襄十高速公路双联拱隧道施工工艺与技术研究
|
摘要
我国高速公路经过近二十年的建设，现已形成相当规模，并逐步由平原地区向山区发展。山区高速公路的建设由于设计要求和地形限制，不可避免地要求修筑隧道工程。对于那些布线困难的短地段，采用联拱隧道形式，是一种解决工程问题的有效手段，现已在许多高速公路上修建了联拱隧道。在联拱隧道的建筑中，对施工工艺的研究，已越来越受到设计、施工和科研单位的关注。
联拱隧道有其自身特点，由于隧道短，埋深浅、围岩差，施工中容易引起塌方。特别是高速公路隧道工程往往采用新奥法施工，其应用在我国仅仅二十来年的时间，人们对新奥法的认识，处于探索与实践中。且隧道结构一般按类比法设计，出于安全考虑，设计上一般采用降低围岩类别，使用复杂的施工工艺来提高施工的安全性，这样无形中增加了工程投资费用且延长了施工工期。因此，如何使用合理的施工方法，安全而又经济地修建联拱隧道，受到了工程技术人员的普遍重视。同时，研究隧道信息化施工的要求日益显现出来。
本文以襄十高速公路联拱隧道建设工程为依托，对隧道的施工方法与工艺进行了阐述和分析。在介绍高速公路隧道区域地质情况及联拱隧道设计的基础上，对联拱隧道的施工方案从理论上进行了计算分析。采用平面弹性有限元理论，运用2D-σ土木工程FEM分析系统，对隧道施工过程进行模拟计算，主要分析了隧道施工过程中围岩的应力分布、围岩变形状况和支护与衬砌的受力、变形情况。然后，根据隧道施工的各个工序进行模拟分析，并结合对围岩周边位移、地表下沉、围岩与喷层压力、围岩体内部位移、锚杆轴力、支护及衬砌强度进行的量测与监控，对量测结果作出了科学分析，从而对隧道围岩的稳定性和支护结构的安全性做出了综合评判。将计算结果与施工方案进行对比分析，为隧道施工提供了科学依据，对现场施工方案的优化起到了重要的作用。同时，并对联拱隧道的防排水技术措施作了分析，提出了合理的建议。
武汉理工大学硕士学位论文
根据本课题的研究，提出了一些结论与建议，保证了隧道施工的安全性和结
构稳定性。这些工作不仅为襄十高速公路联拱隧道的顺利建成起到了重要的指导
作用，还将对同类联拱隧道的建设具有一定的借鉴作用，提高了联拱隧道的施工
水平。
Highway in our country has being built for near 20 years, which has certainly come into being scales and even has the t development endency from plain to mountain areas. And the building of highway in a mountainous area is hard to avoid constructing' tunnel projects because of the demand of design and the limitation of terrain. For short tunnel diffilut to lay wire, it was a kind of effective means to adopt the form of unite arch tunnel. And now unite arch tunnels have been constructed in many highways. The study of construction technics has drew more and more attention of the design, construction and scientific research unit.
Unite arch tunnel has its own characteristics which include short tunnel, fleet bury depth and bad surrounding rocks arouses landslide easily in construction. Especially New Austrian Tunneling Method(NATM) construction has sometimes been adopted in highway tunnel project, which has been applied only 20 years in our country, and people are probing into and practicing it. Furthermore tunnel structure commonly is designed by analogy method. On design, often, normally in view of safe consideration, adopt the method that reduction surrounds rock classification and uses fussy construction technology. So as soon as coming, engineering investment is certainly increased and construction project time is prolonged. Therefore how to use reasonable construction method and construct safely and economicly unite arch tunnel gets the universal solicitude of engineering technician. Meanwhile the demand of tunnel information construction research is increasingly emerging.
This paper sets forth and analyzes the construction method and technics of uniting arch tunnel by introducing Xiang-shi highway unite arch tunnel project. On the base of introduction of highway tunnel areal geology condition and unite tunnel design, the programme of unite arch tunnel construction is theoretically calculated and analyzed. The tunnel construction course was simulatly calculated by adopting plane elasticity theory and exercising 2D- 6 the FEM analysis system of civil engineering,
which mainly analyses the condition of surroundings, deformed condition and the stress distribution condition of rock protect with lining build get force condition and deformed condition. And then according to every process of tunnel construction, simulated analysis is carried out. By combining with monitoring and instrumentation of surround rock periphery displacement and the face of land to sink, surround rock with spray laminating force, surround rock body internal displacement, anchor rod axle force and protect and lining build strength, we have carried out scientific analysis and synthesis judgement of the stability of tunnel wall rock and the security of timbering structure. The parallel ananlysis between calculate results and construction project which offers scientific basis and the optimization of the programme of construction on-the-spot takes important roles. Meanwhile, it analyses waterproof and drainage technic of unite arch tunnel and puts forward reasonable suggestions.
