复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究

岩石力学与工程学报 22(2)：290～296

2003年2月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Feb.，2003

复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究

张顶立 王梦恕 高 军2 刘招伟2

1

1

(1北方交通大学隧道及地下工程试验研究中心 北京 100044) (2中铁隧道集团有限公司科学研究所 洛阳 471009)

摘要 基于内昆铁路部分三线大跨隧道的复杂地质条件，采用理论分析、数值模拟和现场实测等方法，对不同开挖方法及支护方式下围岩变形特点和结构稳定性进行了分析，从而确定了合理的施工方法和辅助工法。通过对不同方案的比较，确定了合理的初期支护方式和参数。在对岩堆体稳定性特点分析的基础上，制定了相应的施工工艺、防坍塌及加固抗滑措施，在工程中应用后取得了满意的效果。由此形成了复杂围岩条件下大跨隧道修建的系统关键技术。

关键词 隧道工程，大跨隧道，岩堆体，稳定性，施工技术，辅助工法

分类号 U 45 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2003)02-0290-07

CONSTRUCTION TECHNIQUE OF LARGE-SPAN TUNNEL UNDER

CONDITION OF COMPLICATED SURROUNDING ROCKS

Zhang Dingli1， Wang Mengshu1， Gao Jun2， Liu Zhaowei2

(1Research Center of Tunneling and Underground Engineering，Northern Jiaotong University， Beijing 100044 China)

(2Institute of Science and Technology，Tunnel Engineering (Group) Co. Ltd.， Luoyang 471009 China)

Abstract Based on some triple-line large-span tunnels under complicated geological condition in Neijiang－Kunming railway，the theoretical analysis，numerical simulation and field survey are used to analyse surrounding rock deformation characteristics and structure stability. Consequently，rational construction methods and assistant construction methods are determinated. After comparing different construction projects，optimal initial shoring modes and parameters are proposed in practice. On the base of analyzing the stability characteristics of rock pile body，accordingly，the construction technique，proof-caving and consolidation measure are established，and satisfactory effect obtained in engineering practice. Key words tunneling engineering，large-span tunnel，rock pile body，stability，construction technique，assistant construction method

1 引 言

内昆铁路是我国20世纪最为艰辛的铁路建设工程之一，铁路沿线沟谷纵横，地形险峻，桥隧相连。由于特殊的地理环境，沿线有不少车站因地形限制而深入到隧道内，从而形成9座3线大跨隧道。中铁隧道集团承建的水富至梅花山段全长24.6 km，

2002年1月10日收到初稿，2002年7月5日收到修改稿。

段内共有隧道15座，占线路总长的85.25%，其中，包括大跨隧道4座。可以相信，随着我国西部开发战略的实施，在崇山峻岭之间修建隧道和车站将越来越普遍，大跨隧道的修建工作将更加突出。因此，对大跨铁路隧道修建技术进行系统深入的研究具有重要的现实意义。

近20 a来，国内外修建了大量的大跨度隧道工程[1

，2]

，其中，有德国瓦尔德克Ⅱ号水电站地下厂

作者 张顶立 简介：男，39岁，1995年于中国矿业大学采矿工程系采矿工程专业获博士学位，现任副教授，主要从事隧道及地下工程方面的教学和科研工作。

第22卷 第2期 张顶立等. 复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究 • 291 •

房宽度×高度=34 m×54 m，以及我国广州环城公路白云山隧道宽度达31.5 m和福州象山4连拱隧道宽度达35.4 m。可见，目前世界范围内已修建的大跨隧道多为水电站和市政工程隧道，铁路大跨隧道则相对较少。80年代以来，我国先后修建了郑重山、狗磨湾等大跨铁路隧道，其中，狗磨湾隧道为大跨偏压隧道，开挖跨度达20 m以上。由于受到当时技术条件的限制，总体上修建水平并不高，可借鉴的经验较少。而对于内昆线特殊的地理环境和施工条件，则给大跨隧道的修建提出了更高的要求。

