隧道與隧洞的區(qū)別精選(九篇)

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第1篇：隧道與隧洞的區(qū)別范文

[關(guān)鍵詞]隧洞；二次襯砌；邊頂拱；盾構(gòu)掘進(jìn)；同步襯砌；鋼模板臺車

目前，國內(nèi)研究隧道盾構(gòu)施工與隧洞邊頂拱二次襯砌同步施工技術(shù)的較少，本文介紹的隧洞邊頂拱二次襯砌施工與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工技術(shù)是一種有效地提高隧洞施工效率，在不影響盾構(gòu)施工的前提下，隧洞邊頂拱二次襯砌緊跟盾構(gòu)施工完成二襯拱墻與頂拱結(jié)構(gòu)。隧洞二襯與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工相比隧洞二襯與TBM掘進(jìn)同步施工有著截然不同的區(qū)別。兩者的掘進(jìn)效率不同，初支施工工藝不同，隧洞二襯澆筑工藝不同，隧洞物資水平運輸方式不同。本文介紹的隧洞邊頂拱二次襯砌與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工技術(shù)特點是：采用了獨有的液壓整體式鋼模板臺車；采用“先拱墻、拱頂分段襯砌，仰拱后做”的施工方法，實現(xiàn)盾構(gòu)隧洞與二襯同步實施；采用改裝的鋼軌攪拌車負(fù)責(zé)隧洞內(nèi)混凝土運輸作業(yè)；采用四軌三線供五列電瓶車、盾構(gòu)臺車行駛、兩列鋼軌攪拌車、拱墻臺車、整體式液壓襯砌鋼模臺車，洞內(nèi)運輸用有軌運輸。

1工程背景

韓江鹿湖隧洞引水工程盾構(gòu)隧洞分為兩段，分別為1975m及2123m長距離隧洞，隧洞采用雙層復(fù)合式襯砌組合而成，初襯為盾構(gòu)管片，二次襯砌采用模筑鋼筋混凝土。通過測算，在完成盾構(gòu)管片安裝、清理軌道后，再進(jìn)行隧洞二次襯砌施工無法滿足工期要求。若能實現(xiàn)在盾構(gòu)管片安裝后不需要清理軌道即可同時施工二襯襯砌，即可滿足工期要求。長距離隧洞施工二次襯砌對混凝土泵和混凝土自身的質(zhì)量提出了較高的要求。

2解決思路

解決技術(shù)難題的思路主要為：通過隧洞二襯與盾構(gòu)同步施工技術(shù)的研究和應(yīng)用，總結(jié)出一套隧洞盾構(gòu)施工與二襯同步施工技術(shù)，規(guī)避二襯施工過程中對盾構(gòu)施工的制約；隧洞鋼軌攪拌車運輸二襯混凝土，保證二襯混凝土的坍落度與和易性，避免混凝土長距離泵送容易被堵的問題；通過隧洞內(nèi)設(shè)道岔鋪軌合理布置，實現(xiàn)隧洞盾構(gòu)施工電瓶車輛、二襯鋼軌攪拌車互不影響的效果。

