時間：2022-09-03 01:18:12
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇隧道論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
摘要：隧道工程圍巖定級對比分析巖溶
0引言
在石灰巖地區修建高速公路時，巖溶新問題是不容忽視的。巖溶是地表水和地下水對可溶性巖層經過化學功能和機械破壞功能而形成的各種地表和地下溶蝕現象的總稱。此區域的隧道建設應考慮巖溶的危害，評價其影響程度，才能決定合適的襯砌結構形式和溶洞處理辦法。
1巖溶區域隧道圍巖分級的思索
1.1隧道圍巖分級的一般思索
圍巖分級是將隧道圍巖穩定性等級由好到壞分為Ⅰ~Ⅵ六級,采用定性、定量、定性和定量相結合的3種方法進行。由于規范沒有對巖溶影響設置專門的條文，石灰巖地區在確定隧道圍巖分級時，如何考慮巖溶功能受主觀熟悉影響較大。
通常情況下，隧道襯砌結構設計是根據圍巖級別、使用要求和施工條件來考慮的，通過工程類比和結構計算綜合分析確定。不同級別的圍巖對應的隧道初期支護參數和二次襯砌的支護參數是不同的，往往圍巖的一個級別差異對應隧道延米工程造價的差異達萬元以上，合理確定隧道圍巖級別是控制隧道工程投資的關鍵因素。
1.2巖溶地區隧道圍巖分級要考慮的因素
如何定性考慮巖溶對隧道圍巖級別的影響，筆者認為先要明確巖溶的發育的階段和巖溶目前對隧道的危害程度。
巖溶的形成必須具備四個基本條件摘要：即可溶性巖石、可溶巖能提供水滲透和運移空間、具有溶蝕能力的水流、水流必須具有流動性。巖溶的發育演化一般可劃分為如下三個階段摘要：
1)形成階段摘要：只要滿足前述洞穴發育的四個基本條件，即可開始形成洞穴。在這個洞穴形成的初期階段，洞穴空間規模一般較小，多呈孔隙狀，人們無法進入，主要表現為溶蝕現象。
2)發展階段摘要：隨著參和洞穴發育的水流流量流速的增加，洞穴空間逐漸擴大，發展成為人能進入具有一定規模的通道系統，主要表現為溶洞和地下暗河。
3)衰亡階段摘要：由于地殼抬升，洞穴逐漸脫離地下水位進入包氣帶，失去了進一步發展的動力條件，主要表現為崩塌現象顯著，鐘乳石類次生化學沉積大量發育，洞穴空間逐步壅塞減小。
巖溶對隧道的危害主要分為四種類型摘要：
1）洞穴的存在使隧道全部或部分懸空，將極大地降低隧道的使用平安可靠度；
2）巖溶水非凡是當CO3-等可溶性物質含量增高時，水的流通將給隧道結構帶來的侵蝕功能，影響隧道的使用壽命；
3）洞穴堆積物因松軟易坍塌下沉，改變洞穴周邊的應力分布形態，影響隧道的結構穩定；
4）隧道中地下水流失，使隧道頂部地面巖溶塌陷，導致環境地質被破壞，也是造成隧道結構不穩定的原因。
1.3巖溶地區圍巖分級建議
對于主要處于形成階段的巖溶，由于其對巖石的整體穩定性影響小，基本可以不考慮影響，主體圍巖是幾級就可劃定為幾級，但是應在地質文件中指出其范圍，并做適當描述。
對于發展階段的巖溶，假如隧道和其大型地下洞室相交或地下暗河相交，就不能按常規辦法確定圍巖級別，只能指出溶洞(暗河)和隧道相交長度及其大小而不能分類，因為標準的襯砌結構是無法適用于千變萬化的溶洞形態的，但是靠近溶洞、暗河區域，在圍巖分級上應考慮其影響在適當長度范圍調整圍巖級別。
對于衰亡階段的巖溶，基本原則同發展階段的巖溶，假如隧洞在洞穴堆積物中通過距離較長，性質較單一，也可定為Ⅵ級圍巖，Ⅵ級圍巖的結構襯砌設計、施工方案只能是初步設計，應通過實驗、小范圍驗證才可鋪開實施。
2巖溶地區隧道襯砌結構設計思索
2.1巖溶地區隧道一般襯砌結構特征
巖溶地區隧道一般襯砌結構宜應按巖溶處于形成階段來考慮，施工中雖然可能碰到各式各樣的小溶溝、小溶槽，但是對結構的整體穩定性不構成威脅，不需要調整隧道襯砌設計參數，只需要進行局部地段的小溝槽充填物清除、同時增加少量回填工程量及過水管道的設置。
隧道遭碰到小溶溝、小溶槽時所增加的工程數量可以在設計期間大致估算出一個基本范圍，工程量出入不會很大。
2.2巖溶地區隧道一般襯砌結構要注重的新問題
要考慮巖溶的發展性、地下水流的腐蝕性這兩個主要因素。
雖然巖溶的發展變化十分緩慢，但究竟在發展，隧道設計假如不根據已有存在的溶蝕現象預留適當的過水管道，而是強行用襯砌阻斷水源，可能使襯砌結構承受額外水壓，導致結構的平安系數降低，這點要有充分熟悉。
同時地下水含中CO2濃度較大，具有較強的腐蝕性，隧道初期支護必須考慮防腐蝕的新問題，采用防腐蝕混凝土材料，隧道防水層材料也要相應增加檢測指標，保證在CO2飽和濃度下的耐久性。隧道的二次襯砌可不采用防腐蝕混凝土，但是洞內用于排除圍巖滲水的中心水管、水溝也須有防腐蝕考慮。
2.3隧道非凡襯砌結構
有資料表明，當溶洞不具有坍塌條件的完整頂板，其厚度大于等于洞跨度的1/2時或當溶洞節理裂隙發育，且膠結不良，具有坍塌條件的不完整頂板，其厚度大于等于洞高度的5倍時且無明顯滲、漏水的情況下可以不處理而直接通過該溶洞。換個說法就是此時洞內采用路基或橋梁方案過溶洞，而不需要施作初期支護和二次襯砌，可稱為洞內無襯砌結構。
采用無襯砌結構時，發現洞內存在明顯滲、漏水情況時，應考慮棚洞或明洞結構，用以保護溶洞內道路行車平安。
3巖溶地區隧道溶洞處理
3.1溶洞處置的主要原則
隧道遭碰到發展和衰亡階段的巖溶中的大型溶洞、暗河時，應逐個溶洞逐個處理，不必要尋找標準的設計，設計中的通用原則為確保隧道的襯砌結構有足夠的平安保證、在可預見期內洞穴的穩定性有保證、原有水流通道不會被阻斷、方案比較經濟適用。
3.2溶洞處理主要方式
隧道過溶洞處置方式有內增設邊墻梁及行車梁、托梁、支墩、懸壁梁承托縱梁、拱橋、加大隧道凈空寬度跨度跨越巖溶或對隧道周邊巖體進行封閉、注漿加固、支頂加固、加強襯砌等。
3.2.1溶洞跨越處理
當溶洞規模較大、溶洞內充填物松軟，基礎處理工程修建困難、耗資巨大，或者溶洞雖小但水流較大時，可根據具體條件采用相應的梁跨、板跨等形式跨越巖溶地段。
此方式一般采用鋼筋混凝土梁跨越，梁體采用抗侵蝕混凝土。當隧道襯砌斷面需要開挖圍巖才能滿足凈空要求時，應先開挖圍巖，再施工跨越結構，以確保平安，同時應注重不同受力結構間的斷縫設置及連接辦法設置。
3.2.2封閉處理
已停止發育的干溶洞，在考慮有效的過水通道后，可采用混凝土、漿砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。
3.2.3錨桿、鋼管加固處理
為防止洞穴巖壁或頂板坍塌，在清除松動巖石困難的情況下，可采用錨桿或大鋼管、鋼軌加固巖體。此時隧道襯砌應考慮抗沖擊辦法，一般是采用明洞襯砌，襯砌頂部設置回填體，其表面設置護面結構，回填體以上空間的溶洞洞壁采用錨桿、鋼筋網、噴射混凝土封閉支護；若溶洞較大，可設置橫向鋼軌橫或設人字形鋼軌柵架。
3.2.4支頂處理
當隧道穿過的溶洞由碎、塊石及淤泥土充填，充填物的松散密實程度不一時，隧道底部應考慮采用鋼筋混凝土底板，清除底板下松散體，回填碎石，并在底板下加設鋼筋混凝土樁進行支頂。
4.巖溶水處理的思索
4.1巖溶水的處理原則
對巖溶水的處理通常原則是以“排”為主，截、堵、排、防相結合的綜合處理辦法，筆者認為應該是以“通”為主，截、排、堵相結合的綜合處理辦法?！巴ā笔侵副M量保持原有過水通道，不能因為隧道的修建發生大的變化;“截”是指截斷原有地下水通道，改走其他通道；“堵”是封死相交的地下水通道；“排”是特指引入隧洞，通過排水溝排走；“防”是指防止地下水進入隧道即可。
巖溶水處理的較大工程辦法有泄水洞和涵洞兩類，采用泄水洞排水屬于“排”和“截”的范圍，采用涵洞過水屬于“通”和“截”的范圍。
4.2泄水洞排水
當猜測到隧道區域的巖溶水量大、水壓大，而隧道確實無法避開時，需考慮專門設置排水隧洞，達到排除巖溶水，降低地下水位，保持隧道干燥和施工平安的目的。
