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隧道工程的優缺點范文1
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）32-0131-04
一、引言
我國是一個多山的國家，尤其是西部地區，山地面積更是占到了國土面積的一半以上。近年來，隨著國家西部大開發戰略的實施以及拉動內需的需要，在西部山區修建了大量的高速公路、鐵路以及水電工程，相應的隧道工程數量也日益增多。隧道工程的大發展，遇到的巖土及地下工程災害問題也越來越多。對各種復雜工程災害問題的處置，需要工程技術人員具有一定的理論基礎、實踐經驗和從事科研的能力，這同時也對目前高等院校隧道工程專業的教學培養模式提出更為嚴格的要求。
作為交通工程與土木工程專業必須具備的重要專業基礎課，《隧道工程》是一門實踐性、綜合性和針對性很強的課程。該課程的教學目的和教學任務就是使學生掌握隧道工程的基本概念、基本構造、設計理念、施工方法以及行業規范等，初步具備從事隧道工程設計、施工和監管的行業從業能力。如果繼續沿用傳統的單純課程教學，對發展技能、培養能力等方面的作用有限，不能完全適應新形勢下學生全面發展的需要。有鑒于此，部分學者從教學模式[1，2]、教學方法[3-6]和教學手段[7-9]等方面對隧道工程的教學改革進行了研究，力圖在提高隧道工程的課堂教學質量的同時，培養學生的專業素質以及工程實踐和創新能力。這些研究大大促進隧道工程教學的改革，但是從實際教學效果來看，還有繼續提升的空間。本文結合《隧道工程》實踐性強的特點，繼續探索更為適用的教學模式和教學方法。
二、隧道工程教學特點
1.隧道工程課程涵蓋的知識面廣，是工程地質、建筑材料、建筑結構和力學等諸多基礎課程的綜合應用。例如，在講解隧道圍巖壓力計算時，就必須用到土力學中的側向壓力計算理論和彈性力學中的圓環受均布壓力計算理論，而在講解襯砌結構設計方法時，就要用到結構力學和材料力學知識。
2.課程教學內容具有實踐性強的特點，但學生往往缺乏對實際工程的了解，故而在課程學習時對有些知識難以理解和消化。例如，在講解隧道鉆爆法施工時，需要對鉆孔深度、鉆孔間距、鉆孔深度、鉆孔布置、雷管類型、起爆藥量等進行設計，對于從未到過施工現場的學生而言，理解起來有一定難度。
3.隧道工程涉及到的行業規范、規程或標準有很多種，不同規范之間既有區別又相互聯系[10]。僅就隧道設計規范而言，既有《鐵路隧道設計規范》（TB10003-2005），也有《公路隧道設計規范》（JTG D70-2004）以及《地鐵設計規范》（GB50157-2003），更有水利、礦山和能源地下工程等行業相應的隧道設計規范。因此，在教學過程中既要講解隧道工程的基本概念、基本原理，也要對不同行業規范加以對比分析，增強學生畢業后對所從事行業的適應能力。
三、教學存在問題分析
1.教材結構體系混亂、主線不明。現有的隧道工程教材有幾十種之多，但其側重點又不完全一致。對于交通土建專業學生的來說，隧道工程的教學內容不僅要有勘察、設計、施工、管理等方面的知識結構，而且還有鐵路、公路、城市地鐵的功能區分。面對種類繁多的教材，以及錯綜復雜的教學內容，容易給學生造成結構體系松散、主線不明的感覺。
2.教學學時偏少，往往難于滿足教學需求。教學學時少與教學內容多是當前高等學校本科課程教學的一個突出矛盾，這就很難在規定的時間內把課程內容講透、講通、講精，也使得學生對課程內容的掌握和熟練應用的難度加大。
3.教學模式單一，學生被動接受知識傳播。現有的教學方式，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生的被動接收，實現知識的傳播，這就導致學生的主觀能動性差，缺乏獨立思考，無法掌握課堂教學的精髓。
4.課程教學與實踐脫節嚴重，影響對所學知識的理解與掌握。隧道工程實踐性、應用性強，很多施工技術和施工工藝只有在現場親眼所見，才能知其所以然。現實情況是很多學校由于資金限制或缺少能夠實習的場地，學生只能靠課堂上的想象，難以深入理解隧道工程的設計方法與施工工藝。
四、教學改革探索與實踐
1.教學模式改革。傳統的教學模式是教師先根據開課內容選定教材，根據教材內容制定教學大綱和教學計劃，再編寫教案和進行教學活動[11]。這種單一的以教定學和因教材而施教的模式，一方面不能適應學生畢業后所從事的實際工作對其能力培養的需求，另一方面學生對這種宣教式的教學模式容易產生視覺、聽覺上的疲勞，因此隧道工程教學模式急需向多元化的方向發展。
（1）研究性教學模式。研究性教學起源于20世紀歐美國家，建構主義和人本主義是研究性教學的理論基礎，基本要求是師生共同參與，實現“教”與“學”的互動[12-14]。在《隧道工程》實際教學過程中，可結合教師當前正在開展的科研活動創設具有前沿科學命題的問題情境，如針對隧道襯砌結構的建養一體化自修復問題，可引導學生通過查閱文獻、搜集資料、調查等方式來思考、分析并解決問題，讓學生在探索過程中體驗學習的樂趣。
