時間：2023-03-17 18:05:53
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首先,在隧道進(jìn)洞前應(yīng)對隧道軸線范圍內(nèi)的地表水進(jìn)行了解,分析地表水的補(bǔ)給方式、來源情況,做好地表防排水工作:用分層夯實的粘土回填勘探用的坑洼、探坑;對通過隧道洞頂且底部巖層裂縫較多的溝谷,建議用漿砌片石鋪砌溝底,必要時用水泥砂漿抹面;開溝疏導(dǎo)隧道附近封閉的積水洼地,不得積水;在地表有泉眼的地方,涌水處埋設(shè)導(dǎo)管進(jìn)行泉水引排;在隧道洞口上方按設(shè)計要求做好天溝,并用漿砌片石砌筑,將地表水排到隧道穿過的地表外側(cè),防止地表水的下滲和對洞口仰坡沖刷,并與路基邊溝順接成排水系統(tǒng);洞頂開挖的仰坡、邊坡坡面可用噴射混凝土將其封閉,并對洞口上方及兩側(cè)掛網(wǎng)噴漿;若在洞頂設(shè)置高壓水池時,應(yīng)做好防滲防溢設(shè)施,且水池宜設(shè)在遠(yuǎn)離隧道軸線處等。
二、開挖過程中對涌水地段的防排水處理
(一)涌水地段的防排水處理原則。在隧道施工過程中,應(yīng)對開挖面出現(xiàn)的涌水進(jìn)行調(diào)查分析,找準(zhǔn)原因,采取“以排為主,防、排、截、堵相結(jié)合”的綜合治理原則,因地制宜地制定治理方案,達(dá)到排水通暢、防水可靠、經(jīng)濟(jì)合理和不留后患的目的。
(二)涌水地段的原因分析。造成隧道涌水現(xiàn)象一般是由于地下水發(fā)育,洞壁局部有水流涌出;碰到斷層地帶,巖石破碎,裂隙發(fā)育,出現(xiàn)涌水現(xiàn)象;洞頂覆蓋層較薄,巖石裂隙發(fā)育,開挖地表水下滲等原因。施工中應(yīng)對洞內(nèi)的出水部位、水量大小、涌水情況、變化規(guī)律、補(bǔ)給來源及水質(zhì)成分等做好觀測和記錄,并不斷改善防排水措施。
(三)涌水地段的處理方法。對于洞內(nèi)涌水或地下水位較高的地段,可采用超前鉆孔排水、輔助坑道排水、超前小導(dǎo)管預(yù)注漿堵水、超前圍巖預(yù)注漿堵水、井點降水及深井降水等輔助施工方法。當(dāng)涌水較集中時,噴錨前可用打孔或開縫的摩擦錨桿進(jìn)行排水;當(dāng)涌水面積較大時,噴錨前可在圍巖表面設(shè)置樹枝狀軟式透水管,對涌水進(jìn)行引排,然后再噴射混凝土;當(dāng)涌水嚴(yán)重時,可在圍巖表面設(shè)置匯水孔,邊排水邊噴射。
三、二次襯砌中防排水處理與控制
(一)防水層安裝與控制
1.防水層進(jìn)場時檢查。除按必要的工作程序進(jìn)行取樣檢查外,還應(yīng)檢查防水板表面是否存在變色、皺紋(厚薄不均)、斑點、撕裂、刀痕、小孔等缺陷,存在質(zhì)量缺陷時,應(yīng)及時處理。
2.防水層鋪設(shè)前對初期支護(hù)的檢查和處理。防水層鋪掛前,應(yīng)先對初期支護(hù)噴射混凝土進(jìn)行量測,對欠挖部位加以鑿除,對噴射混凝土表面凹凸顯著部位應(yīng)分層噴射找平。外露的錨桿頭及鋼筋網(wǎng)應(yīng)頭齊根切除,并用水泥砂漿抹平,使混凝土表面平順。
3.防水層鋪設(shè)好后檢查和處理。防水層鋪掛結(jié)束,監(jiān)理工程師應(yīng)對其焊接質(zhì)量和防水層鋪設(shè)質(zhì)量進(jìn)行檢查。其檢查方法有:(1)用手托起防水板,看其是否能與噴射混凝土密貼。(2)看防水板表面是否有被劃破、扯破、扎破等破損現(xiàn)象。(3)看焊接或粘結(jié)寬度(焊接時,搭接寬度為10cm,兩側(cè)焊縫寬度應(yīng)不小于2.5cm;粘結(jié)時,搭接寬度為10cm,粘結(jié)寬度不小于5cm)是否符合要求,且有無漏焊、假焊、烤焦等現(xiàn)象。(4)拱部及拱墻壁露的錨固點(釘子)是否有塑料片覆蓋。(5)每鋪設(shè)20延長米～30延長米,剪開焊縫2處～3處,每處0.5m?？词欠裼屑俸浮⒙┖脯F(xiàn)象。(6)進(jìn)行壓水(氣)試驗,看其有無漏水(氣)現(xiàn)象等,檢查防水板鋪掛質(zhì)量。如果發(fā)現(xiàn)存在問題,除應(yīng)詳細(xì)記錄外,并立即通知施工單位進(jìn)行修補(bǔ),不合格者應(yīng)堅決要求返工。
(二)止水帶安裝與控制
防水混凝土施工縫是襯砌防水混凝土間隙灌注施工造成的,對于施工縫的防排水處理,在復(fù)合式襯砌中,一般采用塑料止水帶或橡膠止水帶。
1.二次襯砌端部的檢查與處理。在澆筑二次襯砌混凝土前,可用鋼絲刷將上層混凝土刷毛,或在襯砌混凝土澆筑完后4h-12h內(nèi),用高壓水將混凝土表面沖洗干凈,并檢查止水帶接頭是否完好,止水帶在混凝土澆筑過程中是否刺破,止水帶是否發(fā)生偏移,如發(fā)現(xiàn)有割傷、破裂、接頭松動及偏移現(xiàn)象,應(yīng)及時修補(bǔ)和處理,以保證止水帶防水功能。
2.止水帶安裝質(zhì)量的檢查與處理。檢查是否有固定止水帶和防止偏移的輔助設(shè)施、止水帶接頭寬度是否符合要求、止水帶是否割傷破裂、止水帶是否有卡環(huán)固定并伸入兩端混凝土內(nèi)等項目,做好詳細(xì)檢查記錄,如存在問題時,應(yīng)立即通知施工單位進(jìn)行修補(bǔ),不合格者應(yīng)堅決要求返工。
(三)混凝土澆筑與控制
襯砌混凝土施工時,應(yīng)督促施工單位加強(qiáng)商品砼的后倉管理,定期不定期的進(jìn)行檢查?；炷琳駬v時必須專人負(fù)責(zé),避免出現(xiàn)欠振、漏振、過振等現(xiàn)象。加強(qiáng)施工縫、變形縫等薄弱環(huán)節(jié)的混凝土振搗,排除止水帶底部氣泡和空隙,使止水帶和混凝土緊密結(jié)合。
四、二次襯砌滲漏處理與控制
(一)引流堵漏。對于滴水及裂紋滲漏處,可采用鑿槽引流堵漏施工方法。如在滲漏部位順裂縫走向?qū)⒁r砌混凝土鑿出一定寬度和深度(如寬20mm,深30mm)的溝槽,埋設(shè)直徑略大于溝槽寬度或與溝槽寬度相當(dāng)?shù)陌雸A膠管將水引入邊墻排水溝內(nèi),再用無紡布覆蓋半圓膠管或防水堵漏劑封堵,然后用顏色相當(dāng)?shù)姆浪炷练舛禄蚰妗?/p>
(二)注漿堵漏。對于滲漏嚴(yán)重部位,可采用注漿堵漏施工方法。如在滲漏部位鑿出一定寬度和深度(如直徑80mm,深40mm)的凹坑,清理混凝土渣,并檢查表面混凝土密實性,從滲漏部位向襯砌鉆孔,其深度建議控制在襯砌厚度范圍內(nèi),埋管注漿,其注漿漿液通過設(shè)計確定。注漿結(jié)束后,其凹坑可按文中上述4.1方法做防水堵漏處理。
五、結(jié)語
每道工序的施工質(zhì)量都對隧道防排水效果產(chǎn)生很大的影響,施工中的每一點疏忽都可能造成滲漏水隱患。因此,應(yīng)加強(qiáng)對每道工序的施工質(zhì)量控制,嚴(yán)格按規(guī)范施工確保施工達(dá)到設(shè)計效果,使隧道防排水工程質(zhì)量有保證。
參考文獻(xiàn):
[1]JTJ4294,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].
