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1、隧道设计的基本原则和理念,中国工程院院士王梦恕,1、洞门前不设路堑，必须早进晚出，不破坏山体环境。,（）洞口位置不当，产生偏压的理念（）洞口间距过大，不利管理和节约土地，可以小间距的理念（）洞口不设深路堑（应小于）的理念,（）优选切削式不受力洞门的理念（）美化洞口及周边环境的理念（）上下行洞口错开，设挡墙防止废气进入另一洞口、气流短路的理念,（）洞口段、洞门、明洞之间合理施工方法的理念（）洞口变坡点合理设置的理念,2、全隧道不设变形缝，特殊地段设置诱导缝，8级地震区在洞口段4050m处设减震缝。,3、必须重视岩溶地区的综合地质超前预报，长短结合以短为主，预报范围前方30m，隧道周边外1倍洞径做
2、为工序列入。,4、一次支护要强，承受部分水压和全部土荷载，浅埋和海底隧道则承受全部水荷载和土荷载，二次模筑初砌做为安全储备。,5、全部采用网构钢拱架，取消型钢拱架，靠近工作面的第一排钢拱架不受力，喷混凝土后的网构拱架承受10倍荷载工钢则承受4倍荷载，工刚后部混凝土喷不上，渗漏水。,6、一次支护由钢筋网、钢拱架、喷混凝土组成，钢拱架接头联结处设索脚锚管（灌浆）。,7、取消系统锚杆。软弱地层不设锚杆，只设索脚锚管。级围岩不设锚杆。级围岩局部破碎设置锚杆和钢筋网。锚杆在设计计算中是不予考虑。锚杆是施工时临时加固的手段。锚杆施作的时空效应很难实现。,8、软弱地层必须采用潮喷混凝土，不提倡湿喷混凝土。,
3、9、必须采用复合式衬砌结构型式，一次支护和二次模筑衬砌之间必须设半包式防水隔离层，不允许全包，采用无钉铺设防水板，无纺布后部必须设置系统排水盲管。水的处理有两个理念：一是以堵为主，限排为辅。二是全堵方案，但要给水有排出的通道。,10、取消中部排水沟。,11、反对长隧短打。提倡设置平行导坑，可提高正洞2倍速度。斜井设置仅是0.5倍的正洞速度。竖井是0.10.3倍的正洞速度。斜坡道不同于斜井，是无轨运输，仅是0.5倍的正洞速度。,12、正台阶施工不允许分长、中、微台阶，台阶长度为一倍洞径，第一个上台阶高度必须为2.5m，小导管长度为台阶高度加1 m。,13、支护结构施工必须是一次支护从上向下施作，
4、二次模筑衬砌必须从下向上施作。,14、隧道宜近不宜联，可采用小间距隧道，反对双联拱、多连拱，取消盾构隧道的横通道。,15、大断面硬岩隧道宜采用小导洞超前爆破，可减震30%，也可采用小TBM超前，钻爆法扩大。隧道及路堑边坡采用光面爆破，不准预裂爆破。,全断面开挖改为小TBM超前打通，后部用钻爆法扩大。优点：（1）可以超前预报；（2）爆破减振30%，炸药比全断面爆破减少510%；（3）扩大爆破，炮眼利用率为100%，所以提高开挖速度23倍；（4）炮眼半孔保存率80%,线形超挖10cm;（5）爆破碴堆、碴块均匀、集中，便于快速出碴；（6）纵向爆破冲击波小,对后部工序影响小.,16、隧道施工洞口无主扇
5、风机，U形气流射流风机，通风技术 该技术适用于上下行、分离式双洞隧道。这是打破常规的新模式，取消了在洞口采用大功率主扇压入式向洞内输送新风的模式。采用在洞内横通道之间设置射流风机（1530KW/台），风机本身产生高速气流（30米秒）的卷吸作用，产生很大的压力差，从而强迫诱导大量新风，在U型风道中产生单向巨大风流，达到换气目的。,17、地铁盾构施工的经济效益分析,(1)盾构6.23m一台6000万元,资金沉积,周围太慢，3.5年4年可把6000万收回(不计利息),第五年可开始盈利,每年最多能赚1000万元。(2)盾构搬家，一般城市之间300400万/次。(3)盾构从竖井拆除再组装一次3050万/
6、次。(4)适用盾构法施工一个盾构掘进长度为6KM以上，这是发挥盾构快速施工，性价比最好的工程筹划。(5)一班人马配23台盾构才能提高稳定技术人员、高级技工的施工能力。这是施工单位合理部署的举措。结论：应合理慎重规划应用盾构。与钻爆法、浅埋暗挖法相比，经济效益要低10倍左右。,18、TBM硬岩掘进机：,开敞式,双护盾结构图,TBM硬岩掘进机：,双护盾,TBM硬岩掘进机：,台湾雪山隧道双护盾,(1)机型方案选择：开敞式TBM优于双护盾构式、单护盾式。有五个优点:长度与直径之比1，调方向灵活，可确保30mm，调整误差。能及时支护，有利于洞室稳定，护盾式不利于及时支护、易塌方。不易被地压力卡死护盾。造
