小凈距隧道設(shè)計技術(shù)課件

匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四項目背景近20年來我國交通事業(yè)的發(fā)展迅速，公路特別是高速公路逐漸向山區(qū)延伸，公路隧道數(shù)量和型式越來越多，難度也越來越大。項目背景近20年來我國交通事業(yè)的發(fā)展迅速，公路特別是高速公路項目背景規(guī)范要求雙線隧道凈距圍巖級別ⅢⅣⅤ最小凈距(m)2B2.5B3.5B項目背景規(guī)范要求雙線隧道凈距圍巖級別ⅢⅣⅤ最小凈距(m)2項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：路線沿河傍山，拉開路線間距，對隧道洞外路基、橋梁等方案有較大影響項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：橋隧相連，采用分離式隧道方案對洞外橋梁布設(shè)和工程規(guī)?？刂朴休^大影響項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：中短隧道：受路線整體線型技術(shù)指標(biāo)控制，調(diào)整隧道間距自由度低項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：項目背景為減小路線間距，90年代初期，國內(nèi)逐步修建了一批連拱隧道項目背景為減小路線間距，90年代初期，國內(nèi)逐步修建了一批連拱項目背景連拱隧道存在的問題：施工工序較為復(fù)雜防排水質(zhì)量不易保證易發(fā)生開裂滲漏項目背景連拱隧道存在的問題：項目背景繼連拱隧道之后，國內(nèi)出現(xiàn)了首批的小凈距隧道：隧道招寶山隧道紫坪鋪隧道金旗山隧道豐澤街隧道仙岳山隧道凈距(m)3.53.755.16.4419項目背景繼連拱隧道之后，國內(nèi)出現(xiàn)了首批的小凈距隧道：隧道招項目背景圍繞這些項目，在小凈距隧道的中巖墻加固、爆破振動和理論數(shù)值分析方面，盡管積累了的初步經(jīng)驗，但尚缺乏系統(tǒng)的研究：基本概念？（什么是小凈距隧道？）分類及對應(yīng)措施（不同的圍巖、不同凈距對應(yīng)的設(shè)計施工措施是什么？）如何確保小凈距隧道的施工安全和長期運(yùn)營安全？（監(jiān)控量測體系及基準(zhǔn)值的建立，控制爆破手段與指標(biāo)的確定等）什么情況下采用小凈距隧道？如何應(yīng)用？（適用條件？）項目背景圍繞這些項目，在小凈距隧道的中巖墻加固、爆破振動和理項目背景項目背景匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線巖柱加固判定標(biāo)準(zhǔn)及方法支護(hù)設(shè)計爆破振動監(jiān)控量測基準(zhǔn)施工方法子課題一：小凈距隧道巖柱加固判定標(biāo)準(zhǔn)及方法研究子課題二：小凈距隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)研究子課題三：小凈距隧道的合理施工方法研究子課題四：小凈距隧道爆破振動對相鄰隧道及圍巖穩(wěn)定性影響研究子課題五：現(xiàn)場監(jiān)控量測管理體系、監(jiān)控基準(zhǔn)及安全保證體系研究2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線巖柱加固判定標(biāo)準(zhǔn)及方法支護(hù)設(shè)計爆破振2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線針對Ⅲ～Ⅴ級圍巖，對雙車道雙洞小凈距(1B以下,B－隧道開挖寬度)隧道設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究提出可供設(shè)計與施工應(yīng)用的小凈距隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，編制雙洞小凈距隧道設(shè)計與施工指南、規(guī)程或工法標(biāo)準(zhǔn)同時，提高西部交通科技水平，培養(yǎng)西部交通科技人才總體研究目標(biāo)2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線針對Ⅲ～Ⅴ級圍巖，對雙車道雙洞小凈距2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線技術(shù)路線2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線技術(shù)2.3項目研究人員與設(shè)備硬件投入：設(shè)計組裝1/30模型試驗臺架采購現(xiàn)場試驗測試元件若干2.3項目研究人員與設(shè)備硬件投入：2.3項目研究人員與設(shè)備多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼筋應(yīng)變計混凝土應(yīng)變計速度傳感器2.3項目研究人員與設(shè)備多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼2.4主要研究工作量二維分析模型數(shù)值計算內(nèi)容：分析類型：二、三維彈性/彈塑性/動力分析二維靜力分析：計算工況共計252組，其中彈性分析計算168組，彈塑性分析計算84組2.4主要研究工作量二維分析模型數(shù)值計算內(nèi)容：2.4主要研究工作量三維分析模型■三維靜力分析：計算工況共計18組■動力分析：計算工況共計20余組2.4主要研究工作量三維分析模型■三維靜力分析：計算工況共2.4主要研究工作量本課題依托紫坪鋪隧道小凈距段開展現(xiàn)場試驗研究，在各凈距段布設(shè)了9個測試斷面，開展了為期1年半、10余項測試項目的研究工作2.4主要研究工作量本課題依托紫坪鋪隧道小凈距段開2.4主要研究工作量本課題采用了1/30模型試驗，共計試驗40余組。工況組合如下表：圍巖類別IIIIIIV凈距(m)3、6、9、123、63埋深(m)305、15、30、50、8030施工方法先行洞：上下臺階后行洞：全斷面、上下臺階、側(cè)壁導(dǎo)坑先行洞：上下臺階后行洞：全斷面、上下臺階先行洞：上下臺階后行洞：全斷面、上下臺階中巖柱加固預(yù)應(yīng)力錨桿、注漿加固2.4主要研究工作量本課題采用了1/30模型試驗，共計試驗2.5成果報告(1)研究總報告(第一卷)(2)數(shù)值計算研究報告(第二卷)(3)模型試驗研究報告(第三卷)(4)現(xiàn)場試驗研究報告(第四卷)(5)依托工程實施總結(jié)報告(第五卷)(6)雙洞小凈距隧道設(shè)計與施工指南(第六卷)(7)雙洞小凈距隧道設(shè)計圖集(第七卷)2.5成果報告(1)研究總報告(第一卷)匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研三研究方法與手段2003年12月，完成對福建、浙江等省國內(nèi)主要小凈距項目的現(xiàn)場調(diào)研3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研三2003年12月，完成對福建3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研寧波招寶山隧道，最小凈距2.98米，地層巖性主要為流紋斑巖，為國內(nèi)目前凈距最小的公路隧道3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研寧波招寶山隧道，最小凈距2.93.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研廈門仙岳山隧道，凈距19米，是國內(nèi)早期建成的小凈距隧道之一3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研廈門仙岳山隧道，凈距19米，3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研課題組共檢索到中文文獻(xiàn)85篇，碩博士論文4冊，研究報告2冊。通過對收集的資料分析和現(xiàn)場調(diào)研取得的信息整理，完成調(diào)研報告4冊3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研課題組共檢索到中文文獻(xiàn)85篇3.2理論分析采用“等代圓”方法，對凈距的影響作了驗證性分析。理論分析表明，當(dāng)凈距小于4～5倍洞徑時，雙洞間應(yīng)力場存在相互影響3.2理論分析采用“等代圓”方法，對凈距的影響作了驗證3.2理論分析提出了中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式3.2理論分析提出了中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式3.2理論分析對中巖墻的加固原理進(jìn)行了理論上的探討，采用莫爾庫侖強(qiáng)度理論，對預(yù)應(yīng)力錨桿的預(yù)應(yīng)力指標(biāo)進(jìn)行了分析論證，并作了相應(yīng)的參數(shù)敏感性分析3.2理論分析對中巖墻的加固原理進(jìn)行了理論上的探討，采3.3模型試驗研究模型試驗研究內(nèi)容和目的：小凈距隧道地表、地中、洞周位移特征小凈距隧道的破壞方式及過程圍巖級別、凈距、埋深變化對圍巖穩(wěn)定性的影響不同支護(hù)方式的支護(hù)效果分析小凈距隧道的合理施工工序及施工方法中巖墻加固的判定條件及加固方法3.3模型試驗研究模型試驗研究內(nèi)容和目的：3.3模型試驗研究模型試驗設(shè)計原理：相似第一定理和相似第二定理模型試驗幾何相似比：1/30圍巖相似材料采用重晶石粉、粉煤灰、河砂、機(jī)油、石英砂、松香等材料配制3.3模型試驗研究模型試驗設(shè)計原理：相似第一定理和相似第二定3.3模型試驗研究支護(hù)相似材料采用厚石膏、鐵絲、鋁絲等模擬二襯模擬錨桿模擬鋼架模擬3.3模型試驗研究支護(hù)相似材料采用厚石膏、鐵絲、鋁絲等模擬二3.3模型試驗研究模型試驗臺架3.3模型試驗研究模型試驗臺架3.4.現(xiàn)場試驗研究依托紫坪鋪隧道小凈距段開展現(xiàn)場試驗研究，在各凈距段布設(shè)了9個測試斷面，開展了為期1年半、10余項的測試項目的研究工作3.4.現(xiàn)場試驗研究依托紫坪鋪隧道小凈距段開展現(xiàn)場試3.4.現(xiàn)場試驗研究多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼筋應(yīng)變計混凝土應(yīng)變計速度傳感器3.4.現(xiàn)場試驗研究多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼筋應(yīng)3.4.現(xiàn)場試驗研究洞內(nèi)多點(diǎn)位移計的安裝震動速度采集系統(tǒng)初支與二襯間土壓力盒安裝鋼支撐鋼筋應(yīng)變計安裝二襯內(nèi)混凝土應(yīng)變計安裝中巖墻內(nèi)土壓力盒安裝3.4.現(xiàn)場試驗研究洞內(nèi)多點(diǎn)位移計的安裝震動速度采集系統(tǒng)3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(1)地質(zhì)與支護(hù)狀態(tài)的觀察主要是對噴層、錨桿、鋼支撐、模筑二次襯砌、掌子面、巖性、地下水等內(nèi)容進(jìn)行直接的觀察和記錄以此作為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)，并根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性通過素描、數(shù)碼拍照等手段實施3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(2)洞口段地表下沉量測目的：了解地表下沉的范圍以及下沉量的大??；地表下沉量隨先、后行洞掌子面推進(jìn)的變化規(guī)律；地表下沉穩(wěn)定的時間3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(3)地中位移量測(洞內(nèi)設(shè)點(diǎn)和地表設(shè)點(diǎn))目的：了解隧道的徑向位移分布和松弛范圍，確定圍巖塑性區(qū)3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(4)錨桿軸力量測目的：了解錨桿受力狀態(tài)及軸向力的大小，為確定合理的錨桿參數(shù)提供依據(jù)；判斷圍巖變形的發(fā)展趨勢，概略判斷圍巖內(nèi)強(qiáng)度下降區(qū)的界限；評價錨桿的支護(hù)效果；掌握巖體內(nèi)應(yīng)力重分布的過程3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(5)圍巖壓力量測目的：了解初期支護(hù)實際受荷情況、初期支護(hù)對圍巖的支護(hù)效果3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(6)鋼支撐內(nèi)力量測目的：了解鋼支撐與噴射混凝土對圍巖的組合支護(hù)效果、鋼支撐的實際工作狀態(tài)；判斷初期支護(hù)承載能力3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(7)初期支護(hù)與二襯間的接觸壓力量測目的：研究二襯的作用與二次襯砌的實際受荷情況；了解初期支護(hù)傳遞給二襯的力的大小3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(8)二次襯砌內(nèi)力量測目的：了解二次襯砌的受力條件，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)長期使用的可靠性以及安全度3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(9)中巖墻壓應(yīng)力量測目的：了解中巖墻的土壓力的大小，以及后行洞開挖引起的中巖墻的土壓應(yīng)力的變化3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(10)爆破震動監(jiān)控量測目的：評價后行洞爆破開挖對先行洞的影響，找出震動速度峰值出現(xiàn)區(qū)域，總結(jié)震動速度的衰減規(guī)律3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四1.小凈距隧道名詞術(shù)語現(xiàn)行《隧規(guī)》定義：小凈距隧道——“小凈距隧道指上下行雙洞洞壁凈距較小，不能按獨(dú)立雙洞考慮的隧道結(jié)構(gòu)”小凈距隧道是指隧道間的中間巖柱厚度小于下表建議值的特殊隧道布置形式圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ最小凈距(m)1.0B1.5B2.0B2.5B3.5B4.0B1.小凈距隧道名詞術(shù)語現(xiàn)行《隧規(guī)》定義：圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ1.小凈距隧道名詞術(shù)語“京福高速公路福建段小凈距隧道設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)研究”課題提出：小凈距隧道是指并行雙洞公路隧道中夾巖厚度較小，一般小于1.5倍隧道開挖斷面寬度的一種特殊隧道結(jié)構(gòu)型式本課題提出：小凈距隧道指在應(yīng)力場和位移場上存在相互影響的雙洞隧道結(jié)構(gòu)

