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1、城市地下空间建设新技术2014年11月19-22日合肥全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材8.1概述8.2技术介绍8.3工程应用（重庆轻轨佛图关大坪区间隧道及大坪车站隧道工程）第8章特大跨超浅埋、特大断面、高边特大跨超浅埋、特大断面、高边墙、结构扁平车站隧道开挖和支护技术墙、结构扁平车站隧道开挖和支护技术p实践表明，轨道交通系统是缓解城市交通压力，提高城市运行效率的有效手段。截止目前，我国已有36个城市轨道交通规划获批。2014年我国城市轨道交通投资将达到2200亿元，比去年增加400亿。p到2013年年底我国有19个城市拥有地铁，总里程达到2366公里。随着2013年国务院关于取消和下
2、放行政审批项目等事项的决定发布，明确城市轨道交通项目由省级投资主管部门按照国家批准的规划核准，激发了一些三线城市建设轨道交通项目的积极性。可以预见未来相当长一段时间内我国城市轨道交通建设将呈现逐年增长的趋势。8.1概述p由于受环境的限制，由于受环境的限制，轨道交通建轨道交通建造过程中造过程中修建特大跨度超浅埋扁修建特大跨度超浅埋扁平隧道是不可避免的平隧道是不可避免的。p特别是近几年，特别是近几年，在建筑物密集和在建筑物密集和交通繁忙的城市中心区交通繁忙的城市中心区，出现了，出现了大量大跨度扁平浅埋地下工程，大量大跨度扁平浅埋地下工程，如北京地铁西单车站、德国波鸿如北京地铁西单车站、德国波鸿铁路
3、的地下火车站等。铁路的地下火车站等。p特大跨超浅埋扁平隧道施工特大跨超浅埋扁平隧道施工已成已成为当前和今后一段时期内隧道建为当前和今后一段时期内隧道建设尤其是城市轨道交通建设中一设尤其是城市轨道交通建设中一个个必须面对的主要问题。必须面对的主要问题。8.1概述8.2技术介绍1825年，美国建筑师勃留涅里雅利用他自制的木质矩形断面盾构在泰晤士河下面修建了第一座水下铁路隧道。1870年日本在建设国内第一条铁路时用明挖法砌拱修建了61m长的石屋川隧道。现代化的隧道修建始于1880年英国利物浦到曼彻斯特的世界上第一条铁路的建设。在本世纪八十年代至九十年代，全世界的隧道建设达到一个新的水平。p在修建隧道
4、和地下工程的在修建隧道和地下工程的实践中，人践中，人们已已经普遍普遍认识到，隧道到，隧道及地下工程的核心及地下工程的核心问题是是开挖和支开挖和支护两个关两个关键工序工序。p即即应该如何开挖如何开挖，才能更有利于，才能更有利于围岩的岩的稳定性和便于支定性和便于支护；p需要支需要支护时，如何支如何支护才更有效保才更有效保证坑道坑道稳定和便于开挖。定和便于开挖。p是隧道地下工程是隧道地下工程设计施工中两个相互促施工中两个相互促进又相互制又相互制约的的问题。p世界世界发达国家已有的隧道和地下工程施工技达国家已有的隧道和地下工程施工技术，大部分已在我大部分已在我国开国开发利用利用，并在工程并在工程实践中
5、践中结合中国的国情得到不断的改合中国的国情得到不断的改进和和发展。展。 隧隧道道的的几几种种常常见见开开挖挖方方法法示示意意图图p综综观观当当今今国国内内外外大大跨跨扁扁平平公公路路隧隧道道施施工工方方法法，尽尽管管开开挖挖方方法法多多种种多多样样，但但对对于于软软弱弱岩岩土土层层均均需需经经过过适适当当的的地地层层预预加加固固处处理理，并并采采用用双双侧侧壁壁导导洞洞法法、CD或或CRD工工法法、台台阶阶法法、弧弧形形导导洞洞超超前法或其中的组合方法开挖前法或其中的组合方法开挖。p其其出出发发点点是是尽尽可可能能地地借借助助于于辅辅助助施施工工方方法法改改良良土土体体，将将大大断断面面化化大
6、大为为小小，并并尽尽快快地地沿沿开开挖挖轮轮廓廓形形成成封封闭闭或或半半封封闭闭的的承承载载结结构，再开挖核心部和仰拱构，再开挖核心部和仰拱。p大大跨跨度度扁扁平平隧隧道道往往往往长长度度较较大大，且且岩岩性性相相差差悬悬殊殊，施施工工时时稳稳定性差定性差，而必须借助于，而必须借助于辅助的预加固措施辅助的预加固措施才能顺利施工。才能顺利施工。贵州省州省凯里市大里市大阁山隧道山隧道p四四车道公路隧道，全道公路隧道，全长496m，为单洞双向四洞双向四车道，其最大开挖道，其最大开挖宽度达度达21.04m，高度，高度11.5m，净跨跨18m，为国内尤其是在市区目国内尤其是在市区目前罕前罕见的大跨度隧道
7、。的大跨度隧道。p施工方法采用施工方法采用侧壁壁导坑先坑先墙后拱法后拱法，这种方法又称种方法又称顺作法，它作法，它通常是在隧道开挖成形后，再由下至上施作模筑混凝土通常是在隧道开挖成形后，再由下至上施作模筑混凝土衬砌。砌。p先先墙后拱法施工速度快，施工各工序及各工作面之后拱法施工速度快，施工各工序及各工作面之间相互干相互干扰较小，小，衬砌砌结构的整体性构的整体性较好，受力状好，受力状态也比也比较好。好。但是，在诸多工程中也不乏失败的实例。但是，在诸多工程中也不乏失败的实例。主要原因：主要原因：（1）施工管理、质量控制和相关技术的掌握等施工管理、质量控制和相关技术的掌握等；（2）隧道工程师们对新奥
8、法的实质缺乏正确的理解。隧道工程师们对新奥法的实质缺乏正确的理解。 从从“新奥法新奥法”的保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力这一点出发，就可的保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力这一点出发，就可以根据隧道工程以根据隧道工程具体条件灵活地选择开挖方法、爆破方案、支护形式、支护具体条件灵活地选择开挖方法、爆破方案、支护形式、支护施作时机和辅助工法施作时机和辅助工法。至于对围岩变形的控制，根据不同情况，有时应强调。至于对围岩变形的控制，根据不同情况，有时应强调释放，有时应强调限制，其目的都是为了释放，有时应强调限制，其目的都是为了“保护围岩，调动和发挥围岩的自保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力承能力”
9、。（3）目前一些施工工法的）目前一些施工工法的具体施工工艺，仍然是含糊不清。具体施工工艺，仍然是含糊不清。 如如交叉中隔壁工法（交叉中隔壁工法（CRD工法）都知道是先开挖两个侧壁，等初期支护工法）都知道是先开挖两个侧壁，等初期支护形成一定的刚度之后，再开挖核心部分。但是，形成一定的刚度之后，再开挖核心部分。但是，两个侧壁的形状和大小如何两个侧壁的形状和大小如何确定，各个断面间的纵向距离如何控制，临时支撑的刚度如何选取确定，各个断面间的纵向距离如何控制，临时支撑的刚度如何选取，也就是，也就是开挖参数的选取，仍然还有待深入的专项研究。开挖参数的选取，仍然还有待深入的专项研究。p特别对大跨度浅埋城市