According to the research of this program, I have put forward some conclusion and suggestion which ensures tunnel constructional security and structural stability. This result not only has established important guidance role for smoothly accomplishing Xiang-shi highway unite arch tunnel, but will still has certain reference to similar unite arch tunnel construction and will improve the construction level of arch tunnel.
联拱隧道有其自身特点，由于隧道短，埋深浅、围岩差，施工中容易引起塌方。特别是高速公路隧道工程往往采用新奥法施工，其应用在我国仅仅二十来年的时间，人们对新奥法的认识，处于探索与实践中。且隧道结构一般按类比法设计，出于安全考虑，设计上一般采用降低围岩类别，使用复杂的施工工艺来提高施工的安全性，这样无形中增加了工程投资费用且延长了施工工期。因此，如何使用合理的施工方法，安全而又经济地修建联拱隧道，受到了工程技术人员的普遍重视。同时，研究隧道信息化施工的要求日益显现出来。
本文以襄十高速公路联拱隧道建设工程为依托，对隧道的施工方法与工艺进行了阐述和分析。在介绍高速公路隧道区域地质情况及联拱隧道设计的基础上，对联拱隧道的施工方案从理论上进行了计算分析。采用平面弹性有限元理论，运用2D-σ土木工程FEM分析系统，对隧道施工过程进行模拟计算，主要分析了隧道施工过程中围岩的应力分布、围岩变形状况和支护与衬砌的受力、变形情况。然后，根据隧道施工的各个工序进行模拟分析，并结合对围岩周边位移、地表下沉、围岩与喷层压力、围岩体内部位移、锚杆轴力、支护及衬砌强度进行的量测与监控，对量测结果作出了科学分析，从而对隧道围岩的稳定性和支护结构的安全性做出了综合评判。将计算结果与施工方案进行对比分析，为隧道施工提供了科学依据，对现场施工方案的优化起到了重要的作用。同时，并对联拱隧道的防排水技术措施作了分析，提出了合理的建议。
武汉理工大学硕士学位论文
根据本课题的研究，提出了一些结论与建议，保证了隧道施工的安全性和结
构稳定性。这些工作不仅为襄十高速公路联拱隧道的顺利建成起到了重要的指导
作用，还将对同类联拱隧道的建设具有一定的借鉴作用，提高了联拱隧道的施工
水平。
Highway in our country has being built for near 20 years, which has certainly come into being scales and even has the t development endency from plain to mountain areas. And the building of highway in a mountainous area is hard to avoid constructing' tunnel projects because of the demand of design and the limitation of terrain. For short tunnel diffilut to lay wire, it was a kind of effective means to adopt the form of unite arch tunnel. And now unite arch tunnels have been constructed in many highways. The study of construction technics has drew more and more attention of the design, construction and scientific research unit.
Unite arch tunnel has its own characteristics which include short tunnel, fleet bury depth and bad surrounding rocks arouses landslide easily in construction. Especially New Austrian Tunneling Method(NATM) construction has sometimes been adopted in highway tunnel project, which has been applied only 20 years in our country, and people are probing into and practicing it. Furthermore tunnel structure commonly is designed by analogy method. On design, often, normally in view of safe consideration, adopt the method that reduction surrounds rock classification and uses fussy construction technology. So as soon as coming, engineering investment is certainly increased and construction project time is prolonged. Therefore how to use reasonable construction method and construct safely and economicly unite arch tunnel gets the universal solicitude of engineering technician. Meanwhile the demand of tunnel information construction research is increasingly emerging.
This paper sets forth and analyzes the construction method and technics of uniting arch tunnel by introducing Xiang-shi highway unite arch tunnel project. On the base of introduction of highway tunnel areal geology condition and unite tunnel design, the programme of unite arch tunnel construction is theoretically calculated and analyzed. The tunnel construction course was simulatly calculated by adopting plane elasticity theory and exercising 2D- 6 the FEM analysis system of civil engineering,
which mainly analyses the condition of surroundings, deformed condition and the stress distribution condition of rock protect with lining build get force condition and deformed condition. And then according to every process of tunnel construction, simulated analysis is carried out. By combining with monitoring and instrumentation of surround rock periphery displacement and the face of land to sink, surround rock with spray laminating force, surround rock body internal displacement, anchor rod axle force and protect and lining build strength, we have carried out scientific analysis and synthesis judgement of the stability of tunnel wall rock and the security of timbering structure. The parallel ananlysis between calculate results and construction project which offers scientific basis and the optimization of the programme of construction on-the-spot takes important roles. Meanwhile, it analyses waterproof and drainage technic of unite arch tunnel and puts forward reasonable suggestions.