隧道的洞口段均布置在岩堆体中，使隧道成形及围岩稳定性控制难度增大，容易造成坍塌，进而影响施工进度和工程质量。

(6) 大跨段多位于隧道洞口，因此，隧道的埋深较小，尤其是在岩堆体中的大跨隧道，其开挖过程中的围岩稳定性控制问题将更加突出。

3 大跨隧道开挖方法的选择与设计

隧道施工时，依据不同的工程条件可选择相应的施工方法，同时，为了控制开挖工作面的稳定及地表沉陷，通常采用辅助施工措施对地层进行预支护或预加固。

3.1 大跨隧道施工方法

目前，适合于大跨隧道的开挖方法有钻爆法和TBM法，虽然TBM法具有机械化程度高和施工速度快等优点，但因其操作复杂和成本过高，仅在一些发达国家极少数大跨隧道中采用。钻爆法仍是隧道开挖的主要方法，经过调研和比选，适合于内昆线大跨隧道的开挖方法主要有台阶法、中隔壁法和双侧壁导坑法。

隧道施工方法应根据断面的形状、长度、工期、地质及周围环境等条件综合确定[3]。对于3线大跨隧道，因其断面大且扁平，隧道洞口处在不稳定岩堆体中，而且具有埋深较小、易变形等特点，因此，选择一种合理的施工方法及其辅助工法对顺利施工和保证施工安全具有重要作用。3种施工方法的比较如表1所示(示意图中数字为隧道开挖顺序)。

根据隧道围岩条件和理论分析计算以及对各种

2 内昆线大跨隧道的主要特点

就其对隧道施工及围岩稳定性控制方面的影响来说，内昆铁路沿线大跨隧道，尤其是中铁隧道集团承建的管段的大跨隧道主要具有以下特点：

(1) 围岩地质条件差而且复杂多变，大跨隧道段地面覆盖第四系砂粘土，坡脚多为岩堆。因而如何保证该段隧道围岩及结构的稳定性将成为隧道施工的关键。

(2) 隧道跨度大而且结构扁平，拱腰及边墙处的应力集中较大，容易造成该处支护结构的破坏，隧道的开挖和支护方式应作相应的调整。

(3) 隧道开挖，尤其是导洞开挖过程中偏载现象明显，在确定开挖顺序和支护参数时应予以考虑。

(4) 车站大跨段必然存在过渡段，因而造成隧道断面变化大，施工工序多，结构受力转换复杂，施工设计和组织难度较大。

(5) 隧道大跨段内岩堆体分布极为广泛，多座

表1 施工方法基本条件和主要特点对比

Table 1 Contrast of basic conditions and chief characteristics by different construction methods

项目

台阶法

中隔壁法

双侧壁导坑法

示意图

工法安全性 施工技术难度 机械适应性 施工工序 工期 造价

掌子面稳定性 工序转换 围岩控制 地质适应性 适用范围

安全 较高 大中型 工序较多 工期慢 高

稳定性较好 较难 较好 较强

围岩稍好，安全要求高

较安全 低 中小型 工序简单 工期快 低 稳定性差 容易 较差 强 围岩好

更安全 高 小型 工序复杂 工期较慢 较高 稳定性好 难 好 不强

跨度大，围岩差，安全度高

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施工方法的对比，确定内昆线曾家坪一号隧道大跨段采用双侧壁导坑法施工。 3.2 关键施工工序及辅助工法 3.2.1 关键施工工序

曾家坪一号隧道大跨段主要开挖和支护步骤如图1所示(图中数字为隧道开挖顺序)。具体工序为：左侧壁导坑分层开挖、初期支护→右侧壁导坑分层开挖、初期支护→边墙灌注混凝土→中洞拱部开挖、初期支护、临时立桩→拆除侧壁导坑内壁施工支护→拱部模注混凝土→中洞其余部分分层开挖→仰拱初期支护→仰拱模注混凝土。

图1 双侧壁导坑施工工序及支护

Fig.1 Working procedure and support by double sides guide

pit construction

3.2.2 关键工序辅助工法

(1) 洞口段加固

洞口段岩堆体加固主要采用地表深孔注浆、洞内导管注浆。地表注浆采用φ70～75 mm钢花管，间距1.5 m；洞内导管采用φ42 mm钢管，长度5 m，纵向间距1.5 m。注浆压力为1～2 MPa。

