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隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文1
關(guān)鍵詞：隧道工程；教學(xué)改革；教學(xué)模式；教學(xué)方法
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）32-0131-04
一、引言
我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，尤其是西部地區(qū)，山地面積更是占到了國(guó)土面積的一半以上。近年來，隨著國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施以及拉動(dòng)內(nèi)需的需要，在西部山區(qū)修建了大量的高速公路、鐵路以及水電工程，相應(yīng)的隧道工程數(shù)量也日益增多。隧道工程的大發(fā)展，遇到的巖土及地下工程災(zāi)害問題也越來越多。對(duì)各種復(fù)雜工程災(zāi)害問題的處置，需要工程技術(shù)人員具有一定的理論基礎(chǔ)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和從事科研的能力，這同時(shí)也對(duì)目前高等院校隧道工程專業(yè)的教學(xué)培養(yǎng)模式提出更為嚴(yán)格的要求。
作為交通工程與土木工程專業(yè)必須具備的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，《隧道工程》是一門實(shí)踐性、綜合性和針對(duì)性很強(qiáng)的課程。該課程的教學(xué)目的和教學(xué)任務(wù)就是使學(xué)生掌握隧道工程的基本概念、基本構(gòu)造、設(shè)計(jì)理念、施工方法以及行業(yè)規(guī)范等，初步具備從事隧道工程設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)管的行業(yè)從業(yè)能力。如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的單純課程教學(xué)，對(duì)發(fā)展技能、培養(yǎng)能力等方面的作用有限，不能完全適應(yīng)新形勢(shì)下學(xué)生全面發(fā)展的需要。有鑒于此，部分學(xué)者從教學(xué)模式[1，2]、教學(xué)方法[3-6]和教學(xué)手段[7-9]等方面對(duì)隧道工程的教學(xué)改革進(jìn)行了研究，力圖在提高隧道工程的課堂教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)以及工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力。這些研究大大促進(jìn)隧道工程教學(xué)的改革，但是從實(shí)際教學(xué)效果來看，還有繼續(xù)提升的空間。本文結(jié)合《隧道工程》實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，繼續(xù)探索更為適用的教學(xué)模式和教學(xué)方法。
二、隧道工程教學(xué)特點(diǎn)
1.隧道工程課程涵蓋的知識(shí)面廣，是工程地質(zhì)、建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)和力學(xué)等諸多基礎(chǔ)課程的綜合應(yīng)用。例如，在講解隧道圍巖壓力計(jì)算時(shí)，就必須用到土力學(xué)中的側(cè)向壓力計(jì)算理論和彈性力學(xué)中的圓環(huán)受均布?jí)毫τ?jì)算理論，而在講解襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法時(shí)，就要用到結(jié)構(gòu)力學(xué)和材料力學(xué)知識(shí)。
2.課程教學(xué)內(nèi)容具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，但學(xué)生往往缺乏對(duì)實(shí)際工程的了解，故而在課程學(xué)習(xí)時(shí)對(duì)有些知識(shí)難以理解和消化。例如，在講解隧道鉆爆法施工時(shí)，需要對(duì)鉆孔深度、鉆孔間距、鉆孔深度、鉆孔布置、雷管類型、起爆藥量等進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于從未到過施工現(xiàn)場(chǎng)的學(xué)生而言，理解起來有一定難度。
3.隧道工程涉及到的行業(yè)規(guī)范、規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)有很多種，不同規(guī)范之間既有區(qū)別又相互聯(lián)系[10]。僅就隧道設(shè)計(jì)規(guī)范而言，既有《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10003-2005），也有《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）以及《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50157-2003），更有水利、礦山和能源地下工程等行業(yè)相應(yīng)的隧道設(shè)計(jì)規(guī)范。因此，在教學(xué)過程中既要講解隧道工程的基本概念、基本原理，也要對(duì)不同行業(yè)規(guī)范加以對(duì)比分析，增強(qiáng)學(xué)生畢業(yè)后對(duì)所從事行業(yè)的適應(yīng)能力。
三、教學(xué)存在問題分析
1.教材結(jié)構(gòu)體系混亂、主線不明。現(xiàn)有的隧道工程教材有幾十種之多，但其側(cè)重點(diǎn)又不完全一致。對(duì)于交通土建專業(yè)學(xué)生的來說，隧道工程的教學(xué)內(nèi)容不僅要有勘察、設(shè)計(jì)、施工、管理等方面的知識(shí)結(jié)構(gòu)，而且還有鐵路、公路、城市地鐵的功能區(qū)分。面對(duì)種類繁多的教材，以及錯(cuò)綜復(fù)雜的教學(xué)內(nèi)容，容易給學(xué)生造成結(jié)構(gòu)體系松散、主線不明的感覺。
2.教學(xué)學(xué)時(shí)偏少，往往難于滿足教學(xué)需求。教學(xué)學(xué)時(shí)少與教學(xué)內(nèi)容多是當(dāng)前高等學(xué)校本科課程教學(xué)的一個(gè)突出矛盾，這就很難在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)把課程內(nèi)容講透、講通、講精，也使得學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握和熟練應(yīng)用的難度加大。
3.教學(xué)模式單一，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)傳播。現(xiàn)有的教學(xué)方式，大多采取“板書+多媒體”的形式，再配以必要的圖片和說明，通過教師的灌輸和學(xué)生的被動(dòng)接收，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳播，這就導(dǎo)致學(xué)生的主觀能動(dòng)性差，缺乏獨(dú)立思考，無法掌握課堂教學(xué)的精髓。
4.課程教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)嚴(yán)重，影響對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解與掌握。隧道工程實(shí)踐性、應(yīng)用性強(qiáng)，很多施工技術(shù)和施工工藝只有在現(xiàn)場(chǎng)親眼所見，才能知其所以然。現(xiàn)實(shí)情況是很多學(xué)校由于資金限制或缺少能夠?qū)嵙?xí)的場(chǎng)地，學(xué)生只能靠課堂上的想象，難以深入理解隧道工程的設(shè)計(jì)方法與施工工藝。
四、教學(xué)改革探索與實(shí)踐
1.教學(xué)模式改革。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師先根據(jù)開課內(nèi)容選定教材，根據(jù)教材內(nèi)容制定教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃，再編寫教案和進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)[11]。這種單一的以教定學(xué)和因教材而施教的模式，一方面不能適應(yīng)學(xué)生畢業(yè)后所從事的實(shí)際工作對(duì)其能力培養(yǎng)的需求，另一方面學(xué)生對(duì)這種宣教式的教學(xué)模式容易產(chǎn)生視覺、聽覺上的疲勞，因此隧道工程教學(xué)模式急需向多元化的方向發(fā)展。
