隧道工程论文范例

隧道工程论文

隧道工程论文范文1

由于地层地质的复杂性,大跨软岩隧道工程仍然面临着以下几个急需解决的关键问题:

1)对围岩变形的判断与控制。

对于软岩隧道围岩变形的研究主要集中在三个方面:a.从理论方面对变形机理进行研究;b.选择合理的施工工法对围岩变形进行控制;c.运用有限元或其他数值模拟的手段对围岩的变形量和变形趋势进行预测。从众多的学术论文和科研成果中不难发现,对于围岩变形的机理多是采用连续性介质理论进行分析,而实际工程中的围岩是非连续的,它是岩块和结构面在三维空间的一种非定向关系。尤其是对于地质状况比较复杂的软弱围岩,都是由多种物理成分组成的,且各物理成分的大小、多少及分布具有很大的随机性。但是,在实际的研究和应用中,例如采用数值模拟的方法对软岩隧道围岩变形进行分析时,又必须运用岩体的本构关系,这本身就是存在问题的,更不要说计算结果的准确性了。不论是理论分析还是数值模拟都没有办法对围岩的变形量进行准确的判断。这将引起另外一个问题,就是在采取控制变形措施时,通常采用的是依据相似工程经验制定施工方案,并没有针对不同的变形量采取相应的控制措施,因此变形控制措施也具有一定的盲目性。另外,隧道施工中变形可以达到1.0m甚至更大,软弱围岩变形本质上属于大变形问题,然而岩体力学中使用的弹塑性变形理论虽然对材料的非线性进行了考虑,但是严格意义上仍属小变形理论。

2)对合理支护时机的探讨。

隧道二次衬砌施作时机始终是隧道界讨论的热点问题,二次衬砌的支护时机是保证二次衬砌长期稳定的关键。特别是对于软岩大变形隧道,如果二次衬砌施作过晚,则可能造成初期支护变形过大而无法控制,以致隧道失稳;但如果施作过早,则不利于地应力的释放和充分发挥围岩的自稳能力,从而使二衬受力过大而导致开裂,降低了隧道结构稳定性。因此,合理确定二次衬砌施作时机是保证隧道施工阶段和长期运营阶段安全性的关键。但是现阶段,对于隧道二次衬砌支护时机的研究仍然没有形成系统的体系。研究者多根据具体的工程背景选择不同的岩石弹塑性模型,采用的确定合理支护时机的判定方法也各有不同。对于二衬支护时机的影响因素的分析也多是针对单一影响因素,并没有综合考虑。

2软岩隧道的发展与展望

为了满足交通建设的需要,将不可避免的遇到更多的软岩隧道工程。围岩大变形的控制问题仍然是未来软岩隧道工程需要解决的关键问题。从根本上讲要更深入的研究围岩的变形机理,找出适用于实际工程地质状况的围岩的本构关系。在施工的过程中,超前地质预报要贯穿整个隧道的开挖过程,监控测量要及时跟进。对于具有代表性的工程要完善施工工法,以便以后类似工程经验借鉴。隧道是地层围岩和支护结构共同组成的复杂受力体。支护是一个过程,一个好的支护方案要让这一过程与围岩变形过程相协调。考虑到软弱围岩的蠕变特性,围岩的自稳能力是与施加相关的,因此二次衬砌的支护需要一个合理的时机。反过来理解,如果要确定合理的二衬支护时机,首先要对围岩的蠕变特性和变形机理进行充分而深入地分析,只有在此基础上,才能选择适当的支护时机和支护形式以及确定合适的支护参数。由于目前的研究多针对二次衬砌的支护时机探讨,应该将整个支护过程统一起来,形成与不同围岩级别、不同断面尺寸、不同开挖方式、不同支护参数相对应的系统的支护方案,以及更完善的施工工法。

3结语

隧道工程论文范文2

毕业设计是培养学生综合运用学过的各种理论知识来分析和解决实际问题的能力,是本科教学过程中不可或缺的一环。毕业设计的目的应该着眼于提高学生的能力,例如培养分析问题和解决问题的思路,扩展所学专业的知识面,加强巩固所学的理论知识等。隧道工程专业毕业设计的主要目的有:

1.通过毕业设计可以让学生把所学的理论基础如结构设计原理、结构力学等和专业知识有机的融会贯通,并在指导老师的帮助下,进一步完善自身的专业素养,弥补自身的不足,巩固所学知识;

2.毕业设计是学生毕业前的最后一次完成的综合性作业,它能够让学生重温本科阶段的各科内容,对隧道工程及相关专业知识有一个整体的把握,为毕业后的工作和深造提供更加扎实的理论基础和专业知识;

3.学生独立完成毕业设计,可以培养独立自主的意识,提高独立分析问题和解决问题的能力,通过独立完成文献的查阅和资料的搜集培养学生亲力亲为、敢为人先的精神;

4.隧道工程的实际工程中,仍然有很多需要创新的地方,毕业设计可以培养学生求真务实,勇于创新的精神;

5.检验学校在本科四年的教学成果,从中发现教学过程中的不足。土木工程涉及广泛、内容庞大,毕业设计是学生所学知识的大综合大贯通,毕业设计的好坏直接关系到学校教学质量的好坏和学生本身专业素养的好坏。提高学生的毕业设计质量对于提高高校的教学品质和学生的就业竞争力具有十分重要的意义。

二、毕业设计存在的问题

(一)毕业实习方面

毕业实习是学生在毕业时通过动手去亲自体验和实践本专业的专业技能和专业知识,但如今很多高校的毕业实习已经背离了这个基本思想。以隧道工程为例,我们可以指出的有:首先,出于安全、经费等多种因素的考虑,大部分高校的隧道工程系不让学生亲自参与,而仅仅局限于现场参观,他们毕业实习基本上都是在已经建好的隧道中进行参观,指导教师现场讲解,对于正在施工的部分基本上是不会允许学生进去的。这样对学生来说没有现场见过隧道的施工就没有一个直观的感受,就不能根据现场所见的到各种施工情况联系书本上的相关知识,从而提出自己的疑问,显然这不利于学生把所学知识运用于实践中去。其次,很多学生本身没有意识到毕业实习的重要性,他们认为即将进入工作岗位,以后有的是时间去实践。而把毕业实习更多的看成去完成学校交给的一个任务。同时在这段时间很多学生忙于找工作而忽视了毕业实习。最后,学校在毕业实习的投入不足。由于经费投入到教学科研方面的投入产出相对较高,很多高校把经费投入到教学科研中而忽视了毕业实习的投入,导致学生的实习地点不具代表性,没有经验丰富的工程人员现场指导甚至没有动手的机会,这也无形中使学生认为学校也不重视毕业实习,学生本身就会更加怠慢。

(二)指导教师方面

指导教师主要存在以下几个方面的问题:

(1)很多高校在教学和科研方面更加倾向于后者,甚至学校会给老师下达任务,如必须发多少篇论文,必须争取到多少科研经费,必须获得多少奖项等,这就导致了很多老师把工作重心放在了自己的科研项目上,而很少投入精力去检查学生的毕业质量。

(2)隧道工程中很多老师都有自己的工程项目,所以他们一般都把时间精力放到自己的项目中去了,甚至根本无暇顾及学生毕业设计。

(3)部分老师没有实际工程经验,有部分隧道工程老师甚至没有参与过隧道的设计和修建等,另外部分老师缺乏指导毕业设计的经验,在指导学生毕业设计时显得力不从心,导致部分学生毕业设计的质量不高。三是许多老师把往届毕业设计的题目稍加修改甚至不改就给本届学生,这就使得学生在做毕业设计时存在侥幸心理,认为即使做不出来也可以去会抄往届的设计,而不会独立的去思考和解决毕业设计中的问题。

(三)学生方面

学生方面的问题主要体现在以下几个方面:

(1)前期准备工作不足。

(2)学生缺乏主动思考的能力。很多毕业设计几乎都是一个套路,很少有创新的地方。

(3)学生在做毕业设计时往往会忽视相互交流的重要性。由于每个人的题目都有部分差别,因此大部分都是自己埋头苦干而忽视了同学间相互交流的作用。

(4)缺乏把知识相互串联起来的能力。

(5)很多学生的毕业设计都存在抄袭问题。部分学生平时不认真学习,完成毕业设计有困难,就在其他学生做完毕业设计后抄袭别人的。

(6)对毕业设计的认识不清楚。很多学生认为毕业设计是能拿到学位证和毕业证的前提,他们是为了拿证而去被动地完成毕业设计,认为只要设计合格了就可以毕业了。而对毕业设计的质量好坏不关心,仅仅只是能过通过答辩就行。

三、提高毕业设计质量的方法与思路

(一)培养学生严谨求实用于创新的学习态度

指导老师在指导学生毕业设计时应该着力于培养学生的学习态度,鼓励学生尝试不同的方法来完成设计。在毕业设计遇到问题时,老师不应该有问必答,而是鼓励学生通过互联网图书馆等资源去寻找答案。指导老师应该避免高高在上德高望重的思想,积极和学生探讨所遇到的问题,适时引导学生思考问题,对学生在毕业设计中浮躁错误的态度及时进行批评并督促学生改正。

(二)提高指导教师素质,改善指导方法

指导教师素质参差不齐,应对毕业设计指导老师进行提前培训,讲授怎样定题怎样辅导等问题。各老师也可以分享往年指导毕业设计的经验供其余老师扬长避短。同时应进行岗前的思想培训,提高老师对设计的认识程度和重视程度,以良好的工作作风来帮助学生完成毕业设计。老师在指导过程中应不断总结学生在毕业设计中的问题,思考出现这些问题的原因和解决方案,为后续指导提供经验指导。另外还应注意学生在设计过程中的通病,指导过程中着重强调该类问题。对待不同学生采用不同的指导方法,因材施教、因人而异。尝试不同的毕业设计指导方法,例如,有条件的情况下可以让经验丰富的设计人员定期进行隧道设计讲座、可以让学生自由组队对同一工程进行多方案的设计,来多方面探索最适合本届学生的指导思想。指导老师在指导学生毕业设计时应重在引导而不是直接告知。直接的告诉答案会让学生形成一种依赖心理,这不利于培养他们自己寻找资料和答案的能力。老师可以在大方向上为学生导航,而要求学生自己去查阅相关文献资料,培养学生独立解决问题的能力。

