構拱頂內(nèi)測區(qū)域全部受拉，洞口處部分區(qū)域發(fā)生拉應力集中，其最大值為24.6 MPa，此區(qū)域在施工中要特別注意，及時加強此區(qū)域的初期支護，必要時要加一些臨時支護來確保此區(qū)域的初期支護不被拉裂。隧道邊墻初期支護內(nèi)側(cè)均受拉，拉應力不大，外側(cè)均受壓，壓應力也不大。隧道底部仰拱初期支護外側(cè)受壓，內(nèi)側(cè)受拉，應力值都不大。（2）就最小主應力場來說，初期支護拱頂外側(cè)全部受壓，拱頂內(nèi)側(cè)也是全部受壓，只是壓應力值普遍小于外側(cè)的，隧道邊墻初期支護外側(cè)均受壓，洞口處部分區(qū)域出現(xiàn)壓應力集中，最大值為22.9 MPa，此區(qū)域在施工中也要特別注意，及時加強此區(qū)域的初期支護，必要時要加一些臨時支護來確保此區(qū)域的初期支護不被壓碎，隧道邊墻初期支護內(nèi)側(cè)大部分區(qū)域受壓，壓應力值小于外側(cè)的壓應力值，洞口處部分區(qū)域初期支護內(nèi)側(cè)出現(xiàn)拉應力集中，最大拉應力值也不大。隧道仰拱初期支護內(nèi)側(cè)全部受拉，外側(cè)有的區(qū)域受拉，有的區(qū)域受壓，最大拉應力值出現(xiàn)在仰拱初期支護內(nèi)側(cè)，其值為0.0298 MPa。

4 大斷面客運專線隧道三臺階臨時仰拱法

4.1 開挖施工工藝及注意事項

萬山隧道洞口段Ⅴ級復合段、Ⅳ級加強段以及部分隧道Ⅴ級加強段采用臺階加臨時仰拱法施工，施工步序如下：（1）上部臺階開挖，開挖①部臺階；施作①部洞身結(jié)構的初期支護，即噴射4 cm厚混凝土，架立鋼架；鉆設系統(tǒng)錨桿后復噴混凝土至設計厚，底部噴10 cm混凝土封閉。（2）中部臺階開挖：上臺階施工至適當距離后，開挖②部臺階，接長鋼架，施作洞身結(jié)構的初期支護及封底，參見工序①進行。（3）下部臺階開挖：第一步：開挖③部臺階，及時封閉初期支護。參見工序②進行。（4）二次襯砌：第一步：灌筑該段Ⅳ部仰拱。第二步：灌筑該段Ⅴ部隧底填充。第三步：利用襯砌模板臺車一次性灌筑二次襯砌（拱墻襯砌一次施作）。

隧道該段初期支護采用中空注漿錨桿、砂漿錨桿、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架、型鋼鋼架、噴射混凝土。支護緊跟開挖面及時施作，盡量減少圍巖暴露時間，抑制圍巖變形，防止圍巖在短期內(nèi)松弛剝落。鋼架、鋼筋網(wǎng)和錨桿在洞外構件廠加工，人工安裝鋼架，掛設鋼筋網(wǎng)，錨桿臺車或風動鑿巖機施作系統(tǒng)錨桿，噴射機械手濕噴混凝土或濕噴機噴射混凝土。施工注意事項如下：（1）在軟巖土層中施作時，環(huán)向隔開一定距離隔孔鉆進，避免巖體注水太多可能導致圍巖面滑坍。（2）漿液嚴格按配合比配制，并隨用隨配。為保證注漿效果，止?jié){塞打入孔口不小于10 cm，而且待排完氣后立即用快凝水泥砂漿封閉止?jié){塞以外的孔隙，保證在規(guī)定壓力下漿液不致竄出。（3）噴射中如有脫落的石塊或混凝土塊被鋼筋網(wǎng)卡住時，及時清除。

