盾构论文参考文献

深埋隧道工程的灾害地质问题论文

摘要 ：在进行深埋隧道工程施工过程中，由于洞程较长，洞深埋设较大，地质条件较复杂，在施工时，如果处理措施不当会出现高地温、岩爆、高压涌水等问题。鉴于此，以实际工程为例，对深埋隧道工程主要存在的灾害地质问题进行了分析和探讨，保证了施工的顺利进行，以期为类似工程提供参考与借鉴。

关键词 ：深埋隧道工程；灾害地质；高压涌水

1工程概况

太行山高速公路邯郸东坡隧道位于武安市岭底村南、七水岭村东、涉县东坡村东北处。隧道为分离式特长隧道，隧道工程总施工长度为3134m。左幅为ZK38+624~ZK41+740，长3116；右幅为K38+642~K41+776。最大埋深为176m。本文以此工程为例，对深埋隧道工程主要灾害地质问题进行分析和探讨。

2深埋隧道中的高地温难题

深埋地下隧道的工程中，地质问题是需要进行探索和研究的关键领域，最先要通过预测天然地温，一旦地温超过30℃一般将其称之为高地温。高地温不仅会恶化深埋隧道作业的环境，还会严重降低工人的劳动生产率，甚至会对现场施工人员的生命造成极大危害。此外，对深埋隧道施工材料选取的难度也相应增加[1]。然而，地温值是随着地下工程埋深在不断变化的，但地下工程的最大埋深和地温值的增加关系不是呈线性的，因为造成这种深埋隧道中的高地温问题的原因主要是地下水活动以及近期岩浆活动中放射性生热元素含量较高等。

3深埋隧道与岩爆的高地应力问题

在深埋地下隧道的工程中，其中一个突出的地质难题就是岩爆问题。地下隧道工程埋得越深，其地应力就会越高。深埋隧道工程和近地表工程的不同之处除了具有较高的水平构造应力外，最主要取决于围岩出现的高地应力。它不仅在硐侧壁引起高压应力，还导致硐顶部出现高拉应力，这样会导致硐室围岩不稳定，埋下隐患。由于高地应力的存在，一些黏性土含量较高，而硬岩含量较低的围岩就会产生被塑性挤出的可能。高地应力不断释放，地下隧洞就会发生变形，往往会出现隧洞短时间内突然变小的异常现象。就好比从掌子面距离正洞30m开始，洞身变形的长度有40m，起初的支架保护结构破坏就会非常严重，通过测量计算，隧洞拱顶的下沉在10~20cm之间，隧洞的拱脚和边墙也出现不同程度的挤压和移位，甚至还有混凝土开裂的情况[2]。这时就需设计一套科学有效、刚柔结合、综合治理的施工方案。为克制高地应力，考虑使用约1万根超长锚杆，要求总长超过11×104m，把地下隧洞中的断面改成环形成拱，做到先柔后刚、先放后抗的设计要求。岩爆受影响的原因有地震爆破，也有相邻岩爆或机械等外因动力的振动，但其中影响岩爆的最基本原因是岩石的结构特征。经过大量的数据分析发现，岩石颗粒排列呈定向排列还是随机排列，岩石是胶结连接还是结晶连接，是钙质胶结还是硅质胶结，这最终关系着岩爆烈度的强弱。例如：（1）随机排列的花岗岩、闪长岩等岩石的岩爆烈度，会比片麻岩、花岗片麻岩、糜棱岩等具有定向排列的围岩颗粒更强一些；（2）结晶连接的深层岩浆岩石中的岩爆烈度比胶结连接的沉积岩强；（3）具有硅质胶结岩石的天生桥二级水电站引水隧洞比关村坝的隧道中钙质胶结岩石的爆烈度强。

