隧道设计对施工技术的要求.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,隧道设计对施工技术的要求,中交第二公路勘察设计研究院有限公司,2014,年,9,月,程 勇,隧道与地下工程院总工 教授级高工,主要汇报内容,（,1,）隧道设计理念与方法,（,2,）隧道设计对施工的关键性工艺要求,（,3,）隧道动态设计,3,一、隧道设计理念与方法,按用途分：,1,、铁路隧道（数量最多）,2,、公路及城市道路隧道（跨度最大）,3,、地铁隧道（发展最快）,4,、输水隧道（正在发展）,5,、排水隧道,6,、油气输送隧道,7,、城市公用管线隧道（电力、通信、燃气等）,按建设条件分：,1,、山岭隧道,2,、城市隧道,3,、水下隧道,按施工方法分：,1,、钻爆法隧道,2,、沉管法隧道,3,、掘进机法隧道,4,、明挖法隧道,4,公路隧道一般可分为三类,1,、山岭公路隧道,以钻爆法、明挖法施工为主,2,、城市公路隧道,以钻爆法、明挖法、盾构法施工为主,3,、水下公路隧道,以钻爆法、盾构法、沉管法及围堰明挖法施工为主,一、隧道设计理念与方法,5,公路隧道应注意根据地质条件确定隧道位置,避开重大断层破碎带,避开富水构造,避开重大不良地层,避开洞口不稳定地层,一、隧道设计理念与方法,6,几个典型隧道布置方案,一、隧道设计理念与方法,7,避开严重偏压地带：施工过程中易失稳，支护费用较高,避开陡崖地带：易坍塌、施工场地不宜展开,避开易被洪水冲击的地带：易影响施工及运营安全,公路隧道根据地形条件确定洞口位置,一、隧道设计理念与方法,8,几个典型公路隧道洞门,一、隧道设计理念与方法,9,双洞可不可虑相互之间的影响，造价低且有利于施工安全及永久安全,由于双洞之间距离较近，施工过程中存在较大相互影响，支护结构需加强，因此造价稍高，施工风险更大，不适应于长大隧道及地质条件较差的隧道,由于在隧道进出口无分离式路基，因此运营养护条件较好，当洞口地形条件较差时经济效益也较好。主要应用于中短隧道,标准分离式,小净距隧道,连拱隧道,灵活选择公路隧道的设置形式及平纵面布置方式,一、隧道设计理念与方法,10,1,2,3,超前加固,洞口浅埋偏压地段,注浆加固地层辅助进洞施工,超前支护,超前加固改善围岩强度，与钢架组成支护体系，保证开挖安全,超前堵水,超前注浆加固围岩，形成固结止水帷幕,充分重视公路隧道的辅助施工措施设计，使其与地质条件更具有针对性,一、隧道设计理念与方法,11,充分重视大跨度隧道及软弱围岩地段隧道的施工开挖方法设计，使其与隧道跨度、地质条件相适应。,公路隧道常用施工开挖方法,一、隧道设计理念与方法,12,围岩位移支护特征曲线,充分重视大跨度隧道及软弱围岩地段隧道的衬砌设计，注意与辅助施工方法及开挖方法的密切配合。,一、隧道设计理念与方法,13,新奥法基本原则可归纳为如下几点：,将,围岩视为支护结构的一部分,，应充分利用围岩的自身承载能力；,根据,量测,结果确定支护参数及支护施作时间；,开挖,断面要圆顺，开挖步骤要少，以尽量减少对周边岩体的扰动破坏；,控制洞室周边变形，以减少松散荷载，同时又容许洞室周边围岩有有限的变形，以减少周边变形荷载；,衬砌,必须是薄而柔性的结构。,值得注意的问题：,软弱围岩、不良地质地段及地层变形控制严格的隧道，应正确理解和运用新奥法,。,一、隧道设计理念与方法,14,充分重视特长隧道通风防灾救援设计，需要较强综合设计技术，确保有效、节能。,一、隧道设计理念与方法,15,其他：,1,、充分重视隧道防排水系统细节设计，保证后期隧道运营与结构安全。,2,、注重标准化设计工作，以便于施工与质量检验。,3,、注重各种建设条件下安全设计与预设计。,4,、坚持依据超前地质预报与监控量测进行动态设计。,一、隧道设计理念与方法,16,运营管理系统设计：,1,、隧道通风系统设计,2,、隧道照明系统设计,3,、隧道消防系统设计,4,、隧道给排水系统设计,5,、隧道供配电系统设计,6,、隧道监控系统设计,7,、隧道安全设施设计,8,、隧道防灾与救援设计,9,、隧道绿化与景观设计,土建工程设计：,1,、总体设计（平纵横设计）,2,、洞口段设计,(,洞门、明洞,),3,、隧道衬砌设计,4,、竖井斜井等通风构造物设计,5,、隧道防排水系统设计,6,、辅助施工措施设计,7,、施工开挖方法设计,8,、路基路面设计,9,、横洞及沟管等附属工程设计,10,、监控量测方案设计,11,、超前地质预报方案设计,12,、施工组织方案设计,公路隧道设计：,土建工程设计与运营管理系统设计,一、隧道设计理念与方法,17,做好隧道设计的关键：,1,、做好综合设计是隧道质量与安全的基础,2,、洞口设计是隧道设计成败的关键,3,、充分重视隧道结构计算与分析,4,、施工工序设计是隧道设计的重要部分,5,、辅助施工措施设计是保证隧道施工安全关键,6,、隧道动态设计是确保隧道建设质量的关键,7,、,隧道设计及施工必须用数据说话,8,、细节决定成败（设计与施工）,一、隧道设计理念与方法,18,1,、洞口施工必须注意从上到下，边开挖边防护。