隧道施工论文精品(七篇)

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关键词：隧道建设；安全；管理措施

太佳高速公路吕梁段，全长119.55km，共有隧道18座(其中：石质隧道2座、土质隧道16座)，单洞长45133m，占总里程的19.24％，宝塔山、架梁山、临县3号隧道为特长隧道，难度最大，且为全线的控制性工程。由于本项目地处山区，地形地貌地质非常复杂，建设工期又短，因此，如何安全组织管理好全线隧道工程建设显得尤为重要。

1加强培训，落实责任

加强安全宣传、教育和培训，建设符合工程实际的安全生产文化；提高安全生产认识，认真做好技术培训工作，包括光面爆破技术、湿喷混凝土施工技术、黄土隧道分部开挖法、隧道施工技术培训等。不断提高管理人员、操作人员的技术水平和安全生产知识。建管处根据有关安全生产的法律法规和规章制度，多次通过会议、文件及现场督导等多种方式，促使各施工、监理单位建立健全了安全管理组织机构和安全生产保障体系，落实各项安全生产措施，做好了隧道塌方、涌水、瓦斯、交通事故等各类事故应急救援预案，配备应急救援人员、器材、设备，应急救援预案按规定报监理单位批准并报建设单位核实，并进行了多次预演；各施工单位组织管理人员和作业人员进行了隧道开挖、喷锚支护、二次衬砌施工的岗前技术、安全培训，建管处组织进行考试，考试合格后方可上岗；特种作业人员必须持证上岗。同时。将地质超前预报、洞内通风、钻爆设计和爆破器材的管理、围岩变形监控量测及初期支护、二次衬砌、防水堵漏、临电管理等工作作为主要控制点，通过巡检、专检、旁站、指令、专题会议等手段进行监控；对预防坍塌、漏水、突泥、瓦斯爆炸事故措施的落实以及应急预案的审查和演练情况进行监控。

2强化组织，规范现场

严格施工现场安全管理，强化安全管理隧道施工组织设计，把安全生产、危险源识别、评价与控制、应急救援预案等作为主要内容。对穿越断层破碎带、软岩变形、膨胀土、富水黄土等不良地质地段编制专项施工方案。由项目经理、技术负责人和安全负责人共同组织编制，经监理部审核、建管处审查以及专家评审论证后实施，并由施工员、专职安全员进行现场监督。严格按照安全生产的相关法律法规、规章制度和现行隧道施工技术规范，对隧道的开挖、锚杆施工、钢筋网加工及安装、钢支撑的加工及安装、喷射混凝土、仰拱全幅施工、二次衬砌、隧道防排水以及隧道辅助措施等各分项工程进行了逐级交底工作。施工中，严格工序管理，规范作业流程，加强对进入隧道人员的管理，建立出入隧道登记制度。严格按照相关法律法规和规章制度对火工品进行管理，火工品专库存放专人管理，雷管、炸药、导爆索分库存放，严格执行火工品的出入库登记和使用登记制度。对纳入合同的安全生产费用，必须保证足额投入，绝不允许挪作他用。

3超前预报，实时监测

对隧道施工中可能出现的不良地质现象，结合隧道工程地质条件和指导性施工组织设计编制超前地质预报方案，明确隧道超前地质预报的方法、预报的内容、预报频次、实施计划，配备符合信息判断、数据采集与处理、预报成果报告编制等技术要求的先进仪器和能够胜任超前地质预报工作的技术人员。同时，将超前地质预报工作纳入工序管理，严格按超前地质预报方案实施。超前地质预报显示地质条件异常时，应及时采取措施，防止事故发生。

在上述前提下，将监控量测纳入施工工序，制定详细的监控量测方案。配备监控量测专业人员，并根据地质情况及时进行调整；建立最大日变形量和累计变形量的风险预警机制；严格按照规范要求布点量测，确保监控量测数据真实、准确、完整，及时对量测数据进行分析，根据分析结果调整支护参数。并及时反馈量测数据和分析结果，设计验证后及时根据量测数据调整设计参数，随时调整开挖轮廓、支护参数，根据量测数据指导施工生产。

4严细程序，稳妥进洞

隧道进洞前，由建管处组织设计单位、技术专家组、监理单位和施工单位的相关人员参加，详细调查洞口地质、地形特点，对洞口段100m范围内每2m实测横断面，对洞顶冲沟发育情况进行掌握，并查看地质资料，做到心中有数。同时，结合隧道洞口的实际情况。每一个隧道洞口均进行了大管棚超前支护，短进尺、强支护、预留核心土、三台阶开挖支护的进洞方案。进洞施工专人负责监控量测，逐榀开挖，及时支护，进洞15m后仰拱封闭成环，并且在进洞前衬砌台车进场，对洞口段尽快施工衬砌，确保了安全进洞。

5严格工序，均衡推进

隧道施工既不能盲目追求单工序的超前，也不能单单把开挖进尺作为隧道进度的考核指标，而是应科学组织、严格工序。均衡推进。我们一是做好了开挖支护断面上中下分部施工之间的工序衔接及质量控制，确保在各台阶分部转换时隧道沉降、收敛变形受控，保证开挖支护安全顺利进行；二是坚持以新奥法指导施工，开挖后立即初喷混凝土封闭，及时进行初期支护施工，缩短岩面暴露时间，充分发挥围岩自稳能力，保证洞身稳定；三是坚持“仰拱超前，衬砌紧跟”，V级洞口段仰拱距掌子面不大于30m，二衬距掌子面不大于40m，不留隐患。

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隧道施工与传统建筑有着较大区别，具有一定的特殊性，隧道施工中安全事故具有危险性大、突发性强、容易发生伤亡事故等特点，是事故多发的行业。造隧道施工安全事故的原因有很多如:施工条件恶劣，施工过程中有较多手工劳动和繁重体力劳动。高强度的体力劳动下，身体易疲劳，精神也无法长时间集中，施工人员在这种情况下进行作业，很有可能引起安全事故的发生。并且隧道施工中涉及到大型机械设备的使用，如不按照相关操作流程进行操作，极易导致安全事故的发生，并且人工隧道易对周边地质造成破坏，因此施工中也可能出现塌方、落石、蹦塌等现象，十分危险。另一方面，隧道施工现场如设备管理不当也会引发安全事故。因为隧道施工中需要的用电设备较多，布置又比较分散凌乱，并移动频繁，很多机械设备均为导体，如管理不当易发生触电事故，危及施工人员人身安全。隧道施工中处处存在隐患和危险，避免安全事故的发生，安全管理至关重要，只有保障安全管理的有效性，才能将安全管理工作落到实处，为隧道施工创造有利条件。隧道施工安全管理是规避安全事故发生的重要手段，但传统隧道施工安全管理监控手段过于落后，监控效果并不理想，安全事故发生时不能及时发现，无法有效发挥隧道施工安全管理职能。信息化监控技术利用传感器采集数据信息，利用视频监控系统实时掌握施工现场情况，并进行全天候监控，监控过程更加直观，实现了施工安全管理的智能化、科学化、信息化。从整体上提高了施工安全管理效率和有效性，加强信息化监控技术应用意义重大。

