隧道工程论文范文1
新奥法的思想和基本理论形成于上世纪的60年代，是奥地利学者在长期的隧道工程实践过程中，在岩土开挖理论的一个系统总结的基础上提出来的。新奥法的核心是将围岩不仅视为荷载，也是结构的一部分，最大限度地利用和发挥围岩的自承能力。利用这一基本思想，根据地层条件，在隧道的设计施工中最大程度地利用围岩的自稳能力，合理确定支护的时机，使支护的代价最低。新奥法的基本思路有以下几点：
1）因为围岩要参与整个结构的承载，应尽量减少对围岩的扰动，充分保护岩体。
2）为充分发挥围岩承载能力，应允许并控制岩体的变形。施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，就能通过调整支护结构来控制岩体的变形。
3）开口不利于结构形成整体的受力结构，为此，在施工过程中应使衬砌尽早封闭成整环。
4）利用信息化施工技术，合理布置监测点，及时掌握围岩及支护结构的应力和变形，通过监测信息的反馈及时调整支护参数。
5）多采用喷锚式初衬外加现浇混凝土二衬的复合式衬砌结构。二次衬砌等初衬施工完成、围岩基本稳定之后再施作。二次衬砌可以用来承担围岩流变等引起的后续荷载。基于上述描述，新奥法的精髓可以概括为十二字方针，即“少扰动、早喷锚、勤量测、快封闭”。新奥法自创立以来，在我国的诸多软弱破碎围岩中也得到了广泛而成功的应用，目前已经发展为山岭隧道及地下工程施工的一种重要方法。金鸡岭隧道所处地层围岩稳定性差，故采用新奥法修建，在修建过程中克服多种施工中的难题，取得了较大的成功。本文将对该隧道的施工技术进行系统地分析。
2工程概况
金鸡岭隧道位于鄂州市新庙镇月陂村，为双向四车道，非独立式双连拱隧道。隧道穿越的山体的最高海拔约为98.5m，隧道最大埋深约为40.7m。隧道起讫桩号为K37+870～K38+215，全长345m。进口隧道设计标高为左洞57.493m，右洞57.483m；出口隧道设计标高分别为左洞56.757m，右洞56.747m。隧道进口、出口采用端墙式洞门。隧道地段进出口及浅埋地段上覆岩体比较薄，风化相对更强烈，围岩变形模量较小、稳定性较差。隧道地段以层次多、结构较松散的软质、较软质岩石为多，有软弱的炭质层存在，岩石强度及稳定性较差，洞壁开挖容易产生较大不良变形，产生掉块、坍塌。
3施工技术方案
根据隧道的长度、现场地质条件及工期要求等因素，本隧道采用从进口单口掘进的施工方案。
3.1洞口施工
洞口工程主要施工流程如图1所示。因洞口围岩风化强烈、稳定性差，为保证其稳定性，在洞门表土开挖施工过程中，利用挖掘机而采用不爆破或弱爆破方式挖掘洞门土石方。为增加洞口稳定性及安全，采用强支护处理。在洞口边坡及影响范围内的仰坡上打设锚杆，为增强围岩的整体性和锚杆支护效果，锚杆打入方向应垂直于岩面。锚杆打入深度为4m。同时布置25cm×25cm的钢筋挂网，钢筋直径6.5mm，在钢筋挂网上喷射混凝土，形成锚喷支护。
3.2超前管棚注浆施工
为防止岩层坍塌和地表下沉，保证掘进和后续支护工艺安全，本工程洞口设置有22m长超前管棚作为临时超前支护。管棚采用φ127×4.5mm的钢管，钢管长24m，管棚与4榀I20b做成的拱架连接在一起，并用C25混凝土浇注，形成一个模拟的洞门，在临时洞门的防护下进行洞身开挖。长管棚内注浆采用水泥单液浆。水泥浆水灰比0.9∶1，注浆初压0.5～1.0MPa，终压2.0MPa。
3.3隧道段开挖
根据不同的地质断面，选择不同的开挖和支护方式。V类和Ⅳ类围岩地段采用三导洞超短台阶式开挖，施工时采用预裂爆破，上下台阶分开，采用短进尺，弱爆破。对于Ⅲ类围岩洞身开挖，采用全断面开挖，施工时采用光面爆破，循环进尺3.0m。中导洞的断面形式为圆顶直墙，整个断面全部开挖。采用光面爆破进行全断面开挖，爆破前用凿岩机钻眼掏槽。中导坑开挖完毕之后，对整个中导坑底板进行标高复核，用低标号砂浆铺底平整，然后进行底部锚杆施工。钢筋安装好后，分为基础及墙身两部分混凝土浇筑；基础采用普通拼装模板，墙身采用8m长模衬台车、滑模施工工艺进行施工。左右导洞采用全断面法开挖，左右正洞采用上下台阶法开挖，进洞口、出洞口8m范围内掘进进尺为0.5～1.0m，其余位置掘进进尺为1m（Ⅴ级围岩）或2m（Ⅳ级围岩）。
3.4初期支护
岩体开挖后须及时进行支护，以维持围岩稳定，保障后续施工有安全的工作空间。金鸡岭隧道施工中，采用中空注浆锚杆、砂浆锚杆、钢拱架、钢筋网、喷锚支护紧跟开挖面及时施作，以减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛。各区段采用的初期支护参数如表3所示。
3.4.1砂浆锚杆