,2,、在进行明洞开挖过程中，当发现地形、地质条件与设计值相差太大时应及时提出，必要时应调整设计方案。,3,、明洞未施作完毕前不得进洞（暗洞）开挖施工。,4,、隧道暗洞开挖前还应做好紧急救援设施准备与相关演练。,5,、只有在施作明洞仰拱（达到设计强度）后才能进行两侧及拱部土体回填。,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,19,6,、超前支护是确保隧道施工与结构安全的重要手段，确保每循环施工质量与搭接长度满足要求。,7,、选择适宜的隧道爆破方法,严格控制爆破震动，加强监测,减少施工过程中对周边围岩以及已施工完衬砌的扰动,尽量发挥围岩的自身承载能力。,8,、不得随意改变设计施工方法。,9,、严格控制隧道超、欠挖，超挖部分应采用喷射混凝土或同标号混凝土浇筑密实。,10,、施工中应注意喷射混凝土以及钢筋网与围岩的密贴，初喷混凝土为施作不到进行钢拱架施工。,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,20,11,、钢拱架环纵向连接、锁脚是初期支护的核心。,12,、系统锚杆不是形同虚设，其在隧道支护体系中占有举足轻重的地位。施工时应根据岩体节理裂隙发育情况灵活调整。,13,、初期支护落底应严格按两侧错开跳槽实施，严格控制单侧一次落底长度。,14,、初期支护仰拱应按设计要求的弧度及深度及时实施，严禁与二次衬砌仰拱同时实施。,15,、初期支护完毕后严格按设计进行拱墙部防排水系统施工，二衬施工前应仔细检查并做好记录。防水板搭接质量应满足规范要求。,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,21,16,、二次衬砌仰拱应整幅一次施工，仰拱回填严禁采用洞渣或其他废料填充，路面整平层施工时注意路面下横纵向排水系统的施工质量。,17,、二衬施作时机应科学，监控量测及应用是核心。,18,、注意二衬台车强度与刚度，二衬混凝土强度低于设计强度,70%,时严禁移走台车，注意衬砌混凝土的养护。,19,、二衬钢筋应严格按设计控制保护层厚度，钢筋搭接焊接应满足规范要求。,20,、做好二衬施工缝变形缝防水措施，在结构与地质变化处应设置变形缝，变形缝处仰拱与边墙拱部应同时断开。,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,22,21,、二次衬砌施作完成后应全面检查其背后与初期支护之间的空隙,一旦发现应及时回填。,22,、断层、溶洞、瓦斯、高地应力等不良地质地段应根据现场实测地质信息进行针对性方案设计与施工。岩溶地段应重点解决好水和结构受力的问题。,23,、施工时应注意预留洞室及预埋件的设置。,24,、施工过程中应加强地质超前预测预报工作，特别是对地层变化、围岩变更及水文条件变化处的超前预测预报等，并根据各种测试的结果，及时修正设计。,25,、隧道施工要重视保护生态环境,实行文明施工,尽量减少对隧道附近环境的破坏。,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,23,隧道支护结构一般由喷锚初期支护与模注混凝土二次衬砌组成，如果岩体很差，在初期支护的喷射混凝土中还必须设置钢拱架；如果围岩自稳时间较短，还必须考虑设置超前支护。这些支护，包括周边岩体，共同构成了隧道抵抗围岩变形与松散塌落的承载体系。因此隧道支护结构应该包含如下几个方面：,超前支护：超前锚杆，超前小导管，超前长管棚，超前注浆等。,围岩：自然岩体，注浆改良后的岩体等。,初期支护：喷射混凝土，钢筋网，系统锚杆，钢拱架等。,二次衬砌：素混凝土，钢筋混凝土等。,隧道各部分支护结构在一定条件下均具有维持洞室稳定的作用，也就是说各部分结构在一定条件下存在一定的抵抗周边荷载的能力，这就是结构的承载能力。