[2]JTJ07198,公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)(隧道部分)[S].
關(guān)鍵字：隧道覆蓋覆蓋規(guī)劃鐵路隧道公路隧道
一、概述
對重要的公路、鐵路實現(xiàn)全線覆蓋是運營商提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)，是提高綜合競爭力的一個有力手段。從交通角度來看，目前大多數(shù)隧道的目的是覆蓋盲區(qū)，因此需要結(jié)合交通線路的覆蓋設(shè)計來制訂專門的隧道覆蓋解決方案。
隧道覆蓋主要分為鐵路隧道、公路隧道、地鐵隧道等，每種隧道具有不同的特點，一般來說公路隧道比較寬敞，對隧道里面的覆蓋狀況，有車通過與無車通過時差別不大。車輛通過時，隧道內(nèi)剩余空間較大，可根據(jù)實際情況選擇尺寸大一些的天線，以獲取較高的增益，使覆蓋范圍更大。而鐵路隧道一般來說要狹窄一些，特別是當(dāng)火車經(jīng)過時，被火車填充后所剩余的空間很小，火車對隧道的填充會對信號的傳播產(chǎn)生較大的影響，且天線系統(tǒng)的安裝空間有限，使天線的尺寸和增益受到很大的限制。另外，不管是哪種隧道，都存在長短不一的狀況，短的隧道只有幾百米，而長的隧道有十幾公里。在解決短隧道覆蓋時，可采用靈活經(jīng)濟(jì)的手段，如在隧道口附近用普通的天線向隧道里進(jìn)行覆蓋。但是，這些手段可能在解決長隧道覆蓋時不起作用，對于長隧道的覆蓋必須采取其它一些手段。因此，對于每段隧道的解決方案可能都會有所區(qū)別，必須根據(jù)實際情況來選定覆蓋解決方案。
在進(jìn)行隧道覆蓋規(guī)劃之前，一般需要知道以下數(shù)據(jù)：
隧道長度、隧道寬度、隧道孔數(shù)（1、2）、覆蓋概率（50%、90%、95%、98%、99%）、隧道結(jié)構(gòu)（金屬、混凝土）、載頻數(shù)目、隧道中最小接收電平（一般為-85dBm到-102dBm）、隧道孔間距、AC/DC是否可用、墻壁能否打孔、隧道入口處的信號電平、隧道內(nèi)部已有信號電平等。
二、隧道覆蓋的信號源選擇
為了提供隧道覆蓋，一個GSM信號源與一套分布式系統(tǒng)是必要的。信號源的選擇，需要根據(jù)隧道附近的無線覆蓋狀況和傳輸、話務(wù)、現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等情況來決定。隧道覆蓋所采用的信號源包括宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站等。
對于鐵路、公路隧道覆蓋來說，由于其話務(wù)量小，宏蜂窩基站作為信號源較為少用。但是，在城市地鐵隧道中，人流量大，話務(wù)量也高，這種場合不僅要覆蓋站臺，而且還要覆蓋鐵路系統(tǒng)出口等地方，可采用容量較大的宏蜂窩基站。
使用宏蜂窩基站的優(yōu)點是可以提供更多的信道資源、擴(kuò)容較為容易、單個基站覆蓋能力強(qiáng)；缺點是需要用電纜從BTS設(shè)備所在的機(jī)房引入信號覆蓋隧道、增加了饋線損耗、需要較大的機(jī)房等配套設(shè)備、總的投資費用高。
對容量要求不是很高的隧道覆蓋，可采用微峰窩基站。使用微蜂窩基站的優(yōu)點是所需設(shè)備空間小、所需配套設(shè)備少、總的投資費用低。
如果附近有信號源可以利用，則可采用無線直放站來作為隧道覆蓋的信號源。采用直放站往往是網(wǎng)絡(luò)拓展的第一步，在網(wǎng)絡(luò)容量上升后再用GSM基站來替換。采用直放站作為信號源的優(yōu)點包括：無需傳輸、綜合成本低、可將遠(yuǎn)處的話務(wù)帶給施主小區(qū)，使小區(qū)的信道利用率更高、安裝速度快等。無線直放站有寬帶直放站和選頻直放站兩種，采用無線直放站會使得網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度增加，不便維護(hù)，另外在采用選頻直放站時，施主小區(qū)的頻率發(fā)生變更后，直放站的頻率也要進(jìn)行調(diào)整，不利于整網(wǎng)規(guī)劃和優(yōu)化，施主天線和重發(fā)天線需要有足夠的隔離度，造成安裝空間上有些困難等缺點。除采用無線直放站以之外，也可采用光纖直放站作為信號源對隧道進(jìn)行覆蓋。
在實際工程之中，必須根據(jù)隧道長度、隧道附近的覆蓋狀況、基站分布、話務(wù)分布、建站條件等因素選擇信號源，微蜂窩基站和直放站是隧道覆蓋建設(shè)常用的信號源。
三、隧道覆蓋的天饋系統(tǒng)選擇
在選擇好了GSM信號源之后，則必須根據(jù)實際情況配置天饋系統(tǒng)，對隧道進(jìn)行覆蓋。通常有三種不同配置的天饋系統(tǒng)：同軸饋電無源分布式天線、光纖饋電有源分布式天線、泄漏電纜。
1、同軸饋電無源分布式天線
這種覆蓋方案的設(shè)計比較靈活、價格相對低、安裝較方便。同軸電纜的饋管衰減較小，天線增益的選擇主要取決于安裝條件，在條件許可的情況下，可選用增益相對較高的天線，來提高覆蓋范圍。該方案的簡化版就是采用單根天線對隧道進(jìn)行覆蓋，對于較短的隧道來說，這種方案確實是一種低成本解決方案。
2、光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)
在某些復(fù)雜的隧道覆蓋環(huán)境中，可采用光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)來替代同軸饋電無源分布式天線系統(tǒng)。它更適用于覆蓋地下隧道（地鐵隧道）和站臺。采用光纖饋電有源分布式天線系統(tǒng)的主要好處包括在室內(nèi)安裝的電纜數(shù)減少、可適用更細(xì)的電纜、采用光纜可降低電磁干擾、在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)中設(shè)計更靈活等，缺點是成本高。
