地下工程与隧道现状

地下工程与隧道现状（精选6篇）

篇1：地下工程与隧道现状

我国隧道及地下工程发展现状和发展趋势

学院：公路学院

专业：桥梁与隧道工程

姓名：高强

学号：2009121180

电话：***

我国隧道及地下工程发展现状和发展趋势

摘要：本文概述了我国隧道及地下工程发展的现状和趋势,介绍了我国现有隧道的主要施工方法及技术状况 ,并展望了我国隧道和地下工程的发展前景。关键词：隧道地下工程现状趋势

1.我国遂道及地下工程的发展现状

改革开放以来,我国在交通、水利水电、市政、地下工程开发和利用等基础设施领域取得了令人瞩目的成就 ,尤其是近十年来 ,更取得了突飞猛进的发展 ,其中铁路隧道、公路隧道、水利水电隧洞、市政共同沟以及城市地铁也取得了前所未有的发展，同时在设计和施工技术水平上也有了很大提高。

1.1交通类隧道

交通隧道主要包括铁路隧道、公路隧道及城市地下铁路工程 ,其中铁路隧道目前在数量、长度、设计及施工技术上在我国处于领先地位 , 截止到2005年12月已建隧道6874座，4158km。1949年以前664座156km,共7538座4314km。长度大 于5km的53座。2006年在建的1758座，2164km。即将开工的高速铁路隧道146座，184km。规划建设客货共线铁路隧道2100km，10km以上隧道760km。

在建客运专线隧道有 ：

• 武广222座172.152km

• 广深24座32.016km

• 郑西38座76.876km

• 石太32座74.904km

• 合武37座64.706km

• 甬温59座88.115km

• 温福59座149.423km

• 福厦37座40.406km

• 广珠4座4.172km

10km以上的长大铁路隧道：

秦岭隧道18.4km

大瑶山隧道14.295km

乌鞘岭隧道20.05km

太行山隧道27.8km（在建）

吕梁山隧道20.8km（在建双洞）

东秦岭铁路隧道12.26km

地铁工程目前仅有京、津、沪、穗四市约 80km正在运营 ,而在建工程则很多 ,目前上述四城市仍在继续扩建地铁,其中北京规划了20条线路共700km，上海规划了17条线路共450km，天津规划了4条线路共248km，广州规划了7条线路共206.5km，深圳规划了9条线路共254km。而南京、重庆、青岛、沈阳、深圳、成都、武汉等城市则正在大规模建设之中。大连、长春、哈尔滨、鞍山、乌鲁木齐、合肥、成都、佛山、桂林、昆明、西安、济南、福州、宁波等城市也已经完成了相应的地铁规划。

我国公路隧道在 80年代前 ,因公路等级较低 ,同时限于设计、施工及短期投资大等多种原因 ,很少设计长大隧道 ,且数量(总长度)上也不多 ,但改革开放以后 ,为了实现截弯、降坡、提速、提高运营安全及实现长期运营收益提高等 ,相继修建了一批长大公路隧道 ,如辽宁的八盘岭双线公路隧道(长 1600m),吉林的小盘岭公路隧道(长 600 多米)等 ,但近七、八年来 ,随着我国高速公路建设的大规模展开和设计、施工总体水平的提高 ,公路隧道工程在总量、单体长度上有了突飞猛进的发展 ,隧道单体长度记录不断被刷新。截止到目前我国运营隧道1684座以上，其中10km以上的长大隧道就有很多。例如秦岭终南山特长公路隧道18.02km(双座)，锦屏隧道14.7km(双座)，西山隧道13.68km（在建太原～古交高速）等。

1.2水利水电隧洞

水利水电工程主要包括水工隧洞和地下厂房两大部分 ,水工隧洞主要包括引水隧道 ,导流隧洞 ,泄洪隧洞等 ,地下厂房指不过水的地下洞室 ,包括电站主副厂房洞室、开关站、闸门竖井等。我国自 70 年代中期以后 ,先后建成了一大批著名的水电工程 ,如二滩水电站、黄河小浪底、葛洲坝等 ,其中已建成的长度超过5ｋｍ的引水发电隧道就有２０座，包括小浪底水利枢纽三条导流隧洞；清江隔河岩水利枢纽导流隧洞；李家峡水电站导流隧洞；公伯峡水电站导流

隧洞；水布垭水利枢纽导流隧洞。已建成的由青海大通河引水至甘肃的调水工程总干线全长168.9km，其中隧道33座，总长75.11km；万家寨水利枢纽引黄河水穿过海河流域至太原的引水工程，隧洞总长超过200km；辽宁省东水西调工程输水隧洞长85km。

1.3地下工程

地下工程包括市政管线工程 ,地下仓储工程 ,地下商场，地下车库，城市地下空间综合开发利用等地下建筑物以及大中型平战结合工程。随着现代化城市高密度化 ,生活水准的高标准化 ,各种供给设施(如电信、电气、煤气、上下水等)的需求量将会急剧增加 ,需要改造和增设的供管线愈来愈多 ,解决这一问题的最好对策乃是进行统一规划与管理的城市地下共同沟(城市地下公用事业综合隧道),1994 年上海浦东建成了我国第一条规模较大的张扬路共同沟。城市地下空间开发利用 ,目前较广泛的有高层建筑物地下室 ,平战结合的人防工程 ,如上海人民广场地下商场 ,哈尔滨、长春地下商业街等。利用地下工程恒温恒湿 ,受地面干扰小 ,防灾抗灾能力强等的特点 ,我国修建了许多地下储库 ,如地下粮库、油库、金库等。随着我国经济和科技的发展 ,地下工程的应用领域和应用深度将不断拓展。

2.我国隧道及地下工程的主要开挖方法及技术状况

世界发达国家已有的隧道和地下工程施工技术 ,大部分已在我国开发利用 ,并在工程实践中结合中国的国情得到不断的改进和发展。由于隧道及地下工程类型、规模、地层、施工装备、技术水平等的不同 ,相应产生不同的开挖方法 ,按大类主要可分为明挖法、盖挖法、沉箱(管)法、暗挖法。明挖法以它施工简单 ,安全快速、造价较低 ,仍然是除山岭隧道 ,江湖河底隧道外首选的施工方法 ,其中的盖挖法是市区修建地铁车站的主要方法 ,北京、上海、南京、广州有近10 座地铁车站采用此法 ,并取得了很多宝贵经验 ,逆作法或半逆作法也已从局部试点转入工程实际应用 ,如深圳地王大厦、上海金茂大厦地下室 ,除 主楼外全部采用半逆作法施工 ,使工期大大提高。暗挖法适应范围广、铁路、公路、水利水电隧道、矿山巷道以及城市繁华市区下地铁、地下工程广泛采用此法 ,沉箱(管)法则主要用于跨越江湖河流等水体隧道的施工。我国的隧道及地下工程施工技术自 80 年代以来 ,得到了快速发展 ,代表隧道工程施工新技术发展水平的隧道凿岩机(TBM)和盾构机被引入我国 ,并在实践中不断改进,以大瑶山双线铁路隧道的施工为代表和开始 ,成功地推广了锚喷支护新奥法大断面开挖施工技术 ,全隧道最高年成洞4245m,月成洞521m，单口月成洞218m，开挖205m，衬砌303m。90 年代再次采用新奥法成功修建了号称 “天下第一险洞”(高地应力、高地热、多瓦斯、多断层、多地层塌方)的南昆铁路家竹箐隧道 ,这标志着我国钻爆法隧道施工技术达到和接近了世界先进水平。其中形成的施工前、中、后的超前地质预报模式、围岩变形量测、预报、指导施工模式及围岩加固模式 ,为我国全面推广新奥法隧道设计与施工技术奠定了坚实基础 ,我国目前已建成的最长的单线铁路隧道—西康铁路秦岭终南山隧道施工中采用了全断面隧道掘进机(TBM),使我国的交通隧道修建技术又上升到一个新台阶 ,而在上海、广州、北京地铁隧道施工中 ,盾构机得到了大面积使用 ,取得和积累了很多成功经验。乌鞘岭隧道在软岩深埋复杂应力隧道的修建技术上取得突破，克服了高地应力、软岩大变形和富水等复杂应力状况。风火山和昆仑山隧道（海拔４９９５ｍ）则成功采用双层模筑混凝土多道防水措施、保温隔热措施、低温早强耐久性防水混凝土以及洞内空调等措施克服了高海拔冻土地区的隧道修建难题。