,支护承载能力,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,24,新奥法施工就是随着隧道开挖面的推进，在监测信息指导下，适时而安全地将支护结构分阶段地施作完成。因此作为新奥法施工的灵魂,监控量测，必须解决如下几个问题：,（,1,）了解施工过程的可行性，以便合理进行施工组织。,（,2,）了解施工过程中已施作的各部分结构的安全度，以确保施工安全。,（,3,）了解结构在使用期间的安全度，以保证工程质量。,作用在隧道结构上的荷载是随着开挖面的推进及时间的流逝而逐渐增加的，而隧道结构也存在一个分步施作的问题，从某种程度上讲，要保证隧道施工安全，就必须保证结构承载能力的提高速率适当高于围岩荷载的增加速率。,支护承载能力,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,25,支护承载能力与隧道荷载变化关系,支护承载能力,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,26,锚杆的作用,系统锚杆一般使用在岩体较破碎的地段，通过密而长的锚杆在洞室周围形成一个具有一定承载能力的,承载拱,，因此计算系统锚杆的承载能力应将其与围岩当成一个整体来看待。,系统锚杆的承载能力,支护承载能力,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,27,对于,类及,类偏差的围岩地段，喷射混凝土层内部一般均设有钢拱架，此时喷射混凝土层较厚（约,1830cm,），其承载能力较强，应将喷混凝土层与钢拱架视为整体考虑其承载能力。,钢拱架的承载能力,支护承载能力,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,28,当在二次衬砌与初期支护之间设有防水层，围岩对二次衬砌的弹性抗力应只考虑径向压力。弹性抗力分布形式可按假定荷载法计算，如果采用有限元法进行结构计算时，按照温克尔弹性地基梁理论根据各节点实际产生的径向向外的位移计算弹性抗力则更加合理。进行仰拱内力计算时一般采用完全的弹性地基梁理论，主要原因是仰拱一般与下部围岩完全密贴，具备完全弹性地基梁的变形受力条件。,二次衬砌的承载能力,支护承载能力,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,29,在工程实践中，我们已经认识到辅助工法的重要性，在这方面我们也做了相当的努力，取得的成就是不言而喻的,我们许多隧道都是采用在有效的辅助工法建成的就是一个证明。,在不良围岩或特殊围岩中修筑隧道，辅助工法是不可缺少的技术对策,。,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,30,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,第一点：隧道结构物的特点,众所周知,隧道施工的基本目的是在各类地质体,围岩,中修筑为各种目的服务的、长期稳定的洞室结构体系。,在隧道工程的设计、施工和运营中，我们必须清楚地认识这种结构体系的特点。从结构角度看,这个结构体系是由周围地质体（围岩）和各种支护结构构成的,即,洞室结构体系,=,周围地质体（围岩）,+,支护构件,它是由天然的、具有固有的应力场、渗流场、温度场的地质体和人工的支护构件构成的，这与地面结构体系是完全不同的。在这个结构体系中，周围地质体（围岩）起着主导的作用。例如在充分稳定的地质体（围岩）中，可以不需要任何结构意义上的支护构件，而处于长期稳定的状态。如一些天然洞穴的存在，人工修筑的无支护构件的洞室（黄土窑洞、无支护坑道等）等。就是需要支护的地质体（围岩），也只是需要薄薄一层喷混凝土或者几根锚杆、几榀钢架就可以使之成为稳定的结构，这也说明，周围地质体是主要的承载体。,31,与之相适应的力学过程如下,第二点：隧道施工过程的特点,从工程结构的角度看，这种,结构体系的形成则是通过一定的施工过程或者说是一定的力学过程来实现的,.,这个过程大体上可作如下表达。,简单地说，这个过程是动态的，力学状态的变化过程。,隧道施工也就是一个应力释放与应力控制的过程,。应力释放到什么程度，是,可以通过一定的人为的干涉手段,(,支护,),加以控制的,。因此，施工过程就是利用和控制围岩动态变形（应力）的过程。