（1）研究性教學(xué)模式。研究性教學(xué)起源于20世紀(jì)歐美國(guó)家，建構(gòu)主義和人本主義是研究性教學(xué)的理論基礎(chǔ)，基本要求是師生共同參與，實(shí)現(xiàn)“教”與“學(xué)”的互動(dòng)[12-14]。在《隧道工程》實(shí)際教學(xué)過程中，可結(jié)合教師當(dāng)前正在開展的科研活動(dòng)創(chuàng)設(shè)具有前沿科學(xué)命題的問題情境，如針對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的建養(yǎng)一體化自修復(fù)問題，可引導(dǎo)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)、搜集資料、調(diào)查等方式來思考、分析并解決問題，讓學(xué)生在探索過程中體驗(yàn)學(xué)習(xí)的樂趣。
（2）討論式教學(xué)模式。傳統(tǒng)教學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)就是教師講、學(xué)生記，雙方缺少互動(dòng)，教學(xué)過程枯燥，為更好地教學(xué)，可采取討論式教學(xué)模式。例如，在教學(xué)過程中，可適當(dāng)布置一些小任務(wù)讓學(xué)生分組討論，如針對(duì)隧道圍巖塌方問題，讓不同組的學(xué)生分別提供一個(gè)各自的加固方案，然后各組之間展開辯論，分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)。這樣既掌握學(xué)生對(duì)問題的理解能力，以便更好地教學(xué)，又能最大限度地調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)積極性和參與意識(shí)[15]。
（3）案例式教學(xué)模式。案例式教學(xué)往往圍繞某個(gè)真實(shí)工程，利用當(dāng)前學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，對(duì)其進(jìn)行分析，以求學(xué)生在解決疑難問題時(shí)做出相應(yīng)的決策[16]。例如，在講解盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工時(shí)，可結(jié)合上海地鐵4號(hào)線穿越黃浦江段的施工事故案例，讓學(xué)生在進(jìn)行軟土凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)計(jì)算的同時(shí)，分析事故發(fā)生的根源，并提出防控措施，加深其對(duì)基本原理和概念的理解，進(jìn)而提高分析問題和解決問題能力。
（4）實(shí)踐式教學(xué)模式。課堂講授與工程實(shí)踐相結(jié)合是完成隧道工程教學(xué)內(nèi)容的必要環(huán)節(jié)[17]。例如，在講解隧道圍巖破壞和支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生參觀本校現(xiàn)有的試驗(yàn)室和儀器設(shè)備，通過觀摩模擬隧道開挖和結(jié)構(gòu)支護(hù)的模型試驗(yàn)，加深對(duì)隧道工程理論知識(shí)的理解與認(rèn)識(shí)。此外，利用暑假短學(xué)期，帶領(lǐng)學(xué)生到隧道施工單位進(jìn)行認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)隧道施工的感性認(rèn)識(shí)。
2.教學(xué)方法改革。
（1）手寫板書與多媒體相結(jié)合教學(xué)。《隧道工程》課程教學(xué)內(nèi)容較多，也比較枯燥，如果單憑教師板書和圖片展示，還是很難讓學(xué)生對(duì)真正理解實(shí)際施工過程和施工工藝的。為解決這一問題，在教學(xué)過程中輔之以多媒體技術(shù)，通過預(yù)錄現(xiàn)場(chǎng)施工視頻和動(dòng)畫演示的方式，向?qū)W生展現(xiàn)隧道施工的各過程，便于其理解和掌握，使原本枯燥、平面的教學(xué)變得生動(dòng)、立體起來。采用多媒體教學(xué)，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的感官認(rèn)識(shí)，而且還有利于讓學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，起到事半功倍的效果。
（2）結(jié)合工程實(shí)例講解基本理論。隧道工程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，僅憑文字描述或簡(jiǎn)單的幾幅圖片難以提高學(xué)生對(duì)問題的理解，只有結(jié)合工程案例才能講得生動(dòng)、形象，有利于提高學(xué)生的興趣。例如，在講解隧道圍巖塌方破壞機(jī)理時(shí)，如圖1所示，以作者參與過的科研項(xiàng)目――江西武寧至吉安段高速公路上奉隧道塌方事故為例，詳細(xì)分析了圍巖變形以致塌方破壞的機(jī)理，并據(jù)此介紹了相關(guān)處治措施。通過案例教學(xué)，不僅活躍了學(xué)生的思維，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)水平，而且也大大提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。
（3）采用模型試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容直觀化。在講解隧道圍巖穩(wěn)定性及其破壞模式時(shí)，僅憑教師口頭描述和解釋，仍難以說明地下工程失穩(wěn)、破壞等相關(guān)問題。圖2為作者向?qū)W生演示的圍巖漸進(jìn)性破壞模型試驗(yàn)，可以直觀地再現(xiàn)圍巖破壞過程，從而讓學(xué)生對(duì)所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)有深刻的理解。
（4）采用仿真模擬展示隧道力學(xué)問題。隧道工程設(shè)計(jì)涉及到圍巖壓力計(jì)算、支護(hù)結(jié)構(gòu)選型和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，因而其中的力學(xué)問題頗為復(fù)雜。為此，教學(xué)過程中，結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)地下工程變形和破壞進(jìn)行數(shù)值模擬，不僅簡(jiǎn)單易懂，適用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)型、可操作性和可重復(fù)性，而且能得到許多在常規(guī)實(shí)驗(yàn)中難以觀測(cè)到的重要信息[17]。作者結(jié)合自身研究經(jīng)歷和積累的相關(guān)研究成果，在教學(xué)中想學(xué)生展示如何利用數(shù)值分析軟件模擬不同類型的圍巖變形破壞形式及不同支護(hù)方案對(duì)應(yīng)的支護(hù)效果，并引導(dǎo)部分興趣濃厚的學(xué)生進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練。圖3為模擬得到的跨斷層隧道施工時(shí)的圍巖破壞模式。
（5）采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行全面仿真，能解決學(xué)習(xí)媒體的情景化及自然交互性要求，在教育領(lǐng)域內(nèi)有著極其廣闊的應(yīng)用前景[18]。如圖4所示，作者通過與校內(nèi)其他院系教師合作，利用自行開發(fā)的軟件，實(shí)現(xiàn)沉浸式三維環(huán)境中的體驗(yàn)式教學(xué)，有利于加深學(xué)生對(duì)地下工程的施工環(huán)境、施工過程和健康診斷等問題的理解，增強(qiáng)進(jìn)一步學(xué)習(xí)興趣。
（6）通過專題講座拓展學(xué)生視野。為進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，在教學(xué)過程中適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生參與一些專題講座。同濟(jì)大學(xué)每年會(huì)定期和不定期地邀請(qǐng)一些國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者和有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員來開展學(xué)術(shù)交流，介紹隧道工程的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究成果，在這些活動(dòng)中，不僅能解答學(xué)生的一些疑惑，而且還拓展了學(xué)生視野和思路，并加深學(xué)生對(duì)隧道基本概念和基本原理的理解，進(jìn)而提高對(duì)實(shí)際工程問題的分析與解決能力。
