摘 要：針對(duì)在建合福高鐵安徽段全長(zhǎng)520 m的萬(wàn)山隧道進(jìn)出口DK61+215～DK61+272段淺埋偏壓的特點(diǎn)，結(jié)合已有工程施工技術(shù)，提出了相應(yīng)的施工方案；在此基礎(chǔ)上結(jié)合隧道工程施工實(shí)際情況對(duì)提出的施工方案進(jìn)行了比較分析，初步確定了隧道可采用的“三臺(tái)階仰拱法”；對(duì)隧道采用“三臺(tái)階仰拱法”施工方案進(jìn)行了數(shù)值模擬，提出了該段圍巖三臺(tái)階臨時(shí)仰拱開(kāi)挖施工技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施表明三臺(tái)階法施工具有循環(huán)時(shí)間縮短，人員數(shù)量活動(dòng)空間較大，施工安全、可靠快速的特點(diǎn)，萬(wàn)山隧道施工實(shí)踐為同類(lèi)隧道的施工提供了有意的借鑒作用并取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：隧道工程 淺埋偏壓 施工技術(shù) 數(shù)值模擬分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U459.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（b）-0075-04

新建鐵路合福線合肥至福州段HFZQ-2標(biāo)段起訖里程為DK32+058～DK122+089，線路長(zhǎng)度為90.031 km，位于安徽省境內(nèi)，標(biāo)段起點(diǎn)至巢湖主要為江淮沖積平原壟崗地貌區(qū)，崗地坳谷相間，地形開(kāi)闊，地勢(shì)略有起伏，地面標(biāo)高21～50 m；局部地段為一級(jí)階地，低山丘陵地形起伏較大，相對(duì)高差80～150 m，植被較發(fā)育；河流一級(jí)階地地勢(shì)平坦，地面標(biāo)高5～10 m。巢湖一帶為巢湖湖積平原區(qū)及清溪河、裕溪河一級(jí)階地，地勢(shì)較平坦，地面標(biāo)高6～8 m；局部地段為剝蝕低山區(qū)，地形起伏較大，相對(duì)高差50～100 m，植被發(fā)育。標(biāo)段內(nèi)地形平坦、開(kāi)闊，區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)較多，交通便利。本標(biāo)段共分布隧道4座，均為雙線隧道，隧道總長(zhǎng)2.631 km。其中1 km

1 擬采用的施工方案分析

在建合福高鐵安徽段萬(wàn)山隧道位于合福線合肥至福州段，隧道全長(zhǎng)520 m，隧道進(jìn)出口里程分別為：DK60+787、DK61+307。隧道穿越向斜構(gòu)造，地貌屬于剝蝕低山區(qū)，地勢(shì)起伏小，自然坡度約15°～25°，右側(cè)存在偏壓?jiǎn)栴}。出口DK61+215～DK61+272段原設(shè)計(jì)是Ⅴ級(jí)圍巖，建議采用六步CD法在57 m長(zhǎng)的隧道范圍內(nèi)開(kāi)挖施工。現(xiàn)場(chǎng)勘查得出，里程為DK61+215的掌子面是強(qiáng)風(fēng)化淺黃色泥巖，存在為基巖裂隙水的地下水，一般發(fā)育。為確保隧道的施工安全，對(duì)隧道該段采用不同施工隧道的適用性進(jìn)行系統(tǒng)分析，以期在此基礎(chǔ)上確定隧道該段的施工方案，指導(dǎo)該隧道的施工。