二、信息化监控技术在隧道施工安全管理中的运用

(一)隧道施工人员定位系统

隧道施工人员安全定位系统是利用物联网技术，监测和监控施工人员具置，确保施工人员人身安全，隧道施工人员定位系统能够实时、精准的掌握各区域施工人员的情况，并将其反馈到监控中心。安全管理工作中人员就可以随时了解到施工人员的分布及走动情况，以便于利用远程技术对施工人员进行有效的管理和指示，另外，定位系统还能起到考勤的作用，能够直观反映到岗情况。在发生安全问题时，监控中心就可以根据定位系统所提供的员工分布，对施工人员采取救援，并指挥员工采取相应措施，提供救援效率。隧道施工人员定位系统需要应用到无线传输网络、定位软件、感应芯片、读卡器等等。隧道施工安全管理对施工人员定位必不可少。

(二)有害气体监控系统

由于隧道施工不同于建筑施工，多在封闭狭小昏暗的空间中，空间内的空气质量直接影响着施工人员安全，由于隧道施工过程周边地质结构将受到破坏，所以在施工中，难免会产生有害气体，这些有害气体一旦积聚到一定浓度，很有可能会导致施工人员中毒、窒息，甚至引起爆炸。另一方面，除了自然生产的有害气体外，施工中所使用的机械设备在运作时，同样会排放多种有害气体，威胁施工人员身体健康。由于隧道施工空间的封闭特点，这些气体十分容易积聚，为了保障施工现场安全，监测施工现场有害气体至关重要。信息化监控技术下的有害气体探测器，实现了实时空气信息采集，根据施工现场实际情况对现场有害气体浓度和含量做出分析，并反馈到监控中心，如有害气体达到危险标准，便立即发出警报，监控中心便可根据监测到的数据，采取相应措施，指导施工人员的撤离和疏散。

(三)语音双对讲系统

语音双对讲系统是信息化监控技术下安全管理的常用工具，能够保障安全管理人员能够实时与现场保持联系。双语音对讲系统通过无线或有线通信手段连接监控中心，保障通话的畅通。安全监控管理人员可通过语音对讲系统远程或通知施工流程安全，如发生紧急情况，可辅助指导施工人员的快速疏散，保障施工人员疏散的秩序，是隧道监控施工安全管理的主要手段之一。

三、结束语

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1.1新奥法与传统方法的区别

具体来讲，新奥法的基本理念主要体现在以下几个方面：①在隧道开挖阶段，尽量简化开挖工序，所采用的爆破施工技术和工艺流程均要考虑如何保持围岩整体的稳定性，避免扰动围岩；②隧道开挖方案须充分利用围岩的自承能力，提高围岩本身的支撑能力；③基于围岩特点选择合适的支护方式和支护参数，锚杆和喷射混凝土、钢拱架等紧贴岩体的柔性支护尽量提早完成，确保作业过程中岩体松弛或变形情况得到有效控制；④有的施工段岩体软弱破碎，为确保支护系统正常应用，提高岩体整体的稳定性，须尽早闭合断面；⑤从理论上讲，应该在围岩及初期账户变形基本稳定后施作二次衬砌，将支护体系与围岩揉合成一整体，以确保支护结构更加稳定；⑥为避免棱角突变部位引起应力集中，隧道断面周边轮廓应尽可能圆顺；⑦施工作业期间，动态观测支护系统及围岩结构，合理调整工艺流程，优化设计工程方案，同时进一步规范施工管理活动，确保施工活动顺利开展。

1.2新奥法的特点

新奥法在我国应用的最大特点就是应用了所谓的复合式衬砌，其基本的施工方法是：在开挖过程中，尽量减少对围岩的扰动，为此必须采用光面爆破或预裂爆破，以维护围岩的自承能力；根据围岩特征，采用不同的支护类型和支护参数，及时施作锚喷支护，抑制围岩的松弛和变形；开挖时尽量采用大断面、少分部的开挖方法，以利于降低围岩内部应力重分布的次数，最大限度地利用围岩的承载力；在施工过程中，以量测手段为参照不断修正设计和施工，做到既经济合理，又安全可靠；根据测量数据，在确认初期支护变形收敛后，进行二次模筑混凝土衬砌。

2工程概况

周家庄一号隧道总长2237m，洞身围岩为Ⅳ级、Ⅴ级围岩，围岩极差，含不良地址段及特殊岩土。地面高程一般为1625～1800m。区内地形起伏较大，沟壑纵横，自然坡度约20～50°之间，隧道顶沟谷发育，冲沟内为洪积砂质黄土，山顶平缓处场及缓坡处多为风积黄士段盖，山体多基岩出露，植被覆盖较差。

3施工方法

本隧道总体施工方案的选择将立足于确保施工安全、施工质量与施工工期，立足于有效避免涌泥、坍塌等事件发生。施工时及时进行工序转换，做到“管超前、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”。隧道开挖采用风枪钻眼，实施弱爆破，局部人工配合挖掘机进行施工。严格控制超挖和减少对围岩的扰动，保证开挖成形质量，以充分发挥围岩的自承能力。初期支护采用喷锚网为主的支护方式，围岩较差地段设型钢钢架，特殊地段如浅埋地带拱部设管棚或超前小导管预注水泥浆加固地层。二次衬砌按新奥法原理根据围岩收敛情况及时施工，二次衬砌施工时，灌注混凝土振捣密实，防止收缩开裂，振捣时不破坏防水层，二衬拆模时，混凝土强度达到规范要求。

3.1洞门施工

3.1.1洞口工程

首先复核图纸，组织复测并控测布网，准确定出洞口位置，明洞暗洞分界位置，按设计位置放出边、仰坡及洞脸开挖边线。在洞口边、仰坡开挖线外5m处设截水沟一道，防止雨水冲刷洞脸。做好截排水系统后，人工配合挖掘机按照设计坡度、尺寸采取从上向下分台阶开挖，分层3～5m，表层土采用挖掘机开挖，底层地层当机械开挖困难时采用钻爆法开挖，边仰坡的开挖坡度随原地面的坡度改变而改变，确保坡面平顺并与原地形成为一体。装载机配合自卸车运砟，人工配合刷坡。洞口边、仰坡段施工采用挖掘机纵向分段自上而下分层开挖，人工整修边仰坡，按设计要求一次到位，挖掘机配合自卸车装运弃渣。洞口临时边坡采用锚网喷防护，永久边仰坡采用C25混凝土拱形骨架护坡，中心绿化。

3.1.2进洞方法

隧道进出口采用套拱法进洞，具体作法：沿明暗洞交界里程，从上到下逐层开挖，开挖至起拱线后，架立钢拱架，最里面的一榀紧贴仰坡放置，施做套拱。洞口段设计为Φ108管棚超前支护，与钢架组合成预支护体系，浇注挂板套拱混凝土固结，形成洞室轮廓，在套拱混凝土强度达到设计强度后，施做准108mm超前管棚，在套拱保护下按设计法进行开挖隧道进口、出口均为Ⅴ级围岩，采用三台阶临时仰拱法开挖进洞；采用拱部准42超前小导管超前支护，及锚喷网初期支护。