3、泄露電纜
采用泄漏電纜進(jìn)行隧道覆蓋，是一種最為常用的方法，這種方法的好處在于：
可減小信號陰影和遮擋，在復(fù)雜的隧道中采用分布式天線，手機(jī)與某特定天線之間可能會受到遮擋，導(dǎo)致覆蓋不好；
信號波動范圍減少，與其它天線系統(tǒng)相比，隧道內(nèi)信號覆蓋均勻；
可對多種服務(wù)同時提供覆蓋，泄漏電纜本質(zhì)上是寬帶系統(tǒng)，多種不同的無線系統(tǒng)可以共享同一泄漏電纜，考慮到在隧道中經(jīng)常使用某些無線系統(tǒng)（尋呼系統(tǒng)、告警系統(tǒng)、廣播等），采用共享一條泄漏電纜的方法，可省去架設(shè)多條天線的工程。
泄漏電纜覆蓋設(shè)計是一項非常成熟的技術(shù)，其設(shè)計方案相對簡單，本文不作重點分析。下面重點分析采用普通同軸饋電無源分布式天線進(jìn)行隧道覆蓋的設(shè)計方案。
四、隧道的無線傳播
無線電波在隧道中傳播時具有隧道效應(yīng)，信號傳播是墻壁反射與直射的結(jié)果，其中直射為主要分量。華為公司基于ITU－R建議，根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對傳播模型進(jìn)行了修正，得出一簡單實用的隧道傳播模型，用于進(jìn)行隧道覆蓋設(shè)計，該傳播模型為：
Lpath=20lgf+30lgd―8dB
其中:
1.隱蔽性大
隧道竣工后，只能見其外觀，而內(nèi)部的光爆效果，初期支護(hù)的噴砼、錨桿、鋼格柵、鋼拱架、防排水的環(huán)向水管、防水板、中心水管、二襯厚度等全部被隱蔽。因此，隧道工程的質(zhì)量其本質(zhì)就是“內(nèi)實”，也就是說，要把隱蔽工程的質(zhì)量做到實處，不留后患；
2.工序復(fù)雜
在有限的空間內(nèi)要完成鉆孔、裝藥、爆破、出渣；初期支護(hù)的噴砼、錨桿施作（鉆孔，安設(shè)錨桿）；防排水的環(huán)向水管安設(shè)。中心水管的開挖、安設(shè)，防水板懸掛、邊溝施作，二襯的施作、墊層施作……等工序交叉作業(yè)并造成工序之間的相互制約。
3.工序的循環(huán)性
從開挖：鉆眼——裝藥——爆破——通風(fēng)——出渣；初期支護(hù)：初噴砼——鉆錨桿孔——安設(shè)錨桿——復(fù)噴砼；二襯臺車定位——澆筑砼……各工序的周而復(fù)始的施工，形成了隧道施工的循環(huán)性。
4.地質(zhì)條件的影響
山嶺隧道施工過程中，都是受到地質(zhì)條件的約束，經(jīng)常遇到褶皺、斷層、節(jié)理等地質(zhì)構(gòu)造現(xiàn)象。斷層、節(jié)理是影響巖體穩(wěn)定的重要因素，是評價隧道圍巖類別的主要依據(jù)；而且相當(dāng)多的不良地質(zhì)，施工中的地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生均與地質(zhì)構(gòu)造密切相關(guān)。
5.施工動態(tài)的應(yīng)變性
由于地質(zhì)勘探的局限性和地質(zhì)條件的復(fù)雜性及多變性，隧道施工過程中經(jīng)常會遇到突然變化的地質(zhì)條件，意外情況（如塌方、漏水等），原制定的施工方案、施工技術(shù)措施和施工進(jìn)度等也必須隨之變更。
6.全天候作業(yè)
隧道是24小時作業(yè)，不受白天、夜晚、氣象的影響。
二、隧道監(jiān)理工作要點
隧道工程施工的特性，歸納起來是：其一，工程質(zhì)量的隱蔽性大；其二，地質(zhì)條件變化對施工的應(yīng)變性；其三，全天候作業(yè)對監(jiān)理人員的影響。
隧道工程每一個分項工程、子分項工程、工序都是隱蔽的，這樣就要求對其每一分項工程、每個工序、每個環(huán)節(jié)都要認(rèn)真監(jiān)理，保證質(zhì)量合格，否則將造成質(zhì)量隱患。為了適應(yīng)隧道施工的特性，監(jiān)理工作的要點是：
1.隧道監(jiān)理素質(zhì)要求
（1）要求監(jiān)理人員必須具有高度的責(zé)任心，良好的職業(yè)道德，在獨立執(zhí)行監(jiān)理任務(wù)時，敢于嚴(yán)格的按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計進(jìn)行檢查，敢于堅持原則；
（2）隧道工程是一項綜合技術(shù)性很強(qiáng)的工作，加之地質(zhì)條件的變化，特別是不良地質(zhì)出現(xiàn)時，要有果斷的應(yīng)變能力，所以要求監(jiān)理人員要有較全面的相關(guān)科學(xué)知識；
（3）施工技術(shù)很重要的是實踐經(jīng)驗，要求監(jiān)理人員要理論聯(lián)系實際，分析提出處理問題的能力；
（4）隧道施工是全天候24小時施工，報檢的頻率是相當(dāng)高的，因此，要求監(jiān)理人員要有吃苦耐勞的精神。
2.質(zhì)量控制方法
（1）事前監(jiān)理
一項工程尚未施工時，要對其準(zhǔn)備工作進(jìn)行檢查，通過經(jīng)驗可預(yù)測到這一工序?qū)l(fā)生哪些質(zhì)量問題，做到心中有數(shù)，提供施工單位注意，以免造成返工的損失。如二襯施工最容易發(fā)生局部欠挖，而造成二襯厚度不夠，對此，在即將移臺車之前進(jìn)行目測，懷疑有可能出現(xiàn)欠挖的地方及時向施工單位提出進(jìn)行復(fù)測，防止事后發(fā)現(xiàn)而造成返工，這就是事前監(jiān)理所起的作用。
（2）事中監(jiān)理
對正在作業(yè)的地點，進(jìn)行巡視檢查，如二襯邊墻立模板的過程，主動檢查邊墻厚度是否合格，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。
（3）報檢檢查