(2) 右导洞边墙加固

因偏压明显，为防止隧道整体滑动，隧道右导洞采取预应力锚索措施，将隧道锚固在稳定地层中。抗滑锚索是将高强度钢绞线锚固在稳定地层中，并施加预应力，使之起到抗滑作用。

(3) 中导洞掌子面加固

以稳定掌子面为目的的辅助工法主要有超前支护和加固地层两大类。在松散岩堆体施工中，广泛应用超前小导管注浆和大管棚注浆。

超前小导管注浆均采用φ42 mm的热轧无缝钢管，导管搭接长度不得少于1.0 m。

3.3 大跨隧道结构稳定性分析

考虑到隧道开挖的时空效应及施作时机的影响，采用地下工程分析中广泛应用的3D- σ有限元分析软件对隧道围岩及结构的稳定性进行模拟。从模拟结果可以得到以下几点认识：

(1) 隧道开挖空间效应明显，适当减少步长有利于隧道的稳定。

(2) 由于开挖上部导洞时已经释放了围岩的大部分应力，开挖导洞下部对拱顶位移影响不大，因此，开挖导洞时，上部的支护有重要的意义。

(3) 由于受到开挖时间、空间效应的影响，右洞比左洞受力大，内壁比外壁受力大。而且核心土体对于隧道稳定有较大的作用，有必要等二衬形成强度后再开挖核心土。

(4) 在整个隧道施工过程中，拱顶位移最大，拱腰及边墙处应力最大，底部岩石局部受拉破坏，拱脚处产生局部破坏。因此，应加强薄弱环节，将洞室及早封闭成环。

(5) 采用现行的开挖方法和支护措施，喷层及洞室墙角处发生局部破坏，应考虑增加喷层厚度及实施注浆等措施。 3.4 大跨隧道变形特点

隧道施工过程中，地表下沉共经历以下4个变形阶段：(1) 受左右导洞上部开挖的影响，测试断面前方变形处于缓慢发展阶段，占总变形量的20%左右；(2) 在开挖掌子面距测点(－1.0～3.0)D时，左右导洞下部开挖引起的变形速率急剧增大，占总变形量的40%；(3) 中洞开挖为双侧壁导坑施工过程中最不利的受力状态，产生的卸荷效应更明显，拱部支护通常采用二次衬砌紧跟的措施，开挖掌子面距二次衬砌的距离控制在1.0D左右，此阶段变形量占总变形量的25%左右；(4) 开挖掌子面距测点(3.0～5.0)D处施作二次衬砌后变形速率减缓，只占总变形量的15%左右。

拱顶下沉主要由3部分组成：(1) 支护结构本身的变形引起的拱顶下沉，与设计支护参数有关；(2) 由结构整体沉陷引起的拱顶下沉，与结构的基础形式(如仰拱的设置)和地质条件有关；(3) 由施工开挖引起的拱顶下沉，与施工技术水平及施工方法有关，这是影响拱顶下沉的主要因素。

隧道施工的拱顶下沉主要经历超前影响、加速变形、缓慢变形和隆起4个阶段，其中，前2个阶段的下沉量分别为总下沉量的43.4%和41.7%。 3.5 围岩应力变化规律

(1) 在左右导洞下部开挖过程中，内壁及边墙围岩应力均有所增长，仰拱铺设后，增长至峰值。量测到的3步开挖内壁峰值围岩应力为0.22 MPa，边墙峰值围岩应力为0.16 MPa。这是由于在3，8步开挖过程中，内壁厚度较薄，不能抵抗围岩的侧

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压力，从而产生较大位移。仰拱铺设后，仰拱混凝土可改善底部受力状况，促使应力重分布，承受较大侧压力，这与仰拱施作后能有效遏制导洞内挤的收敛测试结果相一致。

(2) 内壁和边墙的围岩应力呈不对称分布，3步内壁围岩应力大于边墙围岩应力。这与导洞的变形破坏特征相吻合。3步内壁尤其是2，3步结合部位的开裂、鼓出程度比边墙要严重得多，分布也更广泛。这种现象产生的原因有：

① 在各个开挖阶段，内壁部位均是结构受力不利部位。

② 内壁有大变形产生，而内壁为普通喷混凝土支护，韧性不足，抗弯、抗剪能力差，不能适应大变形，在大变形情况下，易开裂。

③ 内壁支护整体强度低，易于屈服、破坏。同时，在2，3步结合处，水平方向有较大拉应力存在。 (3) 底鼓应力最大为0.3～0.7 MPa，部分地段底鼓应力具有随时间增长特征。底鼓应力主要由附近地段的3，8步开挖引起，在仰拱铺设后，底鼓应力仍持续增长，直至距开挖面约2D(14 m)时，底鼓应力基本趋于稳定。

