隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】隧道工程；潛埋暗挖法；施工要點(diǎn)

前言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車輛逐漸增加，交通運(yùn)輸需求加劇，因此對(duì)于各地交通的要求也日益增加?，F(xiàn)今的土地資源十分緊張寶貴，是以在有限的交通地帶，盡可能的拓寬交通路線成了當(dāng)今的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，相應(yīng)的，各種地下工程的交通建設(shè)逐步展現(xiàn)其不可忽視的重要性。目前出現(xiàn)的淺埋地下工程的施工方法主要有淺埋暗挖法、盾構(gòu)法、蓋挖法。淺埋暗挖法相較于其他兩法有著交通影響小、造價(jià)低、開工快等特點(diǎn)，所以在淺埋隧道工程中非常試用。本文將著重研究淺埋暗挖法相關(guān)施工原理和原則及淺埋暗挖法中的幾種重要方法的施工要點(diǎn)。

1 淺埋隧道工程簡(jiǎn)介

淺埋隧道是淺埋地下工程的其中一種，分為淺埋的鐵路隧道和淺埋的城市地鐵兩種。其中淺埋鐵路隧道的要求為小于：III級(jí)圍巖五到七米，IV級(jí)圍巖十米到十四米，V級(jí)圍巖為十八米到二十五米，VI級(jí)圍巖為三十五米到四十米。淺埋隧道最大的施工特點(diǎn)是埋深較淺，因此在施工中常常會(huì)由于地層損失而引起地表的顯著移動(dòng)，這對(duì)于環(huán)境的干擾與影響較大。所以在開挖、支護(hù)、排水等關(guān)鍵施工步驟中會(huì)要求更高一些。

2 淺埋暗挖法原理介紹

“淺埋暗挖法”是在1987年的北京科委和鐵道部科技共同組織的鑒定會(huì)上根據(jù)淺埋暗挖技術(shù)的評(píng)定而確定的名稱，適合于軟弱地層的地下工程施工設(shè)計(jì)。淺埋暗挖法經(jīng)過(guò)這二十多年的發(fā)展，已經(jīng)成為一套完整成熟的國(guó)家級(jí)隧道工程施工方法，并逐步形成“管超前，嚴(yán)注漿，短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)，早封閉，勤量測(cè)”的十八字規(guī)范。淺埋暗挖法引用了新奧法的原理，包含以下四點(diǎn)：

（1）用復(fù)合襯砌的方式，在工程初期使用支護(hù)來(lái)?yè)?dān)負(fù)基本的荷載，二襯是安全儲(chǔ)備，二襯與初支共同擔(dān)負(fù)特殊荷載的分配方式。

（2）和多種輔助功法巧妙結(jié)合使用，以起到改進(jìn)牢固圍巖、加強(qiáng)部分圍巖自承能力的作用。

（3）因地制宜的選擇不同開挖方式，并及時(shí)支護(hù)，使其封閉成環(huán)，并和圍巖一起構(gòu)成聯(lián)合支護(hù)體系。

（4）將信息化設(shè)計(jì)與施工技術(shù)引入，以便合理化設(shè)計(jì)方案。

3 隧道工程淺埋暗挖法的施工要點(diǎn)

（1）應(yīng)對(duì)不同的地面建筑物、地層、器械配置等隧道施工條件，綜合選定對(duì)于地表層干擾較小、施工迅速、經(jīng)濟(jì)型的開挖方式。如果遇到斷面過(guò)大以及地層土質(zhì)較差的狀況，可靈活彈性的選擇合適的輔助功法和分步正臺(tái)階開挖法；如果出現(xiàn)斷面較小，地層土質(zhì)良好的情況，可以選擇全斷面的方法。

（2）出現(xiàn)隧道地層差，開挖面無(wú)法自穩(wěn)的狀況時(shí)候，應(yīng)合理利用輔助方法并優(yōu)先選擇大斷面開挖法。

（3）配套設(shè)備十分關(guān)鍵，應(yīng)綜合考慮到不同隧道地層環(huán)境及不同斷面情況下的開挖、通風(fēng)、二襯等基礎(chǔ)步驟需用機(jī)具的要求，設(shè)備費(fèi)用一般不要低于工程造價(jià)的百分之十。

（4）在隧道工程施工中的做好現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)并及時(shí)反饋信息是十分必要的，所以需要加大重視力度。

（5）嚴(yán)格遵守十八字施工規(guī)范，工程步驟安排要表現(xiàn)出即時(shí)的特性。

（6）加大對(duì)員工基本素質(zhì)的培訓(xùn)，以提高人力方面的施工效率，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)隧道工程的順利進(jìn)行。

（7）隨時(shí)注意隧道通風(fēng)問(wèn)題，維護(hù)好工程施工與人員、環(huán)境之間的關(guān)系。

（8）利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，對(duì)隧道施工過(guò)程的進(jìn)度、安全、質(zhì)量、環(huán)境等因素進(jìn)行管理，把握好工程時(shí)間安排和人員調(diào)整等問(wèn)題。

4 淺埋暗挖法的幾種開挖法研究

4.1 全斷面開挖法

全斷面開挖是淺埋暗挖中的相對(duì)簡(jiǎn)單的一種方法，即：用移動(dòng)式鉆孔車進(jìn)行一次全斷面鉆孔且裝藥連線，接著將鉆孔車停置于五十米開外的安全位置，一次引爆待開挖面后，再將鉆孔機(jī)就為進(jìn)行鉆爆循環(huán)作業(yè)，同步構(gòu)建初期支護(hù)、防水隔離層、二次模筑襯砌。全斷面施工流程特點(diǎn)是：初噴結(jié)束后增加復(fù)噴以穩(wěn)定地層、提高施工效率，需提前鋪底混凝土且不能之后兩百米以保障安全與質(zhì)量。

全斷面開挖主要用于I級(jí)到II級(jí)的圍巖，但是當(dāng)隧道為IV級(jí)而斷面恰在五十米以下時(shí)，為了降低對(duì)于地層的干擾，使用局部注漿等輔助方式以后可以用全斷面開挖法繼續(xù)作業(yè)。全斷面開挖法可以使用大型的配套設(shè)備，因此有較大的作業(yè)范圍，并且工序較少，施工速度較快，便于管理?？墒怯捎陂_挖的斷面比較大，所以圍巖的穩(wěn)定性較低。在循環(huán)作業(yè)的時(shí)候工作量比較大，并且爆破震動(dòng)較大，因此需要精心設(shè)計(jì)鉆爆步驟。

4.2 臺(tái)階開挖法

臺(tái)階開挖法就是將斷面劃分為上下斷面或者幾個(gè)斷面，然后分步進(jìn)行開挖。這種方法在淺埋深挖中應(yīng)用最廣，根據(jù)土層狀況和施工設(shè)備狀況，可以將臺(tái)階法分類為正臺(tái)階法、中隔墻臺(tái)階法等。正臺(tái)階法可以及早的進(jìn)行支護(hù)閉合以防范結(jié)構(gòu)形狀改變引起的地面沉降，一般可以根據(jù)土層狀況來(lái)選擇是上下兩斷面開挖還是多部分開挖，當(dāng)圍巖比較軟弱并且是第四級(jí)別地層的時(shí)候只能采用正臺(tái)階法。臺(tái)階法具有靈活、實(shí)用性強(qiáng)、適用面廣、作業(yè)空間大、施工速度較快的優(yōu)點(diǎn)，不足之處便是由于工程分為上下部或者多部分而造成相互干擾以及穩(wěn)定性方面的狀況。

4.3 中隔墻開挖法和交叉中隔墻開挖

中隔墻法又稱CD法，可用于地層比較差及不是很穩(wěn)定的圍巖并且對(duì)其地面沉降要求較高的狀況。當(dāng)CD法不能滿足施工的要求時(shí)，在中隔墻法的基礎(chǔ)之上再加上臨時(shí)的仰拱，便成為了交叉中隔墻方法，也稱CRD法。相較于CD法，CRD法將原來(lái)的中隔墻的一側(cè)中壁開挖變成了兩側(cè)交叉分別開挖，這樣步步封閉為環(huán)狀，將大的斷面轉(zhuǎn)化為小的斷面并局部逐漸封閉，可以更好的從早期控制地面沉降，另外各步步驟之間循序漸進(jìn)，也使得隧道施工體系完整穩(wěn)定。但是CRD法施工較為復(fù)雜，隔墻比較難拆除，且施工成本高、進(jìn)展慢。一般情況下，只用于第四級(jí)別的地層且地面沉降要求高的狀況。

4.4 單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法

單側(cè)壁導(dǎo)坑是將大的跨面變?yōu)樾〉目缑鎭?lái)進(jìn)行施工的，一般適用于無(wú)法使用臺(tái)階法的地層差、斷面大的開挖隧道狀況。大的跨斷面規(guī)格一般不低于十米，導(dǎo)坑跨度一般為三到四米，開挖時(shí)的單側(cè)壁導(dǎo)坑一般在兩倍洞直徑的超前距離，施工過(guò)程中，常常會(huì)與超前導(dǎo)管注漿等輔助方法配合使用以穩(wěn)定作業(yè)空間。

4.5 雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法

雙側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法又稱眼睛工法，同單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法一樣，是一種把大的跨度轉(zhuǎn)變?yōu)樾〉目缍鹊臏\埋暗挖法，這種方法主要適用于地層比較差并且斷面大、單側(cè)壁導(dǎo)坑無(wú)法滿足要求的三線以上淺埋鐵路及地鐵的隧道。雖然其在大斷面開挖中具有明顯優(yōu)勢(shì)，但是由于其工序復(fù)雜、導(dǎo)坑支護(hù)拆除困難、成本高、進(jìn)度慢、下沉值不易控制等不足，目前這種方法使用較少。這種方法介于CD和CRD方法之間，一般對(duì)于地面沉降要求過(guò)高的土質(zhì)較差的城區(qū)隧道，優(yōu)先選用CRD法；如果是從進(jìn)度和經(jīng)濟(jì)的方面考慮，優(yōu)先選擇CD法；而眼睛工法是折中方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了淺埋隧道工程基本概念以及各種潛埋暗挖方法如全斷面、臺(tái)階法、雙CD法、CRD法、單側(cè)壁導(dǎo)坑開挖法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工要點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)比較。希望對(duì)于淺埋隧道施工有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

第2篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：連拱隧道滲漏水病害機(jī)理防治技術(shù)

中圖分類號(hào)： U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

我國(guó)隧道的總長(zhǎng)度和數(shù)量占世界第一位，隧道的建設(shè)和地下工程的建設(shè)數(shù)量龐大、施工技術(shù)復(fù)雜、發(fā)展速度最快。一般公路隧道都采用分離式隧道、連拱隧道和小凈距隧道的形式進(jìn)行施工。尤其連拱隧道在使用中優(yōu)缺點(diǎn)十分明顯。一般整體式的連拱隧道運(yùn)營(yíng)期會(huì)發(fā)生很嚴(yán)重的滲漏水的病害。本文通過(guò)對(duì)連拱隧道的滲漏水病害機(jī)理進(jìn)行分析，提出滲漏水的防治措施。

一、連拱隧道的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

1、連拱隧道的優(yōu)點(diǎn)

連拱隧道可以有效避免洞內(nèi)發(fā)生分幅，線路的布置非常方便，可以保持線路流暢的布置。連拱隧道的洞口占地面積比較小，節(jié)省空間。整體式的連拱隧道可以減少拆遷的次數(shù)，方便拆遷和移動(dòng)。連拱隧道使隧道外梁或者其它工程實(shí)現(xiàn)更方便的連接。

2、連拱隧道的缺點(diǎn)

連拱隧道結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性， 由于施工工序很多，導(dǎo)致施工進(jìn)度慢。連拱隧道的洞口邊仰坡處理很困難，尤其是偏壓陡坡的地段，大大影響了施工的進(jìn)度。連拱隧道的淺埋偏壓地形處理起來(lái)十分復(fù)雜，需要解決更多的技術(shù)難題，而且連拱隧道需要更高的造價(jià)，提高了工程施工的成本。

二、連拱隧道滲漏水病害發(fā)生的原因

對(duì)連拱隧道的設(shè)計(jì)、滲漏水的現(xiàn)狀和隧道地質(zhì)條件等方面進(jìn)行研究，分析連拱隧道滲漏水病害的機(jī)理。

1、地質(zhì)條件的影響

連拱隧道的地質(zhì)水條件和水文條件一般都具有節(jié)理裂隙發(fā)育和巖體滲透性好的特點(diǎn)。隧道存在偏壓的現(xiàn)象，使連拱隧道出現(xiàn)受力不均的情況，產(chǎn)生不均勻的變形，使隧道工程出現(xiàn)襯砌的二次開裂。連拱隧道最小埋深一般只有2.8m，最大埋深只有14.5m，這就很容易使地表水輕易的滲漏到隧道各結(jié)構(gòu)處。而連拱隧道的上方地表由于坡體積聚的地下水，也會(huì)滲漏進(jìn)來(lái)。

