隧道工程的意义
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隧道工程的意义范文第1篇
中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：
1 隧道工程地质分析:1.1方案比选：对各个隧道方案，从地质角度比较论证。论证隧道的安全性、稳定性、合理性等;其次进行综合论证，从整体式路基、分离式路基、桥梁、洞外接线合理性、经济性等进行综合分析、论证比选。1.2围岩评价：从围岩的强度、变形性、裂隙发育的情况，岩体完整性、水文地质条件、抗风化情况、弹性波速等方面进行分析与评价，以定性评价为主，以定量评价为辅。1.3水文地质条件评价：预测隧道分段涌水量大小，论证地下水对隧道的影响程度、方式、大小，随季节变化规律等。1.4环境地质评价：评价隧道修建对周围地质环境破坏程度以及带来的环境地质问题;隧道开挖降低地下水后对周围工、农业生产的影响和居民生活的影响等。
2 隧道位置与洞口位置的选择
2.1隧道位置选择:(1)隧道位置选择的一般原则：在修筑隧道时，出现断层破碎带或较大的断层的地带最好避开，如果无法避开时，最好与断裂带垂直或以一定的角度斜交。在新构造运动活跃地区，应避免通过主断层或断层交叉处;在倾斜岩层中，隧道应尽量垂直岩层走向通过;在褶曲岩层中，隧道位置应选在褶曲翼部;隧道应尽量避开含水地层、有害气体地层、含盐地层与岩溶发育地段。隧道一般不应在冲沟、山洼等负地形地段通过，因冲沟、山洼等存在，反映岩体较软弱或破碎，并易于集水。(2)岩层产状与隧道位置选择：①水平岩层:在缓倾或水平岩层中，垂直受压严重，对洞顶不利，而侧压力小，对洞壁有利。若岩层薄，层间联结差，洞顶常发生坍塌掉块。因此隧道位置应选择在岩石坚固，层厚较大、层间胶结好，裂隙不发育的岩层内。②倾斜岩层:当隧道轴线与岩层走向平行时，若隧道围岩层厚度较薄时，层间联结会较差，则隧道两侧边墙所受侧压力不一致，会出现边墙变形破坏的现象。因此隧道位置应选在岩石坚固、层厚大，层间联结好的同一岩层内。当隧道轴线与岩层走向垂直时，岩层在洞内能形成稳定性好的自然拱，这是隧道布置的理想方式。若岩层倾角小而裂隙又发育时，则在洞顶被开挖面切割而成的楔形岩块易发生坍落[1]。(3)地质构造与隧道位置选择：褶皱构造:当隧道轴线与褶皱轴平行时，沿背斜轴或向斜轴设置隧道都是不利的，因为褶皱地层在受到猛烈的挤压和伸缩，会出现岩层破碎洞顶坍落，且在褶皱内经常会有大量的地下水，对隧道造成一定的危害，所以应选择在褶皱两翼的中部修建隧道。
2.2洞口位置选择：洞口位置选择应保证隧道安全施工和正常运营，根据地形、地质条件，着重考虑边坡及仰坡的稳定，并结合洞外工程及施工难易情况，分析确定。一般情况宜早进洞晚出洞。在稳定的陡峻山坡地段，一般不宜破坏原有坡面，可贴坡脚进洞。在有落石时，则应延长洞口，预留落石的距离。隧道洞口应尽量避开褶曲轴部受挤压破碎严重，为构造裂隙切割严重的地带，以及较大的断层破碎带，因为这些地段容易造成崩塌、落石与滑坡等不良地质现象。隧道洞口应尽量选择岩石直接露出或坡积层较薄，岩体完整、强度较高的地段。
3 地下水、地温及有害气体
3.1地下水：涌水和浸水是地下水对隧道的主要影响，隧道涌水隧道穿过含水层时，地下水涌进隧道，将会大大增加排水、掘进和衬砌工作的困难。在隧道穿过储水构造、充水洞穴、断层破碎带时，会遇到突发性的大量涌水，危害最大。在土及未胶结的断裂破碎带中，涌水的水压力和冲刷作用，可能导致隧道围岩失去稳定性。隧道涌水量取决于含水层的厚度、透水性、富水性、补给来源，以及隧道的长度和断面大小。当预计地下水对隧道的影响较大时，应通过勘探、试验，查明上述水文地质要素，并计算隧道涌水量.作为排水设计的依据。隧道浸水地下水的活动会使岩石的物理力学性质发生改变，例如会降低岩体强度，加速岩石风化和破坏。地下水在软弱结构面中活动，可起软化、作用，可能会造成岩块坍塌。例如地层有粘土、无水石膏等，在水的作用下，体积膨胀，地层压力大大增加。
3.2地温：在开挖深埋山岭隧道时地温是一个重要问题。一般工人在40℃下才能正常工作，而在潮湿的坑道中，当温度达到40℃时就不能正常工作，必须采取降温措施，因此对深埋隧道内的温度应进行预测是很有必要的。在常温层以下，地温则随深度增加而增加。地温增加1℃所需下降深度(以米计)称为地温梯度。地温梯度受地形起伏、岩层导热率和含水量、地下水温度及火山活动等因素的影响，各地不完全相同[2]。
3.3有害气体:在开挖隧道时，常会遇到各种对人体有害、易燃、易爆的气体。在工程地质勘探时应注意查明隧道所通过的地层中含有的各种有害气体，并提出相应的防护措施。
常见的有害气体:①易燃、易爆炸的气体，如甲烷(CH4);②无毒的窒息性气体，如二氧化碳(CO2 ,氮(N);③易燃的有毒气体，如硫化氢(H2S)。易燃的有毒气体溶于水生成淡硫酸液，对隧道初砌的石灰浆、混凝土及金属有腐蚀作用。
当隧道通过煤系，含油、碳和沥青地层时，常有碳氢化合物的气体溢出，特别是甲烷。在含碳地层中开挖隧道时，常会遇到二氧化碳气体。在硫化矿床或其他含硫地层中，会遇到硫化氢气体。