1.1 施工方案的初步比選

各擬采用施工方案分別為中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、底部雙洞法、三臺(tái)階仰拱法與新意法。CD法施工步序如圖1所示，施工步序如下：首先縱向接長(zhǎng)鋼架，施做超前支護(hù)，開(kāi)挖1分部巖體，及時(shí)施做初期支護(hù)與臨時(shí)支護(hù)，施做鋼拱架鎖腳錨桿；當(dāng)1分部掌子面超前2分部掌子面適當(dāng)距離后，開(kāi)挖2分部巖體，橫斷面上接長(zhǎng)初期支護(hù)與臨時(shí)支護(hù)，如此，按序號(hào)排列，施工3、4、5、6分部；然后逐段拆除仰拱區(qū)域內(nèi)的臨時(shí)支護(hù)，拆除長(zhǎng)度由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析來(lái)定，一次拆除長(zhǎng)度要小于10 m，拆除臨時(shí)支護(hù)后要及時(shí)施做仰拱部二襯及仰拱回填；然后再逐段拆除余下來(lái)的臨時(shí)支護(hù)；最后借助襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性施做余下來(lái)的二次襯砌。

CRD法施工步序如圖2所示，施工步序如下：首先縱向接長(zhǎng)鋼架，施做超前支護(hù)，開(kāi)挖1分部，及時(shí)施做初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，施做鋼拱架鎖腳錨桿；當(dāng)1分部掌子面超前2分部掌子面適當(dāng)距離后，開(kāi)挖2分部，橫斷面上接長(zhǎng)鋼架，及時(shí)施做初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，如此，按序號(hào)排列，施工3、4、5、6分部；然后逐段拆除仰拱區(qū)域內(nèi)的臨時(shí)支護(hù)，拆除長(zhǎng)度由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析來(lái)定，一次拆除長(zhǎng)度要小于10 m。拆除臨時(shí)支護(hù)后要及時(shí)施做仰拱部二襯及仰拱回填；然后再逐段拆除余下來(lái)的臨時(shí)支護(hù)；最后再借助襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性施做余下來(lái)的二次襯砌。

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工步序如圖3所示，施工步序如下：首先縱向接長(zhǎng)鋼架，施做超前支護(hù)，開(kāi)挖1分部，及時(shí)施做初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，施做鋼拱架鎖腳錨桿；其次當(dāng)1分部掌子面超前2分部掌子面適當(dāng)距離后，開(kāi)挖2分部，橫斷面上接長(zhǎng)鋼架，施做初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，如此，按照序號(hào)排列，施工3、4、5、6、7分部；然后逐段拆除仰拱區(qū)域內(nèi)的臨時(shí)支護(hù)，拆除長(zhǎng)度由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析來(lái)定，一次拆除長(zhǎng)度要小于10 m，拆除臨時(shí)支護(hù)后要及時(shí)施做仰拱部二襯及仰拱回填；然后再逐段拆除余下來(lái)的臨時(shí)支護(hù)；最后借助襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性施做余下來(lái)的二次襯砌。

三臺(tái)階仰拱法施工步序如圖4所示，施工步序如下：首先縱向接長(zhǎng)鋼架，施做超前支護(hù)，開(kāi)挖1分部，及時(shí)施做初期支護(hù)，施做鋼拱架鎖腳錨桿；其次當(dāng)1分部掌子面前進(jìn)適當(dāng)距離后，開(kāi)挖2分部土體，橫斷面上接長(zhǎng)鋼架，施做初期支護(hù)，如此，按照序號(hào)排列，施工3、4分部；然后根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，施做仰拱二襯及隧底填充；最后借助襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性施做二次襯砌。

新意法施工工序如下：首先采用適當(dāng)數(shù)量、適當(dāng)長(zhǎng)度的玻璃纖維構(gòu)件加固超前核心土；其次全斷面開(kāi)挖，每循環(huán)長(zhǎng)度0.7～1 m；待開(kāi)挖至被加固超前核心土剩余適當(dāng)長(zhǎng)度后，停止開(kāi)挖，再采用適當(dāng)數(shù)量、適當(dāng)長(zhǎng)度的玻璃纖維構(gòu)件加固超前核心土，然后再開(kāi)挖。在開(kāi)挖過(guò)程中，一旦出現(xiàn)新的掌子面或者隧道開(kāi)挖輪廓面，要立即對(duì)其噴適當(dāng)厚度的噴射混凝土，以保護(hù)掌子面與邊墻，開(kāi)挖后要立即架設(shè)鋼拱架，并要確保新架設(shè)的鋼拱架與已架設(shè)的鋼拱架連接牢固，架設(shè)拱架完畢后，噴射鋼纖維混凝土，完成初期支護(hù)的施做，厚度約40 cm；在距掌子面大于1倍洞徑的地方施工邊墻和仰拱，并且澆筑邊墻與仰拱；在距掌子面大于5倍洞徑的地方澆筑二次襯砌。