2、設(shè)計(jì)因素的影響

連拱隧道的中隔墻滲漏水問(wèn)題嚴(yán)重，沒(méi)有辦法進(jìn)行根治，而中隔墻施工技術(shù)的多樣化和復(fù)雜化，使中隔墻很容易產(chǎn)生變形，造成防水體系的破壞。尤其中隔墻頂部的V型存水區(qū)，更是成為了隧道滲漏水重點(diǎn)發(fā)生位置。由于隧道防排水設(shè)計(jì)的不合理，使連拱隧道中隔墻進(jìn)行第一步的澆筑，一旦被破壞，修復(fù)工程十分復(fù)雜。

3、設(shè)計(jì)因素的影響

隧道施工如果不嚴(yán)格管理，例如：不嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工、不精確的選擇構(gòu)件的尺寸、對(duì)預(yù)留和預(yù)封里位置設(shè)計(jì)不到位，都會(huì)使隧道發(fā)生滲漏水的病害。隧道的施工管理是保證隧道施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。尤其是注間防排水工程的管理，防水材料、施工工藝、精細(xì)施工等，每一步都要嚴(yán)格監(jiān)督管理，才能保證隧道的施工質(zhì)量。

三、連拱隧道滲漏水的預(yù)防與治理

了解了連拱隧道滲漏水的機(jī)理，我們可以從排水、防水板的施工、特殊部位的處理、二襯混凝土的質(zhì)量和開槽引水等五個(gè)方面進(jìn)行分析，制定全面的連拱隧道預(yù)防與治理的技術(shù)研究。

1、排水系統(tǒng)

中心排水管和盲管的配合襯砌在施工時(shí)，既要有效防止由于漏水導(dǎo)致的漿液外流，還要保護(hù)好混凝土或者壓漿不要進(jìn)入溝管內(nèi)進(jìn)行侵害，對(duì)預(yù)埋透水盲溝要注意保持通暢。環(huán)向排水盲管要貼緊支護(hù)的表面或者滲水的巖壁，保持匯水量大的位置，加密排水管的分布，將排水盲管布置平順，不能起伏不平。做好排水管的高程控制，仰拱和鋪底可以同步進(jìn)行施工，在中心埋設(shè)好排水管后試驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)漏水及時(shí)處理。

2、防水板的施工

防水板在施工前要保證支護(hù)表現(xiàn)的平整，不能出現(xiàn)裂縫和空鼓。支護(hù)外露錨桿頭和鋼筋網(wǎng)頭等要用電焊齊根切掉，用1：2的水泥砂漿進(jìn)行抹平，防止防水板被頂破，要保持表現(xiàn)的平整，對(duì)待局部凹凸的位置，要修鑿和噴補(bǔ)的方式找平。

隧道洞口外要將2～3幅防水板焊接一起，方便運(yùn)輸和鋪掛，這樣可以有效減少洞內(nèi)焊頭與接縫的數(shù)量，可以提高焊接的質(zhì)量。沿著隧道朝著一次鋪掛的長(zhǎng)度一定要比正常二次襯砌長(zhǎng)1m，方便下一層的防水層連接，使防水層的接縫和襯砌的混凝土接縫錯(cuò)開這1m距離，防止混凝土施工縫處出現(xiàn)滲漏水。

防水板鋪掛前做好試鋪的定位和固定點(diǎn)間距的選擇的工作。防水板接頭不能出現(xiàn)氣泡和折皺、空隙，焊縫的強(qiáng)度也不能低于母材。對(duì)已鋪掛的防水板做好保護(hù)工作，鋼筋頭加裝了保護(hù)套，進(jìn)行振搗混凝土?xí)r，要控制好振搗棒與防水板的接觸。

3、特殊部位的處理

混凝土需要進(jìn)行連續(xù)的澆筑，這樣可以有效減少施工縫的發(fā)生，而拱圈和仰拱不要留出縱向的施工縫。對(duì)施工縫和沉降的處理，一定要在混凝土澆筑前，清理表現(xiàn)的雜物和浮漿，涂刷凈漿（強(qiáng)度不能低于結(jié)構(gòu)混凝土）或者涂混凝土界面處理劑，進(jìn)行混凝土的澆筑。

4、二襯混凝土的質(zhì)量

混凝土澆筑要從下部到各個(gè)分層，以左右交替和連續(xù)進(jìn)行的方式開展。下層的混凝土初凝以前，就要完成對(duì)上一層混凝土的澆筑工作，這樣可以有效防止施工冷縫的出現(xiàn)。混凝土的輸送管要接軟管實(shí)現(xiàn)對(duì)管口和澆筑面垂距的控制，一般垂距要保持在1.2m內(nèi)。同時(shí)，混凝土不可以直接沖到防水層板面向澆筑位置的流動(dòng)，防止混凝土離析情況的發(fā)生，而混凝土需要進(jìn)行充分的振搗，不能出現(xiàn)缺振和漏振的現(xiàn)象。

5、開槽引水

二襯部位容易出現(xiàn)滲漏水，這里可以開槽埋設(shè)PVC半圓管進(jìn)行排水處理。二襯上要沿著滲漏的位置鑿出U型槽，而槽的深度和寬度一般為6cm。U型槽要清理干凈，埋進(jìn)5cmPVC的半圓管。從上到下，U型槽由內(nèi)向外分別使用堵漏王漿液和高分子聚合物砂漿對(duì)滲漏處進(jìn)行封堵。U型槽表面要涂刷高強(qiáng)度的增厚環(huán)氧涂料，對(duì)槽口表面要做好砂漿縫隙的防止處理。

結(jié)束語(yǔ)：

連拱隧道滲漏水一般是由于防排水技術(shù)和地質(zhì)條件的改變導(dǎo)致的，所對(duì)，滲漏水的治理措施也要考慮到地質(zhì)條件和施工企業(yè)防排水技術(shù)的水平，應(yīng)用更經(jīng)濟(jì)、更合理、操作更簡(jiǎn)便的方法，對(duì)連拱隧道進(jìn)行全面的檢查和分段的處理的綜合治理方式，實(shí)施隧道防滲漏水技術(shù)，保證連拱隧道的安全運(yùn)營(yíng)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]方利成，杜彬，張曉峰． 隧道工程病害防治圖集［M］． 北京: 中國(guó)電力出版社，2011．

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第3篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：矩形頂管機(jī)；DPLEX偏心多軸；組合刀盤；仿形刀盤；ohm刀盤；

Abstract: Introduces several kinds of cutter head of the rectangular pipe-jacking machine, including DPLEX cutter head, cutter head combination,copy cutter head and OHM cutter head, by the principle and structure of the cutter, analysis the advantages and disadvantages of various cutter, summarizes the applicableconditions of each design, which provide the reference for the rectangular pipe jacking machine cutter head’s design.

Key words: rectangular pipe jacking machine; DPLEX; cutter head combination; copy cutter head; ohm cutter head；

中圖分類號(hào): TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程逐漸加快，路面空間越來(lái)越小，地下隧道建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前建筑施工領(lǐng)域的一個(gè)新方向。以往的地下隧道多為圓形隧道，主要用于雨水、污水、電力、地鐵等方面，現(xiàn)今隨著車流量的增加，地下人行通道、下穿車行道、等矩形截面的地下隧道需求量越來(lái)越大，且該種工程多位于鬧市中心或繁華地段，明挖法受到了很多條件的限制，比如地面有大量的人流、車流，還有高架線路等限制，造成空間不足，機(jī)械設(shè)備無(wú)法施工。

矩形頂管機(jī)是矩形隧道的施工機(jī)械，在日本發(fā)展起來(lái)的一種新式頂管機(jī)，它可用于建造地鐵車站、地下人行通道及水底隧道旁通道等。矩形管道相對(duì)于圓形管道的優(yōu)點(diǎn)在于大的過(guò)流斷面和少的維修費(fèi)用（見圖1）。

矩形頂管機(jī)與以前的圓形頂管機(jī)斷面相比，其有效使用面積較之增大20%以上，矩形截面的設(shè)計(jì)更符合以后地鐵出入站工程的需要。

圖1圓形隧道與矩形隧道的比較

矩形頂管技術(shù)作為圓形頂管施工工藝的延伸，屬于高水平、高技術(shù)含量的隧道掘進(jìn)技術(shù)。因?yàn)榫匦雾敼軘嗝胬寐蚀蟆⒏餐翜\、施工成本相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)，加之城市交通過(guò)街人行通道要求埋深淺，此項(xiàng)技術(shù)將必然在城市交通人行地道、車行地道、地下管線共同溝、引水和排水管道等隧道工程得到廣泛應(yīng)用，其省時(shí)、高效、安全、綜合造價(jià)低等明顯優(yōu)勢(shì)也必然贏得可觀的市場(chǎng)前景。除此之外，也在很大程度上減少了施工過(guò)程中對(duì)城市環(huán)境以及交通的影響，保證了城市的潔凈舒適。

在頂管施工中，設(shè)備的選型起到了重要的作用，而設(shè)備的關(guān)鍵在于刀盤。刀盤在頂管機(jī)中主要起到切削泥土，對(duì)切削下來(lái)的泥土進(jìn)行攪拌，將土倉(cāng)內(nèi)的良成具有止水性、流動(dòng)性、塑性的三性土，便于螺旋輸送機(jī)出渣，形成土壓平衡的支撐面，為后續(xù)盾體及管片提供通道。

下面介紹下常用的矩形刀盤形式：

1 矩形頂管刀盤形式

DPLEX偏心多軸式刀盤

該種刀盤的設(shè)計(jì)采用平行雙曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，四個(gè)偏心曲軸同步驅(qū)動(dòng)一個(gè)矩形仿形刀盤，刀盤上的各個(gè)刀具繞著以各自支撐圓心點(diǎn)與曲軸回轉(zhuǎn)支撐點(diǎn)之間的距離為半徑作平面圓周運(yùn)動(dòng)，與軸向推進(jìn)的方向合成來(lái)完成全斷面的切削掘進(jìn)。

圖2偏心多軸刀盤的結(jié)構(gòu)形式

刀盤位于頂管機(jī)最前端，置于前端殼體外，與刀盤驅(qū)動(dòng)裝置的軸承支座用高強(qiáng)度螺栓連接，刀盤裝置包括：正面刀具、周邊刀具、長(zhǎng)攪拌棒、短攪拌棒、刀盤盤體，由于采用偏心多軸驅(qū)動(dòng)，使刀盤上的每把刀具以曲軸中心距為半徑作圓周運(yùn)動(dòng)，而刀具本身無(wú)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，與軸向推進(jìn)的方向合成來(lái)完成全斷面的切削掘進(jìn)。正面刀具作為主要切削裝置位于最前方，采用十字形結(jié)構(gòu)，它通過(guò)偏心曲軸與推進(jìn)油缸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、頂進(jìn)進(jìn)行土體切削，周邊刀具作為輔助切削裝置位于刀盤的四周側(cè)面上，它通過(guò)刀盤盤體作為偏心旋轉(zhuǎn)的作用，將正面刀具切削過(guò)程中未能切削掉的土體進(jìn)行補(bǔ)充切削，長(zhǎng)攪拌棒、短攪拌棒作為輔助設(shè)施位于刀盤盤體的最后方，它通過(guò)刀盤盤體作為偏心旋轉(zhuǎn)的作用，對(duì)刀具切削的土體進(jìn)行攪碎和攪拌土體，以便于螺旋機(jī)出土，刀盤盤體作為偏心旋轉(zhuǎn)的主于整個(gè)刀盤的中間，它通過(guò)偏心驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)和推進(jìn)油缸的頂進(jìn)作用，使刀盤進(jìn)行偏心平面運(yùn)動(dòng)和朝前移動(dòng)，帶動(dòng)正面刀具和周邊刀具切削土體，同時(shí)，帶動(dòng)后面的長(zhǎng)短攪拌棒進(jìn)行切削土的攪碎和攪拌。

1.2 組合刀盤形式

組合刀盤形式主要依靠前后刀盤開挖面的相互彌補(bǔ)，來(lái)盡可能地減少矩形區(qū)域的開挖盲區(qū)。

常見的刀盤形式有1個(gè)大刀盤在前，4個(gè)小刀盤在后布置，大刀盤的開挖直徑略大于矩形開挖面的高度，小刀盤的開挖直徑與管片的圓角外徑相同，其開挖率可以達(dá)到80~90%。大小刀盤可以各自控制，同時(shí)旋轉(zhuǎn)對(duì)土體進(jìn)行切削、攪拌。

圖3一大四小刀盤的結(jié)構(gòu)形式

另外一種刀盤形式為六個(gè)刀盤前后交叉布置，臨近兩個(gè)刀盤之間保持一定的間隙，不發(fā)生相互干擾，刀盤開挖直徑比盾體高度方向的一半略大，這種刀盤布置形式開挖率可以達(dá)到90%左右，另在盾體的四周裝上特致的固定刀具，可將開挖率擴(kuò)大至100%。