4 影响隧道围岩稳定性的主要因素
隧道围岩是指隧道周围一定范围内，对隧道稳定性能产生影响的岩体。隧道穿越山岭时，破坏了原有的应力平衡，在隧道围岩中产生新的应力和变形，这种应力及松动岩层作用在初砌层上的压力称为山体压力[3]。山体压力是评定隧道围岩稳定性的主要内容，也是隧道衬砌设计的重要依据。下面就影响隧道围岩稳定性的主要因素进行分析。
4.1地质因素:地质因素包括岩层产状、地质构造、地下水、地应力，以及地震烈度。地震烈度较高时，地层会出现滑动、断裂等情况，损坏隧道。一般是破碎岩层比完整岩层影响大，软弱岩层比坚硬岩层影响大，表层岩层比深层岩层影响大，非均质岩层比均质岩层影响大，含水岩层比不含水岩层影响大，洞口部位比洞体部位影响大。
4.2工程因素:工程因素包括隧道的埋深、几何形状、跨度和长度，施工方法、围岩暴露时间及衬砌类型等，这些因素影响围岩应力的大小和性质。例如在隧道施工前勘察工作没做好，或各方面没有协调好，选择的施工方法不正确，会影响围岩应力，如果不做好预防及安全工作很可能导致严重的工程事故。
5结语
隧道地质勘探（察）是工程建设的重要组成部分，地质勘探（察）报告是隧道工程设计和施工的重要依据。因此，加强对地质勘探（察）技术的研究对于我国的工程建设事业具有重要意义，而且它在一定程度上决定了我国经济建设发展的快慢。在实际勘探（察）过程中，隧道地质勘探（察）企业对每一项勘探数据都要进行双重复核切实保证勘探数据的有效性。
[参考文献]
[1]杨敬源.井壁稳定性若干力学问题的研究[D].哈尔滨工程大学，2009.
隧道工程的意义范文第2篇
关键词：新意法，基本原理，设计施工流程，应用
中图分类号：TU2文献标识码： A
引言
意大利的Pietro Lunardi教授在20世纪70年代中期开始对数百座隧道进行理论和现场试验研究，在围岩的压力拱理论和新奥法施工理论的基础上提出并逐步创立了岩土控制变形分析法(ADECO-RS法)，并已纳入意大利隧道设计和施工规范。2006年11月，在北京召开的“中国高速铁路隧道国际学术研讨会”上，意大利特莱维集团对ADECO-RS法做了专题报告，并将其用中文解释为“新意法”，即“新意大利隧道施工法”。
1 新意法基本原理
新意法强调利用超前核心土的稳定性来控制隧道变形，将隧道变形分为收敛变形、预收敛变形和超前核心土的挤出变形，如图1所示。超前核心土是指隧道掌子面前方未开挖的圆柱形土体，圆柱体的长度和直径大致等于隧道直径的1~1.5倍[1,2]。收敛变形是指隧道开挖后，由于应力释放产生的径向变形。隧道预收敛变形是发生在隧道掌子面前方未开挖的理论隧道轮廓线的收敛变形。挤出变形发生在隧道掌子面，沿隧道水平轴线向外发展，掌子面向外挤出的变形。新意法基本理论认为掌子面挤出变形和超前核心土的预收敛变形发生在前，洞周收敛变形发生在后，前两者是开挖后隧道产生收敛变形的原因，而超前核心土的变形大小取决于其强度和刚度。因此，可以通过改善超前核心土的强度和刚度来控制预收敛变形和挤出变形，进而控制开挖后隧道的收敛变形，保证隧道的长期稳定。
图1 新意法隧道的变形
2 新意法设计施工流程
新意法隧道设计施工主要包括勘察阶段、评价阶段、设计阶段、施工阶段和监控阶段五个阶段来进行动态施工。
（1）勘察阶段：确定影响隧道稳定的围岩的岩土力学性质，根据地质力学性质分析地层原有的平衡状态。
（2）评价阶段：根据勘察阶段获得的信息和数据，预测隧道在无支护条件下的变形响应，通过分析掌子面挤出压力和挤出形变之间的关系，将隧道划分为A类：掌子面稳定、B类：掌子面短期稳定、C类：掌子面不稳定，其判定标准见表1[3]。
表1 新意法隧道稳定性分类判定标准
分类 隧道稳定性分类判定标准
地层强度 成拱效应 围岩变形 掌子面 地下水 支护方式
A类 能够保持隧道稳定 接近开挖轮廓 弹性 掌子面稳定 只要地下水不降低地层的强度，隧道稳定性就不受地下水影响 一般处理，主要是防止围岩弱化和保持开挖轮廓面的稳定
B类 能够保持隧道短期稳定 远离开挖轮廓 弹-塑性 掌子面短期稳定 地下水会降低地层强度，从而影响隧道稳定性，需要把动态地下水从超前核心土中排出 在掌子面后方采取传统的径向围岩约束措施，有时需要采取掌子面前方超前约束措施
C类 小于地层应力，隧道失稳 无法成拱 不稳定 掌子面不稳定 必须采取措施把动态地下水从超前核心土中排出，否则将严重影响隧道的稳定性 必须对掌子面前方地层进行超前加固，以提供能够形成人工成拱效应的超前约束作用
（3）设计阶段：根据前两个阶段的分析，针对隧道稳定性的不同类别，提出加固隧道的设计方案、控制变形的技术手段及支护参数、监控方案等。对稳定性为A类隧道，可以采用与新奥法相同的常规支护方式。对稳定性为B类隧道，根据隧道所要达到的施工进度，在预支护和常规支护之间选择，控制好预收敛变形。对稳定性为C类隧道，在常规预支护外，采用加强预支护措施，控制好掌子面的挤出变形和预收敛变形。另外，对三类稳定性隧道，若有地下水影响还应插入排水管进行排水。
（4）施工阶段：确定隧道开挖进尺、掘进速度、下一循环支护措施的施作时间等参数。同时，采用全断面机械化开挖，减少对围岩的扰动、提高施工进度。及时施作仰拱，封闭衬砌，限制围岩的收敛变形。