（2）討論式教學模式。傳統教學的一個特點就是教師講、學生記，雙方缺少互動，教學過程枯燥，為更好地教學，可采取討論式教學模式。例如，在教學過程中，可適當布置一些小任務讓學生分組討論，如針對隧道圍巖塌方問題，讓不同組的學生分別提供一個各自的加固方案，然后各組之間展開辯論，分析各自的優缺點。這樣既掌握學生對問題的理解能力，以便更好地教學，又能最大限度地調動其學習積極性和參與意識[15]。
（3）案例式教學模式。案例式教學往往圍繞某個真實工程，利用當前學習的理論知識，對其進行分析，以求學生在解決疑難問題時做出相應的決策[16]。例如，在講解盾構隧道聯絡通道凍結法施工時，可結合上海地鐵4號線穿越黃浦江段的施工事故案例，讓學生在進行軟土凍結帷幕設計計算的同時，分析事故發生的根源，并提出防控措施，加深其對基本原理和概念的理解，進而提高分析問題和解決問題能力。
（4）實踐式教學模式。課堂講授與工程實踐相結合是完成隧道工程教學內容的必要環節[17]。例如，在講解隧道圍巖破壞和支護設計時，帶領學生參觀本校現有的試驗室和儀器設備，通過觀摩模擬隧道開挖和結構支護的模型試驗，加深對隧道工程理論知識的理解與認識。此外，利用暑假短學期，帶領學生到隧道施工單位進行認識實習，增強學生對隧道施工的感性認識。
2.教學方法改革。
（1）手寫板書與多媒體相結合教學。《隧道工程》課程教學內容較多，也比較枯燥，如果單憑教師板書和圖片展示，還是很難讓學生對真正理解實際施工過程和施工工藝的。為解決這一問題，在教學過程中輔之以多媒體技術，通過預錄現場施工視頻和動畫演示的方式，向學生展現隧道施工的各過程，便于其理解和掌握，使原本枯燥、平面的教學變得生動、立體起來。采用多媒體教學，不僅增強了學生的感官認識，而且還有利于讓學生了解國內外先進的設計理念和施工技術，激發學生的學習興趣，起到事半功倍的效果。
（2）結合工程實例講解基本理論。隧道工程理論性和實踐性都很強，僅憑文字描述或簡單的幾幅圖片難以提高學生對問題的理解，只有結合工程案例才能講得生動、形象，有利于提高學生的興趣。例如，在講解隧道圍巖塌方破壞機理時，如圖1所示，以作者參與過的科研項目――江西武寧至吉安段高速公路上奉隧道塌方事故為例，詳細分析了圍巖變形以致塌方破壞的機理，并據此介紹了相關處治措施。通過案例教學，不僅活躍了學生的思維，增強學生對相關理論知識的認識水平，而且也大大提高學生的工程實踐能力。
（3）采用模型試驗實現教學內容直觀化。在講解隧道圍巖穩定性及其破壞模式時，僅憑教師口頭描述和解釋，仍難以說明地下工程失穩、破壞等相關問題。圖2為作者向學生演示的圍巖漸進性破壞模型試驗，可以直觀地再現圍巖破壞過程，從而讓學生對所學的基礎理論知識有深刻的理解。
（4）采用仿真模擬展示隧道力學問題。隧道工程設計涉及到圍巖壓力計算、支護結構選型和結構內力計算，因而其中的力學問題頗為復雜。為此，教學過程中，結合數值模擬方法對地下工程變形和破壞進行數值模擬，不僅簡單易懂，適用性強、經濟型、可操作性和可重復性，而且能得到許多在常規實驗中難以觀測到的重要信息[17]。作者結合自身研究經歷和積累的相關研究成果，在教學中想學生展示如何利用數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方案對應的支護效果，并引導部分興趣濃厚的學生進行實際操作訓練。圖3為模擬得到的跨斷層隧道施工時的圍巖破壞模式。
（5）采用虛擬現實技術增強學習興趣。虛擬現實技術是運用計算機技術對現實世界進行全面仿真，能解決學習媒體的情景化及自然交互性要求，在教育領域內有著極其廣闊的應用前景[18]。如圖4所示，作者通過與校內其他院系教師合作，利用自行開發的軟件，實現沉浸式三維環境中的體驗式教學，有利于加深學生對地下工程的施工環境、施工過程和健康診斷等問題的理解，增強進一步學習興趣。
（6）通過專題講座拓展學生視野。為進一步調動學生學習的主動性，在教學過程中適當地引導學生參與一些專題講座。同濟大學每年會定期和不定期地邀請一些國內外專家學者和有經驗的技術人員來開展學術交流，介紹隧道工程的最新發展動態和研究成果，在這些活動中，不僅能解答學生的一些疑惑，而且還拓展了學生視野和思路，并加深學生對隧道基本概念和基本原理的理解，進而提高對實際工程問題的分析與解決能力。
五、結語
《隧道工程》課程的教學內容涉及巖土與地下工程的勘查、設計、施工和養護等多方面的專業知識，是一門理論性、實踐性和應用性均較強的課程。結合作者自身的教學經歷，從該門課程教學特點和存在的問題出發，對課程教學模式和教學方法的改革做了初步的探索，從而適應新形勢下對卓越工程師能力和技能培養的需要。
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隧道工程的優缺點范文2
【關鍵詞】高速公路；隧道開挖；技術分析
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節當中難度最大、險度較高的一部分。在隧道工程建設中，包括確定隧道圍巖等級、挖掘填埋、隧道支護以及防險排水等環節，每個環節都對施工提出了較高的要求。