圖46個(gè)小刀盤交叉布置的結(jié)構(gòu)形式

1.3仿形刀盤形式

圖5仿形刀盤結(jié)構(gòu)形式

仿形刀盤的工作原理為：利用控制理論，使刀盤的超挖刀在指定區(qū)域里伸出特定的長(zhǎng)度，仿出正方形的形狀。

其結(jié)構(gòu)多采用圓形刀盤的輻條式結(jié)構(gòu)，在輻條的末端安裝有超挖刀，液壓油缸放置在輻條結(jié)構(gòu)內(nèi)，輻條后部不同半徑上布置有攪拌棒，對(duì)切削下來(lái)的土體進(jìn)行攪拌。

1.4 OHM工法刀盤

（a） OHM工法刀盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

（b） OHM工法刀盤軌跡

圖6OHM刀盤的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)軌跡

Fig. 4Design of tunnel cross-section

OHM工法是 omnisectional（可以對(duì)付所有斷面），Hedge（圍攏）tunnelingMethod的略稱，是可作四方形形狀掘削的盾構(gòu)工法，一面由3根輻條組成的切削器裝置作旋轉(zhuǎn)，一面使切削整體按照所規(guī)定量的有限偏心，用3倍的速度與切削器旋轉(zhuǎn)的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，切削器（輻條形狀）的旋轉(zhuǎn)軌跡遵循勒洛三角形理論，可以運(yùn)行成正方形的形狀。

2 各種刀盤方案的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 偏心多軸刀盤的優(yōu)缺點(diǎn)

偏心多軸刀盤利用了鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的工作原理，是一個(gè)平行雙曲柄機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為刀盤上的各個(gè)點(diǎn)都以各自固定的圓心以曲柄的長(zhǎng)度為半徑進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

它的優(yōu)點(diǎn)在于：根據(jù)開挖的截面設(shè)計(jì)出類似的仿形刀盤，附以一定的曲柄長(zhǎng)度，即可做到全斷面開挖，不存在切削的盲區(qū)，可以大大減少頂管機(jī)掘進(jìn)時(shí)的頂力；另外它的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑小，驅(qū)動(dòng)所需的扭矩也小，大約是圓形刀盤的1/2；它采用了十字刀頭，每把刀的切削路徑都很相似，刀具的切削量和磨損量比較均勻。

它的缺點(diǎn)也很明顯，由于各個(gè)點(diǎn)都圍繞各自的圓心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其上面布置的刀具受到的反力無(wú)法相互抵消，切削反力傳遞給盾體，容易造成對(duì)周邊土體的擾動(dòng)，如果控制不好的話，極易造成開挖的沉降量超標(biāo)；另外其后部的攪拌棒的運(yùn)行軌跡也是以曲柄長(zhǎng)度為半徑的圓，其攪拌范圍相對(duì)于整個(gè)開挖面來(lái)說(shuō)極其有限，布置數(shù)量少的話起不到改良土體的作用，布置數(shù)量多的話將大大增加刀盤的扭矩，且形成反作用力對(duì)盾體的平衡不利。

2.2 組合刀盤的優(yōu)缺點(diǎn)

組合刀盤的結(jié)構(gòu)形式利用了圓形刀盤的切削區(qū)域前后交叉，驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單可靠，相對(duì)于偏心多軸刀盤，圓形刀盤開挖過(guò)程中，刀盤的切削反力可以相互抵消，因此對(duì)周圍土體的擾動(dòng)小，地面沉降比較容易控制；另其攪拌棒的運(yùn)行半徑要遠(yuǎn)大于偏心多軸刀盤，布置合理的話，幾乎可以覆蓋整個(gè)斷面，土體改良效果好，對(duì)于土壓平衡的形成有利，也更有利于地面沉降的控制，目前市場(chǎng)上6×4米矩形頂管機(jī)采用一大四小的刀盤組合形式或六刀盤組合形式的刀盤，在實(shí)際施工中，其地面沉降量可以控制+1cm---3cm之間。

但其每個(gè)刀盤的開挖范圍都是圓形，因此無(wú)論如何組合，都無(wú)法達(dá)到矩形截面的全斷面開挖，存在在盲區(qū)是其最大的缺點(diǎn)。

2.3 仿形刀盤的優(yōu)缺點(diǎn)

仿形刀盤形式主要用于日本的隧道開挖技術(shù)，它是基于控制理論來(lái)達(dá)到對(duì)矩形斷面的仿形開挖，多用在日系的盾構(gòu)機(jī)上。它的優(yōu)點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)對(duì)稱，受力均勻，對(duì)土體的擾動(dòng)小，有利于機(jī)頭的頂進(jìn)，開挖率可以達(dá)到100%。

但其傳動(dòng)系統(tǒng)較復(fù)雜，長(zhǎng)距離掘進(jìn)的可靠性受到工作環(huán)境惡劣的制約。另外由于地下掘進(jìn)工程的不可逆性和操作空間的限制，不能不對(duì)掘進(jìn)設(shè)備的可靠性提出苛刻的要求。而且該種刀盤形式只適應(yīng)正方形斷面。應(yīng)用于矩形斷面，必須依靠搭配組成一定長(zhǎng)寬比的矩形。

3 結(jié)論與討論

上述幾種矩形頂管機(jī)的刀盤設(shè)計(jì)各有優(yōu)缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)矩形頂管機(jī)的時(shí)候，要結(jié)合工程周邊情況、項(xiàng)目造價(jià)、覆土深淺、管線情況等綜合考慮。通過(guò)對(duì)比得出以下結(jié)論：

1、偏心多軸刀盤適用于隧道埋深較大，隧道上部管線較少，隧道之間的間距較小的工程；

2、組合刀盤形式適用于隧道長(zhǎng)寬比大約在3:2、管線情況較復(fù)雜、沉降量要求控制嚴(yán)格的隧道工程；

3、仿形刀盤以及OHM工法刀盤在國(guó)內(nèi)未見運(yùn)用，其性能有待驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉平,戴燕超.矩形頂管機(jī)的研究和設(shè)計(jì).市政技術(shù).2005,(3):92～95.

[2] 呂建中，石元奇，樓如岳.大斷面矩形隧道偏心多軸頂管機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用.上海建設(shè)科技.2004，（2）:16～18.

[3] 邢蘇寧.矩形箱涵頂管掘進(jìn)機(jī)刀盤仿形組合形式的研究.地質(zhì)裝備.2007，（8）:17～19.

第4篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：公路隧道 改擴(kuò)建 方案 施工工序

從1888年修建獅球嶺隧道開始，到19世紀(jì)70年代我國(guó)已經(jīng)修建了大量的隧道。但是由于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件、施工技術(shù)等各方面的限制以及交通的需求量較小，已修建的鐵路、公路隧道多以單線為主。

高速路的大量修建，為了滿足線路技術(shù)指標(biāo)、縮短路程和行車時(shí)間、減少病害，提高運(yùn)營(yíng)效益，隧道的優(yōu)越性日益顯著。為了適應(yīng)當(dāng)前的運(yùn)輸需要、提高運(yùn)輸能力以及滿足安全行駛的需要，隧道由原來(lái)的單線隧道發(fā)展到雙線或者多線，既有隧道的改擴(kuò)建工程逐步提上日程。

隧道改擴(kuò)建是指對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不能滿足運(yùn)輸要求的既有隧道進(jìn)行技術(shù)改擴(kuò)建，主要內(nèi)容包括調(diào)整線路平、縱斷面，擴(kuò)大隧道凈空，增設(shè)洞內(nèi)建筑物或者對(duì)隧道局部損壞地段的補(bǔ)強(qiáng)與修復(fù)。對(duì)既有線進(jìn)行技術(shù)改建而要求隧道改擴(kuò)建的一般形式有：既有單線隧道改建，既有單線隧道改建為雙線或多線隧道，以及既有單線隧道改建并增建復(fù)線隧道。

但在一些地區(qū)，由于受地質(zhì)地形條件和施工條件限制，不能新建復(fù)線，只能在既有隧道的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)挖，擴(kuò)大隧道凈空斷面以增加行車車道，滿通客流量增加的行車需求。

1.改擴(kuò)建方案

由于既有公路隧道所處地形、地質(zhì)、施工技術(shù)、交通量及其長(zhǎng)度的不同，隧道改擴(kuò)建的方案也不近相同，具體可分為如下幾種形式

（1）單洞雙向兩車道隧道改建為雙洞單向兩車道隧道；這是隧道改擴(kuò)建最為簡(jiǎn)單的一種形式，直接在原來(lái)隧道左邊或者右邊以一定的距離修一條新的隧道。

（2）雙洞單向兩車道隧道改建為雙洞單向三車道隧道；這種改建方式比較復(fù)雜，需要在既有隧道上進(jìn)行擴(kuò)挖，擴(kuò)挖的形式一般有以下三種：①原隧道左側(cè)大部分?jǐn)U挖（對(duì)于一個(gè)單洞來(lái)說(shuō)）；②原隧道右側(cè)大部分?jǐn)U挖；③原隧道處在擴(kuò)挖斷面的中部。

（3）雙洞單向兩車道隧道改建為8車道隧道；擴(kuò)建形式有兩種：①改建為雙洞單向四車道隧道；②改建為四洞單向兩車道隧道。

2.方案分析

（1）方案（1）最為重要的是修建新隧道盡量少擾動(dòng)既有隧道，這就要求修建新隧道距原隧道中心滿足一定的要求，盡量避免兩個(gè)隧道為小凈距隧道。

表1 分離式雙洞的隧道最小凈距

注：B指的是隧道開挖寬度。

（2）方案（2）擴(kuò)挖形式有三種，分別針對(duì)不同的情況：

1）當(dāng)既有兩隧道中心距太小或者向中間擴(kuò)挖形成小凈距隧道，兩隧道分別向兩側(cè)擴(kuò)挖。優(yōu)點(diǎn)：①隧道在擴(kuò)建的過(guò)程中，能夠有效減少對(duì)兩隧道中間部分圍巖的擾動(dòng)；②擴(kuò)挖在不拆除原有隧道支護(hù)上進(jìn)行，不影響原有隧道車輛通行；③擴(kuò)挖斷面支護(hù)結(jié)束后，拆除原有隧道支護(hù)，交通管制時(shí)間段。缺點(diǎn)： ①開挖空間小，不利于大型機(jī)械開挖，施工進(jìn)度慢；②需要施做臨時(shí)支撐，降低施工速度。

2）當(dāng)既有隧道中心距較大遠(yuǎn)或者向中間擴(kuò)挖不能形成小凈距隧道，兩隧道向中間擴(kuò)挖。優(yōu)點(diǎn)：①隧道擴(kuò)挖距離較近，有利于施工機(jī)械調(diào)配，現(xiàn)場(chǎng)許多設(shè)施可以共用。缺點(diǎn)：①隧道擴(kuò)挖距離較近，開挖過(guò)程中，對(duì)中間的圍巖擾動(dòng)比較大，容易出現(xiàn)圍巖坍塌；②隧道開挖斷面近，兩個(gè)洞施工干擾比較大，降低了施工進(jìn)度。

3）當(dāng)既有隧道中心較小且隧道向兩邊擴(kuò)挖受限制（比如一側(cè)埋深較淺、偏壓），這樣只能使原隧道處于擴(kuò)挖斷面的中部。優(yōu)點(diǎn)：①開挖斷面分布均勻，有利于在原隧道支護(hù)基礎(chǔ)上進(jìn)行全斷面開挖，施工速度快，對(duì)上部圍巖擾動(dòng)次數(shù)少，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；②開挖空間大，施做臨時(shí)支撐、加固圍巖比較容易。缺點(diǎn)：①上部圍巖若不能及時(shí)支護(hù)，容易塌方，造成施工事故；②需要施做臨時(shí)支撐，減緩了施工速度，不利于施工進(jìn)度的管理。③在施工過(guò)程中，需要對(duì)交通管制，干擾車輛的正常通行。

（3）方案（3）有兩種擴(kuò)挖形式，有如下特點(diǎn)：

1）當(dāng)隧道圍巖地質(zhì)較好，適宜擴(kuò)挖成大斷面，就改建為雙洞單向四車道的形式。優(yōu)點(diǎn)：①斷面大，有利于機(jī)械化施工，提高施工速度；缺點(diǎn)：①開挖斷面大，初期支護(hù)的時(shí)間較長(zhǎng)，圍巖外露的時(shí)間較長(zhǎng)，容易坍塌，造成工程事故；②需要拆除原隧道襯砌，耗時(shí)費(fèi)力，增加成本。