,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,32,第三点：隧道变形过程及其类型,前面提到，隧道工程，归根结底，就是一个应力释放和应力控制的,问题。,应力释放的直接后果，就是引起周边围岩的变形和松弛。因此，,应力控制实质上就是控制围岩的变形和松弛,。也就是说,如何在开挖和支,护过程中，使围岩不松弛或少松弛，这是隧道设计施工的主要原则。,围,岩松弛与围岩变形直接相关。也就是说要想控制住围岩的松弛，就要控,制住围岩的变形。,因此，认识和掌握围岩在开挖后是如何变形及其变形的过程是非常,重要的。,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,33,从图可知，在计算条件下，从掌子面前方到掌子面后方一定范围内的拱顶下沉分布规律，大致如下。,1,）隧道开挖后在掌子面前方一定范围内（,2a5a,）产生了下沉，我们称之为“先行位移”或称为掌子面前方的位移；,2,）在掌子面处，产生一定量的“初始位移”，此值与地质条件关系密切，视围岩条件的不同，约为最终位移值的,20,50,左右，这个位移是开挖后瞬间发生的；我们目前的量测技术是量测不到的；,3,）在掌子面后方，随掌子面的推进，产生不断增大的位移，其特点是初期的位移速度很大，而后增长的速度逐渐减缓，并趋于稳定。,这是处于一般围岩中的隧道变形的基本规律。,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,34,隧道开挖后的变形二维概貌,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,35,开挖后位移三维概貌,由上述各图可知，,隧道开挖后隧道的变形可分为掌子面前方的先行位移、掌子面位移及掌子面后方的位移三种。这三种位移是同时发生的。在所隧道施工中，各种支护方法的就是要抑制这些位移的发展，也就是抑制由这些位移引起的围岩松弛,。因此，对设计、施工来说就是要搞清楚这三种位移（变形）的产生条件和发展规律，并通过什么手段来控制其发展。,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,36,上述,3,点基本认识，引申出来的就是隧道结构设计施工的,4,点基本原则。,1,、,最大限度地利用围岩固有的支护能力,；,2,、必须,以不同的施工方法和支护方法,，控制,开挖后产生的不同的位移,；,3,、,初期支护与围岩必须成为一体,，才能发挥其控制变形的功能；,4,、在不良地质、地形条件下，,初期支护断面早期闭合,，极力控制围岩的松弛及其发展。,辅助工法,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,37,如何实现上述理念，是需要我们认真对待的问题。所谓的隧道施工技术都是围绕上述理念形成的。例如，如何控制掌子面前方的先行位移？如何控制拱脚下沉？如何利用围岩固有的支护功能？如何快速使初期支护断面早期闭合？如何等等问题，都需要一定的施工技术，予以解决。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,38,这里所谓的关键技术，就是开挖和支护中的关键技术。开挖是应力释放的方法，不同的开挖方法，应力释放的过程及程度也是不同的，支护则是应力控制的方法，同样地，不同的支护方法应力控制的过程和程度也是不同的。除开挖、支护作业外，其他作业都是辅助性的，如运输、排水、通风、量测、地质超前预报等。但这些作业也是左右开挖、支护成败的关键，也不能忽视。,因此作为关键技术主要指：,开挖、支护,。,一、控制隧道变形的关键技术,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,39,开挖、支护作业的关系定位,在矿山法施工中，开挖和支护是密切相关的。根据地质情况，其关系大致可分为以下几类：,只挖不支,；在无需支护的硬质围岩中采用的方法；,先挖后支,；开挖后进行支护的一般地质、地形条件下采用的方法；,先支后挖,；开挖前进行支护的特殊地质、地形条件下采用的方法。,我主要谈在,“,先支后挖,”,情况下，应该采取的技术对策，即：辅助工法。