五、結(jié)語
《隧道工程》課程的教學(xué)內(nèi)容涉及巖土與地下工程的勘查、設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)等多方面的專業(yè)知識(shí)，是一門理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性均較強(qiáng)的課程。結(jié)合作者自身的教學(xué)經(jīng)歷，從該門課程教學(xué)特點(diǎn)和存在的問題出發(fā)，對(duì)課程教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革做了初步的探索，從而適應(yīng)新形勢(shì)下對(duì)卓越工程師能力和技能培養(yǎng)的需要。
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隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文2
【關(guān)鍵詞】高速公路；隧道開挖；技術(shù)分析
引言
高速公路施工中的隧道工程由于其特殊性成為施工環(huán)節(jié)當(dāng)中難度最大、險(xiǎn)度較高的一部分。在隧道工程建設(shè)中，包括確定隧道圍巖等級(jí)、挖掘填埋、隧道支護(hù)以及防險(xiǎn)排水等環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)施工提出了較高的要求。
1、高速公路隧道開挖施工技術(shù)方案
1.1施工作業(yè)安排
根據(jù)隧道設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和工程地質(zhì)情況，施工基礎(chǔ)程序可分為中導(dǎo)洞、中墻與二次襯砌。首先，中導(dǎo)洞掘進(jìn)40～50米澆注中墻。其次，當(dāng)中墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上再進(jìn)左洞。第三，右洞掌子面落后左洞按10m控制。前三步保證圍巖變形基本穩(wěn)定，此時(shí)可進(jìn)行左右洞二次模筑襯砌。中導(dǎo)洞、中墻、左、右洞開挖、二次模筑襯砌五道工序形成了隧道施工作業(yè)面，保證隧道施工并行作業(yè)，從而大大提高了隧道施工進(jìn)度。
1.2通風(fēng)、電、水作業(yè)、防塵、和施工掛水
施工供風(fēng)
在高速公路隧道施工中，由于施工環(huán)境密閉，施工過程需要提供相應(yīng)的供風(fēng)設(shè)施，為解決此問題，可在隧道進(jìn)口安裝安裝2臺(tái)20m3/min和1臺(tái)10m3/min的空氣壓縮機(jī)以供風(fēng)，送風(fēng)口與開挖地面應(yīng)當(dāng)保持不大于15m的距離；出口安裝2臺(tái)20m3/min和1臺(tái)10m3/min的空氣壓縮機(jī)以排風(fēng)，同時(shí)采取壓入式供風(fēng)，在隧道中用3臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)分別向中導(dǎo)洞、左、右洞送風(fēng)，保證密閉施工環(huán)境中的風(fēng)氣循環(huán)，從而保障隧道施工用風(fēng)。
施工供電
在隧道工程施工用電方面按照《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》JTJ042-94的有關(guān)要求進(jìn)行架設(shè)電力線路以及安裝各種電力設(shè)備等。為降低成本以及便于隧道施工，隧道工程應(yīng)當(dāng)利用附近的地方電網(wǎng)供電，在隧道進(jìn)口安裝一臺(tái)315KVA變壓器以及準(zhǔn)備一臺(tái)功率為220KW的發(fā)電機(jī)組備用，同時(shí)在出口處安裝同樣參數(shù)的設(shè)備。按照我國(guó)電力要求，隧道工程的動(dòng)力設(shè)備采用三相380V，而采用220V的電壓進(jìn)行照明。在電力附屬設(shè)備方面將漏電保護(hù)開關(guān)安裝到所有線路上來確保安全。
施工用水
隧道工程中的施工用水可分為施工生活用水以及施工工程用水。施工生活用水應(yīng)當(dāng)保證水質(zhì)達(dá)到飲用要求，為此可在水道出口右側(cè)山腳挖水池進(jìn)行收集水資源。為開拓水資源可在在距隧道拱頂30m以上的山頂各修建一座100m3高山水池，從中抽取山泉水，通過架設(shè)專用水道引入水道出口右側(cè)山腳的集水池中作為施工生活用水；施工工程用水應(yīng)當(dāng)保證水質(zhì)達(dá)到施工要求，也就是要求通過水質(zhì)檢驗(yàn)來排除不適用于攪拌砼的水源，即避免PH值小于4或者水質(zhì)硫酸鹽、氯化物含量超標(biāo)以及水中含有其他對(duì)水泥凝結(jié)硬化有害的雜質(zhì)的水石，因此這部分水源可借助電泵抽取電站水渠中的水進(jìn)行儲(chǔ)存，并在使用時(shí)通過架設(shè)專用水道引入專門的集水池中作為施工工程用水
④施工防塵
在隧道施工過程的開挖環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)粉塵污染，為避免這一狀況，施工需要采取濕式鑿巖方案，也就是在隧道爆破后為了降低粉塵濃度應(yīng)當(dāng)立即大量灑水，通過這種方式降低隧道施工過程開挖環(huán)節(jié)的粉塵濃度，保證較為清潔的施工環(huán)境。
⑤施工排水
隧道施工過程中為了防止地下水和施工廢水進(jìn)入其中，需要進(jìn)行排水施工作業(yè)。操作技術(shù)包括進(jìn)口施工為反坡施工、出口施工為順坡施工。保證兩者之間的坡度為1.54%，排水方式有兩種，一是可以通過自然坡道架設(shè)塑料管道把水自然流出洞外，二是挖掘水坑，通過放置抽水機(jī)和架設(shè)管道將水放出洞外。
2、高速公路隧道開挖施工的常用方法
高速公路隧道施工對(duì)地質(zhì)要求較高，受地質(zhì)變化影響大，一旦沒有采取合適的措施，泥石流、塌方等事故極易發(fā)生。在當(dāng)前的施工實(shí)踐中，從施工造價(jià)及施工速度考慮，施工方法的選擇順序?yàn)椋喝珨嗝娣ㄅ_(tái)階法環(huán)形開挖留核心土法中隔壁法（CD法）交叉中壁法（CRD法）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；從施工安全角度考慮，其選擇順序應(yīng)反過來。
2.1全斷面開挖法
全斷面開挖法就是按照設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。適用條件：
I-IV級(jí)圍巖，在用于Ⅳ級(jí)圍巖時(shí)，圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護(hù)前這段時(shí)間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。
有鉆孔臺(tái)車或自制作業(yè)臺(tái)架及高效率裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備。
隧道長(zhǎng)度或施工區(qū)段長(zhǎng)度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般不應(yīng)小于lkm，否則采用大型機(jī)械化施工，其經(jīng)濟(jì)性較差。
全斷面法施工特點(diǎn)：開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾小；有條件充分使用機(jī)械，減少人力；工序少，便于施工組織與管理，改善勞動(dòng)條件；開挖一次成形，對(duì)圍巖擾動(dòng)少，有利于圍巖穩(wěn)定。
2.2臺(tái)階法施工
臺(tái)階法是先開挖上半斷面，待開挖至一定長(zhǎng)度后同時(shí)開挖下半斷面，上、下半斷面同時(shí)并進(jìn)的施工方法；按臺(tái)階長(zhǎng)短有長(zhǎng)臺(tái)階、短臺(tái)階和超短臺(tái)階三種。近年由于大斷面隧道的設(shè)計(jì)，又有三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，甚至多臺(tái)階法。至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺(tái)階法，要根據(jù)以下兩個(gè)條件來決定：
⑴初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，閉合時(shí)間要求越短；
⑵上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備施工場(chǎng)地大小的要求。
在軟弱圍巖中應(yīng)以前一條為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時(shí)，主要是考慮如何更好的發(fā)揮機(jī)械效率，保證施工的經(jīng)濟(jì)性，故只要考慮后一條件。