3邊頂拱同步襯砌總體施工方案

通過對隧洞二襯與盾構(gòu)同步施工技術(shù)的研究，采用二次襯砌逆作法施工，將隧洞二襯分成上部（邊墻、拱頂）和下部（仰拱）兩部分進(jìn)行施工，并先進(jìn)行上部施工，即可滿足在不影響初襯（盾構(gòu)掘進(jìn)施工）的前提下同步完成大部分的隧洞二襯，待隧洞貫通、清理軌枕后，進(jìn)行隧洞仰拱的施工，將隧洞二襯擬合成環(huán)。根據(jù)隧洞邊墻、頂拱澆筑特點分析，為滿足拱墻和拱頂?shù)臐仓螅谶厜Φ奈恢猛跻r面上打設(shè)錨桿形成支撐體系對邊墻、拱頂提供支承的作用。通過有限元法受力驗算可得兩側(cè)各采用雙排鋼筋錨進(jìn)管片面10cm，鉆孔、清理碎渣后采用砂漿或植筋膠填充孔洞，即可滿足受力要求。為了規(guī)避邊墻與頂拱混凝土澆筑過程中接縫處漏漿的現(xiàn)象，可在管片面先施工一道高度30cm的拱墻，相當(dāng)于拱墻作為二襯邊墻與頂拱的底模與支撐，混凝土澆筑時，液壓臺車貼至拱墻上即可進(jìn)行澆筑，可規(guī)避邊墻與頂拱混凝土澆筑過程中接縫處漏漿的現(xiàn)象，見圖1。圖1隧洞內(nèi)空間位置示意圖（單位：mm）二次襯砌段落邊墻與頂拱采用定制18m鋼模板襯砌臺車，在完成鋼筋綁扎后，通過調(diào)整液壓元件，使模板正確對位。自制的2m3砼斗裝卸拱墻混凝土，利用電瓶車運輸混凝土至隧洞內(nèi)自制的拱墻臺車下方，利用平臺下方橫梁上的電動葫蘆將砼斗吊放至作業(yè)平臺上方，利用溜槽從平臺兩邊同時下放混凝土，可同時對稱澆筑，采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗。待隧洞貫通、清理軌枕后，同步進(jìn)行隧洞仰拱的施工，仰拱施工模板采用原頂拱、拱墻液壓模板臺車改裝而成的自行式針梁臺車。結(jié)合上述措施即可滿足在不影響初襯的前提下完成隧洞二襯同步實施。

4關(guān)鍵技術(shù)

4.1二襯混凝土運輸技術(shù)

二襯混凝土運輸包括混凝土地面運輸和隧洞內(nèi)混凝土運輸。商品混凝攪拌車運輸混凝土至基坑邊上，通過溜槽與混凝土導(dǎo)管輸送混凝土至隧洞底部洞口軌道上鋼軌攪拌車存儲罐中，然后鋼軌攪拌車?yán)貌裼桶l(fā)電機自驅(qū)運輸混凝土到隧洞內(nèi)二襯臺車處。根據(jù)盾構(gòu)施工軌道布設(shè)的規(guī)格，改裝一種使用原盾構(gòu)施工行駛軌道的11kW柴油發(fā)電機自驅(qū)動的8m3鋼軌攪拌車負(fù)責(zé)隧洞內(nèi)混凝土運輸，隧洞內(nèi)同時放置兩臺或者多臺鋼軌攪拌車，一臺鋼軌攪拌車在輸送過程時，另外一臺鋼軌攪拌車在隧洞口接送混凝土準(zhǔn)備，保證最少有一臺鋼軌攪拌車在隧洞內(nèi)送料，從而保證澆筑不間斷連續(xù)進(jìn)行。

4.2同步二襯施工臺車研究

盾構(gòu)掘進(jìn)過程產(chǎn)生的渣土、預(yù)制的管片、螺栓、油脂等材料需要利用電瓶車進(jìn)行隧洞內(nèi)運輸，隧洞底板敷設(shè)供電瓶車行駛的鋼軌道、鋼軌枕。通風(fēng)管解決隧洞內(nèi)作業(yè)人員施工環(huán)境的問題。隧洞內(nèi)的電瓶車通行、水、電纜管線、通風(fēng)管、人行道均影響隧洞二襯施工。根據(jù)隧洞內(nèi)盾構(gòu)各配套對二襯的影響，研究一套滿足盾構(gòu)電瓶車及管線順利通過的二襯配套臺車設(shè)備，這種設(shè)備可以正常施工拱墻及拱頂，還有足夠的通過空間，滿足盾構(gòu)電瓶車和管線通過要求。

4.3隧洞內(nèi)錯車技術(shù)