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,40,所谓的,“,先支后挖,”,的基本概念就是：在特殊地质、地形条件下要：,1,、,先行支护（预支护）抑制掌子面前方先行位移（变形）和掌子面位移（变形），确保掌子面和拱顶的稳定；,2,、,开挖后再用初期支护抑制掌子面后方位移、拱脚下沉、及早闭合断面，使变形（位移）在一定范围内收敛，形成一个稳定的隧道结构体系。,一般说，初期支护只能抑制掌子面后方位移的发展。对控制先行位移和掌子面位移是无能为力的。因此，为完成上述任务，就不得不借助辅助工法。这也说明了，辅助工法在不良地质、地形条件下修建隧道的重要作用。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,41,地层,稳定,措施,地层支护措施,超前支护,超前锚杆,超前自进式锚杆,超前小钢管,超前小导管,超前大管棚,超前水平高压旋喷,临时封闭或支撑,掌子面封闭,临时仰拱封闭,临时构件支撑,拱部扇形支撑,双侧壁开挖法导坑支护,地层加固措施,超前加固,超前周边加固注浆,超前全断面加固注浆,周壁加固,周壁加固注浆,地表加固,地表砂浆锚杆,地表加固注浆,保护构造物,墙式遮挡,二、辅助施工措施,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,42,涌水,处理,措施,排水措施,超前排水,超前钻孔排水,超前导坑排水,排水槽（坑）,井点降水,轻型井点降水,深井降水,注浆止水措施,超前周边止水注浆,超前帷幕止水注浆,周边止水注浆,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,辅助施工是为保证施工安全而采用的临时支护或临时加固措施。隧道常用辅助施工措施按其功能和效果，可分为地层稳定措施与涌水处理措施，地层稳定措施又可分为地层支护措施与地层加固措施，涌水处理措施又可分为排水措施与注浆止水措施。,辅助施工措施一般不考虑其支护能力对结构永久安全的影响。如需考虑其永久作用时，应进行专门分析研究后确定。,43,三、控制掌子面失稳的技术,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,44,1,、倾斜的掌子面,为了提高掌子面稳定性和作业人员的安全，采用倾斜的掌子面进行开挖，可取得良好的稳定效果。其施工步骤示于下图。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,45,2,、掌子面加固,设置掌子面锚杆的目的是给全断面开挖创造条件。掌子面锚杆的长度一般都在,6,30m,之间，为便于后期掌子面土体开挖，可采用玻璃纤维锚杆。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,46,掌子面锚杆是向掌子面前方大致水平的打设锚杆的工法（图,5.22,）。掌子面锚杆有短锚杆和长锚杆，前者是以防止松弛和裂隙张开等小崩落和岩块掉落为目的的，后者则以控制先行位移为目的的。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,47,3,、留核心土,根据研究表明，不留核心土的场合，掌子面挤出量超过,70mm,的部分可达到掌子面前方,1.3m,，而留有核心土的场合，掌子面挤出量超过,70mm,的部分，只达到掌子面前方,0.6m,处。核心土对控制掌子面挤出的效果较好。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,48,四、控制拱顶失稳、坍塌,在复杂地质、地形条件下，要想安全施工必须确保掌子面的稳定和极力控制围岩的松弛和坍塌，除加强初期支护外，必须采用有效的超前支护技术。,超前支护技术它不是辅助性的，而是支护技术中的主要方法之一，与喷混凝土、锚杆以及钢架具有同等的重要性,。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,49,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,50,预衬砌法是用厚约混凝土壳或砂浆壳，形成比较柔软的拱壳，也可以用厚约形成刚性比较大的拱壳。柔软的拱壳主要用于稳定掌子面，刚性大的拱壳用于控制地表下沉。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,51,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,52,五、加强初期支护,初期支护是抑制掌子面后方位移的主要方法。