臺(tái)階開挖法的優(yōu)缺點(diǎn)：臺(tái)階開挖法可以有足夠的工作空間和相當(dāng)?shù)氖┕に俣取５稀⑾虏孔鳂I(yè)有干擾；臺(tái)階開挖雖增加對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)，但臺(tái)階有利于開挖面的穩(wěn)定。尤其是上部開挖支護(hù)后，下部作業(yè)就較為安全，但應(yīng)注意下部作業(yè)時(shí)對(duì)上部穩(wěn)定性的影響。
2.3環(huán)形開挖留核心土法
環(huán)形開挖進(jìn)尺宜為0.5-1.0m，核心土面積應(yīng)不小于整個(gè)斷面面積的50%；開挖后應(yīng)及時(shí)施工噴錨支護(hù)、安裝鋼架支撐，相鄰鋼架必須用鋼筋連接，并應(yīng)按施工要求設(shè)計(jì)施工鎖角錨桿；圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時(shí)間短時(shí)，開挖前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行超前支護(hù)；核心土與下臺(tái)階開挖應(yīng)再上臺(tái)階支護(hù)完成后、噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。
2.4雙側(cè)壁導(dǎo)坑法
側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后方可進(jìn)行下一步開挖。地質(zhì)條件差時(shí)，每個(gè)臺(tái)階底部均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)臨時(shí)鋼架或臨時(shí)仰拱。各部開挖時(shí)，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順。應(yīng)在先開挖側(cè)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后在進(jìn)行另一側(cè)開挖。左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。當(dāng)開挖形成全斷面時(shí)應(yīng)及時(shí)完成全斷面初期支護(hù)閉合。中隔壁及臨時(shí)支撐應(yīng)在澆筑二次襯砌時(shí)逐段拆除。
2.5其他施工法
在高速公路隧道施工過程當(dāng)中常常會(huì)遇到松散軟弱的底層，為了有效降低支護(hù)圍巖難度，可以采取分步施工方法，這種方法在一定程度上還能夠穩(wěn)定圍巖；在高速公路隧道施工過程當(dāng)中有時(shí)候會(huì)臨時(shí)性的支撐圍巖結(jié)構(gòu)，比如在部分地段地質(zhì)存在缺陷，非粘性砂土層過厚，這就需要在施工方法中采取超前支護(hù)方法，是指錨桿、鋼管、鋼板等附屬物插入隧道開挖面的前方邊界圍巖處，以此來保證施工過程的安全性，避免隧道頂部塌陷。若將錨桿、鋼管、鋼板等附屬物插入隧道開挖面的前方邊界圍巖處同時(shí)注漿加固，對(duì)圍巖結(jié)構(gòu)的支撐性能會(huì)大大提高。
結(jié)束語
總而言之，高速公路隧道施工工序繁雜、對(duì)地質(zhì)條件要求高、對(duì)地質(zhì)變化敏感，且各環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣。只有采取科學(xué)合理且具有操作性的施工技術(shù)才能確保隧道施工的成功。
參考文獻(xiàn)
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隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文3
關(guān)鍵詞：運(yùn)輸方案；隧道工程；對(duì)比分析
中圖分類號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
根據(jù)國(guó)內(nèi)瓦斯隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，不論是無軌運(yùn)輸還是有軌運(yùn)輸，其施工技術(shù)都是成熟的。只要施工中通風(fēng)良好、瓦斯不發(fā)生積聚，將瓦斯?jié)舛瓤刂圃诎踩珴舛确秶詢?nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)瓦斯燃燒爆炸事故，兩種運(yùn)輸方式均能滿足高瓦斯隧道施工要求。本文就觀音山隧道有軌運(yùn)輸方案改為無軌運(yùn)輸方案做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析和探討。
一、觀音山隧道工程概況
中鐵十八局集團(tuán)承建成貴鐵路14標(biāo)位于貴州省大方縣和黔西縣境內(nèi)，該工程處于云貴高原區(qū)，海拔高程800～2400m，受多條深切峽谷切割及高原盆地影響，地勢(shì)起伏較大。交通運(yùn)輸條件難度大。起訖里程為D3K408+878.24～DK443+972.4，線路全長(zhǎng)33.931km。主要工程量有：區(qū)間路基土石方182.9萬m?；特大橋12座8763.78m，大橋12座3434.66m，中橋4座329.62m，涵洞20座378.72橫延米；隧道16座14094m；箱梁預(yù)制架設(shè)650榀，無砟道床66.88km。觀音山隧道起訖里程D3K408+879～D3K413+175，全長(zhǎng)4296m，為特長(zhǎng)隧道，并于隧道出口端線路前進(jìn)方向左側(cè)30m設(shè)置平導(dǎo)一座，長(zhǎng)2833m。隧道穿越地層主要為三疊系灰?guī)r、泥巖，二疊系石灰?guī)r、硅質(zhì)巖夾頁巖、頁巖夾煤層以及白云巖，以IV級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖為主，最大埋深300m，最小埋深3m。不良地質(zhì)主要為巖溶、淺埋、煤層瓦斯、采空區(qū)、斷層破碎帶及危巖落石，隧道初始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定為“極高”。
二、觀音山隧道瓦斯不良地質(zhì)主要體現(xiàn)
隧道D3K410+340～640、D3K411+250～600兩段通過二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、頁巖夾煤層，據(jù)鉆探揭示隧道通煤層5～8層，單層煤厚度0.2～2m，經(jīng)深孔鉆探測(cè)試，瓦斯含量：N2含量1.77～1.91ml/g，（CO2）含量1.77～1.91ml/g，（CH4）含量9.04～9.16ml/g，（H2）含量0.01～0.02ml/g，（C2～C6）含量0.03ml/g，瓦斯壓力0.4MPa，煤層堅(jiān)固系數(shù)（f）0.6～0.7，瓦斯放散初速度（P）為6.038～11.324，隧道通過含煤段落為高瓦斯隧道，對(duì)隧道施工影響大。根據(jù)深孔測(cè)試及收集資料反映，瓦斯壓力P均沒有超過0.74MPa，瓦斯放散初速度P僅部分≥10，煤的堅(jiān)固性系數(shù)f普遍性大于0.5，故煤層不具有突出性危險(xiǎn)。
三、原施工方案概述
全隧共設(shè)2個(gè)工區(qū)：進(jìn)口工區(qū)及出口工區(qū)。
⑴進(jìn)口工區(qū)：為非瓦斯工區(qū)，承擔(dān)正洞施工1071m（D3K408+879～D3K409+950段），采用無軌運(yùn)輸方式，施工通風(fēng)采取壓入式通風(fēng)。
⑵出口工區(qū)：為高瓦斯工區(qū)，其中平導(dǎo)承擔(dān)平導(dǎo)段施工2833m（PDK410+350～PDK413+183段），承擔(dān)正洞施工1400.685m（D3K409+950～D3K410+311.699、D3K410+784.534～D3K411+193.05、D3K411+767.623～D3K411+943.05、D3K412+134.539～D3K412+343.05及D3K412+496.6～D3K412+743.132段），采用有軌運(yùn)輸方式；出口工區(qū)正洞承擔(dān)正洞段施工1824.315m（D3K410+311.699～D3K410+784.534、D3K411+193.05～D3K411+767.623、D3K411+943.05～D3K412+134.539、D3K412+343.05～D3K412+496.6、D3K412+743.132～D3K413+175），采用有軌運(yùn)輸方式，平導(dǎo)與出口工區(qū)貫通前均采用壓入式通風(fēng)，貫通后采用正洞進(jìn)新鮮風(fēng)，平導(dǎo)排污風(fēng)的巷道式通風(fēng)。
施工圖各工區(qū)施工任務(wù)劃分詳見圖1。
圖1 施工圖各工區(qū)施工任務(wù)劃分圖