4深埋隧道中的高压涌水难题

深埋地下隧道的施工过程中，除了高地温以外，涌水问题也成为隧道运营中亟待解决的又一难题。由于地质条件复杂，隧道通过的地段会挖掘出很多水流量大的地质单元，一般就会出现涌水量大或水头压力高的情况。地下水水压在深部岩体中极高时，就会导致岩体水力劈裂。这就说明在高水头压力的作用下，在岩体的突水点附近，岩体断续裂隙、裂缝是朝着某个方向的，受网状交织的构造裂隙影响，经过融合后发生扩展的裂隙、空隙最终张裂开来。随着隧道深部岩体涌水量越来越大，地下水水压越来越高，会导致深埋隧道工程围岩水力劈裂。一旦出现水力劈裂的情况，就会迅速连通裂隙，空隙的张裂程度就会越来越大，涌水的渗透力会越来越强。再加上动水压力的影响，裂隙会再扩展，而使在裂隙面上的充填物发生剪切变形和位移。不论是在深埋隧道工程中还是在浅埋隧道中，容易发生的地质灾害主要表现为断层破碎带，岩体不整合接触面和结构不利组合段造成的塌方、地震，还有瓦斯爆炸、有害气体以及溶岩塌陷、泥屑流等[3]。其中，瓦斯爆炸主要指甲烷CH4在相对封闭的煤系构造地层中，由冲击波的产生、剧烈的氧化作用而导致的爆破，其灾害性极强。

5基岩裂隙水

5.1基岩裂隙水的含义

只有储存在坚硬岩石裂隙中的非可溶性地下水，才被统一归纳在基岩裂隙水的`传统范畴中，根据含水介质的基础特征，可以将地下水分为空隙、裂隙、岩溶3种，但并非在地下水、岩石以及岩石中的空隙这3者之中产生对应关系。贮水空隙系统具有双重空隙介质，在地下水勘探中，关于贮水空隙类型还探索到了新的领域。基岩裂隙水主要存在于受符合地质构造条件的属坚硬或半坚硬的岩石所控制的以裂隙为主的贮水空间，是具有运动、富集规律的地下水。不管是溶蚀裂隙地下水在可溶性岩石中的部分，还是孔隙裂隙水中的半坚硬岩石，都属于基岩裂隙水，而它与其他类型地下水的基本区别，关键在于是不是受地质构造因素的严格控制。岩石含水的裂隙有成岩裂、构造裂和风化裂，主要是依照它的成因来划分的。如果非要与风化裂隙水和成岩裂隙水作比较，那么水源集中、水量较大的必定是构造裂隙。

5.2基岩裂隙水的特点

由于主控因素作用，不同的蓄水构造中分布、富集基岩裂隙水的基本规律和决定主控的因素也基本相同，具有独特的分布和运动规律。我国基岩裂隙水富集的基本特色理论就是蓄水构造系统，其主要特点如下。（1）基岩裂隙水具有复杂多样的埋藏和分布形态。将储存、运移基岩裂隙水的空间和通道，叫做岩石裂隙。基岩裂隙的大小和基岩裂隙的形状，以及控制埋藏和分布裂隙发育带的产状，都是受地质构造、地层岩性、地貌条件等影响的。埋藏、分布不均匀的基岩裂隙水，大多具有不规则的含水层、多种多样形态、分布呈带状的特点[4]。比如用脆性和塑性这两种地层做比较，会产生较强的赋水性。若裂隙发育在褶皱构造中，像褶皱轴、转折、背斜倾伏等处，富水段的形成就会比较容易，而压性断裂破碎带中的赋水性是比较差的。（2）复杂的基岩裂隙水中，由于储存空间中不均匀的介质，埋深程度不同的同一含水层，其地下水的运动状态也各有不同。对于岩石中所要形成和分布的空隙，最基础的因素是地质构造，主要表现在：岩石裂隙的发育和裂隙水的储存都是受地质构造和地层岩性所影响，其中，基岩裂隙水的运动规律也被地质构造所牵制。由于地下水面的不同，即便是在基岩相同的裂缝水中，也是有时而出现无压水，时而出现承压水的情况[5]。层流、管道流、紊流、明渠流水是在岩石裂隙、溶洞的特殊形态作用下形成水运动的不同状态，因此，基岩裂隙水的不均一性以及强烈的方向感，是导致裂隙岩体的透水复杂多样、不具有规律性的根本原因。