1、高速公路隧道開挖施工技術方案
1.1施工作業安排
根據隧道設計結構和工程地質情況，施工基礎程序可分為中導洞、中墻與二次襯砌。首先，中導洞掘進40～50米澆注中墻。其次，當中墻混凝土強度達到70%以上再進左洞。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定，此時可進行左右洞二次模筑襯砌。中導洞、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面，保證隧道施工并行作業，從而大大提高了隧道施工進度。
1.2通風、電、水作業、防塵、和施工掛水
施工供風
在高速公路隧道施工中，由于施工環境密閉，施工過程需要提供相應的供風設施，為解決此問題，可在隧道進口安裝安裝2臺20m3/min和1臺10m3/min的空氣壓縮機以供風，送風口與開挖地面應當保持不大于15m的距離；出口安裝2臺20m3/min和1臺10m3/min的空氣壓縮機以排風，同時采取壓入式供風，在隧道中用3臺軸流風機分別向中導洞、左、右洞送風，保證密閉施工環境中的風氣循環，從而保障隧道施工用風。
施工供電
在隧道工程施工用電方面按照《公路隧道施工技術規范》JTJ042-94的有關要求進行架設電力線路以及安裝各種電力設備等。為降低成本以及便于隧道施工，隧道工程應當利用附近的地方電網供電，在隧道進口安裝一臺315KVA變壓器以及準備一臺功率為220KW的發電機組備用，同時在出口處安裝同樣參數的設備。按照我國電力要求，隧道工程的動力設備采用三相380V，而采用220V的電壓進行照明。在電力附屬設備方面將漏電保護開關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。施工生活用水應當保證水質達到飲用要求，為此可在水道出口右側山腳挖水池進行收集水資源。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，通過架設專用水道引入水道出口右側山腳的集水池中作為施工生活用水；施工工程用水應當保證水質達到施工要求，也就是要求通過水質檢驗來排除不適用于攪拌砼的水源，即避免PH值小于4或者水質硫酸鹽、氯化物含量超標以及水中含有其他對水泥凝結硬化有害的雜質的水石，因此這部分水源可借助電泵抽取電站水渠中的水進行儲存，并在使用時通過架設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節容易出現粉塵污染，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當立即大量灑水，通過這種方式降低隧道施工過程開挖環節的粉塵濃度，保證較為清潔的施工環境。
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入其中，需要進行排水施工作業。操作技術包括進口施工為反坡施工、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，通過放置抽水機和架設管道將水放出洞外。
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地質要求較高，受地質變化影響大，一旦沒有采取合適的措施，泥石流、塌方等事故極易發生。在當前的施工實踐中，從施工造價及施工速度考慮，施工方法的選擇順序為：全斷面法臺階法環形開挖留核心土法中隔壁法（CD法）交叉中壁法（CRD法）雙側壁導坑法；從施工安全角度考慮，其選擇順序應反過來。
2.1全斷面開挖法
全斷面開挖法就是按照設計輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。適用條件：
I-IV級圍巖，在用于Ⅳ級圍巖時，圍巖應具備從全斷面開挖到初期支護前這段時間內，保持其自身穩定的條件。
有鉆孔臺車或自制作業臺架及高效率裝運機械設備。
隧道長度或施工區段長度不宜太短，根據經驗一般不應小于lkm，否則采用大型機械化施工，其經濟性較差。
全斷面法施工特點：開挖斷面與作業空間大、干擾小；有條件充分使用機械，減少人力；工序少，便于施工組織與管理，改善勞動條件；開挖一次成形，對圍巖擾動少，有利于圍巖穩定。
2.2臺階法施工
臺階法是先開挖上半斷面，待開挖至一定長度后同時開挖下半斷面，上、下半斷面同時并進的施工方法；按臺階長短有長臺階、短臺階和超短臺階三種。近年由于大斷面隧道的設計，又有三臺階臨時仰拱法，甚至多臺階法。至于施工中究竟應采用何種臺階法，要根據以下兩個條件來決定：
⑴初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，閉合時間要求越短；
⑵上斷面施工所用的開挖、支護、出碴等機械設備施工場地大小的要求。