本工程选用20MnSiφ22砂浆锚杆，利用自制凿岩台架，风动凿岩机钻孔，孔深、孔位、外插角偏差应符合设计和规范要求。锚杆采用φ25钢筋按设计长度加工而成，按不同围岩的设计间距梅花形布置。砂浆锚杆的砂浆应拌制均匀并防止石块或其它杂物混入，随拌随用，初凝前必须用完毕。
3.4.2中空注浆锚杆
1）施工方法在隧洞的顶部采用中空注浆锚杆，型号采用D25型。首先需要使用风枪进行钻孔，然后使用注浆泵完成注浆工艺。2）注浆施工要点注浆压力控制是注浆施工关键，根据工程经验可取为地下水压的2～3倍。另外，还需根据围岩自身的裂隙阻力进行调整，最大压力值理论上不宜大于0.4MPa。而注浆的范围一般根据经验类比法或者现场注浆试验来进行确定，注浆量一般通过注浆压力达到0.3MPa来进行控制，单孔注浆量一般不超过1t。
3.4.3钢拱架支护
1）设置方法
钢拱架先在洞外分段加工，在端部设置法兰。安设前由运输车运至洞内，用人工进行螺栓连接和拼装。拼装完成之后，挂网喷浆。
2）施工要点
首先，在钢拱架架设之前应认真检查钢拱架的加工质量；在架设时，先清除底脚浮渣；如果遇到超挖的情况，尚应加设垫块，而中间部位的接头板应用砂或土体埋住，防止喷射混凝土堵住接头板上已经打好的螺栓孔。然后，按照设计要求，焊接系筋和纵筋，段与段之间设置垫片并确保螺栓被拧紧，以保证钢架的受力性能。同时要校核拱架中线的标高和尺寸。而拱架和围岩面之间尚需安设鞍形的垫块，使钢拱架与岩面之间贴实、压紧。
3.4.4钢筋网
按设计要求加工钢筋网，随受喷面起伏铺设，同定位锚杆焊接或绑扎固定牢固，钢筋网与受喷面的间隙以3cm左右为宜，混凝土保护层大于2cm。
3.4.5喷射混凝土
按设计要求的厚度在挂网上喷射混凝土，为保证施工质量，喷混凝土应当分段、分块。施工顺序上先喷墙、后喷拱顶，从下往上喷。为保证喷射混凝土的密实度，混凝土喷嘴应做直径为20cm～30cm的螺旋路径移动，反复缓慢地进行喷射。控制水压、压缩空气的风压，掌握好喷射距离，避免过多的回弹。如果设计厚度大于5cm，应分两层进行喷射，第二层需在第一层终凝一个小时之后进行，同时有必要对第一层的混凝土面层进行冲洗。
3.5二次衬砌
二衬的施工一般要等围岩变形稳定之后才能进行，而围岩稳定的判断要依据监测数据进行分析，等变形数据趋于收敛时方可。在本隧道的施工中，衬砌距离开挖面约为30m～40m之间，一方面能使各工序在空间上互不冲突，同时能保证围岩在开挖后无支护暴露的时间控制在合理的范围之内。隧道边墙及拱部二次衬砌的浇筑采用移动式液压模板台车和泵送混凝土整体浇筑，以保证二次衬砌的密实，超挖部分采用同级混凝土回填。每模衬砌混凝土连续浇筑，一次完成。二次衬砌施作时先浇筑仰拱和矮边墙，再立模进行拱部混凝土浇筑。
3.6施工监测
现场施工监测和监测数据的及时分析和反馈是及时了解围岩状况和隧道安全状况的基本手段，也是现代隧道施工的重要部分，是新奥法的核心之一。根据围岩情况，合理地选择监测断面、布置监测元件，合理频率的动态监测，实时分析监测数据，判断围岩状况，分析初衬和二衬是否达到隧道设计要求，并及时地反馈，从而使工程设计人员和施工人员能够及时调整设计和施工方案。
4结论
隧道工程论文范文2
本文以上述影响因素为基础对西南地区隧道工程条件下岩溶地下水系统的变化进行特征分析。依据系统边界的变化及隧道涌水汇水面积，将隧道工程下岩溶地下水系统的变化归纳为3种类型。隧道穿越岩溶类型(岩溶含水岩组的埋藏条件)、构造特征、补给特征以及岩溶水径流方式不同的岩溶地下水系统时，地下水系统边界及隧道涌水汇水面积边界的变化可大致归于上述3种类型中的某一种。其中，Ⅰ类常见于型岩溶区隧道穿越背斜构造、向斜构造及单斜构造，－覆盖型岩溶区隧道穿越背斜构造、向斜构造，亦可见于－埋藏型岩溶区隧道横向穿越向斜构造或隧道走向与岩层走向垂直穿越单斜构造;Ⅱ类常见于型岩溶区隧道穿越背斜构造，亦可见于－埋藏型岩溶区隧道走向与岩层走向平行穿越单斜构造;Ⅲ类可见于－覆盖型或－埋藏型岩溶区隧道纵向穿越背斜构造、向斜构造或隧道走向与岩层走向平行穿越单斜构造。
2典型案例分析
研究区位于黑龙潭—官渡断裂以东，滇池北东岸，紧邻昆明市区。区内褶皱构造以大凹子背斜为主，背斜走向北东—南西，核部为寒武系地层，两翼产状较平缓，依次为泥盆系、石炭系、二叠系地层。选择研究区金汁河地下水系统(Ι)作为隧道工程岩溶地下水系统典例。本文假设3种隧道穿越方案，分别将不同隧道穿越方案影响下的岩溶地下水系统与天然岩溶地下水系统的特征进行对比分析，并初步预测隧道涌水量及其涌水危险性。
2.1天然岩溶地下水系统特征