（5）监控阶段：与施工阶段是同时进行的，施工阶段的监测内容包括围岩收敛变形、隧道预收敛变形和掌子面挤出变形，根据埋深不同可能会增加量测深度范围。根据实时监控反馈的信息，检验设计支护措施及施工方案是否正确，可优化支护措施、调整隧道掘进速度和开挖步骤等参数。
3 新意法在浏阳河隧道过河段工程的应用
武广铁路客运专线浏阳河隧道过河段下穿浏阳河，长度362m，洞顶覆盖层厚度19.1~23.8m，围岩为Ⅴ级，开挖跨度15m，开挖高度13.48m，开挖面积约170m2。工程设计采用新意法理论进行设计，判定隧道围岩稳定性属于B类短期稳定状态[4,5]。施工中采用拱部140°范围内设置大管棚（φ108，长度18m，环向间距0.4m，纵向间距12m一环，搭接长度不小于6m，外插角不大于12°）配合超前小导管（φ42，长度3.5m，环向间距0.4m，外插角10°~20°，搭接长度不小于1m）注浆加固地层，控制隧道预约束变形，防止开挖面顶部的坍塌；掌子面超前核心土采用玻璃纤维锚杆（φ25，长度18m，按1.5m×1.5m梅花形布置，纵向间距12m一环，搭接长度不小于6m）注浆加固地层，控制掌子面超前核心土的挤出变形[6]。虽然地质条件很差，但按新意法进行设计和施工，降低了风险，取得了较好的效果。
4 结语
（1）新意法适用于各种地层，尤其在极为复杂的不良地层中优势明显，采用全方位支护加固围岩，全断面机械化施工，可有效控制施工进度、工程质量和施工安全。但新意法在我国还没有广泛的推广应用，还需要广大科研和技术工作者开展大量的研究和实践工作，促进该先进技术的推广。
（2）在新意法的应用实践中，应结合我国工程实际，不断改进、完善、创新，逐步探索并形成符合我国实际工况的隧道设计施工理论和方法。
（3）新意法是在围岩压力拱理论和新奥法施工理论的基础上提出来的，笔者认为其最根本的核心思想与新奥法依然是一致的，即加固围岩，充分发挥围岩的自承能力，新意法加固围岩是包括了超前核心土在内的全方位的加固，是对新奥法的继承、发展和创新。
（4）笔者认为新意法与新奥法一样是隧道开挖施工的指导原则和思想，不应把它理解成一种固定的工法，而限制了新意法指导思想下各种工法的发展和创新，尤其是其加固超前核心土的预约束技术。
参考文献
[1] 翟进营，杨会军，王莉莉. 新意法隧道设计施工概述[J]. 隧道建设，2008.02，Vol.28（1）：46-50
[2] 关宝树，赵勇. 软弱围岩隧道施工技术[M]. 北京：人民交通出版社，2011
[3] 李开庆，唐天龙. 新意法概述及其应用建议[J]. 山西建筑，2013.10，Vol.39（28）：170-172
[4] 赵录学. 关于新意法隧道设计的几点建议[J]. 现代隧道技术，2012.2，Vol.49（1）：50-52
隧道工程的意义范文第3篇
关键词 二次焙烧；隧道窑；工艺流程；优化；设计；分析
中图分类号 TQ127 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）121-0160-01
1 传统二次焙烧隧道窑存在的问题分析
大量的工程实践研究结果显示：在应用浸渍电极支持二次焙烧作业的过程当中，不利问题主要表现为以下几个方面：首先，对于燃料的消耗较高，对于环境污染影响较大；其次，由焦油沥青挥发所产生的可燃性气体极有可能在窑内作业环境下出现燃烧问题，导致整个二次焙烧生产系统的使用寿命严重下降；最后，无法确保二次焙烧制品在整个预热过程中预热性能的均衡性，受到上下部位置较大的温度差异因素影响，无法确保制品质量的有效性。针对以上问题，展开有关建立在内燃式电极支持下的二次焙烧隧道窑应用研究工作。
2 二次焙烧隧道窑基本工艺流程分析
1）在二次焙烧制品进入隧道窑生产作业系统内部之后，需要按照预先设定的送车速度均匀通过预热带区域（在本文所研究二次焙烧隧道窑结构系统当中，预热带整体长度表现为9.5个移动车位长度），在此过程当中完成二次焙烧制品的预热处理。特别需要注意的一点在于：在预热带的末端位置，需要将隧道窑窑顶位置温度严格控制在300℃单位以上。
2）在二次焙烧制品完成预热处理之后，需要进入烧成带区域进行二次焙烧处理。在本文所研究二次焙烧隧道窑结构系统当中，整个烧成带共包括15个移动车位长度，总长度约为45.5 m单位。可以说，烧成带区域是整个二次焙烧隧道窑最主要的处理区域。按照这一区域内工作温度要求的差异性，还可以对其进行进一步细化。具体而言，主要可以归纳为以下几个方面。
①首先是均热升温区域：这一区域主要包括9个移动车位长度，经由上一步骤对二次焙烧制品进行有效预热处理的基础之上，在制品通过均热升温区域的过程当中，能够通过有效的加热反应确保制品能够基本达到或是接近电极二次焙烧对于制品温度状态的相关要求。