3.我国隧道及地下工程的发展趋势和前景

3.1隧道发展趋势

随着我国经济的持续发展综合国力不断增强 ,高新技术不断发展 ,我国隧道发展前景是非常广阔的 ,同时隧道的发展也是我国国民经济发展、国家西部大开发战略、开边通海战略的迫切需要。交通设施、水电工程越来越成为制约一个地区经济发展的瓶颈所在。在交通隧道方面 ,随着我国高速公路干线网的不断完善 ,特别是向我国西部多山地区的不断延伸 ,海南岛与陆地的跨海延伸 ,以及辽东半岛、胶东半岛之间的跨海连接 ,崇明岛与上海之间等长江沿线的地下连接都需要巨大的隧道工程来支撑 ,随着西部的开发 ,我国铁路隧道、公路隧道的单体长度及数量记录 ,都将不断被刷新 ,如 1999 年竣工的秦岭铁路隧道长度已达 18.46km ,2000 年 5 月竣工的重庆铁山坪公路隧道长度为 4.5km。在跨海、跨江隧道方面 ,目前我国国内已对琼州海峡隧道完成了可行性研究 ,不少有识人士也已提出了跨越渤海湾联接辽东与胶州半岛的南桥北隧固定联络隧通道 ,跨越长江入海口连接上海 — 崇明 — 启东的江底隧道、京沪、京广高速铁路跨

越长江的沉管隧道 ,甚至提出了兴建台弯海峡隧道的设想。日本的青函海底隧道(全长53.85km)海底部分长 23.3km),英法海底隧道(全长50km ,海底38km)的建成运营 ,以及其它国家正在规划与实施的众多海峡隧道 ,都已为我国树立了先例。随着城市的快速发展，各大中城市交通压力不断增大，地铁这一快捷、大运量的公共交通系统将成为解决这一难题的唯一途径。在水电隧道方面 ,随着以世纪工程三峡水利水电工程等一大批大型、超大型水电工程项目的实施与完成 ,我国在深埋、长大隧道及大跨度地下厂房的设计与施工能力上 ,都已经或将要达到或接近世界先进水平,随着我国西部大开发的进行 ,雅鲁藏布江、金沙江等水力资源丰富的江河上梯级电站建设 ,我国水利水电隧洞的建设也将进入一个全新的发展时期。

3.2地下工程发展前景

各种用途的地下工程的大力发展 ,能够有效地缓解经济发展 ,特别是城市发展与我国土地资源紧张的矛盾。据气象卫星遥感资料判断和测算 ,1986-1996 年 10 年间 ,全国 31 个特大城市城区实际占地规模扩大 50.2 % ,近十年城市的发展更是提高到了一个新的速度，但是城市不能无限制的蔓延扩张 ,只能走内涵式集约发展道路，充分利用城市地下资源 ,建设各类地下工程是城市经济高速发展的客观需要。另外 ,设计与施工技术的发展也为其提供了充分的技术保障。目前 ,我国沿海地区人均国民生产总值已超过 1000 美元 ,达到发达国家地下空间开发、地下工程建设达到高潮时的标准。所以 ,我国地下工程的建设 ,特别是东部经济发达地区和大中城市 ,必将迎来地下工程建设的高潮。

总之，我国的隧道和地下工程建设已经取得了辉煌的成就，随着我国经济的不断发展，施工技术和方法的不断进步，管理和各类规范的不断完善，展望未来，我坚信，我国的隧道和地下工程事业拥有无限美好的前景并且一定会取得更加辉煌的成就。

篇2：地下工程与隧道现状

法国、英国、瑞士、奥地利、挪威、日本等发达国家，在21世纪已建成一批特长隧道，还有许多特长隧道在建设或在规划中.21世纪前10年中，我国将有总长155km以上的公路隧道要投入建设，3km以上的特长隧道有数十座.在建和拟建的铁路中隧道含量很大，特长隧道数量很多.北京、上海、广州、深圳、南京、天津将投入巨资构建城市轨道交通网络.厦门将建一个可以全天候进出厦门岛的海底隧道’ 广东计划在深圳与珠海间建设一条30多公里长的海底隧道，还有拟建的6大跨海隧道’

我国已建成通车的铁路、公路隧道有95 00余座，总延长5200多公里;在建的铁路、公路隧道项目也很多，单是长度在10公里以上的隧道就有十多座;输水输气的隧道工程规模也很大;有已建成的和在建的LPG储油储气工程;已通车的城市地铁隧道总延长有200多公里;下穿江河及湖泊的各类用途的隧道已有十多条;在隧道及地下工程技术上我们有了较大的进步，克服了许多不良地质难题，甚至在地质禁区也能成功地建成隧道，形成了门类齐全的工法技术。更可贵的是有了相当数量的隧道及地下工程建设的管理技术骨干和专业设计、施工队伍。但是，我们也应该看到发展中所存在的间题和不足，尤其是在隧道及地下工程技术的运用程度和建设管理水平上与先进国家相比，还有较大的差距。譬如工程决策缺乏长远的和全面的考虑，缺少环境保护和工程经济的合理比较;产业化程度低，施工机具、设备和建筑材料品种稀少、品质低劣;大型施工专用设备如盾构机、TBM掘进机、液压凿岩台车及其关键配件等仍依赖于从国外进口;建设管理十分落后，表现为工程质量水平不高，质量稳定性差，施工安全没有保证，人身事故率高;施工队伍专业化水平低，尤其施工现场上较高素质的管理技术人才奇缺，施工机械化水平、信息化水平普遍较低。这些与国家快速发展的经济形势对隧道及地下工程建设的需求是不相适应的。

1）我国交通隧道的建设有3个非常明显的趋势：一是需修建的长隧道越来越多，长度越来越长；二是以隧道方式跨越江、河、湖、海水域的工程越来越多；三是城市隧道和地下铁道的建设将迎来高潮.3）在隧道施工技术方面，从20世纪六七十年代钢钎大锤作业的施工方法，到80 年代推广应用“新奥法”，20世纪末又引进了大型隧道掘进机（TBM），从液压凿岩台车的应用到隧道掘进机的引进，以及在地铁隧道和城市隧道中广泛采用盾构法，隧道施工技术有了很大进步，有些方面达到甚至超过了国际先进水平#

篇3：隧道与地下工程智能优化系统

迄今为止, 以工程类比法为主、量测为辅的现场监控设计仍然是隧道和地下洞室设计的主要方法。由于隧道工程环境条件数量化表达方面的困难, 常常会使得力学家们所提出的一些理论和计算方法, 难以对具体工程起到指导作用。隧道与地下工程设计与分析方法主要有地层结构法和荷载结构法两种。地层结构法是基于现代支护结构原理, 建立在围岩与支护共同作用的基础上的设计模型, 显然, 比支护单独承载是一种技术进步, 但由于理论缺陷, 其作用机理, 围岩与支护相互作用以及复合式衬砌设计施工等方面, 尚存在诸多问题。特别是大量原始参数准确测试问题没有解决, 目前只能达到定量计算而定性使用的水平。有的工程应变实测值为理论计算的5～10倍, 甚至有些规律还不同。特别是计算得到的收敛值与实测所得的规律不符。因此, 地层结构法一般作为定性参考或校核。

荷载结构法因具有明确的受力概念及清楚的安全系数评价方法, 而被许多国家普遍使用。但也存在若干问题, 一是荷载确定方法还不可靠, 至今处于经验统计分析阶段, 特别是侧压力系数与实测相差甚大。二是荷载结构模型虽然考虑了围岩的粘聚力、摩擦力、弹性抗力的承载作用, 但未考虑围岩承载拱的承载作用, 因此不能正确解释围岩自稳等问题。三是缺乏可行的优化设计方法。传统做法是由工程类比初步选定断面几何形状及尺寸, 用反复试算或大比例作图试凑的办法进行设计优化, 不仅费工费时, 难以最优, 影响安全或经济性。四是设计计算过程比较烦琐, 优化计算周期较长, 而且容易出错, 不能满足快速设计和动态设计的要求。