2）當(dāng)隧道圍巖地質(zhì)條件較差，又滿足整條線路線形要求，就改為四洞單向兩車道的形式；優(yōu)點(diǎn)：①直接在原隧道附近修建兩條新隧道，不影響原有隧道車輛通行，不必拆除原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)；②運(yùn)用已經(jīng)很成熟的開挖方法，便于大型機(jī)械化施工，施工速度快。缺點(diǎn)：①爆破震動(dòng)影響原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)，局部襯砌結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)裂縫，新隧道修筑結(jié)束后，需要對(duì)原隧道進(jìn)行加固處理。

3.方案選擇原則

（1）根據(jù)既有隧道形式和交通量大小，選擇隧道改擴(kuò)建方案；

（2）根據(jù)既有隧道中心距的大小和所處地形，選擇隧道改擴(kuò)建方案；

（3）根據(jù)既有隧道工程地質(zhì)條件，選擇隧道的改擴(kuò)建方案。

4.隧道改擴(kuò)建方案的施工方法舉例

在既有隧道改擴(kuò)建實(shí)例當(dāng)中，日本大藏隧道施工技術(shù)值得我國(guó)公路隧道改擴(kuò)建工程借鑒。大藏隧道位于日本北九州島國(guó)道高速4號(hào)線，因交通量增加的需求，須將其中長(zhǎng)度170m的兩車道隧道段擴(kuò)挖為三車道隧道。在施工中，既有的兩車道仍需通車。其施工程序如圖1所示。大藏隧道的擴(kuò)挖斷面除建筑限界要求求之外，考慮擴(kuò)挖中使用機(jī)具所占空間，擬定為可使用施工機(jī)具斷面及可使用小型機(jī)具的最小斷面。為維持施工中行駛車輛安全，車道凈空在線設(shè)置門字型鋼制防護(hù)板，避免敲除既有隧道的襯砌直接掉落，并可作為施工機(jī)具的工作平臺(tái)。

圖1大藏隧道擴(kuò)挖施工工序

5.結(jié)論

本文就既有隧道改擴(kuò)建方案做出歸納，分析了各個(gè)方案適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)，給出隧道改擴(kuò)建方案的指導(dǎo)原則，為以后的隧道改擴(kuò)建工程提供了一定的借鑒和參考意義。最后介紹了日本大藏隧道改擴(kuò)建施工方法，對(duì)我們以后隧道改擴(kuò)建施工技術(shù)有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李煜川.既有隧道擴(kuò)建工程的施工力學(xué)行為研究[M].2008.

[2]武建強(qiáng).公里隧道擴(kuò)建開挖方案比選及施工力學(xué)行為研究[M].2009.

第5篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】：隧道工程，盾構(gòu)姿態(tài)，自動(dòng)測(cè)量，系統(tǒng)開發(fā)

1引言

盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)實(shí)時(shí)正確測(cè)定，是隧道順利推進(jìn)和確保工程質(zhì)量的前提，其重要性不言而喻。在盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高的今天，甚至日掘進(jìn)量超過(guò)二十米，可想而知，測(cè)量工作的壓力是相當(dāng)大的。這不僅要求精度高，不出錯(cuò)；還必須速度快，對(duì)工作面交叉影響盡可能小。因此，為了能夠在隧道施工過(guò)程中及時(shí)準(zhǔn)確給出方向偏差，并予以指導(dǎo)糾偏，國(guó)內(nèi)外均有研制的精密自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)用于隧道工程中，對(duì)工程起到了很好的保證作用。

1.1國(guó)內(nèi)使用簡(jiǎn)況

國(guó)內(nèi)隧道施工中測(cè)量盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)所采用的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有：德國(guó)VMT公司的SLS—T方向引導(dǎo)系統(tǒng)；英國(guó)的ZED系統(tǒng)；日本TOKIMEC的TMG—32B（陀螺儀）方向檢測(cè)裝置等等。所采用的設(shè)備都是由國(guó)外進(jìn)口來(lái)的。據(jù)了解，目前有些地鐵工程中（如廣州、南京）在用SLS—T系統(tǒng)，應(yīng)用效果尚好。

總的來(lái)看，工程中使用自動(dòng)系統(tǒng)的較少。究其原因：一是設(shè)備費(fèi)或租賃費(fèi)較昂貴；二是對(duì)使用者要求高，普通技術(shù)人員不易掌握；三是有些系統(tǒng)的操作和維護(hù)較人工方法復(fù)雜，在精度可靠性上要輔助其它方法來(lái)保證。

1.2國(guó)外系統(tǒng)簡(jiǎn)況

國(guó)外現(xiàn)有系統(tǒng)其依據(jù)的測(cè)量原理，是把盾構(gòu)機(jī)各個(gè)姿態(tài)量（包括：坐標(biāo)量—X.Y.Z，方位偏角、坡度差、軸向轉(zhuǎn)角）分別進(jìn)行測(cè)定，準(zhǔn)確性和時(shí)效性受系統(tǒng)構(gòu)架原理和測(cè)量方法限制，其系統(tǒng)或者很復(fù)雜而降低了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，加大了投入的成本，或者精度偏低，或者功能不足，需配合其他手段才能完成。

國(guó)外生產(chǎn)的盾構(gòu)設(shè)備一般備有可選各自成套的測(cè)量與控制系統(tǒng)，作業(yè)方式主要以單點(diǎn)測(cè)距定位、輔以激光方向指向接收靶來(lái)檢測(cè)橫向與垂向偏移量的形式為主。另外要有縱、橫兩個(gè)精密測(cè)傾儀輔助[7]。有些（日本）盾構(gòu)機(jī)廠商提供的測(cè)控裝置中包括陀螺定向儀，采用角度與距離積分的計(jì)算方法[1][2]，對(duì)較長(zhǎng)距離和較長(zhǎng)時(shí)間推進(jìn)后的盾構(gòu)機(jī)方位進(jìn)行校核，但精度偏低，對(duì)推進(jìn)只起到有限的參考作用。

2系統(tǒng)開發(fā)思路與功能特點(diǎn)

2.1開發(fā)思路

基于對(duì)已有同類系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)的分析，為達(dá)到更好的實(shí)用效果，我們就此從新進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，理論原理和方法同過(guò)去有所不同，主要體現(xiàn)在：其一，系統(tǒng)運(yùn)行不采用直接激光指向接收靶的引導(dǎo)方式，而是根據(jù)測(cè)點(diǎn)精確坐標(biāo)值來(lái)對(duì)盾構(gòu)機(jī)剛體進(jìn)行獨(dú)立解算，計(jì)算盾構(gòu)姿態(tài)元素的精確值，擯棄以往積分推算方法，防止誤差積累；其二，選用具有自主開發(fā)功能的高精度全自動(dòng)化的測(cè)量機(jī)器人，測(cè)量過(guò)程達(dá)到完全自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)智能控制；其三，在理論上將平面加高程的傳統(tǒng)概念，按空間向量歸算，在理論上以三維向量表達(dá)，簡(jiǎn)化測(cè)量設(shè)置方式和計(jì)算過(guò)程。

目前全站儀具備了過(guò)去所沒(méi)有的自動(dòng)搜索、自動(dòng)瞄準(zhǔn)、自動(dòng)測(cè)量等多種高級(jí)功能，還具有再開發(fā)的能力，這為我們得以找到另外的測(cè)量盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)的方法，提供了思路上和技術(shù)上的新途徑。

系統(tǒng)開發(fā)著眼于克服傳統(tǒng)測(cè)控方式的缺點(diǎn)，提高觀測(cè)可靠性和測(cè)量的及時(shí)性，減少時(shí)間占用，最大限度降低人工測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度，避免大的偏差出現(xiàn)，有利于盾構(gòu)施工進(jìn)度，提高施工質(zhì)量，在總體上提高盾構(gòu)法隧道施工水平。系統(tǒng)設(shè)計(jì)上改進(jìn)其他方式的缺點(diǎn)，在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中無(wú)需人工干預(yù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)盾構(gòu)姿態(tài)測(cè)量。

2.2原理與功能特點(diǎn)

盾構(gòu)機(jī)能夠按照設(shè)計(jì)線路正確推進(jìn)，其前提是及時(shí)測(cè)量、得到其準(zhǔn)確的空間位置和姿態(tài)方向，并以此為依據(jù)來(lái)控制盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)，及時(shí)進(jìn)行糾正。系統(tǒng)功能特點(diǎn)與以往方式不同，主要表現(xiàn)在：

(1)獨(dú)特的同步跟進(jìn)方式：本系統(tǒng)采用同步跟進(jìn)測(cè)量方式，較好克服了隨著掘進(jìn)面推進(jìn)測(cè)點(diǎn)越來(lái)越遠(yuǎn)造成的觀測(cè)困難和不便。

(2)免除輔助傳感器設(shè)備，六要素一次給出（六自由度）。

(3)三維向量導(dǎo)線計(jì)算：系統(tǒng)充分利用測(cè)量機(jī)器人(LeicaTCA全站儀)的已有功能，直接測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）,采用新算方法——“空間向量”進(jìn)行嚴(yán)密的姿態(tài)要素求解。

(4)運(yùn)行穩(wěn)定精度高：能充分滿足隧道工程施工對(duì)精度控制的要求以及對(duì)運(yùn)行穩(wěn)定性的要求。

(5)適用性強(qiáng)：能耐高低溫，適于條件較差的施工環(huán)境中的正常運(yùn)行（溫度變化大，濕度高，有震動(dòng)的施工環(huán)境）。

圖1系統(tǒng)主信息界面示意

系統(tǒng)連續(xù)跟蹤測(cè)定當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)的三維空間位置、姿態(tài)，和設(shè)計(jì)軸線進(jìn)行比較獲得偏差信息。在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的主要信息如圖一所示。包括：盾構(gòu)機(jī)兩端（切口中心和盾尾中心）的水平偏差和垂直偏差及盾構(gòu)機(jī)剛體三個(gè)姿態(tài)轉(zhuǎn)角：1)盾購(gòu)機(jī)水平方向偏轉(zhuǎn)角（方位角偏差）、2)盾構(gòu)機(jī)軸向旋轉(zhuǎn)角、3)盾構(gòu)機(jī)縱向坡度差（傾斜角差），以及測(cè)量時(shí)間和盾構(gòu)機(jī)切口的當(dāng)前里程，并顯示盾構(gòu)機(jī)切口所處位置的線路設(shè)計(jì)要素。

2.3運(yùn)行流程

系統(tǒng)采用跟蹤式全自動(dòng)全站儀（測(cè)量機(jī)器人），在計(jì)算機(jī)的遙控下完成盾構(gòu)實(shí)時(shí)姿態(tài)跟蹤測(cè)量。測(cè)量方式如圖二所示：由固定在吊籃（或隧道壁）上的一臺(tái)自動(dòng)全站儀[T2]和固定于隧道內(nèi)的一個(gè)后視點(diǎn)Ba，組成支導(dǎo)線的基準(zhǔn)點(diǎn)與基準(zhǔn)線。按連續(xù)導(dǎo)線形式沿盾構(gòu)推進(jìn)方向，向前延伸傳遞給在同步跟進(jìn)的車架頂上安置的另一臺(tái)自動(dòng)全站儀[T1]及棱鏡，由測(cè)站[T1]測(cè)量安置于盾構(gòu)機(jī)內(nèi)的固定點(diǎn){P1}、{P2}、{P3}，得到三點(diǎn)的坐標(biāo)。盾構(gòu)機(jī)本體上只設(shè)定三個(gè)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)。該方式能較好地解決激光指向式測(cè)量系統(tǒng)的痼疾——對(duì)曲線段推進(jìn)時(shí)基準(zhǔn)站設(shè)置與變遷頻繁的問(wèn)題。

2.4剛體原理

盾構(gòu)機(jī)體作為剛體，理論上不難理解，剛體上三個(gè)不共線的點(diǎn)唯一地確定其空間位置與姿態(tài)。由三測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)值，按向量歸算方法（另文），解算得出盾構(gòu)機(jī)特征點(diǎn)坐標(biāo)與姿態(tài)角度精確值。即通過(guò)三維向量歸算直接求得盾構(gòu)機(jī)切口和盾尾特征部位中心點(diǎn)O1和O2當(dāng)前的三維坐標(biāo)（X01、Y01、Z01和X02、Y02、Z02）。同時(shí)根據(jù)里程得到設(shè)計(jì)所對(duì)應(yīng)的理論值，兩者比較得出偏差量。

2.5系統(tǒng)初始化操作

系統(tǒng)初始化包括四項(xiàng)內(nèi)容：

1)設(shè)置盾構(gòu)機(jī)目標(biāo)測(cè)點(diǎn)和后視基準(zhǔn)點(diǎn)；

2)固定站和動(dòng)態(tài)站上全站儀安置；

3)盾構(gòu)控制室內(nèi)計(jì)算機(jī)與全站儀通訊纜連接；

4)系統(tǒng)運(yùn)行初態(tài)數(shù)據(jù)測(cè)定和輸入。

在固定站[T2]換位時(shí)，相關(guān)的初態(tài)數(shù)據(jù)須重測(cè)重設(shè)，而其他幾項(xiàng)只在首次安裝時(shí)完成即可。

