隧道工程论文范文

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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。

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②核对设计文件和编制施工组织设计，预测隧道施工可能对地下已设结构物的影响。

③积极了解施工现场的天气、施工材料和运输情况，对施工现场可能会出现的用电问题、水量问题（雨水冲刷）以及材料供应等作好准备。

④对交通运输条件和施工运输便道进行方案比选，合理安排施工工具，现场核对隧道平面、纵面设计等。

⑤对施工地周围的生活供应、医疗条件以及电力通信、劳动力等做好勘察，并测试周围的水源、水质，拟定供水方案。

⑥按照公路隧道施工方案或技术的不同，工程实施前需要预先准备好施工所需要的一系列材料，比如砂石、水泥和钢筋等，还有一些特殊的防水材料或钢材。这些原材料在投入工程使用前都必须经过严格的质量检查和筛选，坚决杜绝使用劣质材料，而符合国家规定的材料也要进行合理堆放，避免施工人员由于材料乱堆放而导致其他事故的发生。

2公路隧道工程施工中的难点和技术

2.1公路隧道建设环节的相关技术

公路隧道在施工时除了要按照隧道施工的技术规范行事以外，还需要对材料的质量进行严格的检测，并围绕新奥法原理来按照“紧封闭、勤测量”的原则来对各种复杂的施工技术问题进行处理。随着科技的进步，隧道施工方法也比较多，比如我国常用的新奥法人工钻爆施工等（台车钻爆和人工钻爆），下面我们就人工钻爆技术进行分析。

2.1.1洞口施工

公路隧道由于地势原因，在洞口施工时很容易出现山体滑坡、失稳等现象，这就要求施工人员在施工时及时勘察地势，并结合实际情况提出合理的进洞位置和加固方案，这样才能在出现滑坡现象时及时采取措施进行防治，避免一些可能对施工人员造成的安全隐患。还有在洞口开挖之前，要及时进行边仰坡的排水工作，检查周边的排水系统是否完好，避免出现水流倒灌的问题。另外，要及时清除基坑中的废物杂物，洞口之上的仰坡坡脚如果有损坏，要及时修补，在监理工程师验收合格之后才能够进行下一步的施工。

2.1.2洞身的施工

完成了洞口开挖之后，先要进行超前支护，才能再进行洞身施工。洞身的施工方法有很多种，比如全段面法、台阶法、眼镜工法和超前支护法等，而如何选择具体的施工方案则要根据具体的围岩情况。

2.1.3初期支护

初期支护是为了加强隧道围岩的自承力，从而形成一个完整的支护体系，是复合式衬砌的重要组成之一，属于早期支护。进行支护时，一定要严格按照规范来施工。在公路隧道建设中，部分围岩的自稳能力极差，根据新奥法原则，需要在软弱破碎的围岩地段及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，施工过程中可以通过合理的机械和劳力组织，三台阶开挖和初期支护同时开始，同时完成，形成一个循环的两大步骤。

2.1.4监控测量

监控测量是工程实施过程中的重要内容，细致的监控测量能为施工提供科学、可靠的监测信息，通过信息来反馈具体实际的施工情况，并进一步确保施工质量和施工安全。在这个信息化的时代，具体的数据资料在工程建设中能起到许多重要作用。

2.1.5二次衬砌

二次衬砌不仅对围岩起支护作用，而且还美化了隧道外观，所以衬砌质量必须要达到内实外光的效果，以保证隧道的美观。如果初期支护的围岩变形，且变形速率无减缓迹象，严重超过规范要求，初期支护多处开裂时，必须及时采用临时应急支顶措施，如果因此影响到二次衬砌的质量，就必须对支护类型和参数进行及时调整，做到既能有效控制变形，避免塌方发生，又能保证工程质量。另外，在挑选二次衬砌所用的台车时，要尽量挑选表面平整、接缝严实的大模板或整体式模板台车，必须要满足设计的要求，选择合适的刚度，减少模板变形等问题，这样才能保证衬砌表面的光滑平整，还有就是做好防排水措施，避免渗漏水。