②其次是均温区域：该区域温度表现为整个二次焙烧隧道窑内最高温度区域。通过均温区域的有效处理，能够确保进入隧道窑内部二次焙烧处理制品中所含有的浸渍剂成分得到充分且有效的炭化处理。这一区域主要包括3个移动车位长度，在实践应用过程当中，能够将二次焙烧制品中所含有的，表现为液态属性的焦油沥青成分予以有效熔析处理，在此过程当中确保其能够在隧道窑反应内部进行有效且充分的燃烧。需要特别注意的一点在于：受到焦油沥青成分充分燃烧的因素影响，导致这一区域，乃至整个二次焙烧隧道窑内部温度状态可能处于不稳定或是瞬时性波动状态。出现这一问题的情况下，要求工作人员能通过对热工参数的调整，最大限度的将可燃物的燃烧能够在隧道窑内部既定区间内予以实现
③最后是冷却区域：整个冷却区域主要包括12个车位，总长度约为36m单位。在经过均温处理之后，制品还需要通过冷却带进行冷却降温处理，在达到较低温度之后才能够允许出窑。
3 二次焙烧隧道窑工艺流程的优化设计分析
在实际工作过程当中，发现整个二次焙烧隧道窑的在正常运行状态下频繁出现风机爆裂问题。此类问题最为显著的特征在于：受到风机装置外壳壳体内部气流发生瞬间性爆裂问题的因素影响，导致风机外壳部件或是轴承座部件发生不同程度破损，并飞溅出机体的事故问题。由此不仅导致整个二次焙烧隧道窑的正常工作运行受到了极为不利的影响，同时也可能对现场工作人员的人身安全带来严重隐患，亟待对其进行改进与处理。
1）导致二次焙烧隧道窑风机爆裂的因素分析：在进行改造之前，整个二次焙烧隧道窑工作面风机所处的主要工作环境示意图如下图所示（见图1）。从图1所反映的实际情况当中不难发现：在二次焙烧隧道窑的正常运行作用之下，风机装置主要存在有如下几个方面的典型问题。
①首先，受到整个二次焙烧隧道窑缺乏密封设计的因素影响，导致两侧位置窑门与窑墙间隙位置存在大量的空气流入问题。与此同时，进出窑车过程中对于窑门的频繁性开启动作同样
可能导致大量空气进入隧道窑内部。以上诸多方面的问题最终致使二次焙烧隧道窑窑内空气系数高于规定取值（规定取值为系数1），从而也就使得整个二次焙烧隧道窑内部始终处于氧化性状态。
②其次，受到二次焙烧隧道窑在运行过程中煤气烧嘴的燃烧方式表现为扩散模式，从而导致在压力过高或是煤气流动速度过快的影响因素作用下窑内出现脱火问题。更为关键的一点在于：对于环境温度处于500℃单位以下的低温区域而言，制品二次焙烧处理过程中所外泄的大量挥发性成分并无法得到有效利用，导致其直接流进烟道位置，由此也就加重了可燃性气体成分的在窑内中的含量。
2）有关二次焙烧隧道窑工艺流程的优化分析：结合对以上问题的分析，最好的处理方式在于实现对二次焙烧隧道窑窑内空气含量的可靠性控制。在此基础之上解决二次焙烧过程中残余煤气的可靠性挥发与充分利用问题。即可以采取应用洗涤塔进行烟气洗涤处理的方式，确保风机爆裂问题能够得到有效控制，一方面沉降炭黑，另一方面消除明火。改进之后的整个二次焙烧隧道窑工作面风机所处的主要工作环境示意图如下图所示（见图2）。
4 结束语
通过本文以上分析不难发现：通过工艺流程优化设计与改造的方式，能够显著提高二次焙烧隧道窑的实际工作质量与工作稳定性，且兼具安全性的有效提升，重要意义突出，以上问题希望能够引起各方关注与重视。
参考文献
[1]余德麒，施正伦，肖文丁等.石煤灰渣二次焙烧稀酸浸出提钒工艺条件[J].过程工程学报，2010，10（4）：673-678.
[2]张东，张峰.280kA电解槽二次焙烧启动生产实践[J].金属材料与冶金工程，2012，40（2）：28-31.
隧道工程的意义范文第4篇
关键词：地铁区间隧道盾构机
成都市地铁一期工程为规划地铁一号线的红花堰至世纪广场段，正线全长15．15km，其中地下线长11．92km，高架及过渡段长3．23km。计有车站13座，车辆段及综合基地1处，控制中心1座，主变电所1座。
1环境条件
成都市地铁一期工程位于成都市中心南北主轴线和主要客运交通走廊内，沿线建筑物密集，商贸繁荣，交通十分紧张。线路途经火车北站、骡马市、市体育中心、天府广场、省体育馆、火车南站、行政广场、世纪广场等交通枢纽和主要客流集散点以及待开发的城南市级副中心和高新技术产业开发区。
2地质情况
成都市地铁一期工程沿线第四系地层广布，基岩埋藏较深，由北向南第四系地层厚度逐渐变薄．其厚度36．5-15m，自上而下有下列各层：
2．1人工填筑层(Q4ml)
2．2第四系全新统冲积层(Q4al)
上部为可塑粘土或粉质粘土、粉土，厚0．6～4．1m，北薄南厚。下部为卵石土，湿～饱和，稍密密实，厚2~10m。卵石成份为岩浆岩质、变质岩质，呈圆形、亚圆形，多为微风化，少为中等风化。卵石粒径一般为4-9cm，部分大于12cm，含少量粒径大于20cm的漂石。
2．3第四系上更新统冰水沉积、冲积层(Q3fgl+a1)
当其上无全新统(Q4al)覆盖时，一般具二元结构：上部为可塑粘土、粉质粘土，厚0．8~6．4m；下部为卵石土，饱和，—般中密—密实，少为稍密，厚7．0～15．om，北段沙河附近厚度大于25m，卵石呈圆形、亚圆形，岩浆岩质、变质岩质，多为微风化，少为中等风化，卵石粒径一般为5～8cm，部分大于15cm，由于冰水的携带作用，沉积了较多的大粒径砾石，据试验段地质详勘报告和全线地质咨询报告，现已发现最大粒径达到670nllrl，试验段卵石粒径分析表示：漂石(>200mill)：O～22．3％，卵石(20～200mm)：45．6％-74．6％，砾石(2—20mm)：3．1％-20．1％，砂粒(<2mm)：5．3％-38．1％。卵石单轴抗压强度65．5-184MPa，平均102．2MPa，极值为206MPa。在该层中还存在钙质胶结、半胶结的砾石层，硬度大，相当于C10-C20。