1.小凈距隧道名詞術(shù)語“京福高速公路福建段小凈距隧道設(shè)計施工1.小凈距隧道名詞術(shù)語目前對中巖墻的術(shù)語應(yīng)用上較為混亂，有中間巖柱、中巖柱、中夾巖、中巖墻等多種稱謂現(xiàn)行《隧規(guī)》采用中間巖柱，但未給出明確定義“柱”一般指斷面長度和寬度尺寸相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件“墻”一般指斷面長度比寬度大得多的構(gòu)件本課題提出：中巖墻定義為“指左洞右側(cè)拱腰到邊墻腳處與右洞左側(cè)拱腰到邊墻腳處之間的巖體”小凈距隧道的凈距是指中巖墻最小水平厚度1.小凈距隧道名詞術(shù)語目前對中巖墻的術(shù)語應(yīng)用上較為混亂，有中4.2小凈距隧道分類分類依據(jù)按“等代圓”法理論分析結(jié)果表明：當(dāng)凈距小于4～5B時，雙洞間應(yīng)力場存在相互影響中巖墻垂直應(yīng)力計算結(jié)果表明：當(dāng)凈距大于1.5B后中巖墻垂直應(yīng)力趨于常數(shù)4.2小凈距隧道分類分類依據(jù)4.2小凈距隧道分類單洞塑性區(qū)理論分析結(jié)果表明：V級圍巖雙洞塑性區(qū)大小將是13.76m，即凈距小于該值(約大于1B)時，塑性區(qū)可能貫通中巖墻IV級圍巖雙洞塑性區(qū)大小將是5.64m，即凈距小于該值(略小于0.5B)時，塑性區(qū)可能貫通中巖墻4.2小凈距隧道分類單洞塑性區(qū)理論分析結(jié)果表明：4.2小凈距隧道分類凈距：9ｍ凈距：12ｍ凈距：18ｍ203050數(shù)值分析結(jié)果表明：Ⅴ級圍巖，凈距為9m(0.75B)時，塑性區(qū)全部處于貫通；在凈距為12m(1B)時，僅在50m埋深時塑性區(qū)貫通；在凈距大于12m(1B)后，各種埋深條件下塑性區(qū)均處于分離狀態(tài)4.2小凈距隧道分類凈距：9ｍ凈距：12ｍ凈距：18ｍ2034.2小凈距隧道分類凈距：3ｍ凈距：6ｍ203050數(shù)值分析結(jié)果表明：IV級圍巖，凈距為3m(0.25B)時，塑性區(qū)在中巖墻位置全部處于貫通狀態(tài)；在凈距大于6m(0.5B)時，5～30m埋深情況下塑性區(qū)均處于分離狀態(tài)

4.2小凈距隧道分類凈距：3ｍ凈距：6ｍ203050數(shù)值分析4.2小凈距隧道分類動力數(shù)值計算結(jié)果表明：

當(dāng)隧道凈距小于6m(0.5B)時，隨著凈距的減小爆破震動影響顯著增加；當(dāng)隧道凈距大于12m(1.0B)后，爆破振動影響增幅變緩4.2小凈距隧道分類動力數(shù)值計算結(jié)果表明：4.2小凈距隧道分類模型試驗現(xiàn)象揭示：