(三)提高毕业设计的管理能力

毕业设计不仅仅是指导老师和学生的事情,也是学院乃至学校的事情。学院和学校的教学管理部分应该加大对毕业设计的管理,制定科学的管理模式。例如,在毕业设计时,应该随时抽查指导教师的指导情况和学生毕业设计的完成情况。必要时可以邀请除指导老师以外的隧道工程系老师进行提问抽查。管理部门同时应该认真听取老师、专家和学生的意见,不断完善对毕业设计的管理和评价体系。毕业答辩是检验学生设计好坏和老师指导好坏情况的最终体现,院校应该切实深入实际,把握答辩这个最后的关卡,在最后这道线上做好毕业设计的质量控制。答辩之前应制定科学合理的答辩评判标准供老师和学生参考,答辩时一旦发现某个设计达不到要求的标准,应该认真彻查找出问题并认真修改设计,直到达到能够通过答辩的水准。

(四)多带学生去现场

隧道工程论文范文3

1.1施工单位安全生产主体责任不落实

对培训工作重要性认识不足,安全培训走过场,员工缺乏应有的操作技能和应急能力,安全防范意识不足。特种作业不能做到持证上岗。施工组织不当,现场管理存在较大隐患。安全措施不到位,盲目抢施工进度,忽视了安全管理和施工质量。物资采购环节存在漏洞,材料以次充好、进场把关不严,设备缺乏有效维护。安全检查和隐患排查流于形式,不能及时发现和整改事故隐患。甚至个别单位非法转包,以包代管。

1.2监理单位履职不到位

施工组织设计审查不严,日常监管不够,关键工序监理不到位,不能及时发现和督促整改事故隐患。

1.3勘察设计周期、方案不合理

勘察设计的前期研究时间紧、任务重。设计单位为了在短期内完成勘察设计任务,往往勘察工作和设计工作同时进行,综合地质勘探手段不足,造成地质情况认识不清、绕避不良地质方案研究不足。

2对策与措施

在安全管理中,领导者的安全方针、政策及决策占有十分重要的位置。做好隧道工程安全管理,项目管理者要树立事故“零指标”、隐患“零容忍”的管理理念,从设计、招投标、合同管理、物资供应、施工管理等环节入手,完善管理制度、弥补管理缺陷,从而降低工程风险,保障工程安全。

2.1建设单位要夯实安全基础

建设单位要站在整个项目管理的高度,健全安全管理组织机构,明确项目部各部门、监理、施工单位等参建各方的安全责任,完善安全管理制度,施行安全问责制,强化安全责任落实;加强招投标环节管理,严格审查承包商资质和业绩,吸纳资质好、经验丰富的队伍和人员参与项目建设;与参建单位签订合同时签订安全管理协议,强化参建单位的安全责任意识;制定合理的工期,避免抢工期忽视了工程质量和安全管理;合理安全投入,加强监管,专款专用,防止安全资金挪用;建立黑名单制度,及时清退不合格的参建单位与人员。

2.2把好人员、设备、材料入场关

某些单位为了中标,投标时把资质符合、经验丰富的人员放入标书,在施工组织环节时通过人员变更方式用经验较差甚至资质不符合要求的人员来替换标书中的人员。而设备不满足施工要求通常是施工进度慢、施工质量差的主要因素。钢筋、水泥、沙石等主要材料不满足要求是直接影响隧道施工质量的重要因素,由于施工质量导致坍塌等事故是常见现象。因此,必须严格把好人员、设备、材料入场关。

2.3重视参建人员的培训工作

所有项目建设行为都需要人来实施,做好人员培训是安全管理工作的重中之重。甲方现场代表往往很大程度上影响着施工现场管理水平,因此首先要加强对甲方现场代表的培训。培训内容应包括工程管理基本知识、监理常识、类似工程案例等,使其具备代表甲方现场代表的基本业务素质。建立甲方现场代表评优、淘汰和奖惩机制,鼓励甲方现场代表不断提升自身水平。施工、监理等参建单位更要重视员工培训工作。所有员工必须经过岗前培训,特种作业人员做到持证上岗。安全技能培训和安全意识培养并重,让每一名员工从执行制度开始接受施工安全的培训教育,逐步形成行为规范,逐步从感性上升到理性,再由理性上升到通过意识的能动性来指导施工安全工作,做到可以在工程施工中及时预见隐患、消除隐患。

2.4把握隧道施工安全管理的关键环节,抓好技术防范措施的落实

设计单位应按照《油气输送管道隧道设计规范》合理选择隧道穿越位置,对地质复杂隧道要加强现场技术交底、指导和配合工作,及时处理各类变更设计,加强技术服务。隧道施工要加强超前地质预报、判释工作。对复杂地质隧道施工,要把超前地质预测预报作为必施工序纳入到作业循环当中,并贯穿整个施工过程。加强隧道围岩量测和综合分析,坚持把围岩量测纳入工序管理,通过量测及对围岩变形段和变形速率的量测,分析其变形趋势,为调整支护参数提供充分依据,确保初期支护方案的安全可靠。对可能存在瓦斯突出的地层,要配备瓦斯监测、报警设施,加强预警监测和通风。隧道施工要保持充足的照明,电气设备设施应满足防水、防爆要求,避免电气事故发生。加强火工品管理,严格火工品分库管理、出库、施工、回收管理,设置避雷装置,严禁在隧道内临时堆放火工品,严禁带火种、香烟进入隧道,以防引发事故。加强进出洞管理,做好进出洞人员登记,防止无关人员进出对施工安全造成不良影响,同时有利于事故状态的人员搜救。选择合理的渣场位置,重视渣场挡土墙的施工质量,防止因弃渣场坍塌诱发滑坡或泥石流。

2.5加强重点要害部位和直接作业环节的监管,杜绝“三违”现象

对现场违章作业、安全生产措施不落实的,监理可随时签发停工令。对查出的隐患下发整改通知书,跟踪检查隐患的整改情况,实现闭环管理。建设单位可以通过抓正反面典型等形式,适时组织参建单位进行现场经验交流,相互学习,快速提高项目整体管理水平。

2.6加强隧道施工应急管理工作

对隧道施工可能发生的突泥突水、坍塌和有害气体窒息等事故,要有针对性地制定应急救援预案,配备必要的逃生和自救设施及装备。反坡、有水隧道要有充足的防排水设备和有效的安全保障措施。要加强应急救援培训和演练,提高作业人员的避险、逃灾和自救互救能力。要建立健全隧道监测、预警和指挥系统,提高应对事故灾难的能力。

3结语

隧道工程论文范文4

黄土别名黄泥土、黄泥巴,是在干燥气候条件下形成的一种具有褐黄、灰黄祸黄褐等颜色,主要是由风沉积形成的,常为钙质并含有贝壳、骨骼和哺乳类动物的牙齿以及碳酸钙结核。黄土结构较疏松,孔隙多,多为针状大孔、垂直节理发育的特殊性土体,表层具有湿陷性,易产生潜蚀形成陷穴。各地区黄土的总厚度不一,一般来说,高原地区较厚,而以陕甘黄土高原最厚,达100~200米,而其他高原地区一般只有30~100米。河谷地区的黄土总厚度一般只有几米到30米。

2黄土地质对隧道工程的影响

2.1黄土节理对施工的影响

黄土沿着各方向上的构造节理都完全发育,多数节理为原生节理并呈X形的成对出现,无限向外延生,产生危险截面。在隧道开挖的过程中,土体容易在危险截面上,顺着节理松弛和断裂。水会顺着裂缝流入土体,使土体的湿度发生改变,随之产生相当大的应力,极易给隧道施工带来预想不到的危险。比如发生较大的坍塌。

2.2黄土溶洞与陷穴对施工的影响

黄土溶洞与陷穴,是黄土地区常见的不容忽视的不良地质现象。如果将隧道修建在黄土地质的上方,则会有隧道基底下沉的可能。如果将隧道修建在黄土地质的下方,则会有冒顶的可能。若果将隧道修建在黄土地质的附近地区,则会有偏压受力的可能,使得围岩与衬砌处于不利的受力状态。总之,若不采取相应的措施,都将酿成无可挽回的局面。

2.3水对黄土隧道施工的影响

黄土在干燥环境下时十分坚固可靠,承压的能力较高,隧道的施工能得以顺利的进行。但是,在含地下水较丰富的黄土地层,黄土一旦遇水,就会地质松软、不稳定、孔隙大,承载力急剧降低,遇水下沉产生凹陷。最重要的是,黄土的这种湿陷变形是相当突然的,没有征兆的不可挽回的。当黄土被丰富的地下水浸湿后,土体会发生不同程度的湿陷性,从而发生突然性的不均匀沉降,因此隧道开挖后的围岩就会迅速的丧失自稳能力,如果施工中的支护措施不足,就极易给隧道施工带来预想不到的危险。比如发生坍塌。

3黄土隧道的施工方法

黄土地质为隧道施工的正常进行带来了巨大的困难,但是对于隧道施工的建设者们,这是一个不得不克服的难题。在黄土的特性和对隧道施工的影响中,我们可以分析到,在隧道施工中,处理黄土地质问题应该着重从影响其物理性质变化的内在因素和外在因素上共同考虑,通过改变图的力学性质达到处理的目的。但是对于不同的工程,具有不同的施工条件,因此还需要根据不同的情况进行不同的处理。总而言之,黄土地质下隧道施工的要点大致如下:1)应做好黄土构造节理的产状与分布的调查;2)根据不同地域的不同水文地质条件选择合理的施工方法;3)对围岩进行合理的支护,宜采用复合式衬砌;4)做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程,并妥善处理陷穴和裂缝;5)遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则。在黄土地质环境下进行隧道施工时,对于因构造节理切割而形成的不稳定部位,应加强支护措施,以保证施工能安全顺利的进行。同时,开挖方式宜采用短台阶法或分布开挖法,初期支护必须在开挖断面后尽快施作。下面对施工细节进行说明:

3.1洞顶陷穴的处理

针对黄土的湿陷性,为了保证隧道能安全顺利的施工,在隧道开挖前应对洞顶周围陷穴进行适当的处理,防止水从陷穴和裂缝渗入到隧道内部,侵蚀洞体周围,引起隧道的坍塌。第一步将陷穴中的杂物清除,第二部对陷穴加以加工使之成为较规则的形状,以便于后期的回填,最后夯实陷穴底部。对于较深的陷穴可采用灌浆充填,对于较浅的陷穴可采取素土或灰土分层夯实回填。除上述处理方法之外,也可结合坡顶建筑物地基处理,采用挤密法处理黄土陷穴现象。

3.2洞口防护及地表加固

根据不同洞口的特点和“自然进洞”的施工原则,借助地表注浆加固等辅助施工措施提前进洞,这样就能有效的解决洞口的工程危害,保护洞口边仰坡稳定,降低洞口的防护成本。常用的防护和加固方法有深孔注浆、地面锚杆、高压喷射注浆等。

3.3支护措施

黄土地质的围岩开挖后,如果若暴露时间过长,围岩风化至内部岩体加速松弛,进而发生坍方现象。因此,对于支护宜采用复合式衬砌,开挖时少扰动,开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初期支护,一起构成较强的支护体系,防止因支护措施不当而发生的工程事故。必要时也可采用超前锚杆、管棚支护加固围岩。在初期支护基本稳定后,进行作用永久支护衬砌。衬砌背后尤其是拱顶回填要密实。

3.4监控检测

监控检测是所有施工过程中不可缺少的环节。在隧道施工的过程中,应定期对围岩支护体系的稳定性进行相关的监测和评价,为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供有利的依据,从而确保施工能安全顺利的进行。

4结束语

隧道工程论文范文5

1.1设备和材料

由于公路隧道具有难度大的特点,其相应的设备和材料使用的也非常多,对于其中一些技术含量较高的设备,不管是租赁或是购买,费用都比较高。而且现在建材市场比较混乱,卖家更是鱼龙混杂,良莠不齐,这就要求工作人员要对市场的行情有一个全面的把控,在使用设备和材料的过程中,不至于超出正常的价位,否则,很容易造成工程造价的增加,给企业造成不必要的负担。

1.2设计和施工因素

设计环节是工程项目进展的关键一步,它关系到工程项目的整体状况,并对工程造价产生重要影响。设计中的一些细节更是不容忽视,比如隧道选线,再比如隧道断面的判断。尤其是隧道断面的大小的判断,它对于隧道项目工程造价的影响是比较大的,因此,应该合理利用隧道断面,既要考虑到相关的技术参数,使其达到合理的范围,又要在此基础上尽量缩小断面。除此之外,隧道的选线也是控制造价的一大要点,选线要结合周围地质的实际情况和经济效益。如果在设计环节能够结合实周边的地形和项目实际情况,能够在很大程度上避免造价偏高,相反的话,则会造成工程造价偏离正常预估值很多,得不偿失。在实际的施工项目中,公路隧道工程项目的费用很大一部分是在施工阶段产生的,因为设备材料的使用和人工的使用都是在这个环节进行的,所以这几项支出占了整个工程造价的一大部分,如果对施工环节把控得好,就可有效的管理和控制工程造价。同时不要忽略施工方法对工程造价的影响,施工过程中如果组织不到位、施工的顺序或方法错误,由此而造成的施工重建等问题,直接影响了工程的的进度造价。

1.3工程造价人员素质

工程造价是一门专业性很强的学问,因此对从业人员的要求也就较高,不仅要求从业人员具备相应的理论知识功底,还必须兼具相关的专业内容。由于工程项目牵涉方较多,责任重大,相关从业人员承担的责任也相当重,这就要求从业人员必须具备一定的专业资格。工程造价的工作人员具备了专业的技术和能力,在实际项目的造价和预算中,才能合理控制项目的投资限额,为企业节省成本,争取效益最大化。

2公路隧道工程造价的控制措施

2.1通过加强合同的管理控制工程造价

任何一个工程的项目决策阶段都是整个工程项目的第一个重要的阶段,工程造价的整体预估情况就是在这个阶段产生的,所以这就要求相关人员一定要对合同引起足够的重视,以免影响到后面的工作,工程预估必须交由专业的评价人员进行评估。

2.2设计阶段的工程造价控制

(1)隧道结构和支护参数的造价控制

在设计隧道结构时,首先必须要注意的是保证结构的安全性,另外还需要考虑的是隧道的耐久性,对隧道结构的设计必须严格依据实际考察的结果,以保证隧道结构设计的安全性和可靠性。另外,在支护参数方面,必须严格依照相应的标准和原则,对于参数的选择可以选用工程类比的方法,并采用实时监控的方法严密监测,使参数控制在合理范围内。

(2)材料和设备的造价控制

材料和设备的重要性不言而喻,这也是施工中的一个重要环节,材料的选择和应用直接决定了成本的高低,例如在公路隧道的喷射砼的制拌时,我们要按比例并结合混凝土的粘聚性来进行调配,这里有两种方案可供我们选择,如加入淡水砂,则每单位混凝土中砂子成本是90元,若改用机制砂,则每单位混凝土中砂子成本约36~47元,而且随着用量的增大,这种经济差异会越来越大。

(3)设计选线和地质勘探的造价控制

设计选线和地质勘查是工程造价中比较核心的两个影响因素,那么针对这两个因素来采取相应的控制造价措施也就较为有效。通常在施工选址的过程中,要对沿线地质情况进行严格考察,要考虑到周围地质的弯度和延展性,将隧道建址选在不宜出现崩塌的地方,布线要在不易出现泥石流和滑坡的地方进行。还要考虑到周围的土壤结构、土地承受力等,综合多方面因素考虑,避免因选地差错和布线失误造成造价增加,导致不可挽回的结果。

(4)隧道平面设计的造价控制

隧道的平面设计在实际施工中。常规的隧道平面分类有三种,分别是上下行分离式大间距隧道、上下行分离式小间距隧道、连拱隧道。单从造价角度来讲,连拱隧道的造价是最高的,其次是小间距隧道,大间距隧道最低。在实际应用中,如果隧道周围的情况符合各种隧道平面的使用标准,则优先考虑大间距隧道,尽量选择上下分离式隧道,以把控制工程的造价控制在投资预算额内。工程的设计在实际中也要遵循一定的原则,要把设计技术能力和投资限额相结合,实现工程设计和经济效益的双赢,在优化设计方案的基础上,缩短工程周期,控制工程造价。

2.3施工阶段的工程造价控制

施工阶段是工程造价控制最关键的一个环节,在施工阶段,影响工程造价的细节也很繁杂。首先,要对项目的施工周期做一个细致的规划,认真检查施工图纸和技术资料,合理进行人员的配制,将工作量化到每人每天的任务量,以保证工程的顺利进行和工期的如期完工。施工周期的长短会通过人员成本来影响工程造价,工期拖得过长产生的人力成本增高了工程的造价,所以,不可轻视对工程周期的有效控制。

2.4提高从业人员素质

在当前的行业大背景下,对造价人员的要求已经不仅仅是从业资格和业务能力那么简单了,有很多现实而复杂的情况是我们必须要考虑到的,比如涉及到一些内部机密时,从业人员如为了个人利益,而改变对造价的预估,则后续一系列的影响更是天差地别。这就要求从业人员的敬业精神达到相当的高度,要从大局出发,不能为了一点个人利益而放弃工程造价的整体控制,以致造价较高,也使自己背负较大的风险。

3结语

隧道工程论文范文6

台湾地区位于福建省东南沿海约150km,相隔台湾海峡,与福建省隔海相望。台湾海峡的最狭窄处130km,最宽处达到250km以上,平均宽度200km;台湾地区由86个大小岛屿所组成,包括台湾本岛、散布在四周海域的21座离岛以及澎湖列岛,其中,澎湖列岛就包括了64座大小面积不等的小岛,这些小岛分布在亚洲大陆的大陆架边缘扼守着中国东南边缘的东海和南海海域,地理位置十分重要。台湾地区大陆本岛的纵向长度从南至北长约385km,最大宽度为143km,占地面积约36000km2。

1.1地形地质条件

台湾地区位于欧亚大陆的大陆板块和菲律宾海板块的缝合带,由其西部和北部的扬子克拉通、东北部的冲绳板块以及东部和南部的菲律宾移动板块撞击形成的复杂结构,是受到欧亚大陆板块与菲律宾板块碰撞影响形成的一系列地体隆起岛弧之一。因为地壳变动与造山运动发达造成台湾地区复杂多样的地形,绝大部分地质构造是由欧亚大陆板块组成、菲律宾板块则往下发展成为隐没带。东部和南部地区则受到吕宋火山岛弧等板块影响形成复杂地质,包括与花东纵谷地质不同但与之平行的海岸山脉。由于构造活动强烈,岛上主要地貌单元为高山峡谷,存在相对较少的平原地区,其地质条件十分复杂。中央山脉从北到南的纵向延伸长度385~397km,山脉约350km处形成了台湾省山脉的支柱脊。在该区域范围内,有超过25座海拔超过3000m的高山。支柱脊范围以西分布有大范围雪山地质地貌。支柱脊中央斜坡向西延伸到山脚,主要地貌单元为高原和沿海平原,该区域属于属于沿海范围,长140km。宽约10km,山高1000~1500m。1)澎湖列岛。澎湖列岛主要出露地层为第四系下更新统玄武岩,部分地区出露凝灰岩夹松散砂层,地层岩性单一。含魁蛤(Arca)、蝾螺(Turbo)等化石;2)沿海平原。沿海平原大部分地区由第四系沉积作用形成,主要组成部分有泥岩、粉砂岩、砂岩、页岩和砾岩;3)西部山麓。该区域是由第四系渐新统至更新统碎屑沉积物构成。岩层主要由砂岩和页岩交替沉积形成,局部夹杂有灰岩、凝灰岩透镜体;4)中西部地带。该区域属于较大范围的第三系变质带,可以进一步细分成两个岩性带,即西部雪山范围带(Ⅳa)和东部主干山脊带(Ⅳb);5)东部中央范围带。该条带状区域属于第三系复杂变质作用在中央山脉出露形成。这个区域被分为西部太鲁阁带(Va)和东部玉立砂带(Vb);6)台东纵谷。这个山谷被认为是欧亚大陆板块与菲律宾海板块之间的缝合带,它分隔中央山脉和海岸山脉;7)沿海范围。该地区地层位于第三系沉积层之下。主要岩性特点是火山衍生物岩,包括分选性较火山碎屑沉积岩、浊流碎屑岩以及其他杂质充填。