本系统在解决存在问题的基础上, 使隧道与地下工程衬砌设计分析, 向科学、可靠、安全、经济和方便实用的新境界前进了一大步。

2 系统编制依据和创新点

系统根据现行《公路隧道设计规范》、《铁路隧道设计规范》、《人民防空工程设计规范》荷载结构法计算规定和具有国际先进水平的科研成果《隧道及地下洞室设计施工新法》编制, 经与朱-布法、纳氏法、链杆法、矩阵力法、能量法等等计算范例对比验证无误后, 考虑了各种不利的极限情况, 在确保安全前提下, 完成了隧道及地下洞室优化的智能系统编制、测试以及著作权报批工作。其创新点如下。

2.1 立体极限地压理论使荷载计算走向实用阶段

《隧道工程设计要点集》指出:“隧道设计时, 掌握支护结构上的围岩压力是非常必要的。遗憾的是, 在这个问题上我们还存在许多不清楚的地方”。《公路隧道施工》写道:“在设计中由于荷载不明, 围岩参数不清楚及设计理论尚不完善;喷锚支护和二次衬砌设计参数只能参考经验或套用规范。这样做对每座隧道来讲具有较大的主观性, 往往与实际山体地质及围岩应力状态出入较大”立体极限地压理论在泰沙基理论的基础上有四项新突破:一用立体计算取代了传统的平面计算, 考虑了进深对荷载的影响;二是考虑了围岩的层理、裂隙、节理、水害、施工震动及暴露时间对c值的影响, c值折减系数在0.3～1之间变化;三是考虑了不同施工条件下, 垂直荷载传递引起的侧压力系数增加的变化;四是考虑了深埋隧道极限压力问题, 使深、浅埋隧道设计荷载都接近于实际。从而使计算围岩压力与实测围岩垂直压力基本符合。立体极限地压理论的计算值, 与我国的40项工程实测地压十分接近。误差在±20%占93.5%;误差在±20%至±34.5%占6.5%。误差最大的洛河东坡单线铁路隧道, 实测地压是20kPa, 计算地压是26.9kPa, 优化后衬砌厚度影响不超过2cm。鉴定委员会专家对深埋、浅埋、模筑支护、喷锚支护四座不同隧道的计算围岩压力测试结果, 其误差均小于10%, 见表1。

与357个铁路单线隧道实测平均坍塌荷载相一致, 也与铁路、公路隧道最新规范深埋隧道的计算经验公式计算结果相一致, 见表2, 而且, 立体极限地压理论计算荷载与铁路隧道实测平均坍塌荷载最为接近, 说明垂直压力计算值是符合实际的。

水平侧压力计算值虽然普遍比规范值高, 但与实测值比较接近, 有利于工程安全。这样, 把长期以来凭经验设计提高到理论分析走出了新的一步。使荷载计算走向了实用阶段。

2.2 用荷载结构法计算围岩承载, 促进了荷载结构法的发展

荷载-结构模型是地下工程结构设计使用得最多一种, 前苏联、美国、澳大利亚、英国、意大利、德国、日本等国家普遍使用这种设计方法, 我国现行的《地铁设计规范》和《铁路隧道设计规范》中也均推荐采用。采用这种设计模型, 具有明确的受力概念及清楚的安全系数评价方法。但是, 现代支护理论认为:传统的荷载结构法只考虑围岩产生荷载而不能承载, 是有悖于地下结构的本质特征的。实际上, 荷载-结构法也考虑了围岩的粘聚力、摩擦力的承载作用, 使实际设计荷载远比整个围岩自重低。唯一欠缺的是没有考虑围岩承载拱的承载作用。本系统考虑了围岩承载拱的作用, 不仅可以计算无衬砌自稳洞室的尺寸和形状;可以计算围岩承载;也可计算衬砌承载或共同承载。从而, 使荷载结构法得到了新发展。它不仅可以用于深埋、浅埋隧道整体式衬砌设计, 也可应用于复合式衬砌设计, 还可用于自稳洞室设计。而且, 其计算结果, 比地层结构法清晰、可靠和节约, 可以对具体隧道工程起到指导作用。

2.3 系统通过智能选择合理拱轴, 使受力优化, 显著提高了围岩自承能力和衬砌承载能力

“新奥法的理论基础是围岩具有自承能力, 经济合理的隧道工程建设的关键是充分发挥围岩的自承能力。围岩自承能力源于围岩强度, 因此基本维持围岩原始状态, 既是为了保持原有的围岩强度, 又是发挥围岩自承能力的充分必要条件”但是, 尽可能保持原有的围岩强度是必要的, 但不是充分的。围岩强度有抗压、抗拉、抗弯、抗剪强度之分, 如何利用其抗压强度高的优势, 尽量避免受弯拉剪破坏, 仍是关键之举。这样, 可以不用额外投入, 就能获得显著提高围岩的自承能力的效果。

在同样围岩和洞室尺寸的情况下, 通过智能优化系统计算, 发挥抗压优势可衬砌厚度显著减薄, 已在不同的试验工程中得到验证。按照本方法设计施工的不同围岩、不同跨度、不同埋深的9个可比的优化工程对比证明, 所有优化工程, 经过13～29年的长时间考验, 不仅全部安全无事故, 解决了裂缝、净空不足、渗漏等影响使用问题, 工程质量至今完好。实际平均节约混凝土41.1%, 节约钢材50%, 节约木材90%, 节约建设资金28.6%, 见表3。部分优化工程见图1～3。

2.4 双曲优化整体组合衬砌, 为保障隧道全过程稳定平衡创造了有利条件

系统推荐的双曲优化组合衬砌, 是由6cm厚、30cm宽、100cm长的多功能预制拱片和泵送防水混凝土组成的立体受力结构, 由于已达设计强度的预制拱片与现浇混凝土的组合衬砌具有立即受力、合理受力、立体受力、共同受力、稳定受力的特性, 且其强度与围岩压力同步增长, 保证了施工全过程处于稳定平衡状态。加之, 双曲优化组合衬砌在绝大多数情况下, 无须喷射混凝土、锚杆加固和钢筋网加强, 也无须支撑和模板, 减少了工序、节约了施工时间、减轻了围岩扰动, 因此能有效保护围岩和减少围岩变形, 并使衬砌施工人员始终在承载拱保护下工作, 确保了施工安全。不仅具有简化工序;节约材料;成洞迅速等优势, 而且, 有利于施工环境改善, 便于发展工业化施工。同时, 还实现了临时支护和永久支护合一;柔性支护与刚性支护合一;自动应力调整或人工应力调整结合;合理受力与共同承载结合。是一条经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥新路子。

3 系统的基本功能

本系统采用了荷载—结构模型, 适用于铁路、公路、冶金、煤炭、水电、水利、人防、国防等隧道、巷道、坑道、地道以及城市地铁、窑洞民居等地下拱形工程。主要有以下五种用途。

3.1 用于围岩压力计算

系统除包括按公路隧道设计规范公式计算、按铁路工程技术规范直接荷载确定法计算、按普式压力拱理论计算外, 特别推荐按立体极限地压理论公式计算围岩压力。这种方法考虑了洞室埋深、毛洞跨度、与洞形有关的毛洞计算高度, 毛洞长度、地层内摩擦角、粘聚力、重度、侧压力系数、考虑地层两侧地层物理力学性质、洞宽、洞高、洞形及施工方法影响的侧荷载系数以及考虑岩体构造状况、施工方法、支护时间、施工爆破情况、地面地下水影响、毛洞风化程度、施工环境、风化程度等对c值影响的折减系数等影响因素, 计算结果与实测十分接近, 有利于隧道设计安全可靠, 防止因荷载偏离过大引起的设计失误和浪费。而且, 可以自动传输数据进行优化设计, 准确方便, 立等可取。

3.2 用于常规衬砌设计

在已知荷载和轴线尺寸条件下, 设定断面厚度, 进行内力计算, 绘制弯矩、轴力图, 进行强度校核、工程量计算, 净空校核、绘制施工图等。其荷载可以是垂直、水平荷载按均布、马鞍形、山形、梯形、三角形分布的25种不同组合。

