时间：2022-09-03 01:18:12
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇隧道论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
摘要：隧道工程围岩定级对比分析岩溶
0引言
在石灰岩地区修建高速公路时，岩溶新问题是不容忽视的。岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层经过化学功能和机械破坏功能而形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。此区域的隧道建设应考虑岩溶的危害，评价其影响程度，才能决定合适的衬砌结构形式和溶洞处理办法。
1岩溶区域隧道围岩分级的思索
1.1隧道围岩分级的一般思索
围岩分级是将隧道围岩稳定性等级由好到坏分为Ⅰ~Ⅵ六级,采用定性、定量、定性和定量相结合的3种方法进行。由于规范没有对岩溶影响设置专门的条文，石灰岩地区在确定隧道围岩分级时，如何考虑岩溶功能受主观熟悉影响较大。
通常情况下，隧道衬砌结构设计是根据围岩级别、使用要求和施工条件来考虑的，通过工程类比和结构计算综合分析确定。不同级别的围岩对应的隧道初期支护参数和二次衬砌的支护参数是不同的，往往围岩的一个级别差异对应隧道延米工程造价的差异达万元以上，合理确定隧道围岩级别是控制隧道工程投资的关键因素。
1.2岩溶地区隧道围岩分级要考虑的因素
如何定性考虑岩溶对隧道围岩级别的影响，笔者认为先要明确岩溶的发育的阶段和岩溶目前对隧道的危害程度。
岩溶的形成必须具备四个基本条件摘要：即可溶性岩石、可溶岩能提供水渗透和运移空间、具有溶蚀能力的水流、水流必须具有流动性。岩溶的发育演化一般可划分为如下三个阶段摘要：
1)形成阶段摘要：只要满足前述洞穴发育的四个基本条件，即可开始形成洞穴。在这个洞穴形成的初期阶段，洞穴空间规模一般较小，多呈孔隙状，人们无法进入，主要表现为溶蚀现象。
2)发展阶段摘要：随着参和洞穴发育的水流流量流速的增加，洞穴空间逐渐扩大，发展成为人能进入具有一定规模的通道系统，主要表现为溶洞和地下暗河。
3)衰亡阶段摘要：由于地壳抬升，洞穴逐渐脱离地下水位进入包气带，失去了进一步发展的动力条件，主要表现为崩塌现象显著，钟乳石类次生化学沉积大量发育，洞穴空间逐步壅塞减小。
岩溶对隧道的危害主要分为四种类型摘要：
1）洞穴的存在使隧道全部或部分悬空，将极大地降低隧道的使用平安可靠度；
2）岩溶水非凡是当CO3-等可溶性物质含量增高时，水的流通将给隧道结构带来的侵蚀功能，影响隧道的使用寿命；
3）洞穴堆积物因松软易坍塌下沉，改变洞穴周边的应力分布形态，影响隧道的结构稳定；
4）隧道中地下水流失，使隧道顶部地面岩溶塌陷，导致环境地质被破坏，也是造成隧道结构不稳定的原因。
1.3岩溶地区围岩分级建议
对于主要处于形成阶段的岩溶，由于其对岩石的整体稳定性影响小，基本可以不考虑影响，主体围岩是几级就可划定为几级，但是应在地质文件中指出其范围，并做适当描述。
对于发展阶段的岩溶，假如隧道和其大型地下洞室相交或地下暗河相交，就不能按常规办法确定围岩级别，只能指出溶洞(暗河)和隧道相交长度及其大小而不能分类，因为标准的衬砌结构是无法适用于千变万化的溶洞形态的，但是靠近溶洞、暗河区域，在围岩分级上应考虑其影响在适当长度范围调整围岩级别。
对于衰亡阶段的岩溶，基本原则同发展阶段的岩溶，假如隧洞在洞穴堆积物中通过距离较长，性质较单一，也可定为Ⅵ级围岩，Ⅵ级围岩的结构衬砌设计、施工方案只能是初步设计，应通过实验、小范围验证才可铺开实施。
2岩溶地区隧道衬砌结构设计思索
2.1岩溶地区隧道一般衬砌结构特征
岩溶地区隧道一般衬砌结构宜应按岩溶处于形成阶段来考虑，施工中虽然可能碰到各式各样的小溶沟、小溶槽，但是对结构的整体稳定性不构成威胁，不需要调整隧道衬砌设计参数，只需要进行局部地段的小沟槽充填物清除、同时增加少量回填工程量及过水管道的设置。
隧道遭碰到小溶沟、小溶槽时所增加的工程数量可以在设计期间大致估算出一个基本范围，工程量出入不会很大。
2.2岩溶地区隧道一般衬砌结构要注重的新问题
要考虑岩溶的发展性、地下水流的腐蚀性这两个主要因素。
虽然岩溶的发展变化十分缓慢，但究竟在发展，隧道设计假如不根据已有存在的溶蚀现象预留适当的过水管道，而是强行用衬砌阻断水源，可能使衬砌结构承受额外水压，导致结构的平安系数降低，这点要有充分熟悉。
同时地下水含中CO2浓度较大，具有较强的腐蚀性，隧道初期支护必须考虑防腐蚀的新问题，采用防腐蚀混凝土材料，隧道防水层材料也要相应增加检测指标，保证在CO2饱和浓度下的耐久性。隧道的二次衬砌可不采用防腐蚀混凝土，但是洞内用于排除围岩渗水的中心水管、水沟也须有防腐蚀考虑。
2.3隧道非凡衬砌结构
有资料表明，当溶洞不具有坍塌条件的完整顶板，其厚度大于等于洞跨度的1/2时或当溶洞节理裂隙发育，且胶结不良，具有坍塌条件的不完整顶板，其厚度大于等于洞高度的5倍时且无明显渗、漏水的情况下可以不处理而直接通过该溶洞。换个说法就是此时洞内采用路基或桥梁方案过溶洞，而不需要施作初期支护和二次衬砌，可称为洞内无衬砌结构。
采用无衬砌结构时，发现洞内存在明显渗、漏水情况时，应考虑棚洞或明洞结构，用以保护溶洞内道路行车平安。
3岩溶地区隧道溶洞处理
3.1溶洞处置的主要原则
隧道遭碰到发展和衰亡阶段的岩溶中的大型溶洞、暗河时，应逐个溶洞逐个处理，不必要寻找标准的设计，设计中的通用原则为确保隧道的衬砌结构有足够的平安保证、在可预见期内洞穴的稳定性有保证、原有水流通道不会被阻断、方案比较经济适用。
3.2溶洞处理主要方式
隧道过溶洞处置方式有内增设边墙梁及行车梁、托梁、支墩、悬壁梁承托纵梁、拱桥、加大隧道净空宽度跨度跨越岩溶或对隧道周边岩体进行封闭、注浆加固、支顶加固、加强衬砌等。
3.2.1溶洞跨越处理
当溶洞规模较大、溶洞内充填物松软，基础处理工程修建困难、耗资巨大，或者溶洞虽小但水流较大时，可根据具体条件采用相应的梁跨、板跨等形式跨越岩溶地段。
此方式一般采用钢筋混凝土梁跨越，梁体采用抗侵蚀混凝土。当隧道衬砌断面需要开挖围岩才能满足净空要求时，应先开挖围岩，再施工跨越结构，以确保平安，同时应注重不同受力结构间的断缝设置及连接办法设置。
3.2.2封闭处理
已停止发育的干溶洞，在考虑有效的过水通道后，可采用混凝土、浆砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。
3.2.3锚杆、钢管加固处理
为防止洞穴岩壁或顶板坍塌，在清除松动岩石困难的情况下，可采用锚杆或大钢管、钢轨加固岩体。此时隧道衬砌应考虑抗冲击办法，一般是采用明洞衬砌，衬砌顶部设置回填体，其表面设置护面结构，回填体以上空间的溶洞洞壁采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土封闭支护；若溶洞较大，可设置横向钢轨横或设人字形钢轨栅架。
3.2.4支顶处理
当隧道穿过的溶洞由碎、块石及淤泥土充填，充填物的松散密实程度不一时，隧道底部应考虑采用钢筋混凝土底板，清除底板下松散体，回填碎石，并在底板下加设钢筋混凝土桩进行支顶。
4.岩溶水处理的思索
4.1岩溶水的处理原则
对岩溶水的处理通常原则是以“排”为主，截、堵、排、防相结合的综合处理办法，笔者认为应该是以“通”为主，截、排、堵相结合的综合处理办法。“通”是指尽量保持原有过水通道，不能因为隧道的修建发生大的变化;“截”是指截断原有地下水通道，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，通过排水沟排走；“防”是指防止地下水进入隧道即可。
岩溶水处理的较大工程办法有泄水洞和涵洞两类，采用泄水洞排水属于“排”和“截”的范围，采用涵洞过水属于“通”和“截”的范围。