2．4第四系中更新统冰水沉积、冲积层(Q2fgl+al)
主要为卵石土，饱和，中密-密实。一般厚3~9m，最薄1．4m，局部大于15m，9陌成份为岩浆岩质、变质岩质，多为中等风化，具弱钙质胶结，粒径3-8cm，部分大于15cm，含少量大于20cm的漂石。
2．5白垩系上统灌口组(K2g)
泥岩，紫红色，泥质结构，中厚～厚层状构造，节理裂隙较发育，岩面埋深14-37m。
地下水主要赋存在卵石土中，水量极其丰富，渗透系数K=12．53-27．4m／d，枯水期地下水位埋深3—5m，丰水期2-4m。
3区间隧道施工方法的选择
施工方法对结构型式的确定和工程造价有决定性影响。施工方法的选定，一方面受沿线工程地质和水文地质条件、环境条件等多种因素的制约，同时也会对工程的难易程度、工期、造价、运营效果等产生直接的影响。
成都市地铁一期工程通过交通繁忙、客流集中、房屋密集、地下管线纵横地带，为减少地铁施工对城市交通和市民正常生活的干扰，宜采用暗挖法施工。
3．1矿山法
地铁区间隧道采用矿山法施工，是近年来为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的一种施工方法，也称浅埋暗挖法，目前在我国地铁区间隧道建设中已广泛采用。浅埋暗挖法施工工艺简单、灵活，并可根据施工监控量测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺，以达到安全、经济的目的。
根据线路纵剖面设计，该段区间隧道全部位于饱水的砂卵石地层中，隧道施工前必须在沿线超前进行施工降水，并且由于砂卵石土层松散，无胶结，本身无自稳能力，因此开挖前必须在拱部采用管棚进行超前支护，控制围岩的变形，防止隧道上方围岩坍塌。并通过管棚对地层进行注浆加固，使拱部砂卵石层得到胶结，形成注浆加固圈，以提高砂卵石层的自稳能力。施工时原则上应少扰动围岩，宜采用管超前、短台阶、短进尺，环形开挖留核心土，及时施作初期支护，并修建仰拱尽快形成封闭结构，勤量测及时反馈信息。并及时对初期支护背后进行回填注浆。
1992年施工的成都市顺城街人防工程盐市口地段，采用暗挖人行通道连接，其通道全长55．093m，开挖宽度5．8m，净高5．6m，隧道基底埋置深度为15m，顶部覆盖层厚度7．55m。其工程位于饱水、松散、无胶结的砂卵石地层中，施工中采用了松散围岩浅埋暗挖法，包括大面积井点降水、大管棚注浆超前加固、密排小管棚超前预支护及格栅支撑和模喷混凝土等技术，取得了成功。
成都市顺城街人防工程所处的地质条件及周边环境类似地铁暗挖区间隧道。因此，人行通道的建成是地铁区间隧道采用矿山法施工的一次成功的尝试，为地铁工程提供了十分宝贵的经验，也提出了工程中须解决的技术问题。人行通道施工时曾考虑了小导管超前注浆加固和长管棚超前注浆加固两种方案。小导管施工简单、灵活，无须大的钻机设备，可加快施工进度，费用较低。但根据多组小导管成孔的试验结果证明，在这种密实的的砂卵石地层中，用一般铁路隧道常用的凿岩机钻孔，成孔困难，由于卵石卡钻导致无法钻进，也无法插入钢管，故最终采用了潜孔锤冲击旋转跟管钻进成孔工艺，边钻进边跟管，形成旋转钻进，冲击跟管，岩芯管携出砂石之循环作业系统，采用大管套小管的长管棚方案，取得了成功。
成都市地铁一期工程区间隧道大部分地段通过中密～密实的Q3砂卵石地层，其卵石含量高，且大粒径卵石含量较多，经施工降水后，其地层较紧密，采用常规技术施作超前支护相当困难。因此，如何从设备及工艺上解决超前支护技术，并提高工效，降低造价是成都地铁一期工程能否采用矿山法作为区间隧道主要施工方法的关键及风险所在。根据国内其他城市地铁工程的经验，由于矿山法施工条件所限，往往工程质量控制较难，工程竣工后，衬砌开裂及渗漏水比较普遍。成都地铁区间隧道位于饱水的砂卵石地层，渗透系数大，地下水补给充足，因此，如何保证防水混凝土及防水板施工质量，避免地下水的渗漏，对于确保地铁运营安全和保护周围环境至关重要。
线路出红花堰站后将下穿3栋7层楼住宅房屋(条形基础)，铁路站场股道，随着线路向南延伸，还将穿过房屋群、两处河道段及火车南站站场股道。如前所述，采用矿山法施工必须在整个施工过程中实施降水，降水影响范围达到500m左右，由于在粘性土之下或卵石土层中存在饱和状的稍密-松散状态的砂、粉细砂土，因此沲工降水引起上覆土层的固结沉降对两侧浅基础房屋及地下管线将会带来一定的影响。由于成都地铁砂卵石土为松散、无胶结、无自稳能力的地层，因此暗挖沲工通过建筑物下方时，除要保证基础与隧道顶部之间有一定距离外，最主要的是要采取有效措施减少围岩变形，将其沉降量控制在不影响地面建筑物的安全和正常使用范围内。线路通过府河、南河段，由于受邻近车站埋深或既有建筑物的控制，隧道仍然在砂卵石中通过，因此在两处河道段采用矿山法施工在技术经济上是不现实的。