2.2新奥法施工技术

新奥法施工是世界通用的国际工法，在隧道施工时可以根据地段的不同来选择性采用钻爆法施工，实施光面爆破。在具体操作中，要以维护和利用围岩的自承能力作为出发点，尽量减少对围岩的扰动，可以考虑采用“中洞超前，预留光爆层，光爆扩边”的复式开挖法。首先开挖导洞，根据隧道断面尺寸来确定导洞断面大小，钻孔前测量中线和水平线，按画好的炮眼位置和顺序钻孔，装药和填炮泥与一般隧道爆破相类似；然后再二次开挖，根据隧道情况的不同来确定导洞挖掘的深度；最后开挖光爆层，通过复式开挖法让光面爆破痕留存率达到90%以上，使隧道开挖轮廓与设计轮廓更加吻合，降低围岩的扰动，能够很好地体现出新奥法的施工优点。

2.3施工过程中的难点管理

2.3.1施工进度问题

由于公路隧道工程的复杂性，很容易出现一些突发的危险问题，所以为了能够确保工程能够在工期内完成，必须做好相应的管理工作。在施工过程中，必须严格按照执行公司所制定的各种管理制度，将责任落实到个人头上，在设计工程方案时，要对工期做好科学合理的安排，对施工团队和现场的管理人员做好相应的专业培训工作。

2.3.2对工程质量的检查

如果将劣质的材料投入工程使用，会造成非常大的安全隐患，因此必须要加强对施工整个过程的质量监督和管理，需要监督部门建立和完善质量监督管理体系，将责任落实到个人头上，严格按照质量验收制度的规范来对工程质量进行监督和检测，发现问题，必须要严查，这样才能大大减少工程质量问题。

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分包合同签订，“包工头”组建临时设施、混凝土拌合站、钢筋加工场，配备各种施工机械和设备，并按隧道工程分项施工工序进行分解，再次进行分包，将一个完整的项目经过层层分包，形成很多独立的个体。项目部各种管理制度和办法，受“包工头”的“屏蔽”与“唯利”影响，很难落实到施工现场作业层，导致项目管理与现场作业脱节，项目管理处于失控状态。

1.2工程施工不规范，质量无法保证

“包工头”为了获取更多的利润，想方设法减少投入，采取偷工减料和以劣充好的手段，开挖前不按设计要求施作超前支护、不注浆，爆破作业时减少炮眼数量、增加炸药量，导致隧道超挖或坍塌；初期支护采用不合格钢拱架、拱架间距拉大、连接筋焊接不牢固，锚杆施作长度、数量不够甚至不做、不注浆或者注浆不饱满，喷射混凝土不密实、厚度不足，制造空洞或空壳，二衬厚度不足，仰拱不按设计放置钢结构、不分层浇筑、仰拱填充层不密实等质量问题，造成无法弥补的后果，给以后营运带来安全隐患。

1.3违规操作，安全事故频发

“包工头”为节约成本，不按安全规定配备安全防护设施，在安全生产上弄虚作假、敷衍应付；分包队伍施工作业人员安全生产意识淡薄，隧道施工没有进行安全培训教育，特种作业人员无证上岗，施工现场违规操作，造成安全事故频发。

1.4拖欠民工工资，导致的发生

“包工头”将项目部结算工程款私自挪用，长期拖欠民工工资，层层分包加剧工资发放的难度，易发生民工上访等群体性恶性事件以及经济纠纷和民事诉讼。施工企业将承受巨大的经济、名誉损失。

2班组化在隧道施工中的应用

兰永五标项目部改变以往隧道施工分包管理的模式，在恐龙湾隧道施工中组建了项目部直接管理的五个专业施工班组，使质量、安全始终处于可控状态，确保了工程项目顺利完成施工任务。