3.2正洞施工

暗洞段按新奥法组织施工，弱爆破开挖，围岩较弱处采用机械配合人工开挖，喷锚支护。正洞施工方案见表1。

3.3弃碴与环保

3.3.1隧道弃碴

施工中产生的废碴、废液按环保有关规定进行处理，不随意排入冲沟、沟渠及农田中。在隧道口设置三级沉淀池用于处理施工污水，以及吸附油污；固体污物等，固体污物送往环保部门作无害处理。弃碴按设计要求弃于指定位置或作为路基填料，碴场设挡墙，以免水土流失。

3.3.2施工降尘

由于隧道施工采用无轨运输，洞内废气污染主要为大功率的内燃机械，且主要集中到装碴运输工序，为此在该隧道施工中，必须加强通风除尘的工作。方法如下：加强对进洞机械的维修保养。定期检查空气滤清器是否堵塞，进、排水是否畅通，喷油嘴及时更换，使喷油效果好。雾化程度高，使柴油充分地燃烧。为了节油和消烟掺加柴油添加剂。部份机械进行机外净化。主要给装载机装配上带有催化剂的附属箱，连接在尾气排放管上，把发动机排出的废气用催化剂和水洗的办法来降低其中有害气体。

3.3.3环境保护

隧道施工便道、工棚及作业场的布置尽量维护自然面貌，占用荒地应少开挖、少刷方，以保护自然植被。隧道竣工时，应尽量恢复原有植被。

4施工中的必要注意事项

4.1初期支护的施工质量要保证

有效的支护能够提高施工安全系数。施工应，须及时进行初期支护，提早封闭，加快成环速度，避免结构变形。开挖后及时封闭暴露的岩石。首先初喷厚度为4～5cm混凝土将岩面封闭，装设钢拱架、施作锚杆、挂钢筋网，最后按设计要求完成复喷。结合现场条件和施工要求的数量和方向选择合适的锚杆。若使用砂浆锚杆，必须注意注浆量和浆液稠度；有水地段适宜采用楔缝式、缝管式或早强药包锚杆，选择端头紧固且尾部有能够紧贴格栅和围岩的托板的端头锚固锚杆，确保锚固效果符合设计要求。

4.2重视隧道监控量测和超前地预报的作用

在公路隧道施工中，通常采用超前地质预探探报施工技术、监控量测施工技术来探测地址情况，同时对支护结构的受力变形进行监测，为设计变更以及施工方案的确定提供可靠依据。这种监测技术同样适用于地表沉降及塌方监测。隧道综合地质超前预报有助于优化隧道施工方案，并且能够提高隧道施工的安全系数。进行隧道开挖时，事先通过高效的地质监测掌握隧道前方地质状况，有助于优化设计工艺流程和施工技术措施，从而达到防控事故的目的。

5结语

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近几年我国经济发展不断提速，作为经济发展的重要枢纽，道路交通工程建设也随之加快进程。然而，建设过程中频发的桥梁隧道坍塌事故，使人们不得不将目光转移到桥梁隧道施工的安全问题上。从另一个角度来看，正是由于人们对施工安全问题的重视，对施工单位起到了很大程度的监督作用，加强了施工单位的施工安全意识，促进了桥梁隧道施工安全评估监控技术的发展。自20世纪50年代开始，道路桥梁隧道的安全监控体系就已经得到了应用，但是由于该安全监控体系在我国发展较晚各方面理论与实际措施并不完善，监控范围与内容也相对较少，在应用过程中暴露出很多缺陷。随着科技的不断发展，网络信息通讯技术与计算机技术得到了广泛地普及，衍生为结构振动理论、信号分析及处理技术、现代传感技术，为桥梁隧道施工安全评估监控技术的发展注入了新鲜的血液，同时公路工程桥梁隧道施工在理论、结构设计、施工等各方面的技术愈加成熟，这些客观因素都从各个方面推动了我国公路工程桥梁隧道施工安全评估监控技术的发展，对于该项技术的研究与科研，也成为了当下国内外专家学者的重点课题，大部分国外和国内部分桥梁隧道都相继装配了安全检测系统，对于桥梁隧道施工结构损伤识别以及安全监控等方面的研究有了显著的成效。将目光转向国内，从20世纪90年代开始，我国开始投用桥梁隧道施工安全评估监控系统，较为典型的是宜万铁路隧道工程，其安全评估监控措施包括红外探水、地质雷达、TSP、超前炮孔、水平钻探和地质素描等。桥梁安全评估监控方面，较为典型的是上海徐浦大桥，该工程应用了结构状态检测系统主要涵盖了应变、车辆荷载、挠度、斜拉索振动、温度、主梁振动等六个方面。

2公路工程桥梁隧道施工安全评估监控内容及流程分析

公路工程施工中，最重要的内容就是桥梁隧道的安全问题。在进行桥梁隧道施工环节，地形环境、地质条件、围岩的变形与荷载、水文情况以及有害气体等因素，都会诱发施工中的事故与灾害，与此同时，施工单位可以通过实施安全评估监控，制定详尽科学的安全预案，组织专业的技术管理团队，对整个施工过程进行全面、深入的监管和控制。同时，要不断总结与反思以往施工安全管理中的缺陷，不仅要积极进行工程技术和管理方面的研究，扩展监控内容与类别，有效完善安全评估监控体系，使之能够达到地质灾害超前预报、毒性有害气体探测、水文检测、监控预警及量测等技术水平，还需要相关监管人员对施工人员、安全防护设施等采取合理、实时的管理措施，从细节入手全方位掌握施工情况，有效降低甚至是杜绝施工安全事故的发生，或者在事故发生之后采取及时科学的补救措施，将人员财产损失降到最低，达到优化设计、保障施工安全的目的，实现桥梁隧道施工安全评估监控的真正意义。对于桥梁施工过程的安全评估监控，主要是通过系统的测试对桥梁结构的参数（挠度、应变、温度、变形等）实行测量，并将测量的数值与常规数值进行全方位对比，根据对比结果判断该桥梁结构是否属于正常范围。该检测系统仅对桥梁结构施工中的安全情况实行评估，目的在于有效预报和预测结构的工作状态。结合桥梁的特征和实际情况并遵循刚构桥的力学特点，选择合理的检测测点、检测周期、检测参数，继而将预测结果与实际检测结果进行对比验证，在对数值误差进行变量调控之后，由相关设计人员进行后期施工直至竣工之后的结构状态分析，对后期施工中可能会出现的状况进行合理的预测，同时对下一环节需要安装或者已安装的设备进行状态分析并预报，从而判断现阶段施工中是否需要调整相关变量。