2.1 各施工方案施工適應(yīng)性對(duì)比

萬(wàn)山隧道圍巖地質(zhì)條件復(fù)雜，圍巖軟弱，施工難度大，工程地質(zhì)主要以砂巖、砂礫巖、灰?guī)r夾頁(yè)巖為主。隧道為大斷面隧道，隧道整個(gè)斷面面積約為140 m2，跨度為14.8 m，高為13.2 m，因此它算得上是大斷面隧道。在隧道施工中，斷面面積大會(huì)造成很多的施工風(fēng)險(xiǎn)，圍巖形變壓力大，擠壓變形很?chē)?yán)重。

采用中隔壁法（CD法）施工時(shí)大斷面被分割成6個(gè)小斷面，只是2分部與5分部交界處無(wú)臨時(shí)橫撐，4分部與6分部交界處也無(wú)臨時(shí)橫撐，各分部掌子面錯(cuò)開(kāi)一定距離后同時(shí)開(kāi)挖，各分部開(kāi)挖斷面小，掌子面的穩(wěn)定易得到保證；同時(shí)，各分部斷面面積小，施工作業(yè)循環(huán)快，開(kāi)挖后支護(hù)可及時(shí)施做；若地質(zhì)狀況發(fā)生變化，該方案可迅速轉(zhuǎn)變?yōu)镃RD法或三臺(tái)階仰拱法等；對(duì)大斷面隧道的拱頂沉降起到一定的控制作用；但該方法臨時(shí)支護(hù)多，施做與拆除均較麻煩，不便于大型機(jī)械化施工。采用交叉中隔壁法（CRD法）施工，大斷面被分割成6個(gè)小斷面，與CD法不同的是，2分部與5分部交界處有臨時(shí)橫撐，4分部與6分部交界處也有臨時(shí)橫撐，各分部掌子面錯(cuò)開(kāi)一定距離后同時(shí)開(kāi)挖，各分部開(kāi)挖斷面較小，掌子面的穩(wěn)定易得到保證；同時(shí)，各分部開(kāi)挖斷面面積小，施工作業(yè)循環(huán)快，開(kāi)挖后支護(hù)可及時(shí)施做；且該方法可隨著地質(zhì)變化改變成三臺(tái)階仰拱法、CD法等，對(duì)地質(zhì)變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)大斷面的拱頂沉降與周邊水平收斂能起到抑制作用；但與CD法相比，臨時(shí)支護(hù)較多，施做與拆除更麻煩，施工作業(yè)空間更加狹窄，不便于大型機(jī)械化施工。

采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，大斷面被分割成7個(gè)小斷面，斷面分割更細(xì)，掌子面的穩(wěn)定更易得到保證；1、2分部組成一個(gè)超前導(dǎo)坑，3、4分部組成一個(gè)超前導(dǎo)坑，兩側(cè)超前導(dǎo)坑可準(zhǔn)確預(yù)知前方地質(zhì)，及時(shí)采取必要措施改良不良地質(zhì)；由于超前導(dǎo)坑的開(kāi)挖與及時(shí)支護(hù)，隧道邊墻水平收斂易得到抑制；但當(dāng)?shù)刭|(zhì)發(fā)生變化后，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌┕し椒ū容^困難；且各分部斷面小，不便于大型機(jī)械化施工。新意法全斷面一次性開(kāi)挖，便于大型機(jī)械化施工，施工速度極快；必須做足地質(zhì)勘查，制定出非常詳細(xì)的支護(hù)方案后方可施工；加固超前核心土，需要大量的玻璃纖維構(gòu)件；時(shí)刻監(jiān)測(cè)掌子面的擠出變形，一旦有異常，立即加強(qiáng)超前核心土的加固；比起前幾種施工方案，新意法有著更為復(fù)雜的勘查工作、診斷工作與監(jiān)測(cè)工作。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件變好后，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌┕し椒ㄝ^易。

