隧道工程施工超挖预防与控制的论文

隧道工程施工超挖预防与控制的论文（共2篇）

隧道工程施工超挖预防与控制的论文 篇1

隧道工程施工超挖预防与控制论文

引言

地下通道的常见形式之一就是隧道，其设计目的就在于为交通或其他方面提供便利，隧道的施工通常都是在地下进行，其作用在于穿越山体、江湖等。在实际的隧道施工中，由于测绘、地质、施工等各方面因素的影响，往往会出现隧道超挖的问题，给隧道工程的施工成本和施工进度造成了一定的影响。本文首先对隧道超挖的产生原因进行分析，在此基础上，提出预防和控制隧道超挖的措施，以期能够为有关人员提供有参考价值的建议。

1.隧道工程施工超挖的产生原因

1.1测绘原因

在进行隧道测量工作时，由于工作人员无法准确把握测量中的每一个环节，在没有监控的情况下就上报数据，这就使得在设计施工方案时，很容易出现一些偏差.一些专业测量人员在测绘中没有详细的进行检查，将获取的数据直接上报，使得工程施工中出现一些偏差，造成隧道工程的施工超挖问题。总而言之，测绘方面产生的隧道超挖问题可以概括为专业人员出现的测量数据不精确以及非专业人员造成的测量数据不准确两个方面。

1.2地质原因

在测量中，由于设备及天气的影响，造成地质勘查的结果不精确，目前来说，对于地面以上的勘测现行的设备还无法精确测量。特别是天气又十分恶劣时，很容易判断错误。如，在进行地质隧道的勘测中，在没有雨水的作用下，挖掘施工就可在勘测点进行。而进入梅雨季节时，就很难再进行施工，而使得隧道施工中出现渗水问题，造成隧道施工的超挖。

1.3施工原因

由于施工人员的专业素质低下，没有对施工现场进行科学的管理，再加上施工方法的不合理，这些都会给隧道施工造成严重的影响。石方隧道在施工时，采用的多为钻爆工艺，也即爆破和钻孔技术。由于钻孔施工中较容易出现精度不高的问题，在施工中，隧道形状、覆盖的范围这些都会对钻孔施工造成一定程度的影响，施工中也没有进行监督和管理。因而，在实际作业中，只有长隧道以及特长隧道的施工会采用凿岩车进行，其他在多数情况下都是人工和钻孔作业的结合，而在控制钻孔角度时，施工人员的经验有着决定性影响作用，这就使得，隧道施工中很容易就会出现超挖的问题。另一方面，装药没有根据围岩的实际情况进行，而使得装药结构不合理，造成爆破中出现超挖现象。而施工现场没有进行有效的管理和组织，如，在运出材料时，一味采用方便运输的方式，而不考虑隧道的实际情况，也容易造成隧道的超挖。最后，施工人员多数都是民工、学生组成，而非专业技术人员，同时，对施工人员的培训不到位，虽然一些施工人员具有丰富的实践经验，但只凭经验施工是远远不够的，这就使得隧道施工中很容易出现超挖问题，而学生又缺乏实践经验，施工中，多是机械的按照书本知识进行，这也给隧道施工造成一定的影响。

2.隧道工程施工超挖的预防措施

虽然不能完全避免隧道超挖的问题，但根据造成隧道超挖的原因，可采取一定的措施加以预防。对于测绘过程而言，在前期测量中，施工单位应选聘专业的技术人员，避免测绘工作由非技术人员进行，同时，还应加强对测量人员的技术培训和思想教育，在施工前充分的进行技术交底，端正测量态度，在实际测量中多加实践，综合分析测量数据，确保工程策划所采用的数据准确合理。对于地质原因造成的隧道超挖，可采取的预防措施有，多次测量施工地点，提前1-2年进行施工地点的`天气预测，及时向策划部门反映施工中可能出现的问题，使地面测量深层次化，确保图纸中的土壤状况和实际相一致。对于施工过程而言，应采用科学合理的施工方法，如，在爆破施工前，应先进行电脑模拟，通过现代化的技术手段减少施工作业量，在钻孔施工时，标记应醒目，避免盲目挖掘造成的隧道超挖问题。另外，还应积极吸纳高素质的技术人员，促进工作人员作业能力的提升，在实际工作中能够将理论和实践相结合，更好的展开施工作业，同时，还应加强施工现场的监督和管理，确保隧道施工的安全有序进行。