在軟弱圍巖中應以前一條為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時，主要是考慮如何更好的發揮機械效率，保證施工的經濟性，故只要考慮后一條件。
臺階開挖法的優缺點：臺階開挖法可以有足夠的工作空間和相當的施工速度。但上、下部作業有干擾；臺階開挖雖增加對圍巖的擾動次數，但臺階有利于開挖面的穩定。尤其是上部開挖支護后，下部作業就較為安全，但應注意下部作業時對上部穩定性的影響。
2.3環形開挖留核心土法
環形開挖進尺宜為0.5-1.0m，核心土面積應不小于整個斷面面積的50%；開挖后應及時施工噴錨支護、安裝鋼架支撐，相鄰鋼架必須用鋼筋連接，并應按施工要求設計施工鎖角錨桿；圍巖地質條件差，自穩時間短時，開挖前應按設計要求進行超前支護；核心土與下臺階開挖應再上臺階支護完成后、噴射混凝土達到設計強度的70%。
2.4雙側壁導坑法
側壁導坑開挖后方可進行下一步開挖。地質條件差時，每個臺階底部均應按設計要求設臨時鋼架或臨時仰拱。各部開挖時，周邊輪廓應盡量圓順。應在先開挖側噴射混凝土強度達到設計要求后在進行另一側開挖。左右兩側導坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。當開挖形成全斷面時應及時完成全斷面初期支護閉合。中隔壁及臨時支撐應在澆筑二次襯砌時逐段拆除。
2.5其他施工法
在高速公路隧道施工過程當中常常會遇到松散軟弱的底層，為了有效降低支護圍巖難度，可以采取分步施工方法，這種方法在一定程度上還能夠穩定圍巖；在高速公路隧道施工過程當中有時候會臨時性的支撐圍巖結構，比如在部分地段地質存在缺陷，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注漿加固，對圍巖結構的支撐性能會大大提高。
結束語
總而言之，高速公路隧道施工工序繁雜、對地質條件要求高、對地質變化敏感，且各環節環環相扣。只有采取科學合理且具有操作性的施工技術才能確保隧道施工的成功。
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隧道工程的優缺點范文3
關鍵詞：運輸方案；隧道工程；對比分析
中圖分類號：U45 文獻標識碼： A
引言
根據國內瓦斯隧道的施工經驗，不論是無軌運輸還是有軌運輸，其施工技術都是成熟的。只要施工中通風良好、瓦斯不發生積聚，將瓦斯濃度控制在安全濃度范圍以內，就不會出現瓦斯燃燒爆炸事故，兩種運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輸方案改為無軌運輸方案做一個簡單的分析和探討。
一、觀音山隧道工程概況
中鐵十八局集團承建成貴鐵路14標位于貴州省大方縣和黔西縣境內，該工程處于云貴高原區，海拔高程800～2400m，受多條深切峽谷切割及高原盆地影響，地勢起伏較大。交通運輸條件難度大。起訖里程為D3K408+878.24～DK443+972.4，線路全長33.931km。主要工程量有：區間路基土石方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；箱梁預制架設650榀，無砟道床66.88km。觀音山隧道起訖里程D3K408+879～D3K413+175，全長4296m，為特長隧道，并于隧道出口端線路前進方向左側30m設置平導一座，長2833m。隧道穿越地層主要為三疊系灰巖、泥巖，二疊系石灰巖、硅質巖夾頁巖、頁巖夾煤層以及白云巖，以IV級、Ⅴ級圍巖為主，最大埋深300m，最小埋深3m。不良地質主要為巖溶、淺埋、煤層瓦斯、采空區、斷層破碎帶及危巖落石，隧道初始風險等級評定為“極高”。
二、觀音山隧道瓦斯不良地質主要體現
隧道D3K410+340～640、D3K411+250～600兩段通過二疊系上統龍潭組（P2l）泥巖、泥質粉砂巖、頁巖夾煤層，據鉆探揭示隧道通煤層5～8層，單層煤厚度0.2～2m，經深孔鉆探測試，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，煤層堅固系數（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，對隧道施工影響大。根據深孔測試及收集資料反映，瓦斯壓力P均沒有超過0.74MPa，瓦斯放散初速度P僅部分≥10，煤的堅固性系數f普遍性大于0.5，故煤層不具有突出性危險。
三、原施工方案概述
全隧共設2個工區：進口工區及出口工區。
⑴進口工區：為非瓦斯工區，承擔正洞施工1071m（D3K408+879～D3K409+950段），采用無軌運輸方式，施工通風采取壓入式通風。
⑵出口工區：為高瓦斯工區，其中平導承擔平導段施工2833m（PDK410+350～PDK413+183段），承擔正洞施工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），采用有軌運輸方式；出口工區正洞承擔正洞段施工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），采用有軌運輸方式，平導與出口工區貫通前均采用壓入式通風，貫通后采用正洞進新鮮風，平導排污風的巷道式通風。