金汁河地下水系统(Ι)位于研究区西北侧，靠近昆明盆地边缘。该系统北侧以金汁河和盘龙江的地下水分水岭为界，西侧以第四系和基岩的接触界线为界，东侧和南侧均以地下水分水岭为界。金汁河地下水系统(Ι)可划分为九龙湾地下水系统(Ι－1)、庄科地下水系统(Ι－2)和石头山地下水系统(Ι－3)3个子系统。九龙湾地下水系统(Ι－1)位于金汁河地下水系统的北西侧，大凹子背斜的北西翼，其北东侧以金汁河和盘龙江的地下水分水岭为界，南西侧以第四系与基岩的接触界线为界，北西侧以地表分水岭和可溶岩与非可溶岩的接触界线为界，南东侧以可溶岩与非可溶岩的接触界线为界。主要的含水岩组为P1Y、C2w和D3z地层。系统内可溶岩和非可溶岩呈单斜构造互层状出露，呈北东—南西向展布。庄科地下水系统(Ι－2)位于金汁河地下水系统的中部、大凹子背斜的北西翼，其北侧、西侧与东侧以可溶岩与非可溶的接触界线为界，岩层近南北向展布，主要的含水岩组为1l地层。石头山地下水系统(Ι－3)位于九龙湾地下水系统与庄科地下水系统之间，以可溶岩与非可溶岩的接触界线为界，主要的含水岩组为1l地层。
2.2隧道工程下岩溶地下水系统变化特征
2.2.1方案一隧道穿越P1y可溶岩地层，其走向与岩层走向近于平行。该区域地质条件较简单，为单斜构造，无断裂发育。P1y碳酸盐岩上覆P2β岩浆岩，岩层呈北东—南西走向，倾向北西。从天然岩溶地下水系统划分来看，隧道属于P2β岩浆岩地下水系统;从剖面上看，因隧道的开挖，隧道成为Ι－1系统新的排泄点。隧道施工影响范围内，地下水循环发生改变。在隧道工程的影响下，将Ι－1系统北西侧以渗透系数低于隧道所在位置天然围岩的1/10的缓冲带边界为边界进行调整(图2a)，隧道涌水汇水面积的勾画可与天然岩溶地下水系统的划分相同。
2.2.2方案二隧道平行于断裂走向穿越1l可溶岩地层，断层性质为逆断层，且导水。因断层的错动，使1l可溶岩地层再一次出露地表。D2h、2d地层相对隔水，被圈闭的1l地层形成一相对独立的岩溶地下水系统(Ι－3)。从天然岩溶地下水系统划分来看，隧道属于Ι－3系统;从剖面上看，隧道在开挖过程中，以隧道为中心形成新的势汇，同时袭夺Ι－2系统与Ι－3系统的水量，系统内地下水的运动特征和补排关系发生改变。在隧道工程的影响下，应调整天然岩溶地下水系统边界，将Ι－2系统与Ι－3系统合并为一个完整的地下水循环体系，此时隧道涌水的汇水面积增大。
2.2.3方案三隧道走向与单斜地层走向近于垂直，且隧道穿越两个相互平行的岩溶地下水系统(Ι－1，Ι－2);隧道在非可溶岩段施工时，及时衬砌止水。从隧道纵剖面上看，隧道在开挖过程中，成为系统新的排泄点。隧道施工破坏了原有的渗流场平衡，致使地下水的运动特征和补排关系发生改变。在隧道工程的影响下，将Ι－1系统和Ι－2系统北西侧以隧道线路所在平面与非可溶岩层面相交线在平面上的投影为边界进行调整，隧道涌水汇水面积的勾画可与天然岩溶地下水系统的划分相同。
2.3隧道涌水量预测及危险性分析
假设隧道涌水过程已经与改变之后的岩溶地下水系统循环过程相平衡，采用基于水均衡原理的降雨入渗系数法初步预测计算隧道的涌水量。从表2中可以看出:隧道工程的施工使地下水系统的边界发生了移动，但隧道涌水汇水面积的勾画，方案二改变，方案一和方案三与天然岩溶地下水系统的划分相同。由此可知，方案一、方案三属于隧道工程下岩溶地下水系统变化类型Ⅱ，方案二属于隧道工程下岩溶地下水系统变化类型Ⅲ。方案二中，因汇水面积的增大，隧道总正常涌水量增加1813.61m3/d，雨季最大涌水量增加3627.22m3/d，单位长度正常涌水量增加2.78m3/(d•m)，单位长度最大涌水量增加5.56m3/(d•m)，隧道发生涌突水的危险性显著提高。
3讨论
(1)地下河管道系统发育的地区，地下河是该区地下水主要的运移通道，也是岩溶地下水系统主要的径流、排泄通道。为了分析隧道与系统天然排泄点间的补、排关系，明确隧道施工对渗流场的扰动范围，本文将较短小的地下河管道视作“天然排泄点”。
(2)隧道施工造成开挖空间周围应力重新分布，致使围岩发生变形与破坏。围岩变形范围内应存在某一点，该点处的渗透系数与隧道所在位置天然围岩的渗透系数成某一比例，致使在该点向隧道内与隧道外方向的岩层中，地下水流线变化明显。实际工程应用中，隧道开挖破坏地下水水流系统，形成的地下水分水岭是难以确定的。因此，可以依据隧道围岩的变形范围来考虑一个缓冲带，以该缓冲带的边界作为隧道工程下岩溶地下水系统的划分边界。
(3)隧道工程引起大范围地下水系统边界的变化是一个长期的过程。隧道涌水量的计算需要在隧道涌水过程已经与地下水循环动态平衡的前提下进行。
(4)本文仅对岩溶类型(岩溶含水岩组的埋藏条件)、构造特征、补给特征、岩溶水径流方式与隧道工程特点相组合的简单模式进行系统变化特征的归纳。而对于考虑复合构造、强径流带特征、排泄特征、隧道施工方法等的复杂情况，还需要进一步深入探讨。
4结论
隧道工程论文范文3