2.1工程慨况

恐龙湾隧道为左、右分离式，单洞全长2351m，纵坡为2%，属中等埋深长隧道。围岩级别为Ⅳ和Ⅴ，稳定性较差。

2.2班组化的组建

兰永五标项目部根据项目实际情况，结合路桥集团公司下发的《甘肃路桥建设集团桥梁隧道工程实行班组作业模式指导意见》和《甘肃路桥建设集团桥梁隧道工程实行班组作业模式操作指南》的要求，从职工队伍中选拔具有责任心和事业心的职工为班组长，在恐龙湾隧道施工中组建了开挖班、出碴班、初期支护班、二衬班、辅助工班专业施工班组，以身体素质好、有经验的技工或劳务人员为班组成员，签订《内部承包合同》，制定了人员、材料、财务、机械、工资分配等管理制度和办法，把安全、质量、进度等责任落实到班组、落实到个人、落实到每道施工工序上，作业班组的日常生活纳入到项目部的统一管理中，进一步强化了现场施工技术规范、安全规范、操作规程的执行力度。

2.3班组化施工管理

项目部直接管理各施工班组，管理人员和技术人员现场指导、检查、监督各班组施工过程，对各工序的重点部位实施动态管理，每一道工序都经过严格的质量检查、检验和检测，及时整改不符合标准的作业方式。项目部统一组织调配施工所需机械设备、主材、耗材等，安排专人负责钢筋加工厂、拌合场、库房、材料采购，并根据隧道的结构设计和支护方式，科学安排工艺流程，合理的控制材料消耗、有效的杜绝了偷工减料现象的发生。

2.3.1做好进度计划

项目部根据工期要求，合理划分阶段性施工任务，每月各给各班组下达施工任务令，月底进行绩效考核和工程结算，按合同规定进行薪酬的发放。

2.3.2落实三级技术交底制度

项目部负责各班组技术工作，坚持安全、质量技术交底制度；各班组在进场施工前，由技术部、安全部对各工序施工工艺、质量控制、安全注意事项等进行详细交底，并留有记录；并对施工过程进行监督、检查，严格按技术交底内容组织施工。

2.3.3强化质量管理

项目部对劳务班组质量管理具有主动权。为了保证衬砌质量，每10m检测钢拱架间距、初期支护喷射混凝土钻芯和混凝土强度，对不合格段及时进行返工处理，并根据监控量测数据及时调整预留沉降量。为确保仰拱施工满足设计要求，每50m进行钻芯取样检测。从测量放样、爆破作业入手，严格控制光面爆破工艺，减少超欠挖现象的发生。通过多项质量管控措施的落实，恐龙湾隧道二衬厚度合格率100％，初期支护喷射混凝土厚度合格率100％，钢拱架间距全部符合规范要求，二衬和初期支护混凝土密实、无空洞。

2．3．4加强进度管理

劳务班组与项目部利益一致，通过绩效考核等有效的激励机制，提高了劳务班组的工作效率与积极性，在施工紧张时能全力以赴从事生产，从而解决了分包队伍与项目部讨价还价的矛盾，项目部在进度控制上有了更大的执行力。另外，在这种作业模式下，管理和技术人员齐心协力抢时间，抓工序衔接，改变了项目和施工一线脱节的现象。

2．3．5落实合同承诺

项目部按照《内部承包合同》进行绩效考核，充分调动管理人员、作业工人的生产积极性。

2.4班组化施工安全管理

建立和完善安全质量管理体系，明确责任，实行安全质量逐级负责制；定期开展施工机械设备安全隐患排查专项整治，排查隐患、落实安全长效机制。通过建立项目安全培训教育中心、班前安全讲评室等手段，加大安全培训教育工作力度。积极推行安全标准化建设，规范安全生产行为。隧道洞口实行门禁管理系统和隧道进出洞人员定位管理系统，并设置LED显示屏，能及时、准确的概述恐龙湾隧道施工工序和进洞作业人数。自开工以来兰永五标项目安全一直处于可控状态，未发生任何安全事故。

