地下工程与隧道工程要点

地下工程与隧道工程要点（精选6篇）

篇1：地下工程与隧道工程要点

地下工程与隧道工程考试要点

1、新奥法隧道施工的基本原则是什么？

答：（1）因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏

岩体的强度；

（2）为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形；

（3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快使之闭合，而成为封闭的筒形结构；

（4）在施工的各个阶段，应进行现场量测监视，及时提出可靠的、数量足够的量测信息，如坑道周边的唯一或收敛、接触

应力等，并及时反馈用来指导施工和修改设计；

（5）为保证二次衬砌的质量和整体性，应采用先墙后拱的施工顺序；

（6）在隧道施工过程中，必须建立设计—施工检测—地质预测—量测反馈—修正设计的一体化的施工管理系统，以不断地

提高和完善隧道施工技术。

2、锚杆的支护作用有哪些作用？

答：联结作用、组合作用、整体加固作用。

3、盾构机的基本构造有哪几部分组成？

答：由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等四大部分组成。

4、大开挖基坑工程竖直开挖适用于哪些场地？

答：该法适用于开挖深度不大、无地下水、基坑土质条件较好的场地。

5、顶管顶进阻力的方法有哪些？

答：顶管的顶进阻力主要由迎面阻力和管壁外摩擦阻力两部分组成。为了充分发挥顶力的作用，达到尽可能长的顶进距离，除

了在管道中间设置若干个中继环以外，更为重要的是尽可能降低顶进中的管壁外周摩擦阻力。目前常用的顶管减阻措施为触变

泥浆碱阻。

6、常用的沉管设计方法有哪些？

答：分吊法、扛吊法、骑吊法、拉沉法。

7、隧道施工中暗挖法按断面的开挖方式可分为哪些，分别适用于那种地质条件？

答：（1）全断面开挖法，适用于Ⅰ~Ⅲ级岩质较完整的硬质岩中；

（2）台阶开挖法，适用于

（3）分部开挖法，适用于

8、盾构推进的动力是什么？

答：千斤顶和液压设备

9、棚式明洞常见的结构有哪些？

答：有墙式棚洞、刚架式棚洞、柱式棚洞、悬臂式棚洞。

10、台阶法有哪几种？

答：有长台阶法、短台阶法、超短台阶法三种。

11、洞门的类型及使用条件？

答：（1）端墙式洞门，适用于岩质较好的稳定的围岩，以及地形开阔的地区；

（2）翼墙式洞门，适用于地质较差的围岩，以及需要开挖路堑的地方；

（3）削竹式洞门，当洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育、且不易风化，路堑开挖后仰坡极为稳定，并且没有较大的排

水要求时采用；

（4）遮光棚式洞门，当洞外需要设置遮光棚时采用；

（5）柱式洞门，适用于城镇、乡村、风景区附近的隧道。

12、新奥法的理论依据及核心内容是什么？

答：（1）理论依据：在新奥法中，支护结构的设计原理是围岩和柔性支护结构共同变形、破坏的弹塑性理论；

（2）核心内容：新奥法不同于传统的开挖、支撑、模注衬砌的施工方法，它以及时的锚喷作为临时支护，称为第一次衬砌。

第一次衬砌可以起到稳定围岩，控制围岩应力和变形，防止围岩松弛、坍塌等作用。待其基本稳定后，再加做模注混凝土二次

衬砌。此时，原来的临时支护（锚喷支护）称为永久衬砌的一个组成部分。而二次衬砌基本上不承受荷载或承受很小的荷载，主要是为了满足隧道结构物的安全、耐久、防水和饰面等的需要。

13、隧道设计的基本要求是什么？

答：隧道主体结构物应按永久性建筑设计，具有规定的强度、稳定性和耐久性；在建筑界限内，不得有任何部件侵入；洞口的边坡及仰坡必须保证稳定，避免大挖大刷。

14、全断面开挖方法适用于较碎的，软质围岩，如Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩？

答：全断面法适用于Ⅰ~Ⅲ级岩质较完整的硬质岩中，必须具备大型施工机械。

15、公路隧道净空、公路隧道建筑限界、喷射混凝土、锚喷支护、围岩压力、单斜构造、顶管法、隧道净空、公路隧道、明洞、围岩、隧道门、搅拌桩挡墙、隧道建筑限界、装配式衬砌、衬砌、地下结构、光面爆破、断层、盾构分别指什么？

答：公路隧道净空：指公路隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间；

公路隧道建筑限界：是为保证公路隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限界；

喷射混凝土：借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定配比的拌和料，通过管道运输并以高速喷射到受喷面上，迅速凝结固化而成的混凝土。