10、隧道，目前都在强调如何尽可能地借特别对大跨度浅埋城市隧道，目前都在强调如何尽可能地借助助辅助施工方法改良土体，将大断面化大为小辅助施工方法改良土体，将大断面化大为小，尽快沿开挖轮，尽快沿开挖轮廓形成封闭或半封闭的承载结构，再开挖核心部和仰拱。廓形成封闭或半封闭的承载结构，再开挖核心部和仰拱。p但是在保证安全的情况下，如何保证开挖的但是在保证安全的情况下，如何保证开挖的经济性和大型机经济性和大型机械的使用械的使用上面都需要结合实际情况开展深入的研究。上面都需要结合实际情况开展深入的研究。8.3工程应用重庆轻轨佛图关大坪区间隧道及大坪车站隧道工程 重重庆大坪隧道段里程大坪隧道段里程为DK6+900
11、DK8+500，起于佛，起于佛图关公园内，止于关公园内，止于马家堡。大坪区家堡。大坪区间隧道起隧道起讫里程里程为DK7+157DK7+609.7，全，全长452.7m。围岩岩类别进口段口段30m为、类，其余，其余为类，隧道涌水量，隧道涌水量129m3/d，为基岩裂隙水。基岩裂隙水。 从从进口方向依次口方向依次设有双有双线、风机安装段及机安装段及风机安装机安装渐变段、左右段、左右单线、待、待备线双双线、道岔区段，、道岔区段，区区间隧道（包含出隧道（包含出碴支洞）共支洞）共设有有9种断面形式，其中最种断面形式，其中最小开挖跨度小开挖跨度4.5m，最大开挖跨度（道岔区与明挖最大开挖跨度（道岔区与明挖
12、车站接口段）站接口段）27.2 m，开挖断，开挖断面面340.3m2。 车站暗挖段全站暗挖段全长81.3m，车站隧道覆盖站隧道覆盖层厚厚425m，其中，其中DK7+658.2DK+701.00段段覆盖覆盖层厚厚10m，为类围岩，洞跨比岩，洞跨比为0.150.5。车站隧道与站隧道与明挖明挖车站接口段底部开挖站接口段底部开挖宽度度为22.68m，隧道开挖高度，隧道开挖高度为20.6m，拱部开挖，拱部开挖宽度度为26.3m，最大开挖面，最大开挖面积为 430m2.。 区区间隧道及隧道及车站隧道平面站隧道平面图区区间隧道及隧道及车站隧道站隧道纵断面断面图技术难点（1）隧道特大跨、高）隧道特大跨、高边墙
13、、拱部、拱部结构扁平、超大断面，超浅埋构扁平、超大断面，超浅埋 隧道最大开挖跨度隧道最大开挖跨度27.2m，拱部，拱部结构扁平，最大开挖面构扁平，最大开挖面积430m2，最大开挖，最大开挖高度高度20.6m，最小埋深，最小埋深4.0m，典型隧道断面，典型隧道断面见图8.5所示。由于浅埋大跨扁平隧所示。由于浅埋大跨扁平隧道的特殊受力条件，隧道道的特殊受力条件，隧道结构所受荷构所受荷载非常复非常复杂，因此，因此对开挖及初期支开挖及初期支护要求要求极高。极高。（2）周）周边环境差，境差，对施工要求施工要求严格格 工程地工程地处重重庆市市闹市区，洞市区，洞顶地表建筑物林立，多地表建筑物林立，多为八至九
14、八至九层居民房和交居民房和交通干道，居民房抗震能力差，并有一通干道，居民房抗震能力差，并有一栋七七层居民楼嵌入隧道拱腰，居民楼嵌入隧道拱腰，对沉降和爆沉降和爆破震破震动要求要求严格，重格，重庆市公安局要求地表市公安局要求地表质点点爆破振速不超爆破振速不超过2cm/s，环保局要保局要求噪声不大于求噪声不大于70db，夜，夜间施工施工时间受到受到严重的限制。重的限制。（3）成洞条件差）成洞条件差 车站隧道洞顶覆盖层厚车站隧道洞顶覆盖层厚410m，为，为类类泥岩，中等偏弱，洞口最薄处泥岩，中等偏弱，洞口最薄处仅仅4m。顶跨比为。顶跨比为0.150.5，顶板岩体薄，成洞条件极差。围岩不均匀变化，顶板岩
15、体薄，成洞条件极差。围岩不均匀变化大，左侧围岩比右侧围岩破碎，风化严重，自稳能力差，施工难度大。大，左侧围岩比右侧围岩破碎，风化严重，自稳能力差，施工难度大。（4）断面）断面结构形式多构形式多 共共设有有9种断面形式，其中最小开挖跨度种断面形式，其中最小开挖跨度4.5m，最大开挖跨度，最大开挖跨度27.2 m，各种断面交各种断面交错分布分布转换频繁，多次繁，多次变截面。相截面。相邻隧道隧道净距小，相距小，相邻隧道的最隧道的最大大净距距为6.5 m，双，双线地段隧道最小地段隧道最小净距只有距只有3.8m，相，相邻洞室施工影响大。洞室施工影响大。需解决的关键问题（1）进洞方案的选择）进洞方案的选择
16、 本本工工程程地地处处重重庆庆市市闹闹市市区区，周周边边环环境境条条件件恶恶劣劣，业业主主提提供供的的施施工工场场地地狭狭窄窄，对对沉沉降降和和爆爆破破震震动动要要求求严严格格，夜夜间间施施工工时时间间受受到到严严重重的的限限制制，施施工工组组织织困困难难。设设计计在在区区间间隧隧道道出出口口设设出出碴碴支支道道进进入入道道岔岔区区，实实际际上上本本工工程程隧隧道道施施工工初初期期业业主主只只提提供供一一个个出出碴碴通通道道，工工期期十十分分紧紧张张，如如何何组组织织和和是是否否再再增增设设工工作作面面是是需需要要解解决的重要问题之一。决的重要问题之一。（2）超超浅浅埋埋、特特大大跨跨、特特大
17、大断断面面、高高边边墙墙、结结构构扁扁平平隧隧道道的的开开挖和支护技术挖和支护技术 本本工工程程车车站站隧隧道道和和道道岔岔区区隧隧道道均均属属于于特特大大跨跨、超超浅浅埋埋、特特大大断断面面、拱拱部部结结构构扁扁平平隧隧道道，特特别别是是车车站站隧隧道道，要要想想采采用用全全断断面面开开挖挖或或简简单单的的分分步步开开挖挖无无法法保保证证隧隧道道开开挖挖安安全全和和控控制制地地表表下下沉沉以以及及爆爆破破震震动动对对地地表表建建筑筑物物的的影影响响，因因此此，如如何何通通过过综综合合现现有有大大跨跨、大大断断面面隧隧道道开开挖挖方方法法再再结结合合本本工工程程的的地地质质条条件件选选择择合合
18、理理的的分分步步开开挖挖方方法法、分分步步开开挖挖的的尺尺寸寸和和相相互互错错开开的的距距离离以以及及超超前前支支护护方方法法，并并如如何何优优化化施施工工方方案案；在在开开挖挖实实施施过过程程中中如如何何通通过过监监控控量量测测等等信信息息化化施施工工手手段段，对对开开挖挖尺尺寸寸相相互互错错开开的的距距离离和和支支护护参参数数进进行行调调整整，以以确确定定最最优优参参数数，是是亟亟待待解解决决的关键技术问题。的关键技术问题。（3）大拱脚）大拱脚围岩保岩保护和拱和拱墙结合部位防水合部位防水层铺设、钢筋筋连接接方法的确定方法的确定 车站隧道和区站隧道和区间隧道道岔区均采用薄隧道道岔区均采用薄边