Ⅳ級圍巖，當(dāng)凈距為3m(0.25B)時，除5m埋深外，埋深15m、30m、50m、80m時，中巖墻均出現(xiàn)坍塌破壞。當(dāng)凈距大于6m，雙洞毛洞基本能自穩(wěn)Ⅴ級圍巖，30m埋深，6m(0.5B)凈距時，中巖墻出現(xiàn)坍塌破壞，整個圍巖坍塌至地表，當(dāng)凈距為9(0.75B)時，中巖墻未出現(xiàn)貫通坍塌

4.2小凈距隧道分類模型試驗現(xiàn)象揭示：4.2小凈距隧道分類圍巖條件及加強(qiáng)措施小凈距隧道分類分離式單洞A類(嚴(yán)重影響)B類(中等影響)C類(輕微影響)圍巖級別Ⅲ≤0.375B(0.375～0.75)B(0.75～2.0)B≥2.0BⅣ≤0.5B(0.5～1.0)B(1.0～2.5)B≥2.5BⅤ≤0.75B(0.75～1.5)B(1.5～3.5)B≥3.5B加強(qiáng)措施中巖墻重點(diǎn)加固簡單加固不加固按單洞設(shè)計初期支護(hù)加強(qiáng)加強(qiáng)加強(qiáng)按單洞設(shè)計二次襯砌加強(qiáng)加強(qiáng)不加強(qiáng)按單洞設(shè)計4.2小凈距隧道分類圍巖條件小凈距隧道分類分離式單洞A類(嚴(yán)4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：

■提高巖體的物性指標(biāo)，如注漿加固中巖墻4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：

■增加壁壓，改變中巖墻為雙向受力狀態(tài)4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：4.3中巖墻加固判定與方法數(shù)值分析結(jié)果表明：

■彈性分析時，中巖墻垂直應(yīng)力呈“馬鞍型”分布

■彈塑性分析時，中巖墻垂直應(yīng)力呈“單駝峰型”分布3m凈距彈性分析結(jié)果3m凈距彈塑性分析結(jié)果4.3中巖墻加固判定與方法數(shù)值分析結(jié)果表明：3m凈距彈性分析4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻承載范圍假定計算簡圖中巖墻垂直應(yīng)力計算假定：

■假定上覆巖體均質(zhì)，隧道以自重應(yīng)力為主

■中巖墻垂直應(yīng)力呈均勻分布4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻承載范圍假定計算簡圖中巖墻垂4.3中巖墻加固判定與方法推導(dǎo)出中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式□中巖墻垂直應(yīng)力隨凈距的增大而減小，并逐步趨向于一常數(shù)□公式實質(zhì)上是對通常淺埋隧道壓力γＨ在小凈距條件下的修正和補(bǔ)充□公式對中巖墻穩(wěn)定性和加固效果評價具有重要的理論價值4.3中巖墻加固判定與方法推導(dǎo)出中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式4.3中巖墻加固判定與方法■中巖墻加固的兩個途徑：(1)提高中巖墻巖體的強(qiáng)度指標(biāo)，如注漿加固(2)改善中巖墻的受力狀態(tài)，如預(yù)應(yīng)力錨桿■預(yù)應(yīng)力錨桿的加固原理：

某一埋深條件下中巖墻承受垂直應(yīng)力時，預(yù)應(yīng)力錨桿通過墊板對巖壁以某一壓力擴(kuò)散角施加壁壓，根據(jù)莫爾庫侖強(qiáng)度理論，通過摩爾圓可看出，增大中巖墻壁壓，中巖墻受力狀態(tài)從單向受壓調(diào)整為雙向受壓狀態(tài)，進(jìn)而提高了中巖墻承載能力和穩(wěn)定性

4.3中巖墻加固判定與方法■中巖墻加固的兩個途徑：4.3中巖墻加固判定與方法■預(yù)應(yīng)力錨桿的極限抗拉力：

一般φ22、φ25、φ32錨桿，桿體材料強(qiáng)度可承受的預(yù)應(yīng)力值約在100～210kN之間■預(yù)應(yīng)力指標(biāo)的測算方法：

4.3中巖墻加固判定與方法■預(yù)應(yīng)力錨桿的極限抗拉力：4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：中巖墻加固措施宜盡量簡化，一般以注漿或錨固為主，其加固措施不宜超過二種一般說來，注漿能改變塑性范圍，其它支護(hù)方式(如錨桿、鋼架)等可起到約束塑性區(qū)進(jìn)一步發(fā)展的作用以硬質(zhì)巖為主的II、III級圍巖，完整性較好，宜采用錨固方式為主加固中巖墻；以軟質(zhì)巖為主的IV、V級圍巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，宜先注漿加固，再采用錨固方式4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：中巖墻加固范圍應(yīng)綜合圍巖條件、凈距大小等因素確定，一般為中巖墻側(cè)設(shè)計基線(通過設(shè)計高程點(diǎn))以上30～45°4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：4.3中巖墻加固判定與方法圍巖級別中巖墻凈距0.25B～0.375B0.375B～0.5B0.5B～0.75B0.75B～1.0BⅡ?qū)Υ╊A(yù)應(yīng)力錨桿加固預(yù)應(yīng)力長錨桿加固系統(tǒng)錨桿加長/Ⅲ/Ⅳ超前小導(dǎo)管(錨桿)注漿加固對穿預(yù)應(yīng)力錨桿加固預(yù)應(yīng)力長錨桿加固系統(tǒng)錨桿加長V1.超前小導(dǎo)管注漿加固2.預(yù)應(yīng)力長錨桿加固預(yù)應(yīng)力長錨桿加固4.3中巖墻加固判定與方法圍巖中巖墻凈距0.25B～0.374.4掌子面合理施工間距為研究先后行洞掌子面縱向合理間距，了解施工開挖的空間效應(yīng)影響，本課題采用了三維靜力和動力數(shù)值分析為減小邊界效應(yīng)的影響，選取先后行洞計算模型中斷面作為目標(biāo)斷面，示意圖見右下。研究不同掌子面開挖間距時的力學(xué)響應(yīng)4.4掌子面合理施工間距為研究先后行洞掌子面縱向合理間距4.4掌子面合理施工間距三維靜力分析結(jié)果表明：□相鄰隧道掌子面間距不同，對隧道的最終變形和受力影響不大，而對隧道變形、受力的過程有較大的影響□掌子面間距小于1B時，應(yīng)力和位移的影響較為明顯，大于2B以上時，影響不明顯中巖墻中點(diǎn)豎向應(yīng)力目標(biāo)面拱頂沉降4.4掌子面合理施工間距三維靜力分析結(jié)果表明：中巖墻中點(diǎn)豎向4.4掌子面合理施工間距三維動力分析結(jié)果表明：□爆破振動對開挖掌子面前后1B范圍內(nèi)影響較大□爆破振動對不同的掌子面開挖間距間差異較小綜合以上研究結(jié)論，提出：★小凈距隧道先行洞和后行洞掌子面間距不宜小于2B4.4掌子面合理施工間距三維動力分析結(jié)果表明：4.5小凈距隧道控制爆破數(shù)值計算結(jié)果表明：后行洞爆破開挖時，先行洞洞周迎爆側(cè)質(zhì)點(diǎn)爆破振動最為強(qiáng)烈，一般以拱腰處質(zhì)點(diǎn)的X向速度為最大，爆破荷載產(chǎn)生的附加峰值拉應(yīng)力較大。因此，后行洞爆破施工中，先行洞迎爆側(cè)是監(jiān)控量測的重點(diǎn)部位4.5小凈距隧道控制爆破數(shù)值計算結(jié)果表明：4.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖上臺階時，X向峰值速度的極值出現(xiàn)在迎爆側(cè)的測點(diǎn)44.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖4.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖下臺階時，X向峰值速度的極值出現(xiàn)出現(xiàn)部位與開挖上臺階時類似4.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：后行洞上臺階爆破后行洞下臺階爆破4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：后行洞上臺階爆破后行洞4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：先行洞結(jié)構(gòu)震速衰減規(guī)律4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：先行洞結(jié)構(gòu)震速衰減規(guī)律4.5小凈距隧道爆破控制■結(jié)合理論分析和測試成果，提出爆破震速控制標(biāo)準(zhǔn)建議值：■爆破減振措施：△將一次爆破的所有炮孔分成幾段按順序起爆