泄水洞應位于地下水來向的一側，為防止巖溶水忽然襲擊，施工中要采用超前鉆孔探測，預備足夠的抽水設備。泄水洞的設置可能對生態環境有不利影響，是否采用應從施工、環保、平安等多方面進行評價，以保證方案考慮周全，成本最低。
4.3涵洞、倒虹管吸過水
隧道斷面和巖溶水相交時，為保證巖溶水暢通，在隧道底部設鋼筋混凝土圓涵，或倒虹管，同時涵洞出入口周邊至隧道邊墻外緣采用漿砌片石回填密實。
在采用此方案時要正確考慮涵洞過水斷面，一般應按豐水季節流量考慮。
5其他要考慮的新問題
5.1洞穴堆積物及地表塌陷處置
洞穴堆積物的特征是松軟、下沉量大、強度低、穩定性差。當隧道必須穿越洞穴堆積物地段時，可采用樁基、換填、注漿等加固巖體的處理辦法。
隧道中地下水滲流排泄，導致巖溶地面塌陷，使地質環境遭到破壞，造成隧道開挖時坍方、涌水、涌砂及突泥等危害。隧道通過巖溶地段時的地面塌陷形成過程和忽然發生所參和的力是相當復雜的。施工中可采用化學注漿和管棚支撐開挖，同時從地表高壓注漿，固結塌陷松散體，避免出現突泥現象。
5.2設計階段工程量估算
要準確估算隧道遭遇大型溶溝、溶槽時的工程量是困難的，不同的溶洞形態、位置有不同的方案，各方案的工程量差異很大，這些只能在工程的預備費用中考慮。
假如在隧道勘察階段已經明確可知隧道必然遭碰到的大型溶洞數量、類型及位置，可提前進行預設計，盡可能使工程量估算有個參考范圍，作為調整預備費用費率的參考。
本文作者：劉海京、涂耘、鄭佳艷、林志 單位：招商局重慶交通科研設計院有限公司、重慶交通大學
以往僅對技術和管理進行了研究，監測類別、內容和要素內容也單一，形成的監控技術體系不夠完善，監控系統無法將地質超前預報、監控量測及預警、毒害氣體監測、水文監測等技術手段與施工人員管理、安全防護設施管理等手段進行實時、有效的關聯，不能真正達到保障安全、優化設計、指導施工、減少災害后人員財產損失的真正目的，也無法實現真正意義上的隧道施工安全遠程智能監控。本文基于以上分析及目的，經公路隧道施工與監控現場調研和分析，并結合公路隧道設計施工技術規范要求［7－8］，將隧道監控內容及要素列出，見表1。
監控系統實施流程
隧道施工安全遠程監控系統除需要建立并完善監控內容和要素，還應該建立完善的系統實施工作流程。監測信息的管理、預警、處治流程既是決定能否對不良地質災害、異常圍巖變形與結構荷載、異常施工環境信息等預警信息及時響應，確保施工安全監控預警信息得到及時、妥善處理的前提，也是施工安全監控系統起到應有作用的基礎，所以明確隧道施工安全智能遠程監控管理實施流程非常必要。根據我國公路隧道施工監控技術現狀、管理要求及相關技術規范和標準，提出監控系統的工作內容及對應的工作流程，如圖1所示。
監控系統討論
隧道施工安全遠程智能監測設備的研發涉及到掌子面數字化監控與重建、監控指標的智能化預警方法、系統的模塊設計、硬件功能的設計與規劃、監控信息指標體系、傳感器類型、傳輸技術、設置位置等技術方案的規劃和實施，也包括監控設備的使用要求、管理要求和實施方法的建立，如監測時間、頻率、數據管理和存儲等諸多管理問題的建立和完善，屬多學科系統性工程，需進一步開展研究并完善相關技術和管理技術，在此基礎上方可進一步完善安全監管，真正提高隧道施工安全水平。
以施工人員信息監控為例，隧道建設過程中，建立隧道危險源監控系統，及時、動態掌握隧道施工危險源信息，有效預警，防止隧道災害發生;災害發生后，通過洞內人員信息準確、有效的記錄，可反映隧道內施工人員數量和位置，以便及時施救，最大程度地減少隧道施工人員傷亡。因此，對施工人員的安全管理和監控始終是智能監控設備關注的重點。了解隧道內工程技術人員的進出情況、具體數量和位置，尤其是掌握隧道危險區域內的施工人員情況，對確保施工安全及災后救援十分重要。目前隧道實際施工管理過程中，施工人員進出隧道遵守掛牌等級制度，其統計時效性差，準確度不高。
從技術角度看，在隧道洞口、2次襯砌、掌子面、仰拱工作面等重要作業區域安裝無線數據接收器，現場施工人員進出隧道時，隨身攜帶唯一的數據識別標識卡，人員識別標簽不斷或定時發射載有目標識別碼的無線電射頻信號，施工人員進入接收器讀取范圍內，接收器接收到施工人員識別標簽發來的載波信號，經接收器接收處理后，將信號進行分析、處理，并發送到洞口通信接口裝置，再轉換成信號送給洞口服務器，以實現目標的管理自動化。施工管理方應確保施工人員正確攜帶標識卡，確保接收器及傳輸線路、洞內及洞口終端顯示設備的完善，并進行定期檢查。
結語
本文基于公路隧道施工安全防災及災后救災的實際需要，提出了隧道施工安全遠程智能監控內容、要素，建立了監控系統工作流程。對于保障隧道工程施工安全，完善隧道施工安全遠程監控技術體系，促進管理部門改變傳統的監管模式升級，有效提高質量和安全監管工作水平，具有重要的實用價值和指導意義，可推廣應用。
探地雷達的基本原理如圖1所示。探地雷達天線包括發射部分和接收部分。發射部分向地下定向發射高頻脈沖電磁波，電磁波在地下傳播過程中，遇到存在電性差異的地層或目標體時，便在其邊界面發生透射和反射現象。反射波經由接收部分采集并且轉換為電信號，經過適當的處理后，最后在電腦主機中顯示最終的波形圖。當我們已知旅行時間、波形和振幅之后，就可以計算出地下目標體的位置、大小、分布等信息［5，6］。
2工程應用
2．1工程概況及參數設置
石馬隧道位于江西省吉安市永豐縣石馬鎮，為南昌—寧都高速C6與C7標段之間的連接隧道。石馬隧道為分離隧道，隧道全長為1665m，凈空寬為10．75m，高度5m。本次檢測儀器采用美國GSSI公司研制的TerraSIRchSIR3000地質雷達。開始檢測之前，必須根據具體地質情況，調節相應的參數(主要包括雷達天線中心頻率、時窗和采樣次數等)，以達到儀器的理想狀態?？紤]到探測對象主要為隧道初期支護，檢測對象為初期支護的厚度，鋼拱架數量及初期支護背后是否有空洞，所以本次檢測采用900MHz中心頻率的天線，測量方式采用連續測量。探測的時窗主要取決于探測的深度，考慮到本次探測主要為初期支護探測，檢測深度在1m之內即可，則時窗可取為50ns。
2．2測線布置
為了使隧道襯砌質量檢測的效果全面、真實與可靠，我們采取布置沿著隧道走向的五條測線，即邊墻兩條(測線1，2)、拱肩兩條(測線3，4)以及拱頂一條(測線5)，如圖2所示。
2．3地質雷達探測結果
1)初支厚度檢測結果。由于隧道圍巖情況復雜，地下介質對電磁波的反射、吸收衰減作用，以及各種背景噪聲的干擾影響，導致接收到的電信號是已經疊加后的，信號振幅微弱，目標體對應的有用信息被淹沒在雜亂的波形中，信噪比較低，所以要進行必要的數據處理，才可以識別出有用的波形信息。圖3是采用Reflex軟件處理后的地質雷達波形圖，該檢測段樁號范圍是ZK177+097～ZK177+112，沿測線3的位置數據采集。由于圍巖與混凝土介電常數差別較大，電磁波在圍巖與混凝土界面傳播時將產生較強反射信號，圖3中繪制出的曲線即為該反射信號，表1列出了該檢測段測線3位置的初支厚度的檢測結果。接收機電腦主機發射機發射天線發射波接收天線地質異常體反射波測線5測線4測線2測線3測線1圖1地質雷達探測原理圖2測線布置圖STANCE[METER]100圖3地質雷達解譯結果表1石馬隧道左線初支混凝土厚度檢測結果表檢測里程樁號支護類型混凝土設計厚度/cm測線位置混凝土實測厚度/cm結果評定ZK177+097～ZK177+102S420測線317～27滿足規范及設計要求ZK177+102～ZK177+107S420測線319～23滿足規范及設計要求ZK177+107～ZK177+112S420測線318～24滿足規范及設計要求2)拱架數量檢測結果。檢測段里程樁號范圍及測線位置同上，由于鋼拱架與混凝土介電常數差別同樣很大，電磁波在混凝土與鋼拱架界面傳播時將產生強烈反射信號，圖3中用垂直箭頭標記出了鋼拱架具置，表2列出了該檢測段鋼拱架數量的檢測結果。