According to the research of this program, I have put forward some conclusion and suggestion which ensures tunnel constructional security and structural stability. This result not only has established important guidance role for smoothly accomplishing Xiang-shi highway unite arch tunnel, but will still has certain reference to similar unite arch tunnel construction and will improve the construction level of arch tunnel.
引文
[1] Muller, L. Removing misconception on the New Austrian Tunnelling Method, Tunnels & Tunnelling, 1978, October.
[2] J．Golser．新奧法．地下工程，1984年，第10期。
[3] 孙钧．地下工程设计理论与实践．上海：上海科学技术出版社，1996年。
[4] 韩瑞根．地下工程新奥法．北京：中国建筑工业出版社，1987年。
[5] 铁道部基本建设总局．铁路隧道新奥法指南．北京：中国铁道出版社，1986年6月。
[6] 陈建平，吴立．地下建筑工程设计与施工．武汉：中国地质大学出版社．
[7] 刘洪州，黄伦海．连拱隧道设计施工技术研究现状．西部探矿工程，2001年第2期。
[8] 孙均，侯学渊．地下结构．北京：科学出版社，1987年2月。
[9] 徐干成，白洪才．地下工程支护结构．北京：中国水利水电出版社，2002年1月。
[10] 陈少华，李勇．联拱隧道的结构分析．中国公路学报，2000年1月，第13卷第1期。
[11] 卢耀宗．杨文武．莲花山大跨度连拱隧道施工方法研究．中国公路学报，2001年4月，第14卷第2期。
[12] 朱有元，蒲春平．浅埋大路双连拱隧道施工．湖南交通科技，2001年9月第3期。
[13] 袁永新．甘肃高等级公路隧道设计．北京：人民交通出版社，2002年。
[14] 陈建平，特长交通隧道的安全环境分析。铁道建筑，1999年第4期。
[15] 中交第二公路勘察设计研究院．襄十高速公路襄樊至武当山段第十五、十六、十七合同段施工图两阶段设计．2000年12月。
[16] 夏明耀等．地下工程设计施工手册．北京：中国建筑工业出版社，1999年。
[17] 罗衍俭．隧道结构设计的数值模拟与类比设计．地下空间，1998年3月，第18卷第1期
[18] 舒家华．岩土加固技术．武汉：中国地质大学出版社，1999年6月。
[19] 李夕兵等．岩石地下建筑工程．长沙：中南工业大学出版社，1999年。
[20] 刘估荣．岩体力学．武汉：中国地质大学出版社，1999年。
[21] 郑颖人等编．地下工程锚喷支护设计指南．北京：中国铁道出版社，1988。
[22] 林培源．试论隧道复合衬砌的设计与计算．地下工程，1984年第11期。
[23] 殷绥域．弹塑性力学．武汉：中国地质大学，1990年4月。
[24] 朱汉华．公路隧道设计与施工新法．北京：人民交通出版社，2002年4月。
[25] 张世飙，陈建平．襄十高速公路双联拱隧道安全施工方案探讨．安全与环境，2002年9月。
[26] 王士天，黄润秋．澜沧江小湾水电站大跨度地下洞室群围岩稳定性研究．成都理工学院工程地质研究所，1995年5月。
[27] 谢康和等．岩土工程有限元分析理论与应用．北京：科学出版社，2002年5月。
[28] 卜发东，颜志平，谢康和等．软岩巷道锚网支护参数数值模拟研究．矿山压力与顶板管理，2000年。
[29] 高峰，李德武，家竹箐隧道弹粘塑性有限元分析，甘肃科学学报，1998年6月，第10卷第2期。
[30] 孙均，朱合华．某坑道工程软弱围岩隧洞施工力学形态的数值模拟与分析．第二届全国公路隧道学术会议论文集，1993年。
[31] K. Kamemura, H. Kimuta. A numerical analysis of tunneling in soft rocks. Proceeding of the international syposium on weak rock; Vol. Ⅱ A. A. Balkerma, Rotterdam, Nethelands, 1981.