隧洞內(nèi)電機車通行采用隧洞內(nèi)錯車技術(shù)，隧洞內(nèi)設(shè)道岔鋪軌采用四軌三線供五列電瓶車、盾構(gòu)臺車行駛、兩列鋼軌攪拌車、拱墻臺車、整體式液壓襯砌鋼模臺車，洞內(nèi)運輸用鋼軌運輸。為方便鋼軌從工作井吊入和駁接，單根鋼軌長6m，軌枕和鋼軌的連接扣件采用螺栓扣板扣件。為了保證材料運輸?shù)倪B續(xù)性，在盾構(gòu)正常掘進(jìn)后于盾構(gòu)臺車后部鋪設(shè)Y型道岔實行單洞五列電瓶車、兩列鋼軌攪拌車運輸，Y型道岔隨盾構(gòu)掘進(jìn)、二襯澆筑遷移，如圖2所示。5結(jié)論與展望以韓江鹿湖隧洞引水工程盾構(gòu)隧洞施工為依托，總結(jié)出一套隧洞二襯施工與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工技術(shù)，解決了因隧洞二襯無法與盾構(gòu)施工同步導(dǎo)致的工期長、質(zhì)量難以保障的困局。主要創(chuàng)新和先進(jìn)性體現(xiàn)以下幾點。1）隧洞二次襯砌采用“先拱墻、拱頂分段襯砌，仰拱后做”的施工方法，不影響初襯的前提下，進(jìn)行隧洞的拱墻、拱頂結(jié)構(gòu)施工，實現(xiàn)盾構(gòu)隧洞與二襯同步實施。2）隧洞混凝土澆筑時，采用改裝的鋼軌攪拌車負(fù)責(zé)隧洞內(nèi)混凝土運輸作業(yè)，有效保證隧道二襯澆筑的混凝土坍落度與和易性滿足要求，避免混凝土長距離泵送運輸發(fā)生堵管現(xiàn)象。3）在隧洞不同位置設(shè)置道岔，在必須滿足盾構(gòu)施工與隧洞二襯澆筑的條件下，合理設(shè)置道岔，有效安排隧洞電瓶車、混凝土鋼軌攪拌車錯車位置及行駛線路，保證隧洞盾構(gòu)掘進(jìn)和隧洞二次襯砌的上部同步施工。隧洞二襯施工與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工技術(shù)不僅能較大的節(jié)約成本，取得經(jīng)濟(jì)效益，更能大大促進(jìn)隧道建設(shè)發(fā)展，社會效益顯著。本項目盾構(gòu)掘進(jìn)效率與二襯施工效率基本一致。如果盾構(gòu)掘進(jìn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二襯施工效率，將會出現(xiàn)二襯施工無法緊跟盾構(gòu)施工步伐。如果盾構(gòu)施工效率非常低，二襯施工受到盾構(gòu)施工掘進(jìn)制約，因此如何提高二襯施工與盾構(gòu)掘進(jìn)同步施工工效成為下一步研究重點。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李合．大直徑單洞雙線復(fù)合內(nèi)襯地鐵盾構(gòu)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)同步快速施工技術(shù)研究[J]．鐵道建筑技術(shù)，2018，(7)：56-57．

[2]李宏亮．中天山特長隧道敞開式TBM掘進(jìn)與二次襯砌同步施工技術(shù)[J]．現(xiàn)代隧道技術(shù)，2010，47(2)：63-64．

[3]李艷明．中天山隧道敞開式TBM掘進(jìn)與二次襯砌同步施工方案設(shè)計[J]．四川建筑，2010，30(3)：211-212．

第2篇：隧道與隧洞的區(qū)別范文

關(guān)鍵詞 高原地?zé)?；隧道；施工措施；安?/p>

中圖分類號U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0050-02

0 引言

高原地?zé)釛l件下，隧道施工時洞室內(nèi)的高溫地?zé)釙こ坍a(chǎn)生熱害，產(chǎn)生較大影響。施工環(huán)境中高溫高濕現(xiàn)象不僅危害作業(yè)人員的健康和安全，同時也將降低勞動生產(chǎn)率，甚至使施工無法進(jìn)行；同時使機械設(shè)備的工作條件惡化，效率降低，故障增多。因此，對高原地?zé)釛l件下隧道施工措施的研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

1.1 工程概況

達(dá)嘎山隧道位于雅江左岸山前沖、洪積臺地后緣一山坡上；洞身通過雅魯藏布江北岸中高山區(qū)，地形起伏極大，地勢極為陡峻，洞身穿越的山體高程范圍為3 780m~4 530m，山勢總體東高西低，山體周邊沖溝發(fā)育，V型沖溝較多，溝內(nèi)小型泥石流發(fā)育，洞身上方有一條常年流水沖溝；出口位于一泥石流沖溝左岸。