施工方法：全隧以IV級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖為主，其中Ⅲ級(jí)圍巖1000米、Ⅳ級(jí)圍巖2230米、Ⅴ級(jí)圍巖1066米，施工方法多采用臺(tái)階法、臺(tái)階法+臨時(shí)仰拱，特殊淺埋地段采用CRD法。
四、優(yōu)化方案概述
為降低施工風(fēng)險(xiǎn)，減少施工投入，提高機(jī)械設(shè)備的工作效率，縮短施工工期，對(duì)施工圖中工區(qū)及施工任務(wù)劃分進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后共設(shè)3個(gè)工區(qū)。分別為：①進(jìn)口工區(qū)：為非瓦斯工區(qū)，承擔(dān)正洞施工1361m（D3K408+879～D3K410+240段），采用無軌運(yùn)輸方式；②出口工區(qū)：為非瓦斯工區(qū)，承擔(dān)正洞施工1475m（D3K411+700～D3K413+175段），采用無軌運(yùn)輸方式；③平導(dǎo)工區(qū)：為高瓦斯工區(qū)，其中平導(dǎo)承擔(dān)平導(dǎo)段施工2593m（PDK410+590～PDK413+183段），承擔(dān)正洞施工1460m（D3K410+240～D3K411+700段），均采用無軌運(yùn)輸方式。
優(yōu)化后各施工工區(qū)施工任務(wù)劃分圖詳見圖2。
圖2 優(yōu)化后各施工工區(qū)施工任務(wù)劃分圖
五、優(yōu)化前后方案對(duì)比
施工圖出口工區(qū)正洞及平導(dǎo)施工均采用有軌運(yùn)輸，出渣采用有軌運(yùn)輸需二次倒運(yùn)，出渣慢，襯砌不能及時(shí)施作，造成圍巖暴露時(shí)間久，增大施工風(fēng)險(xiǎn)。特別是高瓦斯地段不能及時(shí)封閉，容易造成瓦斯大量逸出，大大增加施工風(fēng)險(xiǎn)。有軌運(yùn)輸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o軌運(yùn)輸，避免了臺(tái)階法施工出渣過程中的二次倒運(yùn)，大大提高了機(jī)械設(shè)備的工作效率，大幅減少了出渣時(shí)間，有利于及時(shí)施作初支和二次襯砌，并同時(shí)加快了施工進(jìn)度。采用有軌運(yùn)輸需在洞口設(shè)置充電房、調(diào)車場(chǎng)、檢修場(chǎng)、轉(zhuǎn)渣場(chǎng)等，需大面積場(chǎng)地。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)堪察，觀音山隧道出口緊接羅家埡口中橋0#橋臺(tái)，橋位處為一條寬4m的排水溝，沒有足夠場(chǎng)地設(shè)置上述場(chǎng)地。有軌運(yùn)輸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o軌運(yùn)輸從根本上克服了有軌運(yùn)輸方式所存在的占地面積大、專用設(shè)備多等缺點(diǎn)，采用無軌運(yùn)輸洞口設(shè)施布置較靈活，占用場(chǎng)地少，可有效利用社會(huì)資源。
有軌運(yùn)輸與無軌運(yùn)輸優(yōu)缺點(diǎn)比較表
無軌運(yùn)輸是目前隧道最常用的運(yùn)輸方式。它從根本上克服了傳統(tǒng)有軌運(yùn)輸方式所存在的用人多、專用設(shè)備多、效率低、費(fèi)用高等弊端，為高效、高產(chǎn)提供了較有力的運(yùn)輸保證。
對(duì)上世紀(jì)90年代～當(dāng)前一段時(shí)期的國(guó)內(nèi)施工的部分公路、鐵路高瓦斯隧道施工運(yùn)輸方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)如下：
國(guó)內(nèi)部分高瓦斯隧道運(yùn)輸方式對(duì)比表
從上表可以看出，高瓦斯隧道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中，有軌、無軌運(yùn)輸方式均有使用，并有大量成功的實(shí)例。
四、結(jié)論
結(jié)合觀音山隧道任務(wù)重、工期緊等具體情況及在高瓦斯隧道方面的施工經(jīng)驗(yàn)，采用無軌運(yùn)輸方式進(jìn)行該隧道各工區(qū)施工，并通過采取一系列行之成效的技術(shù)保證措施、安全保證措施、嚴(yán)格的安全管理措施，安全、高效、快速完成該隧道建設(shè)。
結(jié)束語
采用無軌運(yùn)輸方式是目前高瓦斯隧道運(yùn)輸方式的發(fā)展趨勢(shì)，這是因?yàn)橥ㄟ^設(shè)備防爆改造的實(shí)施以及技術(shù)、管理的進(jìn)步，無軌運(yùn)輸方式既能滿足高瓦斯隧道機(jī)電設(shè)備防爆安全要求，還能較大地提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本，為隧道施工高效、高產(chǎn)提供強(qiáng)有力的運(yùn)輸保證。
參考文獻(xiàn)
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隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文4
關(guān)鍵詞：巖溶隧道；超前探測(cè)；預(yù)報(bào)技術(shù)；地質(zhì)災(zāi)害
1 前言
隧道與其他工程相比，其隱蔽性、施工復(fù)雜性、地質(zhì)條件和周圍環(huán)境的不確定性更加突出，大大增加了隧道建設(shè)的難度和施工風(fēng)險(xiǎn)[1-3]。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，在巖溶地區(qū)修建的隧道及地下工程越來越多。由于巖溶發(fā)育地區(qū)往往是斷層、節(jié)理、裂隙發(fā)育、巖層破碎的地段，兼具富水、高水壓、不同規(guī)模巖溶（溶洞、暗河、溶隙、溶槽等）發(fā)育，地下水流通條件好、圍巖破碎等諸多施工不利因素，施工中稍有不慎，常常發(fā)生突水、突泥、坍方、地表塌陷等突發(fā)事件，嚴(yán)重威脅著隧道施工安全。例如渝懷鐵路武隆隧道巖溶涌水，圓梁山隧道巖溶涌水、涌泥，宜萬鐵路野山關(guān)隧道涌水等巖溶災(zāi)害嚴(yán)重影響了隧道施工進(jìn)程，而且對(duì)施工人員的生命和施工機(jī)具的財(cái)產(chǎn)造成了巨大危害[4-7]。目前，避免巖溶地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最有效方法是做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作[8-9]，提高預(yù)報(bào)的精度，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出開挖前方不良地質(zhì)體的類型、位置、規(guī)模和特征，在此基礎(chǔ)上制定出相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防措施。因此，超前探測(cè)預(yù)報(bào)在巖溶地區(qū)的隧道施工中的作用非常有價(jià)值，筆者主要探討了幾種常見的超前探測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)方法。
2 超前探測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)方法研究
2.1 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的主要內(nèi)容
超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的任務(wù)是準(zhǔn)確探測(cè)出隧道開挖前方不良地質(zhì)體的類型、位置、規(guī)模、特征，為隧道順利施工和地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作提供指導(dǎo)性的意見。因此，良好的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)結(jié)果應(yīng)該包括以下2個(gè)方面。
（1）準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出前方不良地質(zhì)體的具置和規(guī)模。這一點(diǎn)對(duì)于預(yù)報(bào)結(jié)果非常重要，如果預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際情況在位置和規(guī)模上相差太多，則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工很難起到積極的指導(dǎo)作用。
（2）準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出不良地質(zhì)體的類型和規(guī)律。不同類型的不良地質(zhì)體對(duì)應(yīng)著不同的預(yù)防措施，如果不良地質(zhì)體的類型預(yù)報(bào)錯(cuò)誤，預(yù)防措施不當(dāng)，很容易造成地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。比如將充填型的地下巖溶誤認(rèn)為是洞穴型的地下巖溶，會(huì)造成高壓突水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。