施工圖各工區施工任務劃分詳見圖1。
圖1 施工圖各工區施工任務劃分圖
施工方法：全隧以IV級、Ⅴ級圍巖為主，其中Ⅲ級圍巖1000米、Ⅳ級圍巖2230米、Ⅴ級圍巖1066米，施工方法多采用臺階法、臺階法+臨時仰拱，特殊淺埋地段采用CRD法。
四、優化方案概述
為降低施工風險，減少施工投入，提高機械設備的工作效率，縮短施工工期，對施工圖中工區及施工任務劃分進行優化，優化后共設3個工區。分別為：①進口工區：為非瓦斯工區，承擔正洞施工1361m（D3K408+879～D3K410+240段），采用無軌運輸方式；②出口工區：為非瓦斯工區，承擔正洞施工1475m（D3K411+700～D3K413+175段），采用無軌運輸方式；③平導工區：為高瓦斯工區，其中平導承擔平導段施工2593m（PDK410+590～PDK413+183段），承擔正洞施工1460m（D3K410+240～D3K411+700段），均采用無軌運輸方式。
優化后各施工工區施工任務劃分圖詳見圖2。
圖2 優化后各施工工區施工任務劃分圖
五、優化前后方案對比
施工圖出口工區正洞及平導施工均采用有軌運輸，出渣采用有軌運輸需二次倒運，出渣慢，襯砌不能及時施作，造成圍巖暴露時間久，增大施工風險。特別是高瓦斯地段不能及時封閉，容易造成瓦斯大量逸出，大大增加施工風險。有軌運輸轉變為無軌運輸，避免了臺階法施工出渣過程中的二次倒運，大大提高了機械設備的工作效率，大幅減少了出渣時間，有利于及時施作初支和二次襯砌，并同時加快了施工進度。采用有軌運輸需在洞口設置充電房、調車場、檢修場、轉渣場等，需大面積場地。經現場堪察，觀音山隧道出口緊接羅家埡口中橋0#橋臺，橋位處為一條寬4m的排水溝，沒有足夠場地設置上述場地。有軌運輸轉變為無軌運輸從根本上克服了有軌運輸方式所存在的占地面積大、專用設備多等缺點，采用無軌運輸洞口設施布置較靈活，占用場地少，可有效利用社會資源。
有軌運輸與無軌運輸優缺點比較表
無軌運輸是目前隧道最常用的運輸方式。它從根本上克服了傳統有軌運輸方式所存在的用人多、專用設備多、效率低、費用高等弊端，為高效、高產提供了較有力的運輸保證。
對上世紀90年代～當前一段時期的國內施工的部分公路、鐵路高瓦斯隧道施工運輸方式進行統計如下：
國內部分高瓦斯隧道運輸方式對比表
從上表可以看出，高瓦斯隧道現場實際施工中，有軌、無軌運輸方式均有使用，并有大量成功的實例。
四、結論
結合觀音山隧道任務重、工期緊等具體情況及在高瓦斯隧道方面的施工經驗，采用無軌運輸方式進行該隧道各工區施工，并通過采取一系列行之成效的技術保證措施、安全保證措施、嚴格的安全管理措施，安全、高效、快速完成該隧道建設。
結束語
采用無軌運輸方式是目前高瓦斯隧道運輸方式的發展趨勢，這是因為通過設備防爆改造的實施以及技術、管理的進步，無軌運輸方式既能滿足高瓦斯隧道機電設備防爆安全要求，還能較大地提高運輸效率、降低運輸成本，為隧道施工高效、高產提供強有力的運輸保證。
參考文獻
[1]李其.龍溪隧道高瓦斯施工預防與實踐[J].山西建筑.2010（01）.
[2]萬國強.曹家莊瓦斯隧道施工技術方案[J].山西建筑.2010（02）.
隧道工程的優缺點范文4
關鍵詞：巖溶隧道；超前探測；預報技術；地質災害
1 前言
隧道與其他工程相比，其隱蔽性、施工復雜性、地質條件和周圍環境的不確定性更加突出，大大增加了隧道建設的難度和施工風險[1-3]。隨著國民經濟的飛速發展，在巖溶地區修建的隧道及地下工程越來越多。由于巖溶發育地區往往是斷層、節理、裂隙發育、巖層破碎的地段，兼具富水、高水壓、不同規模巖溶（溶洞、暗河、溶隙、溶槽等）發育，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，常常發生突水、突泥、坍方、地表塌陷等突發事件，嚴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，宜萬鐵路野山關隧道涌水等巖溶災害嚴重影響了隧道施工進程，而且對施工人員的生命和施工機具的財產造成了巨大危害[4-7]。目前，避免巖溶地質災害發生的最有效方法是做好超前地質預報工作[8-9]，提高預報的精度，準確預報出開挖前方不良地質體的類型、位置、規模和特征，在此基礎上制定出相應的地質災害預防措施。因此，超前探測預報在巖溶地區的隧道施工中的作用非常有價值，筆者主要探討了幾種常見的超前探測預報技術方法。
2 超前探測預報技術方法研究
2.1 超前地質預報的主要內容
超前地質預報工作的任務是準確探測出隧道開挖前方不良地質體的類型、位置、規模、特征，為隧道順利施工和地質災害的預防工作提供指導性的意見。因此，良好的超前地質預報結果應該包括以下2個方面。