锚喷支护：是将喷射混凝土与锚杆作为利用和加强围岩自身支承能力的手段。

围岩压力：地下结构所承受的荷载主要是结构体系的本身——地层，称为地层压力或围岩压力；

单斜构造：是指成层的岩层向一个方向倾斜的地质构造。

顶管法：顶管法主要是采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作井作承压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至达到目的地，是修建隧道和地下管道的一种重要方法。

隧道净空：指隧道衬砌的 内轮廓线所包围的空间；

公路隧道：专供汽车运输行驶的通道；

明洞：用明挖法修筑的隧道结构称为明洞；

围岩：指隧道（坑道）周围一定范围内，对隧道（坑道）稳定性能产生影响的岩土体；

隧道门：是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构。

搅拌桩挡墙：是用水泥和地基土相拌和，达到加固土体的目的，具有优良的抗渗性。

隧道建筑限界：是为保证隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间限

界；

装配式衬砌：是由称为管片的多块弧形预制构件拼装而成，是建成隧道后的永久性支撑结构。

衬砌：是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。

复合式衬砌：是指型钢拱架或格栅拱架、锚杆、初期喷射混凝土、二衬混凝土组成的一种组合支护结构。

地下结构：是指保留上部地层（山体或土层）的前提下，在开挖出能提供某种用途的地下空间内修建的结构物。

光面爆破：是控制爆破的一种，是通过合理确定轮廓面炮眼的各项爆破参数，使爆破后轮廓面整齐，最大限度地减轻爆破

对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性。在起爆顺序上为最后引爆。

断层：是指岩层在层理垂直方向受挤压或拉伸作用类似剪切破坏而形成的一种地质构造。

盾构：是一种钢制的活动防护装置获活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底以及城市居民区修建隧道时使用的一种施工机械。

16、详细勘察的目的任务和基本内容是什么？

答：目的：是根据批准的初步设计，对已选定的隧道位置进行详细的工程地质勘察，为编制隧道的施工图提供的工程地质资料。任务：是对隧道所在区的地形、地貌（包括洞外接线）、工程地质特征及水文地质条件作出正确的评价；根据控制围岩稳定的诸因素及地层弹性纵波的波速，分段确定隧道洞身的围岩级别；由于隧道地质情况千变万化，施工时各段洞身掘进、支护及衬砌类型也不尽相当，要求详勘时根据地质 变化提供相应的施工设计地质资料及建议。

基本内容：在初勘的基础上进一步开展深入细致的工作，着重查明和解决初勘时未能查明解决的地质问题，补充、核对初勘时的地质资料。对初勘时建议深入调查，勘探的重大复杂地质问题应作出可靠的结论。隧道进、出洞口地段是地质复杂地段及不良地质地段，加之边、仰坡较陡，因此洞口边、仰坡稳定性较差。应根据地质特征，着重分析隧道围岩的稳定性及洞口斜坡的稳定性。正确评价和预测隧道区的工程地质、水文地质条件及其发展趋势，提供设计、施工所需的定量指标，以及设计施工应注意的事项和政治措施意见。

17、沉灌隧道的基础处理措施有哪些？

答：沉管隧道的基础处理方法，大体上分为先铺法、后填法两、桩基法三大类。先铺法有刮砂法，刮石法等；后填法有灌囊法，压浆法，压砂法等。

18、什么是干式喷射混凝土？什么是湿式喷射混凝土？

答：干喷法：是将砂、石、水泥在干燥状态下拌合均匀，用压缩空气送至嘴并与压力水混合后进行喷射的方法。

湿喷法：是将水泥、砂、石和水在按比例拌合均匀，用湿喷机压送至喷嘴并与压力水混合后进行喷射的方法。

19、公路隧道的选址的基本原则包括哪些内容？

答：（1）必须与公路总体设计相协调适应(交通量、公路等级等)；（2）隧道位置应选择在稳定的地层中；（3）越岭隧道应进行较大范围的方案选择，进行全面的技术、经济比较，选择在地质条件较好的地段穿越；（4）沿河傍山隧道，其位置宜向山侧内移，避免一侧洞壁过薄产生偏压；（5）选择隧道位置时，应注意洞口位置和有关工程的处理，一般宜采取“早进洞，晚出洞”原则。