4 大跨隧道初期支护稳定性分析

4.1 地下工程计算理论

地下工程计算分析理论主要经历了拱涵分析理论、“载荷-结构”分析体系和“地层-结构”理论等发展阶段。最初阶段仅考虑了结构承受周围岩土所施加的主动荷载，隧道结构多以砖石为材料；第二阶段仍按各种地压理论确定作用在隧道结构上的荷载，但考虑了地层对结构变形的约束作用；第三阶段则将隧道结构和地层结合体按连续介质模型进行分析。

虽然地下结构分析计算经历了以上几个阶段，并且仍在不断发展之中，但由于地下结构的力学性态受到多种复杂因素的影响，现有的计算理论还难以全面模拟各种因素的影响。在此采用“载荷-结构”分析体系对大跨隧道支护结构的稳定性进行分析。 4.2 初期支护方案的分析

针对内昆线曾家坪一号隧道3线大跨段的条件，初期支护可采用下述方案。

方案1 拱部φ42 mm小导管注浆+主格栅间距0.5 m/榀、内壁格栅间距0.5 m/榀+边墙喷C30混凝土厚20 cm、内壁喷C30混凝土厚15 cm+左右

导洞口50 m段2，3步设一道Ⅰ18横撑。

方案2 地表深孔注浆+拱部φ42 mm小导管注浆+主格栅间距0.5 m/榀、内壁格栅间距0.5 m/榀+边墙喷C30混凝土厚35～40cm、内壁喷C30混凝土厚30 cm+Ⅱ类围岩段2，3步设一道Ⅰ18横撑。

方案3 在方案2基础上加强Ⅰ18横撑，即横撑之间纵向用工字钢焊接(间距1 m)。

由于隧道施工过程中支护结构受力是不断变化的，必须考虑载荷效应的继承性和连续性，因此采用“增量法”原理进行计算。若施工前的初始状态σ0对应初始载荷，则每施工一步相当于施加一个载荷增量∆qi，支护结构内也相应地产生一个内力增量∆σi，至第n步，结构内力实际状态可用下式表示：

σi=σ0+∆σ1+∆σ2+∆σ3+L+∆σi 为此，应用“地层-结构”模型对上述3个方案进行有限元分析，以取得不同支护条件下的围岩控制效果。

4.2.1 方案1的稳定性分析

方案1的计算结果如下：

(1) 随施工的进展，支护结构的变形和所承受的内力也持续增大。不仅对地层的扰动范围增大，而且作用在支护结构上土压荷载也大幅度增加，导坑水平收敛值达50.94 mm，拱顶下沉约75 mm。 (2) 先挖导坑的支护结构变位和内力比后挖导坑相应部位增大，同时，左右导坑开挖后相互影响较大，如右导坑上台阶开挖后引起左导坑拱顶下沉了31.4 mm，占总下沉量的41.5%。

(3) 在施工的各个阶段，内壁部位比相对一侧的外壁部位的变形和承受的内力要大得多。 (4) 基脚部位沉陷较大，由此导致地层载荷的进一步增大。

(5) 由于步序多、开挖周期长，不能紧跟施作二次衬砌，初期支护大部分截面所承受的内力就已超过了其允许强度。 4.2.2 方案2的稳定性分析

与方案1相比较，方案2加强了初期支护强度，同时，地表进行了深孔注浆，改善了地层的力学性能，提高了围岩自身承载能力。

(1) 方案2中支护结构强度有所加强，地面深孔注浆也有助于改善地层的原始应力条件，使围岩承载力有所提高，因而反映到支护结构上的变位相对较小。

(2) 在各施工阶段，拱脚和导坑拱顶等部位均

• 294 • 岩石力学与工程学报 2003年

有应力集中现象，对受力不利。

(3) 在中洞施工阶段，引起中洞拱顶下沉就达101.3 mm，这是中洞跨度大及结构过于扁平所致。若中洞二次衬砌紧跟初期支护施作，可提高隧道的整体稳定性。

(4) 中洞开挖及初期支护后拆除导坑临时支护，对整座隧道的稳定性影响不大。 4.2.3 方案3的稳定性分析

虽然方案2中支护结构的变位和内力比方案1中的结果要小许多，但各个施工阶段的累计变形仍很大，而且变形量中横撑处的基脚沉陷占了很大比例。因此，方案3在方案2的基础上试图改善临时仰拱(横撑)的受力性能，增大临时仰拱的地基承载力，主要通过临时横撑之间纵向用工字钢焊接(间距 1 m)，使各横撑之间形成一整体桁架结构，以提高导坑支护结构承载力和控制变形的发展。采取这一措施并得到的左导坑上台阶开挖支护后，基脚下沉比方案2减小了13 mm，其他部位的位移和内力也有所减小。同时，由于变位减小，使开挖时地层的扰动范围得到有效控制，对下步施工有利。 4.3 施工方案的试验和确定