F1鍵啟動(dòng)系統(tǒng)。固定的[T2]全站儀后視隧道壁上的Ba后視點(diǎn)（棱鏡）進(jìn)行系統(tǒng)的測(cè)量定向。[T2]和安裝于盾構(gòu)機(jī)車架頂上的[T1]全站儀（隨車架整體移動(dòng)）以及固定于盾構(gòu)機(jī)內(nèi)的測(cè)量目標(biāo)（反射鏡）P1、P2、P3構(gòu)成支導(dǎo)線進(jìn)行導(dǎo)線自動(dòng)測(cè)量。

2.6運(yùn)行操作與控制

本系統(tǒng)在兩個(gè)測(cè)站點(diǎn)[T1]、[T2]安裝自動(dòng)全站儀，由通信線與計(jì)算機(jī)連接，除計(jì)算機(jī)“開”與“關(guān)”外，運(yùn)行中無(wú)須人員操作和干予，計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后直接進(jìn)入自動(dòng)測(cè)量狀態(tài)界面，當(dāng)系統(tǒng)周而復(fù)始連續(xù)循環(huán)運(yùn)行時(shí)，能夠智能分析工作狀態(tài)來(lái)調(diào)整循環(huán)周期（延遲時(shí)間），直到命令停止測(cè)量或退出。

3系統(tǒng)軟件與設(shè)備構(gòu)成

3.1軟件開發(fā)依據(jù)的基礎(chǔ)

測(cè)量要素獲得是系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，選用瑞士Leica公司TCA自動(dòng)全站儀（測(cè)量機(jī)器人）及相應(yīng)的配件，構(gòu)成運(yùn)行硬件基礎(chǔ)框架?；赥CA自動(dòng)全站儀系列的接口軟件GeoCom和空間向量理論及定位計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)即時(shí)空間定位，這在設(shè)計(jì)原理上不同于現(xiàn)有同類系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)自動(dòng)測(cè)量運(yùn)行程序，讓IPC機(jī)和通訊設(shè)備遙控全站儀自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，完成全部跟蹤跟進(jìn)測(cè)量任務(wù)。

3.2系統(tǒng)硬件組成的五個(gè)部分

■全自動(dòng)全站儀

測(cè)量主機(jī)采用瑞士徠卡公司的TCA1800自動(dòng)測(cè)量全站儀，它是目前同類儀器中性能最完善可靠的儀器之一。TCA1800的測(cè)角精度為±1”、測(cè)距精度為1mm+2ppm；儀器可以在同視場(chǎng)范圍內(nèi)安裝二個(gè)棱鏡并實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量，使觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置自由靈活，大大提高了系統(tǒng)測(cè)量的精度。

■測(cè)量附屬設(shè)備

包括棱鏡和反射片等。

■自動(dòng)整平基座

德國(guó)原裝設(shè)備，糾平范圍大(10o48’)，反應(yīng)快速靈敏(±32”)。

■工業(yè)計(jì)算機(jī)

系統(tǒng)控制采用日本的CONTECIPCRT/L600S計(jì)算機(jī)，它能在震動(dòng)狀態(tài)、5。~50。C及80%相對(duì)濕度環(huán)境中正常運(yùn)行，工礦環(huán)境下能夠防塵、防震、防潮。其配置如下：

——Pentiun(r)-MMX233HZ處理器

——32M內(nèi)存

——10G硬盤或更高

——3.5英寸軟驅(qū)

——SuperVGA1024*768液晶顯示器

——PC/AT（101/102鍵）鍵盤接口

——標(biāo)準(zhǔn)PS/2鼠標(biāo)接口

——8串口多功能卡（內(nèi)置于計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽）

■雙向通訊（全站儀D計(jì)算機(jī)）設(shè)備

系統(tǒng)長(zhǎng)距離雙向數(shù)據(jù)通訊設(shè)備采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的元器件，性能優(yōu)良，使得本系統(tǒng)通訊距離允許長(zhǎng)達(dá)1000米（通常200米以內(nèi)即滿足系統(tǒng)使用要求），故障率較國(guó)外同類系統(tǒng)低得多，約減少90％以上。通訊原理如圖三所示。

3.3系統(tǒng)硬件組成簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)

從設(shè)備構(gòu)成可知，系統(tǒng)不使用陀螺儀，也不必配裝激光發(fā)射接收裝置，并舍去其他許多系統(tǒng)所依賴的傳感設(shè)備或測(cè)傾儀設(shè)備，從而最大限度地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)成，系統(tǒng)簡(jiǎn)化提高了其健壯性，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)和最優(yōu)。

帶來(lái)上述優(yōu)點(diǎn)的原因，在于機(jī)器人良好的性能和高精度以及定位原理上直接采用三維框架，通過(guò)在計(jì)算理論和方法上突破過(guò)去傳統(tǒng)方式的框框，使之能夠高精度直接給出盾構(gòu)機(jī)上任意（特征）點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X，Y，Z）以及三個(gè)方向的（偏轉(zhuǎn)）角度（α，β，γ），這樣在盾構(gòu)機(jī)定位定向中，即使是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的盾構(gòu)機(jī)也能夠簡(jiǎn)單地同時(shí)確定任意多個(gè)特征點(diǎn)。比如DOT式雙圓盾構(gòu)需解決雙軸中心線位或其他盾構(gòu)更多軸心、以及鉸接式變角等問(wèn)題，可通過(guò)向量和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)算解出而不必增加必要觀測(cè)。

由此可知，本構(gòu)架組成系統(tǒng)的硬件部件少，運(yùn)行更加可靠，較其他形式的姿態(tài)測(cè)量方式優(yōu)點(diǎn)明顯。實(shí)際上本系統(tǒng)的最大特點(diǎn)就是由測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)直接解算來(lái)直接給定測(cè)量對(duì)象（剛體）的空間姿態(tài)。

另外特別說(shuō)明一點(diǎn)：本系統(tǒng)由兩臺(tái)儀器聯(lián)測(cè)時(shí)，每次測(cè)量都從隧道基準(zhǔn)導(dǎo)線點(diǎn)開始，測(cè)量運(yùn)行過(guò)程中每點(diǎn)和每條邊在檢驗(yàn)通過(guò)之后才進(jìn)行下步。得到的姿態(tài)結(jié)果均相互獨(dú)立，無(wú)累積計(jì)算，故系統(tǒng)求解計(jì)算中無(wú)累計(jì)性誤差存在。因此，每次結(jié)果之間可以相互起到檢核作用，從而避免產(chǎn)生人為的或系統(tǒng)數(shù)據(jù)的運(yùn)行錯(cuò)誤。這種每次直接給出獨(dú)立盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)六要素（X，Y，Z，α，β，γ）的測(cè)算模式，在同類系統(tǒng)中是首次采用。

冗余觀測(cè)能夠避免差錯(cuò)，也是提高精度的有效方法。最短可設(shè)置每三分鐘測(cè)定一次盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)，由此產(chǎn)生足量冗余，不僅確保了結(jié)果的準(zhǔn)確，也保證了提供指導(dǎo)信息的及時(shí)性，同時(shí)替代了隧道不良環(huán)境中的人工作業(yè)，改善了盾構(gòu)隧道施工信息化中的一個(gè)重要但較薄弱的環(huán)節(jié)。

4工程應(yīng)用及結(jié)論

4.1工程應(yīng)用

上海市共和新路高架工程中山北路站～延長(zhǎng)路站區(qū)間盾構(gòu)推進(jìn)工程，本系統(tǒng)在該隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)中成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)量，通過(guò)了貫通檢驗(yàn)。該工程包括上行線和下行線二條隧道，單線全長(zhǎng)1267米。每條隧道包含15段平曲線（直線、緩和曲線、圓曲線）和17段豎曲線（坡度線、圓曲線），線型復(fù)雜。

盾構(gòu)姿態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于2001年12月11日至2002年3月7日在盾構(gòu)推進(jìn)施工中調(diào)試應(yīng)用。首先在下行線（里程SK15+804～SK16+103）安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，調(diào)試獲得成功，由于下行線推進(jìn)前方遇到灌注樁障礙被迫停工，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)移安裝到上行線的盾構(gòu)推進(jìn)施工中使用，直到上行線于2002年3月7日準(zhǔn)確貫通，取得滿意結(jié)果。

4.2系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果精度分析

盾構(gòu)機(jī)非推進(jìn)狀態(tài)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)精度估計(jì)分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)試和施工運(yùn)行引導(dǎo)推進(jìn)表明，系統(tǒng)在盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中連續(xù)跟蹤測(cè)量盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)運(yùn)行狀況良好。測(cè)量一次大約2~3分鐘。在“停止”狀態(tài)測(cè)得數(shù)據(jù)中，里程是不變的，此時(shí)的偏差變化，直接反映出系統(tǒng)在低度干擾狀態(tài)下的內(nèi)符合穩(wěn)定性，其數(shù)據(jù)——偏差量用來(lái)指導(dǎo)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)和糾偏。盾構(gòu)不推進(jìn)所測(cè)定盾構(gòu)機(jī)偏差的較差<±1cm，盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)測(cè)定盾構(gòu)機(jī)偏差的誤差<±2cm。表三中和人工測(cè)量的結(jié)果對(duì)比，考慮對(duì)盾構(gòu)機(jī)特征點(diǎn)預(yù)置是獨(dú)立操作的，從而存在的不共點(diǎn)誤差，由此推估測(cè)量結(jié)果和人工測(cè)量是一致的，在盾構(gòu)機(jī)貫通進(jìn)洞時(shí)得到驗(yàn)證。

4.3開發(fā)與應(yīng)用小結(jié)

經(jīng)數(shù)據(jù)隨機(jī)抽樣統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出中誤差（表一、表二）表明：以兩倍中誤差為限值，盾構(gòu)機(jī)停止和推進(jìn)兩種狀態(tài)偏差結(jié)果的中誤差均小于±20毫米，滿足規(guī)范要求。

為了檢核盾構(gòu)姿態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)測(cè)精度，仍采用常規(guī)的人工測(cè)量方法，測(cè)定切口和盾尾的水平偏差和垂直偏差，并與同里程的自動(dòng)測(cè)量記錄相比較（表三），求得二者的較差()。由于二者各自確定的切口中心點(diǎn)O1和盾尾中心點(diǎn)O2不一致偏差約為2cm，所以各自測(cè)定的偏差不是相對(duì)于同一中心點(diǎn)的，即二者之間先期存在著系統(tǒng)性差值。

通過(guò)工程實(shí)用運(yùn)行，對(duì)多種困難條件適應(yīng)性檢驗(yàn)，系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的性能：

1)實(shí)時(shí)性——系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量反映當(dāng)前盾構(gòu)機(jī)空間(六自由度)狀態(tài)；

2)動(dòng)態(tài)性——系統(tǒng)自動(dòng)跟蹤跟進(jìn)，較好解決了彎道轉(zhuǎn)向問(wèn)題；

3)簡(jiǎn)易性——系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，操作和維護(hù)方便，易于推廣使用；

4)快速性——系統(tǒng)測(cè)量一次僅需約兩分鐘；

5)準(zhǔn)確性——結(jié)果準(zhǔn)確精度高，滿足規(guī)范要求，在各種工況狀態(tài)都小于±20毫米；

6)穩(wěn)定性——適應(yīng)震動(dòng)潮濕的地下隧道環(huán)境，系統(tǒng)可以長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。

本系統(tǒng)已成功用于上海市復(fù)興東路越江隧道?11.22米大型泥水平衡盾構(gòu)推進(jìn)中。我們相信對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，精確度高，維護(hù)方便的盾構(gòu)姿態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在盾構(gòu)施工中將發(fā)揮其應(yīng)有作用。

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第6篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】雙側(cè)壁導(dǎo)坑法；軟巖；隧道施工；技術(shù)方法

在大斷面軟巖隧道施工過(guò)程中采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法能有效確保施工安全，該方法又稱雙側(cè)壁導(dǎo)洞法和眼鏡工法。在施工過(guò)程中通過(guò)建立健全的圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行全面化、信息化的管理，并隨時(shí)檢查施工動(dòng)態(tài)，根據(jù)實(shí)際情況合理安排，及時(shí)調(diào)整和設(shè)計(jì)，全方位確保施工安全。由于大多數(shù)的隧道進(jìn)出口都存在土質(zhì)差，節(jié)理發(fā)育不完整，裂痕較多，存在淺埋的現(xiàn)象的特點(diǎn)，然而這些不利因素都會(huì)造成開挖的不安全。其大斷面隧道的面積多在100m 2 以上，如果還使用常規(guī)的臺(tái)階發(fā)開挖，將會(huì)極易造成拱頂大面積暴露松動(dòng)導(dǎo)致坍塌，此類情況均采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法設(shè)計(jì)。