3結語
1．1頂管的技術特點
(1)屬于頂管鋪管技術和環境保護施工方法，并具有不開挖面層就能夠穿越交通設施和建筑物;(2)由于被鋪設管道的上部土層未經擾動，故管道壽命較長;同時由于無需拆遷土層之上建筑物，故有很高的經濟效益;(3)頂管力學性能優良，適應各種土質。
1．2泥水加壓平衡式頂管施工注意事項
泥水加壓平衡式頂管工作原理為采用機械切削泥土并應用水力輸送棄土，同時利用泥水壓力平衡地下水壓力和土壓力，控制地表隆起和沉降。在施工中需要注意的事項為:一是注意掘進機處于停機狀態時需要防止泥水流失，以便保持挖掘面穩定。二是施工過程之中，需要注意觀察地下水壓力變化和挖掘面的穩定狀況，并檢查泥水濃度和相對密度及進排泥泵流量的正常度。
2地鐵穿越類型及其風險
地鐵穿越區分為上部穿越和下部穿越，兩者區分點是頂管是從隧道上方還是下方穿過，如若是上方穿過就是上部穿越，反之如若是下方穿過就是下部穿越。上下部穿越之間的特征最大區分點是:上部穿越由于集中卸載導致隧道上浮，下部穿越由于地層損失導致隧道下沉;不過兩者都會使得隧道差異沉降，形成小曲率半徑，進而嚴重影響隧道使用狀況甚至結構安全。以下分別探討上部穿越和下部穿越風險:
(1)上部穿越風險:一是隧道隆起具有不可恢復性。下部穿越采取二次注漿措施使得下沉隧道恢復，而上部穿越則對隆起部分毫無辦法使得下沉復位。二是土質差，穩定所需時間較長，這是緣于施工管道埋深較淺使得土體力學性質較差所致。三是應對措施有限。在隧道上方卸載是其隆起緣由，但由于隧道上方面層不存在加載條件或不能充分實施加載而使得隆起不能下沉復位。
(2)下部穿越風險:一是后期整改周期長。在列車停運期間，遵循多次、多點、均勻原則并采取二次注漿措施來減少擾動性。二是同步注漿存在注漿壓力過大而使得周邊土體容易劈裂，導致地層損失難以控制。
(3)頂管穿越風險:設計風險包括工作井施工設計和洞口加固設計風險;地質勘察風險包括地質差異和勘察不準或疏漏;施工參數風險包括推進速度、頂進正面土壓力、頂進糾偏、管道拼裝、出土量、注漿參數等;監測風險包括監測數據不準和監察數據傳輸不及時;此外還包括材料風險和機械故障風險。
3施工風險控制要點
3．1頂管工作井和頂管接收井
頂管工作井屬于頂管施工臨時設施，可供頂進設備安放，并對管內土方進行提升處理。而在工作坑設置和頂進形式選擇時，需要兼顧多種因素，并按不同的頂進方向區分為單向和多向頂進、調頭和對頭頂進。頂管接收井的圍護結構可采用SMW工法樁進行滿堂加固的高壓旋噴樁和內插型鋼，這樣由于頂管施工涉及面較寬，不可避免地影響地鐵結構，因此，嚴禁拔除近地鐵側型鋼。
3．2頂進速度
在頂管施工過程之中，要保持勻速緩慢速度，并控制在l0mm/min之內，以保證刀盤對土體的切削，從而減少擾動。而頂進速度的控制可以通過頂管機的液壓系統增設節流閥和冷卻系統，以對千斤頂頂進油量予以控制并防止油溫過高。
3．3頂管正面壓力
土倉中的壓力須與開挖面的正面水土壓力保持平衡，并控制好頂管頂進速度和出土量，如若頂進速度加快而出土率較小，就會增大土體壓力而使得地面隆起，反之亦然。因此需要做到:頂進速度保持勻速緩慢，頂進方向予以嚴格控制，頂管糾偏力盡減少。
3．4頂管糾偏
在頂管施工過程之中，嚴格遵循頂管施工技術規范，不隨意更改施工標準。相對頂管糾偏而言，切實做到頂管頂進l0cm就進行一次糾偏，嚴格禁止單次大幅度糾偏;頂管糾偏操作要做到“勤”和“微”，對于“勤”而言，不僅對顯示屏和指示燈等在內的儀器及其它觀察點要做到持續觀察，而且集中注意力做到勤動作，保持頂進度緩慢均速，頂進方向按照設計標準進行，不會出現較大偏差。對于“微”而言，保證不會出現大幅度的糾偏和過正糾偏，以便防止出現管接頭開口造成漏水和形成S形管道。這樣，每次頂管糾偏都要采取小角度糾偏，避免造成軸線彎曲和地面沉降。
3．5同步注漿及置換注漿
對于同步注漿而言，注漿壓力需要大于隧道底處的土壓力值，以便保證漿體充分滲人周圍土體;同時，選擇觸變性能良好的膨潤土制漿材料，并盡力將膨潤土泥漿套隨機頭向前移動，以便形成連續的環狀漿套。對于置換注漿而言，是在頂管施工完畢后予以換漿，換漿時間因地點差異而有所不同，對于距離隧道15m之外的地方可以不受時間限制而隨時進行換漿，而對于隧道及其前后15m所經之處要在列車停運期間內進行;在換漿期間，如若一旦發現隧道變化過大，需要即時停止換漿。
4結語
1初襯對凍結壁的影響
根據設計要求，隧道開挖成型后每隔5m進行一次初襯支護。邊墻凍結壁表面溫度傳感器測得溫度隨時間變化曲線如圖1所示。初襯混凝土初始溫度為10．2℃，12月29日開始澆筑。由圖1可見，初襯澆筑完成后凍結壁表面溫度逐漸降低，并最終趨于穩定?？梢姴捎脟娚涞姆绞綕仓?，混凝土熱量易于散失，且澆筑時凍結壁前木背板可有效阻止熱量往凍結壁方向傳遞。初襯噴射完成后混凝土能形成一層多孔隙疏松結構，能有效保溫，阻止凍結壁與空氣對流產生冷量損失。
2二襯與凍結壁的相互影響
2．1數值模型建立采用二維平面熱單元PLANE55進行數值計算?？紤]實際施工參數及凍融影響范圍，因隧道的縱深、圈徑較大，選取平面矩形模型近似模擬［5－8］。其中，凍結壁單元尺寸為1000mm×1000mm，保溫材料單元尺寸為1000mm×20mm，二襯混凝土尺寸為1000mm×400mm。二襯混凝土入倉溫度為8．3℃，水化熱散熱系數m取0．45，最終累計產熱量Q0=335kJ/kg。土體、保溫材料及混凝土其他熱物理參數如表1所示。
2．2凍結壁初始條件隧洞于2013年8月1日開機凍結，2014年1月2日停機并進行末端初襯支護。凍結壁內溫度傳感器監測溫度情況如圖2所示。從1月3日到1月8日測溫傳感器實測數據可以看出，淺部凍結壁溫度隨深度呈線性關系(R2依次為0．990，0．978，0．971，0．998，0．995，0．981)。為了對凍結壁溫度場模型進行簡化，以實測數據為依據，假設凍結壁模型30～1000mm深度范圍內溫度場呈線性分布?？紤]到凍結壁表面暴露在空氣中，根據實際情況施加對流荷載。
2．3數值模擬與實測結果分析2014年1月8日開始澆筑二襯混凝土，并于二襯澆筑前停止凍結。各溫度傳感器實測與模擬值對比曲線如圖3，4所示，其中圖3為混凝土、底板溫度實測與模擬值對比情況，圖4為凍結壁內溫度傳感器實測與模擬值情況。從圖3實測情況可以看出，混凝土入模后受水化熱影響，溫度迅速升高，澆筑第一天達到最高溫度28．2℃，而后受凍結壁冷量與襯砌表面空氣對流影響，溫度緩慢降低;底板與混凝土溫度變化趨勢大致相同，澆筑完第一天達到最高溫度8．17℃，而后逐漸降低。由圖4實測值可見，C1距底板表面30mm，受混凝土水化熱影響較大，1月8日混凝土澆筑完后，在1月9日溫度達到最大值2．3℃;C2在1月10日溫度升高到－0．31℃;C3～C5范圍內凍土溫度也有所升高，但也都保持在0℃以下，凍結壁融化范圍在30～100mm區間內。澆筑混凝土之前已經停止凍結，1月12日之后，C1～C2范圍內凍土溫度有所回升，C3～C5范圍內凍土溫度基本保持穩定，可見100mm深度以內凍結壁受混凝土水化熱與空氣對流影響，溫度出現回升。200mm深度以上凍結壁冷量與水化熱熱量傳導達到短期平衡，溫度保持穩定。比較圖3中實測與模擬曲線，可以看出底板溫度傳感器實測值與模擬值吻合很好。圖4中C1、C2實測與模擬變化趨勢不同且溫度相差較大，最大溫差6．07℃，C3～C5實測與模擬值吻合良好，且深度越深吻合情況越好。可見，在該工程中采用數值模擬來研究襯砌混凝土水化熱及凍結壁30mm以上溫度場是可信的。故可采用數值手段來模擬襯砌混凝土水化熱溫度場，找到混凝土最低溫度值，其隨時間變化曲線如下圖5所示。從圖5可見，混凝土澆筑完成后從第60天(1月8日)到第80天(1月28日)溫度才降到0℃，從而能保證混凝土有20d的正溫養護時間。從數值模擬結果可以看出，二襯混凝土在澆筑完第二天(1月9日)達到最大溫差9．2℃。上述結果表明，凍結壁冷量傳導對二襯混凝土強度增長影響相對較小，且二襯混凝土內外溫差較小，混凝土不會出現溫度裂縫的情況。