6结论

在深埋地下隧道的工程中，比较突出的几大地质难题包括高地应力及岩爆问题、高压涌水突水问题、高地温问题等。此外，还有像地震震害、瓦斯有害气体爆炸以及涌水突泥、围岩塌方、岩溶塌陷、泥屑流等。于是，在这个复杂的、系统的深埋隧道工程中，关于灾害地质的研究，对隧道工程能否顺利开展是关键的一步，在隧道工程施工前应按照隧道工程的各方面具体情况，采取有效、有针对性的防御措施。

参考文献：

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20171（202）盾构下穿高铁技术分析 ■龚国栋 摘 ■铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300251 序号 项目 2mm 3 高低 2mm/测点间距8a （m）10mm/测点间距240a（m）2mm2mm 容许偏差 弦长10m 基线长48a（m）基线长480a（m）缓和曲线上的超高值不包含曲线、 基长3m。包含缓和曲线上由于超 高顺坡所造成的扭曲量。 站台处轨面高程不应低于设计值。 备注 要：随着国家城市轨道交通的发展，其边界条件及外部环境越来越复杂，结 合南京宁句城际关于其区间结构下穿京沪高铁西村隧道的工程实例，探 讨、研究地铁结构下穿高速铁路、城际铁路等敏感建筑物的可行性。 下穿 高铁 隧道 盾构 关键词：区间 宁句城际为南京地铁建随着近年来城市轨道交通的建设和发展， 设规划中一条由中心城区向都市区外围推进，引导沿线开发，承担沿线中心城镇各组团间相互交流的快速客运通道。线路起于马群枢纽，止于句容，全长约31.3Km。线路于宁句城际麒麟站～东郊小镇站区间下穿京沪高铁，本文通过该工程实例研究地铁区间下穿高速铁路可行性及需要采取的工程措施。1京沪高铁西村隧道 “四纵四横”京沪高铁为全国铁路骨干网的重要组成部分，设计时 速350km/h，现阶段运营时速300km/h。西村隧道全长1686m，隧道位于半径9000m圆曲线上，全长1686m。隧道为单面上坡隧道，坡度分别10.2‰。根据钻孔揭示隧道洞身及隧道下方主要为第四系及燕为3‰、 山晚期侵入花岗斑岩。宁句城际区间下穿段为京沪高铁西村隧道暗挖段。西村隧道采用马蹄形复合式衬砌采，初期支护厚度0.25，二次衬砌厚度0.35m断面宽15.1m，高12.88m，采用C35防水钢筋混凝土衬砌。2宁句城际与京沪高铁位置关系 宁句城际与京沪高铁西村隧道在AK5+040位置相交，平面交角约123°，相交位置位于西村隧道暗挖段。竖向宁句城际与京沪高铁西村隧道净距约12.4m，达到2倍洞径 。 5 45 水平扭曲与设计 偏差 610mm 盾构法（TBM）施工控制措施 根据盾构施工过程对京沪高铁西村隧道影响的不同，主要分为以下三个阶段：盾构穿越前、盾构穿越中、盾构穿越后。 盾构穿越前准备工作 5．1 宁句城际与京沪西村隧道位置关系图 3地质资料 该段地表覆土薄，下伏基岩为侏罗系中下统泥质粉砂岩：全风化～ 弱风化。燕山期侵入岩花岗斑岩：全风化～弱风化，在京沪高铁底板10米以下均为弱风化花岗斑岩，隧道围岩分级为Ⅲ～Ⅳ级，岩石可挖性分级为Ⅳ～Ⅴ。地下水为基岩裂隙水，水位在地表以下2～8m，水量不大。 4京沪高铁沉降控制标准 《高速铁路设计规范》根据的正线轨道静态铺设精度标准如下表。 无砟轨道静态铺设精度标准 序号1 项目轨距 容许偏差±1mm1/15002mm 2 轨向 2mm/测点间距8a （m）10mm/测点间距240a（m） 备注 相对于标准轨距1435mm变化率弦长10mm 基线长48a（m）基线长480a（m） 盾构机穿越铁路隧道前主要进行以下准备工作：（1）施工参数优化：在盾构穿越铁路之前的施工过程中，应当及时总结出盾构所穿越地层的地质条件，掌握盾构推进施工参数。