目前，在讲授隧道工程的相关内容时，主要采用幻灯片加板书的传统教学模式。此模式是“教师主动授课+学生被动接受知识”的教学形式[3]，具有一定的局限性，具体表现在以下几个方面。
1.以静态方法讲授动态内容，缺乏动态性幻灯片加板书的教学方法是一种静态的教学方法，不能呈现动态的模拟。如果采用此方法对隧道工程的某些章节进行讲解，达不到很好的效果。例如，在讲授隧道施工方法这一章时，由于隧道的施工是一个动态的过程，程序性较强，学生在该课之前未进行过任何与隧道工程相关的实习，若仅仅采用传统的教学模式，学生在课堂上无法建立隧道工程施工的相关概念。
2.采用单一性教学方法，缺乏生动性传统的教学方法是教师先定教材，再依据教材编写教案、制订教学计划和教学大纲，然后进行教学活动，即单一的以教定学的教学方式[4]。此教法忽略了学生的需求，将教师的意愿强加于学生，而学生不一定适应教师的备课内容和授课方式。教学方法应该向多样化的方向发展[5]，例如，在隧道工程围岩压力这一章中，围岩压力根据其形成机理，可将其划分为形变围岩压力、松动围岩压力、膨胀围岩压力和冲击围岩压力。若简单地按照教案讲授围岩压力的分类，会从这几种围岩压力形成机理的角度来阐述，但是这种讲授方法很难达到良好的教学效果。
3.以单一的课堂当做唯一的教学场所，缺乏灵活性传统的教学方法是要求在固定场所和固定时间从事教学活动，课堂教学的比重较大（图1）。当然，可以通过现场实习的方式弥补课堂教学的不足。但是，对于隧道工程的教学，一般情况下，在讲授课程之前，学生未进行任何相关的实习，感性认识处于起步阶段。
二、视频教学模式的优势
视频教学模式与传统教学模式相比，具有直观性、动态性、生动性和灵活性等优点。具体表现在以下几个方面。
1.复杂问题简单化在课堂上，若采用文字或简单的图示来阐述复杂的问题，会使问题变得越来越复杂。此时，若将视频教学方法引入课堂，会使学生从复杂的问题解脱出来，达到“柳暗花明又一村”的效果。例如，在讲授复合式衬砌这一知识点时，学生很难理解这一知识点。笔者将复合式衬砌做成Flas，将外衬、土工布、防水层、内衬分不同的施作时间先后展示在动画之中，然后结合现场拍摄的视频，使学生轻松地掌握了复合式衬砌的概念。
2.枯燥问题生动化专业课的讲授容易陷入枯燥无味的境地，如何激发学生对专业课的学习兴趣呢？对于专业课教师来讲，改变教学方法是一个不错的选择。单一的教学方法已不能适应专业课教学的发展，教学方法的多样化已成为一种趋势。视频教学模式作为多媒体教学的一种延伸，可以把专业课的课程打造得生动有趣。例如，在讲授隧道盾构法施工技术这一章节时，若简单地参照教案，难免会显得枯燥。笔者在讲授这个知识点的时候，利用课间十分钟播放了武汉过江隧道和南京过江隧道盾构施工关键技术的视频，学生通过视频了解了盾构机的基本构造和盾构机的工作原理，既学到了知识，又活跃了课堂气氛。
3.晦涩问题直观化“隧道工程”这门专业课程中有很多晦涩难懂的理论，而且某些知识点具有动态性的特点，若不借助视频手段将知识点直观化，很难将问题讲述清楚。例如，根据不同的地质条件和断面面积，钻爆法隧道开挖方法可分为分部开挖法和全断面开挖法，分部开挖法又分为导洞开挖法和台阶开挖法[6]。笔者将每种施工方法做成Flas，然后经过加工将语音讲解添加至视频之中，通过动画展示，将复杂晦涩的理论转变为通俗易懂的知识。需要说明的是，两种方法互不冲突，视频教学模式是传统教学模式的补充和延续，在实际的教学活动中，两种方法要灵活运用，才能取得良好的教学效果。
三、视频教学模式在隧道工程课堂中的实践
视频教学模式现已成为我校隧道工程教学的一个有力手段，形成了以“电子幻灯片+板书+视频”为手段的教学体系。
1.隧道工程教学模式的演化过程隧道工程教学模式从构思到成熟大致经历了如图6所示的演化过程。
2.教学内容和视频结合点的获取不是所有的教学内容都可以结合视频教学方法，部分教学内容无法通过视频来展示，因此，教师在熟练教学内容的基础之上，需找到教学内容和视频的结合点（图7）。然后将结合点通过视频或Flas的形式展示出来。
3.视频和动画的制作与加工视频和动画的制作与加工是耗费人力、物力最多的一个环节，制作和加工的效果直接影响教学视频的质量。视频的来源主要包括两个方面：网络下载和现场拍摄。例如，本门课程的“三台阶七步开挖法”视频来自于网络，隧道施工方法来自于现场拍摄（图8）。Flas的制作需要教师精心策划和精通Flash软件，将隧道相关理论和方法转化为动画的形式。例如，该课程通过Flas展示了复合式衬砌的概念。后期的加工主要包括画面剪辑、字幕和配音的匹配。
4.视频和动画的展示将制作和加工完成了的视频和Flas在课堂上展示出来，值得注意的是，视频和Flas的展示需结合电子幻灯片和板书，不能盲目地实施，视频教学模式只是一种辅助教学手段。视频和动画展示的同时，教师对其中的难点和重点内容进行讲解。