3結論
(1)初襯混凝土水化熱對凍結壁溫度場沒有影響，木背板能有效阻擋熱量向凍結壁傳導?；炷翝仓瓿珊蟮氖杷煽紫督Y構能形成一層有效的保溫層，減少凍結壁冷量損失。(2)淺部范圍凍結壁溫度場溫度值與深度呈線性關系。受二襯混凝土影響，凍結壁在混凝土澆筑后1～2d內的融化深度達到最大，融化范圍在30～100mm?；炷翝仓瓿珊蟮?天回凍進入負溫，由于二襯澆筑前已經停止凍結，淺表100mm范圍內土體受混凝土水化熱與空氣對流影響，溫度有所回升，而深度200～500mm范圍內凍土溫度達到短期平衡，保持穩定。(3)二襯混凝土水化熱溫度場、凍結壁30mm深以上溫度場數值模擬與實測情況基本吻合。二襯混凝土澆筑后水化熱量大，且釋放迅速，澆筑后第一天溫度升高到最大值28．2℃，而后逐漸降低。由于混凝土有20d左右正溫養護時間，所以其強度增長受凍結壁冷量影響較小。因二襯厚度相對較小，內外最大溫差為9．2℃，不會出現溫度裂縫情況。
作者：葉慶石榮劍陳博單位：中國礦業大學深部巖土與地下工程國家重點實驗室
目前，國內許多工程施工還處于粗放的管理狀態。施工生產操作較為松散，施工材料計劃編制粗糙，現場浪費極大;施工工藝落后，管控力度小，工期拖延、質量下滑等現象較多，極大地影響了企業效益和信譽。精益建造是以生產轉換理論、生產流程理論和價值理論為理論基礎，以精益思想原則為指導，對工程項目實施過程進行重新設計，在保證工程質量、施工安全、工期短、消耗少的條件下建造用戶滿意的建筑產品為目標的新型工程建設項目管理模式。常熟發電有限公司擴建工程F標段是我國發電廠工程中首座深水引水隧道工程。引水隧道工程位于長江下游徐六涇河交匯處南段，由循環水泵房、取水隧洞和取水立管組成，引水隧道最深處離長江水面26m。盾構機在施工時要穿越長江大堤和多個富含沼氣、上軟下硬的地層、流沙土等地質復雜地段。施工技術難度之大，工程管理風險之高，在我國水下引水隧道施工中極為罕見。項目部運用精益建造方法，對該擴建工程進行創新性的管理，確保在2014年1月底全面投產后，大大緩解江蘇、上海地區電網供電緊張狀況。此外，可以為同類工程創造項目管理經驗，促進中鐵十四局工程項目管理水平的提高。
2施工難點分析
2.1循環水泵房施工難點
一是沉井結構體積大、下沉重量2.95萬t，制作及下沉施工控制難度大。二是地質條件極為復雜，所處地層土質為素填土、充填土、粉質黏土、淤泥質粉土、粉砂夾粉土，而且地下水位高，多為液化層，易產生流砂現象。沉井在這樣的軟土地基中預制下沉，沉井底可能會出現突涌等風險，下沉速度控制和糾偏難度大，同時如果沉井下沉過程中發生傾斜，很容易擠斷鉆孔樁。
2.2取水隧道施工難點
一是地質條件復雜、施工難度大。取水隧道經過了廠區陸域、長江大堤、潮間帶淺灘、深水岸坡等多種場地類型;施工穿越2層粉砂加粉土、1層淤泥質粉質粘土、1層粉質粘土夾粉砂，易發生流砂和管涌等不良地質現象，而且土層含有沼氣等有害氣體。二是水利部門要求盾構穿越大堤時，大堤的允許沉降量必須滿足二級堤防沉降要求，控制要求高。三是隧道埋深淺，水壓大。穿越流沙土層，最大滲透系數達2.4×10－4cm/s，且地下水與長江水形成補給關系。四是每條隧道長943.2m，盾構長距離推進給網格式盾構盾尾防滲漏、出土泥漿輸送、水平運輸均帶來較大的不確定性。五是垂直頂升和取水頭安裝等水上作業施工精度控制較困難，風險因素多。
3施工過程的精益化管理措施
結合本項目的特點，圍繞本工程不同施工階段的管理目標，在編制施工組織設計過程中，融入精益建造的管理思想，形成運用精益建造方法的實施工作計劃，使精益建造方法和應用領域的實施建立在切實可行的基礎上。
3.1精益化的進度管理
采用準時化施工管理技術進行工程進度管理。以業主方“中電投”對總工期的需求為依據，精準地組織每個施工環節。一方面，在編制進度計劃和實施過程中，縮短各工序、各分項工程轉換時間，盡量使各分項工程之間的轉換時間接近于零。確保在任何一個分部、分項工程或工序結束，立即轉入下一道工序，實現施工工序轉換的間隔時間趨近最小的狀態。在具體操作時，主要做好施工現場作業人員、施工機械和建筑材料三個方面的工序轉換。另一方面，嚴格要求各專業分包單位在必要的時間完成必要的工作量。按照供應鏈管理原理與建筑材料供應商建立良好的合作關系，要求供應商按工程進度計劃需要的數量準時地把材料送到施工現場。項目財務部門準時地劃撥資金。在施工過程中，每一道工序都按照后工序所需工程量向前工序提出人員、材料、施工機械等的要求，從而為每道工序在既定的時間內完成計劃的工作量奠定前提條件。
3.2精益化的質量管理
在施工階段，采用“末位計劃技術”編制質量控制計劃，通過逆向拉式流程把質量計劃控制在準確的范圍內，也使得現場操作工人能夠主動地關注與其相關的全流程的質量控制，并通過“看板管理”等方式清楚地知道質量控制的標準和達到要求應采取的措施，從而把質量損失控制在最小的程度。
(1)結合沉井下沉、江底取水隧道等工程具有長江邊軟基施工技術難度大、地質復雜、季節性強的特點
項目部嚴格執行重大技術方案國內知名專家評審制度，確保技術方案可行、有效。
(2)堅持盾構施工質量綜合評估制度
分析出現問題的原因，采取措施，使問題及時得到整改，指導下一步的施工，保證了施工質量。
(3)對采購進場的建筑材料、構配件、半成品由項目質量總監組織工程、質量、技術、物資部門的責任人員進行驗收
在監理工程師的現場見證下，由試驗人員進行取樣送檢，對經試驗達不到標準的材料，堅決清退出場。各種建筑材料、半成品等進場后分門別類堆碼存放，標識檢驗和試驗狀態防止誤用，并實現可追溯性。
(4)項目部建立了工區、項目部兩級的測量跟班作業制度。
為保證沉井下沉和江底取水隧道盾構施工取得好的效果，項目在現場設置了兩個高標準的永久測量控制點。在沉井下沉過程中，分組24小時跟班作業，每小時觀測一次，對沉井下沉進行數據指導，從而保證了沉井下沉質量。在盾構取水隧道施工中，在沉井頂部設立固定觀測墩，保證了下井控制點的精度。
3.3精益化的成本管理
項目建設過程中涉及的材料種類繁多，數量龐大，且對于不同材料的使用時間一般都不同，呈現較明顯的階段性和技術關聯性，如管片生產的結束必須在隧道主體工程開工之前。因此，材料供應的準時化是實現材料成本精益化管理的重要前提。第一步，編制材料使用計劃。對項目所需消耗材料總量進行測算，按照施工進度計劃將其分配在對應的進度期間。材料使用計劃編制建立在類似項目施工歷史經驗數據和本項目較為詳細的材料測算基礎之上，在各種約束條件下，根據設計方案中材料的預算量，再結合工程項目的進度計劃，制訂一個粗略的材料使用計劃。第二步，計算材料供應的訂貨時間。為實現材料供應的準時化，必須為每種材料設置供應的預訂貨時間。施工中使用的材料，有些可以在現場實時訂貨，供應商可以快速送達;有些材料則必須要提前訂貨，才能保證供應商的供貨準時，如對各種異形鋼管制定適宜的預訂貨時間是實現鋼管準時供貨的基本前提。第三步，確定最佳訂貨量。定貨量的大小對于施工方和供應商都是成本控制的一個重要因素。訂貨少會出現停工待料現象，訂貨太多又會增加現場堆放困難和庫存費用。因此，確定定貨量時要考慮供應商能夠提供的數量、訂貨費用、存貨費用等因素。
3.4精益化的安全文明施工管理
項目部堅持高起點、高標準、嚴要求，按照5S現場管理技術要求，規范現場物品和設施布置，使現場所有的生產要素均處于受控狀態，在確保安全生產零事故、質量零缺陷、工期零滯后的同時，狠抓現場安全文明施工，著力打造現場文明施工亮點，保證了作業人員的人身安全和設施安全。具體做法如下:
(1)建立健全安全管理制度。