這是整個質(zhì)量控制的關(guān)鍵工作，各分項工程、子分項工程，開工之前必須報檢，經(jīng)監(jiān)理檢查合格后方可開工。
隧道各分項工程、子分項工程的報檢項目如報檢園環(huán)圖所示：
從報檢園環(huán)圖可明顯看出各分項工程、子分項工程都需要通過報檢來對其質(zhì)量進(jìn)行控制，其中任何一項被忽略或遺漏報檢就會造成監(jiān)理對質(zhì)量的失控，從而造成質(zhì)量隱患，所以說報檢程序的實施是質(zhì)量控制的核心工作。
三、報檢實施
1.建立“報檢制度及其管理方法”，結(jié)合本項目建立具體的報檢管理辦法，其內(nèi)容要將各分項工程細(xì)化，明確報檢的各個子分項工程、報檢程序、報檢管理，明確自檢人員、監(jiān)理人員的職責(zé)；
2.報檢制度的實施是整個工作成敗的關(guān)鍵，從“報檢園環(huán)圖”可知，報檢頻率很高，加之人為的因素，可使報檢頻率成數(shù)倍的增長。往往出現(xiàn)一天24小時的不間斷報檢，這為報檢制度的落實增加了很大困難；
3.堅持報檢程序：報檢必須由項目部負(fù)責(zé)施工的有關(guān)人員自檢合格后方可向監(jiān)理報檢，否則，監(jiān)理人員有權(quán)不予受理。
4.信息管理：建立監(jiān)理交接班日志，必須及時、全面、準(zhǔn)確的將報檢資料作好記錄隨時備查。
四、結(jié)論
隧道工程的隱蔽性決定了對其任何一個分項工程、子分項工程的質(zhì)量都是要一絲不茍的進(jìn)行監(jiān)理，而監(jiān)理最有效的辦法就是通過“報檢制度的實施”來實現(xiàn)，否則，監(jiān)理對質(zhì)量就會造成失控，所以說“報檢”是質(zhì)量控制的核心工作。監(jiān)理人員要用最大的努力去落實，才能保證隧道工程達(dá)到“內(nèi)實外美”的整體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
施工圖變更設(shè)計
2009年6月底，由于工期緊迫，施工單位提出將隧道原設(shè)計厚40cm初襯模筑混凝土變更為厚30cm噴射混凝土，混凝土強(qiáng)度參數(shù)不變，且掛鋼筋網(wǎng)，初期支護(hù)鋼拱架型號Ⅰ16變?yōu)棰?0b，增強(qiáng)施工靈活性，較大程度地加快施工進(jìn)度。業(yè)主、監(jiān)理同意，并依據(jù)2009年6月25日土工實驗報告中的數(shù)據(jù)，設(shè)計單位同意變更上述隧道初期支護(hù)相關(guān)施工圖。
隧道坍塌及分析
隧道初期支護(hù)坍塌施工單位由隧道出口方向進(jìn)行洞身開挖施工。2009年8月3日晚，當(dāng)施工至K1+043時，K1+077—K1+043段發(fā)生洞頂塌方，地表出現(xiàn)不同程度沉陷。塌方時，正值工人休息，掌子面沒有施工人員，無傷亡。原因分析a)據(jù)現(xiàn)場踏勘，從工程施工的角度出發(fā)，該隧道為小導(dǎo)管注單液漿超前支護(hù)，施工中小導(dǎo)管注漿壓力不足，未能形成拱頂?shù)沫h(huán)效應(yīng)，另外施工雖采用上下臺階法施工，但上臺階設(shè)置的臨時仰拱未能及時跟進(jìn)或施工質(zhì)量不高，從而使初期支護(hù)形不成封閉環(huán)，加之上臺階工字鋼落腳處地質(zhì)條件差，隨著圍巖應(yīng)力的釋放以及變形的積累，極易產(chǎn)生初期支護(hù)下沉變形，造成坍塌。b)補(bǔ)充地質(zhì)勘察報告《陽城縣北留鎮(zhèn)隧道工程土體物理力學(xué)性質(zhì)檢測報告》（2009.8）認(rèn)為勘探深度范圍內(nèi)地基土沉積時代成因類型主要為第四系中更新統(tǒng)紅色粉質(zhì)黏土。地下水埋藏深度距地表19.0～25.0m，水位標(biāo)高652.46～657.67m，為孔隙潛水類型，來源為大氣降水。場地環(huán)境類別為Ⅲ類，場地土對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均不具腐蝕性；場地土體無膨脹性，豎向收縮率0.40～4.05。坍塌前一周出現(xiàn)過強(qiáng)降水，經(jīng)土質(zhì)分析，含水量隨深度的增加而增大，最小含水量7.3%，位于最上部；最大含水量為26.4%；地層中含水量較大，致使土體的抗壓和抗剪性降低，是造成隧道洞頂塌方的又一重要因素（見圖2）。
處治方案及施工措施
綜合分析隧道洞頂坍塌各種因素，并根據(jù)補(bǔ)充鉆探資料及現(xiàn)場觀測，通過深入研究和仔細(xì)論證，本著處理措施應(yīng)安全、經(jīng)濟(jì)、可行的原則，提出隧道塌方段地表和洞內(nèi)注漿加固的綜合處治方案。初襯已封閉的段落對初襯已封閉的段落，馬上做好二次襯砌，進(jìn)一步保證隧道的安全。對作了拱部初期支護(hù)，但未作仰拱的段落，拱腳用φ42、長4.0m的鎖腳錨管進(jìn)行注漿加固，以免造成更大的損失。鎖腳錨管注水泥—水玻璃雙液漿，注漿壓力不小于1.0MPa；雙液漿參數(shù)為水泥∶水玻璃＝1∶0.5，水泥漿水灰比為1∶1，水泥標(biāo)號為42.5。隧道塌方段地表塌陷處理a)先在洞內(nèi)既有掌子面插φ42×6和φ89×7花管，長6.0m，外插角分別為10°、20°，水平搭接不小于1.0m，并注雙液漿，間距1.0m，呈梅花型布置，把隧道內(nèi)塌落土體整體加固。b)對隧道山頂水廠道路下土體進(jìn)行注漿加固，并采取足夠的支撐措施以保證道路和施工的安全。c)在塌陷處適當(dāng)放緩邊坡開挖至距地表深約8m處，做矢跨比為1/12的土牛；開挖時一定要注意邊坡的穩(wěn)定，必要時要對邊坡進(jìn)行加固。d)在土牛上，做厚為70cm的鋼筋混凝土防護(hù)罩，防護(hù)罩四邊要坐在開挖面四周沒有擾動的原狀土上。防護(hù)罩采用C30現(xiàn)澆鋼筋混凝土，從北向南分段連續(xù)施工，每次進(jìn)度沿路線方向長6.0m。