综上所述，根据全线的工程地质和水文地质情况、周围环境条件，目前推荐矿山法作为成都地铁区间隧道主要施工方法条件不成熟，但在区间隧道联络通道或渡线地段可采用矿山法施工。
3．2盾构法
盾构法是暗挖隧道施工中一种先进的工法。盾构法施工不仅施工进度快，而且无噪音，无振动公害，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于管片采用高精度厂制预制构件，机械化拼装，因而质量易于控制。盾构技术的发展，尤其是泥水式、土压平衡式盾构的开发、使之在松散的含水砂层、砂夹卵石层、高水压地层等所有地层中进行开挖成为可能，所以当工程地质和水文地质条件以及周围环境情况等难以用矿山法和明挖法施工时，盾构法是较好的选择。上海地铁及广州地铁盾构施工的区间隧道工程质量优良、对城市环境影响小，所取得的成就令人瞩目。因此，地铁区间隧道采用盾构技术已成为发展的必然趋势。继以上两城市采用盾构技术之后，南京、北京、深圳地铁区间隧道，均采用了盾构法施工，目前工程正在实施之中。
3．2．1盾构机类型的选择
盾构施工法是“使用盾构机在地下掘进，边防止开挖面土砂崩塌，边在机内安全地进行开挖作业和衬砌作业，从而构筑成隧道的施工工法”，因此，盾构施工工法，是由稳定开挖面、盾构机挖掘和衬砌三大要素组成。选择盾构施工方法时，在充分掌握各种施工方法特点的基础上，根据工程的围岩条件，选择能保持开挖面稳定的机型，对于确保施工顺利和安全可靠至关重要；成都地铁通过地层为富水的松散、无自稳能力的砂卵石层，砾卵石含量高，且在隧道范围内可能存在随机分布的少量大粒径漂石，因此，所选择的盾构机，既要能确保开挖面的稳定，又能处理少量大粒径漂石。据调查，目前世界上已有相当数量的工程实例及相应的盾构机设备。
如瑞士的Grauholz隧道是—座长5．5km的铁路双线隧道，内径10．6m。通过地段地质十分复杂，由于冰河时代阿尔卑斯山的冰川汇人该地区，松散的土壤沉积物构成了该地区的整个地质构造：粘土、细砂、中砂及卵石，还可能遇到抗压强度高达200MPa，尺寸超过几米的大块砾石。由于隧道两端洞口区段由富含地下水的松散沉积物构成，中间段通过稳定岩层，盾构机选用直径为11．6m的混合式盾构，在松散地层中采用泥浆盾构的开挖方式，利用锚固在刀盘上的刀具切割大砾石，在岩层地段采用敞开式掘进方式。又如德国汉堡4座易北河公路隧道，隧道长3．1km，内径12．35m，隧道沿线遇砂、淤泥、冰河漂流物以及直径大于2m的大块漂石。隧道掘进采用直径14.2m的混合式盾构机，以泥浆支护其开挖面，完成了其中2561m地段的隧道工程。英国FyldeCoastal水利改建工程、加拿大Shcppald大街地铁隧道，成功的采用盾构机刀盘上的滚刀处理了地层中卵石。在日本，由于地质条件复杂，位于山地河流带多为砂卵石且含有大漂石地层。据不完全统计，在最大卵石粒径>400mm的砂卵石地层中，采用盾构法施工的工程实例见表1。由此表明在日本采用土压平衡式盾构或泥水式盾构在砂卵石且含有大粒径卵石地层中进行盾构隧道施工已有相当多的工程实例。
在自稳性差的饱水砂卵石地层中，为了保持开挖面的稳定应选择密封式盾构机，但究竟是选用泥水式盾构还是土压平衡式盾构机呢?下面将从开挖面稳定、大粒径漂石处理方式、排土设备、造价四个方面进行比较。
3．2．2开挖面的稳定
泥水式盾构是在盾构正面与支承环前面装置隔板的密封仓中，注入适当压力的泥浆，并与大刀盘切削下来的土体混合，经充分搅拌后形成高浓度的泥水，然后用排泥泵及管道输送至地面。由于有一定压力的高浓度泥水可在较短时间内使开挖面土体的表面形成透水性很低的泥膜，使泥水压力通过泥膜向土层传递，形成地层土水压力的平衡力。泥水盾构对地层扰动最小，地面沉降小(可控制在10mm)，易于保护周围环境，如广州地铁一号线黄沙—公园前地段，隧道通过饱水砂层、淤泥等软弱地层，地面有密集的明末清初旧房，地铁施工采用两台泥水式盾构，成功的完成了四个区间盾构隧道，地面沉降基本控制在10mm以内。因此采用泥水式盾构通过建筑和铁路股道，安全性高。
土压平衡式盾构是指在推进时靠由刀盘切削下来的土体使开挖面地层保持稳定的盾构。盾构的前端紧靠刀盘设置密封仓，盾构推进时，前端刀盘旋转切削土体，切削下来的土体进人密封土仓，当土仓内的土体足够多时，可与开挖面上的土、水压力相抗衡，使开挖面地层保持稳定。盾构在砂卵石地层中掘进时，因土的摩阻力大，渗透系数高，地下水丰富，单靠掘削土提供的被动土压力，常不足以抵抗开挖面的水、土压力；此外，由于土体的流动性差，使在密封仓内充满卵石土后，原有的盾构推力和刀盘扭矩常不足以维持正常推进切削的需要，密封仓内的碴土也不易于流人螺旋输送机和排出地面。因此，应向开挖面、土仓内、螺旋输送机内注人掭加剂(膨润土或高效发泡剂)，通过刀盘开挖搅拌作用，使注入的添加剂和开挖下来的土砂混合，而将泥土转变为具有流动性好和不透水的泥土，及时充满土仓和螺旋输送机体内的全部空间，通过盾构千斤顶的推力使泥土受压，与开挖面土压和水压平衡，以稳定开挖面。这类盾构称为加泥式土压平衡盾构。