19、墙、大拱脚、大拱脚结构，先拱后构，先拱后墙衬砌。砌。在上半断面开挖后，大拱脚在上半断面开挖后，大拱脚处应力集中，在开挖大拱脚力集中，在开挖大拱脚时，必，必须采取措施尽采取措施尽量减小量减小对大拱脚大拱脚围岩的岩的扰动，避免大拱脚受水浸泡，使，避免大拱脚受水浸泡，使围岩岩软化；大拱脚拱化；大拱脚拱墙结合合处钢筋密集，根据筋密集，根据结构本身的特点，构本身的特点，对该处防水防水层施工和施工和钢筋筋连接要接要求非常求非常严格，而格，而衬砌采用先拱后砌采用先拱后墙，使得防水，使得防水层铺设和和钢筋筋连接施工接施工变得十得十分困分困难，所以必，所以必须找到可行方法来解决找到可行方法来解决这个矛盾。个矛盾
20、。（4）区）区间隧道平行施工隧道平行施工对相相邻洞室的影响洞室的影响 区区间隧道隧道结构复构复杂，相，相邻洞室洞室净距小，待距小，待备线双双线地段与地段与单线最小最小净距距仅有有3.8m，隧道开挖和爆破震，隧道开挖和爆破震动对相相邻洞室施工都有很大影响，另外先开挖洞室施工都有很大影响，另外先开挖小断面隧道小断面隧道还是先开挖大断面隧道是先开挖大断面隧道对相互之相互之间影响的程度也不一影响的程度也不一样，因此，因此，必必须结合工期要求和隧道力学原理来合工期要求和隧道力学原理来选择合适的开挖方案。合适的开挖方案。（5）大断面）大断面衬砌台砌台车的制作和大体的制作和大体积混凝土施工混凝土施工车站隧道
21、和区站隧道和区间隧道道岔区拱部二隧道道岔区拱部二衬混凝土体混凝土体积大，跨度大，大，跨度大，衬砌台砌台车承受的施工荷承受的施工荷载大，需要解决大，需要解决衬砌台砌台车刚度度问题和保和保证台台车在施工在施工过程中的程中的整体整体稳定定问题，因此必，因此必须研制合适的研制合适的衬砌台砌台车和研究出保和研究出保证大体大体积混凝土混凝土浇筑筑质量的施工方法。量的施工方法。（6）地表）地表环境复境复杂情况下特大断面、特大跨、超浅埋隧道地情况下特大断面、特大跨、超浅埋隧道地表沉降控制措施表沉降控制措施根据根据规范要求，范要求，地表沉降不得大于地表沉降不得大于3cm，本工程特，本工程特别是是车站隧道，埋深浅
22、，站隧道，埋深浅，超大断面、特大跨，如果施工方法不当，地表下沉很超大断面、特大跨，如果施工方法不当，地表下沉很难控制，因此必控制，因此必须选择合理的开挖方法、支合理的开挖方法、支护手段以及支手段以及支护和和衬砌施作砌施作时间，采取多种施工手段控，采取多种施工手段控制地表下沉。制地表下沉。（7）地表）地表环境复境复杂情况下浅埋隧道爆破震情况下浅埋隧道爆破震动的控制的控制 佛佛图关至大坪区关至大坪区间隧道及隧道及车站隧道位于重站隧道位于重庆市主城区内，地面上人口市主城区内，地面上人口密集，建筑物林立，特密集，建筑物林立，特别是是车站暗挖隧道，开挖断面和跨度大，覆盖站暗挖隧道，开挖断面和跨度大，覆盖
23、层薄，薄，地表情况复地表情况复杂，多，多为抗震性能差的楼房和交通干道公路路面，重抗震性能差的楼房和交通干道公路路面，重庆市公安市公安局要求局要求地面地面质点的震点的震动速度不得超速度不得超过2.0cm/s。因此，。因此，必必须选择合理的开挖合理的开挖方案、爆破方案来保方案、爆破方案来保证地面建筑的安全地面建筑的安全。（8）信息化施工技）信息化施工技术 本工程施工本工程施工难度极大，特度极大，特别是是车站隧道和区站隧道和区间隧道道岔区，隧道道岔区，为了保了保证施工安全，必施工安全，必须对施工施工过程程进行行动态控制，控制，进行信息化施工，行信息化施工，对于地表于地表环境复境复杂情况下特大断面、特
24、大跨、超浅埋隧道，从情况下特大断面、特大跨、超浅埋隧道，从变形形动态来看，初期来看，初期变形很快，而且形很快，而且绝对值大，采用常大，采用常规量量测手段不完全可靠，因此，手段不完全可靠，因此，需要制定需要制定出一套完整、安全可靠的出一套完整、安全可靠的监控量控量测方案方案。进洞方案选取 本本工工程程实实际际上上由由三三个个部部分分组组成成，即即佛佛图图关关大大坪坪区区间间隧隧道道、车车站站隧隧道道暗暗挖挖段段和和大大坪坪控控制制中中心心综综合合楼楼基基础础工工程程（包包括括车车站站隧隧道道明明挖挖段段），由由于于本本工程地处工程地处闹市区，施工场地极为狭窄闹市区，施工场地极为狭窄，工作面设置受
25、到限制。，工作面设置受到限制。（1）区间隧道进洞方案）区间隧道进洞方案 佛佛图关关大坪区大坪区间隧道隧道进口在佛口在佛图关公园内山坡上，公园内不准施工关公园内山坡上，公园内不准施工车辆通行，如果在此开通行，如果在此开设工作面，工作面，只能主要依靠人工出只能主要依靠人工出碴，出口端人口密，出口端人口密集、建筑物林立，地面集、建筑物林立，地面标高与隧底高与隧底标高相差近高相差近27m，设计在此在此设出出碴支道支道进入道岔区入道岔区，可供，可供选择的的进洞方案有三种：洞方案有三种： 方案一：方案一：进口采用人工出口采用人工出碴，出口利用出，出口利用出碴支洞支洞进洞，中小型施工洞，中小型施工车辆出出碴
26、。方案二：方案二：进口施作大管棚超前支口施作大管棚超前支护进洞，在洞，在进口口类围岩地段施作一个岩地段施作一个4.55m的的长导洞，采用人工出洞，采用人工出碴，在区，在区间隧道隧道贯通后，再通后，再进行行扩挖，利用出挖，利用出口出口出碴支道出支道出碴。出口采用出。出口采用出碴支道支道进洞。洞。方案三：方案三：进口只施作大管棚超前支口只施作大管棚超前支护和洞口防和洞口防护工程工程，出口前期采用出，出口前期采用出碴支道支道进洞，待洞，待综合楼基合楼基础挖到道岔区拱部挖到道岔区拱部设计标高后，利用高后，利用综合楼基合楼基础施工施工便道和既有出便道和既有出碴支道出支道出碴。第第一一种种方方案案进进口口
27、人人工工出出碴碴费费时时费费力力，掘掘进进速速度度太太慢慢，不不可可取取；第第二二种种方方案案虽虽可可加加快快进进度度，但但进进口口类类围围岩岩地地段段导导洞洞需需作作施施工工支支护护，费费用用较较大大，且且极极不不安安全全，也也不不可可取取；第第三三种种方方案案安安全全、合合理理，关关键键是是要要加加强强施施工工组组织织，在在确确保保安全情况下快速掘进，保证工期安全情况下快速掘进，保证工期。根据实际情况和比选结果，选择方案三。根据实际情况和比选结果，选择方案三。车站暗挖隧道站暗挖隧道进洞方案洞方案（2）车站暗挖隧道站暗挖隧道进洞方案洞方案 车站暗挖隧道与大坪控制中心站暗挖隧道与大坪控制中心综