1 工程概況

選擇某鐵路隧道施工工程，其隧道為雙線隧道，凈長(zhǎng)775米、寬12.06米、高8.92米，在毛洞開挖期間，最大寬度為13.56米，開挖斷面達(dá)98.2平方米。針對(duì)該鐵路隧道出洞口地段的形狀和其地段形狀加強(qiáng)黃土段的淺埋范圍以及其軟巖大面積特點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隧道開挖難度較大，對(duì)此根據(jù)其實(shí)際特點(diǎn)和軟巖大面積特點(diǎn)設(shè)計(jì)了雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖方案。

2 開挖方案設(shè)計(jì)原理

大斷面軟巖隧道施工過(guò)程中采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，就是通過(guò)雙側(cè)壁導(dǎo)坑將大斷面進(jìn)行分割，使其成為兩個(gè)或多個(gè)對(duì)稱、獨(dú)立的小斷面，使其導(dǎo)坑斷面似橢園形，有圓順的周邊輪廓，同時(shí)在分割過(guò)程中應(yīng)避免應(yīng)力集中。在施工初期，將采用格柵鋼架、掛網(wǎng)、噴混凝土柔性支護(hù)體系，加之一些防護(hù)措施。為了使斷面及時(shí)閉合，應(yīng)充分利用巖石的承受能力來(lái)控制巖石的變形程度。

3 開挖方案設(shè)計(jì)方法

根據(jù)大斷面軟巖特點(diǎn)將其分為四塊：①左、右側(cè)壁導(dǎo)坑；②上部核心土；③下臺(tái)階；④底拱。同時(shí)，在開挖過(guò)程中，可先在短隧道中挖通導(dǎo)坑，導(dǎo)坑挖通后再進(jìn)行開挖臺(tái)階。

4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工工藝

4.1 開挖方式

①遇到結(jié)構(gòu)較為特殊的巖石，我們多采用人工預(yù)裂爆破的方法，并且采用側(cè)壁導(dǎo)坑雙側(cè)掏槽的方法。爆破多為從周邊開始向內(nèi)爆破，利用機(jī)械開挖開挖斷面，會(huì)造成斷裂。②在開挖過(guò)程中容易遇到頑石，孤石，我們會(huì)采取利用風(fēng)鎬進(jìn)行敲擊或者爆破，挖掘機(jī)來(lái)對(duì)其拆除。③在機(jī)械挖掘的過(guò)程中，很容易造成巖石破碎，如果開挖不當(dāng)，則會(huì)造成巖體更大的擾動(dòng)。所以我們還要運(yùn)動(dòng)人工的輔助，才可對(duì)其合理的挖掘。

4.2 爆破工藝

4.2.1 炮眼深度L

通過(guò)分析，受爆破地震動(dòng)強(qiáng)度能直接影響其炮眼深度，對(duì)此，應(yīng)按照爆破部位來(lái)適當(dāng)調(diào)整其炮眼深度。該工程軟巖屬于Ⅴ級(jí)圍巖，其炮眼深度一般為0.5至0.8米。

4.2.2 炮眼數(shù)目N

根據(jù)其炮眼深度，炮眼直徑大約為42毫米，開挖面積為13.50平方米/次，依次計(jì)算，在單位面積范圍內(nèi)炮眼約為1.5個(gè)，該計(jì)算未包含光面爆破炮眼。

4.2.3 炮眼布置

①沿爆破輪廓設(shè)置光面爆破眼，間距：E=（8-12）d（d為炮眼直徑），炮眼間距40至50cm，炮眼直徑42mm，能滿足E值要求。抵抗線：W=（1.0-1.5），裝藥集中度q控制在0.1-0.15kg/m之間，周邊眼可適當(dāng)增加數(shù)量，減小間距和單孔裝藥量。②掏槽眼采用復(fù)合式楔形掏槽，左右側(cè)壁導(dǎo)坑中心布置，掏槽面積2m3，中央可根據(jù)實(shí)際情況布置中空眼，達(dá)到最佳的掏槽效果。③掘進(jìn)眼循環(huán)進(jìn)尺根據(jù)開挖部位來(lái)確定爆破強(qiáng)度，由于隧道V級(jí)圍巖巖質(zhì)較易開挖，所以采用較大的系數(shù)W=15至18d[1]。

4.2.4 單眼裝藥量的計(jì)算

根據(jù)上文提到的周邊眼裝藥參數(shù)，結(jié)合公式q=k.a.w.L.λ即可算出其它炮眼的裝藥量。式中：q表示：?jiǎn)窝垩b藥量（kg）；k表示：炸藥單耗（kg/m 3 ）；a表示：炮眼間距（m）；w表示：炮眼爆破方向的抵抗線（m）；L表示：炮眼深度（m）；λ表示：炮眼炮眼部位系數(shù)[2]。

4.2.5 炮眼堵塞

采用炮泥（組分：砂：粘土：水=3：1：1）堵塞炮眼，可使炸藥在受限的情況下作充分爆炸應(yīng)力提高能量利用率，所以堵塞長(zhǎng)度應(yīng)在20厘米以下。

4.2.6 爆破器材的選擇

①炸藥。采用二號(hào)巖石銷銨炸藥，四周小藥卷炮眼直徑約為25mm，其他炮眼直徑為32mm。②雷管。孔外通過(guò)火雷管起爆，連接件和孔內(nèi)都采用非電毫秒雷管。③導(dǎo)火索及導(dǎo)爆索?；鸸芾撞捎脤?dǎo)火索引爆，周邊炮眼戒隔裝藥采用導(dǎo)爆索傳爆[3]。

4.2.7 裝藥結(jié)構(gòu)掏

槽眼和底板眼采用反向起爆，周邊眼采用間隔不偶合裝藥形式，使用導(dǎo)爆索連結(jié)各藥卷。采用雷管分段控制和孔外微差爆破相結(jié)合的方法減少單段起爆藥量和起爆次數(shù)。

4.3 爆破安全驗(yàn)算

①對(duì)飛石爆破的影響。由于隧道施工的方法多為交叉型施工，所以很容易受到爆破飛石的影響。所以，在弱爆破作業(yè)中，爆破飛石十分重要。然而采用科學(xué)的爆破順序則十分重要，其中重點(diǎn)步驟是2、4這兩步開挖的過(guò)程中，上部有臨時(shí)鋼支撐，爆破時(shí)應(yīng)注重起爆順序的控制，這樣，上部臨時(shí)鋼支撐不會(huì)受到太大影響。②提高炮眼利用率。在進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)時(shí)，我們可以通過(guò)掏槽眼增加減震孔，施行周邊眼增加導(dǎo)向孔，隔孔裝藥，能使炮眼利用率大大得到提高。③有效的改進(jìn)施工措施。如果工程中Ⅴ級(jí)圍巖破碎復(fù)雜，且埋層淺，那么施工時(shí)可再1、3步開挖的周邊眼及開挖面增打減震孔，適當(dāng)擴(kuò)大其直接（>130mm），以便提高減震效果[4]。

5 優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件

由于考慮到工期的限制，隧道沒(méi)有合理采用設(shè)計(jì)的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法開挖方案，而是采用了臺(tái)階法，這樣確保了工程按時(shí)完成。因?yàn)獒槍?duì)大斷面軟巖隧道的挖掘，此方法還存在著工序繁瑣，開采速度慢，成本較高的缺陷。所以在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)該多加關(guān)注對(duì)方案的選取，以選擇合適的施工方法，從而達(dá)到預(yù)想和效果。

綜上所述：雙側(cè)壁導(dǎo)坑法其實(shí)就是在開挖時(shí)候，將隧道開挖面分為四部分，左、右兩部分為左側(cè)壁導(dǎo)坑和右側(cè)壁導(dǎo)坑，一般情況下會(huì)先開挖兩側(cè)，然后開挖中心部分，開挖過(guò)程中需要詳細(xì)了解工程實(shí)際情況，設(shè)計(jì)多個(gè)開挖方案，選擇最適合的方案進(jìn)行開挖。在大斷面軟巖隧道施工過(guò)程中采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法能有效保障施工安全，促進(jìn)施工順利開展。與此同時(shí)，該方法也存在工序繁瑣，開挖速度慢以及成本高的缺陷，對(duì)此在隧道施工實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)詳細(xì)分析工程實(shí)際，根據(jù)其情況設(shè)計(jì)多種開采方法，再進(jìn)行綜合選取，以便達(dá)到最優(yōu)效果。

參考文獻(xiàn)

[1]王薇；王連捷；王紅才；喬子江.青藏鐵路昆侖山隧道穩(wěn)定性分析[J]，《地球?qū)W報(bào)》，2002（02）：359-362

[2]李宣高.八字嶺分岔隧道開挖方法[J]，《公路交通技術(shù)》，2006（04）：136-140

[3]姜晨光；張松華；彭建國(guó).公路隧道圍巖壓力與應(yīng)力計(jì)算方法新探[J]，《廣西交通科技》，2003（04）：19-21

第7篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】地下建筑工程；凍結(jié)法；特殊開挖方法

地下建筑工程凍結(jié)法是在建筑施工中運(yùn)用人工制冷技術(shù)，把待施工的地下工程周圍一定范圍內(nèi)的含水不穩(wěn)定巖土層凍結(jié)，使它形成封閉凍結(jié)壁，隔絕與地下水的聯(lián)系，改變巖土性質(zhì)，增加它的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，確保地下工程安全施工的方法。這種方法起源于建筑基礎(chǔ)的土壤加固。已被應(yīng)用在礦建、地鐵、水利、隧道等工程。在地下水較多，施工困難時(shí)，也能運(yùn)用冷凍法，以液氨注入地層，把隧道周圍的土壤凍結(jié)起來(lái)，進(jìn)行開挖。現(xiàn)在，凍結(jié)技術(shù)已廣泛應(yīng)用在特殊地層鑿井，基坑和擋土墻加固，盾構(gòu)隧道盾構(gòu)進(jìn)出洞周圍土體加固，地鐵、隧道聯(lián)絡(luò)通道及泵站施工、兩段隧道地下對(duì)接時(shí)土體加固和工程事故處理等方面。

1、地下工程開挖的凍結(jié)方法

1.1凍結(jié)法原理

凍結(jié)法運(yùn)用的是傳統(tǒng)的氨壓縮循環(huán)制冷技術(shù)。為形成凍結(jié)壁，在井筒周圍由地面向地層鉆一圈或數(shù)圈凍結(jié)孔。孔內(nèi)安裝凍結(jié)器。凍結(jié)站制出的低溫鹽水（-28℃左右）在凍結(jié)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，吸收周圍地層的熱量，形成凍土圓柱，并不斷擴(kuò)大交圈形成封閉的凍結(jié)壁，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的厚度和強(qiáng)度。一般將這一期間叫做積極凍結(jié)期，而把掘進(jìn)時(shí)維護(hù)凍結(jié)壁厚度期間叫做消極凍結(jié)期，吸收地層熱量的鹽水，在鹽水箱內(nèi)把熱量傳給蒸發(fā)器中的液氨，變?yōu)轱柡驼魵獍?，再被壓縮機(jī)壓縮成過(guò)熱蒸氣進(jìn)入冷凝器冷卻。把地?zé)岷蛪嚎s機(jī)作功出現(xiàn)的熱量傳給冷卻水，把這些熱量傳給大氣。

1.2凍結(jié)法的優(yōu)缺點(diǎn)

開挖地下工程的臨時(shí)支護(hù)方法，凍結(jié)法施工具有如下優(yōu)點(diǎn)：凍結(jié)法施工的適用范圍較為廣泛；施工的隔水性能較好；凍結(jié)法施工的凍結(jié)壁強(qiáng)度高；此法對(duì)所處地層擾動(dòng)較小，地面沉降控制得好；按工程需要能靈活布置凍結(jié)孔和調(diào)節(jié)冷凍液的溫度，隨時(shí)增加和控制凍土壁的厚度及強(qiáng)度。凍土墻的連續(xù)性和均勻性較好；對(duì)地層污染程度較小。

運(yùn)用凍結(jié)法施工也存在一些缺點(diǎn)，施工周期與其他支護(hù)方法相對(duì)較長(zhǎng)，設(shè)備較多，造價(jià)較高，凍脹融沉可能導(dǎo)致地面的隆起，對(duì)工程造成不良影響。凍結(jié)技術(shù)可分為豎向凍結(jié)技術(shù)，水平凍結(jié)技術(shù)和特殊工程凍結(jié)技術(shù)。