△采用微差，爆破延時應(yīng)控制在100ms以上

△掏槽爆破宜盡量遠(yuǎn)離中巖墻，以減小對中巖墻造成的損傷

△除要控制最大段裝藥量外，還需控制開挖的進(jìn)尺，不宜大于隧道凈距的1/3

圍巖級別小凈距隧道影響程度C（輕微影響）B（一般影響）A（嚴(yán)重影響）Ⅲ15～2010～128～10Ⅳ10～158～105～8Ⅴ8～105～8<54.5小凈距隧道爆破控制■結(jié)合理論分析和測試成果，提出爆破震4.6監(jiān)控量測圍巖級別小凈距隧道分類覆蓋層厚度/ｍ<5050～300>300ⅢA0.08～0.240.16~0.400.32~0.96B0.09～0.270.18~0.450.36~1.08C0.10～0.300.20~0.500.40~1.20ⅣA0.12～0.400.32~0.960.64~1.60B0.13～0.450.36~1.080.72~1.80C0.15～0.500.40~1.200.80~2.00ⅤA0.16～0.640.48~1.280.80~2.40B0.18～0.720.54~1.440.90~2.70C0.20～0.800.60~1.601.00~3.00小凈距隧道允許洞周相對位移值4.6監(jiān)控量測圍巖小凈距隧道分類覆蓋層厚度/ｍ<5050～34.6監(jiān)控量測■綜合分析數(shù)值計算、模型試驗和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明：A類小凈距隧道，后行隧道開挖引起的變形占先行隧道總變形的30～40％B類小凈距隧道，后行隧道開挖引起的變形占先行隧道總變形的10～20％C類小凈距隧道，后行隧道開挖引起的變形占先行隧道總變形的10％以下

■控制原則建議：C類小凈距隧道按普通分離式隧道控制標(biāo)準(zhǔn)采用，先行隧道開挖后控制在90％B類小凈距隧道按普通分離式隧道控制標(biāo)準(zhǔn)的90％采用，先行隧道開挖后控制在80％A類小凈距隧道按普通分離式隧道控制標(biāo)準(zhǔn)的80％采用，先行隧道開挖后控制在60％4.6監(jiān)控量測■綜合分析數(shù)值計算、模型試驗和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明4.6監(jiān)控量測■為保證小凈距隧道施工安全，建議對小凈距隧道采用三級位移管理標(biāo)準(zhǔn)