2.2 重要超前探測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)方法
目前，國(guó)內(nèi)外的隧道施工都把掌子面前方地質(zhì)情況視作為隧道安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)大量的工程實(shí)際，目前對(duì)掌子面前方不良地質(zhì)體的探測(cè)方法已有許多種。按照是否使用儀器進(jìn)行分類，可以分兩類：地質(zhì)分析法和地球物理探測(cè)方法，其中地質(zhì)分析法是隧道超前預(yù)報(bào)中的一項(xiàng)基本方法，常見種類有： 地面地質(zhì)調(diào)查、隧道掌子面地質(zhì)編錄、超前鉆探、斷層預(yù)測(cè)法和地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)法[14]等。地球物理探測(cè)方法主要以電磁反射波理論為主，主要儀器包括：TSP隧道地震探測(cè)、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)、瞬變電磁法等。
2.2.1地質(zhì)分析法
主要是根據(jù)隧道洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查和隧道施工期掌子面地質(zhì)條件調(diào)查結(jié)果，通過地質(zhì)作圖及其構(gòu)造相關(guān)性分析，從而推斷出掌子面前方可能存在的地質(zhì)情況[18]。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程地質(zhì)人員，該法是最為可靠的方法，有的文獻(xiàn)甚至將其它一切探測(cè)技術(shù)列為地質(zhì)分析法的輔助手段。
地質(zhì)分析技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于適用任何地質(zhì)條件，方便快捷，結(jié)論可靠，性價(jià)比高。但是需要專業(yè)地質(zhì)工程師，且工作量大，并且只能探測(cè)前方5m左右。個(gè)人專業(yè)素質(zhì)和隧道作業(yè)條件對(duì)探測(cè)結(jié)構(gòu)影響大。
2.2.2地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)
地質(zhì)雷達(dá)的工作原理如下：高頻電磁波以寬頻帶、短脈沖形式，通過發(fā)射天線被定向送入地下，經(jīng)存在電性差異的地下地層或目標(biāo)體反射后返回地面，由接收天線所接收。高頻電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其路徑、電磁場(chǎng)強(qiáng)度與波形將隨所通過的介質(zhì)的電性特征及幾何形態(tài)而變化。故根據(jù)接收波的旅行時(shí)間（亦稱雙程走時(shí)）、幅度與波形資料，通過對(duì)時(shí)域波形的采集、處理和分析，可確定地下界面或異常體的空間位置及結(jié)構(gòu)。
但是地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)作為一種巖溶隧道的超前探測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，也有其使用范圍：1）目前國(guó)內(nèi)還沒有為隧道超前探測(cè)預(yù)報(bào)而專門設(shè)計(jì)制作的地質(zhì)雷達(dá)，儀器密封性差，洞內(nèi)不易防水、防潮、防塵，易造成儀器損壞，特別是沒有專門的天線，操作起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且效果不好；2）探測(cè)距離太短，一次只能探測(cè)5～30m；3）隧道內(nèi)的環(huán)境條件與地質(zhì)雷達(dá)的理論基礎(chǔ)一半無限空間不吻合，加之洞內(nèi)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼軌等金屬構(gòu)件的影響，探測(cè)結(jié)果一般不太理想。
2.2.3 紅外探測(cè)技術(shù)
紅外探測(cè)的原理為用紅外測(cè)溫原理探測(cè)局部地溫異常現(xiàn)象，并藉此判斷地下脈狀流、脈狀含水帶和隱伏含水體等所在的位置。紅外探測(cè)屬非接觸探測(cè)。
紅外探測(cè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于適合含水巖層，操作靈活，費(fèi)用低，對(duì)含水體、脈狀流有較高的識(shí)別能力[31-32]。但是對(duì)水量及斷層破碎構(gòu)造不能預(yù)測(cè)。探測(cè)范圍在30m左右。受作業(yè)環(huán)境（如燈源、風(fēng)筒等）影響大。
2.2.4 TSP技術(shù)
TSP硬件系統(tǒng)主要由接收單元、記錄單元和附件三部分組成，和其它各種反射波法一樣，采用彈性波回聲測(cè)量原理來探測(cè)掌子面前方的地質(zhì)情況波，所產(chǎn)生的地震波以球面波的形式在圍巖中傳播。由于波的傳播是一個(gè)球面擴(kuò)散過程，所以一部分波會(huì)傳到掌子面前方的圍巖中去，當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅讲ㄗ杩褂胁町惖牡胤剑徊糠植〞?huì)被反射回來，一部分波會(huì)繼續(xù)向前傳播，波將依次傳遞下去，直到隨著傳播距離的增加和球面的擴(kuò)大，能量足夠小不能被接收到為止。通常，兩側(cè)介質(zhì)的波阻抗差異越大，反射回來的能量越強(qiáng)，探測(cè)效果也越好。
TSP系統(tǒng)是專門為隧道與地下工程超前預(yù)報(bào)研制開發(fā)的設(shè)備，它是一種強(qiáng)有力的方法技術(shù)[34-36]。具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1）使用范圍廣，適用于極軟巖至極硬巖的地質(zhì)情況；2）預(yù)報(bào)距離長(zhǎng)，能預(yù)報(bào)掌子面前方100～350m范圍內(nèi)的地質(zhì)狀況，圍巖越硬越完整預(yù)報(bào)長(zhǎng)度就越大。3）對(duì)隧道施工干擾小，它可在隧道施工間隙進(jìn)行，即使專門安排此項(xiàng)工作，也不過30min左右。4）預(yù)報(bào)精度高，它所能反映出的地質(zhì)體的寬度是根據(jù)采樣間隔和巖體彈性波速來確定的，如采樣間隔取40us，彈性波速度為5000m/s，則能預(yù)報(bào)出的地質(zhì)體的寬度為0.2m。
3結(jié)論
（1）根據(jù)每種預(yù)報(bào)技術(shù)方法的特點(diǎn)，有機(jī)地選用或結(jié)合多種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)該是我們的研究重點(diǎn)，如地質(zhì)分析法、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、紅外探測(cè)技術(shù)，超前水平鉆孔技術(shù)、TSP技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，可以使巖溶預(yù)報(bào)效果最大程度地滿足施工要求。
（2）任何單一的預(yù)報(bào)手段都有其適用性與局限性，無法以不變應(yīng)萬變；而物探法也只有在以地質(zhì)分析為基礎(chǔ)的情況下，才能有的放矢，發(fā)揮更大的作用，忽略任何一方都將使預(yù)報(bào)效果大打折扣。因此，這兩方面都是我們研究重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文5
【關(guān)鍵詞】：高速鐵路、隧道、V級(jí)圍巖、光面爆破
【 abstract 】 : introduces the passenger dedicated line into chongqing four party tablet tunnel construction process, the smooth blasting technology of the tunnel grade V rocks in the construction technology of the excavation, determined the grade V of the surrounding rock tunnel excavation smooth blasting scheme, analyzes the advantages and disadvantages in the construction process of, for high speed railway tunnel construction to provide the reference.