28、合楼相合楼相邻，无施工工作面，无施工工作面，车站隧道拱脚站隧道拱脚与地面高差达与地面高差达18m，进洞方案主要洞方案主要为采用采用竖井井进洞和利用便道洞和利用便道进洞洞两种。两种。方案一：采用方案一：采用竖井井进洞洞采用采用竖井井进洞洞较快，但快，但竖井提升量井提升量较小，掘小，掘进速度慢，施工干速度慢，施工干扰大。大。 方案二：利用便道方案二：利用便道进洞洞根据施工根据施工现场条件，在控制中心条件，在控制中心综合楼合楼基坑中作基坑中作环形便道形便道，利用，利用环形便道施工形便道施工车站隧道拱部开挖和站隧道拱部开挖和衬砌工作，砌工作，环形出形出碴道道路路长177.58m。同。同时施工基坑内土石
29、方，施工基坑内土石方，基坑开挖至道岔区隧道拱部后，打通区基坑开挖至道岔区隧道拱部后，打通区间隧道出口，以便于通隧道出口，以便于通风和区和区间隧道出隧道出碴，车站隧道下半断面利用区站隧道下半断面利用区间隧道出隧道出碴支洞支洞出出碴。方案二方案二虽然前期然前期较慢，但慢，但环形便道形成形便道形成后，就能很快打开施工局面，有利于后，就能很快打开施工局面，有利于车站站隧道和隧道和综合楼基合楼基础土石方施工，如右土石方施工，如右图所所示。示。上半断面双上半断面双侧壁壁导坑开挖坑开挖下半断面拉中槽开挖下半断面拉中槽开挖隧道开挖和支护技术 通通过过对对国国内内外外资资料料调调研研汇汇总总和和整整理理分分析析
30、的的基基础础上上发发现现，不不论论国国内内还还是是国国外外，尽尽管管大大跨跨度度扁扁平平隧隧道道的的开开挖挖方方法法多多种种多多样样，但但基基本本上上是是经经过过适适当当的的地地层层预预加加固固处处理理后后采采用用双双侧侧壁壁导导洞洞法法、CD或或CRD工工法、台阶法或其中的组合法、台阶法或其中的组合。 其其出出发发点点是是尽尽可可能能地地借借助助于于辅辅助助施施工工方方法法化化大大为为小小、先先拱拱后后墙墙或或先先墙墙后后拱拱，从从而而尽尽快快地地沿沿开开挖挖轮轮廓廓形形成成封封闭闭或或半半封封闭闭的的承承载载结结构构，再再开挖核心土和仰拱开挖核心土和仰拱。 修修建建大大跨跨度度扁扁平平隧隧
31、道道不不同同于于修修建建大大跨跨度度扁扁平平洞洞室室，其其差差别别在在于于前前者者因因长长度度较较短短而而往往往往选选在在岩岩性性较较好好的的地地层层，故故施施工工方方法法较较为为简简单单。而而后后者者不不然然，往往往往长长度度较较大大，且且岩岩性性相相差差悬悬殊殊，施施工工时时稳稳定定性性差差，因而必须借助于辅助的预加固措施才能顺利施工。因而必须借助于辅助的预加固措施才能顺利施工。 大大坪坪区区间间隧隧道道及及车车站站隧隧道道工工程程不不同同于于以以上上隧隧道道，跨跨度度大大、埋埋深深浅浅、断断面面变变化化多多、环环保保要要求求高高，其其规规模模仅仅次次于于米米兰兰城城市市铁铁路威尼斯车站隧
32、道，且差距很小。路威尼斯车站隧道，且差距很小。 因因此此，无无论论从从围围岩岩稳稳定定性性及及支支护护结结构构的的复复杂杂程程度度还还是是城城市市环环境境保保护护角角度度看看，施施工工难难度度是是国国内内外外少少见见的的，只只借借鉴鉴目目前前国国内内外外的的某某一一个个工工程程或或采采用用某某一一种种开开挖挖方方法法，显显然然无无法法达达到到目目的的，只只有有综综合合国国内内外外所所有有大大跨跨、大大断断面面相相似似地地下下工工程程（包包括括水水电电工工程程）的的开开挖挖施施工工经经验验，并并结结合合目目前前地地下下工工程程理理念念和和计计算算机机技技术术，对施工过程进行模拟分析，才能对施工过
33、程进行模拟分析，才能选择合理的开挖方案选择合理的开挖方案。 根根据据以以上上国国内内外外大大跨跨隧隧道道的的施施工工经经验验、大大跨跨隧隧道道开开挖挖后后应应力力分分布布情情况况分分析析以以及及大大坪坪隧隧道道结结构构特特点点，适适合合本本工程特点的开挖方式主要有以下几种方式：工程特点的开挖方式主要有以下几种方式：（1）上下半断面台阶开挖法）上下半断面台阶开挖法（2）上下半断面台阶法）上下半断面台阶法+中隔壁法中隔壁法（3）上下半断面台阶法）上下半断面台阶法+双侧壁导坑微台阶开挖法双侧壁导坑微台阶开挖法（4）上上下下半半断断面面台台阶阶法法+双双侧侧壁壁导导坑坑微微台台阶阶开开挖挖法法+小小导
34、管注浆导管注浆（5）上上下下半半断断面面台台阶法法+双双侧壁壁导坑坑微微台台阶开开挖挖法法+大大管棚超前注管棚超前注浆。 上述施工方法比较上述施工方法比较见下页表见下页表所示所示。序号施工方法示意图施工方法安全性施工难度预测地表沉降施工速度工程造价适用范围1上下半断面台阶开挖法极不安全小大快低岩层非常好，埋深较大2上下半断面台阶法+中隔壁法不安全较小较大较快较低岩层好，埋深较大3上下半断面台阶法+双侧壁导坑微台阶开挖法较安全较大较小较慢较高岩层一般，埋深较大4上下半断面台阶法+双侧壁导坑微台阶开挖法+小导管注浆埋深大，安全，洞口超浅埋不安全大小慢高岩层较差，埋深较大5上下半断面台阶法+双侧壁导
35、坑微台阶开挖法+大管棚预注浆安全大小慢高岩层差，超浅埋 施施工工方方法法比比较较表表从上表可以看出：从上表可以看出：前两种前两种虽然造价然造价较低，施工快，但不能保低，施工快，但不能保证安全，故不予采用。安全，故不予采用。后三种后三种基本方法均基本方法均为台台阶法法+双双侧壁坑法，但采用哪种方法更壁坑法，但采用哪种方法更为合理，通合理，通过组织专家家评审，然后根据，然后根据专家意家意见对确定的施工方法，确定的施工方法，分成分成4种工况，利用种工况，利用ANSYS有限元分析有限元分析软件模件模拟各工况的施工各工况的施工过程，通程，通过对施工施工过程中力学行程中力学行为的的计算算结果果进行分析，采
36、用行分析，采用表中表中第第5种施工方法最种施工方法最为合理合理。 即在洞口超浅埋段采用即在洞口超浅埋段采用大管大管栅预注注浆加加强强支支护，在大管棚保，在大管棚保护下下进洞，正台洞，正台阶开挖，开挖，上台上台阶采用双采用双侧壁壁导坑开挖坑开挖，导坑之坑之间间距距15m，下台，下台阶左右两左右两侧边墙错开，开，中中间先拉中槽先拉中槽，边墙开挖开挖采用短台采用短台阶开挖，共将开挖分成开挖，共将开挖分成9个部分（下个部分（下页图），开挖后立），开挖后立即即进行初期支行初期支护。 车站隧道双站隧道双侧壁壁导洞法施工程序洞法施工程序图大拱脚围岩保护和大拱脚拱墙接合部防水板铺设和钢筋连接方法车站隧道和区站