20、常见的明洞结构有哪几种形式？

答：拱形明洞和棚式明洞。

拱形明洞包括路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型、半路堑单压型；

棚式明洞包括墙式棚洞、刚架式棚洞、柱式棚洞、悬臂式棚洞。

21、隧道衬砌横断面结构的设计，主要步骤包括哪些？

答：（1）确定隧道类型，选定相应建筑限界；

（2）根据围岩类别初步拟定截面形状和衬砌厚度；

（3）编制计算机程序，对拟定的各种衬砌断面方案分别进行优化计算比较，得出它们最优解时所对对应的断面几何参数；

（4）应用结构分析程序，对得出的衬砌结构断面最优解进行力学检算，并对有关结果作出评价。

22、浅埋隧道的施工方法一般有哪些？

答：有盖挖法和明挖法。

23、新奥法设计施工的特点和优点？

答：特点：（1）及时性；（2）封闭性；（3）粘结性；（4）柔性。

优点：（1）经济、快速；（2）安全、适应性强；（3）可有效控制地表沉限量；（4）施工有较大的灵活性；（5）可有效保证防水层的防水效果。

24、常见的洞身衬砌结构类型有哪些？

答：有直墙式衬砌、曲墙式衬砌、圆形断面衬砌、矩形断面衬砌、偏压衬砌、喇叭口隧道衬砌。

25、隧道防排水治理的原则是什么？

答：我国隧道工作者已经总结出“截、堵、排相结合”的综合治水原则。

（1）截，就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使之不进入隧道工程范围内；

（2）堵，就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其他防水材料为辅助防水层，阻隔地下水，使之不进入隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施；

（3）排，就是认为设置排水系统，将地下水排除隧道；

（4）结合，就是因地制宜，综合考虑，适当选择治水方案，做到技术可行，费用经济，效果良好，保护环境。

总之，隧道和地下工程结构防排水是一项综合工程，要贯彻“防、排、截、堵相结合，刚柔并济，因地制宜，综合治理”。

26、目前用于稳定隧道开挖面的辅助施工方法有哪些？

答：超前支护、超前小导管预注浆、降水和堵水。

27、隧道轴线与地形的关系有哪几种？

答：坡面正交型、坡面斜交型、坡面平行型、尾部进入型、深入谷地型。

28、明洞拱背和墙背的回填应符合什么要求？

答：拱背的回填是为了保护拱背及拱脚，增强拱脚的固结，增加其稳定性，起加强的作用。墙背回填质量的好坏，直接影响到墙背岩土的稳定，侧压力的大小，也影响到墙背抗压力的大小。实际采用回填措施时，应根据明洞类型、山坡岩土类别、设计要求、施工方法确定。一般Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩其回填要求用片石混凝土或浆切片石回填密实，并于围岩面的接合良好。对Ⅴ、Ⅵ级围岩，墙背回填料的内摩擦角也应高于围岩的内摩擦角，如浆砌片石、干砌片石回填。

(1)拱脚用贫混凝土或浆砌片石回填。

(2)边墙背后超挖部分，宜用片石混凝土或水泥砂浆砌片石密实回填。

(3)墙背后回填料的内摩擦角不应低于围岩的计算摩擦角或设计回填料计算摩擦角。

篇2：地下工程与隧道工程要点

摘要：本文通过简述渗水问题对地下结构物使用寿命的不利影响，分析了城市地下隧道易出现渗水的原因，从不同方面总结了工程实施过程中的各项预防措施及控制要点，为地下工程的防水施工提供参考。

关键词：防水;混凝土;质量

随着社会经济的发展和城镇化进程的不断加快，城市用地紧张的局面愈演愈烈。为了节约有限的地面空间，最大限度的利用土地资源，地下工程越来越多的出现在我们的视野，尤其是近年来城市地下隧道工程的不断修建。地下隧道在缓解城市交通拥堵、提高出行效率、节能环保等方面的作用日益明显，但地下隧道面临的主要问题是防水。如何解决地下工程容易出现的渗水问题，保证结构的使用功能和寿命是值得我们分析研究课题。

1.结构渗水的危害

雨水的pH值约为5.6，呈弱酸性，雨水随着结构裂缝的不断渗入，一方面水中的酸性物质与混凝土发生化学反应，对混凝土中细骨料及胶凝材料形成冲刷，逐渐增大裂缝的宽度，最终导致渗水速度越来越快;另一方面雨水中的酸性物质与钢筋产生酸性反应，加快钢筋的锈蚀，钢筋锈蚀严重时体积膨胀，结构出现纵向裂缝，保护层脱落，钢筋截面减小，承载力降低，缩短结构的使用寿命，影响结构物的耐久性。雨水还会对结构内部的装饰工程造成侵蚀，装饰层遇水后表面形成水渍，对装饰工程的观感质量产生不利影响。