等級標(biāo)準(zhǔn)措施三級預(yù)警任一點(diǎn)的位移大于10mm，實測相對位移達(dá)到容許值的80%報告現(xiàn)場管理人員二級預(yù)警兩個相鄰測點(diǎn)的位移均大于15mm，或任一點(diǎn)的位移速度超過15mm/月，實測相對位移超過容許值的90％分析原因，寫出書面報告，采取控制措施，提出處理事態(tài)的預(yù)案建議一級預(yù)警位移大于15mm，實測相對位移超過容許值的90％，并且多處測點(diǎn)位移均在加速發(fā)展應(yīng)立即現(xiàn)場調(diào)查，迅速采取應(yīng)急措施4.6監(jiān)控量測■為保證小凈距隧道施工安全，建議對小凈距隧道采4.7依托工程實施與驗證3.736.558.4312.3621.864.7依托工程實施與驗證3.736.558.4312.3624.7依托工程實施與驗證圍巖級別：Ⅲ～Ⅴ級隧道埋深：5.4～121.86m依托工程具有較強(qiáng)的代表性和典型意義，為本課題提供了良好的研究基礎(chǔ)和試驗條件，同時也為課題成果的應(yīng)用和驗證提供了試驗基地4.7依托工程實施與驗證圍巖級別：依托工程具有較強(qiáng)4.7依托工程實施與驗證設(shè)計處理措施：V級圍巖凈距3.73～6.55m中巖墻加固V級圍巖凈距6.55～12.36m中巖墻加固4.7依托工程實施與驗證設(shè)計處理措施：V級圍巖凈距3.73～4.7依托工程實施與驗證設(shè)計處理措施：IV級圍巖凈距8.63～12.36m中巖墻加固4.7依托工程實施與驗證設(shè)計處理措施：IV級圍巖凈距8.634.7依托工程實施與驗證設(shè)計處理措施：IV級圍巖凈距12.36～21.86m中巖墻加固4.7依托工程實施與驗證設(shè)計處理措施：IV級圍巖凈距12.34.7依托工程實施與驗證對依托工程的作用與影響：現(xiàn)場試驗的有關(guān)測試成果及時反映了隧道施工中動態(tài)信息，為動態(tài)設(shè)計和信息化施工提供了重要依據(jù)課題組及時總結(jié)相關(guān)的研究成果，共發(fā)布了9份科研工作簡報用于指導(dǎo)和糾正施工中的有關(guān)問題4.7依托工程實施與驗證對依托工程的作用與影響：4.7依托工程實施與驗證對依托工程的作用與影響：設(shè)計單位根據(jù)課題組的研究成果，完成了中巖墻加固施工工藝的改進(jìn)和設(shè)計參數(shù)優(yōu)化，及時修改和變更設(shè)計共計3項，保證了隧道施工技術(shù)方案的安全性、經(jīng)濟(jì)性和合理性課題組的研究成果在依托工程的建設(shè)中取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本依托工程采用小凈距技術(shù)方案產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)4000余萬元，并對節(jié)省洞口占地和提高橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面發(fā)揮了積極的社會效益4.7依托工程實施與驗證對依托工程的作用與影響：4.8指南與圖集一.總則介紹指南編制目的、適用范圍定義了小凈距隧道主要術(shù)語提出了小凈距隧道分類標(biāo)準(zhǔn)二.小凈距隧道勘察勘察的資料收集范圍地形與地質(zhì)調(diào)查氣象調(diào)查工程環(huán)境調(diào)查圍巖分級三.小凈距隧道設(shè)計凈距確定與深淺埋分界支護(hù)參數(shù)與結(jié)構(gòu)檢算中巖墻加固技術(shù)措施輔助施工措施施工組織設(shè)計四.小凈距隧道施工開挖方法與爆破施工工序中巖墻加固施工工藝應(yīng)急預(yù)案五.監(jiān)控量測與質(zhì)量控制監(jiān)控量測內(nèi)容監(jiān)控量測方法量測數(shù)據(jù)的處理與應(yīng)用質(zhì)量控制措施指南主要內(nèi)容4.8指南與圖集一.總則介紹指南編制目的、適用范圍二.4.8指南與圖集■指南編制目的：本課題在廣泛收集整理國內(nèi)小凈距隧道設(shè)計與施工技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課題的研究成果和設(shè)計與施工的實際需要，為便于研究成果的推廣應(yīng)用和轉(zhuǎn)化，編制了雙洞小凈距隧道設(shè)計與施工指南一冊圍巖比例建議凈距II～I(xiàn)II≥80％＞0.375BII～I(xiàn)II占50～80％＞0.5BII～I(xiàn)II≤50％＞0.75B■建議凈距取值4.8指南與圖集■指南編制目的：圍巖比例建議凈距II～I(xiàn)II4.8指南與圖集襯砌類型凈距(m)噴砼(cm)錨桿(cm)鋼筋網(wǎng)鋼架(cm)二次襯砌(cm)長度縱×橫拱、墻仰拱V3～625含仰拱35050×70@15型鋼@5060鋼筋砼60鋼筋砼6～925含仰拱35060×80@20型鋼@6060鋼筋砼60鋼筋砼IV3～625含仰拱30070×90@20型鋼@7050鋼筋砼50鋼筋砼III2～4.52225080×100@25格柵@805050II2～315250120×120@25/45/A類小凈距隧道支護(hù)參數(shù)4.8指南與圖集襯砌凈距(m)噴砼(cm)錨桿(cm)鋼筋網(wǎng)4.8指南與圖集小凈距隧道開挖方法圍巖級別中巖墻凈距0.25B～0.375B0.375B～0.5B0.5B～0.75B0.75B～1.0BⅡ、Ⅲ先行洞全斷面開挖后行洞臺階法全斷面開挖Ⅳ先行洞臺階法后行洞側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖臺階法V先行洞臺階法(特殊地質(zhì)條件側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖)后行洞側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖臺階法(特殊地質(zhì)條件側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖)4.8指南與圖集小凈距隧道開挖方法圍巖級別中巖墻凈距0.254.8指南與圖集雙洞單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序橫斷面4.8指南與圖集雙洞單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序橫斷面4.8指南與圖集雙洞單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序平面圖4.8指南與圖集雙洞單側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序平面圖4.8指南與圖集上下臺階與反向側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序橫斷面圖4.8指南與圖集上下臺階與反向側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序橫斷面圖4.8指南與圖集上下臺階與反向側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序平面圖4.8指南與圖集上下臺階與反向側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖工序平面圖4.8指南與圖集■圖集編制目的：為便于小凈距隧道技術(shù)的推廣應(yīng)用，結(jié)合課題研究成果和小凈距隧道的設(shè)計經(jīng)驗，編制了雙洞小凈距隧道設(shè)計圖集，可供有關(guān)設(shè)計參考■圖集主要內(nèi)容本圖集采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)針對計算行車速度80km/h、車道寬2×375cm、側(cè)向?qū)挾?0cm+75cm，左右側(cè)檢修道寬度均為75cm，具有一般工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件下,并行的不設(shè)超高的雙洞雙車道小凈距山嶺隧道。其它技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)條件下可參考使用圖集以指南推薦的支護(hù)參數(shù)為基礎(chǔ)，針對不同類型、不同圍巖級別的小凈距隧道，圖集重點(diǎn)表達(dá)A類和B類小凈距隧道中巖墻的加固設(shè)計和施工工序等有關(guān)內(nèi)容4.8指南與圖集■圖集編制目的：4.8指南與圖集V級圍巖A類小凈距支護(hù)襯砌設(shè)計圖凈距：3～6m中巖墻：對拉預(yù)應(yīng)力錨桿注漿小導(dǎo)管4.8指南與圖集V凈距：3～6m4.8指南與圖集V級圍巖A類小凈距中巖墻加固設(shè)計圖4.8指南與圖集V4.8指南與圖集V級圍巖A類小凈距支護(hù)襯砌設(shè)計圖凈距：6～9m中巖墻：局部長錨桿注漿小導(dǎo)管4.8指南與圖集V凈距：6～9m4.8指南與圖集V級圍巖A類小凈距中巖墻加固設(shè)計圖4.8指南與圖集V感謝各位領(lǐng)導(dǎo)、專家蒞臨指導(dǎo)！感謝各位領(lǐng)導(dǎo)、專家蒞臨指導(dǎo)！匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四項目背景近20年來我國交通事業(yè)的發(fā)展迅速，公路特別是高速公路逐漸向山區(qū)延伸，公路隧道數(shù)量和型式越來越多，難度也越來越大。項目背景近20年來我國交通事業(yè)的發(fā)展迅速，公路特別是高速公路項目背景規(guī)范要求雙線隧道凈距圍巖級別ⅢⅣⅤ最小凈距(m)2B2.5B3.5B項目背景規(guī)范要求雙線隧道凈距圍巖級別ⅢⅣⅤ最小凈距(m)2項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：路線沿河傍山，拉開路線間距，對隧道洞外路基、橋梁等方案有較大影響項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：橋隧相連，采用分離式隧道方案對洞外橋梁布設(shè)和工程規(guī)?？刂朴休^大影響項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：中短隧道：受路線整體線型技術(shù)指標(biāo)控制，調(diào)整隧道間距自由度低項目背景凈距不易達(dá)到要求情況：項目背景為減小路線間距，90年代初期，國內(nèi)逐步修建了一批連拱隧道項目背景為減小路線間距，90年代初期，國內(nèi)逐步修建了一批連拱項目背景連拱隧道存在的問題：施工工序較為復(fù)雜防排水質(zhì)量不易保證易發(fā)生開裂滲漏項目背景連拱隧道存在的問題：項目背景繼連拱隧道之后，國內(nèi)出現(xiàn)了首批的小凈距隧道：隧道招寶山隧道紫坪鋪隧道金旗山隧道豐澤街隧道仙岳山隧道凈距(m)3.53.755.16.4419項目背景繼連拱隧道之后，國內(nèi)出現(xiàn)了首批的小凈距隧道：隧道招項目背景圍繞這些項目，在小凈距隧道的中巖墻加固、爆破振動和理論數(shù)值分析方面，盡管積累了的初步經(jīng)驗，但尚缺乏系統(tǒng)的研究：基本概念？（什么是小凈距隧道？）分類及對應(yīng)措施（不同的圍巖、不同凈距對應(yīng)的設(shè)計施工措施是什么？）如何確保小凈距隧道的施工安全和長期運(yùn)營安全？（監(jiān)控量測體系及基準(zhǔn)值的建立，控制爆破手段與指標(biāo)的確定等）什么情況下采用小凈距隧道？如何應(yīng)用？（適用條件？）項目背景圍繞這些項目，在小凈距隧道的中巖墻加固、爆破振動和理項目背景項目背景匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線巖柱加固判定標(biāo)準(zhǔn)及方法支護(hù)設(shè)計爆破振動監(jiān)控量測基準(zhǔn)施工方法子課題一：小凈距隧道巖柱加固判定標(biāo)準(zhǔn)及方法研究子課題二：小凈距隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)研究子課題三：小凈距隧道的合理施工方法研究子課題四：小凈距隧道爆破振動對相鄰隧道及圍巖穩(wěn)定性影響研究子課題五：現(xiàn)場監(jiān)控量測管理體系、監(jiān)控基準(zhǔn)及安全保證體系研究2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線巖柱加固判定標(biāo)準(zhǔn)及方法支護(hù)設(shè)計爆破振2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線針對Ⅲ～Ⅴ級圍巖，對雙車道雙洞小凈距(1B以下,B－隧道開挖寬度)隧道設(shè)計、施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究提出可供設(shè)計與施工應(yīng)用的小凈距隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，編制雙洞小凈距隧道設(shè)計與施工指南、規(guī)程或工法標(biāo)準(zhǔn)同時，提高西部交通科技水平，培養(yǎng)西部交通科技人才總體研究目標(biāo)2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線針對Ⅲ～Ⅴ級圍巖，對雙車道雙洞小凈距2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線技術(shù)路線2.1研究內(nèi)容與技術(shù)路線技術(shù)2.3項目研究人員與設(shè)備硬件投入：設(shè)計組裝1/30模型試驗臺架采購現(xiàn)場試驗測試元件若干2.3項目研究人員與設(shè)備硬件投入：2.3項目研究人員與設(shè)備多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼筋應(yīng)變計混凝土應(yīng)變計速度傳感器2.3項目研究人員與設(shè)備多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼2.4主要研究工作量二維分析模型數(shù)值計算內(nèi)容：分析類型：二、三維彈性/彈塑性/動力分析二維靜力分析：計算工況共計252組，其中彈性分析計算168組，彈塑性分析計算84組2.4主要研究工作量二維分析模型數(shù)值計算內(nèi)容：2.4主要研究工作量三維分析模型■三維靜力分析：計算工況共計18組■動力分析：計算工況共計20余組2.4主要研究工作量三維分析模型■三維靜力分析：計算工況共2.4主要研究工作量本課題依托紫坪鋪隧道小凈距段開展現(xiàn)場試驗研究，在各凈距段布設(shè)了9個測試斷面，開展了為期1年半、10余項測試項目的研究工作2.4主要研究工作量本課題依托紫坪鋪隧道小凈距段開2.4主要研究工作量本課題采用了1/30模型試驗，共計試驗40余組。工況組合如下表：圍巖類別IIIIIIV凈距(m)3、6、9、123、63埋深(m)305、15、30、50、8030施工方法先行洞：上下臺階后行洞：全斷面、上下臺階、側(cè)壁導(dǎo)坑先行洞：上下臺階后行洞：全斷面、上下臺階先行洞：上下臺階后行洞：全斷面、上下臺階中巖柱加固預(yù)應(yīng)力錨桿、注漿加固2.4主要研究工作量本課題采用了1/30模型試驗，共計試驗2.5成果報告(1)研究總報告(第一卷)(2)數(shù)值計算研究報告(第二卷)(3)模型試驗研究報告(第三卷)(4)現(xiàn)場試驗研究報告(第四卷)(5)依托工程實施總結(jié)報告(第五卷)(6)雙洞小凈距隧道設(shè)計與施工指南(第六卷)(7)雙洞小凈距隧道設(shè)計圖集(第七卷)2.5成果報告(1)研究總報告(第一卷)匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研三研究方法與手段2003年12月，完成對福建、浙江等省國內(nèi)主要小凈距項目的現(xiàn)場調(diào)研3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研三2003年12月，完成對福建3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研寧波招寶山隧道，最小凈距2.98米，地層巖性主要為流紋斑巖，為國內(nèi)目前凈距最小的公路隧道3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研寧波招寶山隧道，最小凈距2.93.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研廈門仙岳山隧道，凈距19米，是國內(nèi)早期建成的小凈距隧道之一3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研廈門仙岳山隧道，凈距19米，3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研課題組共檢索到中文文獻(xiàn)85篇，碩博士論文4冊，研究報告2冊。通過對收集的資料分析和現(xiàn)場調(diào)研取得的信息整理，完成調(diào)研報告4冊3.1資料收集與現(xiàn)場調(diào)研課題組共檢索到中文文獻(xiàn)85篇3.2理論分析采用“等代圓”方法，對凈距的影響作了驗證性分析。理論分析表明，當(dāng)凈距小于4～5倍洞徑時，雙洞間應(yīng)力場存在相互影響3.2理論分析采用“等代圓”方法，對凈距的影響作了驗證3.2理論分析提出了中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式3.2理論分析提出了中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式3.2理論分析對中巖墻的加固原理進(jìn)行了理論上的探討，采用莫爾庫侖強(qiáng)度理論，對預(yù)應(yīng)力錨桿的預(yù)應(yīng)力指標(biāo)進(jìn)行了分析論證，并作了相應(yīng)的參數(shù)敏感性分析3.2理論分析對中巖墻的加固原理進(jìn)行了理論上的探討，采3.3模型試驗研究模型試驗研究內(nèi)容和目的：小凈距隧道地表、地中、洞周位移特征小凈距隧道的破壞方式及過程圍巖級別、凈距、埋深變化對圍巖穩(wěn)定性的影響不同支護(hù)方式的支護(hù)效果分析小凈距隧道的合理施工工序及施工方法中巖墻加固的判定條件及加固方法3.3模型試驗研究模型試驗研究內(nèi)容和目的：3.3模型試驗研究模型試驗設(shè)計原理：相似第一定理和相似第二定理模型試驗幾何相似比：1/30圍巖相似材料采用重晶石粉、粉煤灰、河砂、機(jī)油、石英砂、松香等材料配制3.3模型試驗研究模型試驗設(shè)計原理：相似第一定理和相似第二定3.3模型試驗研究支護(hù)相似材料采用厚石膏、鐵絲、鋁絲等模擬二襯模擬錨桿模擬鋼架模擬3.3模型試驗研究支護(hù)相似材料采用厚石膏、鐵絲、鋁絲等模擬二3.3模型試驗研究模型試驗臺架3.3模型試驗研究模型試驗臺架3.4.現(xiàn)場試驗研究依托紫坪鋪隧道小凈距段開展現(xiàn)場試驗研究，在各凈距段布設(shè)了9個測試斷面，開展了為期1年半、10余項的測試項目的研究工作3.4.現(xiàn)場試驗研究依托紫坪鋪隧道小凈距段開展現(xiàn)場試3.4.現(xiàn)場試驗研究多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼筋應(yīng)變計混凝土應(yīng)變計速度傳感器3.4.現(xiàn)場試驗研究多點(diǎn)位移計測力錨桿土壓力盒鋼筋應(yīng)3.4.現(xiàn)場試驗研究洞內(nèi)多點(diǎn)位移計的安裝震動速度采集系統(tǒng)初支與二襯間土壓力盒安裝鋼支撐鋼筋應(yīng)變計安裝二襯內(nèi)混凝土應(yīng)變計安裝中巖墻內(nèi)土壓力盒安裝3.4.現(xiàn)場試驗研究洞內(nèi)多點(diǎn)位移計的安裝震動速度采集系統(tǒng)3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(1)地質(zhì)與支護(hù)狀態(tài)的觀察主要是對噴層、錨桿、鋼支撐、模筑二次襯砌、掌子面、巖性、地下水等內(nèi)容進(jìn)行直接的觀察和記錄以此作為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)，并根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性通過素描、數(shù)碼拍照等手段實施3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(2)洞口段地表下沉量測目的：了解地表下沉的范圍以及下沉量的大?。坏乇硐鲁亮侩S先、后行洞掌子面推進(jìn)的變化規(guī)律；地表下沉穩(wěn)定的時間3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(3)地中位移量測(洞內(nèi)設(shè)點(diǎn)和地表設(shè)點(diǎn))目的：了解隧道的徑向位移分布和松弛范圍，確定圍巖塑性區(qū)3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(4)錨桿軸力量測目的：了解錨桿受力狀態(tài)及軸向力的大小，為確定合理的錨桿參數(shù)提供依據(jù)；判斷圍巖變形的發(fā)展趨勢，概略判斷圍巖內(nèi)強(qiáng)度下降區(qū)的界限；評價錨桿的支護(hù)效果；掌握巖體內(nèi)應(yīng)力重分布的過程3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(5)圍巖壓力量測目的：了解初期支護(hù)實際受荷情況、初期支護(hù)對圍巖的支護(hù)效果3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(6)鋼支撐內(nèi)力量測目的：了解鋼支撐與噴射混凝土對圍巖的組合支護(hù)效果、鋼支撐的實際工作狀態(tài)；判斷初期支護(hù)承載能力3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(7)初期支護(hù)與二襯間的接觸壓力量測目的：研究二襯的作用與二次襯砌的實際受荷情況；了解初期支護(hù)傳遞給二襯的力的大小3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(8)二次襯砌內(nèi)力量測目的：了解二次襯砌的受力條件，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)長期使用的可靠性以及安全度3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(9)中巖墻壓應(yīng)力量測目的：了解中巖墻的土壓力的大小，以及后行洞開挖引起的中巖墻的土壓應(yīng)力的變化3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:(10)爆破震動監(jiān)控量測目的：評價后行洞爆破開挖對先行洞的影響，找出震動速度峰值出現(xiàn)區(qū)域，總結(jié)震動速度的衰減規(guī)律3.4.現(xiàn)場試驗研究測試項目與方法:匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四.主要研究成果匯報提綱一.項目研究背景二.項目執(zhí)行情況三.研究方法與手段四1.小凈距隧道名詞術(shù)語現(xiàn)行《隧規(guī)》定義：小凈距隧道——“小凈距隧道指上下行雙洞洞壁凈距較小，不能按獨(dú)立雙洞考慮的隧道結(jié)構(gòu)”小凈距隧道是指隧道間的中間巖柱厚度小于下表建議值的特殊隧道布置形式圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ最小凈距(m)1.0B1.5B2.0B2.5B3.5B4.0B1.小凈距隧道名詞術(shù)語現(xiàn)行《隧規(guī)》定義：圍巖級別ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ1.小凈距隧道名詞術(shù)語“京福高速公路福建段小凈距隧道設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)研究”課題提出：小凈距隧道是指并行雙洞公路隧道中夾巖厚度較小，一般小于1.5倍隧道開挖斷面寬度的一種特殊隧道結(jié)構(gòu)型式本課題提出：小凈距隧道指在應(yīng)力場和位移場上存在相互影響的雙洞隧道結(jié)構(gòu)