4.2泄水洞排水
当猜测到隧道区域的岩溶水量大、水压大，而隧道确实无法避开时，需考虑专门设置排水隧洞，达到排除岩溶水，降低地下水位，保持隧道干燥和施工平安的目的。
泄水洞应位于地下水来向的一侧，为防止岩溶水忽然袭击，施工中要采用超前钻孔探测，预备足够的抽水设备。泄水洞的设置可能对生态环境有不利影响，是否采用应从施工、环保、平安等多方面进行评价，以保证方案考虑周全，成本最低。
4.3涵洞、倒虹管吸过水
隧道断面和岩溶水相交时，为保证岩溶水畅通，在隧道底部设钢筋混凝土圆涵，或倒虹管，同时涵洞出入口周边至隧道边墙外缘采用浆砌片石回填密实。
在采用此方案时要正确考虑涵洞过水断面，一般应按丰水季节流量考虑。
5其他要考虑的新问题
5.1洞穴堆积物及地表塌陷处置
洞穴堆积物的特征是松软、下沉量大、强度低、稳定性差。当隧道必须穿越洞穴堆积物地段时，可采用桩基、换填、注浆等加固岩体的处理办法。
隧道中地下水渗流排泄，导致岩溶地面塌陷，使地质环境遭到破坏，造成隧道开挖时坍方、涌水、涌砂及突泥等危害。隧道通过岩溶地段时的地面塌陷形成过程和忽然发生所参和的力是相当复杂的。施工中可采用化学注浆和管棚支撑开挖，同时从地表高压注浆，固结塌陷松散体，避免出现突泥现象。
5.2设计阶段工程量估算
要准确估算隧道遭遇大型溶沟、溶槽时的工程量是困难的，不同的溶洞形态、位置有不同的方案，各方案的工程量差异很大，这些只能在工程的预备费用中考虑。
假如在隧道勘察阶段已经明确可知隧道必然遭碰到的大型溶洞数量、类型及位置，可提前进行预设计，尽可能使工程量估算有个参考范围，作为调整预备费用费率的参考。
本文作者：刘海京、涂耘、郑佳艳、林志 单位：招商局重庆交通科研设计院有限公司、重庆交通大学
以往仅对技术和管理进行了研究，监测类别、内容和要素内容也单一，形成的监控技术体系不够完善，监控系统无法将地质超前预报、监控量测及预警、毒害气体监测、水文监测等技术手段与施工人员管理、安全防护设施管理等手段进行实时、有效的关联，不能真正达到保障安全、优化设计、指导施工、减少灾害后人员财产损失的真正目的，也无法实现真正意义上的隧道施工安全远程智能监控。本文基于以上分析及目的，经公路隧道施工与监控现场调研和分析，并结合公路隧道设计施工技术规范要求［7－8］，将隧道监控内容及要素列出，见表1。
监控系统实施流程
隧道施工安全远程监控系统除需要建立并完善监控内容和要素，还应该建立完善的系统实施工作流程。监测信息的管理、预警、处治流程既是决定能否对不良地质灾害、异常围岩变形与结构荷载、异常施工环境信息等预警信息及时响应，确保施工安全监控预警信息得到及时、妥善处理的前提，也是施工安全监控系统起到应有作用的基础，所以明确隧道施工安全智能远程监控管理实施流程非常必要。根据我国公路隧道施工监控技术现状、管理要求及相关技术规范和标准，提出监控系统的工作内容及对应的工作流程，如图1所示。
监控系统讨论
隧道施工安全远程智能监测设备的研发涉及到掌子面数字化监控与重建、监控指标的智能化预警方法、系统的模块设计、硬件功能的设计与规划、监控信息指标体系、传感器类型、传输技术、设置位置等技术方案的规划和实施，也包括监控设备的使用要求、管理要求和实施方法的建立，如监测时间、频率、数据管理和存储等诸多管理问题的建立和完善，属多学科系统性工程，需进一步开展研究并完善相关技术和管理技术，在此基础上方可进一步完善安全监管，真正提高隧道施工安全水平。
以施工人员信息监控为例，隧道建设过程中，建立隧道危险源监控系统，及时、动态掌握隧道施工危险源信息，有效预警，防止隧道灾害发生;灾害发生后，通过洞内人员信息准确、有效的记录，可反映隧道内施工人员数量和位置，以便及时施救，最大程度地减少隧道施工人员伤亡。因此，对施工人员的安全管理和监控始终是智能监控设备关注的重点。了解隧道内工程技术人员的进出情况、具体数量和位置，尤其是掌握隧道危险区域内的施工人员情况，对确保施工安全及灾后救援十分重要。目前隧道实际施工管理过程中，施工人员进出隧道遵守挂牌等级制度，其统计时效性差，准确度不高。
从技术角度看，在隧道洞口、2次衬砌、掌子面、仰拱工作面等重要作业区域安装无线数据接收器，现场施工人员进出隧道时，随身携带唯一的数据识别标识卡，人员识别标签不断或定时发射载有目标识别码的无线电射频信号，施工人员进入接收器读取范围内，接收器接收到施工人员识别标签发来的载波信号，经接收器接收处理后，将信号进行分析、处理，并发送到洞口通信接口装置，再转换成信号送给洞口服务器，以实现目标的管理自动化。施工管理方应确保施工人员正确携带标识卡，确保接收器及传输线路、洞内及洞口终端显示设备的完善，并进行定期检查。
结语
本文基于公路隧道施工安全防灾及灾后救灾的实际需要，提出了隧道施工安全远程智能监控内容、要素，建立了监控系统工作流程。对于保障隧道工程施工安全，完善隧道施工安全远程监控技术体系，促进管理部门改变传统的监管模式升级，有效提高质量和安全监管工作水平，具有重要的实用价值和指导意义，可推广应用。
探地雷达的基本原理如图1所示。探地雷达天线包括发射部分和接收部分。发射部分向地下定向发射高频脉冲电磁波，电磁波在地下传播过程中，遇到存在电性差异的地层或目标体时，便在其边界面发生透射和反射现象。反射波经由接收部分采集并且转换为电信号，经过适当的处理后，最后在电脑主机中显示最终的波形图。当我们已知旅行时间、波形和振幅之后，就可以计算出地下目标体的位置、大小、分布等信息［5，6］。
2工程应用
2．1工程概况及参数设置
石马隧道位于江西省吉安市永丰县石马镇，为南昌—宁都高速C6与C7标段之间的连接隧道。石马隧道为分离隧道，隧道全长为1665m，净空宽为10．75m，高度5m。本次检测仪器采用美国GSSI公司研制的TerraSIRchSIR3000地质雷达。开始检测之前，必须根据具体地质情况，调节相应的参数(主要包括雷达天线中心频率、时窗和采样次数等)，以达到仪器的理想状态。考虑到探测对象主要为隧道初期支护，检测对象为初期支护的厚度，钢拱架数量及初期支护背后是否有空洞，所以本次检测采用900MHz中心频率的天线，测量方式采用连续测量。探测的时窗主要取决于探测的深度，考虑到本次探测主要为初期支护探测，检测深度在1m之内即可，则时窗可取为50ns。
2．2测线布置
为了使隧道衬砌质量检测的效果全面、真实与可靠，我们采取布置沿着隧道走向的五条测线，即边墙两条(测线1，2)、拱肩两条(测线3，4)以及拱顶一条(测线5)，如图2所示。
2．3地质雷达探测结果
1)初支厚度检测结果。由于隧道围岩情况复杂，地下介质对电磁波的反射、吸收衰减作用，以及各种背景噪声的干扰影响，导致接收到的电信号是已经叠加后的，信号振幅微弱，目标体对应的有用信息被淹没在杂乱的波形中，信噪比较低，所以要进行必要的数据处理，才可以识别出有用的波形信息。图3是采用Reflex软件处理后的地质雷达波形图，该检测段桩号范围是ZK177+097～ZK177+112，沿测线3的位置数据采集。由于围岩与混凝土介电常数差别较大，电磁波在围岩与混凝土界面传播时将产生较强反射信号，图3中绘制出的曲线即为该反射信号，表1列出了该检测段测线3位置的初支厚度的检测结果。接收机电脑主机发射机发射天线发射波接收天线地质异常体反射波测线5测线4测线2测线3测线1图1地质雷达探测原理图2测线布置图STANCE[METER]100图3地质雷达解译结果表1石马隧道左线初支混凝土厚度检测结果表检测里程桩号支护类型混凝土设计厚度/cm测线位置混凝土实测厚度/cm结果评定ZK177+097～ZK177+102S420测线317～27满足规范及设计要求ZK177+102～ZK177+107S420测线319～23满足规范及设计要求ZK177+107～ZK177+112S420测线318～24满足规范及设计要求2)拱架数量检测结果。检测段里程桩号范围及测线位置同上，由于钢拱架与混凝土介电常数差别同样很大，电磁波在混凝土与钢拱架界面传播时将产生强烈反射信号，图3中用垂直箭头标记出了钢拱架具置，表2列出了该检测段钢拱架数量的检测结果。