5.视频和动画的共享课堂教学结束之后，为了使视频教学得以延续，将视频和Flas上传至我校的“求索学堂”，学生可以在课外下载视频资源进行反复地学习，实现教学资源的共享。
四、结束语及建议
尽管视频教学模式对于改善教学效果具有重要的作用，但是，在实际运用时需注意以下几个问题。
1.视频教学时间不宜过长课堂教学还是应以传统的教学方式为主，视频教学模式只是作为一种辅助教学手段使用，是传统教学方式的有益补充。视频教学不宜占用课堂教学太多时间，应控制在10分钟以内。视频教学时间过长会分散学生的注意力，使学生产生厌倦情绪，达不到理想的效果。
2.视频教学应与课堂讲解结合起来在课堂中简单地播放视频是视频教学的原始模式，这种做法会使学生误认为视频仅是娱乐课堂的手段，教师应将视频教学与课堂讲解结合起来，并与教学内容同步展开，把学生的焦点放在讲授内容上来，真正发挥视频教学的优势。
隧道工程论文范文4
本工程场地位于珠海十字门水道岸边，为人工吹填砂区域，场地标高2.0～3.2m。根据地质勘探报告，场地内自地表至持力层深度范围内的土层为人工素填土、细砂、淤泥、黏土、淤泥质黏土、细中砂、中粗砂、砾砂及砂质黏性土，其SMW工法桩最深段人行出入口处的地质柱状图。地表水主要为大气降水形成的径流水、鱼塘水、潮汐海水等，海水深度0.7～3.8m，地下水位0.8～2.5m，随季节变化明显。
2工程难点分析
SMW工法桩刚度较小，在常规建筑基坑支护中，通常用于开挖深度11m以下的基坑，桩长在15～25m。本工程横琴侧人行出入口基坑开挖深度达16.94m，SMW工法桩桩长达到33m，超越了常规SMW工法桩支护的应用范围，属于超深SMW工法桩。超深SMW工法桩受成桩深度的影响，成桩质量的控制难度大。本工程场地内地下水丰富，水位高，对搅拌桩的施工质量要求更为严格。横琴侧人行出入口段33m桩长SMW工法桩采用密插H型钢，插入精度要求高，且H型钢的插放受到桩深及桩体水泥土硬化的影响，插入阻力大。SMW工法桩的施工机具为三轴搅拌桩机，由于受到搅拌桩机桩架高度的限制，如果桩深超过30m，则需要通过加钻杆工艺实现。33m长的搅拌桩如果通过加钻杆工艺实现，既不经济，效率也低。据此，本工程选择了1台步履式JB-160桩机作为33m长SMW工法桩的施工机具，该桩机桩架高度达到39m，配套了35m的钻杆，自重130t，稳定性好，而且使用了大功率的钻头，可以有效保证垂直度与搅拌成桩质量。
3施工工艺及解决方案
3.1三轴搅拌桩施工
三轴搅拌桩通常采用套接一孔法施工，即先施工的搅拌桩与后施工的搅拌桩有一孔是重复搅拌搭接的。搅拌桩的施工顺序一般有3种，分别为跳槽双孔套打连接式、单侧挤压连接式以及先行套打式。跳槽双孔套打连接式即施工时先施工第1单元，然后施工第2单元，第3单元的A孔及C孔分别与第1单元C孔及第3单元A孔套打复搅，完全套接施工。依次类推，施工第4和套接的第5单元，形成连续的搅拌桩墙体。本工程主要采用跳槽双孔套打连接式施工。与单独作为止水帷幕的三轴搅拌桩不同，SMW工法桩在搅拌桩桩体未硬化前插入了H型钢，形成了一种复合的具有挡土与截水功能的结构。基坑开挖后，SMW工法桩桩体直接暴露在外，既作为围护结构也作为止水帷幕，桩体间一旦出现渗漏，则会对围护结构整体及基坑安全造成重大影响，所以其质量要求更高。为保证搅拌桩的成桩质量，采取了以下措施。
3.1.1水泥掺量及水灰比的选择
水泥掺量及水泥浆配合比是影响SMW工法桩成桩质量的重要参数。目前SMW工法桩的水泥掺量为18%～22%，水灰比为(1.5～2.0)∶1，具体数值需要通过现场试桩确定。本工程在施工前进行了超深桩的试桩，试桩分为3组，根据钻孔抽芯桩检结果，A组桩水泥土芯样抗压强度最小值0.6MPa，平均值1.1MPa;B组桩水泥土芯样抗压强度最小值为1.1MPa，平均值为1.3MPa;C组桩水泥土芯样抗压强度代表值为1.4MPa，平均值1.7MPa。本工程搅拌桩设计强度为1.0MPa，A组不满足设计要求，B，C组满足设计强度要求，但C组强度超出设计值较大范围。综合考虑，采用了22%的水泥掺量;另外根据现场施工需要，水灰比采用了2种，搅拌下降时为2∶1，搅拌提升时为1.8∶1。
3.1.2下沉、提升速度及注浆