1.2气候和水文

1.2.1气候条件

台湾地区地属亚热带海洋性气候。该地区年平均降雨量达2500mm。降雨在空间和时间上具有很大变异性。平原地区降雨较为均匀,海拔越高降雨量越丰富,高山地区强降雨发生次数明显增多;夏秋季节,降雨量丰富,强降水往往会导致洪水、滑坡等地质灾害,秋冬季节降雨量显著减少。因此,在隧道开挖过程中,必须考虑不良的水文地质条件可能带来的潜在危险事故。

1.2.2水文条件

台湾地区全岛最重要的河流共有151条,其中主要河流19条,次要河流32条,普通河流100条。由于台湾地区岛屿地形是由中央山脉向东西两侧倾斜,因此脊梁山脉便成为河流水系的主要分水岭,河流以东西流向为主,台湾地区岛西部河流较东部河流流域面积大而长,一般来说属于坡陡、水流湍急的急流性河流。降雨在季节上、空间上和能力上分配相当不均匀,暴雨时水流充沛,流量及流砂量惊人;旱季时流量小甚至呈荒溪形态。在构造上,台湾河流位于一个活动带,造山作用活跃,在上游地区河谷地形陡峻,地质脆弱,常常发生崩塌,水土冲蚀及河床冲蚀;在下游地区河谷宽广,更常因强降雨洪水携带的大量泥沙而冲积泛滥平原。台湾地区较特殊的河流地形有:峡谷河流、阶地河流、瀑布景观和地下岩溶暗河等等。

2已建高速公路统计

目前,台湾地区已建成通车的高速公路里程超过1000km,正在规划、设计或施工中的公路约420km。从台湾地区高速公路网和地质分区图中可知,长达373km的1号高速公路主要通过西部平原地区和部分丘陵地带,整条高速公路只有一个双管隧道(位于台湾地区北部)。3号高速公路长518km,于2004年建成通车,自北向南贯穿整个台湾地区,该公路大多数路段穿行于西部山麓地区,共设计有14条双管隧道,隧道长度共计13.7km(按双向通道计算隧道总长度是27.4km)。为了平衡台湾地区东西部地区经济发展状况,5号高速公路台北至宜兰段因此建成通车,该段高速公路全长55km,属于第一条穿越台湾中央山脉的高速公里(2006年),该路段中隧道总长度20.1km,里程超过总长度的1/3;其中雪山隧道长达12.9km,该雪山隧道是由两个主隧洞和一个导洞组成,到目前为止它仍然是台湾地区省最长高速公路隧道。6号高速公路,全长38km,公路始于南端的台东县五峰乡,结束于南投县的埔里,向东延伸到花莲县与5号高速公路相衔接,该公路存在3个总长度约为4.3km双管隧道,项目于2009年建成通车。台湾地区正在规划中的高速公路,如东部高速、中央岛跨高速、岛南高速公路等,都将通过台湾地区中东部山区地带。因此,建设过程中将碰到大量隧道施工建设难题。根据目前的设计和规划,将有总长度约为128km的双管或三管高速公路隧道需要进行开挖建设,隧道的单根长度将超过10km。这些大型隧道建设过程中面临的复杂工程问题亟待桥梁公路建设者们进行解决。

3高速公路设计和施工方法

在过去几十年间,随着岩石力学与工程技术紧密结合,尤其是地下空间施工技术各项革新,促进了隧道施工技术在安全性和效率不断进步。本文将在高速公路工程中的岩体工程地质分类,隧道设计、开挖与支护的方法以及变形监控方面,分别在各个章节中进行总结和概述。

3.1岩土工程分类与分级

工程岩体分类能够概况地反应某一地区工程岩体质量的好坏,并对可能出现的工程地质问题作出准确预测预报,为工程设计方案和施工工艺方法提供技术支持。在1号高速公路隧道施工过程中所使用的方法是常规的钻炸法(D&B)。该隧道施工过程中以太沙基所提出的有效应力原理和渗透固结理论为基础,将岩性条件、隧道尺寸和水文条件融入围岩稳定性计算中,进而对于岩体承受的荷载进行评价,取得较好效果,这一计算方法和理论对于传统隧道开挖方法的计算具有良好的适用性。然而,这一理论方法过于简单直接,不宜于采用喷锚支护等现代隧道开挖方法中。从20世纪70年代开始,国际上岩土工程领域提出了多种工程岩体分类体系,其中应用较为广泛的工程岩体定量分类方法有:Bieniawski提出的RMR岩体等级分类系统、Barton提出的Q系统和美国的Wickham岩石结构(RSR)分类等等。其中,RMR岩体等级分类已经普遍应用于台湾省的隧道施工设计过程中,台湾地区在高速公路隧道工程岩体评价中将岩体分为六个等级(一般情况下RMR系统分为五个等级),岩体结构强度和完整性从强到弱分别定义为1~5级,等级划分的数字越大,代表岩体工程地质性质(如岩土强度、ROD值、节理条件和水文条件等)越差,施工过程中越容易发生各种地质灾害。台湾地区地质条件和地形地貌差异巨大。例如,位于台湾地区南部的3号高速公路的篮坛隧道,其地层主要由淤泥、泥岩和松散砂岩经沉积作用堆积形成;位于6号高速公路的埔里隧道的赋存岩体主要由河流沉积作用形成,岩体组成成分主要是黏土、砂土和松散砂砾石。但是上述两个隧道的赋存岩土体不适合利用RMR或Q系统来进行评级。对于这类较软地层、岩体胶结差、强度弱、地层固结时间短的地区,在施工设计过程中可以通过地质构造、岩性条件以及水文地质特性这三个方面进行综合评价,以对其工程岩体进行分级。考虑到台湾地区复杂的地形地貌和工程地质条件,传统的RMR分级系统不能够完全对其进行分级评价,工程咨询公司在2000~2003年联合台湾地区公共工程委员会共同创建了其自己的工程岩体分类(PCCR)系统。该分类系统根据已有研究成果,室内岩石物理力学性质试验和隧道工程实践经验,将台湾地区中所有岩石工程地质特性分为A、B、C和D四个等级。在一般情况下,分为A等级的岩体通常硬度高,塑性指数低,这种类型岩体包括大多数的变质岩,岩浆岩和高强度的沉积岩;该类岩石与国际岩石力学学会分级系统(ISRM)中的中极强岩石类别相匹配,岩石等级可以归入R3~R6之间。B型岩石与A型岩石的主要区别是B型岩体中其中通常夹杂软弱砂砾石层,如位于西部山麓地区的岩体,整体结构较为完好,但是局部地区由于软弱结构面容易导致滑坡失稳;这种类型的岩石恰好属于软弱围岩(国际岩石力学学会ISRM分级中属于R2)。C型岩石主要代表胶结较差的岩土体,且其单轴抗压强度小于5MPa,土壤和松散细粒结构岩体也属于这一类型。D型岩石表明岩体中粗粒含量超过50%,岩体结构松散,与粗晶粒超过50%,包括砾岩和角砾岩等。A型和B型岩石可以按照RMR岩体等级分类系统进行分级和评价,而C和D型这类软弱结构岩体主要是根据现场地质资料(地层岩性,地质构造和水文条件)进行定性分类。台湾地区的大部分高速公路隧道所赋存的岩体属于A型。

3.2高速公路隧道设计和分析方法

在台湾地区高速公路隧道稳定性评估和计算中应用的方法主要分为理论分析和经验分析法两大类。1)理论分析方法。理论分析方法和设计主要目的是分析隧道在开挖过程中围岩的应力和应变情况。这一技术方法主要包括静力分析方法(刚体极限平衡)和数值分析法。静力分析法将隧道模型进行简化,在地质条件简单,工程要求低的隧道项目中可以满足计算要求,该方法计算原理简洁明了,处理初期隧道工程问题中得到了广泛的应用和推广。然而,这类计算方法仅仅局限于简单的几何形状和岩性条件单一的工程问题,面对地质环境多样化,该方法已越来越无法满足现代工程设计的需要。基于电子计算机的数值分析方法(包括有限元,有限差分,边界元等)已在最近几十年中,尤其是解决复杂工程地质领域的计算问题发挥了重要作用。数值方法可用于模拟各种形状不规则的隧道开挖工程。此外,这些方法可以通过建立不同的本构模型来模拟岩体力学性质复杂的岩体材料。大型数值分析软件如FLAC,PLAXIS和PHASE2等已经在台湾地区被广泛应用。2)经验分析法。该方法主要是通过对现场工程岩体性质进行分级,然后根据实践经验来评估隧道开挖过程中的稳定性,这是一种众所周知的历史分析方法。在隧道工程的规划和设计阶段,对岩体进行的评估划分为如下几个层次:岩性条件(单轴抗压强度、岩体结构等),水文地质条件(地形地貌、地质构造、地下水等)和工程特性(隧道开挖截面积、安全系数等);隧道开挖工序和支护方案同样是参照岩体分类和以往经验而进行设计的。在施工阶段,稳定性分析主要通过从现场监测结果反馈的数据为基础,在施工过程中的监测数据可以论证设计方案的合理性,并且能够帮助设计工作进一步完善。由于每条隧道地质环境复杂和不确定性因素,在数值分析方法中很难一次得出适当的模型参数和本构关系。因此,在隧道建设过程中,数值分析方法必须建立在相关的经验设计方法之上;而经验设计方法又必须通过后期现场监测结果进行反馈论证,来保障设计方案的可靠性。