1.3凍結(jié)法的施工工藝

凍結(jié)方案選擇要全面分析隧道穿過(guò)巖層（土層）的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征，按凍結(jié)深度、冷凍設(shè)備和施工隊(duì)伍素質(zhì)統(tǒng)籌確定。要以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果為出發(fā)點(diǎn)，選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的凍結(jié)方案。如：凍結(jié)法鑿井的凍結(jié)方案有一次凍全深方案、分期凍結(jié)方案、差異凍結(jié)方案、局部?jī)鼋Y(jié)方案等。凍結(jié)深度要按地質(zhì)條件確定，凍結(jié)壁厚度取決于地壓狀況、凍土強(qiáng)度、變形特征、凍結(jié)壁暴露時(shí)間、掘進(jìn)段高及凍土溫度，凍結(jié)孔設(shè)置通常由井筒斷面、凍結(jié)深度、鉆孔允許偏差和凍結(jié)壁厚度確定，測(cè)溫孔按工程特點(diǎn)設(shè)置。

冷凍站的一般設(shè)備有氨壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等。輔助設(shè)備有氨油分離器、貯氨器、集油器、調(diào)節(jié)閥、液氨分離器和除塵器等。氨壓縮機(jī)是冷凍站的主設(shè)備，它是將飽和蒸發(fā)氨壓縮為過(guò)熱蒸氣氨，實(shí)現(xiàn)冷凝壓力，形成氨的卡諾循環(huán)。它是實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功的機(jī)械。冷凝器是用來(lái)冷卻氨，把氨由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的裝置。蒸發(fā)器是熱交換系中必要的熱交換設(shè)備。凍結(jié)法的施工工藝主要包括：安裝凍結(jié)站，凍結(jié)管施工，凍結(jié)期，維護(hù)凍結(jié)期和解凍期。

2、其他地下工程的開挖方法

2.1地下工程開挖的氣壓室法

這種方法是把開挖洞段密封好，在進(jìn)出口段布置氣密室，從洞外進(jìn)入氣密室再進(jìn)入洞內(nèi)，要經(jīng)兩層密封門，洞內(nèi)氣壓大于外壓或大氣壓12bar。用這個(gè)超壓來(lái)減少滲入洞中的水，也以此壓力改善圍巖穩(wěn)定狀況。氣壓室法要有額外的設(shè)備投資，施工速度會(huì)降低，通常只是在必須時(shí)采用。

2.2地下工程開挖的分部開挖、支護(hù)的方法

在軟弱地層中開挖洞室，一般辦法是先開挖一小部分，再用噴錨支護(hù)做全斷面保護(hù)，再不斷擴(kuò)挖，逐步支護(hù)。通常采用雙側(cè)導(dǎo)坑法，挖好一個(gè)側(cè)導(dǎo)坑，支護(hù)好，再挖另一側(cè)導(dǎo)坑，支護(hù)好。再挖掉中間遺留下來(lái)的土柱，并支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)。開挖后在其中做鋼筋混凝土二次襯砌。

2.3地下工程開挖的超前灌漿、超前錨桿法

在地下水較為豐富的工程，通常采用超前灌漿法。就是在開挖前先在掌子面上鉆孔深為20m、30m的深孔，進(jìn)行壓力固結(jié)灌漿，使要開挖洞段的巖石縫盡量固結(jié)起來(lái)并減少漏水，之后開挖。挖到灌漿深度一半時(shí)，再作一圈深孔灌漿，循環(huán)進(jìn)行。使開挖工作面在灌漿固結(jié)過(guò)的巖層中進(jìn)行。

超前錨桿法是在掌子面頂拱部位向前上方打入4~5m的錨桿，錨桿后端出露較長(zhǎng)，用噴射混凝土或鋼拱架支護(hù)好，再向前開挖1~2m，支護(hù)好，繼續(xù)打下一輪錨桿，循環(huán)作業(yè)，使開挖在頂部錨桿的保護(hù)下進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]胡楚旺.深基坑支護(hù)工程技術(shù)的淺析.陜西建筑,2010.6

[2]武亞軍等.人工凍結(jié)技術(shù)在城市地下工程中的應(yīng)用.探礦工程:巖土鉆掘工程,2006.6

[3]王秀梅等.深基坑支護(hù)技術(shù)對(duì)比分析.佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào),2009.2

第8篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】超前地質(zhì)預(yù)報(bào); TSP;地鐵施工;工作原理;技術(shù)應(yīng)用

TSP Geological Prediction and Application in the Subway Construction

Zhou Kezhang，Zhou Hao，Lu Ning，He Zhonglian，Wang Wei

（The Fourth Company of China Eighth Engineeing Burrau Ltd Qingdao 266071 ）

Abstract： This paper simply introduces TSP tunnel geological prediction system development course，and the present situation of the application of this technology and the technical principle in our country. Expounded TSP’s application steps and relative merits Combined with engineering practice and which shoud notices In the construction engineering. Based on the TSP and geological radar specific survey’s character and actual results obtained make contrast，got the conclusion that a combination using can increase the accuracy of Survey. For TSP’s application in engineering as well as with other survey equipment comprehensive application in the future has important guiding significance.

Key words： tunnel geological prediction; TSP; subway construction; principle; technology

0 引言

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)的中后期，是工程地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，我國(guó)在這個(gè)方面的研究始于20世紀(jì)70年代以后，幾十年來(lái)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)在我國(guó)也有了很大的發(fā)展。然而隨著近些年來(lái)鐵路、公路、城市軌道交通等的迅速發(fā)展，隧道的長(zhǎng)度和埋深的不斷增大，隧道施工中出現(xiàn)的問(wèn)題也越來(lái)越多。如果對(duì)這些問(wèn)題處理不當(dāng)，將有可能造成嚴(yán)重的工程問(wèn)題和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。為了避免因地質(zhì)問(wèn)題而引起工程事故，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在工程施工中就顯得越來(lái)越重要。現(xiàn)在在我國(guó)應(yīng)用的主要的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)有負(fù)視角速度法、HSP、TSP、TGP、TST等[1]，其中TSP作為一種進(jìn)入中國(guó)較晚的勘測(cè)技術(shù)，代表了中國(guó)地質(zhì)預(yù)報(bào)領(lǐng)域的先進(jìn)水平。文本通過(guò)將TSP技術(shù)應(yīng)用在地鐵工程中，驗(yàn)證了TSP超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的效果。并提出了一些增強(qiáng)TSP勘測(cè)效果準(zhǔn)確性綜合性勘測(cè)方法。

1 TSP的簡(jiǎn)介及其工作原理

1.1 TSP簡(jiǎn)介

二十世紀(jì)六十年代，美國(guó)國(guó)家安全局網(wǎng)羅了眾多資深地球物理學(xué)家應(yīng)用地震波勘測(cè)技術(shù)來(lái)研究地層應(yīng)力釋放現(xiàn)象及地層結(jié)構(gòu)掃描成像。在此過(guò)程中形成了隧道反射層析掃描成像超前預(yù)報(bào)技術(shù)（Tunnel Reflection Tomography），簡(jiǎn)稱TSP技術(shù)。TSP系統(tǒng)是一種新穎、快速、有效、無(wú)損的反射地震預(yù)報(bào)技術(shù)，以其簡(jiǎn)單的操作，準(zhǔn)確、全面、直觀的勘測(cè)結(jié)果，在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展起來(lái)。

1.2 TSP系統(tǒng)的工作原理

TSP隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)是利用地震波的反射原理進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)的。預(yù)報(bào)時(shí)，通過(guò)錘擊或激震器產(chǎn)生的地震波，地震波在隧道中的巖體內(nèi)傳播，當(dāng)遇到一個(gè)地震界面時(shí)，如斷層、破碎帶、溶洞、大的節(jié)理面等，一部分地震波就被反射回來(lái)，反射波經(jīng)過(guò)一個(gè)短暫時(shí)間到達(dá)傳感器后被接收并被記錄主機(jī)記錄下來(lái)，然后經(jīng)專門的3D軟件進(jìn)行分析處理，對(duì)地震波進(jìn)行疊加，就得到清晰的異常體的層析掃描三維圖像。再通過(guò)對(duì)異常體的里程、形狀、大小、走向，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料、跟蹤觀測(cè)地質(zhì)資料就可以確定隧道前方及周圍區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的位置和特性。入射到邊界的反射系數(shù)計(jì)算公式如下：

式中R為反射系數(shù)，r為巖層的密度，V等于地震波在巖層中的傳播速度。地震波從一種低阻抗物質(zhì)傳播到一個(gè)高阻抗物質(zhì)時(shí)，反射系數(shù)是正的;反之，反射系數(shù)是負(fù)的。因此，當(dāng)?shù)卣鸩◤能浶缘刭|(zhì)體傳播到硬質(zhì)地質(zhì)體時(shí)，回波的偏轉(zhuǎn)極性和波源是一致的。當(dāng)巖體內(nèi)部有破裂帶時(shí)，回波的極性會(huì)反轉(zhuǎn)。反射體的尺寸越大，聲學(xué)阻抗差別越大，反射波就越明顯，越容易被探測(cè)到[2]。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 預(yù)報(bào)地段

對(duì)某地鐵車站小導(dǎo)洞進(jìn)行超前預(yù)報(bào)檢測(cè)，以對(duì)掌子面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行分析評(píng)估。預(yù)報(bào)內(nèi)容為地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)構(gòu)造及地下水含量。預(yù)報(bào)長(zhǎng)度110m。

2.2 地質(zhì)狀況

根據(jù)勘察資料，場(chǎng)地地層從上至下依次為：

（1） 第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml），主要由粘性土、灰?guī)r碎石、石英巖碎石、板巖碎塊及少量的生活建筑垃圾等組成的素填土;

（2） 第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）主要由稍濕的粉質(zhì)粘土，卵石組成;

（3） 震旦系長(zhǎng)嶺子組板巖（Zwhc），長(zhǎng)嶺子組上部為板巖夾黃色薄層泥灰?guī)r，局部夾薄層粘土質(zhì)粉晶灰?guī)r;

（4） 燕山期輝綠巖（βμ）。

2.3 數(shù)據(jù)采集與處理

本次測(cè)試安裝8個(gè)傳感器，左、右邊墻各4個(gè);錘擊震源點(diǎn)共計(jì)12個(gè)，靠近掌子面的兩邊墻上各6個(gè)?？睖y(cè)范圍：豎向?yàn)樗淼乐行木€上下各20m，橫向?yàn)樗淼乐行木€左右各20m ，縱向?yàn)?10m。圖1為數(shù)據(jù)采集軟件工作界面。圖2是軟件操作界面示意。

圖1 數(shù)據(jù)采集界面

Fig.1 Data Acquisition Interface

圖2 軟件操作界面

Fig.2 Software interface

2.4 分析結(jié)果

地震波波速圖，地震波層析掃描成像三維圖，圖中最上部分的條狀線顏色值從低到高，代表反射系數(shù)，地震波從高密度巖層向軟層傳播，反射系數(shù)為負(fù)，反之為正。

圖3 地震波波速圖

Fig.3 Seismic wave velocity

圖4 層析反射成像圖

Fig.2 Reflection tomography Image

2.5 預(yù)報(bào)結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)地震波波速，地震波反射掃描成像三維圖及掌子面資料分析，可以得出如下結(jié)論：

（1） DK7+255.88～DK7+312.88段：該段巖層巖體較破碎，節(jié)理裂隙很發(fā)育，圍巖變化很小。

（2） DK7+312.88～DK7+365.88段：該段巖層巖體極破碎，節(jié)理裂隙很發(fā)育，可能會(huì)產(chǎn)生細(xì)小斷層，含有少量的地下水，施工時(shí)容易產(chǎn)生掉塊，加強(qiáng)初期支護(hù)和排水工作。

（3） 由于車站為兩端對(duì)向開挖，進(jìn)行TSP探測(cè)時(shí)，另一端DK7+312.88～DK7+365.88里程段已經(jīng)進(jìn)行了導(dǎo)洞施工，完成了初期支護(hù)。相當(dāng)于人為提高了該段的反射系數(shù)，測(cè)試結(jié)果顯示該段破碎程度明顯增大，但不是巖層的破碎，而是反射波作用到初支上的結(jié)果。

2.6 TSP的優(yōu)缺點(diǎn)

（1） 優(yōu)點(diǎn)：

① 采用三維數(shù)據(jù)處理技術(shù)，能夠清晰直觀的反映地質(zhì)體的異常情況，能有效地對(duì)反射異常區(qū)域進(jìn)行識(shí)別解釋。

② 在數(shù)據(jù)采集上實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，更為有效快捷。

③ 不使用炸藥作為震源，減少了對(duì)隧道圍巖產(chǎn)生的擠壓破壞。

（2） 缺點(diǎn)：TSP系統(tǒng)要在三維空間內(nèi)布置傳感器，因此必須使用升降設(shè)備將傳感器安裝在隧道的拱頂、拱腰等位置，而且必須測(cè)量出TSP的三維大地坐標(biāo)（精確到10 cm 以內(nèi)），這給預(yù)報(bào)作業(yè)又增加了一定的難度。另外，TSP采用錘擊震源激發(fā)地震波，要求傳感器靈敏度高以便更好地接受地震波信號(hào)，但是傳感器接收到的外界干擾噪聲的能量與采集信號(hào)的靈敏度高低是成正比的， 如何消除干擾是有待解決的問(wèn)題[3]。