1.2 地?zé)釋κ┕さ挠绊?/p>

隧道施工中，人員和機械都受到地?zé)彷^大影響，主要情況有以下幾種：

1）很多施工人員由于作業(yè)時間長，會出現(xiàn)頭暈、嘔吐情況；

2）由于施工機械散熱難問題，造成故障率逐漸升高；

3）在部分地段圍巖表面，潮解現(xiàn)象時有出現(xiàn)，遇水變成粉末狀，造成巖面噴射混凝土很難粘結(jié)；

4）造成普通的硝銨炸藥膨脹，有的出現(xiàn)包裝紙脹裂的現(xiàn)象；部分導(dǎo)爆管發(fā)生軟化失去彈性，在擠壓后無法恢復(fù)原狀；

5）大部分砂漿錨桿強度降低；

6）測量儀器精確度大大下降，在測量儀器說明書中正常工作環(huán)境溫度范圍為-20℃~40℃。

2 防地?zé)彡P(guān)鍵技術(shù)及措施

在施工過程中應(yīng)及時做好超前地質(zhì)預(yù)報，確定熱泉的成因、水源、運動、水質(zhì)、水量等參數(shù)，上報設(shè)計院進(jìn)行動態(tài)設(shè)計，及時增加散熱橫洞。治理洞內(nèi)熱水按照“以堵為主，以排為輔”的原則。嚴(yán)防熱水在隧道內(nèi)蔓延而威脅施工人員的安全。在溫度較高的地段，可采取噴霧降溫；在有條件的地段，可抽取江水在隧道內(nèi)形成水循環(huán)降溫系統(tǒng)。還應(yīng)加強合理組織施工，優(yōu)化工序循環(huán)，加大機械施工在總施工時間中的比例，盡量減少人員的操作時間。并做好施工應(yīng)急預(yù)案，在備好搶險物質(zhì)。

2.1 房地?zé)彡P(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 輔助坑道設(shè)計

在峽谷區(qū)地質(zhì)的復(fù)雜情況下，隧道洞口施工場地困難非常大。此隧道應(yīng)考慮運營通風(fēng)、工期等要求結(jié)合隧道所處地質(zhì)、地形條件設(shè)置四座輔助坑道。對于地?zé)崴淼朗┕ぶ校o助坑道選取應(yīng)盡量考慮順坡橫洞。

2.1.2 抽排洞內(nèi)熱水

應(yīng)采用2臺5.5kW、30m3/h的水泵通過80mm(壁厚5mm)鍍鋅管及時的將集水坑內(nèi)混合水排出洞外，以達(dá)到縮短熱水在洞內(nèi)與周圍空氣進(jìn)行熱交換的時間段，有利于降低洞內(nèi)環(huán)境溫度。洞內(nèi)溫泉熱水的涌出量是水泵的容量進(jìn)行及時調(diào)配的依據(jù)，應(yīng)備用一臺水泵。

2.1.3 加強通風(fēng)

改善隧道內(nèi)濕熱條件的最簡便的方法是加強通風(fēng)，尤其是在熱害程度較小的情況下效果更加突顯，而且也是非常經(jīng)濟(jì)可行的。

1）在采用通風(fēng)降溫時，通常都是加大風(fēng)量，讓空氣來吸收由巖體放出的熱量，來降低溫度；再者是把風(fēng)速提高，來改善自身散熱條件。然而風(fēng)量和風(fēng)速的增加是有限制的，由于過高的風(fēng)速會引起粉塵顆粒對身體健康影響比較大；

2）在設(shè)備和施工條件有限的條件下，要確保風(fēng)管的安裝質(zhì)量、保證維護(hù)管理順利、降低漏風(fēng)和風(fēng)壓損失，而利用增加管路和風(fēng)機來增加通風(fēng)量不現(xiàn)實時，必要時可以選用風(fēng)機分散串聯(lián)辦法來確保風(fēng)管的漏風(fēng)長度，進(jìn)而做到加大風(fēng)壓和風(fēng)量；

3）在布置通風(fēng)系統(tǒng)時，要達(dá)到降溫的目的必須進(jìn)行合理的安排。設(shè)計通風(fēng)時要保證風(fēng)速及風(fēng)量、溫度及濕度等參數(shù)的確定合理，為降低進(jìn)入風(fēng)流中的水汽和熱量，還要讓濕源、熱源與進(jìn)風(fēng)流相互避開；