1.小凈距隧道名詞術(shù)語“京福高速公路福建段小凈距隧道設(shè)計施工1.小凈距隧道名詞術(shù)語目前對中巖墻的術(shù)語應(yīng)用上較為混亂，有中間巖柱、中巖柱、中夾巖、中巖墻等多種稱謂現(xiàn)行《隧規(guī)》采用中間巖柱，但未給出明確定義“柱”一般指斷面長度和寬度尺寸相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件“墻”一般指斷面長度比寬度大得多的構(gòu)件本課題提出：中巖墻定義為“指左洞右側(cè)拱腰到邊墻腳處與右洞左側(cè)拱腰到邊墻腳處之間的巖體”小凈距隧道的凈距是指中巖墻最小水平厚度1.小凈距隧道名詞術(shù)語目前對中巖墻的術(shù)語應(yīng)用上較為混亂，有中4.2小凈距隧道分類分類依據(jù)按“等代圓”法理論分析結(jié)果表明：當(dāng)凈距小于4～5B時，雙洞間應(yīng)力場存在相互影響中巖墻垂直應(yīng)力計算結(jié)果表明：當(dāng)凈距大于1.5B后中巖墻垂直應(yīng)力趨于常數(shù)4.2小凈距隧道分類分類依據(jù)4.2小凈距隧道分類單洞塑性區(qū)理論分析結(jié)果表明：V級圍巖雙洞塑性區(qū)大小將是13.76m，即凈距小于該值(約大于1B)時，塑性區(qū)可能貫通中巖墻IV級圍巖雙洞塑性區(qū)大小將是5.64m，即凈距小于該值(略小于0.5B)時，塑性區(qū)可能貫通中巖墻4.2小凈距隧道分類單洞塑性區(qū)理論分析結(jié)果表明：4.2小凈距隧道分類凈距：9ｍ凈距：12ｍ凈距：18ｍ203050數(shù)值分析結(jié)果表明：Ⅴ級圍巖，凈距為9m(0.75B)時，塑性區(qū)全部處于貫通；在凈距為12m(1B)時，僅在50m埋深時塑性區(qū)貫通；在凈距大于12m(1B)后，各種埋深條件下塑性區(qū)均處于分離狀態(tài)4.2小凈距隧道分類凈距：9ｍ凈距：12ｍ凈距：18ｍ2034.2小凈距隧道分類凈距：3ｍ凈距：6ｍ203050數(shù)值分析結(jié)果表明：IV級圍巖，凈距為3m(0.25B)時，塑性區(qū)在中巖墻位置全部處于貫通狀態(tài)；在凈距大于6m(0.5B)時，5～30m埋深情況下塑性區(qū)均處于分離狀態(tài)