（1）準確預報出前方不良地質體的具置和規模。這一點對于預報結果非常重要，如果預報結果與實際情況在位置和規模上相差太多，則對現場施工很難起到積極的指導作用。
（2）準確預報出不良地質體的類型和規律。不同類型的不良地質體對應著不同的預防措施，如果不良地質體的類型預報錯誤，預防措施不當，很容易造成地質災害的發生。比如將充填型的地下巖溶誤認為是洞穴型的地下巖溶，會造成高壓突水、突泥等地質災害的發生。
2.2 重要超前探測預報技術方法
目前，國內外的隧道施工都把掌子面前方地質情況視作為隧道安全生產的重要環節，根據大量的工程實際，目前對掌子面前方不良地質體的探測方法已有許多種。按照是否使用儀器進行分類，可以分兩類：地質分析法和地球物理探測方法，其中地質分析法是隧道超前預報中的一項基本方法，常見種類有： 地面地質調查、隧道掌子面地質編錄、超前鉆探、斷層預測法和地質經驗法[14]等。地球物理探測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、地質雷達探測、瞬變電磁法等。
2.2.1地質分析法
主要是根據隧道洞內外地質調查和隧道施工期掌子面地質條件調查結果，通過地質作圖及其構造相關性分析，從而推斷出掌子面前方可能存在的地質情況[18]。對于有經驗的工程地質人員，該法是最為可靠的方法，有的文獻甚至將其它一切探測技術列為地質分析法的輔助手段。
地質分析技術優點在于適用任何地質條件，方便快捷，結論可靠，性價比高。但是需要專業地質工程師，且工作量大，并且只能探測前方5m左右。個人專業素質和隧道作業條件對探測結構影響大。
2.2.2地質雷達技術
地質雷達的工作原理如下：高頻電磁波以寬頻帶、短脈沖形式，通過發射天線被定向送入地下，經存在電性差異的地下地層或目標體反射后返回地面，由接收天線所接收。高頻電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁場強度與波形將隨所通過的介質的電性特征及幾何形態而變化。故根據接收波的旅行時間（亦稱雙程走時）、幅度與波形資料，通過對時域波形的采集、處理和分析，可確定地下界面或異常體的空間位置及結構。
但是地質雷達技術作為一種巖溶隧道的超前探測預報技術，也有其使用范圍：1）目前國內還沒有為隧道超前探測預報而專門設計制作的地質雷達，儀器密封性差，洞內不易防水、防潮、防塵，易造成儀器損壞，特別是沒有專門的天線，操作起來費時費力，且效果不好；2）探測距離太短，一次只能探測5～30m；3）隧道內的環境條件與地質雷達的理論基礎一半無限空間不吻合，加之洞內鋼拱架、鋼筋網、錨桿、鋼軌等金屬構件的影響，探測結果一般不太理想。
2.2.3 紅外探測技術
紅外探測的原理為用紅外測溫原理探測局部地溫異常現象，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。紅外探測屬非接觸探測。
紅外探測技術優點在于適合含水巖層，操作靈活，費用低，對含水體、脈狀流有較高的識別能力[31-32]。但是對水量及斷層破碎構造不能預測。探測范圍在30m左右。受作業環境（如燈源、風筒等）影響大。
2.2.4 TSP技術
TSP硬件系統主要由接收單元、記錄單元和附件三部分組成，和其它各種反射波法一樣，采用彈性波回聲測量原理來探測掌子面前方的地質情況波，所產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球面擴散過程，所以一部分波會傳到掌子面前方的圍巖中去，當地震波遇到波阻抗有差異的地方，一部分波會被反射回來，一部分波會繼續向前傳播，波將依次傳遞下去，直到隨著傳播距離的增加和球面的擴大，能量足夠小不能被接收到為止。通常，兩側介質的波阻抗差異越大，反射回來的能量越強，探測效果也越好。
TSP系統是專門為隧道與地下工程超前預報研制開發的設備，它是一種強有力的方法技術[34-36]。具有如下的優點：1）使用范圍廣，適用于極軟巖至極硬巖的地質情況；2）預報距離長，能預報掌子面前方100～350m范圍內的地質狀況，圍巖越硬越完整預報長度就越大。3）對隧道施工干擾小，它可在隧道施工間隙進行，即使專門安排此項工作，也不過30min左右。4）預報精度高，它所能反映出的地質體的寬度是根據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，則能預報出的地質體的寬度為0.2m。
3結論
（1）根據每種預報技術方法的特點，有機地選用或結合多種超前地質預報技術應該是我們的研究重點，如地質分析法、地質雷達技術、紅外探測技術，超前水平鉆孔技術、TSP技術等有機結合，可以使巖溶預報效果最大程度地滿足施工要求。
（2）任何單一的預報手段都有其適用性與局限性，無法以不變應萬變；而物探法也只有在以地質分析為基礎的情況下，才能有的放矢，發揮更大的作用，忽略任何一方都將使預報效果大打折扣。因此，這兩方面都是我們研究重點。
參考文獻
[1] 葉樵. 長大復雜地質隧道大涌水地質災害分析 [J]. 鐵道工程學報， 2008（7）：65-68.