3.3岩体相关参数的评价

岩体强度参数评价对于隧道设计和计算分析具有重要意义。一般情况下,岩体参数主要包括强度和变形能力,除了以上所提到的隧道开挖过程中所用到的参数,岩体的大部分物理力学参数是通过室内试验和现场原位测试获得,其余部分通过工程实践过程中的经验数据来取值。许多工程地质稳定性是通过摩尔库仑破坏准则来判定的,该破坏准则的主要由即粘聚力(c)和摩擦角(?)这两个参数来控制。不同等级的岩体,其粘聚力、摩擦角和变形模量的经验值见表3。值得注意的是,表3所给出的岩体力学性质参数在工程实践中只能够作为参考,并不能为实际工程计算中直接套用,需要结合现场原位测试和室内物理力学试验进行取值,并且根据后期施工过程中的监测数据进行论证和修改。Chen等利用三维有限元分析软件PLAXIS对雪山隧道开挖过程进行了数值分析研究。其中,该分析过程中所采用的岩体相关参数指标见表3,该地区的岩体工程等级分为4和6级;γ和ν分别代表了岩体的比重和泊松比;∑M代表岩体应力释放有关的因子,其取值小于1.0。显示了在这个隧道工程中,每个挖掘阶段的位移矢量和最大总位移分布情况。在这个分析过程中,做了如下假定:隧道上方岩石覆盖层厚度约为300m,岩体强度等级为4级,水平和垂直方向的应力比值k为1.0;主隧道与先导通道之间的中心距离为30m,且在分析过程中考虑地下水位的影响。从计算结果可知,初始应力对于隧道设计过程尤为重要,初始应力包括土体的自重应力和孔隙水压力,在雪山隧道最初设计过程中,同样将初始孔隙水压力考虑在内。其中,静止土压力系数计算公式分别为Kh=σ和KH=σ(两者取值分别为1.1和0.6);Kh和KH分别代表场地土体的水平自重应力,最小竖向自重应力和最大竖向自重应力。在计算过程中将水平自重应力方位角设定为N30°E,与隧道主轴方向近垂直。在拉应力分析中,该初始应力设置方法同样具有适用性。

3.4隧道开挖方法

在20世纪70年代之前,在台湾地区隧道开挖过程中主要使用传统的“新奥法”(NATM)与“美国钢支保工法”(ASSM)。从20世纪70年代开始,隧道施工方法逐渐蜕变成新奥法(NATM)占主导地位。特别是从20世纪80年代开始,新奥工法在高速公路、铁路、大众快速运输项目和水电项目中得到越来越广泛的应用,新奥工法倡导半刚性支撑,该方法将喷射混凝土、岩栓和轻型钢支保结合在开挖面形成完整的且具有较强约束能力的拱形构件,确保隧道开挖的安全性。到目前为止,台湾地区大部分高速公路隧道是利用新奥法(NATM)进行开挖形成,这类开挖方法将隧道横断面开挖成马蹄形。在双车道或三车道隧道开挖过程中主要经历三个阶段,即top-heading阶段、bench阶段和invertstages阶段。若隧道开挖过程中围岩强度较低,或赋存地质环境极其复杂,将采用更加复杂的开挖工序,如double-side-galler开挖法,这种开挖方法已经被证明能够较好地保持隧道围岩的稳定性。除了D&B开挖法,一些比较有用的机械装置也被逐渐应用到隧道施工过程中。为了避免在隧道爆破施工过程中产生的震动对当地居民产生影响,3号高速公路新店隧道在建设过程中,采用隧道盾构掘进机进行开挖,而摒弃了新奥法。为了达到保护环境和缩短施工工期的目的,在雪山隧道施工过程中,同时使用三台隧道掘进机(其中两台用于主通道开挖,另外一台用于先导隧道开挖)同时进行施工,然而由于现场不良地质条件和极高的地下水压力,隧道掘进机并没有取得良好效果。在北侧隧道中的一台掘进机由于隧道坍塌发生突水涌水事故而被埋没,导致重大经济损失和施工延误。为了加快工作进度,在2号高速公路隧道建设过程中又增加了另外一些施工工艺和方法。

3.5隧道支撑系统

隧道支撑可分为两部分,即主要支撑和内部混凝土衬砌。主要支撑包括喷射混凝土、丝网、锚杆、钢肋和超前支架等。目前,湿式混合钢纤维喷浆散布机广泛应用于隧道工程中。此外,格构梁广泛使用H型钢,而不是钢肋。在不良地质区,如松散岩体缝隙与节理处采用锚杆安装,取代了传统的灌浆、锚栓加固方式。在一般情况下,在隧道洞口覆盖有风化程度较高的岩体,因此,会在这一区域利用直径约10cm,长度超过10m的钢管加设钢结构管棚,以确保其稳定性。在工程地质条件较好,符合隧道掘进机的快速掘进的隧道中,常常采用混凝土衬砌对隧道内部用作初级支撑。由于衬砌过程中将围岩缝隙用砾砂和水泥进行了充填加固,围岩体的强度和稳定性能够得到很好的控制。除了主要的支撑,高速公路隧道支撑系统还包括一个厚度为30~60cm的带肋混凝土衬砌。此外,为了提高隧道的稳定性,在混凝土衬砌中还安装有各种设备和通风装置,并且在衬砌内部覆盖有一层防水膜。

3.6隧道工程测量

隧道开挖过程中打破了岩体原有的应力平衡状态,对围岩应力应变值产生巨大扰动,从而使其周围岩体有变形破坏的潜在威胁。这些潜在威胁必须进行监控和测量,隧道岩土工程测量中的所用到的监测仪器包括应力集中监测仪、水准测量仪、伸长仪、测斜仪、测量锚、压力计、应变计等。应力集中测量仪和水准仪测量主要用于地质灾害的预防和监测中。伸长仪一般用在可能发生塑性变形的围岩区。测量结果用于评估围岩稳定性。测斜仪通常安装在隧道,用于监测隧道与周围岩体之间的相互作用稳定性,比如上覆岩土体是否有崩滑趋势等。三维变形测量已经在3号和5号高速公路隧道中投入使用,该测量方法能够有效监测隧道线路的纵向变形和方位。此外,它还可以通过收集的数据分析隧道开挖前的工程地质条件,但是这一新方法仍然处在理论研究阶段,实际工程应用几乎很少,在目前的隧道监测工程中还没有得到广泛应用。

3.7隧道潜在危害

为了避免对环境产生的负面影响,在隧道洞口开挖过程中始终保持在施工区域有一浅层土壤覆盖。为了确保在隧道开挖时的上部岩体的稳定性,杜绝安全隐患,需要在隧道开挖之前在坡面安装超前支架和管棚,并进行喷锚支护。当隧道洞口防护结构工程安装妥当之后,隧道开挖才能随后展开。在地形地貌不规则以及不良地质条件下,一些其他方法也被用于隧道洞口防护工程中。例如,在3号公路隧道施工过程中采用科林斯板法进行防护。在这种结构方法首先需要挖除隧道上覆土层,然后浇灌预制混凝土,浇灌过程中利用挡板和两侧的微型桩的支持来支撑混凝土的重量,隧道开挖过程中需要谨慎保护微型桩和挡板,以防造成破坏。

4高速公路隧道的工程特性

4.1大型横截面隧道

台湾地区大部分高速公路隧道为双管隧道,每个方向具有2个或3个车道。由于不良地质条件下,大部分隧道经常需要关闭和维修,因此开挖横截面积始终只有100~160m2。在开挖大型横截面的隧道时,一些工程地质方面的问题在应力和地下水扰动下,如开裂、变形、塌方等等,都无法避免地会碰到。为了尽量减少居民住宅搬迁,3号高速公路的新店隧道在建设过程需要穿过80m高的斜坡地带。因此,隧道表面产生了巨大的不平衡垂直应力,而且在隧道北侧还修建了一处入口,该北侧路口设计为四车道,开挖断面面积为230m2。在施工过程中,上部岩土体发生巨大的变形,用于支护加固的内部混凝土衬砌发生了严重的开裂喷浆和钢肋弯曲变形,整个斜坡随时有垮塌的风险。为了确保隧道通过斜坡坡脚时的稳定性和安全性,施工队被迫采取了更加保守和成熟的措施。对策包括钻孔灌注桩、附加岩锚,对坡脚松散结构土体夯实或开挖回填。此外,在隧道施工过程中利用双面画廊法开挖并加强内部混凝土衬砌。

4.2隧洞交叉

为了达到进行隧道日常维护、人员疏散和抢救的目的,在隧道高速公路双管之间需要设计间隔排列的正洞交叉连接通道。以雪山隧道为例,行人和车辆的间隔交叉连接通道的距离分别为350m和1400m。由于该隧道具有大型横截面,在隧洞交叉口附近容易发生岩土体应力集中所导致的变形破坏和塌方灾害。举例来说,6号高速公路埔里隧道设计为双管双车道,隧道内存在一处临时停车场和一个海湾车辆交叉连接隧道组成的隧道支洞,在施工过程中发生了钢肋曲折和喷浆冒水现象,为了防止隧道发生变形破坏,在隧道顶部紧急临时加装了拱形支撑架,并在交叉处进行了喷浆加固措施,这些措施有效缓解了隧道变形过程,并保证了隧道整体稳定性的稳定。长达12.9km的雪山隧道,具有三组通风管道。每个隧道交叉处由竖井、溶洞、主隧道和隧道导洞共计7处隧道(井)组成。在这些管道的开挖过程中,一旦有新的地层揭露或开挖,每个交叉点处的稳定性必须要重新评价。并且结合反馈回来的监测数据进行三维数值模拟分析,在三维稳定性分析中发现2号管道中应力与压强之比约为1.27,说明2号管道产生了了轻微挤压应力。借助以上辅助分析方法,通过后续施工的补强措施,雪山隧道的3组通风管道得以成功完成。