4.2小凈距隧道分類凈距：3ｍ凈距：6ｍ203050數(shù)值分析4.2小凈距隧道分類動力數(shù)值計算結(jié)果表明：

當(dāng)隧道凈距小于6m(0.5B)時，隨著凈距的減小爆破震動影響顯著增加；當(dāng)隧道凈距大于12m(1.0B)后，爆破振動影響增幅變緩4.2小凈距隧道分類動力數(shù)值計算結(jié)果表明：4.2小凈距隧道分類模型試驗現(xiàn)象揭示：

Ⅳ級圍巖，當(dāng)凈距為3m(0.25B)時，除5m埋深外，埋深15m、30m、50m、80m時，中巖墻均出現(xiàn)坍塌破壞。當(dāng)凈距大于6m，雙洞毛洞基本能自穩(wěn)Ⅴ級圍巖，30m埋深，6m(0.5B)凈距時，中巖墻出現(xiàn)坍塌破壞，整個圍巖坍塌至地表，當(dāng)凈距為9(0.75B)時，中巖墻未出現(xiàn)貫通坍塌

4.2小凈距隧道分類模型試驗現(xiàn)象揭示：4.2小凈距隧道分類圍巖條件及加強(qiáng)措施小凈距隧道分類分離式單洞A類(嚴(yán)重影響)B類(中等影響)C類(輕微影響)圍巖級別Ⅲ≤0.375B(0.375～0.75)B(0.75～2.0)B≥2.0BⅣ≤0.5B(0.5～1.0)B(1.0～2.5)B≥2.5BⅤ≤0.75B(0.75～1.5)B(1.5～3.5)B≥3.5B加強(qiáng)措施中巖墻重點(diǎn)加固簡單加固不加固按單洞設(shè)計初期支護(hù)加強(qiáng)加強(qiáng)加強(qiáng)按單洞設(shè)計二次襯砌加強(qiáng)加強(qiáng)不加強(qiáng)按單洞設(shè)計4.2小凈距隧道分類圍巖條件小凈距隧道分類分離式單洞A類(嚴(yán)4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：

■提高巖體的物性指標(biāo)，如注漿加固中巖墻4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：

■增加壁壓，改變中巖墻為雙向受力狀態(tài)4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻的加固原理：4.3中巖墻加固判定與方法數(shù)值分析結(jié)果表明：

■彈性分析時，中巖墻垂直應(yīng)力呈“馬鞍型”分布

■彈塑性分析時，中巖墻垂直應(yīng)力呈“單駝峰型”分布3m凈距彈性分析結(jié)果3m凈距彈塑性分析結(jié)果4.3中巖墻加固判定與方法數(shù)值分析結(jié)果表明：3m凈距彈性分析4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻承載范圍假定計算簡圖中巖墻垂直應(yīng)力計算假定：

■假定上覆巖體均質(zhì)，隧道以自重應(yīng)力為主

■中巖墻垂直應(yīng)力呈均勻分布4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻承載范圍假定計算簡圖中巖墻垂4.3中巖墻加固判定與方法推導(dǎo)出中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式□中巖墻垂直應(yīng)力隨凈距的增大而減小，并逐步趨向于一常數(shù)□公式實質(zhì)上是對通常淺埋隧道壓力γＨ在小凈距條件下的修正和補(bǔ)充□公式對中巖墻穩(wěn)定性和加固效果評價具有重要的理論價值4.3中巖墻加固判定與方法推導(dǎo)出中巖墻垂直應(yīng)力的理論估算公式4.3中巖墻加固判定與方法■中巖墻加固的兩個途徑：(1)提高中巖墻巖體的強(qiáng)度指標(biāo)，如注漿加固(2)改善中巖墻的受力狀態(tài)，如預(yù)應(yīng)力錨桿■預(yù)應(yīng)力錨桿的加固原理：

某一埋深條件下中巖墻承受垂直應(yīng)力時，預(yù)應(yīng)力錨桿通過墊板對巖壁以某一壓力擴(kuò)散角施加壁壓，根據(jù)莫爾庫侖強(qiáng)度理論，通過摩爾圓可看出，增大中巖墻壁壓，中巖墻受力狀態(tài)從單向受壓調(diào)整為雙向受壓狀態(tài)，進(jìn)而提高了中巖墻承載能力和穩(wěn)定性

4.3中巖墻加固判定與方法■中巖墻加固的兩個途徑：4.3中巖墻加固判定與方法■預(yù)應(yīng)力錨桿的極限抗拉力：

一般φ22、φ25、φ32錨桿，桿體材料強(qiáng)度可承受的預(yù)應(yīng)力值約在100～210kN之間■預(yù)應(yīng)力指標(biāo)的測算方法：