3.隧道工程施工超挖的控制措施

3.1切实做好勘查测量工作

施工人员应严格按照设计要求切实做好地质勘察工作，对于地质复杂的施工地段，钻孔施工应密集进行，为结构设计提供依据。施工单位还应做好天气预测工作，确保装药爆破的合理性。由于隧道施工的特殊性，这就要求应客观比较开挖地质的状况，及时反应施工中的问题，支护措施应切实有效，并准确客观评价围岩状况，细致观察、准确绘制掌子面，以避免隧道超挖问题。

3.2加强施工管理

采取控制爆破的方式，对爆破参数进行优化，类比爆破模拟和施工现场，使爆破水平的得到提升。在钻孔施工中，应采用性能好、精度高、易于操作的设备，严格控制断面测量的放线，以免造成断面被放大。同时，还应加强施工人员的技术培训，提高其施工水平，不断提升判断地质状况的水平和技术，确保施工方案的合理性，有效控制隧道超挖的问题。

3.3提升施工人员的综合素质

转变作业人员宁超不少的观念，施工人员应正确认识到隧道超挖产生的不利影响。加强对施工人员的技术培训，提升其职业素养，以确保隧道工程的质量。

结语

造成隧道超挖的原因主要有测绘、地质、施工三个方面。为改善隧道超挖问题，应确保测绘工作由专业人员进行，并加强技术人员的教育培训，提升其专业素养，确保地质勘查的准确性，在施工中，应针对隧道工程的实际情况，采取合理的施工方法和机械设备，对施工现场进行有效的监督管理，以确保隧道施工的质量。

隧道工程施工超挖预防与控制的论文 篇2

1吉牛水电站概况

吉牛水电站位于四川省丹巴县革什扎河流域下游河段, 是革什扎河流域“一库四级”开发方案的第4级梯级电站, 为低闸引水式电站, 由首部枢纽、引水系统、厂房枢纽组成, 总装机2× 120 MW。引水系统主体为引水隧洞, 位于革什扎河左岸, 全长约22.377km。隧洞沿线共布置10条施工支洞。

吉牛水电站引水隧洞穿越地层岩性主要为志留系茂县群片岩地层。该套地层云母含量高、岩性软, 隧洞开挖期间底板出现明显的超挖现象, 图1为4号支洞下游隧洞底板薄层状二云片岩槽状超挖特征。本文结合吉牛电站工程实践遇到的特殊软岩隧洞底板出现的复杂超挖问题, 对其影响因素进行了深入分析评价并提出了相应的工程措施。

2施工积水和运碴车轮压循环荷载对底板超挖的影响

受隧洞设计开挖断面的限制, 设计文件和招标文件要求采用无轨运输出碴方式, 运碴车采用10t自卸汽车。10t自卸汽车的轮压是以线荷载的方式施加在底板围岩上, 而施工单位实际作业中多采用20t自卸汽车, 导致荷载作用位置的应力集中更显著。同时, 受隧洞积水软化围岩以及运碴车周期性循环荷载的影响, 底板围岩强度和抗变形能力进一步降低, 从而逐渐形成较深的车辙。

为揭示车轮荷载循环作用对底板围岩陷坑、陷槽形成的作用机理, 参考可研阶段对二云片岩完成的室内岩石试验成果 (见表1) , 采用数值分析方法 (FLAC3D) 进行研究。计算模型边界范围考虑隧洞几何尺寸的对称性。计算工况考虑底板围岩干燥和施工积水2种情况, 轮压荷载考虑10t、15t和20t3种情况。

注:括号内为均值。

隧洞开挖前的初始地应力仅考虑自重应力场, 隧洞埋深取500m。数值模拟过程是:

(1) 首先形成初始自重应力场;

(2) 一次开挖隧洞断面, 模拟弹性应力释放;

(3) 顶拱、边墙喷射混凝土, 洞周施作系统锚杆, 模拟塑性应力迁移;