有关桥梁施工安全评估监控系统工作流程如图1所示。针对隧道施工安全的评估监控系统主要是通过对隧道施工环境、地质条件、水文情况、井内岩层变形情况等一系列监测信息进行管理、处治、预警，该评估监测的目的是保障施工安全，及时对施工环境、结构荷载、地质灾害、围岩变形等一系列施工环境异常信息的预警采取及时有效的应对措施，该流程是隧道施工安全评估监控系统实际价值的体现，也是辅助管理人员有效处理施工过程中安全问题的前提条件，由此可知，对隧道施工安全评估监控流程的清晰认知相当重要。针对我国现行公路隧道施工监控技术标准和规范、监控技术的发展状态和隧道施工管理监控要求分析。

3有效实施公路工程桥梁隧道施工安全评估监控的具体措施

3.1建立科学的监督管理体系

（1）凭借法律的监督和和强制性作用，在管理体系中明确划分各部门的工作职责。譬如，管理部门要确认在管理、规划、监理、设计等内容的合同中出现明显错误，以及管理不到位和监理不全面因而致使工程发生问题的责任方。要明确划分施工单位在施工质量、施工现场职业健康安全、施工环保等方面的职责，同时，还要明确在实施监督管理工作中所参照的检验标准和规范的检验程序。另外，还需要定期对工程施工进行分段式检查，验收检查结果。

（2）在管理体系中对质量费用设立详细的管理规范，在进行工程设计阶段时，将质量费用纳入工程整体预算中，并结合工程的实际情况如工程性质、工程规模等要素进行预算编列。并且，需要将质量费用单独标注在招标文件中，需要注意的是，质量费用不属于投标条件。通常情况下，质量费用所占整体建安费用的0.6~2.0%。质量费用主要包含第三方管理机构对施工材料的抽样检查费用，以及相关工程质量管理人员的劳务费用。

（3）聘任专业的管理人员实行工程施工质量监督管理工作，按照相关条例规定，施工单位需要在施工现场配备两名或两名以上具备专业资质的管理人员，根据设计施工图纸以及有关合同，结合技术规范和行业标准，制定全面的施工质量监管流程并实施到实际工作中。另外，积极实行施工单位内部的质量检查工作，统计检查结果并进行深入的分析，根据自身实际情况制定解决或者完善问题的有效途径。

3.2对施工质量进行严格的管理控制

进行工程施工现场安全评估监控，主要就是从施工材料检验和施工工序检查等两个层面入手，确保工程施工的质量，该环节的工作主要是由第三方监理单位实施。第三方监理单位需要在工程施工之前，结合实际的工程内容制定出工程监理计划，监理计划中需要确定施工检查中的重点项目以及关键阶段，在实际检查中要落实检查方案，细化施工安全与施工质量的具体内容，并对检查过程进行录像保存，以满足后期工作中的需求。在对工程施工现场安全评估监控中，还需要将检查工作延伸到施工材料的进场监督与质量审查中，此过程需要取得施工单位、建设单位与监理单位的三方合作，相互配合联合实施施工材料的抽样检查，在通过三方单位以及具有检测资质的实验室检测合格后，才能顺利进场投入建设施工使用中。

4结束语

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【关键词】盾构法隧道监理监控重点对策

㈠引言

近年来，为适应城市发展需要和满足城市居民日益增长的出行需求，上海市地铁建设不断加快了建设步伐。根据上海地区软土地质的特点，地铁区间隧道建设一般都采用盾构法施工，盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。盾构机的类型有多种，目前在上海地铁区间隧道建设中以土压平衡式盾构应用最为广泛。土压平衡盾构工艺原理是利用安装在盾构最前面的全断面切削刀盘，将正面土体切削下来的土进入刀盘后面的密封舱内，井使舱内具有适当压力与开挖面水土压力平衡，以减少盾构推进对地层土体的扰动，从而控制地表沉降或隆起，在出土时由安装在密封舱下部的螺旋运输机向排土口连续的将土渣排出。由于地铁盾构法隧道施工技术难度大、施工风险高、质量要求高、不可预测因素多。因此，监理人员应熟悉和掌握盾构法隧道施工监理监控重点及相应对策，在监理工作中才能真正做到有效地对施工质量进行监控，从而为业主提供优质的监理服务。本人有幸参加了地铁二号线西延伸工程的施工监理工作，在区间隧道掘进施工监理过程中，通过不断摸索与总结，也积累了一些菲薄的工作经验，以下就以土压平衡式盾构为例，对隧道掘进施工中监理应监控的重点及采取的对策，谈几点体会，以为抛砖引玉。

㈡正文

1.盾构始发（出洞）阶段

盾构始发（出洞）阶段是控制盾构掘进施工的首要环节。在盾构始发（出洞）前、后各项准备工作中监理需监督承包单位做好充分的技术、人员、材料、设备准备，并对盾构是否具备出洞条件予以审查，确保盾构在安全可靠的前提下能顺利出洞。

1.1盾构出洞土体加固

为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的地下管线和建（构）筑物，盾构出洞前需对出洞区域洞口土体进行加固。土体加固的方法较多（如水泥搅拌桩加固、旋喷桩加固等），但无论采用何种加固方法，对土体加固的效果检验始终应作为监理重点控制的内容。在确保加固效果满足设计要求前提下，才能同意盾构出洞，否则应督促承包方及时采取补救措施。针对土体加固监理人员应重点关注以下三方面：

⑴加固土体与地墙间隙封闭

由于加固土体与地墙之间存在间隙，监理在审查土体加固专项方案时应审查承包方是否在方案中有相应的措施，一般可采用注浆、旋喷等方法封闭该间隙，并监督承包方予以落实。

⑵加固土体的强度

加固土体的强度是否满足设计要求是衡量加固效果的首要指标，可通过对进出洞加固范围内不同深度土体采用钻芯取样检测的方式加以验证，监理人员应对承包方钻芯取样过程进行见证，确保取样工作的真实性。

⑶加固土体的均匀性

检验加固土体的均匀性目前尚无相应的工具、手段，可通过打探孔方式进行观察。监理人员应监督承包方在洞口割除围护结构背土面钢筋及凿除砼后，合理布置探孔（选择有代表性部位、数量一般不少于5个），现场观察探孔有无渗漏或流砂等异常情况，作为判断土体加固效果的辅助手段。

1.2盾构始发基座设置

盾构始发前需将盾构机准确的搁置在符合设计轴线的始发基座上，待所有准备工作就绪后，沿设计轴线向地层内掘进施工。因此，盾构出洞前盾构始发基座定位的准确与否，直接影响到盾构机始发姿态好坏。监理在检查盾构始发基座时，应重点复核以下内容：

⑴洞门位置及尺寸

在基座设置前，监理人员应采用测量工具对洞口实际的净尺寸、直径、洞门中心的平面位置及高程进行复核。

⑵盾构始发基座位置

盾构始发基座的设置依据不仅包括洞门中心的位置、还包括设计坡度与平面方向。在始发基座设置完毕，为确保盾构机能以最佳的姿态出洞。监理人员应复核基座顶部导向轨的位置（平面位置及高程），确保盾构搁置位置和方向满足设计轴线的要求。