控制搅拌机下沉和提升速度及注浆量对成桩质量起着关键性作用。搅拌机的下沉速度应控制在0.5～1.0m/min，提升速度控制在1.0～2.0m/min，在桩底部适当反复提升下沉搅拌。注浆泵的流量控制应与搅拌桩的提升、下沉速度相匹配。一般下沉时喷浆总量为每幅桩总量的70%～80%，提升时为总量的20%～30%。另外，注浆流量由于受到钻头处的土压力影响，钻头深度越大，注浆流量越小，所以在桩长范围内为了控制成桩的均匀性，通常需要动态控制下沉、提升的速度。根据试桩结果及现场实际情况，本工程的搅拌机下沉速度控制为0.5m/min，提升速度控制为1.0m/min，注浆泵标准流量为180L/min。SMW工法桩施工过程中在注浆管处安装了流量计，通过实时观察流量变化控制施工速度，保证成桩质量。一组33m桩长SMW工法桩的标准施工参数根据行业规范，搅拌桩搅拌土体的体积首开幅为3个圆形截面面积与深度的乘积，采用套接一孔法施工的后续单幅桩体积为2个圆形截面面积与深度的乘积，圆形相互搭接部分应重复计算。对于850mm搅拌桩，水泥掺量为22%，其每m桩长水泥用量为:首开幅:M=1800×π×0.852/4×3×22%=674kg/m;套打幅:M''''=1800×π×0.852/4×2×22%=449kg/m。
3.2H型钢插放H型钢插放
为本工程的关键所在。H型钢的插放在搅拌桩施工完成后大约20min内进行。插放时先在桩位上方放置H型钢定位装置，定位装置准确就位后，用汽车式起重机插入H型钢。通常情况下，H型钢在自重的作用下可直接插入搅拌桩体，插入困难时则采用振动锤辅助插放。本工程33m长SMW工法桩H型钢采用密插形式，内插H型钢为HN700×300×13×24。由于H型钢密插，H型钢间距仅为60cm，其插放需要达到非常高的精度，否则会影响后续H型钢的插入及后续桩的施工。H型钢的插入阻力随着深度的增加而增大，33m长H型钢的插放困难将更大。而且根据施工工艺，当1组搅拌桩(通常为1个新开幅与套打幅)施工结束后，才进行H型钢插放。现场每施工1组搅拌桩需要约4.5h，在此时间内先施工的搅拌桩已一定程度的硬化，增大了H型钢插放的难度。
3.2.1H型钢插放难题及解决方案
本工程33m长H型钢的插放过程中，H型钢在自重作用下可以插入22m左右，通过使用振动锤辅助可以插入到30m左右，后续的2～3m则难以。地质资料显示，在人行出入口段地面以下30m左右存在1个中粗砂层，此砂层摩擦力及渗透系数都比较大，地下水渗透带走搅拌桩水泥浆液，搅拌作用对土层阻力的改善不大，这与最后2～3m插入困难相符。针对H型钢插放困难的问题，项目管理团队最初尝试通过施加额外荷载的方式来解决:通过挖掘机在H型钢顶部施加压力或通过下放钻杆利用钻杆重力下压H型钢。试验效果不明显，耗时长，而且此方式容易造成H型钢头部位置变形，影响H型钢的位置与垂直度，导致H型钢间距不一，位置出现偏差。随后项目管理团队通过与协作队伍分析讨论，计划通过增大水泥浆的水灰比来缩短搅拌时间，减少地下水渗透及水泥土硬化带来的影响，但该方案没有获得监理方的同意而取消。项目管理团队决定尝试在利用现有振动锤的基础上，在出现插入困难后不施加额外荷载而是持续振动，在长时间振动作用下，H型钢开始逐渐出现了缓慢的迹象，最终在持续的振动下将H型钢插放到位。经分析这是由于在长时间的振动下，土体尤其是底部的砂层发生了一定程度的液化，插入阻力降低，使H型钢得以继续插入。至此，H型钢的插放困难通过最简单的方法得到解决方案，即长时间振动插入。
3.2.2H型钢插放顺序优化
由于H型钢采用密插，距离后续施工幅钻杆非常近，后续施工时钻杆常与插入后的H型钢相碰撞，造成钻杆偏离，甚至还出现钻头叶片被H型钢卡住而停机的现象。正常情况下，每完成一个新开幅与一个套打幅即进行一次H型钢插放，第1单元插放2根，后续每次插放4根，由于每批次插放的第4根H型钢与后续幅的距离太近，导致与钻杆发生碰撞。经认真分析，决定后移最后1根H型钢位置，使每次插放的最后1根H型钢与后续幅之间隔开足够的距离。通过调整插放方式，使得问题顺利解决。
3.2.3H型钢后定位
H型钢插入后由于桩体尚未硬化，会被后续施工桩的搅拌影响而晃动造成移位。但是前期插放H型钢的桩体是硬化的，故现场通过将新插H型钢固定在先插放的H型钢上，实现了H型钢的固定与定位。
4施工质量保证措施
1)桩位的放样与定位放样误差要求＜1cm，放样后采用H型钢定位，桩置误差要求平行基坑方向＜5cm，垂直基坑方向＜1cm。
2)桩体垂直度控制桩机就位后需严格调整桩架垂直度，垂直度偏差≤L/250(L为桩长)。一般的桩机通过桩架上的铅垂线调整垂直度，而进口的桩机通常都有先进的电子控制系统，可以在机器内通过仪表控制桩架垂直度，其精度可以达到2″，效果非常好。
3)原材料进场SMW工法桩的主要材料为水与水泥，用量非常大，一幅33m长SMW工法桩水泥用量高达22t，日消耗量150t左右，每天需要保证足够的进场量，同时场地内需要用多个水泥筒仓储存水泥，保证连续施工。
4)施工用电SMW工法桩一套施工设备总功率达到340kW左右，多套设备同时开工需保证电力供给满足要求。尤其注意严防长时间停电，以免出现埋钻。