目前，加强初期支护有两种做法，一种是加大喷混凝土的厚度、加密钢架间距或者缩小锚杆间距；另外一种做法是改变喷混凝土的性能、提高钢架的规格和采用抗拔力大的锚杆。目前国内主要采用前一种做法，国外则主要采用后一种做法。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,53,开挖与支护,六、控制拱脚下沉、失稳,在台阶法施工中，控制拱脚下沉目前采用的方法有扩大拱脚、锁脚锚杆、临时仰拱、横撑等方法。,脚部补强可以把集中在脚部的荷载分散到周边的围岩中，同时提高了脚部围岩的强度和变形特性，而能够抑制围岩的破坏和变形。同时也有抑制剪切变形和抵抗水平力的效果。,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,54,位置,无钢管桩,有钢管桩,A,8mm,1mm,以下,B,21mm,7mm,C,20mm,1mm,E,63mm,13mm,F,32mm,12mm,有无脚部钢管桩的脚部下沉的比较,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,55,七、初期支护及时闭合,在复杂地质条件下，一个重要的原则，就是尽可能地在短时间内闭合断面。包括分部开挖断面的临时闭合。如上台阶的临时闭合、各种导洞的临时闭合等。施工中虽然大家都认识到临时闭合的重要性，但常常却做不到这一点。,这里我们强调的是时间因素。因为开挖后的围岩动态的发展与时间密切相关。,从时间概念上说，应该考虑的是：,1,）从开挖到设置支护的时间；,2,）从导坑开挖到整个断面闭合的时间；,3,）二次衬砌的施设时间等。,为了缩短闭合时间，应尽量控制台阶长度,。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,56,目前国内公路隧道从掌子面到环体闭合的时间,约为,34,周，太长。,初期支护的断面闭合是非常重要的。不管是采用喷混凝土，还是格栅、钢支撑，还是仰拱，一定要使之闭合，这样做虽然对后续作业有一定影响，但也要坚持这样做。,作为支护结构，闭合与不闭合，对控制周边围岩的位移和松弛，具有不可忽视的影响。其承载力可有数量级之差。,应该说，,在复杂地质条件下，所谓的快速施工，实质上就体现在大幅度的缩短断面闭合时间上,。,总结近二十年山岭隧道的实绩和经验，可以看出：隧道施工最基本的经验，就是,“,断面的早期闭合,”,，这已为众多实绩所证实。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,57,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,58,隧道的施工开挖方法设计是隧道支护结构设计及施工过程中动态设计的重要部分。在隧道支护结构设计时，应对施工开挖方法进行专项设计，并在施工过程中根据揭露的地质条件变化情况及时调整。施工开挖方法应考虑的主要因素有：,1,、隧道的工程地质和水文地质条件。,2,、隧道的长度与隧道跨度。,3,、有关环境污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。,4,、为加快施工进度和通风而增设竖井、斜井、横洞及平行导洞等。,5,、施工技术条件和机械装备状况。,6,、施工过程中安全状况。,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,59,全断面尽早闭合工法施工简便，开挖速度快，断面形状良好，周边围岩应力状态也好，支护效率高，能够把隧道开挖影响控制在最小限度。因此，在围岩状态差，需要极力控制隧道开挖影响的隧道，采用使最终断面早期闭合的全断面法和带辅助台阶的全断面法，是较好的选择。,开挖与支护,施工方法探讨：,仰拱闭合的可能位置，在前者约为,5m,左右，后者则在,30m,左右。在这,30m,范围内，控制下沉的手段，可以采用钢支撑或修筑临时仰拱。此种措施必然要增加许多费用，而且效果欠佳。,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,60,采用辅助工法的,2,个条件：,1,、掌子面位移超过总位移,20,30,的围岩；这是理论上的定量的指标；也就是说辅助工法必须把发生的掌子面位移控制在总位移的,20,30,之内，而用初期支护来处理掌子面后方的位移；,2,、是二次衬砌可能承载的地质条件；这是定性的指标。