拱形可包含直墙或曲墙, 单心圆、三心圆、五心圆、七心圆等各种不同形式的拱形。截面厚度可以是等截面、直线变截面、余弦变截面和任意变截面。同时, 还可以考虑弹性抗力或不考虑弹性抗力、考虑地层与衬砌间摩擦力或不考虑摩擦力等情况。计算要求灵活, 计算结果准确。与多种计算方法的典型范例比较, 计算结果都很接近。其计算精度比经典设计范例提高100倍。

3.3 用于优化衬砌设计

(1单优化设计:根据已定结构尺寸和拱形进行截面厚度优化设计。系统自动按规范要求, 选择既符合安全强度要求、又经济节约的混凝土衬砌截面厚度。不仅节约了反复试算的时间, 而且, 较常规设计明显节约。对经典算例, 一般已经单优化, 节约混凝土较少, 但对多数设计仍有潜力可挖。如同济曙光软件计算地处Ⅲ类围岩、净宽9.5m的二级公路隧道算例, 衬砌厚度为c25混凝土60cm, 经单优化其最小厚度为56cm, 说明该设计在该设定拱形不变情况下已经优化, 节约余地较小。而新庄岭黄土公路隧道, 原设计为11×8m的直墙单心圆双车道隧道, 采用80～100cm厚的c25混凝土衬砌, 最小安全系数是5.2, 偏于保守;在拱形不变情况下, 单优化衬砌厚度为65cm, 最小安全系数是3.22, 即可满足规范要求。这与实测结果"一次衬砌厚度45～65cm, 实际承载89.5%, 二次衬砌35cm, 实际承载10.5%"的结论十分接近。

(2) 双优化设计:根据荷载和洞室尺寸, 系统自动选择优化拱形和优化衬砌厚度。可在满足净空要求的条件下, 设计出更适用、经济的衬砌截面来。所有选择 (包括决定拱形的各半径大小、圆心位置、各段圆弧对应圆心角等和决定最佳衬砌厚度) 计算、校核, 全部智能自动确定, 无须人工干涉。使过去二十天的工作量在一分钟左右精确完成, 为又好又快地进行方案对比、动态设计创造了条件。上述两例如果采用拱形优化, 在满足净空、强度和偏心的要求下, 其衬砌厚度仅需36cm, 说明拱形优化能充分发挥混凝土抗压优势, 是大有潜力可挖的, 而且已经得到了实践证实。1986年建成的西关地下商场工程, 净跨10m, 荷载也基本相似, 其优化设计仅需21～35cm素混凝土衬砌, 在地面公交通道车附加荷载作用下, 至今已完好安全使用二十余年。由此可见, 拱形优化是提高衬砌承载力的主要因素。对比计算表明:双优化较权威著作典型设计范例平均节约混凝土30.53%。比现代支护理论推荐的复合式衬砌标准设计平均节约混凝土39.05%;比日本单双线隧道和新干线平均减少混凝土31.76%。

3.4 用于围岩稳定分析

如果将承载主体由衬砌材料变成围岩, 系统就能进行洞室自稳计算。黄土洞室的稳定计算与黄土地下建筑技术条例调查结果完全一致;各级围岩的自稳计算与公路隧道设计规范的各级围岩自稳能力判断表基本符合。判断表中的稳定跨度与围岩物理力学参数平均值计算结果相同, 一般偏于安全或保守。本系统能分析任何实际洞室的稳定性, 因此具有普遍意义。例如, 规范判断表中:Ⅰ级围岩跨度20m可长期稳定, 计算检验是正确的。但对于跨度115m稳定了150多年的中洞苗寨是否能够长期稳定呢?计算表明:当围岩物理力学指标达到Ⅰ级时, 该洞室可以长期稳定, 而且稳定的形状与实际洞形十分接近, 见图4。判断表认为Ⅵ级围岩无自稳能力, 这对于公路隧道来说是对的, 但是, 计算结果, Ⅵ级围岩1.5m跨度也能暂时自稳。所以, 任何围岩都有一定的自稳能力, 只不过是自稳洞室的尺寸不同而已。这样通过围岩自稳计算, 合理控制毛洞开挖尺寸和进尺, 以有利施工安全。

3.5 用于复合式衬砌设计

如果将承载主体由衬砌材料变成围岩, 并选择设置注浆锚杆, 系统会自动考虑围岩的强度, 这样计算出的围岩厚度加锚杆锚固长度就是设计的锚杆长度。如承载主体选择某种标号的喷射混凝土或模筑混凝土, 计算出的厚度即为初期支护设计厚度或二次衬砌厚度。同样, 可以按照已定拱形不优化;衬砌厚度单优化;衬砌厚度及拱形双优化进行设计。

3.6 用于反推地压和动态设计

原铁道部黄土双线隧道设计研究组对陇海线13座黄土双线隧道裂缝问题调查研究发现:“黄土隧道开裂与结构形式有密切关系。尖拱型单线隧道, 则拱腰部分出现纵向裂缝;双线隧道均属尖拱型, 拱腰普遍出现裂缝。因此, 得出结论:裂缝的主要原因是尖拱型衬砌不适应实际土压力大小及分布”。为弄清土压力大小及分布, 原国家建委某工程黄土洞室科研组在山西进行了近二年的《黄土洞室稳定性的野外试验》 (表4) , 测得109洞垂直荷载为86kPa, 水平荷载按侧压力系数0.3计算是25.8kPa, 其按此分析结果得出计算变形与实际变形完全相反;原国家建委五局建筑科学研究所据此试验实测数据, 认为平均垂直荷载是86kPa, 推断其拱顶至拱脚的垂直荷载按2.7～172.1kPa直线变化, 呈马鞍形分布, 但这种荷载的计算结果与实际变形也不完全相符;本系统反推侧压力系数为0.6099, 完全符合拱顶向上位移, 两侧向内位移的实际情况, 得到了理论计算与实际破坏完全一致的结果。对保证动态设计的安全、经济性有重要作用。

3.7 用于隧道施工安全计算

静宁隧道是位于松软、潮湿、饱和新黄土地段的双车道隧道, 2007年发生的大塌方事故, 除遇连续降雨, 渗水使黄土强度急剧降低, 粘聚力显著折减等不利条件影响外, 其重要原因之一就是为抢工期, 一次衬砌太长、二次衬砌没有跟上, 造成冒顶坍塌事故。该隧道在松软黄土地层中构筑, 勘测确定为Ⅵ级围岩。系统计算:一次衬砌承载长度在3m以下, 安全系数>2, 可保安全;一次衬砌承载长度在3m～10m, 安全系数>1, 暂时安全;一次衬砌承载长度>10m, 安全系数<1, 不安全。实际一次衬砌承载长度控制30m, 安全系数在0.72以下, 事故难以避免。本系统可按照实际拱形, 计算最大掘进进尺长度、计算一次衬砌最大承载长度、校核二次衬砌允许拆模强度等, 对隧道安全施工具有一定指导意义。

3.8 用于围岩破坏机理研究

围岩自承载能力决定于围岩物理力学性质、隧道断面尺寸和形状以及掘进长度等。毛洞的破坏主要因素是荷载大小、分布与围岩强度、挖掘洞形不相适应、承载拱以内的地层失稳造成的。洞室破坏后形成新的优化拱形而暂时稳定, 但随着垂直和侧向水平荷载的相互变化, 又会形成新的失稳, 以新的优化拱形暂时稳定。每次暂时稳定的优化拱形和尺寸, 可以通过系统算出。其计算结果与陕西省建工局建筑科学研究所, 西安冶金建筑学院地下结构专业八孔土窑失稳破坏全过程调查结果相同, 见图5, 也与西安冶金建筑学院采矿系模拟试验研究小组黄土峒库模拟试验结论相似。不仅片帮、冒顶的形状、尺寸与实测接近, 而且片帮、冒顶的顺序也与实际相同。