5)严格控制水泥浆配制水泥浆配制需专人负责，并作配制记录，每天定期检查水泥浆密度。
6)加强现场管理，保证施工效率搅拌桩的施工与H型钢的插放关系密切，如果施工不连续，搅拌桩施工时间长，将导致水泥土硬化，加大H型钢插放难度。
7)动态的水泥浆泵送控制水泥浆的泵送受到土压力的影响，施工深度越大则流量越小。为了保证搅拌的均匀性，需要安装流量计并根据流量计动态调整提升与下沉速度。通过以上措施，本工程SMW工法桩得以顺利连续施工，施工质量也得到了保证。基坑开挖后，桩体搅拌均匀，止水性良好，为后续施工创造了良好的条件;H型钢插放整齐划一，垂直度高，基坑的变形也能满足设计要求，证实了SMW工法桩可应用于更深的基坑。
5H型钢拔除
主体结构完工并进行基坑回填后，即可拔除H型钢。H型钢的拔除机具为汽车式起重机、千斤顶及H型钢夹具。拔除过程为先清除桩头部位的杂物，放置2台大功率千斤顶，并用汽车式起重机在千斤顶上放置H型钢夹具，夹具夹紧H型钢后启动千斤顶逐节顶升拔除H型钢。
6结语
隧道工程论文范文5
(1)施工现场技术管理缺位是大部分量问题普遍存在的重要原因。部分施工单位对个别隧道存在以包代管的现象，施工技术方案的编制、复核、审批程序流于形式，方案内容缺乏针对性和可操作性，施工现场过程控制流于形式。(2)工序验收把关不严是造成大部分质量问题重复发生的主要原因。部分施工、监理单位现场技术管理人员业务素质不高、责任心不强，对工序的自检、互检、交接检制度落实不到位，现场检查验收过程中未认真核对设计文件和现场实际情况签署质量验收文件，部分检验批验收资料与实际情况明显不符。(3)勘察设计工作不到位。由于前期勘察工作不细，地质资料不详细，造成部分隧道开挖工法和支护措施不合理;施工现场设计配合不到位，部分隧道围岩状况变化后设计变更不及时，尤其是在围岩变弱的情况下支护措施明显不足。(4)教育培训流于形式。部分施工单位的三级安全、技术交底资料仅为应付上级检查、未落到实处，部分作业指导书和技术交底编制内容缺乏针对性和可操作性，技术交底未做到“横向到边、纵向到底”，造成部分作业人员不清楚各工序的施工质量标准和作业要求，甚至存在部分现场作业人员违章蛮干的现象。(5)考核机制落实不到位。部分参建单位内部考核的激励约束机制未有效运转，部分管理人员对施工质量问题的重视程度不高，对施工现场存在的质量安全问题“视而不见”、“习以为常”。个别建设单位对施工、监理、设计单位企业信用评价未能严格按照相关文件要求对标考核。
2预防控制措施建议
(1)建设单位要充分发挥建设管理龙头作用，以标准化管理为抓手，强化源头、过程和细节控制，积极推进机械化、工厂化、专业化、信息化等现代化施工管理手段的应用，认真落实安全风险和质量控制关键环节的监管，强化隧道工点的围岩监控量测、超前地质预报的管理，切实提高参建各方的质量安全意识和管理水平。在工厂化方面，建议在指导性施工组织设计中明确要求组建钢结构加工厂，对隧道模板台车、型钢钢架、钢筋网片、超前小导管等钢构件集中加工制作、统一配送，有效卡控偷工减料、质量不达标等问题发生。在机械化方面，组织研发防水板铺设机，大力推广使用移动栈桥、喷射机械手等先进设备，提高工序施工质量和效率。在专业化方面，全力推行架子队管理，坚决清理违法分包、转包、以包代管等行为，强化过程控制和现场管理的标准化。在信息化方面，推广应用工地试验室压力机、万能材料试验机等检测数据的在线实时监控，混凝土拌和站计量偏差、拌合时间等数据的在线实时监控，隧道围岩量测断面数据采集和围岩收敛情况的实时报告、分析等，及时防范和消除质量安全隐患。(2)强化勘察设计工作在隧道施工质量安全管理的源头作用。在前期勘察过程中，工作要细致，在遇到不良地质及软弱围岩隧道时要加大地质钻孔的频率，选择合理的开挖工法和支护措施，确保工法适应现场;在隧道施工过程中，设计配合工作要及时、到位，遇到围岩状况发生变化时要及时核实现场地质情况，及时出具变更设计文件，及时指导现场施工。(3)强化质量安全“红线”管理，施工现场存在擅自改变设计工法和安全步距超标时必须暂停掌子面掘进，上道工序未验收合格严禁进入下道工序施工。(4)超前地质预报和围岩监控量测，要严格纳入工序管理，选择专业队伍实施。实施过程中确保预报成果和监控量测数据的真实、有效，及时指导现场施工。(5)强化第三方检测管理，必要时超前地质预报和围岩监控量测可实行第三方监测管理，做到及时发现问题、及时整改，强化过程控制。(6)按照工程质量终身负责制，各建设单位要对隧道工程的施工、监理单位管理人员和检验批等验收签字人员的资格情况进行逐一登记、审核，按规定程序进行变动人员审批管理，确保责任落实的可追溯性，严把检验批、分部分项工程、单位工程验收关。(7)强化教育培训制度，不走过场，真正落到实处。