2.渗水的原因

2.1地下水位较高，变化幅度大，结构设计过程中防水考虑不足

工程勘察设计阶段，技术人员对地质水文情况勘察不够精细，设计人员对结构抗渗考虑不足，导致结构对水压力的抵抗力不足，表面出现渗水。

2.2结构表面出现裂缝，地下水从裂缝处渗入

施工人员在混凝土浇筑过程中对混凝土质量控制不到位，包含原材料质量、商品混凝土质量、浇筑、振捣、养护等，导致混凝土结构出现裂缝。

2.3施工缝处出现渗水

施工缝未按照设计及规范要求留置，施工缝位置处理不当，上下两层混凝土粘接不牢固存在细微缝隙，在施工缝处未采取必要构造措施。

2.4结构表面对拉螺杆孔洞渗水

防水混凝土模板加固时未采用止水拉杆，拆模后拉杆孔洞未镶填密实，地下水沿止水螺杆向结构渗入。

2.5防水卷材施工质量控制不良

混凝土基层处理不到位;卷材粘接不牢固，出现破损，薄弱位置未按要求设置附加层，局部出现较大的气泡、孔洞，水体通过卷材进入结构内部导致渗水。

2.6沉降缝处渗水

沉降缝止水带位置偏位严重，止水带破损，搭接不牢固，沉降缝处防水处理不到位。

3.预防的措施

3.1深化设计，采取必要的构造措施

仔细研究地址勘察报告，充分考虑地基承载力和水文条件，合理设置沉降缝，防止地基承载力不匀引起结构开裂;合理设置构造钢筋并进行变形验算，防止出现收缩裂缝;考虑混凝土自身防水能力的同时，按照地下工程防水等级标准进行必要的防水层设计。

3.2混凝土内加入防水剂，膨胀剂

为使混凝土中产生自应力使结构处于受压状态，根据实验配合比在混凝土中掺水泥用量10%左右的膨胀抗裂纤维防水剂，使混凝土生产预压应力，避免和减少混凝土的受拉应力，以减少裂缝的出现和减小裂缝的宽度。

3.3加强养生，减少裂缝

防水混凝土的养护对其抗渗性能影响极大，尤其早期养护更为重要，防水混凝土养护不得少于14d。在湿润条件下，混凝土内部水分蒸发缓慢，不致引起早期失水，有利于水泥水化，特别是浇筑后的前14d，水泥硬化速度快，强度增长几乎可达28d标准强度的80%。由于水泥充分水化，其生成物将毛细孔堵塞，切断毛细通路，并使水泥石结晶致密，混凝土强度和抗渗性均能很快提高;14d以后水泥水化速度逐渐变慢，强度增长亦趋缓慢，虽然继续养护依然有益，但对质量的影响不如早期大，所以应注意前14d的养护。混凝土初凝后及时进行养生，顶板和底板采用土工布覆盖，侧(中)墙采用塑料薄膜或土工布覆盖;冬期施工减少洒水频率，采用棉被覆盖保温养护。

3.4控制混凝土原材料质量，采用低水化热泥水

防水混凝土宜选用坚固耐久、粒形良好的洁净石子，最大粒径不宜大于40mm;砂宜选用坚硬、抗风化性强、洁净的中粗砂，含泥量不应大于3%，泥块含量不应大于1%，不宜采用海砂;水泥品种宜采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。

3.5对拉螺杆设置止水环，螺杆孔洞处理

混凝土墙模板采用对拉螺栓固定。外墙穿墙螺栓采用三段式止水螺杆，内杆焊有直径不小于50mm的止水环，止水环与内杆必须采用双面满焊，焊缝饱满且没有孔洞，焊接过程中及时清理焊渣，以达到防渗效果。模板拆除后应及时将两端的外杆和橡胶喇叭头取出，用1：2水泥砂浆加膨胀剂将螺杆孔洞封堵，封堵时要分层进行，以免出现收缩裂纹影响防水效果，封堵完成后及时进行洒水养护。

3.6正确留置结构施工缝

防水混凝土应连续浇筑，宜少设施工缝。当必须留设施工缝时，其位置不应设在剪力最大处或底板与侧墙交接触，应高出底板表面不小于300mm的墙体上;板墙结合的水平施工缝，宜留在板墙接缝线以下150~300mm处。施工缝处第一次混凝土浇筑前，应设置止水钢板，第一次浇筑混凝土至止水钢板高度的一半的位置。