1.3盾构机及后配套设备井下验收

盾构法隧道施工主要依靠盾构掘进机及配套设备完成掘进任务，由于受工作井内空间限制，需将盾构机及后配套台车分节吊装运至井下，并在井下安装、调试和试运转。土压平衡式盾构机及后配套设备构成主要由盾构壳体（包括刀盘及切口环、支撑环、盾尾）、推进系统、拼装系统、油脂系统、监控系统等组成。监理在井下验收工作中的重点是对盾构机及后配套设备主要部件和系统检查和核对，并对试运转情况进行见证，在验收合格前提下可批准盾构机及配套设备投入使用。以下为本工程日本小松φ6340土压平衡式盾构机为例，对盾构机井下调试、验收项目作一介绍。

验收项目验收内容验收要求

外观验收01刀具数量齐全、刃口完好、安装正确

02焊缝焊缝均匀饱满，无缺陷

03外形尺寸盾构外壳长度和直径符合要求

04尾刷排列整齐有序

05电气设备内外清洁，电缆无破损和油污

调试验收01刀盘转速正转和反转满足要求

02超挖刀数量和行程满足要求

03推进千斤顶数量、行程、油压、伸缩时间满足要求

04螺旋输送机转速、油压、闸门开关满足要求

05拼装机回转角度和速度满足要求

06注浆系统满足正常使用（用水替代）

07盾尾油脂满足正常使用

08双梁葫芦走行和起升构件正常，满足正常使用

09皮带机启动和停止正常，满足正常使用

10泡沫系统喷出正常

11电气系统仪器仪表显示、漏电开关保护、警报系统等能正常使用

1.4后盾支撑系统安装

盾构前进的动力是通过千斤顶来提供，而盾构始发时千斤顶顶力是作用在后盾支撑系统之上。一般后盾支撑体系是由钢反力架、钢支撑、临时衬砌（负环管片）等组成，监理在监督过程中应重点关注后盾支撑系统是否满足其技术要求，即后盾支撑系统必须有足够的刚度和强度，确保在顶力作用下不发生变形。

1.5洞门围护结构凿除（出洞侧）

地铁盾构法隧道施工一般以车站主体结构两端端头井作为盾构始发井和接收井。盾构在始发前需对始发井出洞侧洞口围护结构进行分次凿除(一般分为两次，第一次先割除背水面钢筋及凿除围护结构砼至迎水面钢筋，第二次出洞前再清除剩余部分)，一方面清除盾构出洞前障碍，另一方面第一次凿除围护结构后通过打探孔可进一步直观的观察盾构出洞土体加固的效果。监理在洞门围护结构凿除后应对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察，判断出洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全出洞的要求。

1.6盾构出洞装置安装

由于隧道洞口与盾构之间存在建筑间隙，易造成泥水流失，从而引起地面沉降及周围建筑物、管线位移，因此需安装出洞装置。一般包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和垫圈等。监理应重点对帘布橡胶板上所开螺孔位置、尺寸进行复核，对出洞装置安装的牢固情况进行检查，确保帘布橡胶板能紧贴洞门，防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。

1.7盾构始发出洞

盾构出洞准备工作就续后，为减少正面土体暴露时间，盾构从始发基座导轨上应及时向前推进，使盾构切口切入土层直至盾构壳体进入洞口的过程称为“盾构始发出洞”。该关键环节监理应进行旁站监督，并重点做好以下工作：

⑴观察割除围护结构迎水面钢筋后盾构机应迅速靠上洞口正面土体。

⑵观察盾构出洞期间洞口有无渗漏的状况，发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。

⑶检查前仓土压力设置是否合适，观察土仓有无砼块，发现后督促承包单位及时清除。

⑷第一环正环拼装前检查最后一环负环管片的拼装位置。

⑸检查千斤顶使用状况，防止盾构出洞后出现姿态“上飘”现象。

2.盾构试掘进和正式掘进阶段

根据盾构法施工工艺的特点，盾构安全出洞后需通过前100环试推进寻求最佳施工参数，为全线的正常推进提供符合实际土层特点的技术参数。不论在试掘进还是正式掘进阶段，监理可以通过观察盾构机控制室内仪器仪表显示的数据、审查承包单位上报的盾构掘进施工报表、通过监测数据分析隧道及地面沉降情况等手段进行动态监控，及时掌握和分析施工技术参数变化，检查盾构掘进中的姿态、管片拼装的质量、注浆作业的效果等，督促承包单位采取相应的措施确保盾构掘进施工质量和周边环境的安全。

2.1盾构机施工参数管理

由于土压平衡式盾构采用电子计算机控制系统，能自动控制刀盘转速、盾构推进速度及前进方向，并及时反映掘进中的施工参数。这些施工参数的确定是根据地质条件情况、环境监测情况，进行反复量测、调整和优化的过程，若发现异常需及时调整。因此，对盾构施工参数的管理应贯穿于盾构掘进过程的始终。监理在监督过程中可通过审查承包方施工报表，观察盾构机控制室内监控设备等手段，及时收集和分析有关施工参数的信息，通过信息反馈，动态掌握施工参数的变化。盾构机监控系统能反映的施工参数很多（如土压力、刀盘油压和转速、盾构掘进速度等），对于这些施工参数的管理监理在工作中应重点关注以下几项：

2.1.1土压力

土压平衡式盾构机掘进的原理是建立开挖面前后水土压力平衡。在盾构掘进不同阶段，盾构机工况是从非土压平衡通过在初始出洞阶段逐步过渡到土压平衡，再到进洞阶段由土压平衡逐步过度到非土压平衡，即土压力设定是变化的（在理论数值上它与土体容重、覆土深度、侧向土压力系数有关），施工中需要不断通过不同的土质、覆土厚度、结合环境监测的数据进行调整。因此，平衡土压值的设定是土压平衡式盾构施工关键，监理应予以重点关注，并通过计算理论土压力与实际设定土压力进行比较，判断实际设定土压力是否满足施工的需要，督促承包方合理的设定土压力。

2.1.2出土量

土压平衡式盾构是以切口环作为密闭土仓，盾构推进中切削后土体进入密闭土仓，随着进土量增加建立一定的土压力，再通过螺旋输送机完成排土，而土仓压力值是通过出土量来控制的。因此，出土量的多少、快慢与设定的土压力值密切相关，监理人员可通过计算每环理论出土量与实际每环出土量相比较，判断出土量是否正常。

2.1.3掘进速度

盾构掘进的速度主要受盾构设备进、出土速度的限制，若进出土速度不协调，极易出现正面土体失稳和地表沉降等不良现象。因此，监理应重点督促承包方均衡连续组织掘进作业，当出现异常情况时（如遇到阻碍、遇到不良地质、盾构姿态偏离较大等），应及时停止掘进，封闭正面土体，查明原因后采取相应的措施处理。