4 结语

本系统针对当前隧道与地下工程衬砌设计存在的问题, 解决了地下工程荷载计算、用荷载结构法计算围岩承载、智能确定优化拱形和最佳衬砌厚度等问题, 并经过理论与实践的长期检验, 证明是可用于指导隧道具体工程的实用设计系统, 除了能精确、快速地进行衬砌优化设计外, 还能用于围岩稳定分析、复合式衬砌设计、反推围岩压力分布、动态设计、隧道施工安全计算和围岩破坏机理研究等工作。但其试验工程还局限于部分地区的少量工程, 缺乏普适性验证。隧道及地下工程量大面广, 地质条件工程情况千变万化, 还需要广大同行通力协作, 在不同条件下进行试验和检测, 以通过大量工程实践, 进一步发现问题, 完善补充, 扩大应用, 为我国乃至世界隧道及地下工程发展作出贡献。

5 后记与致谢

本系统在继承和发扬太沙基理论、荷载结构法、合理拱轴原理的基础上, 进行了创新、论证、检验、试验等工作, 于2007年通过省级鉴定, 与会专家一致认为:该研究成果在地下洞室优化设计方面达到国际先进水平;2008年获得甘肃省科技进步奖;2009年取得国家知识产权局批准公布的三项国家发明专利。这些工作, 单靠我们的力量是难以完成。其取得进展, 离不开广大隧道及地下工程工作者的辛勤劳动和无私奉献。因为, 从室内模拟试验、围岩压力的测试、优化工程的实践以及理论问题的探讨等, 广大隧道工作者都做了大量工作, 为成果完成起了很大作用。例如:清华大学、同济大学、哈尔滨建筑工程学院、重庆建筑工程学院、天津大学、淮南煤炭学院、山东矿业学院、西安冶金建筑学院、兰州铁道学院、铁道科学院、铁路专业设计院、北京市政设计院、中华人民共和国交通部、中国人民解放军工程兵司令部等编著的曲墙或直墙拱结构计算实例, 为理论上验证系统计算的精确性和优化效果提供了条件;长安大学公路学院、原国家建委某工程黄土洞室科研组、原铁道部黄土双线隧道设计研究组、广州铁路局科学技术研究所等众多单位的40项工程围岩压力测试和裂缝隧道调查统计以及357个铁路单线隧道塌方统计分析, 为对比计算与实测结果、检验系统的正确性和可行性提供了依据;国内外173项隧道与地下工程实践, 为检验设计的安全性、经济性对比提供了条件;甘肃省人防、兰州市人防、原甘肃省建委、兰州市建委提供的9项隧道与地下工程优化试验工程, 为进一步长期实践考验优化工程的安全、质量、速度、节约性能作出了最有力的证明。

摘要：为解决隧道与地下工程衬砌设计存在的问题, 根据国际先进水平的《隧道与地下工程设计施工新法》编制, 用立体极限地压理论、优化承载主体、自动确定合理拱轴线等方法, 解决了正确计算地下工程荷载、智能确定最佳拱形和最佳衬砌厚度等问题, 使隧道与地下工程设计进入了新高度。利用本系统不仅可以在几分钟时间内完成隧道衬砌设计分析工作, 计算精度较经典范例提高100倍, 工程经济技术指标显著提高。经过大量实测数据与多项工程试验证明, 是可靠、实用、经济的方法。比复合式衬砌总厚度平均减薄30%以上。按本系统设计和施工的不同试验工程, 经过长期考验, 全部获得成功。不仅实现了安全无事故、优质、快速, 而且节约水泥、钢材、木材40%以上。

关键词：地下工程,隧道,优化设计,智能分析

参考文献

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[9]王建宇.关于我国隧道工程的技术进步[J].中国铁道科学, 22 (1) :75.

篇4：地下工程与隧道现状

他是技术难题的攻关者：首次提出和解决了北京地铁暗挖区间隧道耐久性受杂散电流腐蚀而影响的计算与评估方法，在评价地铁隧道混凝土衬砌耐久性方面取得了创造性的成果，填补了国内在该领域中的研究空白。

他是青年人才的领路人：积极开展本科、硕士和博士研究生的教学与培养，参加本科生的课程教学与建设工作，由其主讲的西南交通大学《地下铁道》课程于2007年被评为四川省和国家级精品课程，主编的《城市地下铁道与轻轨交通》一书被评为2008年度四川省重点图书。

他就是隧道与地下工程的开路先锋、西南交通大学土木工程学院隧道与地下工程系教授、博士生导师周晓军。

努力拼搏 以实力攻坚克险

在熙熙攘攘的闹市，在车水马龙的街区，在承载市民便利出行重任的地铁车站旁和地下隧道内，涌动着一群忙碌的身影，无论烈日酷暑，还是刮风下雨他们凭借在隧道和地下工程设计与施工领域领先的专业优势，默默地为城市轨道交通建设做着贡献。这其中，就有周晓军的身影。

在铁道部渝怀（重庆至怀化）铁路科研攻关项目中，周晓军与中铁二院和中铁十八局集团合作，通过对地质顺层偏压隧道的模型试验和科学研究，提出和解决了在地质顺层偏压条件下，深埋和浅埋隧道衬砌结构所受偏压作用的计算方法，并针对隧道所承受的偏压作用，提出了隧道衬砌采用不均衡支护措施，成功解决了地质顺层偏压隧道结构设计和施工中的存在技术难题，为渝怀线渔塘湾隧道工程的建设节约工程投资500万元。

在广州地铁三号线体育西路车站的建设中，周晓军与中铁二院地铁设计院等单位合作，结合该车站自身特点，研究并提出了地铁新线车站穿越既有线车站的立体交叉模式，成功解决了广州地铁三号线新建车站穿越既有一号线运营车站之间的施工力学问题，确保了既有线车站结构的安全运营，同时取得了明显的经济和社会效益，节约工程投资 700万元，该课题研究成果处于国际先进水平，并于2007年获得中国铁路工程总公司科技进步一等奖。

在广东省天然气管网一期管道工程线路的西江盾构隧道设计任务中，为确保该隧道安全、优质和快速建成，周晓军结合该隧道的工程地质与水文地质条件，成功解决了西江泥水加压盾构隧道在复杂地层条件下的始发井、接收井以及衬砌管片结构方案设计与结构计算。

同时，针对该隧道的工程地质和水文地质特点，周晓军还创造性地提出了盾构圆形工作井地下连续墙单元划分和新型接头型式，并提出了小断面盾构隧道衬砌管片的结构形式和隧道穿越的总体设计与施工方案，形成了油气管道线路越江盾构隧道穿越复杂地层的成套设计与施工技术。周晓军结合西江泥水加压盾构隧道特点所主持设计的始发井是目前国内开挖直径最大的油气管道盾构始发工作井。

据悉，该隧道已于2011年12月顺利贯通，解决了制约广东省天然气管网一期管道工程建设中的瓶颈问题。周晓军对西江泥水盾构隧道的设计和安全施工发挥了主导作用，采用由其所提出的工程设计使西江盾构隧道的建设投资从 14000万元下降到9500万元，节约建设成本4500万元。周晓军所提出的设计方案和施工技术使石油天然气长输管道线路越江盾构隧道和山岭隧道的设计处于国内同行业领先水平。

在山西大同至浑源高速公路隧道工程的监控量测工作中，周晓军针对大断面黄土隧道的特点，提出了适合黄土地层大断面隧道的一种新施工方法，成功解决了大断面高速公路黄土隧道在施工期间围岩易塌方、衬砌易变形以及施工进度缓慢等技术难题，得到建设、设计和施工以及监理等单位的好评。

勇于创新

为西气东输保驾护航

西气东输管道工程是我国实施西部大开发战略的标志性工程。2001年，周晓军开始主持其一线靖边至临汾段13 座山岭隧道工程的设计任务。针对黄土具有承载力低和湿陷性的力学特点，他提出了“无损进洞，环形开挖、超前支护和及时衬砌”等设计与施工技术措施，顺利完成了西气东输一线工程中靖边至临汾段13座山岭黄土隧道和延水关黄河隧道的设计任务。

在西气东输一线工程13座陆上隧道和延水关黄河隧道的施工中，针对黄土隧道施工期间易发生的洞口边仰坡滑坡、洞内冒顶和坍塌等技术难题，他通过对技术问题的研究和分析，使西气东输一线工程靖边至临汾段线路隧道顺利竣工，节约工程投资约1500万元，还为中石油集团工程设计西南分公司培养了长输油气管道隧道工程的设计技术人员。