3.7施工缝的处理

水平施工缝浇筑混凝土前，将表面的浮浆和杂物凿除清理干净，露出坚硬的石子，然后涂刷厚度不小于1mm的水泥基渗透结晶防水涂料，再铺30~50mm厚与混凝土内成分相同的水泥砂浆，并及时浇筑混凝土，振捣密实，以加强上下层的衔接，防止施工缝处混凝土烂根、蜂窝麻面，减少裂缝的`出现，增强结构防水效果。

3.8防水卷材施工前混凝土表面基层处理

防水卷材施工前混凝土表面基层应符合以下要求：①混凝土基层表面应平整、清洁、干燥;无空鼓、松动、起砂、脱皮现象;②基层表面高低不平或凹坑较大时，采用1：1水泥砂浆进行分层找平;③平、立面交接处的阳角采用砂轮打磨机做成直径不小于20mm的圆弧;④突出基层表面的石子、水泥浆流坠、钢筋端头等尖锐硬物铲除干净。

3.9卷材搭接宽度及粘结质量

①在结构转角处、阴阳角部位、穿墙管道以及其它细部节点按照设计要求做防水附加层处理，附加层处卷材宽度为500mm;②附加层压实铺牢，不得出现空鼓;③卷材辊压粘结牢固，不得有气泡、皱褶现象;④搭接缝及收头的卷材均匀，搭接处卷材边端密封封严;⑤铺贴后卷材表面平整、顺直，纵横向搭接长度满足设计及规范要求，横向接头错开长度不小于300mm。

3.10加强沉降缝处防水处理

沉降缝处的外贴止水带和中埋式止水带固定牢固，位置居中，在施工过程中及时挂起，防止损坏。沉降缝两侧混凝土浇筑完毕后，将缝内泡沫板、混凝土碎渣等杂物清理干净至止水带位置，采用风机将缝内浮尘清除后，用聚硫密封胶灌实，上部再粘贴防水卷材及附加层，防止水分从沉降缝位置渗入。

3.11结构两侧采用粘性土回填

防水卷材和外侧保护层施工完毕后进行土方回填，结构两侧及顶板处宜采用粘性土进行回填，必要对其掺灰改良。粘性土透水性差，掺白灰处理后稳定性好、板结后强度高，在结构两侧和顶面形成一个封闭的隔水层，从源头上起到隔水防渗的作用。

4.结语

防水是地下工程的重要组成部分，也是施工过程控制中的关键部位和薄弱环节，防水效果的好坏直接影响结构的适用性和耐久性。在城市地下隧道施工过程中严格按照技术规范的规定，采用科学合理的施工工艺，加强施工过程中质量的控制，确保防水效果，最终实现良好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]皇甫翠萍.高层建筑地下室防水工程技术分析[J].山西建筑，(29)：86~87.

[2]陈香凤.酸雨对钢筋混凝土结构耐久性的影响分析[J].山西建筑，(33)：56~58.

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

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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：地下工程与隧道工程要点

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：工程地质在隧道与地下工程的关系

工程地质学：工程地质学是一门介于地质学和土木工程学之间的应用地质学科，它是运用地质学的原理、方法，结合数理力学及土木工程学知识，分析、解决与人类工程和生活活动有关的地质问题。

也就是说，工程地质学这门学科，它的基础是地质学，我们首先应该学习的东西就是各种地形地貌、岩石产状、地质形态、构造运动等等一系列地质知识，当然这些不是单纯为了学习了解地质，而是为我们接下来所需做基础铺垫。我们隧道与地下工程专业，从大学科分类属于建筑类。所谓根深蒂固，也就是说一棵大树它要稳稳的屹立不倒必须有深厚的根基。而建筑工程，它的根基便是深深贴近着大地，只有将这根基做好做牢我们的建筑使用也才会有保障。这就是告诉我们，首先我们在做建筑工程之前，必须选一个适宜的地质环境，然而事实证明我们做工程过程中不可能不或多或少遇上一些不适宜在之上做建筑的地质，这就要求我们，必须用一种方法乃至要考虑数种方法来解决这些地质问题多带来的工程不便甚至危害。工程地质学，在一方面教授我们地质学常识，另一方面与工程相结合，运用地质学的原理、方法，结合数理力学及土木工程学知识，分析、解决与人类工程和生活活动有关的地质问题。公路工程是线型的建筑物，隧道是其中的关节部分，穿越不同的地质、地貌单元要求我们必须对地质环境有很深的探索和理解，使得工程建设减少地质制约，同时也不破坏环境。隧道及地下工程是从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。隧道及地下工程也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物，包括交通运输方面的铁路、道路、运河隧道，以及地下铁道和水底隧道等；工业和民用方面的市政、防空、采矿、储存和生产等用途的地下工程；军用方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的地下发电厂房以及其他各种水工隧洞等。一切工程与大地接触，地质问题直接的影响我们工程的施行，在不同的地质条件下，选用不同的施工技术，或者说因地制宜，都学要我们对地质知识深入了解，对地质勘测深一步应用。例如，中国在云、贵、川及闽、浙一带可以有选择地利用天然溶洞；在西北黄土高原可利用喷锚支护和加强通风照明来修建窑洞民居。当然，在一些特殊地质，或者说不利地质，我们也必须使用恰当的施工方式是工程达到最优，例如，在软土地层中，采用适合地层条件的盾构、顶管、沉管和连续墙施工方案；在硬岩中采用新型掘进机或高效水钻台车，以及光面爆破和预裂爆破等先进技术。在一些长隧道中采用水平钻井已取得成功。以喷锚支护为基础的新奥法施工，可大力推广。