3结语
1．1顶管的技术特点
(1)属于顶管铺管技术和环境保护施工方法，并具有不开挖面层就能够穿越交通设施和建筑物;(2)由于被铺设管道的上部土层未经扰动，故管道寿命较长;同时由于无需拆迁土层之上建筑物，故有很高的经济效益;(3)顶管力学性能优良，适应各种土质。
1．2泥水加压平衡式顶管施工注意事项
泥水加压平衡式顶管工作原理为采用机械切削泥土并应用水力输送弃土，同时利用泥水压力平衡地下水压力和土压力，控制地表隆起和沉降。在施工中需要注意的事项为:一是注意掘进机处于停机状态时需要防止泥水流失，以便保持挖掘面稳定。二是施工过程之中，需要注意观察地下水压力变化和挖掘面的稳定状况，并检查泥水浓度和相对密度及进排泥泵流量的正常度。
2地铁穿越类型及其风险
地铁穿越区分为上部穿越和下部穿越，两者区分点是顶管是从隧道上方还是下方穿过，如若是上方穿过就是上部穿越，反之如若是下方穿过就是下部穿越。上下部穿越之间的特征最大区分点是:上部穿越由于集中卸载导致隧道上浮，下部穿越由于地层损失导致隧道下沉;不过两者都会使得隧道差异沉降，形成小曲率半径，进而严重影响隧道使用状况甚至结构安全。以下分别探讨上部穿越和下部穿越风险:
(1)上部穿越风险:一是隧道隆起具有不可恢复性。下部穿越采取二次注浆措施使得下沉隧道恢复，而上部穿越则对隆起部分毫无办法使得下沉复位。二是土质差，稳定所需时间较长，这是缘于施工管道埋深较浅使得土体力学性质较差所致。三是应对措施有限。在隧道上方卸载是其隆起缘由，但由于隧道上方面层不存在加载条件或不能充分实施加载而使得隆起不能下沉复位。
(2)下部穿越风险:一是后期整改周期长。在列车停运期间，遵循多次、多点、均匀原则并采取二次注浆措施来减少扰动性。二是同步注浆存在注浆压力过大而使得周边土体容易劈裂，导致地层损失难以控制。
(3)顶管穿越风险:设计风险包括工作井施工设计和洞口加固设计风险;地质勘察风险包括地质差异和勘察不准或疏漏;施工参数风险包括推进速度、顶进正面土压力、顶进纠偏、管道拼装、出土量、注浆参数等;监测风险包括监测数据不准和监察数据传输不及时;此外还包括材料风险和机械故障风险。
3施工风险控制要点
3．1顶管工作井和顶管接收井
顶管工作井属于顶管施工临时设施，可供顶进设备安放，并对管内土方进行提升处理。而在工作坑设置和顶进形式选择时，需要兼顾多种因素，并按不同的顶进方向区分为单向和多向顶进、调头和对头顶进。顶管接收井的围护结构可采用SMW工法桩进行满堂加固的高压旋喷桩和内插型钢，这样由于顶管施工涉及面较宽，不可避免地影响地铁结构，因此，严禁拔除近地铁侧型钢。
3．2顶进速度
在顶管施工过程之中，要保持匀速缓慢速度，并控制在l0mm/min之内，以保证刀盘对土体的切削，从而减少扰动。而顶进速度的控制可以通过顶管机的液压系统增设节流阀和冷却系统，以对千斤顶顶进油量予以控制并防止油温过高。
3．3顶管正面压力
土仓中的压力须与开挖面的正面水土压力保持平衡，并控制好顶管顶进速度和出土量，如若顶进速度加快而出土率较小，就会增大土体压力而使得地面隆起，反之亦然。因此需要做到:顶进速度保持匀速缓慢，顶进方向予以严格控制，顶管纠偏力尽减少。
3．4顶管纠偏
在顶管施工过程之中，严格遵循顶管施工技术规范，不随意更改施工标准。相对顶管纠偏而言，切实做到顶管顶进l0cm就进行一次纠偏，严格禁止单次大幅度纠偏;顶管纠偏操作要做到“勤”和“微”，对于“勤”而言，不仅对显示屏和指示灯等在内的仪器及其它观察点要做到持续观察，而且集中注意力做到勤动作，保持顶进度缓慢均速，顶进方向按照设计标准进行，不会出现较大偏差。对于“微”而言，保证不会出现大幅度的纠偏和过正纠偏，以便防止出现管接头开口造成漏水和形成S形管道。这样，每次顶管纠偏都要采取小角度纠偏，避免造成轴线弯曲和地面沉降。
3．5同步注浆及置换注浆
对于同步注浆而言，注浆压力需要大于隧道底处的土压力值，以便保证浆体充分渗人周围土体;同时，选择触变性能良好的膨润土制浆材料，并尽力将膨润土泥浆套随机头向前移动，以便形成连续的环状浆套。对于置换注浆而言，是在顶管施工完毕后予以换浆，换浆时间因地点差异而有所不同，对于距离隧道15m之外的地方可以不受时间限制而随时进行换浆，而对于隧道及其前后15m所经之处要在列车停运期间内进行;在换浆期间，如若一旦发现隧道变化过大，需要即时停止换浆。
4结语
1初衬对冻结壁的影响
根据设计要求，隧道开挖成型后每隔5m进行一次初衬支护。边墙冻结壁表面温度传感器测得温度随时间变化曲线如图1所示。初衬混凝土初始温度为10．2℃，12月29日开始浇筑。由图1可见，初衬浇筑完成后冻结壁表面温度逐渐降低，并最终趋于稳定。可见采用喷射的方式浇筑，混凝土热量易于散失，且浇筑时冻结壁前木背板可有效阻止热量往冻结壁方向传递。初衬喷射完成后混凝土能形成一层多孔隙疏松结构，能有效保温，阻止冻结壁与空气对流产生冷量损失。
2二衬与冻结壁的相互影响
2．1数值模型建立采用二维平面热单元PLANE55进行数值计算。考虑实际施工参数及冻融影响范围，因隧道的纵深、圈径较大，选取平面矩形模型近似模拟［5－8］。其中，冻结壁单元尺寸为1000mm×1000mm，保温材料单元尺寸为1000mm×20mm，二衬混凝土尺寸为1000mm×400mm。二衬混凝土入仓温度为8．3℃，水化热散热系数m取0．45，最终累计产热量Q0=335kJ/kg。土体、保温材料及混凝土其他热物理参数如表1所示。
2．2冻结壁初始条件隧洞于2013年8月1日开机冻结，2014年1月2日停机并进行末端初衬支护。冻结壁内温度传感器监测温度情况如图2所示。从1月3日到1月8日测温传感器实测数据可以看出，浅部冻结壁温度随深度呈线性关系(R2依次为0．990，0．978，0．971，0．998，0．995，0．981)。为了对冻结壁温度场模型进行简化，以实测数据为依据，假设冻结壁模型30～1000mm深度范围内温度场呈线性分布。考虑到冻结壁表面暴露在空气中，根据实际情况施加对流荷载。
2．3数值模拟与实测结果分析2014年1月8日开始浇筑二衬混凝土，并于二衬浇筑前停止冻结。各温度传感器实测与模拟值对比曲线如图3，4所示，其中图3为混凝土、底板温度实测与模拟值对比情况，图4为冻结壁内温度传感器实测与模拟值情况。从图3实测情况可以看出，混凝土入模后受水化热影响，温度迅速升高，浇筑第一天达到最高温度28．2℃，而后受冻结壁冷量与衬砌表面空气对流影响，温度缓慢降低;底板与混凝土温度变化趋势大致相同，浇筑完第一天达到最高温度8．17℃，而后逐渐降低。由图4实测值可见，C1距底板表面30mm，受混凝土水化热影响较大，1月8日混凝土浇筑完后，在1月9日温度达到最大值2．3℃;C2在1月10日温度升高到－0．31℃;C3～C5范围内冻土温度也有所升高，但也都保持在0℃以下，冻结壁融化范围在30～100mm区间内。浇筑混凝土之前已经停止冻结，1月12日之后，C1～C2范围内冻土温度有所回升，C3～C5范围内冻土温度基本保持稳定，可见100mm深度以内冻结壁受混凝土水化热与空气对流影响，温度出现回升。200mm深度以上冻结壁冷量与水化热热量传导达到短期平衡，温度保持稳定。比较图3中实测与模拟曲线，可以看出底板温度传感器实测值与模拟值吻合很好。图4中C1、C2实测与模拟变化趋势不同且温度相差较大，最大温差6．07℃，C3～C5实测与模拟值吻合良好，且深度越深吻合情况越好。可见，在该工程中采用数值模拟来研究衬砌混凝土水化热及冻结壁30mm以上温度场是可信的。故可采用数值手段来模拟衬砌混凝土水化热温度场，找到混凝土最低温度值，其随时间变化曲线如下图5所示。从图5可见，混凝土浇筑完成后从第60天(1月8日)到第80天(1月28日)温度才降到0℃，从而能保证混凝土有20d的正温养护时间。从数值模拟结果可以看出，二衬混凝土在浇筑完第二天(1月9日)达到最大温差9．2℃。上述结果表明，冻结壁冷量传导对二衬混凝土强度增长影响相对较小，且二衬混凝土内外温差较小，混凝土不会出现温度裂缝的情况。