項目部實行專項責任制，使安全生產管理系統化、規范化。在施工中，堅持安全例會制度、建立安全管理措施先報批后執行制度、建立安全檢查制度、建立工班“三上崗”和“三工制”制度，做到在安全生產上各項工作有章可循。積極落實“中央企業安全生產禁令”，采取全員學習、張貼宣傳等方式，把“中央企業安全生產禁令”貫徹落實到施工全過程中。
(2)開展形式多樣的安全教育活動。
聘請安全專家進行安全知識培訓，把生硬、教條的安全教育說教，采用“親人心語”等形式，讓操作人員深刻體會到安全生產事故給他人、家人帶來何等痛苦，變“要我安全”為“我要安全”。
(3)編制各種應急預案并進行演練，落實應急預案制度。
項目部編制了觸電事故、防臺防汛、高空墜落、機具傷害、坍塌事故、物體打擊、消防、盾構逃生等應急預案，并對各種應急預案的實用性、可操作性進行演練，通過演練考驗搶險隊伍的應對安全生產事故的應急能力，檢驗項目部和工區的協作能力。
(4)制定嚴格的隧道洞內施工管理制度。
在盾構施工出入口處設置了值班崗亭，每天24小時有專人值班，嚴格做好進出隧道人員的登記，嚴格禁止酒后、身體不佳者進入隧道。進入洞內禁止吸煙，禁止帶火種，禁止攜帶手機，禁止亂扔垃圾，一旦發現上述違章現象，對管理人員和作業人員嚴肅處理。
(5)組織進行重大危險源辨識活動。
為切實做到預防為主，將危險消除在萌芽狀態，針對本工程的特點，項目部經常組織相關人員進行重大危險源辨識活動，確定重大危險源清單，并制作成標識牌，如沉井下沉過程中的防高空墜落、防漏電、防管涌等，使所有作業人員清晰知道施工區域的重大事故隱患和重大危險源，做好預防，確保施工安全。
(6)根據施工現場的需要設置了專門的警衛室和警衛人員，24小時值班站崗。
為加強現場亂抽煙現象，設置了專門的吸煙室和茶水房，以便施工作業人員臨時休息。為防止火災發生，在易發火災區配備了專人負責的滅火器、沙箱等消防器材，并定期進行檢查。
3.5精益化的綠色施工管理
根據本項目專項工程施工特點，在施工組織設計中，針對綠色施工制訂詳細的方案。例如，鉆孔灌注樁、沉井下沉和盾構掘進等施工過程中會產生大量泥漿，若處理不當將會對環境造成極大污染，為此，在施工現場西側開挖了容量約1.5萬m3的泥漿池，做到“水入溝、泥入池”，最后統一排放至當地環保部門指定地點。嚴格執行生產垃圾與生活垃圾等廢棄物分類存放，并按業主和當地環保部門要求進行處理。嚴格控制空調溫度、電器開關位置、水龍頭位置張貼提醒標志，強化所有參建員工的節約意識?，F場施工道路全面硬化，定時灑水、壓塵。在圍墻一側設明溝排水，排水溝上蓋鐵篦子，并設有沉淀池。在施工場地大門處設置洗車平臺，所有駛出施工場地的車輛均需進行清洗，清洗后的污水經過沉淀池后回收利用，確保不會對道路及市政管道造成污染。所用加工地場均作隔音處理，如搭設防護、隔音棚等。需要在夜間進行施工的部位，嚴格選擇符合要求的施工機械，若不能滿足噪聲控制，相應部位夜間停止施工。
3.6精益化的技術創新管理
該工程在我國水下隧道建設中首次采用了“下插式”取水立管施工新技術，盾構機施工先后穿越長江大堤和多條富含沼氣、上軟下硬地層、流沙土等錯綜復雜的不良地質段。按照設計，在水下22～26m深處的隧道頂部安裝取水口，液壓振動錘最高要產生520t的沖擊力，才能把重55t、直徑3.5m、高27m的鋼護筒打入土層中，與隧道拱頂開孔口對接。在長江潮水高達4.8m的浪擊下，對接定位的控制相當艱難。取水立管處于長江中心的深水區，不僅水下壓力大，而且要防止卵石、塊片石、流砂等沖積物的影響，在這種條件下，確保對接的精確度無誤是一項巨大挑戰。項目部與業主、設計、監理單位密切協作，編制了“正頭保尾、無損漏偏、規范操作、穩步推進”的施工作業方案，采用應力傳感器等國內先進的監測設備，實時監控隧道結構受力變形情況，成功實現了取水管與隧道拱頂精確、安全對接，取水立管與取水隧道拱頂的對接精度誤差控制在2cm之內，還創造性地在隧道頂部沿鋼護筒四周打入66根凍結管，利用冷凍技術封堵止水，并在隧道內加裝40m鋼內襯，保證了已經貫通的隧道無滲水、不變形。特別是東線取水隧道特殊段是一項填補國內設計、施工領域空白的高技術難度、高風險工程，從設計到施工在國內外都無任何可借鑒的類似工程實例。
4結語
1．1地表裂縫
在黃土隧道施工過程中，會出現沿著隧道走向在隧道兩側出現地表裂縫，且裂縫會隨著隧道開挖進度相應發展，一般情況下裂縫是由拱腳處以黃土內摩擦角度沿仰坡延伸至上方地表，隨著施工進度，山體裂縫最終連在一起。
1．2塌陷
由于施工過程中的冒頂、拱頂下沉等原因，往往會引起局部的地表連續性下沉，慢慢發展成為地表塌陷，當地表塌陷變形較大時，還會伴隨著產生一系列的環狀裂縫。
1．3陷穴、落水洞
其主要成因是隧道施工過程中的地表裂縫以及冒頂、拱頂作用形成的上部土體塌空，致使隧道頂部的降雨或者是其他農業灌溉用水下滲，最終在地表產生陷穴和落水洞。
2濕陷性黃土隧道的基底處理原則
從濕陷性黃土隧道的工程特性以及以往的濕陷性黃土地區地基處理經驗來看，濕陷性黃土隧道基底處理應遵循“內外加固、先保護后加固”的原則。由于水是造成黃土濕陷性變形的最主要因素，所以在設計濕陷性黃土隧道地基處理方案時，應首先要考慮水對濕陷性黃土以及整個隧道工程的影響，做好濕陷性黃土隧道工程的排水與防水工作。對于黃土隧道工程來說，進行基底處理的目的無非就是改善黃土的工程特性，減少其土壤的滲透性，控制濕陷作用的發生。所以往往通過換土或者加密等手段進行濕陷性黃土隧道工程基底加固處理，使處理后的基底不具有濕陷性或者消除部分濕陷，使其數值不超過規定范圍。
3濕陷性黃土隧道工程的基底處理方法
對于濕陷性黃土地基處理而言，目前國內已有較為成熟的技術方法和隧道工程實踐經驗，其主要的處理方法有:碾壓、強夯、換填、動力擠密樁、高壓灌漿、高壓旋噴樁等，其中常用的基底處理方法有以下兩種:
(1)水泥擠密樁。這是濕陷性黃土隧道工程中較為常用的一種基底處理方法，由于濕陷性黃土本身具有大孔隙性和濕陷性，水泥擠密樁就是通過對其大孔隙進行夯實擠密，從而消除濕陷性并對基底產生加固作用。在樁錘的夯實過程中，樁孔中原有土被強制性的側向擠出，樁周范圍內的土質被壓縮和重塑。但是由于濕陷性黃土隧道工程隧道內施工作業面相對較小，振動作用對圍巖產生的影響等，需要濕陷性黃土隧道從工程中的擠密樁裝身材料以及擠密樁施工機械和樁間距等做出優化處理。
(2)樹根樁。所謂的樹根樁，其實是一種小型鉆孔灌注樁，是通過利用鉆機鉆孔到一定的深度，隨后放入鋼筋籠、碎石和注漿管，再通過壓力灌注水泥或砂漿的方式制成的鋼筋混凝土樁。由于其布樁方式多采用垂直、傾斜設置或者樹根樁布置，被成為樹根樁。憑借著其高承載力、沉降量與擾動范圍小、施工操作方便和經濟快捷等特點，在濕陷性黃土隧道工程基底處理中得到了初步的應用，能在有效的空間內最大限度上的減少開挖過程中對隧道洞身地層的擾動。
4黃土隧道基底處理的新技術
就黃土濕陷性的內外部成因來講，其主要內因是由于黃土自身的土質和結構組成，外因主要是由于水的侵蝕作用的外部載荷。由于黃土本身是在干旱和半干旱氣候條件下形成的，其土質本身有欠壓密性，加上其和鹽類膠結材料的易溶性，致使黃土具有濕陷性。所以對于濕陷性黃土地基的處理應本著力消除其內應，處理方法有以下幾類:
(1)土體加密法。主要指通過各種工程施工措施，加大黃土的密實度，通?？梢圆捎脧姾环ê退赝翂|層法。
(2)土體加固法。此種方法主要是通過焙燒或者外加膠結材料來改變黃土的物質組成結構，提高黃土的抗水性和力學指標，但是其密度增加效果不是很明顯。
1.1新奧法與傳統方法的區別