一方面对作业层要坚持安全、技术交底，让每一名作业人员都清楚各工序的作业内容、作业标准、工艺要求以及安全注意事项，做到简明扼要、有针对性和可操作性，有条件可实行班前安全交底和现场实作过程交底;另一方面对管理层要将项目部制定的标段、单位工程施工组织设计以及分部分项施工专项方案传达至各级管理人员，让管理人员明确各自的工作内容、验收标准，并有针对性的进行现场巡查。(8)建立长效考核激励约束机制。一方面建设单位要对各参建单位在铁路建设中的合同履约、质量安全管理行为、工程实体质量、现场施工安全等方面加强检查，对发现符合不良行为条件的应及时进行记录、公示、确定并上报相关部门和单位，严格企业信用评价，并将评价结果与招投标挂钩;另一方面各参建单位要建立内部考核机制，落实岗位职责，将建设项目管理目标层层分解，逐级落实至每一岗位、每一管理人员，对质量安全管理做到分工明确、各负其责。
3结语
隧道工程论文范文6
本隧道施工采用暗挖喷锚构筑法施工，具体的支护结构采取为：Ⅳ级围岩采用φ42超前导管（超前支护）+φ25中空注浆锚杆和φ22早强砂浆锚杆+钢筋网+H14格栅拱架+喷砼支护；Ⅲ级围岩采用φ22药卷锚杆+钢筋网+喷砼支护。支护施工流程方案采取为，先沿开挖轮廓线施作超前导管，开挖后立即喷射混凝土3～5cm进行临时支护，然后打设锚杆、挂钢筋网、架设钢拱架，完成后复喷砼至设计厚度，进入下一循环。
1.1锚杆施工
本隧道工程的锚杆采用了φ25中空注浆锚杆和φ22药卷锚杆，锚杆的布置范围和间距根据施工情况进行确定，并根据钻孔情况作出标记。本工程采取YT28风钻钻孔进行钻孔施工，在钻孔前在钻杆上标明锚杆的长度，以便控制钻孔深度，钻孔完后采用高压风吹孔，吹尽孔内积水和岩粉。对于本工程的中空锚杆施工，要求φ25中空注浆锚杆由全螺纹中空杆等关键配件组成。
1.2钢拱架施工
采取全站仪准确测设格钢拱架位置（位于隧道法线方向），并用红油漆准确标注拱顶、拱脚和边墙等控制点位置，设置足够的定位锚杆。初喷砼后，安设钢拱架，沿预先标注点对正安设。安设纵向连接钢筋：钢架与钢架之间用直径为φ22mm的螺纹钢筋沿着纵向连接起来，环向间距为1.0米，增强钢架的整体稳定性。为保证钢拱架的稳定性，可在边墙钢拱架接头处设两根长3.0m的φ22药卷锁脚锚杆。
1.3喷射砼施工技术
为了进一步减少粉尘，全面提高喷射砼的质量，隧道采用湿喷法施工，砼在洞外拌合站拌合，砼罐车运输至洞内卸入TK-961湿喷机料斗，人工抱喷嘴湿喷。
（1）材料及配合比。水泥采用425#普通硅酸盐水泥。每立方米用量380kg，使用前做强度复查试验。砂采用人工砂，要求砂粒的平均粒径为0.35～0.5mm，细度模数大于2.5，含水率为5～7%，使用前过筛。碎石要求采用的粒径在15mm以内，含水率控制在2%，级配良好，使用前筛洗干净。施工所采用的水，要求其不含有影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质，不得使用污水，PH值小于4的酸性水和含硫酸盐量按SO42-计超过水重1%的水，使用前进行水质分析。经试验确定，喷射第一层时可采用水泥：砂：石=1：2：(1.5～2)，水灰比0.4～0.5。
（2）施工工艺。先送风，后打开速凝剂，然后开始进料。
（3）施工控制技术。喷射混凝土施工采取分段、分片由下而上顺序进行，岩面有较大凹洼时，应先喷凹处找平。喷射施工前，埋设标志或利用锚杆外露长度以控制喷射混凝土的厚度。隧道开挖后立即对岩面喷射砼，以防岩体发生松弛。后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝后间隔1h以上再次喷射时，受喷面应用风、水清冼。喷嘴应与受喷面保持垂直，同时与受喷面保持一定的距离，一般取1.0～1.5m。新喷射的混凝土按规定洒水养护。
（4）喷射砼。是用喷射法施工的混凝土。喷射混凝土有"干拌"和"湿拌"两种施工法，一般采用"干拌"法。它是浆水泥、砂及最大粒径小于25毫米的石子按一定比例拌合后，装入喷射机，用压缩空气将干混合料沿管路输送至喷头处,与水混合并以40～60米/秒的高速喷射至作业面上。湿拌法则是将原材料预先加水拌和后喷射。喷射混凝土施工时，由于水泥颗粒与集料互相撞击，连续挤压，以及采用较小的水灰比，从而使混凝土具有足够的密实性、较高的强度和较好的耐久性。全部粗骨料与水泥加入搅拌机内先拌和，加入1/3含有加气剂的水，随后再加入砂和1/3含有减水剂的水，最后按坍落度要求加入另一部分水。在全部加入后持续4min即可输入湿喷机喷射。
1.4钢筋网
钢筋网可以现场绑扎，也可以预先按设计网格尺寸要求制成1×2米的钢筋网片，运至现场后将其焊接在锚杆端上，在岩面喷射一层混凝土后再进行，并在锚杆安设后进行。
2结语