采用三臺(tái)階仰拱法施工，大斷面被分割成4個(gè)斷面，斷面分割較粗，但初期支護(hù)連接較易，較牢靠。施工循環(huán)快，整個(gè)大斷面隧道初期支護(hù)封閉一次，需要花費(fèi)的工序較少；當(dāng)?shù)刭|(zhì)變化后，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌┕し椒ㄝ^易；且便于大型機(jī)械化施工，施工速度快；同時(shí)無(wú)臨時(shí)支護(hù)，施工作業(yè)較為簡(jiǎn)便。

通過(guò)以上分析可知：（1）針對(duì)萬(wàn)山隧道的圍巖自穩(wěn)能力差，為了避免萬(wàn)山隧道一出現(xiàn)異常就出現(xiàn)大的異常，甚至?xí)綗o(wú)法控制的局面，萬(wàn)山隧道適合采用小斷面施工，適合采用人工開(kāi)挖或小型機(jī)械化施工，因此，新意法不便于被采用。（2）針對(duì)隧道中已完成施工的支護(hù)易開(kāi)裂的情況，在隧道施工中要及時(shí)封閉大斷面初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，尤其施工中要盡可能保證大斷面隧道拱部初期支護(hù)的一次性施做，避免施工中大斷面隧道拱部出現(xiàn)偏壓現(xiàn)象，因此，三臺(tái)階仰拱法較為適合。根據(jù)萬(wàn)山隧道本身所特有的工程特性，結(jié)合以上的分析，初步選出三臺(tái)階仰拱法為隧道的初定施工方案。

3 大斷面客運(yùn)專(zhuān)線隧道三臺(tái)階施工穩(wěn)定性分析

3.1 有限元模型及參數(shù)

依據(jù)萬(wàn)山隧道Ⅴ級(jí)圍巖洞身段的地質(zhì)條件，并且隧道結(jié)構(gòu)開(kāi)挖地域?qū)儆跍\埋位置，所以在計(jì)算分析時(shí)應(yīng)該把自重作用下的初始應(yīng)力場(chǎng)著重考慮，先不考慮構(gòu)造應(yīng)力的對(duì)其影響，在Ⅴ級(jí)圍巖設(shè)計(jì)方案中考慮了超前支護(hù)進(jìn)行初始地應(yīng)力的計(jì)算，超前支護(hù)是在隧道頂部預(yù)先施工的頂管棚。根據(jù)圣維南原理，對(duì)于山嶺隧道，數(shù)值模擬中的圍巖尺寸一般取隧洞開(kāi)挖斷面的3～5倍洞徑（或洞跨），模型邊界沿模型x方向取50 m，沿負(fù)x方向也取50 m，沿負(fù)y方向取40 m，沿y方向取至平均地表，沿負(fù)z方向取60 m，整個(gè)隧道模型建成后的大小為100 m×100 m×60 m，隧道開(kāi)挖軸線方向2 m一個(gè)網(wǎng)格，模擬施工中的步距。圍巖采用solid單元模擬，初期支護(hù)與臨時(shí)支護(hù)采用shell單元模擬。（表1）