4.3隧道复合开挖方法

在一般情况下,盾构方法(TBM)不如D&B法灵活多变。在雪山的建设隧道中,为了避免在不良工程地质条件下的隧道掘进机被卡住,在深度超过2000m的南侧隧洞挖掘过程中采用了混合开挖法。顶部导坑由D&B法进行挖掘,主要完成钢筋支护、喷射混凝土、锚杆加固等工作,并结合小型钢筋加固地基。在顶部导坑完成挖掘工作后,剩余部分(替补和反转)由TBM开挖。隧道所有部分由预制混凝土管片进行支撑,每段管片之间采用喷射混凝土进行充填加固。

4.4地下水处理措施

雪山隧道南段赋存岩体为砂岩,该段长约3.6km。该区域岩性主要为轻微变质石英砂岩和泥、板岩,这类岩石具有硬脆性,且透水性很好。因此该段隧道容易发生突水涌水和塌方等地质灾害,为了减少地下水的涌入和提高围岩强度,在施工过程中使用锥形灌浆法将水泥浆液注入砂岩地层中。锥形灌浆法需要将钻孔布置成为三元环结构,如图6所示:首先,将混合物水泥和水玻璃的注入钻孔外环,以形成一个止水屏障;然后,利用纯水泥砂浆对内环岩土体进行加固以改进其工程地质性质。在一般情况下,灌浆钻孔深30m,下部开挖深度为25m,实际的灌浆的长度和开挖深度需要由现场地下水文条件和地质条件综合确定。

4.5先进施工工艺和材料的应用

在台湾地区第一条高速公路隧道修建过程中,ASSM法是主要的施工方法,在这一施工方法中,重型钢拱支架、钢板或木板是主要的支撑构件。但是从第二条高速公路修建开始,新奥工法成为在隧道施工工程中占据主导地位的支护方案,简明的截面的设计方法和半刚性主支承是该方法的主要技术优势。此外,开挖工序和隧道支撑方案能够根据监测结果进行调整施工,新奥法较ASSM更加灵活方便。12.9km长的雪山隧道是第一高速公路隧道,该隧道穿越台湾的中央山脉。考虑到建设周期、成本、环境保护和技术方面的限制,利用3台国外进口隧道掘进机进行同时开挖。这是隧道掘进机在台湾地区隧道施工过程中的首次应用,隧道掘进机切割头的主直径分别为11.8m和4.8m;整个盾构机系统总长度分别为239m和177m。通风设备方面,对于有3套通风井的沿雪山隧道,每套通风井的进气管道和排气管道均为50m长,直径?6~?6.5m,覆盖深度为250~512m,进气和排气管道出口均超过500m。为了加速地下水排泄,提高钻井的钻进速度,首先利用一个直径?31cm的导孔钻掘至底部,接着进行扩孔至直径244cm;在完成扩孔后,将通风井利用下沉法安装至隧道主通道底部。利用这一先进的挖掘方式,1号导管的进气通道和排气通道偏差分别只有14cm和72cm,其偏差率分别为0.03%和0.14%。随着科技社会的飞速发展,一些更加先进的材料已经在高速公路隧道工程中逐步得到应用。例如,利用远程操控应用程序和湿式混合喷浆法使5号高速公路彭山隧道显著提高了工作效率和改善了良好的施工环境。在3号高速蓝塘隧道施工过程中,利用广钢纤维喷射混凝土、格构梁和自钻岩石锚杆不仅大大加快了工程进度,而且大大降低了施工风险。

4.6环境和生态保护

在台湾地区高速公路项目建设必须获得环境许可影响评估审查委员会的认可。由于突水事故、空气和水污染、爆破振动等影响,隧道建设始终面临着重大环境和生态保护难题。为了保护雪山隧道1号竖井附近的茶园,排气通道通过一处长为328m平行横洞,将废弃排入另一个山谷。雪山隧道北段位于水资源保护规划区,为避免污染和影响水源地,隧道水平面从南往北以1.25%坡度逐渐抬高。在该区域的两个主要隧道和一个导洞中的总地下水流出量约为50000m3/d,在进行引流处理后,流出的地下水流出被用作农田灌溉和地方居民生活用水。6号高速公路埔里隧道西侧洞口位于一个陡峭的斜坡上。为了避免局部环境遭受破坏,对该处斜坡并没有进行切坡处理,而是从东至西开挖至洞口。与隧道相邻的的桥基同样设在隧道内,从而将其对周边环境的影响降到最低限度。

5高速公路建设发展前景

将来在台湾地区大部分规划中的高速公路会穿过山区,需要建造非常多的超长隧道。隧道在崎岖的山区建造过程中不可避免地会遇到大型横截面、重型荷载、高海拔、高地下水压力和地热等问题。因此,寻找并解决这些问题的方法是目前隧道建设者面临的最大挑战。下面将对台湾地区在高速公路隧道建设领域中面临的地质水文、工程技术、教育和环境问题进行讨论。

5.1先进的地质调查方法

深入了场地工程地质条件可以有效地降低隧道施工过程中的风险。未来高速公路项目的地质条件会比现有的更复杂。为了克服在高山地区建造超长隧道所面临的困难,在这些不利的环境下钻井钻孔的深度超过700m所面临的技术难题必须不断深入研究。在高山地区地应力数据库系统也应该着手建立和不断完善。此外,该高精度物探方法、先进的遥感与航空摄影技术在将来也同样应该不断投入应用研究。

5.2建立合理的工程岩体分类体系

目前,台湾地区使用最为普遍的工程岩体分类系统主要是RMR系统和Q系统,但是这两种分类系统均起源于国外,他们建造隧道过程中遇到的岩体工程地质特性与台湾地区大不相同,在实际运用过程中,不能够完全适用于当前的隧道工程中。最近,台湾地区开发了自己的工程岩体分析系统(PCCR),但该系统在本地项目中还没有得到广泛地应用,在以后的隧道工程中这一分级系统有待进一步验证。发展适合台湾地区地形和地质条件的岩体分级系统对于岩土工程师是必不可少的任务。

5.3施工方法、技术和材料的升级

隧道工程主要为线形结构,其施工难度受到工作面限制和影响非常大。因此,隧道的时间成本总是比公路和桥梁建筑工程高。未来隧道建设应该朝着更安全、更快捷、更经济和环保的方向前进。发展更加自动化、高效率的机械设备,以及智能内衬系统,以此作为未来隧道建设过程中的主要技术支撑。近年来,机械化水平的进步和全自动隧道掘进机的应用已经使得隧道施工难度显著降低。考虑到隧道掘进机具有快速掘进、环保和机械化程度高的优点,如果地质条件满足要求,TBM在挖掘超长隧道过程中仍然是一个值得长期推广的方法。

5.4教育和培训

无论是理论和实践,在隧道领域工程都极其重要。理论方面,应该在大学里面开设和推广隧道工程和岩石力学等相关课程;实践方面,延伸和发展R&D法,为解决工程实际问题提供先进技术和解决方案。此外,学校、企业和有关单位应该频繁举行隧道专题研讨会,以促进行业之间的信息交流。同时,经验方法在隧道设计过程中也发挥着至关重要的作用,从已完成项目中能够获得许多宝贵的价值经验,因此对退休专业人员的返聘将有利于隧道工程经验的传承。

5.5加强国际交流

在新奥法和TBM在台湾地区开始推广应用的初始阶段,本地区工程师和外国专家之间保持了紧密的工作合作关系。许多设计方案和规范的制定得到了国外专家顾问的大力帮助。在未来,隧道施工将面临大覆盖层、地热等等一系列复杂的工程地质问题。因此,我们仍然需要进一步加强国际交流,确保与国外顾问之间更加紧密合作。

5.6环境保护和可持续发展

目前,随着越来越多的人认识到环境保护和可持续发展的重要性,消除空气和水的污染,合理的废弃物再利用势在必行。在雪山隧道和埔里隧道洞口边坡上的地下水再利用都是环境保护方面很好的例子。此外,隧道设计中的通风和照明系统同样需要优化和提高能源效率。

6结论

隧道工程论文范文7

1工程建设活动的和谐性

尽管和谐作为一个哲学范畴,其概念和内容存在诸多不同观点或表述,但将其与社会主义和谐社会的背景和目标相结合、应用于工程建设之中,则可以对其进行较为清晰的界定。工程建设的和谐性,其实质就是工程建设活动或工程建设有机系统运行的和谐性,具体可以从技术、经济、社会和环境等四个角度进行分析和评价。

1)在技术系统中,工程建设的和谐性表现为建设和运营过程的安全、优质、节约和高效率,具体包括:建设过程和长期运营不发生安全问题或存在隐患;建设过程组织有力、运转顺畅,工程本身不存在质量缺陷;消耗的材料、能源和人力机械处于一个较低的水平。

2)在经济系统中,工程建设的和谐性表现为工程建设和运营过程的经济活动顺畅、经济效益明显,具体包括:能够创造较高的经济和社会效益,投资回报较高;不同组织和机构之间的经济活动顺畅、资金得到高效流转、经济效益分配合理;个体参与者能够按时获得合理的受益,薪资水平与付出的劳动相匹配、与区域及行业水平保持平衡。

3)在社会系统中,工程建设的和谐性表现为工程建设和运营过程社会运转顺畅,综合社会效益明显,具体包括:能够满足当地人民日益增长的各方面需求;对促进整体或区域的经济和社会发展起到明显推动作用;建设参与者、其他利益相关者的关系得到协调和平衡,关系融洽。

4)在环境系统中,工程建设的和谐性表现为对环境改善、优化能够起到促进作用,环境污染和破坏得到避免或控制,具体包括:工程建设不对自然和生态环境造成大的破坏或不利影响,特别是长期影响;不可避免的环境污染或破坏得到最大限度的控制;各种材料和资源得到高效利用;对区域文化和景观起到促进作用,不造成文化或景观破坏。当某工程建设项目在技术、经济、社会和环境四个系统中都体现较好的和谐性时,可以称该工程建设项目具有和谐性。