e)防護(hù)罩四周沿路線方向每5.0m預(yù)留一個直徑10cm的孔，以便隧道頂部塌陷土層有空洞時注入粉煤灰等輕質(zhì)材料填充密實。f)防護(hù)罩四周腳部按梅花型設(shè)置φ42、長5.0m、縱向間距0.5m的鎖腳錨管，并雙液注漿，端部伸入防護(hù)罩中不小于0.5m。注漿后與防護(hù)罩中鋼筋焊接，最后在防護(hù)罩四腳處回填高1.0m的漿砌片石，頂緊以穩(wěn)定四周土體。g)緊靠山頂水廠道路一側(cè)的防護(hù)罩一定要坐于道路下原狀土上，并且在防護(hù)罩上砌石頂緊道路下土體。圖2K1+040處勘探孔含水量變化曲線5.3隧道內(nèi)塌方段處理a)在掌子面固結(jié)的土體，保留中部坡道，不對稱開挖兩側(cè)土體，新開挖出的掌子面用蛇皮袋裝土分兩層臺階壘防護(hù)墻，臺階寬度要不小于1.0m。b)壘好防護(hù)墻后，不對稱施作K1+077—K1+083段已作拱部支護(hù)而未塌落的兩側(cè)邊墻和仰拱。仰拱采用C25模筑現(xiàn)澆混凝土，拱腳混凝土底部基礎(chǔ)要擴(kuò)大，以增加接觸面積，并增設(shè)支撐墊板來增強(qiáng)拱腳承載力，減少拱頂下沉。墻角用φ42、長4.0m的鎖腳錨管，每處2根。c)在離隧道洞頂塌方段較近時，停止前進(jìn)。施作該段二次襯砌仰拱混凝土，預(yù)留兩側(cè)鋼筋，并施作片石混凝土回填至排水溝底部。d)對于K0+965—K1+077未開挖和塌陷段落，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑上下微臺階先墻后拱開挖法。并輔以超前中、小導(dǎo)管及鎖腳錨管等措施，按照“管超前、短進(jìn)尺、少擾動；強(qiáng)支護(hù)、早封閉、快成環(huán)；勤量測、緊襯砌”的原則，各道工序緊密銜接，環(huán)環(huán)相扣，隨挖隨支，保證隧道初期支護(hù)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與施工安全（見表1）。隧道二次襯砌配筋二次襯砌配筋根據(jù)不同情況分為4段進(jìn)行：K0+965—K1+030段、K1+030—K1+083隧道冒頂段、K1+083—K1+088二襯加強(qiáng)段、K1+088—K1+120段。其中K0+965—K1+030、K1+030—K1+083兩段，二次襯砌為全封閉式配筋；K1+083—K1+088、K1+088—K1+120兩段，由于隧道底部現(xiàn)已片石混凝土回填接近路面標(biāo)高，所以僅在片石混凝土回填頂面以上二次襯砌配筋，并且在墻腳設(shè)置φ42、長4.0m的鎖腳錨管。
監(jiān)控量測
引起隧道滲漏水的原因很多，具體原因如下：
1.設(shè)計上的原因
（1）由于某種原因，隧道設(shè)計在山溝破碎帶或斷帶上又未進(jìn)行防排水處理，地表水大量補(bǔ)給地下，最終造成隧道滲漏；(2)對不穩(wěn)定的地基沒有進(jìn)行處理造成地基不均勻沉降,導(dǎo)致補(bǔ)砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)縫或隙,從而產(chǎn)生滲漏現(xiàn)象；（3）拆模時間過早，或圍巖壓力過大超過襯砌體的設(shè)計荷載等，都能使襯砌內(nèi)應(yīng)力超過其破壞強(qiáng)度而導(dǎo)致隙和縫。
2.施工原因
（1）混凝土沒有按放水級配設(shè)計施工，在地下水壓力較大的地方，由于抗?jié)B標(biāo)號低于相應(yīng)水壓，從而出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。（2）混凝土搗固不密實，形成蜂窩，因而局部滲漏較多。混凝土在硬化過程中，由于多余水分（未起水滑作用的游離水分）的蒸發(fā)，在混凝土中形成透水的開放性毛細(xì)管路，尤其是混凝土拌合物在沉降水過程中析出的一部分備擠向上面，一部分聚集在集料顆粒上面形成透水的管。（3）襯砌混凝土材料中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。（4）灌注混凝土的工作未加處理或處理不當(dāng)，產(chǎn)生結(jié)合不嚴(yán)的漏水縫隙。（5）先拱后墻或先墻后拱施工的拱墻連接處填不嚴(yán)，形成滲漏。（6）預(yù)留孔洞沒有按防水要求處理也會形成滲漏通道。
3.襯砌周圍的天然水PH值超標(biāo)對襯砌混凝土具有一定的腐蝕性，常見的有碳酸性，酸鹽性加鎂鹽性腐蝕。
二、隧道防水技術(shù)及施工措施1.防水混凝土防滲漏
混凝土是一種非均性材料，從微觀上看屬于多孔體，體內(nèi)含有許多大小不同的微細(xì)孔隙。這些孔隙或因不同分為施工孔隙（由于澆灌、振搗質(zhì)量的不良所引起）和構(gòu)造孔隙（由于配比不當(dāng)?shù)仍蛩饕穑?。防水混凝土是從材料和施工兩方面抑制和減少混凝土內(nèi)部孔隙的生成，改變孔隙的特性（形狀和大?。氯┧诽岣呋炷帘旧砻軐嵭詠磉_(dá)到防水的目的。它可分為防水混凝土，外加劑混凝土和膨脹水泥防水混凝土三種。
（1）普通防水混凝土
普通防水混凝土是以調(diào)整配合比的方法來提高自身的密實度和抗?jié)B性的一種混凝土。要配制出質(zhì)量良好的防水混凝土，一定要遵循以下技術(shù)要求：
a.水灰比不得大于0.6。
b.混凝土的水泥用量不小于300kg/m3。
c.含砂率尾30～40%，灰砂比1∶2～1∶2.5。
（2）外加劑防水混凝土
外加劑防水混凝土是依靠摻入少量有機(jī)或無機(jī)物外加劑來改混凝土的和易性，提高其密實性和抗?jié)B性，以適應(yīng)工程防水需要的一種混凝土。按所摻外加劑的種類不同可分為減水劑防水混凝土，加氣劑防水混凝土，三醇胺防水混凝土和化鐵防水混凝土。
a.防水混凝土
