三、輔助工法的分類輔助工法按其作用目的分為穩(wěn)定掌子面、控制地表下沉和加強圍巖、地下水處理等３類。１、穩(wěn)定掌子面的輔助工法掌子面：施工中的開挖面。近年由于山嶺隧道的增加，在自穩(wěn)性差的圍巖中施工的情況愈來愈多，掌子面穩(wěn)定問題成為隧道開挖技術中的重要問題。7/21/20231第四章第四節(jié)盾構法采用各種輔助工法，提高掌子面和拱頂的穩(wěn)定。7/21/20232第四章第四節(jié)盾構法２．穩(wěn)定地表及地表下沉的輔助工法分為改善整體圍巖和改善掌子面上方圍巖為目的的兩大類。（１）改善整體圍巖的輔助工法有藥液壓注法、凍結法及垂直錨桿法。①藥液壓注法壓注法是向地層中壓注漿液，造成固結土，降低地層的透水性，同時強化地層，是構筑地下結構物中不可缺少的輔助工法。

7/21/20233第四章第四節(jié)盾構法②凍結法地層凍結工法是地層改良工法的一種，在軟弱地層和有地下水的地層暫時地人工凍結形成凍土，利用凍土的穩(wěn)定作用和遮水作用構筑結構物，工程完成后再把凍土解凍，恢復原地層的工法。特點：適用于構筑地層；凍土堅固、遮水性高；容易預測凍結范圍，可靠性高；對大氣和地下水無污染；與其他工法比較工費高等該法分為低溫液化氣方式（直接方式）和鹽水方式（間接方式）兩種。7/21/20234第四章第四節(jié)盾構法③垂直錨桿法在隧道開挖前，在隧道上部鉆孔，鉆孔中插入粗鋼筋，再充填砂漿或水泥漿，在地層中形成任意程度的棒狀的鋼筋加固體，可以阻止因開挖產生的圍巖變形，．提高圍巖的抗剪切強度。在防止地表下沉、穩(wěn)定隧道掌子面。處理偏壓、防止坡面崩塌等情況時十分有效。在淺埋的軟弱圍巖和滑坡地段等施工條件惡劣的地點，應用極為廣泛。

7/21/20235第四章第四節(jié)盾構法（２）改善掌子面上方圍巖改善掌子面上方圍巖的輔助工法有管棚法、水平高壓旋噴法兩種。①管棚是在隧道開挖之前，沿隧道開挖斷面外輪廓，以一定間隔與隧道平行鉆孔、插入鋼管，再從插入的鋼管內壓注充填水泥漿或砂漿，來增加鋼管外周圍巖的抗剪切強度，并使鋼管與圍巖一體化的方法。一般多在洞口施工時采用。根據使用的鋼筋直徑分類，有小直徑鋼管管棚和中、大直徑鋼管的管棚。7/21/20236第四章第四節(jié)盾構法管棚工法的效果主要為梁效應和加強效應：·梁效應是指鋼管先行施設后，在掘進時，鋼管在掌子面和后方的支撐下，形成梁式結構，可防止圍巖的崩塌和松弛。·加強效應是指鋼管插入后，壓注水泥漿，加強了鋼管周邊的圍巖。7/21/20237第四章第四節(jié)盾構法②水平高壓旋噴法在掌子面與隧道軸線平行時，用特殊機械鉆孔，同時向管體內高壓噴射水泥漿液，形成５０～７０ｃｍ的圓柱體（樁）的工法。是改善掌子面自穩(wěn)性和控制地表下沉的較好的方法。缺點是設備龐大。

7/21/20238第四章第四節(jié)盾構法３．地下水對策輔助工法涌水的對策工法大體上分為兩大類，即排除涌水的方法（降低地下水位法）和阻止涌水的方法（止水法）。（１）降低地下水位法①從地表降低地下水位在地面設深井點②從隧道內降低地下水可在隧道內設深井點、水平鉆孔、超前坑道等，7/21/20239第四章第四節(jié)盾構法（2）止水工法一般配合排水法進行藥液壓注工法壓氣工法凍結工法7/21/202310第四章第四節(jié)盾構法§4-8量測技術一、信息化施工、量測的必要性隧道工程是實踐很強的學科，既不能單靠理論推導也不能完全采用工程類比。近年來，普遍采用的信息化施工，即可使經驗方法科學化，又可使理論分析具有實際的背景。1、信息化施工（情報化設計）