【 keywords 】 : high speed railway, tunnel, grade V surrounding rock, smooth blasting
中圖分類號(hào)：U238文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 工程概況
1.1 工程簡(jiǎn)介
中交二航局承建的成渝客運(yùn)專線CYSG-3標(biāo)段的四方碑隧道位于四川省內(nèi)江市境內(nèi)，隧區(qū)屬丘陵地貌，地形坡度一般為15～25°，地面高程360～418m，起訖里程DK140+585~DK141+310，全長(zhǎng)725m，其中V級(jí)圍巖有496m，IV級(jí)圍巖有159m。隧道表層為坡殘積層粉質(zhì)黏土；下伏侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組泥巖夾砂巖,單斜構(gòu)造。地下水水質(zhì)類型為HCO3-Ca2+，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽侵蝕，環(huán)境等級(jí)為H1。洞身泥巖質(zhì)軟，巖層近于水平，節(jié)理發(fā)育。隧道進(jìn)、出口巖層風(fēng)化帶厚度較大。
V級(jí)圍巖地質(zhì)條件差，是隧道施工的安全高風(fēng)險(xiǎn)地段，因此，V級(jí)圍巖開挖支護(hù)成為了四方碑隧道的施工難點(diǎn)。為保證在隧道V級(jí)圍巖開挖施工過程中的安全與進(jìn)度，提高施工效益，采用鉆爆法開挖、光面爆破技術(shù)，襯砌類型為雙線隧道復(fù)合式襯砌。
1.2 開挖方案
四方碑隧道V級(jí)圍巖開挖施工分為臺(tái)階法和中壁（CD）法。每步開挖后均及時(shí)支護(hù)，隧底初期支護(hù)后及時(shí)施做仰拱，盡早封閉成環(huán)。
本文以實(shí)際施工中的臺(tái)階法開挖為例進(jìn)行論述。
2 光面爆破施工技術(shù)
2.1光面爆破工藝流程
⑴ 確定光爆方案：地質(zhì)條件調(diào)查初步爆破方案光爆參數(shù)選擇洞眼分布設(shè)計(jì)。
⑵ 實(shí)施起爆作業(yè)：測(cè)量放樣定位開眼鉆孔清孔裝填炸藥起爆通風(fēng)排煙排險(xiǎn)檢查光爆效果。
⑶ 參數(shù)動(dòng)態(tài)修正：確定爆破設(shè)計(jì)后，先選取與隧道地質(zhì)情況近似或一致的圍巖進(jìn)行光爆試驗(yàn)，起爆后根據(jù)光爆效果修改設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)新的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)洞身圍巖進(jìn)行爆破，重復(fù)上述工作，不斷地根據(jù)實(shí)際情況對(duì)光爆設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)修正，保證光爆效果及施工安全、進(jìn)度。
圖1光面爆破施工工藝流程
2.2 確定光爆方案
由于地質(zhì)情況的多變性和不可完全預(yù)見性，在同一斷面爆破開挖過程中，可同時(shí)出現(xiàn)不同硬度的巖層，為了達(dá)到更理想的爆破效果，并不是全隧單一使用同一爆破方案，通常是根據(jù)巖層的實(shí)際情況調(diào)查后來對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整。
2.2.1地質(zhì)條件調(diào)查
四方碑隧道V級(jí)圍巖為弱風(fēng)化泥質(zhì)砂巖夾泥巖，屬于軟質(zhì)巖，洞身整體置于該巖體內(nèi)。
2.2.2初步爆破方案
根據(jù)開挖斷面形式及地質(zhì)情況，爆破器材選用：有水地段周邊眼采用防水乳化炸藥，無水地段采用2號(hào)巖石硝銨炸藥，周邊眼采用φ25mm規(guī)格的光爆專用炸藥，人工鉆眼，φ32×200規(guī)格的炸藥，引爆非電毫秒雷管，非電毫秒雷管用1-17段非電毫秒雷管跳段使用，傳爆材料采用導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索。
鉆眼機(jī)具使用YT-28風(fēng)槍，成孔直徑48mm，通風(fēng)裝置為壓入式通風(fēng)機(jī)。
圍巖每循環(huán)進(jìn)尺3m，炮眼深度根據(jù)進(jìn)尺長(zhǎng)度，掏槽眼、底眼按3.1m取值，周邊眼、崩落眼、輔助眼按3m取值。
裝藥結(jié)構(gòu)
2.2.3光爆參數(shù)選擇
在光爆試驗(yàn)前，通常可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)或相關(guān)技術(shù)規(guī)范的推薦參數(shù)進(jìn)行光爆參數(shù)選擇。四方碑隧道在光爆試驗(yàn)參數(shù)選擇時(shí)參考了鐵建設(shè)[2010]241號(hào)《高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南》中的相關(guān)參數(shù)，如表1所示。
表1光面爆破參數(shù)
巖石類別 周邊眼間距
E（cm） 周邊眼抵抗線
W（cm） 相對(duì)距離
E/W 裝藥集中度
q（kg/m）
極硬巖 50~60 55~75 0.8~0.85 0.24~0.4
硬巖 40~55 50~60 0.8~0.85 0.15~0.25
軟質(zhì)巖 30~45 45~60 0.75~0.8 0.04~0.15
根據(jù)地質(zhì)條件調(diào)查，四方碑隧道V級(jí)圍巖屬于軟質(zhì)巖，初步確定了試驗(yàn)光爆參數(shù)，如表2所示。
表2試驗(yàn)光爆參數(shù)
圍巖等級(jí) 巖石類別 周邊眼間距
E（cm） 周邊眼抵抗線
W（cm） 相對(duì)距離
E/W 裝藥集中度
q（kg/m）
V級(jí) 軟質(zhì)巖 40 60 0.67 0.132
對(duì)于軟質(zhì)巖，E值應(yīng)偏小，W值應(yīng)偏大。
炸藥單耗以2#巖石炸藥進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)取值，上臺(tái)階斷面面積為64.5m2，下臺(tái)階斷面面積為75.2m2，周邊眼經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)均為0.55kg/m3。通過公式q=QEW計(jì)算得到裝藥集中度分別為0.132kg/m。
2.2.4洞眼分布設(shè)計(jì)
通過對(duì)試驗(yàn)光爆參數(shù)的選擇，按照光爆參數(shù)進(jìn)行炮眼布置，如圖2所示。
圖2炮眼布置圖
2.3 實(shí)施起爆作業(yè)
2.3.1 測(cè)量放樣
使用全站儀確定開挖方向和標(biāo)高，在掌子面用紅油漆標(biāo)示輪廓線。
2.3.2 定位開眼
按炮眼布置圖標(biāo)示各種炮眼所在位置，控制誤差在5cm以內(nèi)。
2.3.3 鉆孔
將風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)就位，在標(biāo)示的炮眼位置鉆孔。控制各種炮眼位置誤差在5cm以內(nèi)。
2.3.4 清孔
裝填炸藥前應(yīng)將炮眼內(nèi)的巖粉、積水清理干凈，并檢查炮眼深度、角度、方向，對(duì)不符合要求的炮眼進(jìn)行處理。
2.3.5 裝填炸藥
分片分組按炮眼布置圖自上而下進(jìn)行裝填炸藥，周邊眼采用小直徑藥卷連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，如圖3所示。其他炮眼采用連續(xù)裝藥反向起爆裝藥結(jié)構(gòu)。
所有炮眼都采用泡泥堵塞，周邊眼堵塞長(zhǎng)度取35cm，其他炮眼堵塞長(zhǎng)度不小于1m。