也就是说，在二次衬砌可能承载的地质条件下，必须把位移控制在不使二次衬砌承载，或承受部分荷载（,10,20,左右）的水平。,第,1,个指标需要进行理论上的研究，而且需要解决量测掌子面初始围岩的技术难题。,第,2,个指标，需要确定二次衬砌容许承载力？,开挖与支护,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,61,安全规范施工,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,62,安全规范施工,二、隧道设计对施工的关键性工艺要求,63,隧道支护衬砌设计应体现动态设计与信息化施工的思想。,1,、无论隧道长短、跨度大小，在隧道设计过程中均应制定监控量测方案，在隧道施工过程中应进行监控量测。,2,、地质条件复杂的隧道应制定超前地质预报方案。隧道长度大于,1000m,时，应进行超前地质预报工作，对于地质条件复杂的中隧道也宜进行超前地质预报工作。,3,、地质条件或衬砌结构特别复杂的隧道、周边环境对隧道变形破坏较为敏感的隧道，宜设置衬砌结构健康监测系统，并且在运营过程中对衬砌结构的工作状态进行实时监控。,隧道衬砌结构健康监测主要针对,级围岩地段、浅埋偏压地段、高地应力软岩大变形地段、特殊地质地段以及特殊支护结构地段。,三、隧道动态设计,64,1,、在,级围岩地段，当隧道埋置深度小于,30m,时属于浅埋隧道，在,级围岩地段，当隧道埋置深度小于,15m,时属于浅埋隧道，在这种情况下必须按要求进行地表变形观测，观测断面纵向间距约,20,30m,，每端洞口至少设置一个观测断面。,2,、在进行洞室开挖施工过程中，必须进行洞室周边位移变形监控量测，每次爆破施工后应进行掌子面地质及支护状态的观察。洞室周边位移量测断面在,级围岩地段纵向间距,10,15 m,左右应设置一处，在,级围岩地段纵向间距,15,20 m,左右设置一处，在,级围岩地段纵向间距,20,30 m,左右设置一处，在围岩分级比较零碎的地段每一级围岩段至少要设置一处监测断面。,3,、在施工过程中可以根据隧道地质特点和结构形式，结合现场管理各方的研究需要，可选择一些特殊监控量测项目对隧道进行深入研究，如：围岩内部位移量测、锚杆内力量测、钢支撑内力量测、喷射混凝土应力量测以及二次衬砌应力量测等。,三、隧道动态设计,监控量测,65,新奥法隧道动态设计的依据是施工过程中反馈的各种信息，其包括地质超前预报、监控量测数据、掌子面的地质描述和实际存在的地质条件，通过分析与反分析所获得的这些信息，与预设计时的地质资料对比，得出地质变化情况，对隧道施工方法（包括特殊的、辅助的施工方法）、断面开挖步骤及顺序、支护参数等进行合理调整，以保证施工安全、围岩稳定、施工质量和支护结构的经济性，然后依据现行相关规范与项目规定的要求，经过设计部门作出修改设计，报经隧道动态设计决策机构审定，由施工单位具体实施。在实施过程中，监理、监控量测、地质预报等机构，依据修改设计方案，进行监理、监测，再次获得信息，反馈到设计、施工单位，如此反复循环，直至工程完工交付使用为止。隧道采用动态设计，要求参建各方紧密配合。,三、隧道动态设计,66,隧道项目建设管理部门,组织、统一领导、协调开展动态反馈施工设计和信息化施工工作,动态反馈设计与信息化施工工作内容,各种关键技术问题的研讨会,技术处理方案的确定,技术处理方案的实施,技术咨询专家,重大技术问题咨询,设计单位,设计方案优化,关键部位、异常部位等动态反馈分析,设计变更,施工单位,施工工艺及参数的优化、信息化施工与控制,监理单位,信息化施工监理体系,信息化施工质量监理,信息化施工进度监理,信息化施工安全监理,监控量测单位,地质及支护状态观察现场监测,监测数据分析与反馈设计、施工修改建议,地质超前预报单位,地质超前预报,数据分析与反馈,施工期围岩分类,动态设计施工基本流程图,三、隧道动态设计,67,对山岭隧道建设几点展望：,1,、合理的投资、科学的工期、严谨的设计、求实的监理、规范的施工及全寿命周期的理念。,2,、建设管理模式、施工分包模式的革命性创新。,3,、施工工艺与设备的与时俱进。,4,、隐蔽工程（特别是支护与防排水系统）阶段性验收制度的完善。,5,、隧道建设材料采购质量管控体系的完善（除主材外还有近百种辅材）。,6,、安全施工、突发事故机制及设施的标准化、常态化建设。,68,汇 报 完 毕,谢 谢！,