3结论
(1)初衬混凝土水化热对冻结壁温度场没有影响，木背板能有效阻挡热量向冻结壁传导。混凝土浇筑完成后的疏松孔隙结构能形成一层有效的保温层，减少冻结壁冷量损失。(2)浅部范围冻结壁温度场温度值与深度呈线性关系。受二衬混凝土影响，冻结壁在混凝土浇筑后1～2d内的融化深度达到最大，融化范围在30～100mm。混凝土浇筑完成后第3天回冻进入负温，由于二衬浇筑前已经停止冻结，浅表100mm范围内土体受混凝土水化热与空气对流影响，温度有所回升，而深度200～500mm范围内冻土温度达到短期平衡，保持稳定。(3)二衬混凝土水化热温度场、冻结壁30mm深以上温度场数值模拟与实测情况基本吻合。二衬混凝土浇筑后水化热量大，且释放迅速，浇筑后第一天温度升高到最大值28．2℃，而后逐渐降低。由于混凝土有20d左右正温养护时间，所以其强度增长受冻结壁冷量影响较小。因二衬厚度相对较小，内外最大温差为9．2℃，不会出现温度裂缝情况。
作者：叶庆石荣剑陈博单位：中国矿业大学深部岩土与地下工程国家重点实验室
目前，国内许多工程施工还处于粗放的管理状态。施工生产操作较为松散，施工材料计划编制粗糙，现场浪费极大;施工工艺落后，管控力度小，工期拖延、质量下滑等现象较多，极大地影响了企业效益和信誉。精益建造是以生产转换理论、生产流程理论和价值理论为理论基础，以精益思想原则为指导，对工程项目实施过程进行重新设计，在保证工程质量、施工安全、工期短、消耗少的条件下建造用户满意的建筑产品为目标的新型工程建设项目管理模式。常熟发电有限公司扩建工程F标段是我国发电厂工程中首座深水引水隧道工程。引水隧道工程位于长江下游徐六泾河交汇处南段，由循环水泵房、取水隧洞和取水立管组成，引水隧道最深处离长江水面26m。盾构机在施工时要穿越长江大堤和多个富含沼气、上软下硬的地层、流沙土等地质复杂地段。施工技术难度之大，工程管理风险之高，在我国水下引水隧道施工中极为罕见。项目部运用精益建造方法，对该扩建工程进行创新性的管理，确保在2014年1月底全面投产后，大大缓解江苏、上海地区电网供电紧张状况。此外，可以为同类工程创造项目管理经验，促进中铁十四局工程项目管理水平的提高。
2施工难点分析
2.1循环水泵房施工难点
一是沉井结构体积大、下沉重量2.95万t，制作及下沉施工控制难度大。二是地质条件极为复杂，所处地层土质为素填土、充填土、粉质黏土、淤泥质粉土、粉砂夹粉土，而且地下水位高，多为液化层，易产生流砂现象。沉井在这样的软土地基中预制下沉，沉井底可能会出现突涌等风险，下沉速度控制和纠偏难度大，同时如果沉井下沉过程中发生倾斜，很容易挤断钻孔桩。
2.2取水隧道施工难点
一是地质条件复杂、施工难度大。取水隧道经过了厂区陆域、长江大堤、潮间带浅滩、深水岸坡等多种场地类型;施工穿越2层粉砂加粉土、1层淤泥质粉质粘土、1层粉质粘土夹粉砂，易发生流砂和管涌等不良地质现象，而且土层含有沼气等有害气体。二是水利部门要求盾构穿越大堤时，大堤的允许沉降量必须满足二级堤防沉降要求，控制要求高。三是隧道埋深浅，水压大。穿越流沙土层，最大渗透系数达2.4×10－4cm/s，且地下水与长江水形成补给关系。四是每条隧道长943.2m，盾构长距离推进给网格式盾构盾尾防渗漏、出土泥浆输送、水平运输均带来较大的不确定性。五是垂直顶升和取水头安装等水上作业施工精度控制较困难，风险因素多。
3施工过程的精益化管理措施
结合本项目的特点，围绕本工程不同施工阶段的管理目标，在编制施工组织设计过程中，融入精益建造的管理思想，形成运用精益建造方法的实施工作计划，使精益建造方法和应用领域的实施建立在切实可行的基础上。
3.1精益化的进度管理
采用准时化施工管理技术进行工程进度管理。以业主方“中电投”对总工期的需求为依据，精准地组织每个施工环节。一方面，在编制进度计划和实施过程中，缩短各工序、各分项工程转换时间，尽量使各分项工程之间的转换时间接近于零。确保在任何一个分部、分项工程或工序结束，立即转入下一道工序，实现施工工序转换的间隔时间趋近最小的状态。在具体操作时，主要做好施工现场作业人员、施工机械和建筑材料三个方面的工序转换。另一方面，严格要求各专业分包单位在必要的时间完成必要的工作量。按照供应链管理原理与建筑材料供应商建立良好的合作关系，要求供应商按工程进度计划需要的数量准时地把材料送到施工现场。项目财务部门准时地划拨资金。在施工过程中，每一道工序都按照后工序所需工程量向前工序提出人员、材料、施工机械等的要求，从而为每道工序在既定的时间内完成计划的工作量奠定前提条件。
3.2精益化的质量管理
在施工阶段，采用“末位计划技术”编制质量控制计划，通过逆向拉式流程把质量计划控制在准确的范围内，也使得现场操作工人能够主动地关注与其相关的全流程的质量控制，并通过“看板管理”等方式清楚地知道质量控制的标准和达到要求应采取的措施，从而把质量损失控制在最小的程度。
(1)结合沉井下沉、江底取水隧道等工程具有长江边软基施工技术难度大、地质复杂、季节性强的特点
项目部严格执行重大技术方案国内知名专家评审制度，确保技术方案可行、有效。
(2)坚持盾构施工质量综合评估制度
分析出现问题的原因，采取措施，使问题及时得到整改，指导下一步的施工，保证了施工质量。
(3)对采购进场的建筑材料、构配件、半成品由项目质量总监组织工程、质量、技术、物资部门的责任人员进行验收
在监理工程师的现场见证下，由试验人员进行取样送检，对经试验达不到标准的材料，坚决清退出场。各种建筑材料、半成品等进场后分门别类堆码存放，标识检验和试验状态防止误用，并实现可追溯性。
(4)项目部建立了工区、项目部两级的测量跟班作业制度。
为保证沉井下沉和江底取水隧道盾构施工取得好的效果，项目在现场设置了两个高标准的永久测量控制点。在沉井下沉过程中，分组24小时跟班作业，每小时观测一次，对沉井下沉进行数据指导，从而保证了沉井下沉质量。在盾构取水隧道施工中，在沉井顶部设立固定观测墩，保证了下井控制点的精度。
3.3精益化的成本管理
项目建设过程中涉及的材料种类繁多，数量庞大，且对于不同材料的使用时间一般都不同，呈现较明显的阶段性和技术关联性，如管片生产的结束必须在隧道主体工程开工之前。因此，材料供应的准时化是实现材料成本精益化管理的重要前提。第一步，编制材料使用计划。对项目所需消耗材料总量进行测算，按照施工进度计划将其分配在对应的进度期间。材料使用计划编制建立在类似项目施工历史经验数据和本项目较为详细的材料测算基础之上，在各种约束条件下，根据设计方案中材料的预算量，再结合工程项目的进度计划，制订一个粗略的材料使用计划。第二步，计算材料供应的订货时间。为实现材料供应的准时化，必须为每种材料设置供应的预订货时间。施工中使用的材料，有些可以在现场实时订货，供应商可以快速送达;有些材料则必须要提前订货，才能保证供应商的供货准时，如对各种异形钢管制定适宜的预订货时间是实现钢管准时供货的基本前提。第三步，确定最佳订货量。定货量的大小对于施工方和供应商都是成本控制的一个重要因素。订货少会出现停工待料现象，订货太多又会增加现场堆放困难和库存费用。因此，确定定货量时要考虑供应商能够提供的数量、订货费用、存货费用等因素。
3.4精益化的安全文明施工管理
项目部坚持高起点、高标准、严要求，按照5S现场管理技术要求，规范现场物品和设施布置，使现场所有的生产要素均处于受控状态，在确保安全生产零事故、质量零缺陷、工期零滞后的同时，狠抓现场安全文明施工，着力打造现场文明施工亮点，保证了作业人员的人身安全和设施安全。具体做法如下:
(1)建立健全安全管理制度。