7/21/202311第四章第四節(jié)盾構法(1)概念是指通過施工前和施工過程中對導洞、試驗洞或正洞的量測（包括拱頂沉降、洞周收斂變形、地中變位、支護與圍巖相互作用力等），以這些實測的量測值作反演分析，用來監(jiān)控圍巖和支護的動態(tài)及穩(wěn)定與安全，根據及時獲得的量測信息進一步修改和完善原設計；并指導下階段施工；確定支護施作方式和時間；調整施工參數：以期獲得最優(yōu)地下結構物的一種方法。7/21/202312第四章第四節(jié)盾構法（2）流程圖（P146、圖4-14）7/21/202313第四章第四節(jié)盾構法（3）過程：①預設計在初步地質調查和室內巖石力學試驗基礎上，通過理論分析或工程類比對支護結構和施工決策做出預設計②現(xiàn)場監(jiān)測然后，在施工中對圍巖和支護結構的力學狀態(tài)的變化進行監(jiān)測，③數據分析和處理將所量測到的能反映隧道結構體系力學狀態(tài)的物理量（如坑道周邊某些測點上的位移值，或某一基線上的凈空變化值）加以綜合和處理。7/21/202314第四章第四節(jié)盾構法④信息反饋通過所謂“反分析”技術，根據監(jiān)測的信息反推出表征圍巖性態(tài)及其地質環(huán)境的初始參數，然后再將它輸入模型中重新進行理論分析，并根據新的計算結果及時調整和確定支護結構的參數和施工決策。（4）特點施工監(jiān)測、理論分析、經驗判斷相結合，調查、設計、施工相交叉的設計、施工流程，非常符合隧道工程特點的。7/21/202315第四章第四節(jié)盾構法2、量測是信息化施工中非常關鍵的一環(huán)，不可缺少二、量測方法及設備1、收斂計（1）收斂：坑道開挖后，隨著圍巖應力重分布，坑道相對側壁的距離將產生變化，當圍巖應力趨于平衡時，這種變化逐漸趨于穩(wěn)定，這變化過程稱為“收斂”。（2）收斂量測這種相對距離的量測稱為收斂量測。7/21/202316第四章第四節(jié)盾構法（3）收斂計量測收斂的儀器稱為收斂計。