37、隧道和区间隧道道岔区均采用了大拱脚、薄隧道道岔区均采用了大拱脚、薄边墙结构，构，先拱后先拱后墙衬砌，砌，这种种结构施工构施工时有两点需要解决有两点需要解决。一是一是上半断面开挖后，上半断面开挖后，大拱脚大拱脚处应力集中力集中，必，必须采取措施采取措施保保护大拱脚。大拱脚。二是二是拱拱墙接合部接合部是施工薄弱是施工薄弱环节，防水，防水钢筋筋连接十分困接十分困难。大拱脚保大拱脚保护采用采用预留光爆留光爆层，特特别困困难地段（例如隧道上地段（例如隧道上方方为抗震性差的楼房）采用抗震性差的楼房）采用预裂爆破裂爆破，大拱脚，大拱脚处严禁禁积水，水，防止防止围岩岩软化。化。方案一：方案一：在拱脚混凝土底部
38、挖在拱脚混凝土底部挖10cm10cm小槽，并小槽，并垫土土袋，留足袋，留足EVA防水板搭接防水板搭接长度，待度，待边墙初期支初期支护完成后，完成后，再撬掉土袋，再撬掉土袋，将防水板拉出将防水板拉出，与，与边墙防水板防水板焊接。接。拱脚底部开挖拱脚底部开挖较设计起拱起拱线低低20cm，用，用M2.5号水泥砂号水泥砂浆，先填至先填至设计起拱起拱线高程，待砂高程，待砂浆凝固后，用墨凝固后，用墨线弹出出边墙钢筋的准确位置，再筋的准确位置，再钻孔，把孔，把边墙钢筋插入孔内，筋插入孔内，钢筋与筋与孔壁孔壁间的的间隙，仍用隙，仍用M2.5号水泥砂号水泥砂浆填塞，以免填塞，以免浇筑拱部筑拱部二次二次衬砌砌时，
39、混凝土，混凝土浆流流进孔内。孔内。该方案拱方案拱墙交界交界处边墙钢筋筋连接不便，不能保接不便，不能保证质量，量，费时费力。力。方案二：方案二：在拱在拱墙结合部合部施作双施作双层防水卷材防水卷材，在拱脚混凝土底，在拱脚混凝土底部挖槽，小槽部挖槽，小槽宽100100cm，沿隧道通，沿隧道通长布置，把布置，把边墙钢筋插筋插入槽内，同入槽内，同时将将EVA卷入槽内卷入槽内，槽用砂回填，回填后用水泥砂，槽用砂回填，回填后用水泥砂浆抹平，防止灌混凝土抹平，防止灌混凝土时，混凝土，混凝土浆液流入槽内，待液流入槽内，待边墙开挖开挖时，再撬掉砂，再撬掉砂浆层，将防水板从小槽内拉出将防水板从小槽内拉出，与，与边墙
40、防水板防水板焊接，防水板卷入小槽接，防水板卷入小槽长度度为3050cm。同同时，为使拱部二使拱部二衬钢筋与拱脚筋与拱脚处防水板防水板间的点接触的点接触变为面面接触，以防接触，以防钢筋刺穿防水板，在筋刺穿防水板，在二二衬钢筋增加一筋增加一10cm宽、10mm厚的厚的钢垫板板。该方案施工方便，能保方案施工方便，能保证拱拱墙交界交界处边墙钢筋和防水板筋和防水板连接接质量。量。 相邻洞室平行施工相互影响 区区间隧道隧道结构复构复杂，相，相邻洞室洞室净距小，断面大小不一，特距小，断面大小不一，特别是待是待备线双双线地段与地段与单线地段最小地段最小净距只有距只有3.8m，平行施工，平行施工相互之相互之间有
41、影响，就相有影响，就相邻洞室先施工大断面隧道洞室先施工大断面隧道还是先施工小是先施工小断面隧道断面隧道问题。 通通过研究研究认为：如果先施工大断面隧道，即待如果先施工大断面隧道，即待备线双双线，首先是双首先是双线隧道掘隧道掘进慢，影响隧道慢，影响隧道贯通，另外从力学原理和有通，另外从力学原理和有限元分析限元分析结果来看，先施工双果来看，先施工双线隧道隧道对相相邻洞室的影响要大于洞室的影响要大于先施工先施工单线隧道，因此决定隧道，因此决定先施工先施工单线隧道，然后隧道，然后间隔一定距隔一定距离，平行施工双离，平行施工双线隧道隧道。 具体做法：具体做法：在在单线隧道掘隧道掘进一定距离后，开挖待一定
42、距离后，开挖待备线双双线隧道，隧道，单线隧道全断面开挖，待隧道全断面开挖，待备线双双线采用台采用台阶法开挖，法开挖，为确保安全，待确保安全，待备线上台上台阶先开挖左半先开挖左半侧，在，在单线隧道完成二隧道完成二衬后，上台后，上台阶再开挖，然后开挖下台再开挖，然后开挖下台阶，全断面二次，全断面二次衬砌。砌。大体积混凝土施工和大断面衬砌台车的制作 车站隧道和区站隧道和区间隧道道岔区拱部混凝土体隧道道岔区拱部混凝土体积大，跨度大，必大，跨度大，必须研制研制专用大断面用大断面衬砌台砌台车和找出控制大体和找出控制大体积混凝土混凝土质量的方法量的方法。 通通过与与专业机械机械设计单位位联合，合，设计了了大
43、断面大断面衬砌台砌台车。拱部二。拱部二衬混凝土体混凝土体积大，跨度大，根据研究大，跨度大，根据研究论证，灌注拱部混凝土，灌注拱部混凝土时要要对称称进行，行，连续浇注，灌注速度不宜太快，以每小注，灌注速度不宜太快，以每小时10m3为宜，大拱脚宜，大拱脚处采用水平采用水平浇注和振注和振捣，分，分层厚度不大于厚度不大于30cm，为了保了保证混凝土的密混凝土的密实度，可度，可泵性，性，通通过反复反复试验，混凝土配合比采取了以下措施：，混凝土配合比采取了以下措施：（1）针对本地原材料的特点，采用高效减水本地原材料的特点，采用高效减水剂，增大混凝土的工作，增大混凝土的工作度、坍落度控制在度、坍落度控制在1
44、8cm。（2）掺加加UEA微膨微膨胀剂，并按水泥用量的，并按水泥用量的8%替替换掺加来加来补偿混凝土混凝土收收缩变形。形。（3）砂率）砂率对泵送混凝土的可送混凝土的可泵性很重要，最佳砂率保性很重要，最佳砂率保证混凝土的混凝土的强强度和可度和可泵性的情况下，水泥用量最小的砂率，砂率低的混凝土可性的情况下，水泥用量最小的砂率，砂率低的混凝土可泵性差，性差，根据根据试验，砂率按，砂率按35%40%考考虑。地表沉降的控制（1）对施工施工过程中地表下沉的特性和程中地表下沉的特性和规律律进行分析行分析a. 当当x=-=-0.5D1.0D（掌子面通（掌子面通过测点前后，点前后，D为隧道开挖直径）隧道开挖直径
45、）时，地表下沉加速地表下沉加速变化，表化，表现为急急剧的的变形形阶段段。b. 当当x 1.0D（初期支（初期支护闭合合阶段）段）时，地表下沉地表下沉为减速减速变化化，表表现为收收敛的的变形形阶段。段。 通通过对浅埋隧道施工方法引超的浅埋隧道施工方法引超的围岩岩变形形动态的分析，可以的分析，可以认识到，地表下沉到，地表下沉主要受隧道开挖主要受隧道开挖过程中的掌子面空程中的掌子面空间效效应的影的影响响，围岩岩变形不能瞬形不能瞬时完成，而是随掌子面的推完成，而是随掌子面的推进，而，而发展并逐展并逐渐收收敛的，从的，从变形形动态可以看出，可以看出，初期初期变形是加速的，而且形是加速的，而且绝对值大，大