项目部实行专项责任制，使安全生产管理系统化、规范化。在施工中，坚持安全例会制度、建立安全管理措施先报批后执行制度、建立安全检查制度、建立工班“三上岗”和“三工制”制度，做到在安全生产上各项工作有章可循。积极落实“中央企业安全生产禁令”，采取全员学习、张贴宣传等方式，把“中央企业安全生产禁令”贯彻落实到施工全过程中。
(2)开展形式多样的安全教育活动。
聘请安全专家进行安全知识培训，把生硬、教条的安全教育说教，采用“亲人心语”等形式，让操作人员深刻体会到安全生产事故给他人、家人带来何等痛苦，变“要我安全”为“我要安全”。
(3)编制各种应急预案并进行演练，落实应急预案制度。
项目部编制了触电事故、防台防汛、高空坠落、机具伤害、坍塌事故、物体打击、消防、盾构逃生等应急预案，并对各种应急预案的实用性、可操作性进行演练，通过演练考验抢险队伍的应对安全生产事故的应急能力，检验项目部和工区的协作能力。
(4)制定严格的隧道洞内施工管理制度。
在盾构施工出入口处设置了值班岗亭，每天24小时有专人值班，严格做好进出隧道人员的登记，严格禁止酒后、身体不佳者进入隧道。进入洞内禁止吸烟，禁止带火种，禁止携带手机，禁止乱扔垃圾，一旦发现上述违章现象，对管理人员和作业人员严肃处理。
(5)组织进行重大危险源辨识活动。
为切实做到预防为主，将危险消除在萌芽状态，针对本工程的特点，项目部经常组织相关人员进行重大危险源辨识活动，确定重大危险源清单，并制作成标识牌，如沉井下沉过程中的防高空坠落、防漏电、防管涌等，使所有作业人员清晰知道施工区域的重大事故隐患和重大危险源，做好预防，确保施工安全。
(6)根据施工现场的需要设置了专门的警卫室和警卫人员，24小时值班站岗。
为加强现场乱抽烟现象，设置了专门的吸烟室和茶水房，以便施工作业人员临时休息。为防止火灾发生，在易发火灾区配备了专人负责的灭火器、沙箱等消防器材，并定期进行检查。
3.5精益化的绿色施工管理
根据本项目专项工程施工特点，在施工组织设计中，针对绿色施工制订详细的方案。例如，钻孔灌注桩、沉井下沉和盾构掘进等施工过程中会产生大量泥浆，若处理不当将会对环境造成极大污染，为此，在施工现场西侧开挖了容量约1.5万m3的泥浆池，做到“水入沟、泥入池”，最后统一排放至当地环保部门指定地点。严格执行生产垃圾与生活垃圾等废弃物分类存放，并按业主和当地环保部门要求进行处理。严格控制空调温度、电器开关位置、水龙头位置张贴提醒标志，强化所有参建员工的节约意识。现场施工道路全面硬化，定时洒水、压尘。在围墙一侧设明沟排水，排水沟上盖铁篦子，并设有沉淀池。在施工场地大门处设置洗车平台，所有驶出施工场地的车辆均需进行清洗，清洗后的污水经过沉淀池后回收利用，确保不会对道路及市政管道造成污染。所用加工地场均作隔音处理，如搭设防护、隔音棚等。需要在夜间进行施工的部位，严格选择符合要求的施工机械，若不能满足噪声控制，相应部位夜间停止施工。
3.6精益化的技术创新管理
该工程在我国水下隧道建设中首次采用了“下插式”取水立管施工新技术，盾构机施工先后穿越长江大堤和多条富含沼气、上软下硬地层、流沙土等错综复杂的不良地质段。按照设计，在水下22～26m深处的隧道顶部安装取水口，液压振动锤最高要产生520t的冲击力，才能把重55t、直径3.5m、高27m的钢护筒打入土层中，与隧道拱顶开孔口对接。在长江潮水高达4.8m的浪击下，对接定位的控制相当艰难。取水立管处于长江中心的深水区，不仅水下压力大，而且要防止卵石、块片石、流砂等冲积物的影响，在这种条件下，确保对接的精确度无误是一项巨大挑战。项目部与业主、设计、监理单位密切协作，编制了“正头保尾、无损漏偏、规范操作、稳步推进”的施工作业方案，采用应力传感器等国内先进的监测设备，实时监控隧道结构受力变形情况，成功实现了取水管与隧道拱顶精确、安全对接，取水立管与取水隧道拱顶的对接精度误差控制在2cm之内，还创造性地在隧道顶部沿钢护筒四周打入66根冻结管，利用冷冻技术封堵止水，并在隧道内加装40m钢内衬，保证了已经贯通的隧道无渗水、不变形。特别是东线取水隧道特殊段是一项填补国内设计、施工领域空白的高技术难度、高风险工程，从设计到施工在国内外都无任何可借鉴的类似工程实例。
4结语
1．1地表裂缝
在黄土隧道施工过程中，会出现沿着隧道走向在隧道两侧出现地表裂缝，且裂缝会随着隧道开挖进度相应发展，一般情况下裂缝是由拱脚处以黄土内摩擦角度沿仰坡延伸至上方地表，随着施工进度，山体裂缝最终连在一起。
1．2塌陷
由于施工过程中的冒顶、拱顶下沉等原因，往往会引起局部的地表连续性下沉，慢慢发展成为地表塌陷，当地表塌陷变形较大时，还会伴随着产生一系列的环状裂缝。
1．3陷穴、落水洞
其主要成因是隧道施工过程中的地表裂缝以及冒顶、拱顶作用形成的上部土体塌空，致使隧道顶部的降雨或者是其他农业灌溉用水下渗，最终在地表产生陷穴和落水洞。
2湿陷性黄土隧道的基底处理原则
从湿陷性黄土隧道的工程特性以及以往的湿陷性黄土地区地基处理经验来看，湿陷性黄土隧道基底处理应遵循“内外加固、先保护后加固”的原则。由于水是造成黄土湿陷性变形的最主要因素，所以在设计湿陷性黄土隧道地基处理方案时，应首先要考虑水对湿陷性黄土以及整个隧道工程的影响，做好湿陷性黄土隧道工程的排水与防水工作。对于黄土隧道工程来说，进行基底处理的目的无非就是改善黄土的工程特性，减少其土壤的渗透性，控制湿陷作用的发生。所以往往通过换土或者加密等手段进行湿陷性黄土隧道工程基底加固处理，使处理后的基底不具有湿陷性或者消除部分湿陷，使其数值不超过规定范围。
3湿陷性黄土隧道工程的基底处理方法
对于湿陷性黄土地基处理而言，目前国内已有较为成熟的技术方法和隧道工程实践经验，其主要的处理方法有:碾压、强夯、换填、动力挤密桩、高压灌浆、高压旋喷桩等，其中常用的基底处理方法有以下两种:
(1)水泥挤密桩。这是湿陷性黄土隧道工程中较为常用的一种基底处理方法，由于湿陷性黄土本身具有大孔隙性和湿陷性，水泥挤密桩就是通过对其大孔隙进行夯实挤密，从而消除湿陷性并对基底产生加固作用。在桩锤的夯实过程中，桩孔中原有土被强制性的侧向挤出，桩周范围内的土质被压缩和重塑。但是由于湿陷性黄土隧道工程隧道内施工作业面相对较小，振动作用对围岩产生的影响等，需要湿陷性黄土隧道从工程中的挤密桩装身材料以及挤密桩施工机械和桩间距等做出优化处理。
(2)树根桩。所谓的树根桩，其实是一种小型钻孔灌注桩，是通过利用钻机钻孔到一定的深度，随后放入钢筋笼、碎石和注浆管，再通过压力灌注水泥或砂浆的方式制成的钢筋混凝土桩。由于其布桩方式多采用垂直、倾斜设置或者树根桩布置，被成为树根桩。凭借着其高承载力、沉降量与扰动范围小、施工操作方便和经济快捷等特点，在湿陷性黄土隧道工程基底处理中得到了初步的应用，能在有效的空间内最大限度上的减少开挖过程中对隧道洞身地层的扰动。
4黄土隧道基底处理的新技术
就黄土湿陷性的内外部成因来讲，其主要内因是由于黄土自身的土质和结构组成，外因主要是由于水的侵蚀作用的外部载荷。由于黄土本身是在干旱和半干旱气候条件下形成的，其土质本身有欠压密性，加上其和盐类胶结材料的易溶性，致使黄土具有湿陷性。所以对于湿陷性黄土地基的处理应本着力消除其内应，处理方法有以下几类:
(1)土体加密法。主要指通过各种工程施工措施，加大黄土的密实度，通常可以采用强夯法和素土垫层法。
(2)土体加固法。此种方法主要是通过焙烧或者外加胶结材料来改变黄土的物质组成结构，提高黄土的抗水性和力学指标，但是其密度增加效果不是很明显。
1.1新奥法与传统方法的区别