[32] 冯卫星，张映明．双跨联拱高速公路隧道施工方案研究．石家庄铁道学院学报，1998年6月。
[33] 吴伟基，毛世扬．双联拱隧道施工技术．航运工程，2001年8月。
[34] 张胜．福州象山大跨双联拱隧道的设计与施工．华东公路，1999年10月。
[35] 谷兆祺等．地下洞室工程．北京：清华大学出版社，1994年5月。
[36] 陈建平．注浆止水技术在西湖引水隧洞中的应用尝试．探矿工程，1987年第3期。
[37] 齐占国，高崇林．围岩量测技术在隧道新奧法施工中的应用．东北公路，1997年，第20卷第1期。
[38] 夏才初等．地下工程测试理论与监测技术．上海：同济大学出版社，1999年。
[39] 吕康成等．隧道工程试验监测技术．北京：人民交通出版社，1999年。
[40] 中华人民共和国行业标准．公路隧道施工技术规范(JTJ024-94)．北京：人民交通出版社，1994年。
[41] 李晓红．隧道新澳法及其量测技术．北京：科学出版社，2001年1月。
[2] J．Golser．新奧法．地下工程，1984年，第10期。
[3] 孙钧．地下工程设计理论与实践．上海：上海科学技术出版社，1996年。
[4] 韩瑞根．地下工程新奥法．北京：中国建筑工业出版社，1987年。
[5] 铁道部基本建设总局．铁路隧道新奥法指南．北京：中国铁道出版社，1986年6月。
[6] 陈建平，吴立．地下建筑工程设计与施工．武汉：中国地质大学出版社．
[7] 刘洪州，黄伦海．连拱隧道设计施工技术研究现状．西部探矿工程，2001年第2期。
[8] 孙均，侯学渊．地下结构．北京：科学出版社，1987年2月。
[9] 徐干成，白洪才．地下工程支护结构．北京：中国水利水电出版社，2002年1月。
[10] 陈少华，李勇．联拱隧道的结构分析．中国公路学报，2000年1月，第13卷第1期。
[11] 卢耀宗．杨文武．莲花山大跨度连拱隧道施工方法研究．中国公路学报，2001年4月，第14卷第2期。
[12] 朱有元，蒲春平．浅埋大路双连拱隧道施工．湖南交通科技，2001年9月第3期。
[13] 袁永新．甘肃高等级公路隧道设计．北京：人民交通出版社，2002年。
[14] 陈建平，特长交通隧道的安全环境分析。铁道建筑，1999年第4期。
[15] 中交第二公路勘察设计研究院．襄十高速公路襄樊至武当山段第十五、十六、十七合同段施工图两阶段设计．2000年12月。
[16] 夏明耀等．地下工程设计施工手册．北京：中国建筑工业出版社，1999年。
[17] 罗衍俭．隧道结构设计的数值模拟与类比设计．地下空间，1998年3月，第18卷第1期
[18] 舒家华．岩土加固技术．武汉：中国地质大学出版社，1999年6月。
[19] 李夕兵等．岩石地下建筑工程．长沙：中南工业大学出版社，1999年。
[20] 刘估荣．岩体力学．武汉：中国地质大学出版社，1999年。
[21] 郑颖人等编．地下工程锚喷支护设计指南．北京：中国铁道出版社，1988。
[22] 林培源．试论隧道复合衬砌的设计与计算．地下工程，1984年第11期。
[23] 殷绥域．弹塑性力学．武汉：中国地质大学，1990年4月。
[24] 朱汉华．公路隧道设计与施工新法．北京：人民交通出版社，2002年4月。
[25] 张世飙，陈建平．襄十高速公路双联拱隧道安全施工方案探讨．安全与环境，2002年9月。
[26] 王士天，黄润秋．澜沧江小湾水电站大跨度地下洞室群围岩稳定性研究．成都理工学院工程地质研究所，1995年5月。
[27] 谢康和等．岩土工程有限元分析理论与应用．北京：科学出版社，2002年5月。
[28] 卜发东，颜志平，谢康和等．软岩巷道锚网支护参数数值模拟研究．矿山压力与顶板管理，2000年。
[29] 高峰，李德武，家竹箐隧道弹粘塑性有限元分析，甘肃科学学报，1998年6月，第10卷第2期。
[30] 孙均，朱合华．某坑道工程软弱围岩隧洞施工力学形态的数值模拟与分析．第二届全国公路隧道学术会议论文集，1993年。
[31] K. Kamemura, H. Kimuta. A numerical analysis of tunneling in soft rocks. Proceeding of the international syposium on weak rock; Vol. Ⅱ A. A. Balkerma, Rotterdam, Nethelands, 1981.
[32] 冯卫星，张映明．双跨联拱高速公路隧道施工方案研究．石家庄铁道学院学报，1998年6月。
[33] 吴伟基，毛世扬．双联拱隧道施工技术．航运工程，2001年8月。
[34] 张胜．福州象山大跨双联拱隧道的设计与施工．华东公路，1999年10月。
[35] 谷兆祺等．地下洞室工程．北京：清华大学出版社，1994年5月。
[36] 陈建平．注浆止水技术在西湖引水隧洞中的应用尝试．探矿工程，1987年第3期。
[37] 齐占国，高崇林．围岩量测技术在隧道新奧法施工中的应用．东北公路，1997年，第20卷第1期。
[38] 夏才初等．地下工程测试理论与监测技术．上海：同济大学出版社，1999年。
[39] 吕康成等．隧道工程试验监测技术．北京：人民交通出版社，1999年。
[40] 中华人民共和国行业标准．公路隧道施工技术规范(JTJ024-94)．北京：人民交通出版社，1994年。
[41] 李晓红．隧道新澳法及其量测技术．北京：科学出版社，2001年1月。