隧道与地下工程施工一般分为两大步：勘测设计和施工。勘测设计：隧道位置的选择一般应服从路线走向。由于隧道工程数量、造价、工期控制等因素，隧道位置在选线方案中是经济技术比较的重要组成部分。对不良地质地段的隧道，特别是长大复杂隧道线及全线或局部线路方案的成立与否，必须精心勘测设计。通过对隧道位置所处的地形、地质、水文等要素的测绘、勘测、测试及综合评定，设计正洞和明洞的长度和结构，决定施工方法，设计辅助坑道、排水系统和附属工程。可以知道这个过程实际上就是，其一是人文需要，也就是我们的需求建设需要；其二则是工程施工需要，找到合适地质环境施工减少造价和施工困难，这主要依靠我们工程地质的知识。第二个过程，施工过程，更是直接在地里面作业，很多应急情况都学要我们技术人员运用各方面只是解决问题，其中工程地质起到了重要作用。由此看来，整个隧道和地下工程的施工，不论是前期准备还是中期施工乃至后期完善都需要用工程地质知识，贯通其中使得工程取得最优效果。由此可见，在隧道施工的过程里，隧道施工地质工作内容包括：超前地质预报；施工围岩分级及稳定性评价；灾害评估及防治工程措施建议；竣工图及报告等4项内容。超前地质预报是隧道施工地质工作最主要的工作内容：资料收集、地质素描、洞内外水文调查、监测测试、超前地质预测、综合超前预报和成灾警报等六项任务。下面我们从一个隧道施工设计实例中看看其中涉及的众多地质知识。

高边坡改隧道设计中的地质问题及处理建议

赣粤高速公路泰赣段C4标段高边坡位于遂川县巾石乡境内，杨公山隧道的南洞口附近，路线桩号：K203+557~K203+779.原设计为5级高边坡，一、二级坡高各为10米，设计坡率为1：0.25，不设防；第三、四级坡高各20米，设计坡率1：0.5，预应力锚索锚固支护，第五级坡高26米，设计坡率1：0.75，设计支护为锚喷。目前第四、五级边坡开挖、防护均已到位，第三级开挖、防护已部分到位，第一、二级边坡部分开挖。开挖过程中，发现山体地质情况比较复杂，边坡较陡，存在安全隐患，从安全角度考虑，组织对该高边坡的稳定性进行重新分析论证，确定采用单幅隧道方案通过。

1、工程地质条件及评价

1.1 地形地貌

建设场地位于杨公山隧道南洞口附近，与杨公山隧道相隔一条山涧，山体天然植被发育，山势陡峻，山顶标高达430米，山麓标高为250米，山体自然边坡是西南侧陡，西北侧缓，与岩层倾向一致，顺向坡缓，反向坡陡，最陡达59°。路线自山体的西侧山腰近山麓处左深切山体。边坡侧山体平均自然边坡坡度为33°，最陡为45°，最缓为25°。