3.2 各施工方案數(shù)值模擬步驟

三臺(tái)階仰拱法施工模擬步驟中各分部情況如圖5所示，施工模擬步驟為：首先建立三維實(shí)體模型，施加重力加速度和邊界條件，求解；其次開(kāi)挖上臺(tái)階土體，縱向開(kāi)挖至2 m處，及時(shí)施作初期支護(hù)，求解；保持上臺(tái)階土體繼續(xù)開(kāi)挖以及繼續(xù)及時(shí)施做初期支護(hù)，開(kāi)挖步距為2 m，開(kāi)挖一步，求解一步，當(dāng)上臺(tái)階開(kāi)挖至4 m時(shí)，同時(shí)開(kāi)挖中臺(tái)階土體至2 m處，及時(shí)施作初期支護(hù)，求解；保持上、中臺(tái)階同時(shí)開(kāi)挖以及同時(shí)及時(shí)施做初期支護(hù)，開(kāi)挖步距為2 m，開(kāi)挖一步，求解一步，當(dāng)中臺(tái)階開(kāi)挖至6 m時(shí)，同時(shí)開(kāi)挖下臺(tái)階土體至2 m處，及時(shí)施做初期支護(hù)，求解；保持上、中、下臺(tái)階同時(shí)開(kāi)挖以及同時(shí)及時(shí)施做初期支護(hù)，開(kāi)挖步距為2 m，開(kāi)挖一步，求解一步，當(dāng)下臺(tái)階開(kāi)挖至12 m時(shí)，同時(shí)開(kāi)挖底部仰拱部分土體至2 m處，及時(shí)施做初期支護(hù)，求解；保持各分部同時(shí)向前開(kāi)挖，開(kāi)挖步距為2 m，開(kāi)挖后及時(shí)施作初期支護(hù)，求解，開(kāi)挖一步，求解一步，直至隧道全部挖通為止。

3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析

取模型中Z=-30 m斷面為研究斷面，斷面Z=-30 m～斷面Z=-32 m的模型為研究模型。研究斷面上圍巖第一次被施工一直至研究斷面上大斷面隧道的初期支護(hù)封閉成環(huán)，這一施工階段被取為關(guān)鍵施工階段。在關(guān)鍵施工階段，研究模型中研究斷面上圍巖累計(jì)沉降位移場(chǎng)如圖6所示，由此圖可以看出：（1）上臺(tái)階穿越研究斷面后，研究斷面上拱部上側(cè)附近出現(xiàn)了較大的累計(jì)沉降區(qū)域，最大沉降點(diǎn)出現(xiàn)在拱頂。上臺(tái)階底部全部向上隆起，最大隆起點(diǎn)為上臺(tái)階底部中點(diǎn)。這是因?yàn)檠芯繑嗝嫔仙吓_(tái)階突然被開(kāi)挖，圍巖向隧道內(nèi)移動(dòng)，應(yīng)力釋放，導(dǎo)致出現(xiàn)了較大的沉降與上隆。（2）中臺(tái)階穿越研究斷面后，研究斷面上拱部上側(cè)附近出現(xiàn)了更大的累計(jì)沉降區(qū)域，最大沉降點(diǎn)還是拱頂點(diǎn)。中臺(tái)階底部出現(xiàn)了更大的圍巖隆起區(qū)，隆起現(xiàn)象更加嚴(yán)重。（3）下臺(tái)階穿越研究斷面后，研究斷面上拱部上側(cè)附近圍巖大規(guī)模大位移沉降現(xiàn)象得到緩解，但拱頂附近沉降仍在繼續(xù)增加。下臺(tái)階底部圍巖大規(guī)模大位移隆起現(xiàn)象也得到緩解。（4）底部穿越研究斷面后，研究斷面上初期支護(hù)得以封閉成環(huán)，拱部附近圍巖沉降已基本上得到控制，仰拱底部圍巖上隆也一樣，沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)大的異常變形。這說(shuō)明初期支護(hù)封閉成環(huán)后，整個(gè)結(jié)構(gòu)已基本上趨于穩(wěn)定。