具體來講，新奧法的基本理念主要體現在以下幾個方面：①在隧道開挖階段，盡量簡化開挖工序，所采用的爆破施工技術和工藝流程均要考慮如何保持圍巖整體的穩定性，避免擾動圍巖；②隧道開挖方案須充分利用圍巖的自承能力，提高圍巖本身的支撐能力；③基于圍巖特點選擇合適的支護方式和支護參數，錨桿和噴射混凝土、鋼拱架等緊貼巖體的柔性支護盡量提早完成，確保作業過程中巖體松弛或變形情況得到有效控制；④有的施工段巖體軟弱破碎，為確保支護系統正常應用，提高巖體整體的穩定性，須盡早閉合斷面；⑤從理論上講，應該在圍巖及初期賬戶變形基本穩定后施作二次襯砌，將支護體系與圍巖揉合成一整體，以確保支護結構更加穩定；⑥為避免棱角突變部位引起應力集中，隧道斷面周邊輪廓應盡可能圓順；⑦施工作業期間，動態觀測支護系統及圍巖結構，合理調整工藝流程，優化設計工程方案，同時進一步規范施工管理活動，確保施工活動順利開展。
1.2新奧法的特點
新奧法在我國應用的最大特點就是應用了所謂的復合式襯砌，其基本的施工方法是：在開挖過程中，盡量減少對圍巖的擾動，為此必須采用光面爆破或預裂爆破，以維護圍巖的自承能力；根據圍巖特征，采用不同的支護類型和支護參數，及時施作錨噴支護，抑制圍巖的松弛和變形；開挖時盡量采用大斷面、少分部的開挖方法，以利于降低圍巖內部應力重分布的次數，最大限度地利用圍巖的承載力；在施工過程中，以量測手段為參照不斷修正設計和施工，做到既經濟合理，又安全可靠；根據測量數據，在確認初期支護變形收斂后，進行二次模筑混凝土襯砌。
2工程概況
周家莊一號隧道總長2237m，洞身圍巖為Ⅳ級、Ⅴ級圍巖，圍巖極差，含不良地址段及特殊巖土。地面高程一般為1625～1800m。區內地形起伏較大，溝壑縱橫，自然坡度約20～50°之間，隧道頂溝谷發育，沖溝內為洪積砂質黃土，山頂平緩處場及緩坡處多為風積黃士段蓋，山體多基巖出露，植被覆蓋較差。
3施工方法
本隧道總體施工方案的選擇將立足于確保施工安全、施工質量與施工工期，立足于有效避免涌泥、坍塌等事件發生。施工時及時進行工序轉換，做到“管超前、短開挖、強支護、勤量測、早封閉”。隧道開挖采用風槍鉆眼，實施弱爆破，局部人工配合挖掘機進行施工。嚴格控制超挖和減少對圍巖的擾動，保證開挖成形質量，以充分發揮圍巖的自承能力。初期支護采用噴錨網為主的支護方式，圍巖較差地段設型鋼鋼架，特殊地段如淺埋地帶拱部設管棚或超前小導管預注水泥漿加固地層。二次襯砌按新奧法原理根據圍巖收斂情況及時施工，二次襯砌施工時，灌注混凝土振搗密實，防止收縮開裂，振搗時不破壞防水層，二襯拆模時，混凝土強度達到規范要求。
3.1洞門施工
3.1.1洞口工程
首先復核圖紙，組織復測并控測布網，準確定出洞口位置，明洞暗洞分界位置，按設計位置放出邊、仰坡及洞臉開挖邊線。在洞口邊、仰坡開挖線外5m處設截水溝一道，防止雨水沖刷洞臉。做好截排水系統后，人工配合挖掘機按照設計坡度、尺寸采取從上向下分臺階開挖，分層3～5m，表層土采用挖掘機開挖，底層地層當機械開挖困難時采用鉆爆法開挖，邊仰坡的開挖坡度隨原地面的坡度改變而改變，確保坡面平順并與原地形成為一體。裝載機配合自卸車運砟，人工配合刷坡。洞口邊、仰坡段施工采用挖掘機縱向分段自上而下分層開挖，人工整修邊仰坡，按設計要求一次到位，挖掘機配合自卸車裝運棄渣。洞口臨時邊坡采用錨網噴防護，永久邊仰坡采用C25混凝土拱形骨架護坡，中心綠化。
3.1.2進洞方法
隧道進出口采用套拱法進洞，具體作法：沿明暗洞交界里程，從上到下逐層開挖，開挖至起拱線后，架立鋼拱架，最里面的一榀緊貼仰坡放置，施做套拱。洞口段設計為Φ108管棚超前支護，與鋼架組合成預支護體系，澆注掛板套拱混凝土固結，形成洞室輪廓，在套拱混凝土強度達到設計強度后，施做準108mm超前管棚，在套拱保護下按設計法進行開挖隧道進口、出口均為Ⅴ級圍巖，采用三臺階臨時仰拱法開挖進洞；采用拱部準42超前小導管超前支護，及錨噴網初期支護。
3.2正洞施工
暗洞段按新奧法組織施工，弱爆破開挖，圍巖較弱處采用機械配合人工開挖，噴錨支護。正洞施工方案見表1。
3.3棄碴與環保
3.3.1隧道棄碴
施工中產生的廢碴、廢液按環保有關規定進行處理，不隨意排入沖溝、溝渠及農田中。在隧道口設置三級沉淀池用于處理施工污水，以及吸附油污；固體污物等，固體污物送往環保部門作無害處理。棄碴按設計要求棄于指定位置或作為路基填料，碴場設擋墻，以免水土流失。
3.3.2施工降塵
由于隧道施工采用無軌運輸，洞內廢氣污染主要為大功率的內燃機械，且主要集中到裝碴運輸工序，為此在該隧道施工中，必須加強通風除塵的工作。方法如下：加強對進洞機械的維修保養。定期檢查空氣濾清器是否堵塞，進、排水是否暢通，噴油嘴及時更換，使噴油效果好。霧化程度高，使柴油充分地燃燒。為了節油和消煙摻加柴油添加劑。部份機械進行機外凈化。主要給裝載機裝配上帶有催化劑的附屬箱，連接在尾氣排放管上，把發動機排出的廢氣用催化劑和水洗的辦法來降低其中有害氣體。
3.3.3環境保護
隧道施工便道、工棚及作業場的布置盡量維護自然面貌，占用荒地應少開挖、少刷方，以保護自然植被。隧道竣工時，應盡量恢復原有植被。
4施工中的必要注意事項
4.1初期支護的施工質量要保證
有效的支護能夠提高施工安全系數。施工應，須及時進行初期支護，提早封閉，加快成環速度，避免結構變形。開挖后及時封閉暴露的巖石。首先初噴厚度為4～5cm混凝土將巖面封閉，裝設鋼拱架、施作錨桿、掛鋼筋網，最后按設計要求完成復噴。結合現場條件和施工要求的數量和方向選擇合適的錨桿。若使用砂漿錨桿，必須注意注漿量和漿液稠度；有水地段適宜采用楔縫式、縫管式或早強藥包錨桿，選擇端頭緊固且尾部有能夠緊貼格柵和圍巖的托板的端頭錨固錨桿，確保錨固效果符合設計要求。
4.2重視隧道監控量測和超前地預報的作用
在公路隧道施工中，通常采用超前地質預探探報施工技術、監控量測施工技術來探測地址情況，同時對支護結構的受力變形進行監測，為設計變更以及施工方案的確定提供可靠依據。這種監測技術同樣適用于地表沉降及塌方監測。隧道綜合地質超前預報有助于優化隧道施工方案，并且能夠提高隧道施工的安全系數。進行隧道開挖時，事先通過高效的地質監測掌握隧道前方地質狀況，有助于優化設計工藝流程和施工技術措施，從而達到防控事故的目的。
5結語
（1）本標段的主要工程內容為隧道基坑井點降水、隧道基坑開挖、隧道抗拔樁地基加固、隧道主體混凝土工程、隧道防排水、變電站、泵站、K1+839～K2+940區域內地面道路和有關的污水處理、雨水管線工程。根據業主的總體工期要求，本標段工程定于2012年6月1日正式開工，2013年3月27日竣工，工程施工工期為300天。參建單位為中鐵十五局集團第六工程有限公司。
（2）本標段工程的施工組織機構有項目經理、項目副經理、項目總工程師、工程技術部、計劃財務部、安全質量部、環保辦公室、物資設備部、工地實驗室、綜合辦公室以及各個施工隊伍。
（3）依照本標段的具體施工情況，將本工程分成了3個區段。K1+839～K2+290施工區段的任務是該區段的基坑井點降水、基坑的開挖、邊坡的防護、抗拔樁的施工、隧道底板、主體混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道變電所、泵房站、隧道頂的覆土回填。K2+290～K2+610施工區段的任務是該區段的基坑井點的降水、基坑的開挖、邊坡的防護、隧道底板、主體混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道覆土的回填。K2+610～K2+940施工區段的任務是該區段的基坑井點降水、基坑的開挖、邊坡的防護、隧道底板、主體混凝土的施工、隧道防水的施工以及泵房站、隧道覆土的回填。
（4）把安全施工當成頭等大事來抓，嚴防重傷或死亡事故的發生。爭創省級安全文明施工工地和文明施工樣板工地，在施工的過程中，嚴格的遵守相關的法律法規，出臺具體的文明施工管理辦法，并且在環保、綠化等方面都要達到國家相關的標準。
2協調工作的幾個要點