2.7 在本工程中還將TSP與地質(zhì)雷達(dá)（GPR）結(jié)合使用

GPR一般用作距離為30米以內(nèi)的短距離預(yù)測(cè)，地質(zhì)雷達(dá)是目前分辨率最高的工程地球物理方法，對(duì)于斷層帶特別是含水帶與破碎帶有較高的識(shí)別能力，而且操作方便，占用施工時(shí)間少，處理數(shù)據(jù)速度快[4]。對(duì)于地鐵工程，由于埋深較淺，采用地質(zhì)雷達(dá)可以直接探測(cè)到地下部分的地質(zhì)狀況。

表1 TSP與GPR比較

Table 1 TSP compared with the GPR

TSP

GPR

預(yù)測(cè)距離

100～150m

30m以下

特點(diǎn)

對(duì)含水體效果差，TSP能描繪到隧道水平和垂直方向的所有異常。對(duì)于斜交隧道（尤其是大角度斜交隧道）的裂隙可能沒(méi)有反映。對(duì)于所描繪的傾斜裂隙，會(huì)低估它們的距離。

對(duì)破碎帶，空洞，含水體效果好，預(yù)測(cè)距離短。

本工程中GPR的預(yù)測(cè)結(jié)論為：

（1） 由于施工段位于市區(qū)，探測(cè)區(qū)內(nèi)地下管線較多，表現(xiàn)為雷達(dá)圖像地表部分較多異常;探測(cè)范圍內(nèi)深部暫未發(fā)現(xiàn)異常體。

（2） 探測(cè)剖面中顯示2車站地下導(dǎo)洞C1-C2段的6-50m基層有輕微破壞，建議在1站-2站整個(gè)施工段爆破施工中，加強(qiáng)支護(hù)和監(jiān)測(cè)。

地鐵工程一般位于城市的繁華地段，大部分城市都有錯(cuò)綜復(fù)雜的地下管網(wǎng)，甚至是地下商場(chǎng)等隱蔽性建（構(gòu)）筑物。 施工過(guò)程具有隱蔽性、復(fù)雜性和不確定性等突出的特點(diǎn)， 又因其復(fù)雜的地質(zhì)和外部情況，給施工帶來(lái)了諸多不便，如果地質(zhì)狀況不良，施工措施不當(dāng)，將有可能引起重大的安全事故。因此將短距離預(yù)測(cè)與長(zhǎng)距離預(yù)測(cè)相結(jié)合，可以得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果，能夠更有效地反映地下的真實(shí)狀況。

3 結(jié)論

第9篇：隧道工程的優(yōu)缺點(diǎn)范文

Abstract： In the public underground works， because of underground obstacles and restrictions of surrounding environment， shallow tunneling method is usually used. Its prominent advantage is suitable for urban soft formations， does not affect the city traffic， no pollution， no noise， and is suitable for a variety of sizes and section forms of the tunnel cavern. Combined with the construction practice of Zhengzhou Metro Line-1 02-contract section Zhengzhou University-Eastern Zhongyuan road station underground-cut section tunnel， this paper studied the construction technique of shallow tunneling method for tunnel earth excavation， introduced the construction technique and method of up and down stairs ring reservation core soil method and CRD method.

關(guān)鍵詞：淺埋暗挖法；優(yōu)勢(shì)；地鐵隧道；土方開挖；臺(tái)階法；CRD法

Key words： shallow tunneling method；advantage；subway tunnel；earth excavation；step method；CRD method

中圖分類號(hào)：TU761 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）12-0146-03

0 引言

傳統(tǒng)地鐵隧道土方施工方案一方面會(huì)煩擾正常行車秩序，破壞環(huán)境；另一方面，需要拆遷一部分管線和建筑物，成本昂貴，材料難以靈活周轉(zhuǎn)。尤其是租賃或購(gòu)置盾構(gòu)機(jī)械需要一大筆費(fèi)用，整套工程項(xiàng)目耗資巨大。淺埋暗挖法是在距離地表較近的地層暗挖地下洞室的施工方法。相較于傳統(tǒng)工法來(lái)說(shuō)，采用淺埋暗挖法開展隧道施工，可以保證大部分地上的管線、設(shè)備、建筑等的正常秩序，無(wú)需過(guò)多搬遷地上設(shè)備，不污染環(huán)境，也不擾民，總之這套工法兼容性極強(qiáng)，具有傳統(tǒng)工法不可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 淺埋地下工程基本概念

1.1 淺埋隧道的定義

①鐵路隧道。對(duì)于單線或雙線隧道洞頂埋深小于：Ⅵ級(jí)圍巖35～40m，Ⅴ級(jí)圍巖18～25m，Ⅳ級(jí)圍巖10～14m，Ⅲ級(jí)圍巖5～7m，為淺埋隧道。

②城市地鐵。覆跨比H/D在0.6～1.5m時(shí)為淺埋，在0.6m以下時(shí)為超淺埋。

1.2 淺埋隧道特點(diǎn)

埋深淺是淺埋隧道的顯著特點(diǎn)。施作地鐵隧道難免引起地層損失，繼而導(dǎo)致地面小幅度移動(dòng)，嚴(yán)重影響了周邊環(huán)境的正常秩序，鑒于此，應(yīng)適當(dāng)提高開挖、支護(hù)、襯砌、排水、注漿等工序的技術(shù)指標(biāo)施工難度。

1.3 淺埋地下工程的施工方法

目前業(yè)界常用盾構(gòu)法、蓋挖法、明挖法和淺埋暗挖法施作地鐵隧道。表1按照“場(chǎng)地占用情況、斷面、深度”等幾個(gè)維度，總結(jié)了各種工法的的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 淺埋暗挖法原理和特點(diǎn)

淺埋暗挖法是一種基于新奧法施工原理延伸而來(lái)的合配套施工工法。它通過(guò)多種加固技術(shù)措施來(lái)提高圍巖穩(wěn)固性。利用圍巖自身的承載力來(lái)支護(hù)開挖后的隧道，并封閉成環(huán)，使圍巖結(jié)構(gòu)與支護(hù)結(jié)構(gòu)形成一套能夠控制圍巖變形的聯(lián)合支護(hù)體系。這套工法在新奧法原理基礎(chǔ)上提出了新的信息化量測(cè)設(shè)計(jì)與施工理念，應(yīng)用先柔后剛復(fù)合式襯砌新型支護(hù)結(jié)構(gòu)，以全部承擔(dān)基本荷載為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)初期支護(hù)，將二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)備，前后兩次支護(hù)共同承擔(dān)特殊荷載。在實(shí)際施工中，須嚴(yán)格遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”十靈活運(yùn)用這套工法。

淺埋暗挖法常用在第四紀(jì)軟弱地層的地下施工項(xiàng)目上，圍巖本身欠缺穩(wěn)固性，地表沉降極易導(dǎo)致圍巖松散、變形。為避免此類現(xiàn)象出現(xiàn)，必須及時(shí)、適當(dāng)?shù)卦黾映跗谥ёo(hù)的剛度。在圖1所示的特征曲線中，C點(diǎn)距離A點(diǎn)越近越好，距離越近，支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力越強(qiáng)，可有效減少圍巖的自承載。

3 淺埋暗挖法施工方法

本文結(jié)合鄭州地鐵1號(hào)線02合同段鄭～中暗挖區(qū)間土方開挖的施工實(shí)踐，對(duì)土方施工臺(tái)階法和CRD法的施工方法、施工工藝進(jìn)行分析。

4 工程概況

鄭州大學(xué)站～中原東路站區(qū)間沿中原東路自西向東布置，區(qū)間隧道右線長(zhǎng)511.1m，區(qū)間隧道左線長(zhǎng)511.101m，共計(jì)1022.201m。隧道頂覆土厚度9.4m～10.6m。區(qū)間所在地層主要為粉土層，含少量粉砂。區(qū)間左右線間距13m～13.4m。左線共設(shè)置兩組平曲線，半徑均為3000m。區(qū)間隧道最大縱坡4.17‰，最小縱坡2.0‰，最小豎曲線半徑3000m。區(qū)間隧道設(shè)計(jì)為單洞單線馬蹄形暗挖結(jié)構(gòu)形式，區(qū)間主要分為Ⅵ級(jí)圍巖斷面和人防段斷面兩種斷面類型，Ⅵ級(jí)圍巖斷面采用上下臺(tái)階環(huán)形開挖預(yù)留核心土法，人防段采用CRD法進(jìn)行施工。

5 臺(tái)階法施工

臺(tái)階法是最基本、運(yùn)用最廣泛的施工方法，而且是實(shí)現(xiàn)其它施工方法的重要手段。當(dāng)開挖斷面較高時(shí)可進(jìn)行多臺(tái)階施工，每層臺(tái)階的高度常用3m～5m，或以人站立方便操作選擇臺(tái)階高度。根據(jù)臺(tái)階的長(zhǎng)度可分為以下幾種類型：

長(zhǎng)臺(tái)階：長(zhǎng)臺(tái)階對(duì)掌子面的穩(wěn)定有利，但施工的干擾大；上臺(tái)階上設(shè)備、材料困難；上臺(tái)階向下臺(tái)階出碴困難；不能及時(shí)封閉成環(huán)，有時(shí)不得不在上臺(tái)階底板上作臨時(shí)仰拱，這種方法在一般情況下不宜采用。

階：階的特點(diǎn)介于上臺(tái)階和短臺(tái)階之間，由于臺(tái)階有一定長(zhǎng)度，當(dāng)拱部錨桿和初期支護(hù)壁后注漿工作量大時(shí)可減少和上臺(tái)階開挖的施工干擾。由于上臺(tái)階的距離不長(zhǎng)，噴砼和注漿設(shè)備仍可放在下臺(tái)階。

短臺(tái)階：在土質(zhì)隧道中上臺(tái)階不必上大型設(shè)備，而且從上臺(tái)階向下臺(tái)階運(yùn)土的距離短，下半段能在6～10m內(nèi)封閉成環(huán)，也能保證圍巖開挖后的穩(wěn)定，這種臺(tái)階長(zhǎng)度在城市地鐵的第四系地層中普遍采用。

微臺(tái)階：在滿足掌子面開挖穩(wěn)定要求、滿足開挖下臺(tái)階時(shí)噴砼的強(qiáng)度和方便施工的原則下進(jìn)行選擇，一般為3～4m。當(dāng)使用反向挖掘機(jī)開挖裝碴時(shí)，上臺(tái)階大部分可利用該機(jī)進(jìn)行挖、裝，可以提高施工速度。

本區(qū)間Ⅵ級(jí)圍巖斷面采用臺(tái)階法，主要施工工藝流程如圖4、圖5所示。

主要施工方法如圖6所示。

6 CRD法

CRD是“Center Cross Diaphragm”的縮寫，即交叉中隔墻法。

CRD法實(shí)際上是左右分塊、上下分臺(tái)的開挖方法，將大斷面分割成小斷面施工，逐步封閉成環(huán)，各個(gè)施工階段自成一套結(jié)構(gòu)均勻的受力系統(tǒng)。CRD法模筑砼施工方案，即先實(shí)施支承替換法施作底板，將中壁分段拆除，設(shè)防水板和施工底板，再用支撐恢復(fù)中壁，最后將中壁即臨時(shí)仰拱按段依次拆掉，由初期支護(hù)承受荷載來(lái)進(jìn)行墻、拱襯砌。這樣一來(lái)，不僅大幅度提高了支護(hù)體系的安全系數(shù)，有效控制了地表沉降量，同時(shí)減少了中隔壁和臨時(shí)仰拱施工和拆除的麻煩。CRD法的施工工藝流程見圖7。CRD法施工方法見圖8。

7 結(jié)束語(yǔ)

淺埋暗挖法作為噴錨暗挖法隧道施工的一種，與新奧法相比，未考慮利用圍巖的自承能力，更強(qiáng)調(diào)地層的預(yù)支護(hù)和預(yù)加固，適合于城市地區(qū)隧道埋深小、松散土質(zhì)圍巖條件下、通過(guò)控制地表沉降來(lái)建造地鐵隧道。解決了城市隧道由于地下障礙物及周圍環(huán)境（如地表拆遷量大等）等影響無(wú)法使用盾構(gòu)施工、明挖施工時(shí)的諸多難題。通過(guò)鄭～中暗挖隧道的施工實(shí)踐，深入的了解了淺埋暗挖法臺(tái)階法、CRD法施工工藝和施工方法，為淺埋暗挖法小斷面隧道施工積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，收集了大量的施工指導(dǎo)數(shù)據(jù)，為今后類似地鐵暗挖隧道施工具有一定的指導(dǎo)意義。

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