位于新疆维吾尔自治区塔里木盆地北缘的克拉2气田是西气东输工程的主力气源，也是目前我国最大的整装气田。盐水沟隧道是克拉2气田地面建设工程中敷设天然气管道的配套工程，全长为1984.7m。由于盐水沟隧道穿越以第四系泥岩和砂岩互层结构为主的倾斜地层，围岩强度低，岩体节理裂隙极为发育，施工难度极大。因此盐水沟隧道就成为西气东输克拉2气田地面建设工程中的控制性工程，同时也是西气东输一线工程和当时我国石油天然气行业中最长的管道山岭隧道。

在克拉2气田盐水沟隧道的设计与施工管理工作中，周晓军通过对克拉2 气田外输管道穿越天山支脉丘里塔格山盐水沟地段线路的方案比较后，提出采用隧道方式敷设输气管道可节约工程造价近1000万元，并主持圆满完成了西气东输盐水沟隧道的施工图设计工作和配合施工任务。

在隧道施工期间，他还提出了适合于小断面管道隧道采用的超前钢管预注浆支护、超前锚杆与柔性格栅相结合等技术措施，克服了盐水沟隧道施工期间发生的诸如围岩坍塌、隧道大量涌水、断层软弱破碎带和浅埋地层等技术难题，确保了盐水沟隧道施工期间的人员安全和工程质量。

同时，根据对隧道施工期间的监控量测数据，周晓军及时对隧道的施工方案和支护设计参数进行了调整，加快了隧道施工进度，使盐水沟隧道开挖的月进尺达到450m，创国内同行业小断面输气管道线路隧道施工月进尺的最高记录。

根据他所提出的技术方案不仅确保了隧道施工安全，而且加快了隧道施工进度，同时还降低了隧道建设投资，前后节约工程投资约2500万元，使天然气管道隧道工程在设计和施工方面有了更进一步的提高，对我国长输石油天然气骨干网络的建设作出了突出贡献。

而在泸州长江隧道的工程中，周晓军及时提出采用明挖暗挖相结合、短掘进与临时超前地质预报相结合、预制砌体与喷锚支护相结合的隧道衬砌形式以及小断面隧道机械化快速施工等技术方案，成功解决了泸州长江隧道在掘进施工期间因断面狭小、斜巷坡度大而造成的施工进度缓慢等施工技术问题，并有针对性地解决了由于隧道洞口段岩层渗水、浅层天然气溢出以及软硬岩夹层等对隧道施工安全引起的技术难题，使泸州长江隧道仅用10个月时间得以顺利贯通。

此外，受中国石油天然气管道建设项目经理部的委托，周晓军先后对西气东输2线果子沟1号隧道、陕京三线、兰州至成都成品油管线等石油天然气长输管道线路山岭隧道在施工期间出现的技术问题进行了咨询和调研，提出和解决了管道隧道在设计与施工中存在的系列技术问题，确保了国家能源生命线工程的安全。

篇5：隧道与地下工程施工技术与管理

——土木工程施工论文

姓名：学号：

摘要：简要介绍我国现行的隧道及地铁的施工工艺，并简介我国自行研究开发的地下结构工程的施工的新型工艺技术。展望我国未来的地下结构建筑发展方向并提出施工技术方面的需求和注意。

关键词：隧道；地下建筑；施工技术

一、简介

随着科学技术和经济的发展，在地上建筑高度比拼的同时，地下空间的开发也成了建筑师们钟爱的方向。近年来我国一批大型基础设施建设工程的落成为地下工程的设计施工提供了大量实验基础和施工经验，如青藏铁路的开工建设和顺利实施,为解决高原冻土区地下工程的施工提供了良好的试验基础；同时，城市地铁工程的建设也对解决复杂城市地质环境条件下地下工程施工提出了新的挑战；而大型桥梁、跨江隧道和海上设施的建设使水下的地下工程施工面临更高的技术要求。一系列大型基础设施的建设并完工极大地促进了地下工程施工技术水平，及时总结和完善这些地下工程施工新工艺和其他技术成果将为今后的地下工程施工提供良好的技术支持和保证，对推动我国地下工程的施工带来巨大的促进作用。

二、施工方法

我国现行的地下隧道的施工方法主要以下几种：

（1）、新奥法

新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。采用该方法修建地下隧道时，对地面干扰小，工程投资也相对 较小，已经积累了比较成熟的施工经验，工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时，对于岩石地层，可采用分步或全断面一次开挖，锚喷支护和锚喷支护复合衬砌，必要时可做二次衬砌；对于土质地层，一般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌，在有地下水的条件下必须降水后方可施工。新奥法广泛应用于山 岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程，是我国目前矿石隧道施工的主要施工方法。

当前,世界范围内应用新奥法设计与施工城市地铁工程取得了相当大的发展。智利的圣地亚哥新地铁线采用新奥法施工地铁车站,车站位于城市道路下7～9m, 开挖面积230m2,相当于17m(宽)×14m(高)。针对我国城市地下工程的特点和地质条件, 新奥法经过多年的完善

与 发展,又开发了“浅埋暗挖法”这一新方法,与明挖法、盾构法相比较,由于它可以避免明挖法对地表的干扰性,而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性,因此目前广泛应用于城市地铁区间隧道、车站、地下过街道、地下停车场等工程,如根据新奥法的基本原理,采用“群洞”方案修建的广州地铁二号线越秀公园站及南京地铁一期工程南京火车站站,断面复杂多变的折返线工程、联络线工程也多采用新奥法。

在我国利用新奥法原理修建地铁已成为一种主要施工方法，尤其在施工场地受限制、地层条件复杂多变、地下工程结构形式复杂等情况下用新奥法施工尤为重要。

（2）、盾构法

我国应用盾构法修建隧道始于20世纪50～60年代的上海。最初是用于修建城市地下排水隧道，采用的是比较老式的盾构机（如网格式、压气式、插板式等），80年代末、90年代初开始采用土压式、泥水式等现代盾构修筑地铁区间隧道。盾构法具有安全、可靠、快速、环保等优点。目前，该方法已经在我国的地、铁建设中得到了迅速的发展，也是我国目前城市隧道施工的主要施工方法。

随着盾构法研究的深入、工程应用的增多，盾构法施工技术以及盾构机修造配套技术也得到了发展提高：上海地铁隧道基本全部采用盾构法修建，除区间单圆盾构外，还使用双圆盾构一次施工两条平行的区间隧道，此外还试验采用了方形断面盾构修建地下通道；采用直径 11.2m的泥水盾构建成了大连路越江道路隧道，这也是目前我国最大直径的盾构机。广州地铁采用具有土压平衡、气压平衡和半土压平衡模式的新型复合式盾构机成功应用于既有软土、又有坚硬岩石以及断裂破碎带的复杂地层的地铁区间隧道修筑，大大拓展了盾构法的应用范围。深圳、南京、北京、天津等城市虽然地质、水文条件各不相同，但采用盾构法修建区间隧道均取得了成功。

除了上述几点外，我国盾构技术的进步还表现在以下4个方面：①掌握了盾构机的选型和配套技术，与外国合作设计生产盾构机，配套施工设备包括管片模具完全能够自行设计制造；②掌握了盾构隧道的设计和结构计算技术以及防水技术；③掌握了盾构掘进控制技术，如盾构掘进参数选择控制、碴土和压力管理、地表沉降控制、盾构机姿态和隧道轴线控制、管片防裂、同步注浆等，实现了信息化施工，可以确保盾构施工的安全、优质、高效和环保；④掌握了不同地质条件和复杂环境条件下的施工及相关的施工技术。但同时我们也 应看到自己的不足。

（3）、浅埋暗挖法

经新奥法多年施工总结发展而成的浅埋暗挖法又称矿山法，起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是国人自创的适合中国国情的一种隧道修建方法。该法是在借鉴新奥法的理论基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于，它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。它是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是：利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采取适当的支护措施，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构的不开槽施工方法，主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖法省去了许多报批、拆迁、掘路等程序，现被施工单位普遍采纳。

浅埋暗挖法的核心技术被概括为 18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点为：动态设计、动态施工的信息化施工方法，建立了一整套变位、应力监测系统；强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用；研究、创新了劈裂注浆方法加固地层；发展了复合式衬砌技术，并开创性地设计应用了钢筋网构拱架支护。