（2）机械设备及检查：在盾构进入铁路隧道影响范围之前，对盾构机进行机械设备和压浆管路的检查和维护，保证穿越铁路群过程中不发生机械故障和压浆管路堵塞情况。（3）盾构试推进：将穿越前100m范围定为穿越铁路施工掘进试验段。通过试验段的掘进，调整盾构掘进参数，不断完善施工工艺，将施工后地表变形量控制在最小范围内。（4）提前更换刀具，根据刀具磨损情况，在隧道进入风险区前提前进行换刀作业。5．2盾构推进施工控制重点 （1）加强监测：盾构穿越时，适当加密测点数量。具体可根据实际情况作相应调整。（2）严格控制切口土压力等施工参数。（3）推进速度：保证盾构均衡匀速推进、连续性施工，杜绝盾构停滞，以减少盾构对土体的扰动，减少地表沉降。（4）管片拼装：在管片拼装过程中，应减少拼装的时间，缩短盾构停推的时间，减少土体沉降。（5）同步注浆、二次注浆：严格控制同步注浆量和浆液质量，通过同步注浆及时充填建筑空隙，减少施工过程中的土体变形。（6）壁后跟踪注浆：如果隧道变形和沉降变化量大的，可以根据实际情况在隧道内进行壁后跟踪注浆。5．3盾构穿越后控制措施 （1）形成环箍：在盾尾脱离铁路隧道之后，在两侧的位置通过管片注浆孔进行浆液的压注，使其在管片背后形成两道环箍，有效地防止土体向两侧发生位移，减少盾构施工的后期沉降，环箍采用双液浆。（2）二次补压浆：在盾构推进同步注浆后，土体还可能局部存在一些建筑间隙，存在后期地面变形的隐患。在穿越铁路隧道区域内实行全程二次注浆，并严格控制注入量，采用多点位注浆，避免地面隆起，浆液为水泥浆或水泥水玻璃双液浆。6三维模拟计算分析6．1三维计算 管盾构隧道外径6.20m， 片厚0.35m，按最不利条件计算，采用一次挖通方案，开挖完成后进行管片支护，管片简化为C50混凝土实体。区间施工首先进行左线施工，待左线完成支护后进行区间右线施工，图示中位移及应力云图选取施工工况最为危险的阶段，即右线开挖完成 开挖位移云图 ·179· 后未进行支护前的阶段 。 大应力P1分别是拉应力0.34MPa，压应力0.17MPa。（3）根据上述理论分析结合地层条件、工程条件和施工影响预测分析，宁句城际地下方案采用盾构（TBM）方式下穿京沪高铁隧道具备技术可行的可能性，但应做好相应的技术准备工作及对可能出现的工程风险做好对应的应急预案。7结语 本文以宁句城际盾构区间下穿京沪高铁为例，阐述了盾构区间下穿高速铁路、城际铁路等敏感建（构）筑物的，设计、施工处理措施，对后续可能出现的类似工程提供了设计、施工思路。参考文献［1］GB50157－2013地铁设计规范［S］．［2］TB10621－2014高速铁路设计规范［S］． ［3］TB10761－2013/J1535－2013高速铁路工程动态验收技术规范 ［S］．［4］．成都：何川，曾东洋．盾构隧道结构设计及施工对环境的影响［M］ 2015．西南交通大学出版社， 工程师。作者简介：龚国栋（1983年生），男，汉族， 开挖应力P1云图 6．2结论 采用盾构法进行下穿隧道施工时，左、右线开挖引起的竖向变形值 有所不同：（1）左线开挖时，隧道顶部最大沉降为0.71mm，底部隆起最大值为2.99mm，衬砌施做后，变形有所收敛，但变化不明显；左线支护施做后，衬砌受到竖向最大应力P1分别是拉应力0.33MPa，压应力0.17MPa。（2）右线开挖时，隧道顶部最大沉降为0.84mm，底部隆起最大值为3.19mm，衬砌施做后，变形有所收敛；本阶段施工对上部京沪西村隧道影响很小，位移小于0.1mm。右线支护施做后，衬砌受到竖向最 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （上接第176页）辆放行。各种工程管线施工时，应与道路施工协调配合。严禁将周围水泥稳定碎石基层下部基础掏空。