2.1.4千斤顶推力

盾构是依靠安装在支撑环周围的千斤顶推力向前推进的，推力的大小与盾构掘进所遇到的阻力有关，正确的使用千斤顶是盾构是否能沿设计轴线（标高）方向准确前进的关键。因此，在每环推进前，监理应根据前面几环承包方申报的盾构推进的现状报表，分析盾构趋势，督促承包方正确的选择千斤顶的编组，合理地进行纠偏。

2.2盾构掘进姿态控制

所谓盾构姿态具体是指盾构掘进中现状空间位置（包括高程和平面位置）。盾构姿态控制就是将盾构轴线控制在与设计允许偏差范围内。盾构姿态控制的好坏，不仅关系到盾构轴线是否能在已定的空间内在设计轴线允许偏差内推进，而且还影响到后续工序管片拼装的质量（只有盾构掘进姿态控制在允许误差之内，才能确保管片拼装能在理想的位置）。因此，在盾构掘进阶段对盾构姿态的控制始终应做为监理人员监督的重中之重。根据《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）8.4.4条（2003版）规定“盾构掘进中应严格控制中线平面位置和高程，其允许偏差均为±50mm，发现偏离应逐步纠正，不得猛纠硬调”。监理在实施对盾构姿态控制时，应严格以规范要求为控制准则。监理在工作中针对盾构姿态的控制，首先应熟悉和掌握设计线型要求，即隧道平面曲线和竖曲线的线型情况（包括里程、长度、坡度、半径等），其次还应重点监控以下内容：

2.2.1盾构姿态测量数据

盾构姿态测量数据包括自动测量数据（盾构机装有自动测量系统，能反映盾构运行的轨迹和瞬时姿态，动态监测盾构姿态数据）和人工测量复核数据（对自动测量数据正确性进行检测和校正），监理人员可对两类数据综合分析、比较，动态掌握数据变化情况，正确指导盾构正确、安全地推进。

2.2.2盾构纠偏量

盾构在推进过程中不可能一直处于理想状况（尤其是在曲线段），会产生不同程度的偏向。影响盾构的偏向的因素很多，也很复杂（如地质条件的因素、机械设备的因素、施工操作的因素等等），施工中一般可通过调整千斤顶编组或纠偏材料（粘贴在管片上）进行纠偏。监理工程师不仅应做到及时根据盾构姿态测量数据，分析盾构姿态，督促承包商控制好掘进方向，平稳地控制盾构推进的轴线。而且在每环管片拼装前对盾构姿态进行复查，发现偏差，督促承包方合理的制定纠偏方案和纠偏量，及时采取纠偏措施，避免误差累积。

2.3管片拼装控制

根据盾构法施工工艺管片成环的特点：管片是盾壳的保护下在盾尾拼装成环形成隧道的。

它是盾构法施工的关键工序，管片拼装的质量好坏直接影响到隧道结构的安全和使用功能。因此，为确保管片拼装的质量满足设计和规范的要求，监理应重点抓好以下环节：

2.3.1管片制作监控

管片制作质量好坏是确保管片拼装质量的首要环节，一般管片制作均由预制构件厂提前生产，以满足现场盾构掘进施工的需要。《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）8.11条对管片制作质量提出明确的要求。监理对管片制作监理人员在监督管片制作过程中应严把质量关，在满足以下条件的前提下才能允许管片出厂。

⑴制作管片模具的精度符合规范要求。

⑵制作管片类型、管片脱模后成品外观质量及尺寸偏差满足设计和规范要求。

⑶管片的砼抗压强度及抗渗指标满足设计要求。

⑷管片的检漏检测和三环试拼装检验符合规范要求。

2.3.2管片进场检查

管片制作合格后需根据现场施工需要分批由预制厂运输至现场。监理对进场管片的检查是对管片制作质量的第二次复查。检查的重点包括：

⑴根据管片排序图核对进场管片规格是否满足施工需要。

⑵审查进场管片出厂质量合格证明文件。

⑶复查进场管片外观质量，若发现缺陷应及时督促承包单位进行修补。

2.3.3管片拼装前检查

根据管片接缝防水设计要求一般需粘贴防水密封垫，监理工程师应在管片拼装前对密封垫粘贴位置和粘贴质量逐块检查。

2.3.4管片成环后检查

管片成环后的质量是衡量和判断盾构法隧道质量合格与否的主要依据。（《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）8.6.5条对管片拼装质量提出了具体的要求（本工程以20环为一个检验批进行验收）。监理在进行检查中应重点检查以下内容：

⑴高程和平面偏差。

⑵纵、环向相邻管片高差和纵、环向缝隙宽度。

⑶纵、环向相邻管片螺栓连接。

2.3注浆作业监控

盾构法工艺施工隧道，由于盾构壳体与拼装管片之间存在“建筑空隙”，如不及时填充，势必产生土层扰动变形，造成地面变形（严重的危及到地面建筑和地下管线的安全使用）或隧道结构变形。注浆作业是盾构法隧道施工控制地面和隧道结构变形主要技术措施之一，通过压浆填充“建筑空隙”控制变形量。施工中的注浆工艺分为同步注浆、衬砌后补注浆，无论采用哪种工艺，监理在监督过程中应通过分析监测资料（以控制地面和隧道结构变形为原则）、审查拌制和注浆施工记录、对每作业班拌制注浆液试块制作见证送检等手段来综合分析注浆作业的效果，判断注浆作业是否达到控制变形的成效，并重点监督浆液配合比、注浆量、注浆压力等主要技术指标。

3盾构接收（进洞）阶段

盾构接收（进洞）阶段掘进是盾构法隧道施工最后一个关键环节。盾构能否顺利进洞关系到整个隧道掘进施工的成败。在盾构进洞前后监理需监督承包单位做好充分的盾构接收的准备工作，确保盾构以良好的姿态进洞，就位在盾构接收基座上。

3.1盾构进洞土体加固

盾构进洞区域土体加固一般与出洞区域土体加固是同时进行，对盾构进洞土体加固效果的检验可参照对盾构出洞土体加固。

3.2盾构接收基座设置

盾构接收基座用于接收进洞后的盾构机，由于盾构进洞姿态是未知的。在盾构接收（进洞）前监理仍需复核接收井洞门中心位置和接收基座平面、高程位置（一般以低于洞圈面为原则），确保盾构机进洞后能平稳、安全推上基座。

3.3进洞前盾构姿态监控

在盾构进洞前100环监理对已贯通隧道内布置的平面导线控制点及高程水准基点做贯通前复核测量，是准确评估盾构进洞前的姿态和拟定进洞段掘进轴线的重要依据。监理复核数据应通过与承包方复核数据的比较，分析误差是否在允许偏差之内，从而正确的指导进洞段盾构推进的方向。

3.4洞门围护结构凿除（进洞侧）

盾构进洞前需对接收井内围护结构背水面钢筋进行割除及砼凿除，通过打探孔实际验证盾构进洞区域土体加固的效果。监理在洞门围护结构凿除后同样需对其后土体自立性、渗漏等情况进行观察，判断进洞区域土体的实际加固效果是否满足盾构安全进洞的要求，否则应督促承包方采取补救措施。