2.5班组化施工的成本管理

项目部加强项目成本管理，严格实行当月核算、考核、分析，当月结算兑现、奖励，坚持每月25号召开责任成本分析会，各部门按照对口管理原则，制定成本控制措施。

2.5.1班组化施工的材料控制

隧道施工材料费占施工总成本的70%—75%，项目部成本管理主要是控制物资，工程部核算物资计划台帐，设材部严格把关采购计划，每月定时开展剩余材料盘库，建立健全材料进、出库制度，消除了分包模式下项目部管不了材料的弊端，兰永五标通过班组化管理材料消耗得到有效的控制。

2.5.2班组化施工现场管理

隧道项目中人工费占到总成本25%—30%，现场管理涣散、窝工或安排不当，都会加大管理成本。兰永5标项目部每天晚上召开作业协调会，要求工程、机械、材料、测量等相关人员参加，安排第二天的工作顺序，明确各自的任务，确保隧道施工各工序、各班组紧张有序的开展，每月按期完成制定的施工任务。

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二、公路隧道支护技术

公路隧道初期支护方式要根据施工要求采取不同的支护形式。主要选择的有喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式。

（1）喷射混凝土：其方法大致分为素喷和网喷两种，喷射混凝土的作用是对围岩节理、裂隙起到充填作用，将不连续的岩层层面胶结起来，形成一个整体。同时产生楔效应增加岩块间的磨擦系数，进而有效防止岩块沿软弱面滑移脱落，使表面岩块保持稳定状态。喷射混凝土由于具有一定粘结力和抗剪强度，能与岩层粘贴的同时和围岩形成了统一的承载体系，极大改善了喷层的受力条件。喷射混凝土一定要及时并做到分层施喷，喷层虽薄但其具有较高的强度。这样，喷层有效控制了围岩变形。即使在围岩仍有较大变形的情形下，仍不致于产生坍塌，这样就有效提高了围岩自承能力。同时喷射混凝土能使隧道周边的围岩尽早封闭，进而有效防止了围岩的进一步风化。在喷射混凝土作业施工中，首先要做好职工准备，准备充足的材料如水泥、砂、石、速凝剂、水等，严格检验材料质量，尽量用新鲜的相容性试验合格的水泥和速凝剂，砂、石含水率要达标。检修好喷射机、混凝土搅拌机等设备，并进行就位前的试运转。风管和水管管路及接头要确保良好。检查开挖断面，将附着于岩面的泥圬冲冼干净。对渗漏较大处做好引排水处理。在做好充足的准备工作后进行操作，操作中要注意：控制好风压、水压和水灰比。要想保证喷射混凝土的质量，降低回弹率，减少挥发粉尘，喷射作业时要求风压控制要稳定，压力大小应调整适当。水压通常要比水压50-100Kpa，要在喷头水环位置形成水雾，充分湿润干拌合料。干喷时，如果喷射的混凝土易粘着，回弹小而且表面湿润光泽，说明水量适中。如发现表面无光、回弹物多、灰尘大、混凝土不密实等现象，则说明水量小。如果表面出现流淌滑动现象，则说明水量大。要掌握好喷射角度和喷射距离。喷嘴与岩面的角度一般要垂直于岩面。如果靠近边墙，应将喷嘴略向下俯约10°左右，使混凝土喷射在较厚的混凝土顶端。喷嘴与岩面的距离一般保持在0.8-1.2m。每一次喷射混凝土的厚度，应掌握在拱部为5-6cm，边墙为7-10cm。喷射的顺序应先墙后拱从下而上，先喷凹处找平，然后继续向上喷射。喷射时料束要尽量呈旋转轨迹运动，大致要一圈压半圈，纵向按蛇形进行。为保持喷层表面平整，喷射完应对表面再扫射一层。喷射顺序应自上向下，料束要呈横扫方式运动，不能旋转或者停留。