隧道工程的優缺點范文5
【關鍵詞】：高速鐵路、隧道、V級圍巖、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：U238文獻標識碼：A 文章編號：
1 工程概況
1.1 工程簡介
中交二航局承建的成渝客運專線CYSG-3標段的四方碑隧道位于四川省內江市境內，隧區屬丘陵地貌，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725m，其中V級圍巖有496m，IV級圍巖有159m。隧道表層為坡殘積層粉質黏土；下伏侏羅系中統沙溪廟組泥巖夾砂巖,單斜構造。地下水水質類型為HCO3-Ca2+，地下水對混凝土結構具硫酸鹽侵蝕，環境等級為H1。洞身泥巖質軟，巖層近于水平，節理發育。隧道進、出口巖層風化帶厚度較大。
V級圍巖地質條件差，是隧道施工的安全高風險地段，因此，V級圍巖開挖支護成為了四方碑隧道的施工難點。為保證在隧道V級圍巖開挖施工過程中的安全與進度，提高施工效益，采用鉆爆法開挖、光面爆破技術，襯砌類型為雙線隧道復合式襯砌。
1.2 開挖方案
四方碑隧道V級圍巖開挖施工分為臺階法和中壁（CD）法。每步開挖后均及時支護，隧底初期支護后及時施做仰拱，盡早封閉成環。
本文以實際施工中的臺階法開挖為例進行論述。
2 光面爆破施工技術
2.1光面爆破工藝流程
⑴ 確定光爆方案：地質條件調查初步爆破方案光爆參數選擇洞眼分布設計。
⑵ 實施起爆作業：測量放樣定位開眼鉆孔清孔裝填炸藥起爆通風排煙排險檢查光爆效果。
⑶ 參數動態修正：確定爆破設計后，先選取與隧道地質情況近似或一致的圍巖進行光爆試驗，起爆后根據光爆效果修改設計參數，根據新的設計參數對洞身圍巖進行爆破，重復上述工作，不斷地根據實際情況對光爆設計參數進行動態修正，保證光爆效果及施工安全、進度。
圖1光面爆破施工工藝流程
2.2 確定光爆方案
由于地質情況的多變性和不可完全預見性，在同一斷面爆破開挖過程中，可同時出現不同硬度的巖層，為了達到更理想的爆破效果，并不是全隧單一使用同一爆破方案，通常是根據巖層的實際情況調查后來對方案進行調整。
2.2.1地質條件調查
四方碑隧道V級圍巖為弱風化泥質砂巖夾泥巖，屬于軟質巖，洞身整體置于該巖體內。
2.2.2初步爆破方案
根據開挖斷面形式及地質情況，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號巖石硝銨炸藥，周邊眼采用φ25mm規格的光爆專用炸藥，人工鉆眼，φ32×200規格的炸藥，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，傳爆材料采用導爆管、導爆索。
鉆眼機具使用YT-28風槍，成孔直徑48mm，通風裝置為壓入式通風機。
圍巖每循環進尺3m，炮眼深度根據進尺長度，掏槽眼、底眼按3.1m取值，周邊眼、崩落眼、輔助眼按3m取值。
裝藥結構
2.2.3光爆參數選擇
在光爆試驗前，通常可根據經驗參數或相關技術規范的推薦參數進行光爆參數選擇。四方碑隧道在光爆試驗參數選擇時參考了鐵建設[2010]241號《高速鐵路隧道工程施工技術指南》中的相關參數，如表1所示。
表1光面爆破參數
巖石類別 周邊眼間距
E（cm） 周邊眼抵抗線
W（cm） 相對距離
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
軟質巖 30~45 45~60 0.75~0.8 0.04~0.15
根據地質條件調查，四方碑隧道V級圍巖屬于軟質巖，初步確定了試驗光爆參數，如表2所示。
表2試驗光爆參數
圍巖等級 巖石類別 周邊眼間距
E（cm） 周邊眼抵抗線
W（cm） 相對距離
E/W 裝藥集中度
q（kg/m）
V級 軟質巖 40 60 0.67 0.132
對于軟質巖，E值應偏小，W值應偏大。
炸藥單耗以2#巖石炸藥進行經驗取值，上臺階斷面面積為64.5m2，下臺階斷面面積為75.2m2，周邊眼經驗數據均為0.55kg/m3。通過公式q=QEW計算得到裝藥集中度分別為0.132kg/m。
2.2.4洞眼分布設計
通過對試驗光爆參數的選擇，按照光爆參數進行炮眼布置，如圖2所示。
圖2炮眼布置圖
2.3 實施起爆作業
2.3.1 測量放樣
使用全站儀確定開挖方向和標高，在掌子面用紅油漆標示輪廓線。
2.3.2 定位開眼
按炮眼布置圖標示各種炮眼所在位置，控制誤差在5cm以內。
2.3.3 鉆孔
將風動鑿巖機就位，在標示的炮眼位置鉆孔。控制各種炮眼位置誤差在5cm以內。
2.3.4 清孔
裝填炸藥前應將炮眼內的巖粉、積水清理干凈，并檢查炮眼深度、角度、方向，對不符合要求的炮眼進行處理。
2.3.5 裝填炸藥
分片分組按炮眼布置圖自上而下進行裝填炸藥，周邊眼采用小直徑藥卷連續裝藥結構，如圖3所示。其他炮眼采用連續裝藥反向起爆裝藥結構。
所有炮眼都采用泡泥堵塞，周邊眼堵塞長度取35cm，其他炮眼堵塞長度不小于1m。
圖3小直徑藥卷連續裝藥結構示意圖
2.3.6 起爆