基层施工完毕后，为保证水泥稳定碎石结构不继续失水，减少干缩裂缝产生，最好在一星期后即喷洒透油层或进行下封层施工，尽早铺筑沥青面层。3结语 水稳碎石基层有着众多的优点，使其在各级公路基层中得到了广泛的应用，通过本文的论述可知，只要在施工过程中适当的控制材料的配合比并且选择适当的施工方法，是可以大幅度提高施工质量的，这样可以更好在各级公路中使用水稳碎石垫层。 （上接第177页）4总结 总而言之，市政路桥施工技术与市政路桥质量有着直接的关系，要更好的实现对市政路桥质量的控制，就要深入分析市政路桥施工技术，本文就重点分析了市政路桥施工技术，希望能够为市政路桥质量控制提供帮助。 参考文献［1］浅析水泥稳定碎石基层裂缝产生原因及防治方法［J］．科技信息， 2007．［2］．北京林业大高速公路建设期土壤侵蚀及防治措施体系研究［D］ 2007．学，作者简介：郑彩义（1978年12月生），本科学历，主要从男，汉族， 事公路工程管理施工工作。 参考文献［1］．东方企朱曙光．关于路桥施工的技术及质量控制措施的分析［J］ 2014（19）．业文化， ［2］陈玉平，．中华民张彦．市政路桥施工质量控制与项目管理措施［J］ 2014（08）．居（下旬刊）， ［3］李振．路桥施工技术及质量控制措施的分析和研究［J］．科技创新 2015（02）．与应用，件，施工安装工艺并不十分复杂，施工质量往往容易被忽视，因而致使 部分伸缩缝出现外观粗糙、质量较差甚至发生断裂的问题。随着人们对桥梁行车的舒适性和对结构物的观赏水平要求的不断提高，属于桥梁小部件的伸缩缝施工质量也越来越受重视。因此，加强伸缩缝质量控制，进一步不断探索伸缩缝安装、维修技术，具有十分重要的意义。参考文献［1］《桥梁工程》，邵旭东．人民交通出版社出版的高等学校教材人民交 2007．通出版社， JT/T327－2004．［2］《中华人民共和国交通行业标准》7 结语 虽然在隔震设计的方案比较和选择时，隔震技术对低层和多层建筑比较合适，但是规范对结构基本周期小于1S这条原抗规（GB50011－2001）限制的取消，还是认可了国内外大量高层结构采用隔震技术。注意本文提到的六个方面的建议和措施的加强，经合理设计，高层结构采用隔震技术同样有效，能取得更高要求的安全性和舒适性，同时在经济上也能收到较好的效果。 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 （上接第178页）个焊接连接点，凿除的砼弃渣不要落入到伸缩缝下方的桥墩或桥台的支座上；砼凿除后要认真清理干净基面；凿除砼过程中如发生焊接连接部位损伤的要进行焊接补强；立模时要注意控制模板厚度，太厚操作面小安装困难，太薄强度不足易发生胀模，如用铁丝固定模板，要注意控制铁丝规格，要确保铁丝绑扎牢固，位于位移箱附近模板要注意接缝紧密平顺，防止漏浆；砼浇筑要严格控制配合比，加强振捣，特别是位移箱底部的振捣要特别加强，确保位移箱底部砼饱满不出现空洞和蜂窝现象。4结束语 桥梁伸缩缝与墩台基础、墩台身、支座、上部结构相比，属于小部（上接第58页）过程中对隔震支座的性能提供比较直观的且及时的依据，如隔震支座在使用中或震后外观是否有损坏或不可恢复的变形、隔震沟是否被填充物阻塞、上部结构周围是否有限制其位移的障碍物等，建议对隔震结构制定详细的检查和维护计划，对隔震结构进行定期和不定期的检查、维护。在隔震层楼梯间、电梯间、竖向隔离缝等隔震构造附近或建筑物出入口处，应设置隔震警示标识，提醒业主和其他人员对隔震层构件及隔震构造进行必要维护，明确其在使用过程中不得填充、堆放杂物或有妨碍上部结构水平移动的其他行为等。 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ·180·