46、，这是控制地表下沉的关是控制地表下沉的关键时期期。 根据以上根据以上规律和大量的律和大量的资料分析，料分析，对于于车站隧道来站隧道来说，可以，可以预测绝大部分的下沉大部分的下沉值，应发生在上部半断面的开挖生在上部半断面的开挖过程程，因此，因此采用大管棚超前支采用大管棚超前支护和上半断面双和上半断面双侧壁壁导坑开挖是十分必要的。坑开挖是十分必要的。（2）分步开挖方案的比）分步开挖方案的比较和和进行施工模行施工模拟分析分析优化开挖方化开挖方法、减少沉降的研究法、减少沉降的研究 前前面面对浅浅埋埋隧隧道道地地表表下下沉沉规律律的的分分析析可可知知，对于于车站站隧隧道道，控控制制地地表表下下沉沉的的原
47、原则是是“尽尽可可能能地地早早期期防防止止围岩岩松松驰”，因此采用因此采用合理的超前支合理的超前支护措施和开挖方法措施和开挖方法是十分必要的。是十分必要的。 通通过对5种种开开挖挖方方案案进行行比比选和和进行行施施工工模模拟分分析析，最最终确确定定了了采采用用在在洞洞口口超超浅浅埋埋段段采采用用大大管管棚棚预注注浆加加强强支支护，在在大大管管棚棚保保护下下进洞洞，正正台台阶开开挖挖，上上台台阶采采用用双双侧壁壁导坑坑开开挖挖，导坑坑之之间间距距15m，下下台台阶左左右右两两侧边墙错开开，中中间先先拉拉中中槽槽，边墙开开挖挖采采用用短短台台阶开开挖挖，共共将将开开挖挖分分成成9个个部部分分，开开
48、挖后立即挖后立即进行初期支行初期支护。（3）超前支）超前支护和初期支和初期支护参数的参数的选择，施作，施作时间与地表沉与地表沉降的相关关系研究降的相关关系研究 根据浅埋隧道地表下沉根据浅埋隧道地表下沉规律，控制地表下沉的原律，控制地表下沉的原则是是“尽尽可能早期防止可能早期防止围岩松岩松驰”，因此，因此超前支超前支护必必须在开挖之前在开挖之前进行行，浆液液选择水泥水泥浆，注，注浆后尽快形成支后尽快形成支护能力。能力。 初期支初期支护在隧道开挖后立即在隧道开挖后立即进行行，其支，其支护参数根据施工参数根据施工监控量控量测信息信息进行行调整。整。 工字工字钢拱架在拱部核心开挖拱架在拱部核心开挖时必
49、必须边开挖开挖边架架设工字工字钢拱架，使之与左右拱架，使之与左右导坑坑联成整体，成整体，封封闭成成环，防止，防止围岩岩过早早松松驰，拱部二次拱部二次衬砌砌紧跟跟，有效控制地表沉降。，有效控制地表沉降。地表复杂条件下爆破振动控制方法 针针对对特特大大跨跨断断面面、特特大大跨跨、超超浅浅埋埋隧隧道道以以及及本本工工程程周周边边环环境境的的特特点点，根根据据爆爆破破质质点点振振动动速速度度公公式式V=KV=K（Q1/3/R）公公式式，在在爆爆破破点点距距地地表表建建筑筑物物的的距距离离R是是确确定定不不变变的的情情况况下下，要要减减少少质点振动速度质点振动速度。 必必须须研研究究在在确确保保计计划划
50、施施工工进进度度和和总总工工期期的的前前提提下下如如何何减减少少最最大大一一段段起起爆爆药药量量Q，以以及及如如何何选选用用合合适适的的炸炸药药品品种种和和爆爆破破方方法法来降低来降低K、a系数，为此，开展了系数，为此，开展了相应相应内容内容的的研究研究。位移分析 a a第一次爆破开挖第一次爆破开挖 b b第二次爆破开挖第二次爆破开挖c c第三次爆破开挖第三次爆破开挖 d d第四次爆破开挖第四次爆破开挖 埋深埋深10m10m不同爆破开挖方式地表位移等不同爆破开挖方式地表位移等值线图（1）合理的开挖方案研究）合理的开挖方案研究 要要减减小小振振动动速速度度，关关键键要要减减少少最最大大起起爆爆药
51、药量量，而而采采用用分分部部开开挖挖减减少少开开挖挖面面积积是是最最直直接接的的方方法法，在在满满足足地地表表沉沉降降和和施施工工进进度度的的条条件件下下，合合理理选选择择了了分部尺寸和循环进尺分部尺寸和循环进尺。（2）合理掏槽形式和位置研究）合理掏槽形式和位置研究 掏掏槽槽形形式式一一般般分分为为直直眼眼掏掏槽槽和和楔楔形形掏掏槽槽，直直眼眼掏掏槽槽循循环环进进尺尺大大，对对工工作作面面要要求求低低，适适合合小小断断面面、大大循循环环进进尺尺的的隧隧道道掘掘进进，但但效效果果差差，爆爆破破振振动动大，显然不适合本工程使用；大，显然不适合本工程使用； 楔楔形形掏掏槽槽分分为为单单楔楔形形掏掏槽
52、槽和和双双楔楔形形掏掏槽槽，通通过过试试验验比比较较双双楔楔形形掏掏槽槽虽虽然然较较麻麻烦烦，但但爆爆破破效效果果好好，同同样样循循环环进进尺尺下下，爆爆破破振振动动小小，故故拱拱部部选选用用双双楔楔形形掏掏槽槽。然然后后针针对对围围岩岩情情况况，经经过过计计算算和和试试炮炮结结果果确确定定掏掏槽槽位位置置和和循循环环进尺。进尺。（3）单眼装药量研究）单眼装药量研究 单单眼眼装装药药量量是是根根据据最最大大一一段段同同时时起起爆爆的的药药量量，经经过过公公式式计计算确定，然后根据试炮振动速度量测结果进行调整确定。算确定，然后根据试炮振动速度量测结果进行调整确定。（4）周边眼爆破参数研究）周边眼
53、爆破参数研究 周周边边眼眼采采用用光光面面爆爆破破，周周边边眼眼间间距距根根据据围围岩岩性性质质初初定定，并并经经过过试试炮炮后后光光爆爆效效果果确确定定，特特别别困困难难地地段段例例如如隧隧道道上上方方为为抗抗震震性性很很差差的的楼楼房房，采采用用预预裂裂爆爆破破，这这样样既既可可以以最最大大限限度度减减小小围围岩岩的振动，又可以达到减振效果。的振动，又可以达到减振效果。（5）段间隔时差研究）段间隔时差研究 根根据据有有关关资资料料表表明明，在在软软岩岩围围岩岩中中爆爆破破，振振动动频频率率较较低低，一一般般均均在在100Hz以以下下，为为避避免免振振动动强强度度的的叠叠加加作作用用，低段雷
54、管跳段使用低段雷管跳段使用。（6）爆破器材选型）爆破器材选型 根根据据爆爆破破理理论论，炸炸药药爆爆轰轰速速度度直直接接影影响响质质点点振振动动速速度度，要要降降低低质质点点振振动动速速度度应应选选用用低低爆爆速速炸炸药药，炸炸药药选选用用爆爆速速低低的的2#岩石销铵炸药，雷管选用非电毫秒炸药。岩石销铵炸药，雷管选用非电毫秒炸药。信息化施工方案（1）现场量测项目的选择研究）现场量测项目的选择研究 根据本工程地根据本工程地处渝中区渝中区闹市区、地面高市区、地面高层建筑密集、人（建筑密集、人（车）流量大、）流量大、隧道埋深浅、上伏岩隧道埋深浅、上伏岩层性差，特性差，特别是区是区间隧道道岔区和大坪隧