關(guān)鍵施工階段圍巖主應(yīng)力場(chǎng)分析：在關(guān)鍵施工階段，研究模型中研究斷面上圍巖最大主應(yīng)力場(chǎng)如圖7所示。由圖可看出：（1）當(dāng)上臺(tái)階穿越研究斷面后，研究斷面上圍巖中上臺(tái)階底部靠近左右拱腳處出現(xiàn)了較小的拉應(yīng)力集中，最大值為1.13 MPa，上臺(tái)階底部出現(xiàn)方形拉應(yīng)力區(qū)，應(yīng)力值都很小，隧道附近圍巖除此處拉應(yīng)力區(qū)外，其余皆為壓應(yīng)力區(qū)。原因在于，研究斷面上上臺(tái)階被開(kāi)挖，造成了相當(dāng)大的臨空面，拱頂附近圍巖在豎向壓力作用下向隧道內(nèi)移動(dòng)，迫使拱腳分別向隧道兩側(cè)圍巖內(nèi)移動(dòng)，使得上臺(tái)階底部出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)，尤以底部靠近拱腳處為最大。（2）當(dāng)中臺(tái)階穿越研究斷面后，研究斷面上圍巖中中臺(tái)階底部出現(xiàn)了弓形拉應(yīng)力區(qū)，中臺(tái)階底部靠近拱腳附近出現(xiàn)了拉應(yīng)力集中，最大值為0.597 MPa，比上臺(tái)階穿越研究斷面后圍巖產(chǎn)生的最大拉應(yīng)力值小了47%，但拉應(yīng)力區(qū)域有所增大。中臺(tái)階拱腳處出現(xiàn)了較大的壓應(yīng)力集中，最大壓應(yīng)力值為0.92 MPa。（3）當(dāng)下臺(tái)階穿越研究斷面后，研究斷面上圍巖中下臺(tái)階底部雖出現(xiàn)了拉應(yīng)力區(qū)，但比起中臺(tái)階穿越研究斷面后圍巖產(chǎn)生的拉應(yīng)力區(qū)，不僅區(qū)域變小，最大拉應(yīng)力值也小了10.5%。中臺(tái)階拱腳處有較大的壓應(yīng)力區(qū)域，但比起中臺(tái)階穿越研究斷面后圍巖產(chǎn)生的中臺(tái)階拱腳處壓應(yīng)力區(qū)域要小很多。（4）當(dāng)?shù)撞看┰窖芯繑嗝婧螅芯繑嗝嫔纤淼栏浇鼑鷰r中均出現(xiàn)了壓應(yīng)力區(qū)域，從整體上看，隧道附近圍巖中并未出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。

施工完成后初期支護(hù)結(jié)構(gòu)主應(yīng)力分析：施工完成后初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大與最小主應(yīng)力場(chǎng)如圖8所示，由圖可看出：（1）就最大主應(yīng)力場(chǎng)來(lái)說(shuō)，初期支護(hù)拱頂外側(cè)大部分區(qū)域受壓，只在洞口處出現(xiàn)小范圍的拉應(yīng)力區(qū)，最大壓應(yīng)力值為0.465 MPa。初期支護(hù)結(jié)構(gòu)拱頂內(nèi)測(cè)區(qū)域全部受拉，洞口處部分區(qū)域發(fā)生拉應(yīng)力集中，其最大值為24.6 MPa，此區(qū)域在施工中要特別注意，及時(shí)加強(qiáng)此區(qū)域的初期支護(hù)，必要時(shí)要加一些臨時(shí)支護(hù)來(lái)確保此區(qū)域的初期支護(hù)不被拉裂。隧道邊墻初期支護(hù)內(nèi)側(cè)均受拉，拉應(yīng)力不大，外側(cè)均受壓，壓應(yīng)力也不大。隧道底部仰拱初期支護(hù)外側(cè)受壓，內(nèi)側(cè)受拉，應(yīng)力值都不大。（2）就最小主應(yīng)力場(chǎng)來(lái)說(shuō)，初期支護(hù)拱頂外側(cè)全部受壓，拱頂內(nèi)側(cè)也是全部受壓，只是壓應(yīng)力值普遍小于外側(cè)的，隧道邊墻初期支護(hù)外側(cè)均受壓，洞口處部分區(qū)域出現(xiàn)壓應(yīng)力集中，最大值為22.9 MPa，此區(qū)域在施工中也要特別注意，及時(shí)加強(qiáng)此區(qū)域的初期支護(hù)，必要時(shí)要加一些臨時(shí)支護(hù)來(lái)確保此區(qū)域的初期支護(hù)不被壓碎，隧道邊墻初期支護(hù)內(nèi)側(cè)大部分區(qū)域受壓，壓應(yīng)力值小于外側(cè)的壓應(yīng)力值，洞口處部分區(qū)域初期支護(hù)內(nèi)側(cè)出現(xiàn)拉應(yīng)力集中，最大拉應(yīng)力值也不大。隧道仰拱初期支護(hù)內(nèi)側(cè)全部受拉，外側(cè)有的區(qū)域受拉，有的區(qū)域受壓，最大拉應(yīng)力值出現(xiàn)在仰拱初期支護(hù)內(nèi)側(cè)，其值為0.0298 MPa。