3.5盾构接收进洞

盾构接收（进洞）准备工作就续后，盾构机向前推进，在前端刀盘露出土体直至盾构壳体顺利推上接收基座的过程称为“盾构接收进洞”。该关键环节监理应进行旁站监督，并重点做好以下工作：

⑴观察进洞洞口有无渗漏的状况，发现洞口渗漏督促承包单位及时封堵。

⑵督促承包方及时安装洞口拉紧装置，并检查其牢固性。

篇(6)

在隧道工程中，防排水施工技术可以分为防水施工技术和排水施工技术两方面，其中防水施工技术是指利用防水材料、二次衬砌防水混凝土、初衬喷射混凝土等将隧道周围的地下水隔离开来，避免地下水对隧道内部结构进行侵蚀；排水施工技术是指对隧道工程进行详细的分析，设计出合理的排水系统，从而将隧道中存在的地下水排除，从而为隧道的安全提供保障。在进行隧道工程防排水施工时，要坚持“安全第一、规避风险、全程监控、综合管理”的原则，严格的按照相关规定进行操作，从而为整个隧道工程的施工质量提供保障。

2工程概况

元坝气田17亿立方米/年滚动建产工程地面集输工程隧道三标建设地点位于四川省苍溪县境内。第三标段共有两条隧道：牛包山隧道和天坪梁隧道。牛包山隧道穿越地段的微地貌特征为缓坡、陡坡、陡崖、山脊、冲沟等。区内为单斜地层，其岩层产状为236°∠3°，地下水主要由南向北径流，岩体的风化裂隙及构造裂隙为地下水的主要贮存和富集空间。该隧道隧址区域内无大的地表水汇集区和流通区，只在隧道的进出洞口和洞身段发育多条小冲沟，入洞口冲沟内有地表水，水量较大，常年有水。天坪梁隧道隧址区内为单斜地层，其岩层产状为240～250°∠3～6°，地下水由西南向东北径流，其含水岩层为砂岩层，风化裂隙及基岩裂隙为地下水的主要贮存和富集空间。该隧道隧址区域地表水系主要为进洞口侧有一冲沟，进洞口侧冲沟内水流较小，由于冲沟上游有堰塘拦截，冲沟内水流在暴雨季节，洪水水位较小。

3隧道工程防排水施工技术的施工准备

在进行隧道工程防排水施工前，施工单位首先要做好施工准备工作，只有这样才能为施工的顺利进行提供保障，才能确保隧道工程的施工质量。在施工前，施工单位要安排测量人员深入施工现场，对各个桩位进行测量，确保各个桩位能满足施工需求，同时测量人员要根据施工现场的实际情况，设置好水准点和导线网，并对隧道进行测量、复测，确认无误后，进行二次衬砌放样。采购人员需要根据隧道防排水施工设计要求，购买合理的施工材料，采购人员在选购施工材料时，要对市场进行充分的调查，选择质量优越、价格便宜的施工材料。施工材料在进入施工现场前，施工单位要安排专门的质检人员对施工材料的质量进行检查，如果发现施工材料质量不合格，要及时将施工材料退回，重新选购，严禁质量不合格的施工材料进入施工现场。在正式施工前，施工单位还要对施工人员进行技术培训和安全培训，从而有效地提高施工人员的技术水平和安全意识，确保施工人员能严格的按照相关规范进行操作，只有这样才能为隧道工程的施工质量提供保障。在施工前，施工人员还要组织施工人员对施工使用的各种机械设备进行检查，确保施工机械设备能安全稳定的运行，从而为隧道工程施工的顺利进行提供保障。

4防排水施工技术的应用

4.1测量放样

在进行测量放样时，测量放样人员要利用全站仪将隧道的中心线准确的测量出来，然后沿着隧道中心线向两侧散开放样，在本工程中，每隔5m为一个放样点，水平方向放样结束后，测量放样人员要将纵向排水管道的中心线测量出来，然后每隔10m设置一个放样点，最后利用全站仪将排水管道底部的设计标高测量出来。测量人员还要将矮边墙的边线测量出来，每隔5m设置一个放样点，并将矮边墙的顶标高测量出来。

4.2进入隧道前的防排水处理

在进入隧道施工前，施工单位要对隧道内部的情况进行充分调查，了解隧道隧址区地表水、地下水的情况，并对地表水的补给方式进行分析，根据实际情况，制定相应的地表防排水工作，从而为隧道施工提供方便。在本次隧道工程施工中，施工单位采用浆砌片石截水沟、排水沟将隧址区地表水排入隧道地表外侧，并将其引入隧址区原排水系统中，从而有效地防止地表水渗漏对隧道工程施工造成影响。

4.3安装排水管

在本工程中，施工单位在安装排水管时，对于环向排水管的安装，施工单位首先沿着隧道内部，每隔1m设置一个混凝土悬挂锚钉，然后利用铁丝将排水管道固定在混凝土悬挂锚钉上，在施工过程中，施工人员要特别注意，锚钉需要牢固的地锚在混凝土表面，从而避免弹簧管坠落对隧道中的行人带来危害。弹簧管的端头需要预留出10cm，从而为弹簧管和纵向排水管的交接提供保障。在安装纵向排水管时，其安装工序与环向排水管的安装工序大致相同，施工人员首先要沿着隧道坡度，每隔1m设置一个混凝土悬挂锚钉，利用铁丝将排水管道固定在混凝土悬挂锚钉上，最后施工人员要纵向排水管道和环向排水管道交接处割破，将环向排水管道、纵向排水管道、横向排水管道连接好，最后对管道的接头进行密封处理，避免管道接头处发生漏水现象。

4.4防水板的安装

在进行防水板安装前，施工人员要对隧道初期施工的支护情况进行认真的检查，并对岩面的欠挖进行处理，避免衬砌台车进入施工现场后，因没有处理岩面欠挖，从而对隧道工程防排水施工进度造成影响。施工人员还要凿除凸出的岩石喷射混凝土，割掉凸出的钢筋头和锚杆，同时在铺设防水板前，施工人员要先将防水板拼好，然后利用装载机将防水板放在架子上。在安装塑料防水板时，施工单位可以采用无钉法，按照顺序逐环安装；在安装复合放水板时，施工人员首先要将锚钉钉入混凝土中，然后沿着纵向拉铁丝，从而对防水板进行保护。施工人员在安装复合防水板时，要从侧面开始，从上到下依次铺设，同时施工人员要在铺设过程，将吊带系在铁丝上。

5结语

篇(7)

关键词：盾构、近接、施工顺序、空间间隔、地表沉降

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

The effects on the earth surface settlement by shield tunnel approaching construction sequence and space interval

Ma Cheng-hao

（Technology Center of China State Construction Engrg Corp.Ltd, Beijing 101300, China）

Abstract: In this paper, we take the shield tunnel approaching construction in a Subway Line No.1 as project background. Use the finite element software MIDAS-GTS to carry out 3D numerical analysis of approaching construction of shield tunnel. Analysis the effects on the earth surface settlement by approaching construction sequence and space interval.