55、道道岔区和大坪车站隧道跨度大站隧道跨度大等特点等特点。 地面主要地面主要对建筑物沉降及局部建筑物沉降及局部倾斜、建筑物裂斜、建筑物裂缝变形形进行行监测，洞内洞内监测一般地段只一般地段只进行常行常规项目量目量测，即，即进行拱行拱顶下沉，周下沉，周边收收敛等等项目量目量测，在在车站隧道和道岔区隧道以及区站隧道和道岔区隧道以及区间隧道隧道进口口类围岩双岩双线段段进行初期支行初期支护应力量力量测，特特别对地表地表环境复境复杂情况下特大断面、特大跨、超浅埋隧道，从情况下特大断面、特大跨、超浅埋隧道，从变形形动态来看，初期来看，初期变形很快，而且形很快，而且绝对值大，大，采用常采用常规量量测手段不完全可靠
56、，手段不完全可靠，必必须进行初期支行初期支护应力量力量测，进一步一步检验支支护参数和隧道施工参数和隧道施工稳定性，定性，实践践证明在明在车站隧道站隧道这种特大断面、特大跨、超浅埋隧道中种特大断面、特大跨、超浅埋隧道中进行拱架行拱架应力、力、喷混混凝土凝土应力量力量测直直观、快速，效果明、快速，效果明显，在，在车站隧道站隧道预防防险情、指情、指导施工方面施工方面发挥了重要的、不可替代的作用。了重要的、不可替代的作用。建建议在今后特大跨、超浅埋隧道施工中作在今后特大跨、超浅埋隧道施工中作为一个必一个必测项目。目。 具体量具体量测断面情况如断面情况如下下页图所示。所示。隧道量隧道量测断面断面图（2）
57、量测方案制定研究）量测方案制定研究 量量测测方方案案包包括括量量测测方方法法、量量测测断断面面的的选选定定，断断面面内内测测点数量和位置点数量和位置、量测频率量测频率、量测仪器量测仪器、测点埋设时间测点埋设时间等等。 方方案案的的制制定定原原则则上上根根据据设设计计和和规规范范要要求求制制定定，特特别别地地段段如如建建筑筑物物密密集集地地段段，特特大大跨跨浅浅埋埋地地段段、围围岩岩软软弱弱地地段段适适应增加量测断面。应增加量测断面。（3）信息反馈指导施工）信息反馈指导施工 施工信息是指施工过程中观察现场地质调查，现场监控量施工信息是指施工过程中观察现场地质调查，现场监控量测等得到的数据和信息，
58、施工信息是隧道开挖后围岩稳定性的测等得到的数据和信息，施工信息是隧道开挖后围岩稳定性的动态反映，也是修正设计的依据。动态反映，也是修正设计的依据。 施工过程中对各种信息进行综合分析，互相验证，以便对施工过程中对各种信息进行综合分析，互相验证，以便对预设计参数修正和施工方法的改进，在佛预设计参数修正和施工方法的改进，在佛-大区间隧道和车站隧大区间隧道和车站隧道施工中，收集了大量第一手量测和地质调查资料，然后将这道施工中，收集了大量第一手量测和地质调查资料，然后将这些施工信息进行些施工信息进行动态管理和分析处理动态管理和分析处理，会同设计、监理单位一，会同设计、监理单位一起对设计参数的合理性进行评
59、价，有力地保证了隧道施工安全起对设计参数的合理性进行评价，有力地保证了隧道施工安全进行。进行。 特别是车站隧道，当施工至特别是车站隧道，当施工至DK7+684DK7+708段上半断段上半断面时，通过对开挖后的面时，通过对开挖后的围岩地质观察发现围岩地质观察发现，左侧围岩要比右侧，左侧围岩要比右侧围岩破碎，且地下水也比右侧丰富，同时在开挖该段上半断面围岩破碎，且地下水也比右侧丰富，同时在开挖该段上半断面核心土时，通过量测发现该部核心土时，通过量测发现该部工字钢应力急剧增长工字钢应力急剧增长。 说明该段隧道施工信息给出了不稳定征兆，立即召集设计、说明该段隧道施工信息给出了不稳定征兆，立即召集设计、
60、业主、监理协商业主、监理协商修正设计修正设计，通过采取施工支撑、初期支护参数，通过采取施工支撑、初期支护参数加强和施工工序的更改后围岩趋于稳定。加强和施工工序的更改后围岩趋于稳定。8.3.3总结 重重庆市市轻轨佛佛图关关-大坪区大坪区间隧道及大坪隧道及大坪车站隧道工站隧道工程程综合运用了多合运用了多项先先进的施工技的施工技术，成功地建造了开挖成功地建造了开挖跨度达跨度达27.2m的特大跨浅埋城市隧道。的特大跨浅埋城市隧道。 本工程从施工方法的本工程从施工方法的选择到相关技到相关技术的开的开发运用都运用都体体现了了现代隧道工程理念和代隧道工程理念和创新性新性，丰富和完善了浅埋，丰富和完善了浅埋暗
61、挖城市隧道施工技暗挖城市隧道施工技术。 本成果已成功本成果已成功应用于重用于重庆轻轨佛佛图关关大坪区大坪区间隧隧道及道及车站隧道，安全、快速、高站隧道，安全、快速、高质量建成了量建成了这一一具有世具有世界界级难度的隧道工程度的隧道工程，隧道的建成，隧道的建成为我国大跨浅埋城市我国大跨浅埋城市隧道施工隧道施工积累了成熟累了成熟经验，对今后大跨浅埋城市交通隧今后大跨浅埋城市交通隧道施工具有普遍的指道施工具有普遍的指导意意义。 该项技技术成果成果现已在重已在重庆轻轨较场口口车站及折返站及折返线工程中推广工程中推广应用用。本工程的关键技术及本工程的关键技术及创新点创新点如下：如下：（1）结合本工程地质
62、条件和断面特点，特大跨超浅埋隧道采用）结合本工程地质条件和断面特点，特大跨超浅埋隧道采用“上半上半断面侧壁导坑法，下断面先中槽后侧墙开挖、先拱后墙衬砌断面侧壁导坑法，下断面先中槽后侧墙开挖、先拱后墙衬砌”的隧道施工新的隧道施工新方法。该方法在国内首次被引入地铁和城市轻轨工程施工中。方法。该方法在国内首次被引入地铁和城市轻轨工程施工中。（2）与国内外同类隧道相比，特大跨超浅埋特大断面隧道施工综合）与国内外同类隧道相比，特大跨超浅埋特大断面隧道施工综合采采用了分部开挖、信息化施工、微震爆破等多种手段用了分部开挖、信息化施工、微震爆破等多种手段，丰富和完善了浅埋暗，丰富和完善了浅埋暗挖城市隧道施工技
63、术。挖城市隧道施工技术。（3）超浅埋、特大跨、特大断面、高边墙、结构扁平隧道的开挖和支超浅埋、特大跨、特大断面、高边墙、结构扁平隧道的开挖和支护技术。护技术。通过国内外现有先进技术调研，结合现场实际情况，参考施工过通过国内外现有先进技术调研，结合现场实际情况，参考施工过程中力学行为模拟分析结果，确定开挖支护方案，并通过监控量测结果修程中力学行为模拟分析结果，确定开挖支护方案，并通过监控量测结果修正支护参数，以保证隧道施工安全快速。改变原有仅凭经验分析进行施工正支护参数，以保证隧道施工安全快速。改变原有仅凭经验分析进行施工决策的状况。决策的状况。（4）特大跨超浅埋隧道）特大跨超浅埋隧道爆破振动控