減水劑對水泥有強(qiáng)烈的分散作用，提高了混凝土的和易性。因此摻入減水劑后，可大大降低拌和用水，這樣就減少了游離子，可以改善混凝土孔隙的分布，其孔徑劑總孔隙率均顯著減少，混凝土的密實性和抗?jié)B性從而得提高。在使用時，木鈣、糖蜜得摻量占水泥重量的0.2%~0.3%，超過0.3%時，將使用混凝土強(qiáng)度降低劑過分緩凝。
b.加氣劑防水混凝土
c.三乙醇胺水防水混凝土
d.氯化鐵防水混凝土
氯化鐵防水劑的主要成分是三氯化鐵和氯化亞鐵，摻入適量的氯化鐵防水劑，可以大大提高混凝土的抗?jié)B透性。是幾種常用外加劑防水混凝土中抗?jié)B性最好的一種。
氯化鐵防水劑的摻量一般以3%為宜，摻量過多，對鋼筋銹蝕，混凝土干縮和凝結(jié)時間都有影響；摻量過少，則效果不顯著，水灰比應(yīng)不大于0.55，拌和水中應(yīng)扣除防水劑的含水量，水泥用量不少于310kg/m3，坍落度為3~5cm。冬季配置氯化鐵防水混凝土?xí)r，應(yīng)采用硅酸水泥，為了加速凝固，可將氯化鐵防水劑摻量適當(dāng)提高但不大于5%。
（3）膨脹水泥混凝土
膨脹水泥混凝土依靠水泥本身在水化硬化過程中形成大量體積增強(qiáng)大的結(jié)晶體，并產(chǎn)生一定膨脹能來減少或消除混凝土的體積收縮提高混凝土的抗裂性，從而提高混凝土的防水的能力，這是一種從內(nèi)因解決混凝土抗?jié)B性的新途徑。
2.各種縫隙防漏
混凝土襯砌一般有三種縫隙，即施工縫、伸縮縫、沉降縫。這縫隙都是地下隧道滲漏的主要部位，必須注意處理。
施工縫是襯砌混凝土間歇灌注時造成的，是防水工程的薄弱環(huán)節(jié)之一。一般在灌注第二次混凝土前，將第一次襯砌接頭表面刷洗干凈，鋪上20~25m厚的水泥砂漿。
沉降縫又稱變形縫，是為防止不均勻沉降引起襯砌的開裂而設(shè)置的。伸縮縫是考慮混凝土的熱脹冷縮而設(shè)置的縫隙。這兩種縫隙也是滲漏水的主要通道。防水措施有瀝青防水、瀝青木板或橡膠帶防水等方法。其中橡膠防水適用要求較嚴(yán)的襯砌工程。3.疏排水
對一般性圍巖裂隙滲水，采用相應(yīng)的疏排水措施，將地下水引出，減輕地下水對襯砌結(jié)構(gòu)的壓力，有利于更好地進(jìn)行防水，具體方式常采用盲溝、洞內(nèi)排水溝及沉井等。
三、防水混凝土工程的施工
防水混凝土工程質(zhì)量的好壞不僅取決于混凝土本身及其配比，而且施工過程中的各種工序?qū)ζ滟|(zhì)量有一定的影響，因此施工時，必須嚴(yán)格控制施工環(huán)節(jié)，避免一切可能造成滲漏的隱患。(1)材料配合比必須認(rèn)真按設(shè)計要求確定。(2)嚴(yán)格檢查、化驗各種原材料，確保材料質(zhì)量。(3)防水混凝土施工，應(yīng)盡可能一次澆灌完成，盡可能加長每次砌長度，以減少施工縫。(4)做好基坑排水工作，嚴(yán)防地下水及地面水流入基坑造成積水，影響混凝土正常硬化，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B性下降。(5)混凝土運輸過程中，要防止產(chǎn)生離析和坍落度損失。(6)混凝土必須振搗密實，采用機(jī)械振搗時插入式振搗器插入，間距不超過有效半徑的1.5倍，要避免欠振、漏振和過振，要避免振搗器觸及模板、止水帶及埋設(shè)件等。(7)要加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，為防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫，不宜過早拆模。
四、結(jié)束語
隧道防水，除了施工和技術(shù)方面的因素外，加強(qiáng)管理也是一個至關(guān)重要的因素。用長遠(yuǎn)發(fā)展的眼光看，只有加強(qiáng)管理，努力提高整體技術(shù)水平，才能保證工期，創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程，才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，企業(yè)才能得以發(fā)展。
[摘要]隧道防水，除了施工和技術(shù)方面的因素，還要加強(qiáng)管理，只有這樣，才能保證工期，創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程。本文針對隧道滲漏水，分析了各種原因，提出了以排為主，防、排、截堵相結(jié)合的原則，闡述了隧道滲漏水治理措施和方法。
[關(guān)健詞]隧道防滲漏技術(shù)因素
（一）多單位共同管理的問題以后云臺山隧道為例，該隧道管理采用分包方式進(jìn)行。公管公司主要負(fù)責(zé)道路及設(shè)施設(shè)備的檢測，編制年度維修計劃，通過招標(biāo)方式對外分包，開展監(jiān)控和巡查工作，配合交警、路政的執(zhí)法工作。試運行3年來，隧道內(nèi)發(fā)生一起轎車失控碰撞電纜溝事故、一起重載運貨車側(cè)翻事故和一起集裝箱車車頭自燃事故。雖然沒有較大事故的發(fā)生，但是由于隧道各管理單位只負(fù)責(zé)自己分管工作，力量分散，缺乏有效的聯(lián)動機(jī)制。每年進(jìn)行的聯(lián)合演練，大都是公管公司制定相關(guān)預(yù)案，各單位只是參與行動，不能真正做到各單位的聯(lián)動協(xié)同作戰(zhàn)。所以，一旦發(fā)生較大的消防安全事故，不能將各單位資源進(jìn)行合理有效的分配和整合，做不到對事故進(jìn)行及時有效的救援。
（二）隧道硬件方面存在的問題消防器材、消防設(shè)備的合理配備和確保其完好有效性，是保障隧道消防安全的重要環(huán)節(jié)。但由于隧道主管部門公管公司人力、經(jīng)費的不足，造成對隧道消防安全檢查和巡查的交通工具、器材和人員的配備較為欠缺。隧道內(nèi)也存在著消防器材缺乏維護(hù)保養(yǎng)、損壞器材沒能及時補(bǔ)配、泡沫液未及時補(bǔ)充等現(xiàn)象。