由于该工法在有水条件的地层中可广泛运用，加之国内丰富的劳动力资源，在北京、广州、深圳、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广，已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，而且在大跨度车站的修筑中有相当的应用。此外，该方法也广泛应用于地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。

（4）、钻爆法

我国地域广大、地质类型多样，重庆、青岛等城市处于坚硬岩石地层中，广州地铁也有部分区段处于坚硬岩石地层中，这种地质条件下修建地铁通常采用钻爆法开挖、喷锚支护。钻爆法施工的全过程可以概括为：钻爆、装运出碴，喷锚支护，灌注衬砌，再辅以通风、排水、供电等措施。在通过不良地质地段时，常采用注浆、钢架、管棚等一系列初期支护手段。根据隧道工程地质水文条件和断面尺寸，钻爆法隧道开挖可采用各种不同的开挖方法，例如：上导坑先拱后墙法、下导坑先墙后拱法、正台阶法、反台阶法、全断面开挖法、半断面开挖法、侧壁导坑法、CD法、CRD法等。对于爆破，有光面爆破、预裂爆破等技术。对于隧道初期支护，有锚杆、喷混凝土、挂网、钢拱架、管棚等支护方法。及时的测量和信息反馈常用来监测施工安全并验证岩石支护措施是否合理。防水基本采用截、堵、排等几种方法，其中在喷射混凝土内表面张挂聚乙烯或聚氯乙烯板，然后再灌注二次混凝土衬砌被认为是一种效果良好的防渗漏措施。

同时，经多年的施工总结和发展，我国也研究开发出一批自己的地下施工新技术，包括在青藏铁路建设中大量运用的多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺、地铁施工中的桩基托换技术、过江隧道施工中的水平冻结法、地铁车站三拱两柱结构暗挖中洞施工工艺、海上基础工程施工工艺等。

三、发展方向

我国已有近40年的地下空间开发修建史，尤其是今年来的各种地下空间的开发利用更加丰富了我国在包括地铁、隧道、地下商城等地下空间部分的规划、设计、施工管理与防灾救治设备维修等技术丰富和管理制度。由于我国地域广大、地质情况复杂多样，地下部分的开发利用也必然存在着极大的难度。就目前看来，我国已有的技术手段可以应付除西部和东北地区以外的大部分城市的地下建设需求。

为了使我国的地下建筑开发日趋完备，更快的完成经济、适用、安全等要求，我们仍需努力。

1、尽早统一地下建筑的设计、施工规范，以保证其有法可依。

2、组织力量对地下建筑施工技术及设备进行研究开发，寻找更为经济环保的施工工艺。

3、加大地下建筑防水材料、工艺及设备的研究力度。目前我国地下建筑的防水问题仍是一大空白，地下部分建筑的防水因其地理位置的特殊性，常用的工程防水技术难以满足防水要求或者后期维修复杂繁琐。故对地下防水新型防水材料和防水工艺的开发利用是刻不容缓的。

篇6：(隧道与地下工程)认识实习报告

一、实习目的

1、通过对一些典型工地的参观与了解，增强我们对本专业——土木工程的好奇心与兴趣。在感性认识的基础上逐渐升华为理性认识。

2、通过参观，培养我们提出问题、分析问题、解决问题的能力。以便我们在以后的专业课的学习中更能够理论联系实际。

3、通过施工现场操作和参观，了解隧道和道路施工的基本工序和施工方法。了解隧道的勘测、设计、贯通控制测量和施工等工作。

4、通过实习，将所学理论知识与实践知识相结合，同时为以后的专业知识的学习打下基础。

二、实习时间

2013年6月8号

三、实习地点

重庆中环公司承建的渝中连接隧道

四、隧道与地下工程简介

地下工程是以深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程。它包括地下房屋和地下构筑物，地下铁道，公路隧道，水下隧道，地下共同沟和过街地下通道等。但狭义上是一般把矿井和矿山巷道等地下构筑物排除，单指建造在地下的工业、交通、民用和军事建筑物；隧道，广义定义：最终使用于地表面以下，不论以何种方式建造的所需形状和尺寸的空洞，内部净空面积在2平方米以上者。狭义定义：是一种修建在地下的工程建筑物，修建在地下、两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线等通过的通道。严格来说，它只是地下工程的一大类，但因其在地下工程中占有绝对多的数量和特殊的重要性，往往将其与地下工程并列而称为隧道与地下工程。隧道与地下工程因其建造于地下，不同于地面结构，由支护结构以外的岩体或土体（称作围岩）、支护结构以及支护结构（衬砌）所围成的空间组成。由于地质条件以及周围建筑环境的多样性和复杂性，需要采用的施工方法和建造工艺也有多种，故隧道与地下工程的结构形式和施工方法多样。

四、工程总体施工方案

渝中连接隧道一端连接千厮门大桥，位于洪崖洞附近，一端连接东水门大桥，位于东水门附近。隧道与两座大桥一样，设计为双向四车道，时速40公里，隧道单洞长约717米。将串起江北嘴、解放碑、弹子石三大中央商务区。项目负责人称，“渝中连接隧道工程难度之大，是过去从未遇到过的。”所以设计了安全两端两套施工方案：

一是两江大桥是公路和轻轨同桥分层通过的大桥，上层公路与下层轻轨隧道间的最小距离只有32厘米，作业时不能用炸药爆破。二是施工区内高楼林立，其基桩侵入隧道施工岩层，必须采取先托换基桩，再进行切除的技术处理。而且，隧道两端与两座大桥的桥梁路面不平行，只有挖断公路，延伸一百多米后才能凿洞施工，极有可能影响交通。加上施工区内地下管网纵横交错，不仅施工难度大，很可能影响水电气供应。

项目部最后确定隧道东水门一端，采用另开施工便道以避开障碍的施工方案，千厮门一端则采用长距离明挖公路进洞的施工方案。“两个方案，既保证了安全，又最大限度地方便市民。

五、实习内容

今天我们来到的是重庆中环公司承建的渝中连接隧道施工现场，从老师口中我们知道地下工程的施工方法较多，一般隧道开挖方法分为明挖法和暗挖法。明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。从现场我们可以看出，在渝中连接隧道的修建中采用的是明挖法和暗挖法相结合的办法，由于岩层较硬，故其主要采用钻爆法。先是挖一深坑做好防护后再在要挖的位置在隧道洞门在施工过程中首先是套拱，这不仅起挡土支架的作用，还为开挖提供了工作面，拱养护好回填表层土。而拱身则是采用新奥法循环施工，一个循环为爆破，除渣，初次衬砌，二次衬砌。洞身施工则采用典型新奥法工序，首先是爆破，然后除碴，接着是用工字钢弧线形支柱和喷射混凝土进行初期支护。在进行初期支护养护好后，开挖下部基础，浇注两拱混凝土以支撑侧向压力，达到结构整体性效果。下部结构中部留有排水沟，在两侧拱脚加设钢板防止拱产生水平推力产生侧向位移。最后进行二次支护，在初期支护和二次支护层间加有防水布，将山体可能产生的土下水隔在外层。二次支护在打好二衬钢拱后采用二衬台车进行浇注混凝土，自动化控制，大大减小施工工序。

六、内容拓展：隧道设计、施工及维护

一、隧道设计

1、选线：根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度。选线应作多种方案的比较。长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置。洞口位置的选择要依据地质情况。考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方。

2、纵断面设计：沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度。因隧道内湿度大，轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内纵向坡度应加以折减。纵坡形状以单坡和人字坡居多，单坡有利于争取高程，人字坡便于施工排水和出碴。为利于排水，最小纵坡一般为2‰～3‰。

3、横断面设计：隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的。中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区段两种，这两种又各分为单线断面和双线断面。衬砌内轮廓一般由单心圆或三心圆形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成。在地质松软地带另加仰拱。单线隧道轨面以上内轮廓面积约为27～32平方米，双线约为58～67平方米。在曲线地段由于外轨超高车辆倾斜等因素，断面须适当加大。电气化铁路隧道因悬挂接触网等应提高内轮廓高度。中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单线隧道高度约为 6.6～7.0米、宽度约为4.9～5.6米；双线隧道高度约为7.2～8.0米，宽度约为8.8～10.6米。在双线铁路修建两座单线隧道时,其中线间距离须考虑地层压力分布的影响,石质隧道约为20～25米，土质隧道应适当加宽。