(4) 分别针对底板干燥和施工积水情况, 模拟10次循环轮压荷载, 参考表1模拟底板1.0m范围围岩软化。

在隧洞开挖、支护完成基础上, 考虑洞底干燥状态下分别模拟10t、15t和20t轮压荷载历经10次循环, 获得底板车辙位置的沉降位移见表2。

由表2可知:洞底干燥状态下不同荷载作用下, 总体规律是随荷载循环次数的增大, 历经周期性荷载下力学特性软化下底板位移呈现增大趋势;且对比历经循环次数10次后, 10t荷载下的底板位移量值较小, 15t荷载下次之, 20t荷载下最大且沉降量值达0.7m。计算成果初步揭示:运碴车装载荷载多次反复作用, 次数越多;装载荷载越大, 车辙的陷坑特征越显著。

在隧洞开挖、支护完成基础上, 考虑洞底积水状态, 分别模拟10t、15t和20t轮压荷载历经10次循环, 获得底板车辙位置的沉降位移见表3。

表3同样揭示洞底积水状态下不同荷载作用下随荷载循环次数的增大, 历经周期性荷载下力学特性软化下底板位移呈现增大趋势;且对比历经循环次数10次后, 10t荷载下的底板位移量值较小, 15t荷载下次之, 20t荷载下最大且沉降量值达2.2m。计算成果除进一步揭示“运碴车装载荷载多次反复作用, 次数越多, 装载荷载越大, 车辙的陷坑特征越显著”外, 还进一步揭示相同荷载历经相同循环反复荷载次数时, 积水状态下的陷坑特征较干燥状态下更为显著。

3及时跟进短锚杆方案

针对本工程引水隧洞二云片岩的工程性质复杂性和施工难度, 考虑到隧洞施工积水对底板围岩软化问题突出, 首先应严格按照设计文件和招标文件的规定, 设置边沟、积水井加强排水。在此基础上, 做好对底板围岩的保护措施, 综合分析提出及时跟进短锚杆加固的方案, 其示意图见图2。

该方案与传统的隧洞顶拱、边墙系统锚杆支护相似, 对作业场地要求不高, 施工方便。针对富水地层基坑开挖, 应用短锚杆锚固基坑混凝土底板, 能有效避免由水压力引起的底板隆起。为了达到预期效果, 本工程短锚杆的布设还综合考虑了运碴车轮压荷载作用影响范围和深度。由于锚杆加固围岩类似混凝土中的钢筋作用, 对于强度和模量较低的二云片岩, 采用及时跟进短锚杆加固底板方案, 能够有效提高二云片岩的抗剪强度和抗变形能力。

为论证该方案的应用效果, 对其进行数值模拟, 其过程为:

(1) 首先形成初始自重应力场;

(2) 先开挖隧洞断面至预留保护层高度, 模拟弹性应力释放;

(3) 顶拱、边墙喷射混凝土, 洞周施作系统锚杆, 模拟塑性应力迁移;

(4) 底板施作短锚杆 (数值计算中锚杆深度1.0m、直径28 mm, 轮压范围2排, 间排距0.3 m×1.0 m) , 并分别针对底板干燥和施工积水情况, 20t荷载下模拟10次循环轮压荷载, 参考表1设计资料模拟底板1.0m范围围岩软化。

计算成果见图3。图3中计算成果显示底板最大沉降位移干燥状态下为1.13mm, 潮湿状态下为2.11mm, 对比第2节的成果充分论证及时跟进短锚杆方案能有效避免反复轮压荷载的扰动效应。

4结论

(1) 由于运碴车装载荷载多次反复作用, 次数越多, 装载荷载越大, 车辙的陷坑特征越显著, 因此施工开挖期间需严格限制运碴车超载。

(2) 由于施工积水软化底板围岩导致相同荷载历经相同循环反复荷载次数时, 积水状态下的陷坑特征较干燥状态下更为显著, 因此施工开挖期间需加强隧洞施工排水。

(3) 对于引水隧洞富含云母二云片岩地段, 及时跟进短锚杆加固能有效控制底板超挖。

摘要：大部分隧洞工程出现超挖的部位是洞壁和顶拱, 其中一重要因素是爆破影响。吉牛水电站引水隧洞结合生产性爆破试验后爆破参数合理, 洞壁和顶拱开挖较为平整, 但底板超挖问题严重。分析其原因主要为隧洞开挖过程中施工积水和运碴车轮压循环荷载的影响。针对以上原因, 提出了及时跟进短锚杆加固底板围岩的方案。经过数值分析, 该方案能较好地控制吉牛水电站底板的超挖问题。

关键词：底板超挖,施工积水,运碴车轮压,及时跟进短锚杆

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