（三）隧道制度監(jiān)管方面存在的問題由于主管后云臺山隧道的公管公司成立不久，包括消防安全管理等相關(guān)制度還有待完善。對隧道的消防安全監(jiān)管方面缺少相應(yīng)的監(jiān)管制度和相關(guān)規(guī)定，從而導(dǎo)致在日常的消防安全檢查和巡查時缺少相應(yīng)的制度和規(guī)定約束，不能將消防安全監(jiān)管工作制度化、規(guī)范化。
（四）隧道內(nèi)?；奋囕v管理方面的問題后云臺隧道雖然為特長隧道，考慮到港口發(fā)展實際，裝載?；奋囕v在此隧道的通行不可避免。但是，針對裝載?；奋囕v在隧道內(nèi)通行時的管理措施較為欠缺。一旦發(fā)現(xiàn)泄漏、燃燒等事故，不能第一時間知道車輛裝載貨物的具體情況，繼而影響下一步的救援。
二、相關(guān)問題的解決對策
（一）建立共贏的多單位共同監(jiān)管機(jī)制針對交警、路政、消防、清排障部門、危化物品處置部門、醫(yī)療、環(huán)保、保潔、檢查站等隧道管理部門各自分散管理的現(xiàn)狀，公管公司應(yīng)根據(jù)隧道的實際情況，制定相應(yīng)的聯(lián)動機(jī)制。制定相關(guān)的制度，進(jìn)行常態(tài)化的多部門的聯(lián)合監(jiān)管和日常檢查，并定期進(jìn)行有針對性的各部門參與的大型模擬實戰(zhàn)演練，包括應(yīng)急處置措施、組織疏散等，主要是為了防患于未然，一旦出現(xiàn)事故，可以及時處理，為后續(xù)救援工作贏得時間。更能促進(jìn)各部門之間的相互協(xié)作，做到資源整合，將力量和人員統(tǒng)一部署，發(fā)生事故后能更科學(xué)、更有效、更迅速地對車輛人員進(jìn)行施救，對事故進(jìn)行處置。
（二）強(qiáng)化隧道硬件建設(shè)針對隧道內(nèi)消防器材、消防設(shè)備存在的問題，以及日常檢查和巡查所需設(shè)備器材的不足，應(yīng)加大對隧道經(jīng)費的投入和相關(guān)人員的配備。增購巡查車輛，增加人員配備，購置警戒帶、路錐、手套、防毒面罩、安全帽、擴(kuò)音器、應(yīng)急照明燈、空氣呼吸器、滅火器、應(yīng)急指示牌等應(yīng)急設(shè)備和物資。對隧道內(nèi)消防器材要及時有效維護(hù)保養(yǎng)和及時配備。檢查人員應(yīng)定期對器材進(jìn)行檢查，查看滅火器氣壓情況是否正常，查看泡沫液液位等。對未達(dá)要求的器材和設(shè)備及時更換和維修。
（三）加強(qiáng)隧道制度建設(shè)針對隧道消防安全管理情況，管理部門應(yīng)制定相應(yīng)的制度和規(guī)定。比如：建立日常檢查、定期巡查制度，建立檢查記錄表，做到出現(xiàn)問題時有據(jù)可查，對隧道內(nèi)消防器材、應(yīng)急設(shè)備使用現(xiàn)狀也能宏觀掌控。對隧道的消防安全管理真正做到規(guī)范化、制度化、科學(xué)化。此外，要強(qiáng)化隧道監(jiān)控室的監(jiān)控管理制度，對相關(guān)人員要做到定期培訓(xùn)，提升相關(guān)人員的工作水平和安全意識。特別對裝載危險品車輛的監(jiān)控要進(jìn)行記錄，做到誰監(jiān)控誰記錄、誰記錄誰負(fù)責(zé)。真正做到對危險品車輛進(jìn)行有效的監(jiān)控，出現(xiàn)問題時能做到第一時間掌握最詳細(xì)的情況，為后續(xù)處理提供可靠的科學(xué)依據(jù)。每月應(yīng)將當(dāng)月情況進(jìn)行匯總、通報。
關(guān)鍵詞:地鐵隧道水平凍結(jié)凍結(jié)壁地表變形數(shù)值模擬
凍結(jié)法由于具有高強(qiáng)、阻水、均勻、靈活、經(jīng)濟(jì)等特點,在日本及歐洲各國的城市地鐵等市政工程中都有廣泛應(yīng)用。我國在北京、上海地鐵施工中也采用過局部凍結(jié)技術(shù),但地鐵隧道的水平凍結(jié)施工在我國還沒有先例。北京地鐵大北窯車站區(qū)間隧道施工首次成功地采用了水平凍結(jié)技術(shù),水平凍結(jié)長度40余米。工程地處交通樞紐,交通繁忙、建筑眾多,隧道上覆多條地下市政管線。凍結(jié)施工伴有凍脹和融降現(xiàn)象,過量的凍脹量和融降量將使地下管線及地上的建筑物、道路等受到影響甚至破壞,因此,研究和預(yù)測城市地鐵隧道水平凍結(jié)對地下管線、地表變形的影響規(guī)律十分必要。
1工程簡介
北京地鐵大北窯區(qū)間隧道局部水平凍結(jié)施工工程距大北窯車站東側(cè)40m,位于建外大街與東三環(huán)的交叉處,有多條地下管線,隧道頂部有2m厚的粉細(xì)砂層,由于多條管線滲漏,致使粉細(xì)砂土飽和。隧道暗挖施工時出現(xiàn)流砂坍塌,為保障地面立交橋的安全暢通,隔斷門向西40m隧道采用局部水平凍結(jié)法施工。地質(zhì)情況為:0～-115m為雜填土層,-115～-1015m為輕亞粘土層,-1015～-1215m為粉細(xì)砂層,-1215～-1815m為圓礫石層,隧道底部-1815～-2215m為輕亞粘土層。
2FLAC軟件及模型的建立
FLAC軟件即連續(xù)介質(zhì)快速拉格朗日分析軟件,是目前世界上最優(yōu)秀的巖土力學(xué)數(shù)值計算軟件之一,在模擬支護(hù)體方面可提供梁、樁、錨桿、殼體等多種結(jié)構(gòu)單元,非常適合于研究隧道開挖等巖土工程問題。
211施工隧道的數(shù)值分析模型