4、辅助坑道设计：辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种。斜井是在中线附近的山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道。斜井倾角一般在18°～27°之间，采用卷扬机提升。斜井断面一般为长方形,面积约为8～14平方米。竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）。竖井断面多为圆形，内径约为4.5～6.0米。平行导坑是距隧道中线17～25米开挖的平行小坑道，以斜向通道与隧道连接，亦可作将来扩建为第二线的导洞。横洞是在傍山隧道靠河谷一侧地形有利之处开辟的小断面坑道。

二、隧道施工

隧道施工法分为明挖法和暗挖法。明挖法分为基坑开挖法、盖挖法、沉管法，其中盖挖法又分为逆筑法和顺筑法。暗挖法分为钻爆法（矿山法）和非钻爆法。其中钻爆法分为传统的矿山法和新奥法，非钻爆法分为盾构法、掘进机法和顶进法。

1、钻爆法：在隧道岩面上钻眼，并装填炸药爆破，用全断面开挖或分部开挖等将隧道开挖成型的施工方法。钻爆法开挖作业程序包括测量、钻孔、装药、爆破、通风、出碴、锚杆、立架、挂网、喷锚等工序。

①钻孔：要先设计炮孔方案，然后按设计的炮孔位置、方向和深度严格钻孔。单线隧道全断面开挖，采用钻孔台车配备中型凿岩机。双线隧道全断面开挖采用大型凿岩台车配备重型凿岩机。炮孔分为掏槽孔（开辟临空面）、掘进孔（保证进度）和周边孔（控制轮廓）。②装药：在掘进孔、掏槽孔和周边孔内装填炸药。一般装填硝胺炸药，有时也用胶质炸药。③爆破：在全断面掘进中，为了减低爆破对围岩的震动和破坏，并保证爆破的效果，多采用分时间阶段爆破的电雷管或毫秒雷管起爆。④施工通风：排出或稀释爆破后产生的有害气体和由内燃机产生的氮氧化物及一氧化碳,同时排除烟尘,供给新鲜空气，借以保证隧道施工人员的安全和改善工作环境。⑤施工支护：隧道开挖必须及时支护，以减少围岩松动，防止塌方。施工支护分为构件支撑和喷锚支护。喷锚支护特点是支护及时、稳固可靠，具有一定柔性，与围岩密贴，能给施工场地提供较大活动空间。⑥装碴与运输：在开挖作业中，装碴机可采用多种类型，如后翻式、装载式、扒斗式、蟹爪式和大铲斗内燃装载机等。运输车辆有大斗车、槽式列车、梭式矿车及大型自卸汽车等。

钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法：①全断面开挖法：一次开挖成型的方法。一般采用带有凿岩机的台车钻孔，用毫秒爆破，喷锚支护。还要有大型装碴运输机械和通风设备。全断面开挖法又演变为半断面法。半断面法是弧形上半部领先，下半部隔一段距离施工。②分部开挖法：先用小断面超前开挖导坑,然后,将导坑扩大到半断面或全断面的开挖方法。这种方法主要优点是可采用轻型机械施工，多开工作面，各工序间拉开一定的安全距离。缺点是工序多,有干扰,用人多。

2、上导坑法、中央导坑法、下导坑法、台阶法

根据导坑在隧道断面的位置分为：上导坑法、中央导坑法、下导坑法以及由上下导坑互相配合的各种方法，另有把全断面纵向分为台阶进行开挖，而各层台阶距离较短的台阶法。

1）、上导坑法适用于软弱岩层、衬砌顺序是先拱后墙，中国短隧道一般用这种方法。2）、中央导坑法是导坑开挖后向四周打辐射炮眼爆破出全断面或先扩大上半部。3）、下导坑法即下导坑领先的方法。其中包括：a.上下导坑法，利用领先的下导坑向上预打漏斗孔，便于开展上导坑等多工序平行作业。衬砌顺序多用先拱后墙，遇围岩较好时亦可改为先墙后拱。b.漏斗棚架法，适用于坚硬地层，以下导坑掘进领先，由下而上分层开挖，设棚架，先衬砌边墙后砌拱。c.蘑菇形法，同漏斗棚架法类似，也设棚架，但先衬砌拱部后砌边墙。d.侧壁导坑法。4）、台阶法。在稳定性较差的岩层中施工时，将整个隧道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个台阶。台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种，其划分是根据台阶长度来决定的。长台阶法可以上下同时作业，而超短台阶法只能采取交替作业。最后是分部开挖法，分部开挖法是把设计的隧道断面划分成若干部分，进行二次及其以上开挖，最后达到隧道设计开挖断面的一种施工方法。

3、盾构法

采用盾构作为施工机具的隧道施工方法。松软地质多采用盾构法开挖。盾构是一种圆形钢结构开挖机械，其前端为切口环，中间为支撑环，后端为盾尾。开挖时，切口环首先切入地层并能掩护工人安全地工作;支撑环是承受荷载的主要部分,其中安设多台推进盾构的千斤顶及其他机械；盾尾随着上述两部分前进，保护工人安装铸铁管片或钢筋混凝土管片。盾构法适用于松软地层，施工安全，对地层扰动少，控制围岩周边准确，极少超挖。

4、掘进机法

在整个隧道断面上，用连续掘进的联动机施工的方法。掘进机是一种用强力切割地层的圆形钢结构机械，有多种类型。普通型的掘进机的前端是一个金属圆盘，以强大的旋转和推进力驱动旋转，圆盘上装有数十把特制刀具，切割地层，圆盘周边装有若干铲斗将切割的碎石倾入皮带运输机，自后部运出。机身中部有数对可伸缩的支撑机构，当刀具切割地层时，它先外伸撑紧在周围岩壁上，以平衡强大的扭矩和推力。掘进机法的优点是对围岩扰动少,控制断面准确，无超挖,速度快，操作人员少。

掘进机是全断面开挖隧洞的专用设备。它利用大直径转动刀盘上的刀具对岩石的挤压、滚切作用来破碎岩石。隧洞掘进机开挖比钻爆法掘进速度快，用工少，施工安全，开挖面平整，造价低，但机体庞大，运输不便，只能适用于长洞的开挖，并且本机直径不能调整，对地质条件及岩性变化的适应性差，使用有局限性。

5、新奥法施工

新奥法是应用岩体力学的理论，通过对隧道围岩变形的量测、监控，采用新型的支护结构，尽量利用围岩自承能力指导隧道设计和施工的方法。其特点是在开挖面附近及时施作密贴于围岩的薄层柔性喷射混凝土和锚杆支护，以便控制围岩的变形和应力释放，从而在支护和围岩的共同变形过程中，调整围岩应力重分布而达到新的平衡，以求最大限度地保持围岩的固有强度和利用其自承能力。其目的在于促使围岩能够形成圆环状承载结构,故一般应及时修筑仰拱,使断面闭合成圆环。它适用于各种不同的地质条件，在软弱围岩中更为有效。

6、隧道衬砌

隧道开挖后，为使围岩稳定，确保运营安全，需按一定轮廓尺寸建造一层具有足够强度的支护结构，这种隧道支护结构称为隧道衬砌。常用的衬砌种类有就地灌注混凝土类、预制块拼装、喷锚或单喷混凝土、复合式衬砌。复合式衬砌是在喷锚或单喷支护之后，再就地灌注一层混凝土，形成喷锚支护同混凝土衬砌结合的复合式衬砌结构。如遇有水地段可在两层支护间加挂一层塑料板或做其他防水层。

七、实习感言

实践是大学生活的第二课堂，是知识常新和发展的源泉，是检验真理的试金石，也是大学生锻炼成长的有效途径。一个人的知识和能力只有在实践中才能发挥作用，才能得到丰富、完善和发展。

通过这次认识实习，我不仅学到一些新的知识，也巩固了在校期间所学到的理论知识，同时也增强了我对专业学习的热情。以前对一些工程地质问题及工程问题的处理，只是从理论上略知一二，在实习过程中我们却有了感性上的认识，这样不仅增强了自己的实际处理问题的能力，也丰富和提高了自己的理论水平。