圖3小直徑藥卷連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)示意圖
2.3.6 起爆
起爆聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，起爆前爆破員對(duì)起爆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢查，導(dǎo)爆管不得打結(jié)、拉伸，各炮眼雷管連接段數(shù)一致，且同一斷面起爆順序應(yīng)由內(nèi)向外。
2.3.7 通風(fēng)排煙
爆破后進(jìn)行通風(fēng)，吹散炮煙后，經(jīng)檢查確認(rèn)空氣合格且等待時(shí)間在15min以上，準(zhǔn)許作業(yè)人員進(jìn)行爆破點(diǎn)進(jìn)行下道工序作業(yè)。
2.3.8 排險(xiǎn)
在作業(yè)前對(duì)瞎炮、殘炮進(jìn)行檢查處理，處理瞎炮、殘炮在爆破員的直接指導(dǎo)下進(jìn)行，無擅自處理情況，爆破員做好交接和記錄工作。
2.3.9 檢查光爆效果
爆破后檢查光爆效果，V級(jí)圍巖無大的剝落、坍塌，輪廓符合設(shè)計(jì)要求，掌子面平整。
2.4 參數(shù)動(dòng)態(tài)修正
在初次試驗(yàn)光爆或每次開挖光爆之后，根據(jù)檢查記錄和實(shí)際效果對(duì)光爆參數(shù)進(jìn)行修正了改進(jìn)，以便更好的控制開挖輪廓線、超欠挖以及圍巖穩(wěn)定性，保證施工安全。
根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的統(tǒng)計(jì)，及時(shí)正確地修正周邊眼參數(shù)，更好的控制開挖輪廓線，縮小超欠挖的范圍，具體如下：
⑴ 周邊眼分布設(shè)計(jì)完成后，在鉆孔過程中注意避免將炮眼布置在圍巖薄弱處，個(gè)別地點(diǎn)調(diào)整周邊眼的數(shù)量和間距，防止圍巖出現(xiàn)坍塌。
⑵ 適當(dāng)調(diào)整周邊眼到輪廓線的距離，可以更好的控制軟巖地質(zhì)的光爆輪廓線，一般取值8~15cm較為理想。
⑶ 適當(dāng)增大周邊眼最小抵抗線到70cm，控制相對(duì)路基E/W在0.6左右，軟巖光爆效果較為理想。
3 總結(jié)
V級(jí)圍巖地質(zhì)條件較差，在臺(tái)階法和中壁（CD）法進(jìn)行開挖的過程中，光面爆破對(duì)開挖輪廓線和圍巖穩(wěn)定性有較大的積極作用，削減了薄弱巖層對(duì)鉆爆作業(yè)的負(fù)面影響，通過實(shí)際運(yùn)用光面爆破技術(shù)進(jìn)行開挖作業(yè)以后，相比傳統(tǒng)礦山爆破技術(shù)，光面爆破在很大程度上保證了超欠挖情況符合規(guī)范及驗(yàn)標(biāo)要求，不但提高了安全爆破的穩(wěn)定性，而且使得在開挖過程中避免了大塊巖石難以搬運(yùn)的情況，使施工進(jìn)度得到相應(yīng)提高。光面爆破在客運(yùn)專線隧道V級(jí)圍巖開挖的成功應(yīng)用，標(biāo)志著軟弱圍巖施工工藝的提升和進(jìn)步，對(duì)今后隧道軟弱圍巖開挖的施工有著重要的意義。
參考文獻(xiàn)
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[2] 韋愛勇.工程爆破技術(shù)[M].2010.
隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文6
關(guān)鍵詞:明挖隧道，基坑，主體結(jié)構(gòu)，配筋設(shè)計(jì)
1 工程概況
本明挖隧道工程呈南北走向，隧道兩端與盾構(gòu)段相連。地理位置在廣州市番禺區(qū)欖塘村和東沙村一帶，地形開闊平坦，多為果園、農(nóng)田、菜地、水塘。起訖里程為:YDK21+887~YDK23+278，隧道長(zhǎng)1391m，存車線長(zhǎng)264m，隧道單線總長(zhǎng)3046m，總建筑面積約17800m2。
本工程采用明挖隧道法施工，隧道埋深在3.0m~7.0m之間。線路最大縱坡10‰，最小縱坡2‰。線間距為7.789m5.0m11.864m變化。本工程線路變化頻繁，隧道附屬設(shè)施較多。
2 工程設(shè)計(jì)技術(shù)及創(chuàng)新要點(diǎn)
1)地鐵區(qū)間隧道與新光快速路工程結(jié)合建設(shè)，減少工程投資。由于待建設(shè)的新光快速路是番禺區(qū)南北走向60m寬的城市快速主干道，地鐵三號(hào)線漢市區(qū)間隧道沿此道路，地鐵工程充分利用新光路的紅線范圍作為工程用地和施工用地。這樣兩項(xiàng)工程同用一塊地，地鐵工程節(jié)約施工用地約2.8萬m2，并實(shí)行統(tǒng)一征地減少較多征地、借地的繁瑣過程，爭(zhēng)取施工工期。在地鐵隧道施工完畢后按路基要求及標(biāo)高回填土方，減少了路基施工對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成的影響。線路設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合路面標(biāo)高，合理調(diào)整隧道縱剖面設(shè)計(jì)，考慮隧道覆土控制在2.5m~4.5m之間，有效地控制外荷載，使主體結(jié)構(gòu)斷面更合理，降低工程造價(jià)。
2)隧道基坑采用放坡大開挖，部分采用攪拌樁加固或土釘支護(hù)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。隧道所經(jīng)之地多為果園、農(nóng)田、菜地、魚塘，基坑邊只有少量三層、四層的民房，且地鐵區(qū)間隧道與新光快速路合建，因此給放坡開挖提供了充足的施工用地。在基坑南端地段受用地、鄰近構(gòu)筑物的影響采用了土釘墻支護(hù)。此方
案比同等條件下采用Φ1.0m鉆孔樁加內(nèi)支撐圍護(hù)減少工程投資約980萬元。
3)區(qū)間線路復(fù)雜，隧道附屬結(jié)構(gòu)多。由于從漢溪站到市橋站區(qū)間總長(zhǎng)為6km多，行車速度為100km/h~120km/h，除長(zhǎng)1.3km明挖段，其余均為盾構(gòu)法隧道。明挖段中部左線外側(cè)設(shè)置了約260m長(zhǎng)的臨時(shí)存車線，在存車線起、終點(diǎn)處設(shè)置了左右線單渡線，還有地鐵區(qū)間必要的附屬結(jié)構(gòu):軌排井、聯(lián)絡(luò)通道、水泵房、廢水池、風(fēng)機(jī)房、跟隨所等。
4)首次采用土建結(jié)構(gòu)斷面擴(kuò)大、漸變作卸壓，解決減弱壓力變化率，滿足了運(yùn)營(yíng)要求，提高了乘坐的舒適度。由于單渡線及存車線設(shè)置，出現(xiàn)多個(gè)左右線互通的大斷面，通風(fēng)系統(tǒng)模擬計(jì)算顯示，若不對(duì)壓力突變的地點(diǎn)進(jìn)行特別處理，列車高速通過中間風(fēng)井時(shí)車頭的最高壓力變化率將達(dá)到990Pa，車尾的壓力變化率也將達(dá)到640Pa，這已經(jīng)大大超出了標(biāo)準(zhǔn)要求，壓力變化率過高將導(dǎo)致乘客耳膜產(chǎn)生刺痛不適感覺。通過分析壓力變化率，在存在壓力突變的隧道段對(duì)卸壓方案進(jìn)行比較。綜合運(yùn)營(yíng)、經(jīng)濟(jì)、施工各方面的優(yōu)缺點(diǎn)，采用在突變點(diǎn)后100m隧道段斷面擴(kuò)大、漸變的卸壓方案，即結(jié)構(gòu)斷面的凈寬度及凈高度沿隧道縱向漸變，此方案增加土建設(shè)計(jì)及施工難度，但運(yùn)營(yíng)安全性較高，將為以后的地鐵運(yùn)營(yíng)節(jié)省成本。行車速度不受影響，為今后類似工程提供了可借鑒的范例。