7、价比双护盾便宜10%30%。衬砌支护比管片便宜2倍以上。,（2）支护结构 开敞式TBM用复合式衬砌，最易适应不同地层和水量；支护寿命长，可确保100年，出事故维护方便。双护盾式TBM必须采用软弱地层管片衬砌厚度，不适应变化多端的山岭隧道（土压、水压），管片厚度不能调整，管片寿命不可靠，且造价高于复合初砌数倍以上，因此不宜采用。,（3）必须重视盾构和TBM的国产化。目前一些甲方盲目追求使用国外最先进的技术设备，既不考虑性能价格比，也不考虑国内制造业的同步发展，造成不断的重复引进，对大量资金纳税人的钱流向国外，发展国外经济，提高国外人民生活水平很有“魂力”，而对养育自己的祖国和人民冷酷无情，这是什
8、么工作感情和能力。建议国家对国外采购要设立强有力的评价体系、规定和制度；要建立项目业主、装备制造企业和保险公司风险同担，利益共享的重大技术装备保险机制；国产化率中的关键部件必须进口，国产率在50%到60%为宜。,19、必须坚持动态设计、动态施工、动态管理，设计人员必须及时修改图纸，必须尊重施工信息。,20、设计人员必须提高业务素质，要超越规范，创新设计；有新理念、新创新。应用新技术、新工艺、新材料、新设备、新仪器，反对抄袭图纸。,21、要实事求是，确定合理工期，合理造价。不合理工期、不合理造价是造成质量差、工程寿命短及安全事故发生的主要原因。,22、要建立循环经济的理念；要有系统地下工程的理念
9、；要有方便运营维修的理念；要有保护环境的理念；要有重视方案设计比选的理念。,23、隧道顶部允许塌方空洞存在，拱顶上方要有2m土厚保护。,24、运营的隧道应简化通风、照明、防灾、监控，简化思路，节约能源。建议小于km隧道不设通风、照明。,25、从安全风险角度出发，上下行隧道必须分洞修建，分洞运营。,26、黄土施工要点（1）黄土湿陷系数：与黄土四个物理指标有关。黄土的天然含水量(%);自重r(KN/m3)；天然孔隙比e；饱和度sr（%）黄土湿陷性与天然孔隙比呈正比（正相关）黄土湿陷性与天然含水量、自重、饱和度呈反比(负相关),（2）降水施工是确保黄土隧道最安全、可靠的辅助措施。由于降水作用，黄土地
10、表一些地段会形成呈椭园形的陷坑和缝隙，陷坑直径约13m左右，缝宽约20cm左右（地裂缝），但当水位在负10m左右时采用洞内降水及回灌时只涉及地面有微量沉降。,（3）不易直接将湿陷性黄土层作为地基持力层，应详细查清自重湿陷性黄土范围，判别湿陷性系数。,27、浅埋暗挖法施工要点（1）首先系统采用小导管超前支护技术，靠近工作面架设的第一排钢拱架，是不受力的。,（2）设计采用8字形格栅拱架，做到在x，y两个方向实现等强度、等刚度、等稳定度，取代工字钢，并进行了系统室内外加载破坏试验，网格拱架喷射混凝土提高10倍，承载力、工字钢则提高4倍。,（3）开挖方法采用正台阶环形开挖留核心土，第一个台阶取2.5m
11、高，合理的初期支护必须从上向下施作，一次支护稳定后方可施作二次模筑衬砌。,纵向承载拱 上台阶过长引起松动荷载 开挖过程纵向变位影响长度,微台阶引起工作面失稳,（4）采用监控量测技术控制地表下沉和防塌方是最可靠的方法。（5）突出快速施工，考虑时空效应，做到四个及时：及时支护、及时量测、及时反馈、及时修正。（6）采用复合式衬砌结构，一次支护由喷射混凝土、钢筋网、网构钢拱架组成。钢拱架联结处设索脚锚管和钢拱架焊接，取消系统锚杆，形成一次支护。,（7）浅埋暗挖法18字方针是施工的原则和要点的精辟总结，即：“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”。（8）必须遵循信息化反馈设计、信息化施工、信息
12、化动态原理。,（9）拓宽浅埋暗挖法在有水、不稳定地层中应用时，要采用以注浆堵水为主，以降水为辅的原则。采用劈裂注浆加固和堵住80的水源，降掉20的少量裂隙水，以达到减少地表下沉的目的。,（10）选择适宜的辅助施工工法：常用的有：环形开挖留核心土、喷射混凝土封闭开挖工作面、超前锚杆式、超前小导管支护、超前小导管周边注浆支护、设置上台阶临时仰拱、跟踪注浆加固地层、水平旋喷超前支护、洞内真空泵降水、洞内超前降排水、洞外深井泵降水、地面高压旋喷加固、先注浆后冻结法。,（11）大跨施工应选择变大跨为小跨的施工方法，如CD法、双CD法。柱洞法、中洞法、侧洞法等。（12）长管棚的直径要和地层刚度相匹配，当超过150mm时，对控制地表下沉作用很小。（13）隧道宜近不宜联，双联拱、多联拱结构尽量少用。,谢谢!,