選取凍結(jié)法施工隧道的橫斷面作為開挖模擬的力學(xué)幾何模型,以現(xiàn)場原型工程為研究對象?？紤]問題的對稱性,取一半建立模型,待開挖的隧道斷面取半徑為3m的圓形,上覆蓋土層厚12m,隧道底板土層厚度分別取10m和23m,滿足大于隧道開挖影響范圍3～5倍的要求。力學(xué)模型尺寸為23m×28m,按平面應(yīng)變問題求解,模型底部邊界采用固定X、Y方向位移約束,左、右邊界都采用固定X方向的位移約束條件。由于原型工程屬于淺埋隧道,座落在其上方的東三環(huán)立交橋的樁基持力層在隧道底板埋深水平以下,故地表上方不需加載。212隧道分步開挖模型選取工程現(xiàn)場隧道縱斷面作為隧道開挖模擬的力學(xué)幾何模型,隧道縱向長40m,斷面高112m,開挖步距2m,上覆土層厚12m,隧道底部范圍土層深10m,平面40m×28m,網(wǎng)格劃分為1120單元,按平面應(yīng)變問題求解,模型底部邊界采用固定X、Y方向位移約束,左右邊界采用固定X方向約束。213模型的有關(guān)參數(shù)本模型采用摩爾—庫侖準(zhǔn)則參考有關(guān)資料確定模型材料參數(shù)如表1。
3隧道開挖過程數(shù)值計算結(jié)果處理
在修正模型中輸入土體初始參數(shù)后,計算分析主應(yīng)力、塑性區(qū)發(fā)展?fàn)顩r及拱頂和隧道上方地表的垂直位移過程,得到如下結(jié)論:
(1)作為施工隧道開挖中承受上覆地壓的主要載體凍結(jié)壁的拱腳上出現(xiàn)應(yīng)力集中,應(yīng)力集中系數(shù)可達(dá)3～4之多。
(2)凍結(jié)壁拱腳凍土體可能會出現(xiàn)塑性屈服區(qū),這正是現(xiàn)場隧道收斂測試中出現(xiàn)的兩拱腳之間距離先減小后增大現(xiàn)象的根本原因。
(3)在隧道開挖造成土層損失引起地表下沉的過程中,由于抗壓、抗彎強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)比周圍土體大得多的凍結(jié)壁減緩了隧道中線及附近的地表下沉,從而減少了地表下沉量。
根據(jù)PECK原理作出如下地層地表沉降預(yù)測:
2
-x
S=Smax·exp
2i2式中Smax地表最大沉降量;
i沉降槽寬度系數(shù);
x距隧道中心線距離。
取i=0141H(H為開挖深度),繪出按PECK公式計算的地面沉降曲線(見圖1)。
圖1地表沉降曲線圖
比較表明,由模擬得到的地面沉降曲線與PECK公式的曲線相一致。從圖1可知,隧道開挖后形成的地表沉降槽在垂直隧道軸線方向上的影響范圍為隧道外側(cè)約215倍洞徑。將沉降槽近似看成三角形,沉降槽的平均傾斜率ΔT=SmaxΠW=0100075(W為沉降槽的半寬)。根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GBJ7—89)的規(guī)定,對于高度<60m的多高層建筑,基礎(chǔ)的允許傾斜率≤01003,所以隧道水平凍結(jié)施工引起的正常地面沉降不會使地面建筑和混凝土路面遭到破壞。
改變凍結(jié)壁厚度(018m、112m、115m、118m)得到地表沉降與凍結(jié)壁關(guān)系曲線見圖2。
圖2地表沉降與凍結(jié)壁厚度的關(guān)系
從以上圖形可得出如下結(jié)論:
(1)凍結(jié)壁的厚度參數(shù)是隧道水平凍結(jié)施工中的一個重要參數(shù),凍結(jié)壁對控制地表沉降的作用很明顯。地表沉降在凍結(jié)壁厚度S=112m時為12mm,S=018m時為16mm(增加60%),S=115m時為10mm(減少了20%)。
(2)對于原型工程,其他條件(開挖步距、臺階工作面長度及掘砌工藝等)不變時,凍結(jié)壁厚度可降為018m,此時地表沉降量為16mm,滿足北京地鐵施工地表沉降量最大允許值30mm的要求,取一倍安全系數(shù),得到合理的凍結(jié)壁厚度為115m。
4隧道開挖施工動態(tài)數(shù)值模擬
采用虛擬支撐力法來模擬開挖斷面的空間效應(yīng)。在正臺階工作面長度為4m、開挖步距2m以及其他條件都與現(xiàn)場相同的情況下,在模擬程序中設(shè)置隧道的順次開挖拱頂及地表監(jiān)測點,拱頂處從點(i=4,j=17)開始,每隔2m設(shè)置一個測點,直至(i=12,j=17),前后共設(shè)5個測點;隧道中線垂直上方地表從點(i=1,j=29)開始,每隔2m設(shè)置一個測點,直至(i=33,j=29),前后共設(shè)17個測點。分析隧道中線垂直上方地表各點、拱頂各監(jiān)測點的沉降數(shù)據(jù)得到如下結(jié)論:
(1)當(dāng)掌子面開挖到與測點距離相差110～115倍洞徑時,隧道開挖就對地表產(chǎn)生影響,造成一定范圍的沉降。
(2)當(dāng)開挖工作面推進(jìn)到距離超過測點2～3倍洞徑時,變形速率逐漸穩(wěn)定下來,主要是地層的變形逐漸趨于平緩。
在開挖第5步時,改變開挖步距(L0=2m、3m、4m),得到拱頂測點(i=1,j=17)的位移沉降歷史圖(圖3)。分析表明,在開挖步距L0=4m的情況下,檢測點
注:菱形點、方點及三角點分別代表開挖步距為2、3、4m。
(i=1,j=17)地表下沉量約為L0=1m的117倍。在現(xiàn)有施工能力及組織水平的基礎(chǔ)上,根據(jù)圖示的數(shù)據(jù)比較,考慮選擇開挖步距L0=3m是較為合理的。在開挖第5步時,改變臺階工作面長度(L=2m、3m、6m),得到地表測點(i=1,j=43)的沉降歷史圖(圖4)。
注:菱形點、方點及三角點分別代表開挖步距為2、3、4m。分析表明,適當(dāng)降低臺階工作面長度對地表沉陷及拱頂下沉量的影響不大,但增大臺階工作面長度卻能明顯地減少地表的沉陷值及隧道的收斂變形值。在北京復(fù)—八線采用水平凍結(jié)法施工時,臺階工作面的合理優(yōu)化長度L=5m。
5結(jié)論
(1)通過基于原型工程的數(shù)值模擬可得到隧道水平凍結(jié)法開挖施工中應(yīng)力場、位移場分布特征。
(2)通過數(shù)值計算得到的考慮地表沉降情況下的合理凍結(jié)壁厚度為115m。