4 大斷面客運(yùn)專(zhuān)線隧道三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法

4.1 開(kāi)挖施工工藝及注意事項(xiàng)

萬(wàn)山隧道洞口段Ⅴ級(jí)復(fù)合段、Ⅳ級(jí)加強(qiáng)段以及部分隧道Ⅴ級(jí)加強(qiáng)段采用臺(tái)階加臨時(shí)仰拱法施工，施工步序如下：（1）上部臺(tái)階開(kāi)挖，開(kāi)挖①部臺(tái)階；施作①部洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)，即噴射4 cm厚混凝土，架立鋼架；鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚，底部噴10 cm混凝土封閉。（2）中部臺(tái)階開(kāi)挖：上臺(tái)階施工至適當(dāng)距離后，開(kāi)挖②部臺(tái)階，接長(zhǎng)鋼架，施作洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)及封底，參見(jiàn)工序①進(jìn)行。（3）下部臺(tái)階開(kāi)挖：第一步：開(kāi)挖③部臺(tái)階，及時(shí)封閉初期支護(hù)。參見(jiàn)工序②進(jìn)行。（4）二次襯砌：第一步：灌筑該段Ⅳ部仰拱。第二步：灌筑該段Ⅴ部隧底填充。第三步：利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌筑二次襯砌（拱墻襯砌一次施作）。

隧道該段初期支護(hù)采用中空注漿錨桿、砂漿錨桿、鋼筋網(wǎng)、格柵鋼架、型鋼鋼架、噴射混凝土。支護(hù)緊跟開(kāi)挖面及時(shí)施作，盡量減少?lài)鷰r暴露時(shí)間，抑制圍巖變形，防止圍巖在短期內(nèi)松弛剝落。鋼架、鋼筋網(wǎng)和錨桿在洞外構(gòu)件廠加工，人工安裝鋼架，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，錨桿臺(tái)車(chē)或風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)施作系統(tǒng)錨桿，噴射機(jī)械手濕噴混凝土或濕噴機(jī)噴射混凝土。施工注意事項(xiàng)如下：（1）在軟巖土層中施作時(shí)，環(huán)向隔開(kāi)一定距離隔孔鉆進(jìn)，避免巖體注水太多可能導(dǎo)致圍巖面滑坍。（2）漿液嚴(yán)格按配合比配制，并隨用隨配。為保證注漿效果，止?jié){塞打入孔口不小于10 cm，而且待排完氣后立即用快凝水泥砂漿封閉止?jié){塞以外的孔隙，保證在規(guī)定壓力下漿液不致竄出。（3）噴射中如有脫落的石塊或混凝土塊被鋼筋網(wǎng)卡住時(shí)，及時(shí)清除。

4.2 仰拱混凝土工藝

測(cè)量放樣，由內(nèi)軌頂標(biāo)高，反算仰拱基坑底標(biāo)高。采用挖掘機(jī)一次性開(kāi)挖到位（全斷面開(kāi)挖爆破一次到位，暫不出碴），人工輔助清理底部浮碴雜物。將上循環(huán)仰拱混凝土接頭鑿毛處理，按設(shè)計(jì)要求安裝仰拱鋼筋，并預(yù)留與邊墻襯砌連接筋。自檢合格后，報(bào)監(jiān)理工程師隱蔽檢查并簽證，混凝土輸送車(chē)運(yùn)輸灌筑，插入式振動(dòng)棒搗固。為能盡早便于行車(chē)，采用早強(qiáng)型混凝土。仰拱和底板施工符合下列要求。