2城市隧道工程建设的技术和管理特征

城市隧道是建设工程的一种,要研究城市隧道建设活动的和谐性,首先要对其技术和管理特征进行分析。

2.1城市隧道工程建设的技术特征

从技术角度看,城市隧道工程建设在以下三方面都具有较高的风险,容易出现系统运行不顺畅、不和谐的问题。

1)地下工程难度大,具有较高的安全风险。地下工程修建于地下岩土体中,由于各种主客观危险源很多,同时地下施工条件比地面差得多,稍有不慎就可能发生安全生产事故。地下工程极大的依赖于地质条件,由于埋置于地下,地质条件在施工前难以完全查清,在施工中面临较大的不确定性,增大了建设难度和安全风险。地下工程的设计施工理论尚有不完善之处,由于起步晚、岩土和地质条件复杂,目前隧道设计施工高度依赖于工程经验(工程类比),这也增加了工程建设定量化、标准化作业的难度。

2)构造及工序复杂,具有较高的质量风险。为了保证城市隧道工程具备功能和服务水平,隧道工程除了包括能够保证结构稳定与安全的主体结构之外,还必须配置通风、照明、通信、监控、消防、交通等大量辅助设施。城市隧道工程埋置于地下岩土体中,由于受到空间限制和周围岩土体制约,从结构上各组成部分需要高度集成、相互重叠,从施工工序上各组成部分相互干扰和限制。

3)自然与生态影响大,具有较高的环境风险。相对于地面工程,地下工程还具有自然与生态环境影响大的特点。城市隧道需要开挖地下岩土体,将对隧址区的地质构造和水文环境造成扰动,稍有不慎就可能造成地质灾害或水环境破坏。城市隧道开挖会产生大量弃渣,支护过程会产生大量喷射混凝土等废弃物,这些废弃物处理不当则可能造成污染或发生滑坡等地质灾害。城市隧道施工还会产生大量有害气体和污水并集中从洞口排出,开挖爆破可能产生噪声及振动,处理不当会造成严重的环境污染。

2.2城市隧道工程建设的管理特征

从管理角度看,城市隧道工程建设在以下三方面表现出复杂性。管理者与管理者、管理者与管理对象、管理对象与管理对象之间的复杂关系,大大增加了系统不和谐运行的可能性。

1)地下狭小空间多工序技术管理的高度复杂性。隧道工程是狭长的地下空间按复杂的工序施工复杂的结构,这大大增加了技术管理的复杂性。技术管理的复杂性具体体现为:工序需科学高效组织、作业空间需要高效利用、材料设备需要精确调度。

2)信息化设计施工参与者管理的高度复杂性。城市隧道工程大多采用信息化设计施工,快速实现信息收集、反馈、分析和决策是保证施工安全和高效作业的关键。而城市隧道工程建设众多的参与者形成错综复杂的信息网、利益网和决策网,这使得组织管理工作高度复杂化。

3)城市高密集区众多利益相关者协调的高度复杂性。城市隧道一般都直接修建在城市繁华地区或与城市繁华地区紧密相关。城市繁华地区人口密集、单位众多,城市隧道工程建设带来的利益损益,经常出现牵一发而动全身的复杂局面。这些利益相关者可以按照受益和受损进行划分,协调和平衡这些利益相关者,对城市隧道工程建设和谐度有极其重要的影响,很多时候甚至超过其他方面。

3城市隧道工程建设和谐性的表现形式与影响因素

按照工程建设活动和谐性的界定,城市隧道工程建设的和谐性也可以从技术、经济、社会和环境等四个方面得以体现,不同方面实现和谐的因素不尽相同,相互之间可能存在重叠。

3.1技术表现形式与影响因素

技术方面的和谐主要表现为安全、质量和进度三方面有保障。

1)安全管理。和谐在安全方面的体现主要包括:不发生各种形式的安全事故,不因安全事故造成财产损失和人员伤亡。隧道施工中的安全事故主要包括塌方、涌水、突泥、有害气体中毒、瓦斯爆炸、火工品爆炸等隧道工程特有的事故,以及交通、用电、火灾、机械伤害等常见安全事故。直接决定隧道建设安全状态的因素包括安全管理体系是否健全、制度是否完善、措施是否合理,以及是否执行到位等,间接因素包括:施工工期、中标价格、单位管理水平、决策执行系统和内部关系是否协调等。

2)质量管理。和谐在质量方面的体现主要包括:不出现各种类型的质量问题,工程各部分功能正常、系统相互协调。隧道工程中常见的质量问题包括:渗漏水、结构裂损、内空侵限、强度不足、通风照明不良等。直接决定隧道建设质量状态的因素包括质量管理体系是否健全、制度是否完善、措施是否合理,以及是否执行到位等,间接因素包括:设计方案、中标价格、单位管理水平、施工工期等。

3)进度管理。和谐在进度方面的体现主要包括:工程建设的总进度得以保障,各分项或分部工程得到协调一致的推进。隧道由于工作面狭窄,经常出现由于工序组织不当而造成窝工等问题。直接决定隧道工期的因素主要为施工组织调度系统的水平,简介因素包括:安全质量控制水平、设计变更协调水平、反馈决策顺畅水平,以及承包商自身的财务和资信水平等。

3.2经济表现形式与影响因素

城市隧道工程建设和谐性在经济方面主要体现为业主(代表政府或社会)、承包商(机构)和参与建设的员工在经济上取得好的效益。上述三者的效益有一定矛盾,但整体又是一致的,只有三者的受益水平达到一个合理平衡,方可实现和谐。

1)业主的经济效益。和谐性在业主经济活动的体现主要为:获得合理最大化的投资回报,按时据实向承包商支付各项费用,不因安全、质量或进度等问题产生额外费用。其主要影响因素包括:承包商的中标价格水平、设计变更的控制能力、安全质量缺陷的预防、施工工期的控制,以及承包商的资信与财务水平等。

2)承包商的经济效益。和谐在承包商经济效益中主要体现为:在保证安全、质量的前提下获得最大的经济效益,不因安全、质量和进度问题额外增加成本。其主要影响因素有:施工中标价格、安全质量控制水平、工期管理水平、废弃物和污染物排放与处置水平。

3)员工个体的经济效益。和谐在员工经济效益中主要体现为:按时获得与付出劳动相对应、与区域或行业收入水平相协调的劳动报酬,不因窝工、违规作业、工伤事故等造成不必要的损失。其主要影响因素有:施工中标价格、员工薪酬体系、安全质量控制水平、施工工期控制、工作团队内部协调水平,以及单位机构自身财务健康水平。

3.3社会表现形式与影响因素

城市隧道工程建设和谐性在社会方面主要体现为:工程建设与外部单位和个人关联关系的顺畅、参建单位机构之间的关系运转顺畅、参建员工个人之间的关系运转顺畅。

1)外联关系协调水平。外联关系协调水平即体现为工程建设有效避免了对外部单位与个人的干扰、破坏,能够获得外部单位与个人的支持。其主要影响因素包括:工程建设方案和具体设计的合理性、安全事故控制水平、工程建设内部各种关系的协调水平、工程建设与外部各种关系的协调水平、废弃物和污染物的处置水平。

2)机构关系协调水平。机构关系协调水平体现为所有参建单位恪守本职工作,相互合作与支持,不因相互协调不畅导致正常施工中断、延误问题的正常处理等。其主要影响因素包括:反馈决策的顺畅水平、安全质量控制水平、施工中标价格水平、施工工期控制水平,以及内部沟通协调水平。

3)员工关系协调水平。员工关系协调水平体现为所有参与建设的管理者、技术人员和工人互相尊重、理解和支持,相互交流沟通顺畅,能够和谐共处。其主要影响因素包括:内联关系协调水平、员工薪酬发放水平、反馈决策顺畅水平、安全事故控制水平、施工工期控制水平以及施工中标价格水平等。

3.4环境表现形式与影响因素

城市隧道工程建设和谐性在环境方面主要体现为:资源消耗水平低、污染物得到有效控制和处理、施工环境扰动得到控制。

1)资源消耗水平。和谐性在资源消耗水平方面主要体现为:工程建设消耗的各类建筑材料较少、能耗和用水量较低。其主要影响因素包括:整体方案和设计的合理性、废弃物的处置水平、安全质量控制水平、施工中标价格、内部管理协调水平等。

2)污染控制水平。和谐性在污染控制水平方面主要体现为:产生的污染较少,并得到及时有效的处置,由于工程建设参数的废弃物较少等。其主要影响因素包括:废弃物处置水平、污染物处置水平、整体方案和具体设计、施工工期控制、施工中标价格等。3)施工扰动控制水平。和谐性在施工扰民控制方面主要体现为:施工产生的振动、噪声等对周边居民及单位的影响得到有效控制,对周边景观的破坏得以控制并及时得到修复。其主要影响因素包括:污染物处置水平、废弃物处置水平、环境景观保护水平、外联沟通协调水平、施工工期控制水平、整体方案和具体设计水平,以及承包商资信水平等。

4结语

城市隧道是一类极为复杂的工程建设活动。城市隧道建设的和谐性必须是完全覆盖技术、经济、社会和环境的全面和谐,因此其表现形式和影响因素也十分复杂。在工程管理中,还需要通过对全部影响因素进行分析、评估和排序,抓住重点,方可使整个工程的和谐性达到预期水平。

作者:浩宇 王飞 单位:陕西省高速公路工程试验检测有限公司 安徽省交通规划设计研究院有限公司

第二篇

1城市隧道和谐性的表现形式及影响因素

城市隧道工程建设的和谐性可以从技术、经济、社会和环境等四个系统得以体现,不同系统中又可细分为若干个方面,每个方面和谐性的影响因素不尽相同,相互之间可能存在重叠。

1.1城市隧道和谐性的表现形式

1)技术系统的和谐主要表现为安全、质量和进度三方面有保障。安全方面包括不发生各种形式的安全事故,不因安全事故造成财产损失和人员伤亡;质量方面包括不出现各种类型的质量问题,工程各部分功能正常、系统相互协调;进度方面包括工程总进度得以保障,各分项或分部工程得到协调一致的推进。