由于土压平衡式盾构，可通过控制排土量或进土量，较好的维持正面水土压力的平衡，在水位高，含砂量大的地段，可加入添加剂，提高土砂的流动性和不透水性，以保持开挖面的稳定。由于它对不同的地层有较好的适应性，所以目前土压平衡式盾构机已占绝对优势，国内地铁绝大多数选用土压平衡式盾构机施工区间隧道，均取得了较好的效果。与泥水式盾构相比，在砂、砾石层中掘进时，只需加适当的添加剂，就能保持开挖面的稳定，但省去了分离设备，因而加泥式土压平衡盾构的出现是盾构法技术的一大进步。
3．2．3大粒径漂石处理力式
成都地铁区间隧道主要通过Q3，砂卵石地层，根据试验段地质详勘资料分析及全线地质咨询报告，漂石占0-22．3％(重量比)，已发现最大漂石粒径670mm，在局部地段大粒径漂石富集成群，因此，无论选用何种盾构机，都有大粒径漂石破碎问题。
由于泥水式盾构是采用排泥管和排泥泵进行出土，—般可以连续输送的砾石长径应小于排泥管直径的1／3。通常排泥管直径为100-200mm，因此被排除的砾石直径最多为50-70mm。试验段地质详勘资料表明，在Q3层中粒径大于80~60mm的漂卵石，达到了2．4-75．7％(平均达31．61％)，也就是说，在排泥管之前有较多数量的石块需进行破碎，从目前掌握的资料可有两种处理力式。
①工作面破碎+机内破碎
在工作面利用刀盘上布置的滚动刀将大粒径的漂石破碎至300-400mm，然后通过刀盘上的开口将卵石土放进机内进行第二次破碎，其破碎设备可放在压力仓内，也可设在后方排泥管之前，将砾石再次破碎后，才进入排泥管。
②工作面破碎+砾石分级
工作面刀盘上的滚刀将大粒径漂石进行第一次破碎之后，利用在压力仓与排泥管之间设置的旋转式分级器进行砾石分级处理，将粒径大于50—70mm的砾石分离出来，采用斗车等运输工具运至洞外。
因此，在含有大粒径砂卵石地层中采用泥水式盾构，需要对砾石进行两次处理，出土效率必然降低。
(2)加泥式土压平衡盾构
加泥式土压平衡盾构是采用螺旋输送器进行排土，由于配备的螺旋机直径受到盾构机尺寸的限制，所以可能排除的卵石直锄；受到限制，如中轴式螺旋输送器直径为700mm时，通过最大砾石粒径为250mm，采用带式螺旋输送器虽然可以连续排除砾石的粒径要大得多，但是对于少见>600mm的漂石输送亦有困难，所以仍需利用刀盘上的滚刀将大粒径的漂石破碎至300～400mm左占，然后通过刀盘上的开口放进机内后采用带式螺旋输送器排土，所以采用加泥式土压平衡盾构只进行一次破碎，且破碎的数量较少，出土效率高。
3．2．4排土设备
(1)泥水式盾构
泥水式盾构是通过排泥管和排泥泵将土石送至地面泥浆处理场，经分离后的泥浆再通过送泥管输送至工作面。由于开挖下来的石土为砂卵、碎土石，对排泥管和泵的摩耗较大。在管路弯曲部位或盾构机不可能更换的部位，应采取厚管壁管道等措施。排泥泵的能力必须能确保所需的流量和扬程，还必须确保碴土中的固体物能够顺利通过。
(2)加泥式土压平衡盾构
排土设备可选择中轴式螺旋输送器或带式螺旋输送器。中轴式螺旋输送器可连续排除石块的粒径受限，但是止水性和耐压陛较好。带式螺旋输送器可排除400mm石块，但止水性差。为解决带式螺旋输送器产生土砂喷发现象，除加人添加剂外，可在输送器上加设滑动闸门、锥阀等止水装置，或采用两段带式螺旋输送器来解决。
3．2．5设备费用
泥水式盾构需配置庞大的泥浆分离设备，费用高，占地面积大。成都地铁拟定的盾构始发井地段难以找到其场地。加泥式土压平衡盾构开挖出来的含部分添加剂的土石如不进行处理，则可省去大笔分离设备费用和场地。两者相比较加泥式土压平衡盾构机设备费用低。
3．2．6推荐采用的盾构机类型
(1)技术经济比较
以下从十一个方面对泥水式盾构和加泥式土压平衡盾构进行比较(表2)
表2泥水式盾构与加泥式土压平衡盾构优缺点比较
(2)类似工程经验
隧道工程的意义范文第5篇
关键词：隧道施工；风险管理；措施；
Abstract: the tunnel construction is a kind of special construction form, has its unique characteristics, at the same time these characteristics also determine the construction of various difficulties and various risk exists. This paper focuses on the construction of the tunnel in the form of all sorts of risks, the risk of all kinds of positive measures to deal with, and in-depth analysis of the construction of the tunnel of risk management of the basic content and the basic mode, points out the tunnel construction of all kinds of risk prevention measures.