曾家坪一号隧道大跨段因其围岩条件恶劣、隧道跨度大以及结构扁平的特点，计算分析表明，在同等条件下，采用台阶法和中隔壁法时，支护结构大部分截面不能满足变形和强度要求，因而采用双侧壁导坑法施工是较为合理的。但在具体施工支护参数选择和施工细节方面应注意以下几点：

(1) 大跨隧道施工采取了刚度和强度较大的初期支护，较好地抑制了地层和支护结构的大变位。而在试验段支护结构采用了相对较弱的支护参数，则地面就出现大范围开裂，裂缝宽1～3 cm，地表下沉明显，对洞口山体稳定和下一阶段施工安全影响很大。

(2) 中洞开挖是整个施工的关键。位移较大时，中洞拱部二次衬砌应紧跟初期支护施工，与开挖面间距一般不超过12 m。

(3) 在施工各阶段的上下台阶不宜拉得过长，以使结构尽快封闭，增加整体受力性能。

(4) 在Ⅱ类围岩地段，应设置横撑临时支护，确保施工安全。

理论计算与现场试验均表明，在支护参数选择方面，方案3是较为经济合理的。 4.4 支护结构实测结果分析

为较全面地获得初期支护结构的变位、受力信

息，检验支护结构的安全和可靠性，在现场对初期支护结构进行了应力、应变综合测试。所得结果与计算分析较为吻合。

采用方案1实施时，在导洞1，2步开挖过程中，地表曾出现滑移现象，之后，为确保施工安全，采用了方案2，采取了深层抗滑桩对地表进行注浆加固等措施，状况明显好转。

洞口段采用方案1时，洞室开挖后难以形成承载拱效应，在开挖过程中曾出现坡体的开裂、失稳等现象，拱顶下沉值达127.5 mm，且初期支护出现喷混凝土开裂、钢架弯曲变形、拱顶下沉尚未收敛等现象。采用方案2后，拱顶下沉值约为53 mm，右导坑2步开挖下沉值比1步开挖下沉值大。

采用方案2时，由于内壁厚度较薄、无网，不能抵抗围岩的侧压力，从而产生较大的位移。底鼓最大应力为0.3～0.7 MPa，部分地段底鼓应力随时间的增长而增长，在仰拱铺设后，底鼓应力仍持续增长，直至距开挖面2D时，底鼓应力才基本趋于稳定。

5 岩堆体大跨隧道的施工特点与加固方案

5.1 隧道施工对岩堆体稳定性的影响

岩堆体是指松散岩石堆积体，属于不良工程地质，这是内昆铁路大跨段隧道围岩的重要结构特征之一。隧道施工对岩堆体稳定性的影响主要表现在岩堆体局部失稳(坍塌)和整体失稳(边坡滑移、开裂)两方面。在边坡分析中，首先应对自然状态下边坡稳定程度进行分析，确定大致滑动面位置、滑动趋势大小，即评价边坡的滑动安全系数。

条分法的基本出发点，是把土条作为刚体，按照极限平衡原则，对假想滑动面上土条进行力和力矩平衡分析，得到该滑裂面的安全系数，并经反复比选，确定出最小安全系数和失稳滑裂面[4

，5]

。

出于简便和实用的考虑，选用瑞典圆弧滑动法(见图2)进行分析，对于坡面形状及滑裂面任意，而且作用有各种荷载的情况，边坡稳定分析可采用Janbu的普遍条分法。

边坡安全系数定义为土条滑动面上的剪应力与抗剪强度之比，即

Ff

s=

ττ

(1) 式中：Fs为安全系数；τ为滑动面上的剪应力；τf

第22卷 第2期 张顶立等. 复杂围岩条件下大跨隧道修建技术研究 • 295 • xi R 18° A b i Wi Pi Pi+1 h i B Ti Ni

li 图2 瑞典圆弧滑动法示意图 Fig.2 Sketch of Sweden arc analysis method

为抗剪强度，

τf=c′+(σ−u)tanϕ′ (2) 式中：σ为法向应力；u为孔隙应力；c′，ϕ′为有效抗剪强度指标。

经过极限平衡分析，Fs可表示为

Fc′i

l

i

+(Wicosαi−uili)tanϕi′]