具体来讲，新奥法的基本理念主要体现在以下几个方面：①在隧道开挖阶段，尽量简化开挖工序，所采用的爆破施工技术和工艺流程均要考虑如何保持围岩整体的稳定性，避免扰动围岩；②隧道开挖方案须充分利用围岩的自承能力，提高围岩本身的支撑能力；③基于围岩特点选择合适的支护方式和支护参数，锚杆和喷射混凝土、钢拱架等紧贴岩体的柔性支护尽量提早完成，确保作业过程中岩体松弛或变形情况得到有效控制；④有的施工段岩体软弱破碎，为确保支护系统正常应用，提高岩体整体的稳定性，须尽早闭合断面；⑤从理论上讲，应该在围岩及初期账户变形基本稳定后施作二次衬砌，将支护体系与围岩揉合成一整体，以确保支护结构更加稳定；⑥为避免棱角突变部位引起应力集中，隧道断面周边轮廓应尽可能圆顺；⑦施工作业期间，动态观测支护系统及围岩结构，合理调整工艺流程，优化设计工程方案，同时进一步规范施工管理活动，确保施工活动顺利开展。
1.2新奥法的特点
新奥法在我国应用的最大特点就是应用了所谓的复合式衬砌，其基本的施工方法是：在开挖过程中，尽量减少对围岩的扰动，为此必须采用光面爆破或预裂爆破，以维护围岩的自承能力；根据围岩特征，采用不同的支护类型和支护参数，及时施作锚喷支护，抑制围岩的松弛和变形；开挖时尽量采用大断面、少分部的开挖方法，以利于降低围岩内部应力重分布的次数，最大限度地利用围岩的承载力；在施工过程中，以量测手段为参照不断修正设计和施工，做到既经济合理，又安全可靠；根据测量数据，在确认初期支护变形收敛后，进行二次模筑混凝土衬砌。
2工程概况
周家庄一号隧道总长2237m，洞身围岩为Ⅳ级、Ⅴ级围岩，围岩极差，含不良地址段及特殊岩土。地面高程一般为1625～1800m。区内地形起伏较大，沟壑纵横，自然坡度约20～50°之间，隧道顶沟谷发育，冲沟内为洪积砂质黄土，山顶平缓处场及缓坡处多为风积黄士段盖，山体多基岩出露，植被覆盖较差。
3施工方法
本隧道总体施工方案的选择将立足于确保施工安全、施工质量与施工工期，立足于有效避免涌泥、坍塌等事件发生。施工时及时进行工序转换，做到“管超前、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”。隧道开挖采用风枪钻眼，实施弱爆破，局部人工配合挖掘机进行施工。严格控制超挖和减少对围岩的扰动，保证开挖成形质量，以充分发挥围岩的自承能力。初期支护采用喷锚网为主的支护方式，围岩较差地段设型钢钢架，特殊地段如浅埋地带拱部设管棚或超前小导管预注水泥浆加固地层。二次衬砌按新奥法原理根据围岩收敛情况及时施工，二次衬砌施工时，灌注混凝土振捣密实，防止收缩开裂，振捣时不破坏防水层，二衬拆模时，混凝土强度达到规范要求。
3.1洞门施工
3.1.1洞口工程
首先复核图纸，组织复测并控测布网，准确定出洞口位置，明洞暗洞分界位置，按设计位置放出边、仰坡及洞脸开挖边线。在洞口边、仰坡开挖线外5m处设截水沟一道，防止雨水冲刷洞脸。做好截排水系统后，人工配合挖掘机按照设计坡度、尺寸采取从上向下分台阶开挖，分层3～5m，表层土采用挖掘机开挖，底层地层当机械开挖困难时采用钻爆法开挖，边仰坡的开挖坡度随原地面的坡度改变而改变，确保坡面平顺并与原地形成为一体。装载机配合自卸车运砟，人工配合刷坡。洞口边、仰坡段施工采用挖掘机纵向分段自上而下分层开挖，人工整修边仰坡，按设计要求一次到位，挖掘机配合自卸车装运弃渣。洞口临时边坡采用锚网喷防护，永久边仰坡采用C25混凝土拱形骨架护坡，中心绿化。
3.1.2进洞方法
隧道进出口采用套拱法进洞，具体作法：沿明暗洞交界里程，从上到下逐层开挖，开挖至起拱线后，架立钢拱架，最里面的一榀紧贴仰坡放置，施做套拱。洞口段设计为Φ108管棚超前支护，与钢架组合成预支护体系，浇注挂板套拱混凝土固结，形成洞室轮廓，在套拱混凝土强度达到设计强度后，施做准108mm超前管棚，在套拱保护下按设计法进行开挖隧道进口、出口均为Ⅴ级围岩，采用三台阶临时仰拱法开挖进洞；采用拱部准42超前小导管超前支护，及锚喷网初期支护。
3.2正洞施工
暗洞段按新奥法组织施工，弱爆破开挖，围岩较弱处采用机械配合人工开挖，喷锚支护。正洞施工方案见表1。
3.3弃碴与环保
3.3.1隧道弃碴
施工中产生的废碴、废液按环保有关规定进行处理，不随意排入冲沟、沟渠及农田中。在隧道口设置三级沉淀池用于处理施工污水，以及吸附油污；固体污物等，固体污物送往环保部门作无害处理。弃碴按设计要求弃于指定位置或作为路基填料，碴场设挡墙，以免水土流失。
3.3.2施工降尘
由于隧道施工采用无轨运输，洞内废气污染主要为大功率的内燃机械，且主要集中到装碴运输工序，为此在该隧道施工中，必须加强通风除尘的工作。方法如下：加强对进洞机械的维修保养。定期检查空气滤清器是否堵塞，进、排水是否畅通，喷油嘴及时更换，使喷油效果好。雾化程度高，使柴油充分地燃烧。为了节油和消烟掺加柴油添加剂。部份机械进行机外净化。主要给装载机装配上带有催化剂的附属箱，连接在尾气排放管上，把发动机排出的废气用催化剂和水洗的办法来降低其中有害气体。
3.3.3环境保护
隧道施工便道、工棚及作业场的布置尽量维护自然面貌，占用荒地应少开挖、少刷方，以保护自然植被。隧道竣工时，应尽量恢复原有植被。
4施工中的必要注意事项
4.1初期支护的施工质量要保证
有效的支护能够提高施工安全系数。施工应，须及时进行初期支护，提早封闭，加快成环速度，避免结构变形。开挖后及时封闭暴露的岩石。首先初喷厚度为4～5cm混凝土将岩面封闭，装设钢拱架、施作锚杆、挂钢筋网，最后按设计要求完成复喷。结合现场条件和施工要求的数量和方向选择合适的锚杆。若使用砂浆锚杆，必须注意注浆量和浆液稠度；有水地段适宜采用楔缝式、缝管式或早强药包锚杆，选择端头紧固且尾部有能够紧贴格栅和围岩的托板的端头锚固锚杆，确保锚固效果符合设计要求。
4.2重视隧道监控量测和超前地预报的作用
在公路隧道施工中，通常采用超前地质预探探报施工技术、监控量测施工技术来探测地址情况，同时对支护结构的受力变形进行监测，为设计变更以及施工方案的确定提供可靠依据。这种监测技术同样适用于地表沉降及塌方监测。隧道综合地质超前预报有助于优化隧道施工方案，并且能够提高隧道施工的安全系数。进行隧道开挖时，事先通过高效的地质监测掌握隧道前方地质状况，有助于优化设计工艺流程和施工技术措施，从而达到防控事故的目的。
5结语
（1）本标段的主要工程内容为隧道基坑井点降水、隧道基坑开挖、隧道抗拔桩地基加固、隧道主体混凝土工程、隧道防排水、变电站、泵站、K1+839～K2+940区域内地面道路和有关的污水处理、雨水管线工程。根据业主的总体工期要求，本标段工程定于2012年6月1日正式开工，2013年3月27日竣工，工程施工工期为300天。参建单位为中铁十五局集团第六工程有限公司。
（2）本标段工程的施工组织机构有项目经理、项目副经理、项目总工程师、工程技术部、计划财务部、安全质量部、环保办公室、物资设备部、工地实验室、综合办公室以及各个施工队伍。
（3）依照本标段的具体施工情况，将本工程分成了3个区段。K1+839～K2+290施工区段的任务是该区段的基坑井点降水、基坑的开挖、边坡的防护、抗拔桩的施工、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道变电所、泵房站、隧道顶的覆土回填。K2+290～K2+610施工区段的任务是该区段的基坑井点的降水、基坑的开挖、边坡的防护、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道覆土的回填。K2+610～K2+940施工区段的任务是该区段的基坑井点降水、基坑的开挖、边坡的防护、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工以及泵房站、隧道覆土的回填。
（4）把安全施工当成头等大事来抓，严防重伤或死亡事故的发生。争创省级安全文明施工工地和文明施工样板工地，在施工的过程中，严格的遵守相关的法律法规，出台具体的文明施工管理办法，并且在环保、绿化等方面都要达到国家相关的标准。
2协调工作的几个要点
（1）做好该标段工程的平面布置调配工作，该标段工程施工场地可以分成3个区域，场内生活区和办公区设施有：工程管理人员和施工人员的住房、管理人员办公室及会议室、食堂、洗浴间、卫生间等。生产设施区有：材料堆放区、砂子堆放区，砂浆拌合站、钢筋加工场、临时弃土场、配电室、消防库、门卫、洗车场等。