Keywords: tunnel construction; Risk management; The measure;
中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：
1. 前言
伴随着我国经济以及世界经济发展进程的不断加快，我国的社会发展也在一前所未有的速度向前发展。国与国、地区与地区、城市与城市连接更加紧密，除了高科技网络化连接外，直接连接方式还有四通八达的交通线。尤其是在十二五期间，我国的高速公路、铁路以及最新兴起的城际交通轨道和市内交通轨道的兴建也正在以前所未有的速度快速发展，我们已经兴建和正在兴建的隧道工程数目正在不断增加。但是，从技术上与理论上来讲，隧道工程都是一种具有独特之处的工程形式，因为隧道工程不但具有一般的道路施工所具有的基本特点，还具有极强的隐蔽性、施工的极端复杂性，同时还会受到地层条件以及周围环境不确定性的显著影响。这些基本的特点都从很大程度上加大了隧道工程施工的难度，也给隧道工程的施工带来了更多的风险，因此就从更大程度上对隧道工程施工现场的风险管理提出了各种要求。
2. 隧道工程施工的基本内涵和重要意义
2.1 隧道工程施工风险管理的基本内容
隧道工程风险管理具有复杂性、动态性和开放性的基本特点，受到自身因素以及来自很多方面的外界因素的影响，并且在这些因素的影响下隧道工程的风险评估所产生的后果具有很大的差异性。隧道工程施工风险管理复杂性主要体现在系统因素确定性和不确定性同时并存,比如对工程质体的描述:岩体节理发育程度、围岩级别、岩体质量指标、岩体完整性系数、岩体物理力学参数等,都具有随机的不确定性，系统的动态性具体表现为时间和空间之间的关系，隧道工程施工的风险管理系统会伴随着时间以及地点的变化而不断发生变化。隧道工程施工的风险管理系统稳定性和强度则会随着施工时间的延长有一定程度的缩小。此系统的开放性则主要指的是在工程施工的过程中不断地与外界发生信息、能源、材料交换等。
2.2 隧道工程施工风险管理的重要意义
隧道工程的施工具有周期较长、不确定因素较多以及风险性大和容易发生意外事故等基本特点。隧道工程施工的风险管理便显得尤为重要，便成为关系到隧道工程项目能否顺利完成和减小其他各项损失的关键因素。同时，隧道工程施工的风险管理还关系到提高投资的使用效益、控制工期的进度和质量，加强整个工程施工的控制水准的关键环节，更是市场经济运行机制发挥作用的重要基础和保障。
隧道工程的施工特点决定了在此工程中存在较多的潜在人为因素以及非人为因素影响工程的安全性和其他施工质量，这成为造成施工过程中巨大经济损失以及严重人身伤害甚至是人身伤亡的重要原因。如何正确的了解此类事故发生的原因和概率，如何对此类事故发生的后果以及损失进行尽可能相近的估计，以及如何采取科学性和有效性并存的措施解决这些问题是风险管理所面临的主要内容，也是风险管理的核心内容。
隧道工程项目风险管理在项目管理中的地位是不容忽视的，但是这一管理由具有其他各种类型的管理所不具有的强大功能。如何积极地开展隧道工程风险管理以实现隧道工程施工的总体效益最大化是一项值得我们研究的重大课题，具有非常重要的理论意义与现实意义。
第一，可以帮助相关人员更好的了解工程的目标、应该完成的任务以及在隧道施工过程中所面临的主要风险，在充分认识的基础上可以较好的加强各个部门之间的合作，可以从更大程度上规避风险。
第二，隧道工程施工风险管理可以使决策更加具有科学性，因为在进行风险评估管理的过程中管理者与决策人员能够对工程的工期以及成本等基本内容做出更加详细的了解，可以在此基础上制定更加科学与可行的施工方案。第三，可以更好地提高所有工程参与人员的风险分配的基本意识。第四，有利于提高所有工程参与人员的风险管理意识以及风险管理水平，从根本上做到更好的控制风险和避免事故、减少风险。总之，建立隧道工程风险管理体系是为了实现对于该工程中所出现的风险的主动控制和及时发现，以尽可能地实现投资、工期、质量和安全控制。伴随着经济的不断发展以及科学技术和社会的不断进步，社会对于隧道工程施工质量的要求也越来越高，隧道工程的风险管理作为一种先进的风险管理与预测模式正在受到更加广泛的关注。
3. 做好隧道施工的风险管理的主要措施
3.1 选择科学与合理的施工方法
伴随着隧道施工技术的不断发展与不断进步，新的施工方法正在以前所未有的速度出现。我们如何让对这些方法进行选择，如何在多种方法中选择具有针对性的方法进行施工是一项技术性的问题也是施工单位综合能力的具体体现。长期以来大量的施工实践已经证实所采取的施工方法是否具有科学性与合理性直接关系到施工的质量与效益，采用合理与科学的施工方法不但能够避免地质条件的不足引起的损失和风险，还可以较好的规避因为对于地质条件的判断不足引起的潜在风险。并且这也是一种锻炼队伍，提高企业的管理质量以及增强企业抵御风险能力的有效途径。
3.2 加强风险的辨识
风险辨识是隧道工程施工风险管理中的一个关键环节，主要的目的是要通过各种科学与可行的方法找出可能存在的潜在风险，并且要在进行充分的调查研究的基础上对这些风险可能会引起的后果和危险做出定量的评估。风险辨识是隧道工程施工风险分析中的一个重要基础性环节，是做好整个工程风险分析工作的前提条件和基础性工作。能否正确识别风险和判断风险的程度，对风险分析能否取得较好的效果具有极为重要的影响。风险辨识的方法很多，常用的风险辨识方法有专家调查法、故障树法、情景分析法、决策树法、流程图法、检查表法等。由于隧道的有些危险很难在短时间内用统计的方法或其他方法得到证实，因此，建议采用专家调查论证的方法。
3.3 做好风险估计
隧道工程施工的风险管理中也是一个至关重要的环节，主要是以风险事件发生的概率为基本依据，以可能会发生的后果为基本的预测指标做好风险预测，并且要根据判断的结果对风险评估进行等级确定。这是一项极具复杂性和精密性工作，不能够仅仅从风险发生的概率大小上适用于隧道工程风险估计的常见方法有专家打分法、层次分析法、工程风险模糊估计法等。
3.4 遵循风险管理的基本准则
隧道工程施工的风险管理的基本准则是全过程的风险管理。全过程风险管理指的是在对施工风险因素进行充分的风险分析和风险预测基础上,针对可能存在的风险因素以及可能会出现的风险进行科学合理的评估,把评估结果作为风险决策的基本依据，以此来避免和减少风险发现发生的概率，或者转移风险。在风险管理中,隧道工程施工的各参与方共同创造一个良好的合作环境是进行全过程风险管理的有力保障。为了达到这个目的,伙伴关系是有价值的工具。在合作过程中,项目各方之间应进行良好的沟通与交流,制定以降低业主成本和提高承包商的利润、减少工期延迟等的风险管理共赢原则。
4. 结语