2)经济系统的和谐性主要体现为业主(代表政府或社会)、承包商(机构)和参与建设的员工在经济上取得好的效益。业主方面主要为获得合理最大化的投资回报,按时据实向承包商支付各项费用,不因安全、质量或进度等问题产生额外费用;承包商方面主要体现为在保证安全、质量的前提下获得最大的经济效益,不因安全、质量和进度问题额外增加成本;员工方面主要体现为按时获得与付出劳动相对应、与区域或行业收入水平相协调的劳动报酬,不因窝工、违规作业、工伤事故等造成不必要的损失。

3)社会系统的和谐性主要体现为外联关系、机构关系协调和员工关系等三方面处于协调、顺畅状态。外联关系方面体现为工程建设有效避免对外部单位与个人的干扰、破坏,能够获得外部单位与个人的支持。机构关系方面体现为所有参建单位恪守本职工作,相互合作与支持,不因相互协调不畅导致正常施工中断、延误问题的正常处理等。员工关系方面体现为所有参与建设的管理者、技术人员和工人互相尊重、理解和支持,相互交流沟通顺畅,能够和谐共处。

4)环境系统的和谐性主要体现为资源消耗水平低、污染物得到有效控制和处理、施工环境扰动得到控制。在资源消耗水平方面主要体现为工程建设消耗的各类建筑材料较少、能耗和用水量较低;在污染控制水平方面主要体现为产生的污染较少,并得到及时有效的处置,由于工程建设参数的废弃物较少等。施工扰动控制水平和谐性在施工扰民控制方面主要体现为施工产生的振动、噪声等对周边居民及单位的影响得到有效控制,对周边景观的破坏得以控制并及时得到修复。

1.2城市隧道和谐性的影响因素

通过城市隧道工程建设内外联关系的分析,城市隧道和谐性的影响因素可以归纳为以下15个方面:方案社会评价水平(C1)、施工中标价格水平(C2)、参建机构资信水平(C3)、安全事故控制水平(C4)、质量缺陷控制水平(C5)、设计变更控制水平(C6)、施工工期控制水平(C7)、反馈决策顺畅水平(C8)、企业财务健康水平(C9)、员工薪酬发放水平(C10)、内联关系协调水平(C11)、外联关系协调水平(C12)、废弃物处置水平(C13)、污染物处置水平(C14)、景观修复营造水平(C15)。

2城市隧道和谐度的层次分析法评价

城市隧道工程建设和谐度的评价是一个多指标综合评价问题,可以采取层次分析法、模糊数学法等方法进行评价,本文采取层次分析法进行分析。层次分析法的基本思想是将复杂的问题分解为若干个层次,在比原来系统简单很多的层次上逐步分析。通过比较若干因素对同一目标的影响,把决策者的主观判断用数量的形式表达和处理,从而确定它在目标中的比重。层次分析法的主要流程为:明确问题→建立层次结构模型→利用成对比较法构造判断矩阵→进行层次排序,获得权向量→进行一致性检验→完成层次总排序以及一致性检验→获得最优系统方案。

2.1递阶层次模型的构建

根据层次分析法理论,构建四个层阶的递阶层次模型分析模型。城市隧道工程建设的综合和谐度为第一阶(最终目标层H),并将其分为技术(HT)、经济(HC)、社会(HS)和环境(HN)四个二阶目标层。第三层为指标层,共包括12个方面的准则(T1~C9),即安全管理指标、质量管理指标、进度管理指标、业主经济指标、施工经济指标、员工经济指标、外联关系指标、机构关系指标、员工关系指标、资源消耗指标、污染控制指标、扰民控制指标。指标层为影响城市隧道工程建设和谐度的15种影响因素(C1~C15)。

2.2指标层权重的确定

应用层次分析法确定指标权重的方法为:利用分级比较标度方法,列出上层指标与下层相关性,由被调查者采取两两比较的方法,给出判断矩阵。然后求出判断矩阵的特征向量和特征值,进行一致性检验。

2.3和谐度等级的确定

根据和谐度的评价值,按照表1确定其评价等级。具体实施时,可以由政府或其他主管单位研究提出对工程最后的和谐度指标和等级要求进行明确,确定经济和行政奖惩方案,形成有据可查的文件。或由建设单位在施工招标和合同谈判中对工程最后的和谐度指标和等级要求进行明确(此时需要修正一些与施工单位无关的指标),确定经济和行政奖惩方案,作为合同条款的一部分。

3某城市隧道和谐度评价实例

1)工程概况。某城市隧道全长1823m(左线913m,右线910m),隧道进出口位于不设超高的大曲线半径上,左右设计线相距约30m~50m,属于间距较小的分离式隧道。隧道按城市Ⅱ级快速干道设计;双向四车道,单向行车,设非机动车道及人行道;设计时速40km/h,设计荷载:公路—Ⅰ级;隧道净宽14.50m,净高5.0m。

2)指标权重的调查分析。为确定城市隧道工程建设和谐度的指标权重,邀请上级主管单位和全体参建单位对和谐城市隧道建设工作进行了分析。与会25位代表(上级主管单位6名,业主6名,施工单位6名,监理和设计单位各3名,监测检测单位1名)参加了各因素重要程度的调查。与会人员分别填写了各层指标重要性调查表,其中准则层与措施层的关系采取开放形式,即每一个准则元素与哪些措施元素相关,由被调查者自己确定,在数据分析时,最多计入6种排位靠前的因素。通过对上述调查进行分析,得到了如表2所示的各指标对总目标的权重。

3)和谐度评价。该隧道建设完成之后,项目建设单位对各方面工作进行总结,召开和谐隧道建设总结评估会议。上级管理单位、参与建设单位、周边企业和市民代表等35人参与了总结评估。底层各指标的综合平均得分如表2所示。根据和谐度与和谐度等级的对应关系,该隧道工程建设评定为“和谐”。

4结语

隧道工程论文范文8

运营阶段地下水对隧道的影响主要表现为对隧道衬砌的侵蚀,常见的有溶解作用,冻融作用和潜蚀作用。地下水的侵蚀会对隧道结构稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑产生诸多不良影响甚至威胁。衬砌周围的地下水长期对衬砌混凝土有溶解作用。由于地下水的侵蚀作用,隧道围岩和衬砌逐渐被软化,衬砌结构的可靠性、耐久性降低,对隧道整体的稳定影响很大。如果地下水通过衬砌混凝土损伤部位,工缝变形缝等穿透隧道防排水体系,造成隧道内部环境潮湿,使洞内供电、照明及通信设备等发生锈蚀,降低这些设备的使用效率和使用寿命,严重恶化隧道运营环境,降低服务质量,增加隧道的维护运营费用。隧道内的渗透水还会形成路面积水,造成车辆打滑,危及行车安全。

2隧道建设对地下水环境的影响

地下水渗流系统给隧道的建设和运营造成了严重影响,同时隧道建设也会给地下水环境带来严重影响。隧道工程对于地下水的疏干和改造作用显得尤其突出,目前一些竣工的隧道工程已经表现出对隧址区的严重影响。

(1)隧道对地下水的疏干作用

隧道开挖后,由于集水和汇水作用,地下水不断进入隧道中,地下水动力场因此发生改变,引起地下水的运动通道发生转移,形成新的势汇。随着隧道排水过程的延续,整个隧址区的地下水系统发育形成了新的地下水转移通道,隧道开始大量排出地下水,从而形成一个降位漏斗,漏斗不断扩展,疏干其影响范围内的地面水源,引起地下水与地表水径流发生改变,直接造成隧址区地表泉水流量减少甚至溶泉消失,井水水位下降,水量减少甚至干涸,直接影响当地工农业生产及人民的生活。隧道的建设造成地下水位降低,当地下水位到一定程度时,会使当地土壤含水量减少,植物生长受到抑制,甚至萎蔫、停止生长,给当地的环境带来负面影响和经济损失,尤其是水稻种植区域影响更为严重,原有作物无法继续种植,给正常农业生产造成极大危害。

(2)隧道排水导致岩土应力变化

隧道排水会引起地下水渗流场的变化,造成地下水位下降,饱和岩土层中的孔隙水压力下降,围岩承受的有效应力增加。其次,由于地下水动力场的改变,地下水流方向改变为向隧道中心流动,其方向是向下的,地下水渗流力增大了竖直向下的应力,造成总应力上升,更增大了围岩的有效应力。在有效应力增大的情况下,围岩会发生新的沉降,直到岩体应力达到新的动态平衡。大面积的岩体沉降使隧道的使用效能降低,维护成本增加。隧址区的房屋由于地面沉降普遍出现房屋开裂、倾斜,给当地居民的生产生活带来不便和安全隐患。农田由于土体沉陷而毁坏,无法继续耕种,使得土地基本丧失耕作功能。

3建议处理隧道和地下水关系的对策措施

(1)选择地质条件优良的隧址,是避免或者减轻隧道和地下水矛盾关系的最有效方法。

隧道选址时尽量避开岩体断裂破碎区和地下水蕴藏丰富区域。若选址无法绕避地质不良地段,则应在施工前做好详细的地质勘察工作,对隧址区地层岩性,地质构造,地下水的渗流规律等情况进行详细调查,做好易涌突水段衬砌的防渗措施,避免施工时突水和塌方事故的发生。

(2)对于隧道中的地下水,必须建立"防、排、截、堵结合,以堵为主"的处理理念

根据实际情况选择合适的防排水方案,形成完整的隧道治水体系,并且结合隧址区生态环境的承受力和施工成本因素控制隧道的排水量,减少对地下水环境平衡的扰动。

(3)施工之前应制定完善的施工方案

施工过程中加强水文观测和超前地质预报工作,加强对软弱围岩和断层破碎带的支护,严密监测隧道涌水量,增强动态设计和施工管理,做好各种突水事件预案。

(4)随着隧道施工技术的不断进步,出现了很多经济环保的施工方法。