（2）交通导行措施在修建施工便道时，应节约成本，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，满足工地内行车、运料和弃土运输的需要。本标段工地修建的施工便道的宽度为5米，每隔200米的距离建设30米的错车道，以方便安全和文明施工。
（3）安全管理及环境保护措施本工程地处郑州市森林公园附近，施工范围比较小，加之前期还有其他工程正在施工，施工区域内施工单位很多，人员比较复杂，因此，施工中必须加强施工人员的日常管理，定期给施工人员开展安全管理和环境保护的教育，是人人都意思到安全和环保的重要性，自觉自愿的遵守相关的安全、环保规定。
3本标段工程施工组织设计的几个难点及应对方案
3.1施工组织设计的难点
（1）本标段地下水水位较高，隧道基坑开挖深度大，基坑开挖必须将地下水位降低至基坑底以下1m，施工降水决定着基坑开挖及主体结构施工的施工质量和进度，施工降水为本工程的难点工程之一。
（2）本标段的防水施工较为系统复杂，防水的效果直接影响到本标度隧道的工程质量，严重影响着该隧道工程的运行安全和使用寿命。所以，本标段隧道的防水工程体系的建设是施工的一个难点。
（3）隧道长，地质不良，工程内容全面，工期压力大。本标段隧道长度约1.1千米，并且该隧道的施工区域地质状况比较差，土质松散，结构稳定性差。特别是采用明挖法施工，工作面狭窄，保质量、保安全、保工期完成隧道施工任务十分艰巨。
（4）本标段工程的工期短，场地狭小不利于施工的展开。隧道主体结构施工工期紧，在6个月时间内完成隧道基开挖、防护，隧道主体混凝土浇筑及隧道防水工程，在1101米的狭长地带完成此工程存在一定难度。
3.2应对方案
（1）项目部组成一个以项目技术总工程师为负责人，工程技术部门参加的施工降水领导小组，主持降水方案的研讨，负责降水效果的沟通和降水措施的制定。开挖后通过既有降水井，建立地下水动态监测网，较准确地掌握地下水动态变化，根据水位变化情况调整开泵时间及开泵数量。
（2）在工程的防水施工方面，处理要做好一般的雨季防水施工措施外，还要增加几点防水措施：在整个施工周期内，工程管理人员应随时掌握当地的天气情况，根据天气情况对工期进行调整；提前预备好防水的材料和设施，以备不时之需；由于本标段地下水水位较高，在进行基坑开挖时，应提前做好各种各样可能出现的紧急情况下的处理预案，一旦出现漏水情况及时的采取措施，把风险降到最低；制定雨天交通管理办法，方便工地内的交通疏导。
（3）必须细化隧道的施工组织方案，对控制工期的地段采取减少分段长度、增加设备投入，加强施工组织与管理、采取科学的基坑开挖防护方案等措施。
（4）必须合理划分施工区段，组织好施工场地内的交通，多开工作面来解决工地狭小的问题。
4结语
1．1侧墙竖向裂缝隧道侧墙墙体裂缝宽度在0.1mm和0.4mm之间，很多裂缝都由墙中蔓延至墙的上下两端，目前没有出现渗水问题;裂缝数量随着浇筑段长度的增加而增加，随着浇筑施工环境温度的提升而增加，并且温度越高，裂缝的宽度也越大。因为隧道侧墙是大体积混凝土结构，因此很容易在施工过程中遭受温度影响而出现裂缝。裂缝分布规律显示，大体积混凝土浇筑过程中的温度应力变化会对墙体裂缝带来一定的影响。而裂缝深度则跟干缩裂缝性质很像，拆模过早导致的裂缝情况，再加上没有及时之采取洒水的方式进行养护，使得混泥土表面时干时湿，湿度变化过于明显，引发混凝土表面干缩变形的情况出现。
1．2顶板45°斜裂缝隧道顶板45°斜裂缝往往会在与板边相隔1/8的地方，裂缝宽度约为0.2mm－0.4mm，有的地方还会出现贯通裂缝，还有的地方会出现渗漏水问题。如果环境的温度与湿度出现变化，钢筋混凝土的墙、板、梁、柱等结构组成成分都会出现温度变形与收缩变形的情况，形体差异的存在导致了混凝土的收缩形变会随着板的体积和表面体积比值的减小而变大，并在板内生出拉应力。侧墙、梁以及板都具有外侧约束，因此就算墙、板、梁之间的收缩不同，也不会导致变形应力出现45°斜裂缝。
1．3顶板纵向裂缝裂缝与顶板的长边相平行，顺着隧道纵向延伸，通常跟墙保持2－3m的距离，裂缝宽度不大于0.3mm，数量少，不存在贯通缝。在施工过程中，顶板施工工作完成后，如果不铺设塑料薄膜，会使得混凝土表面因为阳光的照射而迅速失水，此时如果不进行洒水养护，或养护方式不对，都会使得混凝土表面干湿不均，最终出现干缩变形的情况。不过这些裂缝都不是很深，属于表面裂缝。同时，进行侧墙施工的时候，不能拆除下一层的满堂红支撑体系，否则会导致集中荷载过大，引发结构性裂缝。
1．4顶板、底板横向裂缝裂缝与顶板、底板短边平行，顺着隧道横向延伸，裂缝宽度在0.1mm之间0.4mm，大多数的裂缝都距离板中1/3，并两端延伸;随着浇筑流水段长度的增加，裂缝的数量也在不断增加;而随着环境温度的升高，浇筑后形成的裂缝也会越来越多，而且宽度也会增加;跟顶板上表面的裂缝数量相比，下表面的裂缝数量要少一点。因为隧道侧墙是一种大体积混凝土，因此其裂缝形成情况往往由浇筑施工过程中温度应力的变化情况决定。在顶板、底板施工之后，由于没有进行塑料薄膜的铺设，使得其表面遭受了阳光的照射，导致迅速失水，而洒水养护并不及时也不合理，导致表面湿度出现巨大变化，再加上裂缝都是表面裂缝，不存在较大深度，因此会使得混凝土表面出现干缩变形的情况。
2明挖隧道的混凝土施工裂缝控制措施
2．1降低混凝土水化热(1)选择粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等低热水泥。如果只能选择普通硅酸盐水泥，则尽量避免使用早强水泥。(2)国内外的很多试验研究与工程实践都显示，如果在混凝土里添加部分优质粉煤灰，则可以有效替代水泥，不但如此，因为粉煤灰颗粒是球状的，可以产生滚珠效应，实现良好的，对混凝土拌合物的粘聚性、流动性以及保水性有很好的改善作用。(3)减水、增塑、缓凝外加剂等添加剂的掺加，可以使混凝土拌合物的粘聚性、流动性、保水性得到有效改善。这些添加剂的分散作用和减水作用不但能节约用水量、提升强度，还能使得水化热得到缓解，延迟放热峰产生的时间，使得温度裂缝的数量得到控制。4)如果有需要，还可以将冷却水管埋放在混凝土中，其内部温度可以明显降低6℃～10℃。
2．2控制混凝土入模温度浇筑温度应该控制在25℃以内;同时混凝土表面与内部温差也不应超过25℃。无数实践工作也显示，若当混凝土内外温差低于25℃，则混凝土体内的温度应力往往不会引发混凝土施工裂缝的产生。若气温太高，应该尽量降低浇筑混凝土的出机温度，避免采取搅拌运输车罐体、降低原材料、泵送管道的保温冷却等应对手段的实施;尽量不在高温阶段进行混凝土施工，尽量选择夜间进行浇筑的时间。
2．3适时拆除侧墙模板，加强混凝土保湿养护措施出现最大温度梯度之后，等待72h，进行拆模处理，拆模时间必须在浇筑混凝土之后5d后进行，拆除墙模版的时候，应该确保混凝土表面温度跟环境温度之间所存在的温度差低于10℃。完成拆模之后还需要进行养护剂的刷涂，避免延误与漏刷的情况。2．4控制混凝土的收缩变形(1)在保证混凝土和易性和强度的情况下，尽量降低混凝土的水胶比;掺加适量高效减水剂，可减少用水量。(2)合理选择混凝土的骨料级配可以降低混凝土的干缩变形。(3)振捣越好，混凝土越密实，这样就会减少水分的散失，减轻混凝土的收缩。(4)掺加适量的膨胀剂可以起到收缩补偿的作用，有利于防止裂缝。
3结束语
（1）隧道水害。在公路隧道所出现的一系列质量问题中，隧道渗漏水所造成的危害尤为普遍。隧道水害不仅增加隧道内湿度，降低路面抗滑性能，造成电路短路等