7/21/202317第四章第四節(jié)盾構法2、機械式鉆孔位移機械式鉆孔位移計的原理是在孔內設一根測桿，一端固定在鉆孔底部，另一湍于孔口，用百分表測量鉆孔口壁與鉆孔底固定點間相對位移，如果鉆孔深度位于原巖，可粗略認為測值值為絕對位移。7/21/202318第四章第四節(jié)盾構法３．液壓式測試元件液體的流動性和體積不可壓縮性，使它可成為傳遞壓力和變形的理想介質。液壓式元件就是利用液體作為傳遞介質的一種元件。。其代表性元件有壓力枕和液壓式壓力盒兩種。４．錨桿拉力計錨桿拉力計主要用于錨桿拉拔試驗。５．振弦式測試元件金屬弦的自振頻率，與其受力有關，可用于測應力、應變、壓力等。7/21/202319第四章第四節(jié)盾構法６．巖土壓力盒主要用來測定邊界的接觸壓力、壓力盒的量程和精度取決于受力的膜的厚度。7、隧道激光斷面測量儀主要是采用非接觸測量方式，并通過全斷面測量采集數據，處理數據并提供斷面圖形以及各測點坐標，獲得實際斷面與設計斷面的差異。如超欠挖狀況，通過噴錨前后和襯砌前后的斷面對比，可獲得其噴層厚度和襯砌厚度。7/21/202320第四章第四節(jié)盾構法7/21/202321第四章第四節(jié)盾構法三、現(xiàn)場監(jiān)控量測的設計1、現(xiàn)場監(jiān)控且測的技求要求（１）快速埋沒測點；（２）一次量測的時間盡可能短；（3）量測元件有足夠精度，良好的防震、防沖擊波的能力，埋沒后能長期、有效的工作；（４）量測數據直觀。準確可靠，不必復雜計算即可直接應用。7/21/202322第四章第四節(jié)盾構法2、監(jiān)控量測項目a、以監(jiān)控地下結構物穩(wěn)定性為目的項目（1）地質和支護狀況觀察；（2）周邊收斂、拱頂下沉量測；（3）地表、地中下沉、圍巖松弛范圍量測；（4）圍巖內部位移量測（地表或洞內設點）；（5）襯砌內的應力和應變量測（切向或徑向的應力）：（6）噴層表面應力，接觸應力和錨桿軸力量測。7/21/202323第四章第四節(jié)盾構法2、以監(jiān)控質量為目的項目（1）錨桿拉拔力量測；（2）噴射混凝土與巖石粘結力試驗；（3）噴射混凝土強度質量的控制和單軸抗壓極限強度的驗收；（4）噴射混凝土厚度檢查和粉塵測定；（5）初期支護外觀與隧道斷面尺寸的檢驗；（6）二次襯砌抗壓強度和厚度的檢查。7/21/202324第四章第四節(jié)盾構法四、現(xiàn)場監(jiān)控量測的方法1、地質和支護狀態(tài)觀察地質和支護狀態(tài)觀察包括工作面觀察和支護結構的支護效果觀察。（１）觀察頻率每一循環(huán)進尺，都必須進行一次工作面觀察，對已成洞地段主要是支護效果的觀察。（２）觀察內容工作面工程地質和水文地質情況觀察和描述。工作面附近初期支護狀態(tài)觀察和已成洞的支護效果觀察：包括錨桿錨固效果，噴層開裂部位、寬度長度及深度，模筑混凝土襯砌的整體性，防水效果等，7/21/202325第四章第四節(jié)盾構法２．周邊位移量測（P218）（1）基本概念①收斂隧道內壁面兩點聯(lián)線方向的位移之和稱為“收斂”，②收斂量周邊位移量測稱“收斂量”。③相對收斂④收斂速度7/21/202326第四章第四節(jié)盾構法（2）收斂量測設計①量測斷面間距應保證沿隧道軸線每類圍巖至少有一個量測斷面。②量測頻率按P218表４一３５取值，③原始記錄及量測資料整理7/21/202327第四章第四節(jié)盾構法３．拱頂下沉量測（1）拱頂下沉值隧道拱頂內壁的絕對下沉量（2）拱頂下沉速度單位時間內的拱頂下沉值。拱頂下沉量測的斷面間距、頻率、初讀數的測取等要求同收斂量測。每個斷面布置１～３個測點，測點設在拱頂中心及附近。7/21/202328第四章第四節(jié)盾構法4、地表及地中下沉量測淺埋隧道開挖時必然引起地面沉陷，量測的目的是了解地面下沉范圍和量值，地面及地中下沉隨工作面推進的規(guī)律，以及下沉穩(wěn)定的時間。一般用水平儀量測。５．圍巖內部位移量測是選擇量測項目，主要目的是了解隧道圍巖的徑向位移分布和松弛區(qū)域范圍，獲得決定錨桿長度的判斷資料。7/21/202329第四章第四節(jié)盾構法６．錨桿軸力量測量測錨桿中的變形，求出錨桿軸力。與收斂量測及圍巖內位移量測一起研究和修正錨桿的設計參數。主要使用量測錨桿。量測錨桿的桿體是用中空的鋼材制成，其材質同錨桿一樣。７．襯砌應力量測襯砌應力量測量是為了研究一次襯砌或二次襯砌內的應力分布以及外荷載情況，作為分析和評定安全性的依據。7/21/202330第四章第四節(jié)盾構法五、量測數據的反饋1、信息反饋修正設計信息反饋修正設計指在隧道開挖后，根據施工信息對施工前預設計所確定的結構形式、支護參數。預留變形量。施工工藝和方法以及備工序施作的時間等的檢驗和修正，貫穿于整個施工過程的設計階段。信息反饋修正設計包括施工方法變更的建議、施工工序的更改、預留變形量的修改或確認、設計參數的修改和確認、采用輔助施工措施的建議等。7/21/202331第四章第四節(jié)盾構法2、反分析計算（1）目的是利用已經