（1）做好該標段工程的平面布置調配工作，該標段工程施工場地可以分成3個區域，場內生活區和辦公區設施有：工程管理人員和施工人員的住房、管理人員辦公室及會議室、食堂、洗浴間、衛生間等。生產設施區有：材料堆放區、砂子堆放區，砂漿拌合站、鋼筋加工場、臨時棄土場、配電室、消防庫、門衛、洗車場等。
（2）交通導行措施在修建施工便道時，應節約成本，充分利用工地外的道路，修建的施工便道和工地外的道路相同，滿足工地內行車、運料和棄土運輸的需要。本標段工地修建的施工便道的寬度為5米，每隔200米的距離建設30米的錯車道，以方便安全和文明施工。
（3）安全管理及環境保護措施本工程地處鄭州市森林公園附近，施工范圍比較小，加之前期還有其他工程正在施工，施工區域內施工單位很多，人員比較復雜，因此，施工中必須加強施工人員的日常管理，定期給施工人員開展安全管理和環境保護的教育，是人人都意思到安全和環保的重要性，自覺自愿的遵守相關的安全、環保規定。
3本標段工程施工組織設計的幾個難點及應對方案
3.1施工組織設計的難點
（1）本標段地下水水位較高，隧道基坑開挖深度大，基坑開挖必須將地下水位降低至基坑底以下1m，施工降水決定著基坑開挖及主體結構施工的施工質量和進度，施工降水為本工程的難點工程之一。
（2）本標段的防水施工較為系統復雜，防水的效果直接影響到本標度隧道的工程質量，嚴重影響著該隧道工程的運行安全和使用壽命。所以，本標段隧道的防水工程體系的建設是施工的一個難點。
（3）隧道長，地質不良，工程內容全面，工期壓力大。本標段隧道長度約1.1千米，并且該隧道的施工區域地質狀況比較差，土質松散，結構穩定性差。特別是采用明挖法施工，工作面狹窄，保質量、保安全、保工期完成隧道施工任務十分艱巨。
（4）本標段工程的工期短，場地狹小不利于施工的展開。隧道主體結構施工工期緊，在6個月時間內完成隧道基開挖、防護，隧道主體混凝土澆筑及隧道防水工程，在1101米的狹長地帶完成此工程存在一定難度。
3.2應對方案
（1）項目部組成一個以項目技術總工程師為負責人，工程技術部門參加的施工降水領導小組，主持降水方案的研討，負責降水效果的溝通和降水措施的制定。開挖后通過既有降水井，建立地下水動態監測網，較準確地掌握地下水動態變化，根據水位變化情況調整開泵時間及開泵數量。
（2）在工程的防水施工方面，處理要做好一般的雨季防水施工措施外，還要增加幾點防水措施：在整個施工周期內，工程管理人員應隨時掌握當地的天氣情況，根據天氣情況對工期進行調整；提前預備好防水的材料和設施，以備不時之需；由于本標段地下水水位較高，在進行基坑開挖時，應提前做好各種各樣可能出現的緊急情況下的處理預案，一旦出現漏水情況及時的采取措施，把風險降到最低；制定雨天交通管理辦法，方便工地內的交通疏導。
（3）必須細化隧道的施工組織方案，對控制工期的地段采取減少分段長度、增加設備投入，加強施工組織與管理、采取科學的基坑開挖防護方案等措施。
（4）必須合理劃分施工區段，組織好施工場地內的交通，多開工作面來解決工地狹小的問題。
4結語
1．1側墻豎向裂縫隧道側墻墻體裂縫寬度在0.1mm和0.4mm之間，很多裂縫都由墻中蔓延至墻的上下兩端，目前沒有出現滲水問題;裂縫數量隨著澆筑段長度的增加而增加，隨著澆筑施工環境溫度的提升而增加，并且溫度越高，裂縫的寬度也越大。因為隧道側墻是大體積混凝土結構，因此很容易在施工過程中遭受溫度影響而出現裂縫。裂縫分布規律顯示，大體積混凝土澆筑過程中的溫度應力變化會對墻體裂縫帶來一定的影響。而裂縫深度則跟干縮裂縫性質很像，拆模過早導致的裂縫情況，再加上沒有及時之采取灑水的方式進行養護，使得混泥土表面時干時濕，濕度變化過于明顯，引發混凝土表面干縮變形的情況出現。
1．2頂板45°斜裂縫隧道頂板45°斜裂縫往往會在與板邊相隔1/8的地方，裂縫寬度約為0.2mm－0.4mm，有的地方還會出現貫通裂縫，還有的地方會出現滲漏水問題。如果環境的溫度與濕度出現變化，鋼筋混凝土的墻、板、梁、柱等結構組成成分都會出現溫度變形與收縮變形的情況，形體差異的存在導致了混凝土的收縮形變會隨著板的體積和表面體積比值的減小而變大，并在板內生出拉應力。側墻、梁以及板都具有外側約束，因此就算墻、板、梁之間的收縮不同，也不會導致變形應力出現45°斜裂縫。
1．3頂板縱向裂縫裂縫與頂板的長邊相平行，順著隧道縱向延伸，通常跟墻保持2－3m的距離，裂縫寬度不大于0.3mm，數量少，不存在貫通縫。在施工過程中，頂板施工工作完成后，如果不鋪設塑料薄膜，會使得混凝土表面因為陽光的照射而迅速失水，此時如果不進行灑水養護，或養護方式不對，都會使得混凝土表面干濕不均，最終出現干縮變形的情況。不過這些裂縫都不是很深，屬于表面裂縫。同時，進行側墻施工的時候，不能拆除下一層的滿堂紅支撐體系，否則會導致集中荷載過大，引發結構性裂縫。
1．4頂板、底板橫向裂縫裂縫與頂板、底板短邊平行，順著隧道橫向延伸，裂縫寬度在0.1mm之間0.4mm，大多數的裂縫都距離板中1/3，并兩端延伸;隨著澆筑流水段長度的增加，裂縫的數量也在不斷增加;而隨著環境溫度的升高，澆筑后形成的裂縫也會越來越多，而且寬度也會增加;跟頂板上表面的裂縫數量相比，下表面的裂縫數量要少一點。因為隧道側墻是一種大體積混凝土，因此其裂縫形成情況往往由澆筑施工過程中溫度應力的變化情況決定。在頂板、底板施工之后，由于沒有進行塑料薄膜的鋪設，使得其表面遭受了陽光的照射，導致迅速失水，而灑水養護并不及時也不合理，導致表面濕度出現巨大變化，再加上裂縫都是表面裂縫，不存在較大深度，因此會使得混凝土表面出現干縮變形的情況。
2明挖隧道的混凝土施工裂縫控制措施
2．1降低混凝土水化熱(1)選擇粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等低熱水泥。如果只能選擇普通硅酸鹽水泥，則盡量避免使用早強水泥。(2)國內外的很多試驗研究與工程實踐都顯示，如果在混凝土里添加部分優質粉煤灰，則可以有效替代水泥，不但如此，因為粉煤灰顆粒是球狀的，可以產生滾珠效應，實現良好的，對混凝土拌合物的粘聚性、流動性以及保水性有很好的改善作用。(3)減水、增塑、緩凝外加劑等添加劑的摻加，可以使混凝土拌合物的粘聚性、流動性、保水性得到有效改善。這些添加劑的分散作用和減水作用不但能節約用水量、提升強度，還能使得水化熱得到緩解，延遲放熱峰產生的時間，使得溫度裂縫的數量得到控制。4)如果有需要，還可以將冷卻水管埋放在混凝土中，其內部溫度可以明顯降低6℃～10℃。
2．2控制混凝土入模溫度澆筑溫度應該控制在25℃以內;同時混凝土表面與內部溫差也不應超過25℃。無數實踐工作也顯示，若當混凝土內外溫差低于25℃，則混凝土體內的溫度應力往往不會引發混凝土施工裂縫的產生。若氣溫太高，應該盡量降低澆筑混凝土的出機溫度，避免采取攪拌運輸車罐體、降低原材料、泵送管道的保溫冷卻等應對手段的實施;盡量不在高溫階段進行混凝土施工，盡量選擇夜間進行澆筑的時間。
2．3適時拆除側墻模板，加強混凝土保濕養護措施出現最大溫度梯度之后，等待72h，進行拆模處理，拆模時間必須在澆筑混凝土之后5d后進行，拆除墻模版的時候，應該確?；炷帘砻鏈囟雀h境溫度之間所存在的溫度差低于10℃。完成拆模之后還需要進行養護劑的刷涂，避免延誤與漏刷的情況。2．4控制混凝土的收縮變形(1)在保證混凝土和易性和強度的情況下，盡量降低混凝土的水膠比;摻加適量高效減水劑，可減少用水量。(2)合理選擇混凝土的骨料級配可以降低混凝土的干縮變形。(3)振搗越好，混凝土越密實，這樣就會減少水分的散失，減輕混凝土的收縮。(4)摻加適量的膨脹劑可以起到收縮補償的作用，有利于防止裂縫。
3結束語
（1）隧道水害。在公路隧道所出現的一系列質量問題中，隧道滲漏水所造成的危害尤為普遍。隧道水害不僅增加隧道內濕度，降低路面抗滑性能，造成電路短路等