1.2 地层岩性

建设场地地处巾石至新村花岗岩岩体的东北缘，系属巾石至碧洲复式向斜的南段西北翼。区内地层为寒武系上统水石群变质岩系（ε3）和第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）。寒武系地层为一套区域浅变质岩系，地层总体产状为55°∠22°，地层受多期地质构造运动的作用及岩浆侵入影响，地层在区域变质的同时，受岩浆的烘烤交代接触变质作用，区域地层处于混合岩化带，主要表现为局部出现少量团块状、透镜状及不规则状伟晶质和细晶质脉体，开挖后出现的“孤石状”岩体，可能是混合岩化成因，隧道区内该套地层根据岩性组合可分为二大层。⑴ 板岩层：以黄绿色斑点板岩、粉砂质斑点板岩为主，夹厚层状灰黑色变余长石石英砂岩，风化强烈，岩体呈碎裂结构，夹交代石英质脉体，呈“孤石”状。⑵ 变质砂岩层：青灰色～灰黑色，厚～巨厚层状变余长石石英砂岩，变余凝灰质砂岩为主，夹厚—中厚层状粉砂质斑点状板岩、变余砂岩。受多期构造运动的影响，岩石节理裂隙发育，自下而上，岩体呈层状块体结构变为层状碎裂结构。

1.3 地质构造

区内受东西向华夏和北东向新华夏系构造的影响，构造较发育，热液活动也十分频繁。区内构造以断裂构造为主，褶曲不明显，具体见构造体系及各构造体系所表现的应力方向。主要

地质构造形迹有：⑴巾石——碧洲倒转向斜构造，⑵新村——弹前花岗岩侵入体，（3）禾沅——万安大断裂。区内在加里东构造运动时期，以南北向的水平挤压为主，逐渐形成南北方向的华夏系构造。随着时间的推移和南北向扭动作用的加强，燕山晚期区域主应力方向也由北西——南东向逐渐转为北西西——南东东向，因而形成了现在的北北东向新华夏系构造。由于早期构造地应力在断层形成过程中被释放，根据杨公山隧道施工观察，本隧道的设计和施工无需考虑构造地应力的影响。对设计施工有影响的主要是由重力作用产生的地应力，特别是偏压作用。通过地质断面调查及钻取岩芯分析，勘察区的岩体最少发育两期节理裂隙，裂面有高倾角、压性闭合或微张开等特点。早期节理裂隙一般被石英脉充填，呈胶结状，有较高的抗剪强度；后期裂隙多呈“X”节理，由于其多向切割，岩体多半比较破碎。通过节理统计及“节理裂隙玫瑰图”分析，得出主要发育的几组优势节理面为：a、走向北85°西，倾向北，倾角45°～65°，与路线近垂交；b、走向北8２°东，倾向北，倾角45°～65°，与路线近垂交；c、走向北5°～24°西，倾向西，倾角65°～85°，与路线近平行，对隧道围岩稳定性影响较大。隧道围岩中的节理裂隙是影响其稳定的主要因素，岩层面只对右侧洞壁有影响。节理裂隙又以平行洞轴线的、后期的节理裂隙面影响最大，K203+590～K203+670段隧道右侧洞顶附近发育1.5米左右厚的构造破碎带，对隧道拱顶稳定不利。由于隧道所处的位置，地形起伏大，岩体风化分界线起伏也大，节理裂隙一般洞顶比洞底发育，洞右侧比左侧发育，同一掌子面出现岩体完整性差异，所以，设计和施工应引起重视，采取针对性工程处置措施。

2、围岩分类与支护分析

2.1 围岩参数的确定

⑴ 岩体声波速度根据P-S测井获取纵波、横波；

⑵ 岩土完整性系数：I=Vp2 / Up２其中： Vp为岩体纵波波速，Up为岩石纵波波速；

⑶ 泊松比根据波速计算确定：μd=Vp2－2Vs2/［2（Vp2－Vs2）］；

⑷ 动弹性模量根据下式计算确定： Ed=ρVp2（1+μd）（1－2μd）/［g（1－μd）］或Ed=ρVs2（3Vp2－4Vs2）/（Vp2－Vs2）其中：ρ为密度 ｇ为重力加速度；

⑸ 静弹模量：Es=0.1Ed1.43；

⑹ 饱和抗压强度采用最小平均值确定。

2.2 隧道围岩分段划分及建议支护

2.2.1 K203+557～K203+610（北洞口及洞身）

围岩岩性为变余砂岩夹板岩，风化强烈，节理裂隙很发育，可见4组以上节理裂隙，多呈“X”型，岩体较破碎。拱部无支护时可产生坍塌，侧壁有时失去稳定，围岩类别综合定为Ⅱ类。建议：采用导坑法或台阶法施工并及时采取超前支护措施，洞口段适当接部分明洞。

2.2.2 K203+610～K203+680（洞身）

围岩岩性为弱～微风化变余砂岩，局部发育构造破碎带。围岩总体较完整稳定，局部呈碎裂结构，由于隧道浅埋偏压，左侧岩体坚硬完整，右上部洞室围岩范围内，岩体比较破碎。拱部无支护可能产生坍塌，侧壁基本稳定，围岩类别综合定为Ⅳ类。建议：施工采用先拱后墙法施工，对于施工中可能发现的局部破碎带、断层软弱破碎带，应局部特殊处理。