4.2 仰拱混凝土工藝

測量放樣，由內(nèi)軌頂標高，反算仰拱基坑底標高。采用挖掘機一次性開挖到位（全斷面開挖爆破一次到位，暫不出碴），人工輔助清理底部浮碴雜物。將上循環(huán)仰拱混凝土接頭鑿毛處理，按設計要求安裝仰拱鋼筋，并預留與邊墻襯砌連接筋。自檢合格后，報監(jiān)理工程師隱蔽檢查并簽證，混凝土輸送車運輸灌筑，插入式振動棒搗固。為能盡早便于行車，采用早強型混凝土。仰拱和底板施工符合下列要求。

（1）施工前將隧底虛碴、雜物、泥漿、積水等清除，并用高壓風將隧底吹洗干凈，超挖采用同級混凝土回填。

（2）仰拱超前拱墻二次襯砌，其超前距離保持3倍以上襯砌循環(huán)作業(yè)長度。

（3）底板、仰拱的整體澆筑采用防干擾作業(yè)平臺保證作業(yè)空間；仰拱成型采用浮放模板支架。

（4）仰拱、底板混凝土整體澆筑，一次成型。

（5）填充混凝土在仰拱混凝土終凝后澆筑，不同時澆筑。仰拱拱座與墻基同時澆筑，排水側(cè)溝與邊墻同時澆筑。

（6）仰拱施工縫和變形縫作防水處理。

（7）填充混凝土強度達到5 MPa后允許行人通行，填充混凝土強度達到設計強度的100%后允許車輛通行。

4.3 監(jiān)控量測

現(xiàn)場監(jiān)控量測是判斷圍巖和隧道的穩(wěn)定狀態(tài)、保證施工安全、指導施工生產(chǎn)、進行施工管理和提供設計信息的重要手段。根據(jù)以往類似隧道施工經(jīng)驗，結(jié)合設計文件，在施工過程中，將按照現(xiàn)行鐵路隧道噴錨構筑法技術規(guī)范的要求進行監(jiān)控量測，以量測資料為基礎及時修正支護參數(shù)，使支護參數(shù)與地層相適應并充分發(fā)揮圍巖的自承能力，圍巖與支護體系達到最佳受力狀態(tài)，并在施工中進行信息化動態(tài)管理，達到確保工程質(zhì)量、施工安全和進度，合理控制投資的目的。在隧道正洞洞身支護完成后，尤其是仰拱施工完畢后，噴錨支護已閉合成環(huán)，及時進行全斷面監(jiān)控量測，隨時掌握初期支護的工作狀態(tài)，指導確定二次襯砌施作時間。在取得監(jiān)測數(shù)據(jù)后，及時由專業(yè)監(jiān)測人員整理分析監(jiān)測數(shù)據(jù)。結(jié)合圍巖、支護受力及變形情況，進行分析判斷，將實測值與允許值進行比較，及時繪制各種變形或應力～時間關系曲線，預測變形發(fā)展趨向及圍巖和隧道結(jié)構的安全狀況，及時向項目總工程師及監(jiān)理工程師匯報。

5 結(jié)論及施工建議

在建合福高鐵安徽段全長520 m的萬山隧道進出口地貌屬于剝蝕低山區(qū)，地勢起伏小，自然坡度約15°～25°，而右側(cè)存在明顯偏壓問題。隧道出口DK61+215～DK61+272段設計為Ⅴ級圍巖，原設計建議采用六步CD法開挖。施工中根據(jù)我單位以往的施工經(jīng)驗和現(xiàn)在的機械配置情況，開挖方法將從Ⅴ級圍巖的施工方法變更為三臺階臨時仰拱的開挖方法。卻確保隧道的施工安全，通過系統(tǒng)數(shù)值試驗模擬施工過程，確定了相應的施工方案，并在施工過程中進行施工總結(jié)，提出了該段圍巖三臺階臨時仰拱開挖施工技術。根據(jù)以上推薦方案進行了工程施工，實踐證明該方案安全可靠、經(jīng)濟、快速地完成了萬山隧道的施工，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

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