（1）施工前將隧底虛碴、雜物、泥漿、積水等清除，并用高壓風(fēng)將隧底吹洗干凈，超挖采用同級(jí)混凝土回填。

（2）仰拱超前拱墻二次襯砌，其超前距離保持3倍以上襯砌循環(huán)作業(yè)長(zhǎng)度。

（3）底板、仰拱的整體澆筑采用防干擾作業(yè)平臺(tái)保證作業(yè)空間；仰拱成型采用浮放模板支架。

（4）仰拱、底板混凝土整體澆筑，一次成型。

（5）填充混凝土在仰拱混凝土終凝后澆筑0kMTA/cR+8H+HOkIYPJdmA==，不同時(shí)澆筑。仰拱拱座與墻基同時(shí)澆筑，排水側(cè)溝與邊墻同時(shí)澆筑。

（6）仰拱施工縫和變形縫作防水處理。

（7）填充混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后允許行人通行，填充混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后允許車(chē)輛通行。

4.3 監(jiān)控量測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是判斷圍巖和隧道的穩(wěn)定狀態(tài)、保證施工安全、指導(dǎo)施工生產(chǎn)、進(jìn)行施工管理和提供設(shè)計(jì)信息的重要手段。根據(jù)以往類(lèi)似隧道施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合設(shè)計(jì)文件，在施工過(guò)程中，將按照現(xiàn)行鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，以量測(cè)資料為基礎(chǔ)及時(shí)修正支護(hù)參數(shù)，使支護(hù)參數(shù)與地層相適應(yīng)并充分發(fā)揮圍巖的自承能力，圍巖與支護(hù)體系達(dá)到最佳受力狀態(tài)，并在施工中進(jìn)行信息化動(dòng)態(tài)管理，達(dá)到確保工程質(zhì)量、施工安全和進(jìn)度，合理控制投資的目的。在隧道正洞洞身支護(hù)完成后，尤其是仰拱施工完畢后，噴錨支護(hù)已閉合成環(huán)，及時(shí)進(jìn)行全斷面監(jiān)控量測(cè)，隨時(shí)掌握初期支護(hù)的工作狀態(tài)，指導(dǎo)確定二次襯砌施作時(shí)間。在取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，及時(shí)由專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)人員整理分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)合圍巖、支護(hù)受力及變形情況，進(jìn)行分析判斷，將實(shí)測(cè)值與允許值進(jìn)行比較，及時(shí)繪制各種變形或應(yīng)力～時(shí)間關(guān)系曲線，預(yù)測(cè)變形發(fā)展趨向及圍巖和隧道結(jié)構(gòu)的安全狀況，及時(shí)向項(xiàng)目總工程師及監(jiān)理工程師匯報(bào)。

5 結(jié)論及施工建議

在建合福高鐵安徽段全長(zhǎng)520 m的萬(wàn)山隧道進(jìn)出口地貌屬于剝蝕低山區(qū)，地勢(shì)起伏小，自然坡度約15°～25°，而右側(cè)存在明顯偏壓?jiǎn)栴}。隧道出口DK61+215～DK61+272段設(shè)計(jì)為Ⅴ級(jí)圍巖，原設(shè)計(jì)建議采用六步CD法開(kāi)挖。施工中根據(jù)我單位以往的施工經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)在的機(jī)械配置情況，開(kāi)挖方法將從Ⅴ級(jí)圍巖的施工方法變更為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱的開(kāi)挖方法。卻確保隧道的施工安全，通過(guò)系統(tǒng)數(shù)值試驗(yàn)?zāi)M施工過(guò)程，確定了相應(yīng)的施工方案，并在施工過(guò)程中進(jìn)行施工總結(jié)，提出了該段圍巖三臺(tái)階臨時(shí)仰拱開(kāi)挖施工技術(shù)。根據(jù)以上推薦方案進(jìn)行了工程施工，實(shí)踐證明該方案安全可靠、經(jīng)濟(jì)、快速地完成了萬(wàn)山隧道的施工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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