s=

∑[∑W (3)

i

sinα

i

式中：Wi为土条重量，αi为土条滑面与水平面夹角。

应用Janbu普遍条分法不仅可求出沿滑裂面的平均安全系数Fs以及滑裂面主应力和剪切应力的分布，还可求出各土条分界面上抵抗剪切的安全系数，供校核用。

工程实践表明，边坡稳定性与变形密切相关，边坡在失稳前，常有相当大的垂直沉降和侧向变形，隧道施工中，基本上是按照地表沉降和分层水平变位情况，判断边坡稳定性、滑移方向以及滑移面位置。

有限元法可计算出边坡内的应力分布和隧道开挖时边坡位移情况，这是进行边坡稳定分析的一个非常重要的手段，在国内外的边坡工程中得到了广泛的应用。本文采用ANSYS软件，对隧道开挖过程边坡横向影响进行了模拟，可得出以下结论： (1) 自重在边坡内产生剪应力，坡度越陡，剪应力越大，则边坡下滑趋势越明显。

(2) 边坡中、下部坡度较平缓地段土体起主要支持作用，洞口刷坡易削弱此支持作用，促使边坡上部土体下滑，造成地表开裂。

(3) 隧道施工所引起的土体水平位移和竖向下沉逐渐向外扩展。地表有自然坡度时，位移呈不对称分布。

(4) 导洞施作后，中洞开挖引起的土体变形主

要表现为竖向下沉。在浅埋段容易造成较大的拱顶

下沉和地表下沉，甚至坍塌，因此，在中洞开挖过程中，应及时进行初期支护和二次衬砌。 (5) 直线边墙部分在水平应力作用下产生较大的水平变位，最大变位位置和实际隧道支护开裂位

置基本一致。

(6) 仰拱施作后，可有效地改变结构受力性状，迅速抑制净空变位。

5.2 岩堆体隧道施工工艺与防坍塌技术

岩堆体松散，隧道开挖过程中围岩自承能力较差，容易坍塌[6

～8]

。因此，初期支护应加强，宜采

取早期强度高、刚度大的初期支护，控制围岩早期变形。在大跨段，应采取适应能力强的钢纤维混凝土。岩堆体隧道系统支护和预支护共同构成支护系统，预支护是整个支护体系中的一部分。

岩堆体围岩软弱，并且通常处于浅埋地段，施工期间早期压力大，围岩变形快，自稳时间短。初期支护强度不能满足围岩自稳的要求，容易出现坍塌。因此，防坍塌是岩堆体隧道施工的重点。

(1) 隧道设计应以强支护、抑制大变形和过量沉降为原则，加强初期支护。

(2) 在进行施工方案的选择时，应首先保证掌子面稳定性和预防坍塌。实践表明，依据岩堆体的地质特性，选用合理的施工方法是防坍塌技术的保证。

(3) 坚持“断面分割，化大为小，短进尺，弱爆破，强支护，勤量测，早闭合，衬砌紧跟”的施工原则，积极采用预支护和加固地层等辅助工法。 5.3 岩堆体的加固与抗滑

目前，应用较为广泛的岩堆体加固主要有地表深孔注浆、洞内导管注浆等。

地表深孔注浆适用于埋深H≤50 m的浅埋段，在地面向隧道洞身垂直钻孔，由于具有地面作业，施工场地宽畅，工作条件好，注浆可在隧道开挖前完成，注浆孔定向、定位较容易等优点，在内昆线岩堆体隧道施工中得到了广泛应用。

抗滑措施主要有削方减载、抗滑挡墙、各类抗滑桩、抗滑锚索以及各种排水措施等。抗滑桩的设计主要包括确定桩的平面布置、桩间距、桩身截面尺寸、锚固深度、桩身内力计算、桩身各部位的极限受力计算等。挖孔桩以人工挖掘成孔，配以相应的提升、运土、灌注设备来完成。抗滑锚索是在已成孔中将高强度钢绞线锚固在稳定地层中，并施加预应力，使之起到抗滑作用。

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6 结 论

本文通过系统的理论研究与实践，形成了对3线大跨隧道结构受力及围岩变形特点的系统认识，并直接用于指导设计和施工，在内昆线大跨隧道的修建中起到了重要作用，形成了复杂围岩条件下修建大跨铁路隧道的关键技术，主要包括：