64、制技术爆破振动控制技术。采用。采用预裂爆破，预裂爆破，大间距微差，浅眼多循环，分部开挖，增设周边减震眼及严格大间距微差，浅眼多循环，分部开挖，增设周边减震眼及严格控制药量等措施控制药量等措施，有效地控制了爆破地震动强度，爆破对建筑，有效地控制了爆破地震动强度，爆破对建筑物没有产生损坏，质点振动速度没有超过控制标准，保证了安物没有产生损坏，质点振动速度没有超过控制标准，保证了安全。充实和丰富了地表情况复杂条件下特大跨超浅埋隧道爆破全。充实和丰富了地表情况复杂条件下特大跨超浅埋隧道爆破振动控制技术。振动控制技术。（5）特大断面超浅埋地段地表沉降控制技术。特大跨超浅）特大断面超浅埋地段地表沉降控制技
65、术。特大跨超浅埋隧道必须按埋隧道必须按“管超前、严注浆、多分部、短开挖、强支护、管超前、严注浆、多分部、短开挖、强支护、快封闭，勤量测快封闭，勤量测”的施工原则进行施工，采用的施工原则进行施工，采用“眼镜超前，化大眼镜超前，化大为小，先侧后中，先上后下，先拱后墙，衬砌紧跟为小，先侧后中，先上后下，先拱后墙，衬砌紧跟”的施工方的施工方法控制地表沉降和对周边建筑物的影响。法控制地表沉降和对周边建筑物的影响。（6）大体积混凝土施工和大断面衬砌台车的制作技术大体积混凝土施工和大断面衬砌台车的制作技术。 针对模筑钢筋混凝土二次衬砌特点，混凝土浇筑施工采用质量可靠的商品针对模筑钢筋混凝土二次衬砌特点，混凝
66、土浇筑施工采用质量可靠的商品混凝土，用输送泵输送混凝土入模，同时，采取控制骨料粒径、在混凝土中加混凝土，用输送泵输送混凝土入模，同时，采取控制骨料粒径、在混凝土中加入高效减水剂以及微膨胀剂调整混凝土的和易性和流动性、分层浇筑、自制大入高效减水剂以及微膨胀剂调整混凝土的和易性和流动性、分层浇筑、自制大跨钢模衬砌台车等措施保证了大断面二衬结构混凝土质量。跨钢模衬砌台车等措施保证了大断面二衬结构混凝土质量。（7）建立和完善了特大跨超浅埋隧道施工监控量测系统技术建立和完善了特大跨超浅埋隧道施工监控量测系统技术。 完完整整地地提提出出了了特特大大跨跨超超浅浅埋埋城城市市地地铁铁隧隧道道的的测测点点布布设
67、设、量量测测方方法法以以及及对对量量测测结结果果进进行行了了分分析析，认认为为施施工工中中必必须须进进行行监监控控量量测测，浅浅埋埋特特大大跨跨隧隧道道施施工工除除须须进进行行常常规规项项目目量量测测外外，非非常常有有必必要要进进行行初初期期支支护护应应力力量量测测，可可准准确确、直直观观了了解解围岩应力变化情况，对指导隧道施工、预防险情有着非常重要的现实意义。围岩应力变化情况，对指导隧道施工、预防险情有着非常重要的现实意义。补充：监测曲线类型补充：监测曲线类型 通过对所测拱顶下沉曲线的分析整理，可将拱顶下沉曲线分为以下几种类型：正常型反复型突变型异常型 （1）监测曲线按形态分类）监测曲线按形
68、态分类反常型反常型曲线形态曲线形态以正常性居多、以正常性居多、突变型最有可能塌方突变型最有可能塌方正常型正常型非正常型包括非正常型包括反复型反复型突变型突变型直线直线型型 a. 正常型 拱顶测点随着时间的增长，累计拱顶下沉量逐渐增大。对同一个量测断面来讲，从隧道开挖到拱顶下沉基本稳定为止，每天的位移速度都是不同的，一般来说，初期位移速度最大，以后日趋减少，下沉逐渐收敛。当在出现收敛趋势后，某一时间段内拱顶位移趋近于零时，判定围岩达到稳定状态。此类曲线占拱顶下沉监测曲线的大部分。举例如下： 正常型正常型”位移时间曲线在量测初期增长速度较位移时间曲线在量测初期增长速度较快，之后渐渐趋于平稳。快，之
69、后渐渐趋于平稳。 b. 反复型 此类曲线也比较常见，拱顶下沉量随着时间的增长反复的增大和减小，但其变化区域较小，一般在12mm之内，并且总体趋势不变，有良好的统计特征。此种曲线属于比较安全范畴，一般是由于测量误差和施工扰动引起的。此时围岩比较稳定，没有发生内部位移等。 “反复型反复型”位移时间曲线，即量测结果随时间的增长位移时间曲线，即量测结果随时间的增长呈上下起伏变化，不易找到明显的变化规律或趋势，一呈上下起伏变化，不易找到明显的变化规律或趋势，一般量值较小，受随机性影响而致（般量值较小，受随机性影响而致（趋势项、随机项趋势项、随机项）。）。 c. 突变型 此类曲线是关注的重点。曲线一旦有突
70、变发生，并且排除测量误差、操作错误和测点松动破坏所引起的突变可能后，一般该点就是隧道稳定与否的节点。此后应对该点加强监测，密切注意该点的变化趋势，结合地质因素和施工因素等综合分析，从而决定是否予以报警，加强该段围岩的支护强度。“突变型突变型”位移时间曲线，即测值在某一时段位移时间曲线，即测值在某一时段出现急剧增大或减小，此种情况的发生，一般是出现急剧增大或减小，此种情况的发生，一般是因为施工的急剧扰动，或衬砌结构局部的破坏失因为施工的急剧扰动，或衬砌结构局部的破坏失稳而产生。稳而产生。信息反馈与预测预报信息反馈方法又称：理论反馈法和经验反馈法信息反馈方法又称：理论反馈法和经验反馈法 p根据净空
71、变化量值或预计最终位移值与位移临界值对比来净空变化量值或预计最终位移值与位移临界值对比来判断判断p根据位移速率来判断根据位移速率来判断 如如当位移速率大于20mm/d时，就需要特别支护。p位移时间曲线位移时间曲线 ，变形速率下降，位移趋于稳定； ，变形速率不变，发出警告，及时加强支护系统； ，变形速率增大，则已进入危险状态，须立即停工，采取措施进行加固。p曲线形态曲线形态p分阶段（施工开挖阶段）分阶段（施工开挖阶段）p空间分布空间分布p分类（不同测点、工法等）分类（不同测点、工法等）p综合分析判断标准综合分析判断标准p分级（环境保护等级）分级（环境保护等级）p62动态反馈设计与信息化施工的动态
72、反馈设计与信息化施工的流程流程工程监测工程监测数据分析数据分析反分析参数或性态模型（当前和未来）反分析参数或性态模型（当前和未来）变量预报变量预报数值或解析变形、稳定性正分析数值或解析变形、稳定性正分析实际开挖检验实际开挖检验设计和施工设计和施工方案可行否方案可行否修改方案修改方案即控制措施即控制措施继续施工继续施工动态动态动态动态信息化信息化信息化信息化设计设计设计设计和和和和施工施工施工施工示意图示意图示意图示意图信息化反馈设计施工发展历程经验判断开挖引起影响经验判断开挖引起影响基于沉降、位移观测的信息化基于沉降、位移观测的信息化基于单变量累计、速率值预报的信息化基于单变量累计、速率值预报的信息化基于量测对设计和施工的反分析基于量测对设计和施工的反分析准信息化准信息化多变量的非线性动态反馈分析多变量的非线性动态反馈分析以及考虑土性随机离散的概率、以及考虑土性随机离散的概率、模糊反馈分析模糊反馈分析信息化信息化基于神经网络、生物技术等的智能反馈分析基于神经网络、生物技术等的智能反馈分析现代信息化现代信息化谢谢 谢！谢！