2.2.3 K203+680～K203+750（洞身及南洞口）

围岩岩性为以全、强风化千枚状粉砂质板岩为主夹变余砂岩及石英脉体，风化强烈，岩体软硬不均，总体较软，地下水较丰富。围岩横、纵向变化均比较大。右侧洞壁较薄甚至裸露，岩体风化呈土夹石状，左侧洞壁稍好。围岩易坍塌变形，处理不当会产生大坍塌，右上角地表可能出现塌陷。右壁处理不当易出现大坍塌，围岩类别综合定为Ⅱ类。建议：采用单壁导坑法或正台阶法施工或暗洞明做，开挖前必须进行超前支护处理，洞口和洞顶应采用

长导管超前支护，洞壁采用深孔注浆阻水和抗偏压，确定开挖期间洞室的稳定，开挖后喷锚支护并衬砌。对于洞壁较薄段应考虑接明洞通过。

2.2.4 K203+750～K203+779（左侧高边坡）

本段上部20米左右千枚状粉砂质板岩夹变余砂岩全强风化层及其残坡积土，岩体风化呈粉土状，且处于地下水出露带，地下水比较丰富，土体抗冲刷能力差。局部下部切入强、弱风化变余砂岩，呈碎裂结构，边坡岩体总体偏软且破碎。建议：边坡不陡于1：1，部分锚杆强支护，注意坡体及地表排水设置。考虑到进口段坡体稳定性差，建议接长明洞处理，确保运营安全。

在这个材料中，我们可以先从其中找出此次地质的相关问题包括了：地形地貌、地层岩性、地质构造、围岩分类与支护分析。这些材料为此次高边坡改隧道设计中起到了至关作用，其一分析了它的地质条件，发现山体地质情况比较复杂，边坡较陡，存在安全隐患，从安全角度考虑，组织对该高边坡的稳定性进行分析论证，确定采用单幅隧道方案通过。并且分析了每一段的岩石产状，确定了两洞口、洞身及左侧高边坡的处理方法，为此次隧道的设计以及施工做了很好的准备。总的来说，隧道处于山体斜坡处，地质构造相对复杂，洞身左侧埋深在22左右，右侧最大埋深在13米左右，隧道属于浅埋偏压型短隧道，设计和施工中应充分考虑这方面因素。隧道开挖爆应采用控制爆破（光面爆破或预裂爆破），尽量使围岩少受损伤，以免爆破过大，产生过量费方，影响施工进度，同时影响上部现有边坡的稳定。隧道围岩分类，是综合钻探、物探及地质调绘等成果确定，在隧道开挖过程中，若发现围岩类别划分不准确时应根据施工实际情况进行及时的调整。作为“新奥法”的重要组成部分，隧道施工必须进行施工监测。

篇6：地下工程与隧道工程要点

您好！我的名字叫XX，我是XX资源环境职业技术学院的一名应届毕业生，专业是地下工程与隧道工程，本人希望能到您单位做测量及其相关地工作。在三年的学习生涯中，我刻苦学习，力求上进，向实际困难挑战，让我在挫折中成长。培养了我实事求是、开拓进取的作风。直凭着XX的准则，坚持XX的观念为之奋斗，取得了较优异的成绩，奠定了坚实的专业基础。

在校期间我学习了地下工程施工技术、地下工程施工结构、建筑材料、工程招投标与合同管理、矿山测量、AUTOCAD、高等数学、大学外语、岩体力学、工程制图、工程爆破、土力学地基基础、工程造价、水文水利学等并具备较好的英语听、说、读、写、译等能力；能熟练操作计算机办公软件。同时，我利用课余时间广泛地涉猎了大量书籍，不但充实了自己，也培养了自己多方面的技能。

我热爱贵单位所从事的事业，殷切地期望能够在您的领导下，为这一光荣的事业添砖加瓦；并且在实践中不断学习、进步。

我相信象贵单位那样重能力、重水平、重开拓，有潜力、有远见的单位，一定会把能力、水平与经验等同视之，给新人一个机会。一颗真挚的心在热切期待您的信任，一个人的.人生在等待您的改变，望贵单位能接收我，支持我，让我加入您们的大家庭，我将尽我最大的能力为贵单位发挥我应有的水平和才能。

此致

敬礼！

自荐人：XXX