(1) 依据大跨隧道的围岩条件以及结构扁平、稳定性差等特点，选择合理的开挖方式、施工工艺及辅助工法，如曾家坪一号隧道大跨段选用双侧壁导坑法施工，并配合洞口段、右导洞边墙及中导洞掌子面加固等技术措施。

(2) 由于结构扁平，尤其是浅埋地段的偏载现象明显，导坑的围岩应力分布呈不对称分布，内部围岩应力大于边墙，应采用不均衡支护体系。

(3) 强调初期支护的作用，使围岩荷载的大部分应由初期支护承担，由此加大了初期支护的强度，同时坚持二次衬砌紧跟的原则，可有效地减少二次衬砌的破坏。

(4) 针对岩堆体松散、开挖过程中自承能力差 的特点，宜采用早期强度高、刚度大的初期支护，控制围岩早期变形。同时，应采取有效的预支护措施，这也是整个支护体系的一部分。

参 考 文 献

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刘招伟，王梦恕，周世祥. 繁华城区修建大型地下立交多功能地铁车站技术[J]. 岩石力学与工程学报，1999，18(增)：1 014～1 016

潘家铮院士为《岩体工程学科性质透视》一书作序

由薛守义和刘汉东合著的《岩体工程学科性质透视》一书由黄河水利出版社2002年出版。中国科学院与中国工程院院士潘家铮教授为该书作序。潘院士的序中涉及岩体工程学科的哲学概念与研究思想，读来发人深省，特转介如下。潘院士在序言中说：“在工程设计中，我们要面临和处理众多不同的材料，从金属、混凝土到流体和沙、土、堆石，但最不可捉摸的还是岩体。岩体似连续又不连续，象固体又不是真正的固体，即使表面完整的岩体，内部也隐含着十分复杂、变化多端的因素，不论做多少勘探工作，难以完全查清，即使查得清，也不好处理。因此，岩体工程学科是在摸索中前进与发展的，迄今还难令人满意，至少还不能满足实践提出的各种要求，经验和类比还起着重要作用。我有时看到一些年轻的工程师，应用大型程序算出‘精确’的结果后十分满足，认为是个确定性的结果，并与规范要求对比(那里也有许多确定性的规定)，以判断设计的正确性，总不免若有所‘失’。其实，所有这些‘精确’成果，在某种程度上，都是建立在沙滩上的。在岩体工程中，应该说并不存在‘确定性的东西’。

‘不识庐山真面目，只缘身在此山中’。为了摆脱困境，最好暂时从细节研究中脱身出来。我们必须经常回顾并检讨岩体工程各学科的基本概念，对其研究的途径与方法进行哲学反思。该书的主要内容正是在这些方面。书中首先对岩体、岩体结构和岩体工程的基本概念进行了全面的分析，明确这些概念的内涵和外延，并从总体阐述了岩体工程诸学科的理论框架和学科性质；其次，在科学方法论的背景下，论述了岩体行为预测的原理和建模等基本问题；然后，全面探讨了求解岩体工程问题的经典力学途径和系统科学途径，前者包括经典力学分析的基本原理、岩体材料的强度理论和本构理论以及岩体力学试验的原则问题；后者包括系统范式的基本概念、混沌理论、突变论、专家系统、神经网络、综合集成等非线性科学理论及其在岩体工程中应用的有效性。最后，在对岩体工程问题中的不确定性进行详细分析的基础上，论述了岩体工程设计和施工原理与方法，并对岩体工程科学研究的原则进行简要的探讨，这显然是很有意义的。

在新世纪中，我们将面临一些重大的岩体工程问题，诸如数百米的高边坡稳定、300 m量级高坝的地基处理、巨型地下洞室施工和深部矿山的开挖，等等。在这种背景下，该书的出版是很有益的。相信这样一本著作的问世，一定会引起读者们的兴趣。作者们针对岩体工程领域中一些有争议的问题进行探究批判，提出自己的看法，也必然会引起讨论。鉴于岩体工程问题的复杂性以及学科发展尚不完善，学术界存在不同观点是正常的。我并不是岩体工程专家，更无资格把作者们的看法捧为定论，只是觉得这类研究对于弄清岩体工程学科的轮廓、明确问题的实质、确定研究方向与途径，确实具有重要意义，所以乐见其问世。”