事故，危及运营安全，而且还易引起其他病害。由于隧道渗漏水、积水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展变大，加重衬砌裂损；当地下水有侵蚀性时，会使衬砌混凝土遭受侵蚀，并且随着渗漏水的不断发展，侵蚀程度日益加重；在寒冷地区，水是影响隧道围岩冻胀的重要因素，水害严重必然导致冻害严重［1－3］。
（2）衬砌缺陷。衬砌缺陷主要是因为衬砌空洞、厚度、强度、密实度等原因造成的衬砌变形、衬砌移动及衬砌开裂等。作用在隧道衬砌结构上的压力，与隧道围岩的性质、地应力的大小以及施工方法等因素有关。由于受技术和资金条件的限制，一些因素在设计前是难以确定的，所以在隧道衬砌结构设计中常带有一定的盲目性，导致结构强度不够或与围岩压力不协调，造成衬砌结构开裂、破坏。然而，工程上出现的衬砌开裂更多的则是由于施工管理不当（衬砌厚度不足、混凝土强度不够等）造成的。
（3）净空受侵或轴线偏位。因模板强度、刚度不足而出现跑模，或因测量误差过大，出现模板定位偏差过大，都有可能导致隧道净空甚至建筑限界受侵或者出现隧道整体轴线偏位。也有因对已建成隧道的衬砌质量缺陷进行套拱处理而出现限界受侵的情况。
（4）通风不畅。所有的公路隧道均需要通风，不管是自然通风还是人工通风。事实上，当前国内相当数量的公路隧道尤其是中长隧道，通风设施常常形同虚设，一般不开启（多数是为节省运营费用），造成洞内运营环境污浊。而且，国内公路隧道通风设计主要依据现行《公路隧道通风照明设计规范》［4］，其中对运营通风之规定应该说较为详尽，但火灾通风仍需进一步探讨从而以规范形式予以认定。
（5）照明不良。我国公路隧道设计虽然都考虑了照明，但迫于运营维护成本的压力，许多隧道有灯具而未照明，而且这种现象相当普遍，甚至某些长度不短的公路隧道根本就没有安装照明灯具。事实上，国内现行相关设计标准及国外一些国家设计标准都规定长度大于100m的公路隧道应设照明。
（6）监控不力。监控包含有施工期间的监控和运营期间的监控。目前对这两方面的监控工作都不同程度存在着一些问题。我国在多座隧道中进行了成套技术的引进，但效果并不甚理想。
二、公路隧道质量检测评价体系的建立
2．1 建立公路隧道质量检测评价体系的原则
（1）系统性。高速公路隧道交通环境评价是一个涵盖多因素、多目标的复杂系统，评价指标体系应力求全面反映各隧道的综合情况，既能反映交通流运行状况，又能正确反映交通流与通风、照明等机电设施的关联特性，以保证评价的全面性和可靠性。
（2）科学性。评价指标体系一定要建立在科学的基础上，指标概念必须明确，并能客观、真实、合理地反映隧道运行环境的内涵。
（3）实用性。评价指标体系应当层次清晰、指标精炼、方法简捷，使之具有实际应用和推广价值。同时，选取的评价指标要有可操作性，指标含义明确易于被理解，指标量化所需资料收集方便，能够用现有方法和模型求解。
（4）独立性。高速公路隧道运行环境评价的指标与指标之间应是相互补充、相互协调的，充分考虑指标之间的相关性，避免指标之间的重复与冲突，实现指标体系的最优化。
2．2 施工质量评价指标的依据
1.新奥法施工技术概述
新奥法又被称为新奥地利隧道修建方法，这种技术在现在的隧道工程经验和岩体力学理论的基础上，有机组合喷射混凝土和锚杆，在隧道支护中应用，检测、控制围岩是否产生变形，将围岩承载性能最大限度的发挥出来，体现隧道施工技术的优越性。公路隧道施工工程中，采用的施工技术新奥法具有许多实际的优点，在开挖的过程中，对公路隧道所造成的影响小，能降低土层的松动和下沉率，减少对地层周围的扰动，开挖地面能够控制成效，在施工时，安全系数较高，这样就能很好的保证施工进度和安全。新奥法施工技术比较灵活，具有很好的适应性，充分利用好这些优点，需要精心设计具有高效率的工艺流程，要求施工人员是经验丰富的，现场施工有专家进行科学指导，新奥法施工技术就能富有成效的应用在公路隧道施工工程中。
2.新奥法在公路隧道工程中的应用
2.1新奥法基本原理新奥法是现代公路隧道工程中的一项标志性的新技术，新奥法的原理首先就是了解隧道结构的主要部分，知道围岩是其主要承载结构部分；开挖后要加固围岩，确保围岩不会在开挖卸载后发生原有强度不在的情况；公路隧道围岩时，对围岩的卸载位移的程度要降低；隧道围岩支护工程中可以允许围岩产生小范围的变形，产生受力环区，限制围岩位移程度，避免变形产生松懈；初次支护主要是保持围岩自承状态，避免松弛；适时建造初次支护，选择比较适宜的早晚时间，延迟围岩的变形，让支撑效果达到最佳；围岩要注意对地质条件的检查，评定隧道洞周的位移变形；因为喷射混凝土受力快、与围岩密贴等。
2.2应用新奥法进行隧道围岩的支护开挖工作进行过程中，隧道围岩的应力开始重新分布，必须加固围岩，使围岩卸载后强度不会失去。结构承载要尽量被满足，当围岩周围出现位移和变形，开挖曲面后，就形成拱模效应，进而形成受力环区，此外，对围岩位移速度要进行控制，防止变形松动。所以，对公路隧道进行支护要采用新奥法支护结构，支护时初期采用锚喷的方式，再次支护时，进行的复合衬砌采用的是模筑混凝土。喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土和锚杆共同组成锚喷支护，是一种支护结构。具有速凝剂的混凝土混合料是喷射混凝土的一种材料，将其混合高压水和混凝土喷射机，借用高压空气的作用，直接喷射至岩面，然后凝结成形状。围岩情况的好与坏决定支护使用混凝土的种类，围岩情况好，则支护的主要方式是喷射混凝土，辅助工具是锚杆；如果围岩情况不好，那么支护的主要方式则是锚杆，借用的材料是钢筋网混凝土和喷射混凝土等其他混凝土，结合配合使用。新奥法的喷射支护技术，作为围岩的承载结构的重要组成部分，被应用在公路隧道支护中。所以，二次衬砌支付时，新奥法支护技术是后期的围岩饰面的承载力，要综合评估围岩的变形，评估初期支付和隧道的周边情况。任何支护都需要薄型的柔性结构，使手受弯变形的情况和挠曲断裂的情况减少。新奥法施工技术被应用在公路隧道围岩支护中，值得注意的是公路隧道岩石的软硬问题，使用新奥法施工技术，要区别硬岩隧道和软岩隧道。软岩地层的隧道是接近地表的，很难承受再次荷载，再有就是覆盖土的重力作用大，很难控制其变形，然而在硬岩隧道中如果使用支护时柔性的，风险就是客观存在的，释放过度会导致坍塌。若围岩中浅埋隧道式软弱破碎的，新奥法原理就在这时起作用了，可以控制围岩变形，但是不能采用一次性柔性支护，应该加固地层，高强度的预支护，达到好的自承性能效果。
2.3应用新奥法加强隧道施工监测作为公路隧道新奥法施工技术核心的公路隧道施工监测，监测是围岩稳定性的保障，确保支护结构的受力状态的稳定，科学合理的确定衬砌时间和支护时间，做出精细的施工设计。所以，开挖公路隧道后首先是及时支付围岩，保证其稳定性，喷射混凝土，加大喷射厚度，添加锚杆和钢筋网；然后是初期结束后加设模板，二次衬砌混凝土。采用新奥法施工技术施工监测，力学计算，融合整个设计、勘察和施工等环节，所以初步调查地质后使用数学计算进行预设计，确定好支护参数，在施工中布置监控测试系统，全面了解支护过程和围岩，通过信息的反馈，确定科学的开挖方案和支护参数。
2.4应用新奥法进行隧道的开挖施工公路隧道开挖的方法很多。比如掘进机法、矿山法等这些都离不开爆破手段，爆破是利用了岩石抗裂能力低的特点，通过各种措施来减少围岩周边的损坏，达到更加好的效果。爆破还能使开挖受控制，衬砌混凝土量得以节省，施工进度加快，成本降低。利用新奥法施工技术，对公路隧道施工建设来说，不仅要利用爆破避免围岩扰动，还要开挖轮廓线，保护围岩，增强自承能力。
3.结论
综上所述，公路隧道工程的施工，需要进一步加强新奥法施工技术的应用研究，这对道路工程的建设意义重大。随着时代的发展，公路隧道施工工程要有所进步，必须切合时代的要求，新奥法施工技术在公路隧道施工中十分关键，要充分意识到新奥法施工的重要性，从实际工程中得出经验，将新奥法施工运用到实际工程中，保证隧道围岩的支护、公路隧道施工的监测和公路隧道开挖施工的质量安全。
作者：涂颖霞单位：正能建工集团有限公司