事故，危及運營安全，而且還易引起其他病害。由于隧道滲漏水、積水，將會造成襯砌開裂或使原有裂縫發展變大，加重襯砌裂損；當地下水有侵蝕性時，會使襯砌混凝土遭受侵蝕，并且隨著滲漏水的不斷發展，侵蝕程度日益加重；在寒冷地區，水是影響隧道圍巖凍脹的重要因素，水害嚴重必然導致凍害嚴重［1－3］。
（2）襯砌缺陷。襯砌缺陷主要是因為襯砌空洞、厚度、強度、密實度等原因造成的襯砌變形、襯砌移動及襯砌開裂等。作用在隧道襯砌結構上的壓力，與隧道圍巖的性質、地應力的大小以及施工方法等因素有關。由于受技術和資金條件的限制，一些因素在設計前是難以確定的，所以在隧道襯砌結構設計中常帶有一定的盲目性，導致結構強度不夠或與圍巖壓力不協調，造成襯砌結構開裂、破壞。然而，工程上出現的襯砌開裂更多的則是由于施工管理不當（襯砌厚度不足、混凝土強度不夠等）造成的。
（3）凈空受侵或軸線偏位。因模板強度、剛度不足而出現跑模，或因測量誤差過大，出現模板定位偏差過大，都有可能導致隧道凈空甚至建筑限界受侵或者出現隧道整體軸線偏位。也有因對已建成隧道的襯砌質量缺陷進行套拱處理而出現限界受侵的情況。
（4）通風不暢。所有的公路隧道均需要通風，不管是自然通風還是人工通風。事實上，當前國內相當數量的公路隧道尤其是中長隧道，通風設施常常形同虛設，一般不開啟（多數是為節省運營費用），造成洞內運營環境污濁。而且，國內公路隧道通風設計主要依據現行《公路隧道通風照明設計規范》［4］，其中對運營通風之規定應該說較為詳盡，但火災通風仍需進一步探討從而以規范形式予以認定。
（5）照明不良。我國公路隧道設計雖然都考慮了照明，但迫于運營維護成本的壓力，許多隧道有燈具而未照明，而且這種現象相當普遍，甚至某些長度不短的公路隧道根本就沒有安裝照明燈具。事實上，國內現行相關設計標準及國外一些國家設計標準都規定長度大于100m的公路隧道應設照明。
（6）監控不力。監控包含有施工期間的監控和運營期間的監控。目前對這兩方面的監控工作都不同程度存在著一些問題。我國在多座隧道中進行了成套技術的引進，但效果并不甚理想。
二、公路隧道質量檢測評價體系的建立
2．1 建立公路隧道質量檢測評價體系的原則
（1）系統性。高速公路隧道交通環境評價是一個涵蓋多因素、多目標的復雜系統，評價指標體系應力求全面反映各隧道的綜合情況，既能反映交通流運行狀況，又能正確反映交通流與通風、照明等機電設施的關聯特性，以保證評價的全面性和可靠性。
（2）科學性。評價指標體系一定要建立在科學的基礎上，指標概念必須明確，并能客觀、真實、合理地反映隧道運行環境的內涵。
（3）實用性。評價指標體系應當層次清晰、指標精煉、方法簡捷，使之具有實際應用和推廣價值。同時，選取的評價指標要有可操作性，指標含義明確易于被理解，指標量化所需資料收集方便，能夠用現有方法和模型求解。
（4）獨立性。高速公路隧道運行環境評價的指標與指標之間應是相互補充、相互協調的，充分考慮指標之間的相關性，避免指標之間的重復與沖突，實現指標體系的最優化。
2．2 施工質量評價指標的依據
1.新奧法施工技術概述
新奧法又被稱為新奧地利隧道修建方法，這種技術在現在的隧道工程經驗和巖體力學理論的基礎上，有機組合噴射混凝土和錨桿，在隧道支護中應用，檢測、控制圍巖是否產生變形，將圍巖承載性能最大限度的發揮出來，體現隧道施工技術的優越性。公路隧道施工工程中，采用的施工技術新奧法具有許多實際的優點，在開挖的過程中，對公路隧道所造成的影響小，能降低土層的松動和下沉率，減少對地層周圍的擾動，開挖地面能夠控制成效，在施工時，安全系數較高，這樣就能很好的保證施工進度和安全。新奧法施工技術比較靈活，具有很好的適應性，充分利用好這些優點，需要精心設計具有高效率的工藝流程，要求施工人員是經驗豐富的，現場施工有專家進行科學指導，新奧法施工技術就能富有成效的應用在公路隧道施工工程中。
2.新奧法在公路隧道工程中的應用
2.1新奧法基本原理新奧法是現代公路隧道工程中的一項標志性的新技術，新奧法的原理首先就是了解隧道結構的主要部分，知道圍巖是其主要承載結構部分；開挖后要加固圍巖，確保圍巖不會在開挖卸載后發生原有強度不在的情況；公路隧道圍巖時，對圍巖的卸載位移的程度要降低；隧道圍巖支護工程中可以允許圍巖產生小范圍的變形，產生受力環區，限制圍巖位移程度，避免變形產生松懈；初次支護主要是保持圍巖自承狀態，避免松弛；適時建造初次支護，選擇比較適宜的早晚時間，延遲圍巖的變形，讓支撐效果達到最佳；圍巖要注意對地質條件的檢查，評定隧道洞周的位移變形；因為噴射混凝土受力快、與圍巖密貼等。
2.2應用新奧法進行隧道圍巖的支護開挖工作進行過程中，隧道圍巖的應力開始重新分布，必須加固圍巖，使圍巖卸載后強度不會失去。結構承載要盡量被滿足，當圍巖周圍出現位移和變形，開挖曲面后，就形成拱模效應，進而形成受力環區，此外，對圍巖位移速度要進行控制，防止變形松動。所以，對公路隧道進行支護要采用新奧法支護結構，支護時初期采用錨噴的方式，再次支護時，進行的復合襯砌采用的是模筑混凝土。噴射混凝土、鋼筋網噴射混凝土和錨桿共同組成錨噴支護，是一種支護結構。具有速凝劑的混凝土混合料是噴射混凝土的一種材料，將其混合高壓水和混凝土噴射機，借用高壓空氣的作用，直接噴射至巖面，然后凝結成形狀。圍巖情況的好與壞決定支護使用混凝土的種類，圍巖情況好，則支護的主要方式是噴射混凝土，輔助工具是錨桿；如果圍巖情況不好，那么支護的主要方式則是錨桿，借用的材料是鋼筋網混凝土和噴射混凝土等其他混凝土，結合配合使用。新奧法的噴射支護技術，作為圍巖的承載結構的重要組成部分，被應用在公路隧道支護中。所以，二次襯砌支付時，新奧法支護技術是后期的圍巖飾面的承載力，要綜合評估圍巖的變形，評估初期支付和隧道的周邊情況。任何支護都需要薄型的柔性結構，使手受彎變形的情況和撓曲斷裂的情況減少。新奧法施工技術被應用在公路隧道圍巖支護中，值得注意的是公路隧道巖石的軟硬問題，使用新奧法施工技術，要區別硬巖隧道和軟巖隧道。軟巖地層的隧道是接近地表的，很難承受再次荷載，再有就是覆蓋土的重力作用大，很難控制其變形，然而在硬巖隧道中如果使用支護時柔性的，風險就是客觀存在的，釋放過度會導致坍塌。若圍巖中淺埋隧道式軟弱破碎的，新奧法原理就在這時起作用了，可以控制圍巖變形，但是不能采用一次性柔性支護，應該加固地層，高強度的預支護，達到好的自承性能效果。
2.3應用新奧法加強隧道施工監測作為公路隧道新奧法施工技術核心的公路隧道施工監測，監測是圍巖穩定性的保障，確保支護結構的受力狀態的穩定，科學合理的確定襯砌時間和支護時間，做出精細的施工設計。所以，開挖公路隧道后首先是及時支付圍巖，保證其穩定性，噴射混凝土，加大噴射厚度，添加錨桿和鋼筋網；然后是初期結束后加設模板，二次襯砌混凝土。采用新奧法施工技術施工監測，力學計算，融合整個設計、勘察和施工等環節，所以初步調查地質后使用數學計算進行預設計，確定好支護參數，在施工中布置監控測試系統，全面了解支護過程和圍巖，通過信息的反饋，確定科學的開挖方案和支護參數。
2.4應用新奧法進行隧道的開挖施工公路隧道開挖的方法很多。比如掘進機法、礦山法等這些都離不開爆破手段，爆破是利用了巖石抗裂能力低的特點，通過各種措施來減少圍巖周邊的損壞，達到更加好的效果。爆破還能使開挖受控制，襯砌混凝土量得以節省，施工進度加快，成本降低。利用新奧法施工技術，對公路隧道施工建設來說，不僅要利用爆破避免圍巖擾動，還要開挖輪廓線，保護圍巖，增強自承能力。
3.結論
綜上所述，公路隧道工程的施工，需要進一步加強新奧法施工技術的應用研究，這對道路工程的建設意義重大。隨著時代的發展，公路隧道施工工程要有所進步，必須切合時代的要求，新奧法施工技術在公路隧道施工中十分關鍵，要充分意識到新奧法施工的重要性，從實際工程中得出經驗，將新奧法施工運用到實際工程中，保證隧道圍巖的支護、公路隧道施工的監測和公路隧道開挖施工的質量安全。
作者：涂穎霞單位：正能建工集團有限公司