Keywords: shield tunnel; approaching construction; construction sequence; space interval ; earth surface settlement

0引言

随着我国都市化进程的加快，城市地下轨道交通不断发展与完善，由于水文地质条件和周围环境的限制，地铁与地铁以及其它地下工程相邻、相遇、相交的机率大大增加，带来了大量近接施工相互影响的问题。

本文旨在以某地地铁近接盾构隧道施工为背景，通过有限元软件MIDAS-GTS对盾构隧道施工过程进行模拟，分析盾构隧道近接施工间隔顺序对地表沉降的影响。

1基本参数

某地地铁一号线盾构隧道结构采用装配式C50钢筋混凝土管片衬砌，错缝拼装，盾构管片外径6.2m，管片内径5.5m，厚0.35m，管片环宽1.2m。

本文采用MIDAS-GTS有限元法进行分析。模型所用的的地层和材料参数如表1所示。

表1 地层和材料参数

2有关假定和计算前提

计算模型为三维有限元模型，模型纵向长24m，横向宽60m，竖向36m，隧道顶部覆土11m。计算相关假定与计算前提有：

（1）由于工程影响范围不大且附近地层变化平缓，假设工程所在位置各地层（包括地表）均呈匀质水平层状分布；

（2）小变形假设：就研究对象土体、施工技术水平和施工变形控制等条件而言，盾构顶推施工所引起的地表变形应属于小变形问题；

（3）地层弹塑性模型假设：围岩土体为非线性材料，盾构法施工对围岩稳定性扰动较小，土体一般不出现极限破坏变形，且应力、应变水平较低，属弹塑性连续变形；计算中对隧道所处地层土体采用理想弹塑性模型模拟，用实体单元模拟，并采用摩尔――库仑屈服准则和相关关联流动法则，同一土层为各向同性；土体与结构之间由位移来协调，忽略土体与盾构和衬砌之间的相互滑动，从而避免了复杂本构模型中各类参数较难取得等难题；

（4）盾构每推进步长即每环衬砌步长，均等于管片环宽度1.2m，管片衬砌采用shell单元、线弹性材料模拟；

（5）盾构隧道施工对周围土体的影响是一个渐变的过程；一般情况下，盾构刀盘在挤压土体时以3cm/min的速度掘进，速度较慢，掌子面土体将不会产生过大的挤压或坍塌变形；掌子面后方衬砌管片环拼装时时进行，盾构壳体与围岩土体的相互作用主要是水平摩擦阻力，该阻力应力水平较为恒定并将在一定程度上对围岩产生扰动；计算中忽略该摩阻力，并保持掌子面顶推力为一定值；在本模型中，开挖面支护压力采用动态施加的方式在每步施加，以均布压力的方式施加在开挖面上；

（6）壁后注浆层环状假设：影响地层变形各因素中，土体及衬砌材料力学特性参数可通过试验测定，掌子面顶推力可人为调控；而受土体渗透性、疏密度、地下水、注浆压力等因素影响下的注浆层厚度和形状较难量化；计算中假设壁后注浆层为一均质、等厚弹性圆环，其材料力学参数结合工程实际按水泥砂浆压缩弹性模量取定；

（7）模型四周边界采用法向约束，下表面采用固定约束，上表面采用自由约束。

3主要计算步骤

根据盾构隧道施工的特点，采用三维有限元模拟盾构隧道的施工全过程，其主要步骤如下：

（1）地层首先在自重应力下达到初始平衡状态；

（2）各单元节点初始位移置零，向掌子面土体单元施加盾构顶推力，模拟土仓压力，以防止地表隆起或下沉；

（3）“钝化”开挖隧道土体和隧道外层间隙土单元以模拟核心土体和盾壳土体开挖，间隙土层厚度包括盾尾操作间隙和盾构壳厚度之和，激活盾构钢壳单元，向洞周节点反向施加洞周释放荷载，掌子面前行，形成毛洞；

（4）“激活”相应位置的混凝土管片单元以模拟管片环拼装，同时钝化上一部激活的盾构钢壳单元；

（5）激活管片的间隙土单元并用注浆单元属性代替原间隙土属性，模拟盾构通过集盾尾注浆过程，释放剩余应力；

（6）在计算至平衡后再进行下一步开挖， 即每一步开挖是在前一步衬砌已建好并产生作用的情况下进行的．依次循环（2）～（5）以模拟盾构顶推施工直至隧道开挖完成。

4模拟工况

表2数值模拟工况列表

5计算模型

图1三维计算网格模型

图2近接隧道空间相对位置关系

图3施工过程中盾构掌子面及其顶推力

6模拟结果分析

图4单隧道贯通后围岩z方向竖向位移图

图5近接隧道贯通后围岩z方向竖向位移图

图6 施工顺序与空间间隔对地表横向沉降影响效应曲线图

见图6可知，不同施工顺序与空间间隔对地表横向沉降量有一定的影响，主要表现在同时反向同时施工，反向同时施工所引起的最大地表竖直沉降值为11mm，仅比单隧道施工增大了1mm，而其它施工方法所造成的最大地表沉降都在16mm以上。

图7 施工顺序与空间间隔对地表水平位移影响效应曲线图

见图7可知，不同施工顺序与空间间隔对地表水平位移量有一定的影响，主要表现在同时反向施工，同时反向施工地表水平位移最大值为4mm，和单隧道施工时相同，只是发生最大水平位移的位置略偏向近接隧道，而其它施工方法所造成的地表水平位移都在6mm以上。

图8 施工顺序与空间间隔对既有隧道中心线处地表纵向沉降影响效应曲线图

见图8可知，不同施工顺序与空间间隔对既有隧道中心线处地表纵向沉降量有一定的影响，主要表现在同时反向施工，同时反向施工地表纵向沉降由隧道进口处的11mm，到隧道出口处的7mm，变化了4mm；单隧道施工地表纵向沉降由隧道进口处的10mm，到隧道出口处的3mm，变化了7mm；而其它施工方法所造成的地表纵向沉降由隧道进口处的16mm，到隧道出口处的4mm，变化了12mm。

图9 施工顺序与空间间隔对两隧道中心线处地表纵向沉降影响效应曲线图

见图9可知，不同施工顺序与空间间隔对两隧道中心线处地表纵向沉降量有一定的影响，主要表现在同时反向施工，同时反向施工地表纵向沉降由隧道进口处的8mm，到隧道出口处的11mm，提高了3mm；单隧道施工地表纵向沉降由隧道进口处的8mm，到隧道出口处的2mm，降低了6mm；而其它施工方法所造成的地表纵向沉降由隧道进口处的16mm，到隧道出口处的4mm，降低了12mm。

7结束语

综上可知，施工顺序与空间间隔是影响地表竖直沉降量和水平位移量的重要因素之一，因此应在地铁隧道设计施工时，严格控制施工顺序与空间间隔，应防止由此产生过大的地表位移，而影响周边环境。

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