起爆聯接網絡采用復式網絡，起爆前爆破員對起爆網絡進行檢查，導爆管不得打結、拉伸，各炮眼雷管連接段數一致，且同一斷面起爆順序應由內向外。
2.3.7 通風排煙
爆破后進行通風，吹散炮煙后，經檢查確認空氣合格且等待時間在15min以上，準許作業人員進行爆破點進行下道工序作業。
2.3.8 排險
在作業前對瞎炮、殘炮進行檢查處理，處理瞎炮、殘炮在爆破員的直接指導下進行，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級圍巖無大的剝落、坍塌，輪廓符合設計要求，掌子面平整。
2.4 參數動態修正
在初次試驗光爆或每次開挖光爆之后，根據檢查記錄和實際效果對光爆參數進行修正了改進，以便更好的控制開挖輪廓線、超欠挖以及圍巖穩定性，保證施工安全。
根據對現場實際情況的統計，及時正確地修正周邊眼參數，更好的控制開挖輪廓線，縮小超欠挖的范圍，具體如下：
⑴ 周邊眼分布設計完成后，在鉆孔過程中注意避免將炮眼布置在圍巖薄弱處，個別地點調整周邊眼的數量和間距，防止圍巖出現坍塌。
⑵ 適當調整周邊眼到輪廓線的距離，可以更好的控制軟巖地質的光爆輪廓線，一般取值8~15cm較為理想。
⑶ 適當增大周邊眼最小抵抗線到70cm，控制相對路基E/W在0.6左右，軟巖光爆效果較為理想。
3 總結
V級圍巖地質條件較差，在臺階法和中壁（CD）法進行開挖的過程中，光面爆破對開挖輪廓線和圍巖穩定性有較大的積極作用，削減了薄弱巖層對鉆爆作業的負面影響，通過實際運用光面爆破技術進行開挖作業以后，相比傳統礦山爆破技術，光面爆破在很大程度上保證了超欠挖情況符合規范及驗標要求，不但提高了安全爆破的穩定性，而且使得在開挖過程中避免了大塊巖石難以搬運的情況，使施工進度得到相應提高。光面爆破在客運專線隧道V級圍巖開挖的成功應用，標志著軟弱圍巖施工工藝的提升和進步，對今后隧道軟弱圍巖開挖的施工有著重要的意義。
參考文獻
[1] 鐵建設[2010]241號.高速鐵路隧道工程施工技術指南[S].
[2] 韋愛勇.工程爆破技術[M].2010.
隧道工程的優缺點范文6
關鍵詞:明挖隧道，基坑，主體結構，配筋設計
1 工程概況
本明挖隧道工程呈南北走向，隧道兩端與盾構段相連。地理位置在廣州市番禺區欖塘村和東沙村一帶，地形開闊平坦，多為果園、農田、菜地、水塘。起訖里程為:YDK21+887~YDK23+278，隧道長1391m，存車線長264m，隧道單線總長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，隧道附屬設施較多。
2 工程設計技術及創新要點
1)地鐵區間隧道與新光快速路工程結合建設，減少工程投資。由于待建設的新光快速路是番禺區南北走向60m寬的城市快速主干道，地鐵三號線漢市區間隧道沿此道路，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。這樣兩項工程同用一塊地，地鐵工程節約施工用地約2.8萬m2，并實行統一征地減少較多征地、借地的繁瑣過程，爭取施工工期。在地鐵隧道施工完畢后按路基要求及標高回填土方，減少了路基施工對隧道結構造成的影響。線路設計時結合路面標高，合理調整隧道縱剖面設計，考慮隧道覆土控制在2.5m~4.5m之間，有效地控制外荷載，使主體結構斷面更合理，降低工程造價。
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，取得了良好的經濟效益。隧道所經之地多為果園、農田、菜地、魚塘，基坑邊只有少量三層、四層的民房，且地鐵區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、鄰近構筑物的影響采用了土釘墻支護。此方
案比同等條件下采用Φ1.0m鉆孔樁加內支撐圍護減少工程投資約980萬元。
3)區間線路復雜，隧道附屬結構多。由于從漢溪站到市橋站區間總長為6km多，行車速度為100km/h~120km/h，除長1.3km明挖段，其余均為盾構法隧道。明挖段中部左線外側設置了約260m長的臨時存車線，在存車線起、終點處設置了左右線單渡線，還有地鐵區間必要的附屬結構:軌排井、聯絡通道、水泵房、廢水池、風機房、跟隨所等。
4)首次采用土建結構斷面擴大、漸變作卸壓，解決減弱壓力變化率，滿足了運營要求，提高了乘坐的舒適度。由于單渡線及存車線設置，出現多個左右線互通的大斷面，通風系統模擬計算顯示，若不對壓力突變的地點進行特別處理，列車高速通過中間風井時車頭的最高壓力變化率將達到990Pa，車尾的壓力變化率也將達到640Pa，這已經大大超出了標準要求，壓力變化率過高將導致乘客耳膜產生刺痛不適感覺。通過分析壓力變化率，在存在壓力突變的隧道段對卸壓方案進行比較。綜合運營、經濟、施工各方面的優缺點，采用在突變點后100m隧道段斷面擴大、漸變的卸壓方案，即結構斷面的凈寬度及凈高度沿隧道縱向漸變，此方案增加土建設計及施工難度，但運營安全性較高，將為以后的地鐵運營節省成本。行車速度不受影響，為今后類似工程提供了可借鑒的范例。