4.3中巖墻加固判定與方法■預(yù)應(yīng)力錨桿的極限抗拉力：4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：中巖墻加固措施宜盡量簡化，一般以注漿或錨固為主，其加固措施不宜超過二種一般說來，注漿能改變塑性范圍，其它支護(hù)方式(如錨桿、鋼架)等可起到約束塑性區(qū)進(jìn)一步發(fā)展的作用以硬質(zhì)巖為主的II、III級圍巖，完整性較好，宜采用錨固方式為主加固中巖墻；以軟質(zhì)巖為主的IV、V級圍巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，宜先注漿加固，再采用錨固方式4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：中巖墻加固范圍應(yīng)綜合圍巖條件、凈距大小等因素確定，一般為中巖墻側(cè)設(shè)計基線(通過設(shè)計高程點(diǎn))以上30～45°4.3中巖墻加固判定與方法中巖墻加固原則：4.3中巖墻加固判定與方法圍巖級別中巖墻凈距0.25B～0.375B0.375B～0.5B0.5B～0.75B0.75B～1.0BⅡ?qū)Υ╊A(yù)應(yīng)力錨桿加固預(yù)應(yīng)力長錨桿加固系統(tǒng)錨桿加長/Ⅲ/Ⅳ超前小導(dǎo)管(錨桿)注漿加固對穿預(yù)應(yīng)力錨桿加固預(yù)應(yīng)力長錨桿加固系統(tǒng)錨桿加長V1.超前小導(dǎo)管注漿加固2.預(yù)應(yīng)力長錨桿加固預(yù)應(yīng)力長錨桿加固4.3中巖墻加固判定與方法圍巖中巖墻凈距0.25B～0.374.4掌子面合理施工間距為研究先后行洞掌子面縱向合理間距，了解施工開挖的空間效應(yīng)影響，本課題采用了三維靜力和動力數(shù)值分析為減小邊界效應(yīng)的影響，選取先后行洞計算模型中斷面作為目標(biāo)斷面，示意圖見右下。研究不同掌子面開挖間距時的力學(xué)響應(yīng)4.4掌子面合理施工間距為研究先后行洞掌子面縱向合理間距4.4掌子面合理施工間距三維靜力分析結(jié)果表明：□相鄰隧道掌子面間距不同，對隧道的最終變形和受力影響不大，而對隧道變形、受力的過程有較大的影響□掌子面間距小于1B時，應(yīng)力和位移的影響較為明顯，大于2B以上時，影響不明顯中巖墻中點(diǎn)豎向應(yīng)力目標(biāo)面拱頂沉降4.4掌子面合理施工間距三維靜力分析結(jié)果表明：中巖墻中點(diǎn)豎向4.4掌子面合理施工間距三維動力分析結(jié)果表明：□爆破振動對開挖掌子面前后1B范圍內(nèi)影響較大□爆破振動對不同的掌子面開挖間距間差異較小綜合以上研究結(jié)論，提出：★小凈距隧道先行洞和后行洞掌子面間距不宜小于2B4.4掌子面合理施工間距三維動力分析結(jié)果表明：4.5小凈距隧道控制爆破數(shù)值計算結(jié)果表明：后行洞爆破開挖時，先行洞洞周迎爆側(cè)質(zhì)點(diǎn)爆破振動最為強(qiáng)烈，一般以拱腰處質(zhì)點(diǎn)的X向速度為最大，爆破荷載產(chǎn)生的附加峰值拉應(yīng)力較大。因此，后行洞爆破施工中，先行洞迎爆側(cè)是監(jiān)控量測的重點(diǎn)部位4.5小凈距隧道控制爆破數(shù)值計算結(jié)果表明：4.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖上臺階時，X向峰值速度的極值出現(xiàn)在迎爆側(cè)的測點(diǎn)44.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖4.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖下臺階時，X向峰值速度的極值出現(xiàn)出現(xiàn)部位與開挖上臺階時類似4.5小凈距隧道控制爆破爆破振動測試結(jié)果：爆破開挖4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：后行洞上臺階爆破后行洞下臺階爆破4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：后行洞上臺階爆破后行洞4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：先行洞結(jié)構(gòu)震速衰減規(guī)律4.5小凈距隧道控制爆破爆破震動規(guī)律：先行洞結(jié)構(gòu)震速衰減規(guī)律4.5小凈距隧道爆破控制■結(jié)合理論分析和測試成果，提出爆破震速控制標(biāo)準(zhǔn)建議值：■爆破減振措施：△將一次爆破的所有炮孔分成幾段按順序起爆

△采用微差，爆破延時應(yīng)控制在100ms以上

△掏槽爆破宜盡量遠(yuǎn)離中巖墻，以減小對中巖墻造成的損傷

△除要控制最大段裝藥量外，還需控制開挖的進(jìn)尺，不宜大于隧道凈距的1/3

圍巖級別小凈距隧道影響程度C（輕微影響）B（一般影響）A（嚴(yán)重影響）Ⅲ15～2010～128～10Ⅳ10～158～105～8Ⅴ8～105～8<54.5小凈距隧道爆破控制■結(jié)合理論分析和測試成果，提出爆破震4.6監(jiān)控量測圍巖級別小凈距隧道分類覆蓋層厚度/ｍ<5050～300>300ⅢA0.08～0.240.16~0.400.32~0.96B0.09～0.270.18~0.450.36~1.08C0.10～0.300.20~0.500.40~1.20ⅣA0.12～0.400.32~0.960.64~1.60B0.13～0.450.36~1.080.72~1.80C0.15～0.500.40~1.200.80~2.00ⅤA0.16～0.640.48~1.280.80~2.40B0.18～0.720.54~1.440.90~2.70C0.20～0.800.60~1.601.00~3.00小凈距隧道允許洞周相對位移值4.6監(jiān)控量測圍巖小凈距隧道分類覆蓋層厚度/ｍ<5050～34.6監(jiān)控量測■綜合分析數(shù)值計算、模型試驗和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明：A類小凈距隧道，后行隧道開挖引起的變形占先行隧道總變形的30～40％B類小凈距隧道，后行隧道開挖引起的變形占先行隧道總變形的10～20％C類小凈距隧道，后行隧道開挖引起的變形占先行隧道總變形的10％以下

■控制原則建議：C類小凈距隧道按普通分離式隧道控制標(biāo)準(zhǔn)采用，先行隧道開挖后控制在90％B類小凈距隧道按普通分離式隧道控制標(biāo)準(zhǔn)的90％采用，先行隧道開挖后控制在80％A類小凈距隧道按普通分離式隧道控制標(biāo)準(zhǔn)的80％采用，先行隧道開挖后控制在60％4.6監(jiān)控量測■綜合分析數(shù)值計算、模型試驗和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明4.6監(jiān)控量測■為保證小凈距隧道施工安全，建議對小凈距隧道采用三級位移管理標(biāo)準(zhǔn)

等級標(biāo)準(zhǔn)措施三級預(yù)警任一點(diǎn)的位移大于10mm，實測相對位移達(dá)到容許值的80%報告現(xiàn)場管理人員二級預(yù)警兩個相鄰測點(diǎn)的位移均大于15mm，或任一點(diǎn)的位移速度超過15mm/月，實測相對位移超過容許值的90％分析原因，寫出書面報告，采取控制措施，提出處理事態(tài)的預(yù)案建議一級預(yù)警位移大于15mm，實測相對位移超過容許值的90％，并且多處測點(diǎn)位移均在加速發(fā)展應(yīng)立即現(xiàn)場調(diào)查，迅速采取應(yīng)急措施4.6監(jiān)控量測■為保證小凈距隧道施工安全，建議對小凈距隧道采4.7依托工程實施與驗證3.736.558.4312.3621.864.7依托工程實施與驗證3.736.558.4312.3624.7依托工程實施與驗證圍巖級別：Ⅲ