4）在工作面附近采用局部通風(fēng)措施，如引射器等也可加大局部通風(fēng)強度，提高工作面的風(fēng)速。

加強通風(fēng)也是降低洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境溫度、改善作業(yè)條件的一種重要手段。洞內(nèi)處于高溫環(huán)境時，選取常規(guī)的單管壓入式通風(fēng)不易達(dá)到高效降低洞內(nèi)環(huán)境溫度，尤其是伴隨掌子面的推進(jìn)，洞內(nèi)通風(fēng)效果也越來越差?？梢约釉O(shè)一臺通風(fēng)機，選取規(guī)格為117kW×2、1 800m3/min，利用φ1500mm的風(fēng)管給工作面送風(fēng)，選用的通風(fēng)方式為雙管壓入式。在布置洞口外面的通風(fēng)機時，最好是遠(yuǎn)離洞口30m，以防洞內(nèi)排出的熱空氣循環(huán)再次進(jìn)入通風(fēng)機中，影響通風(fēng)降溫的效果。

2.1.4 噴霧降溫

從洞外水池把冷水水管接至洞中，把兩根φ100mm的輸送鋼管順著洞頂分別架設(shè)于兩側(cè)，還要每隔3m~5m在鋼管上安設(shè)噴霧器裝置，做到沿洞線噴霧。利用水霧冷卻洞內(nèi)巖面，使其與洞內(nèi)熱空氣混合，達(dá)到有效的降低洞內(nèi)溫度的目的。此時，洞內(nèi)粉塵還可以通過高壓噴霧吸收，大大降低粉塵濃度，有效改善施工條件。

2.1.5 應(yīng)用隔熱材料

利用熱導(dǎo)率低的隔熱材料來減少冷熱之間的熱交換以達(dá)到降溫的目的。此材料大多用于管道、巖面和風(fēng)筒隔熱單個方面。

1）用于圍巖隔熱：可以在圍巖四周均勻噴涂隔熱材料；再襯砌背后充填隔熱材料；采用使隔熱材料噴涂在內(nèi)層或中層的復(fù)合式襯砌的方法；

2）用于管道隔熱：在管外包裹泡沫塑料，同時噴涂化學(xué)發(fā)泡劑或直接采用硬質(zhì)塑料管來達(dá)到減少散熱的功能；

3）用于隔熱風(fēng)筒：為阻止熱量交換采用雙層隔熱風(fēng)筒或外包隔熱材料的風(fēng)筒等。

高地?zé)崴淼赖氖┕ご胧┑姆绞蕉喾N多樣，可在施工過程中如何因地制宜的運用相應(yīng)措施來達(dá)到良好的降溫效果，這是一個需要謹(jǐn)慎考慮的問題。

2.2 支護(hù)措施

洞內(nèi)高溫是由于隧洞穿越斷層、地下高溫溫泉涌出造成的。在施工進(jìn)程中，應(yīng)當(dāng)在掌子面推進(jìn)時使用超前勘探，且超前探孔達(dá)到120m。同時，利用超前鉆孔掌握掌子面前的具體地質(zhì)環(huán)境，進(jìn)而采取有效措施防范隧洞開挖中可能出現(xiàn)的塌方、集中涌水等情況。在地下水富足、洞段集中時可以選取超前灌漿來攔截地下水；遇到圍巖破碎穩(wěn)定性差時，可以選取超前管棚、導(dǎo)管注漿、超前錨桿等方法，來確保施工中圍巖的自穩(wěn)能力。

高地?zé)釛l件中，在隧洞襯砌支護(hù)施工期間首先要確保洞內(nèi)溫度適宜；其次還要保證運行期間列車的正常運作。因此，在選擇襯砌支護(hù)形式時，應(yīng)綜合考慮施工期和運營期的要求。無論何種形式，模筑混凝土的優(yōu)先選擇都應(yīng)考慮以下方面：

1）采用合適的水灰比，還要考慮到混凝土的耐久性，采用分離粉碎型高爐礦渣水泥，通過試驗后優(yōu)選混凝土配合比和摻合劑，以此來防止高溫時混凝土的強度降低；

2）一般襯砌混凝土的澆筑長度要適當(dāng)縮短；

3）為了混凝土襯砌的收縮可以不受約束，緩沖材料可選用防水板和無紡布組合而成；

4）一般在兩側(cè)拱角延長方向適當(dāng)設(shè)置裂縫誘發(fā)縫。

2.3 爆破作業(yè)

一定要快速集中裝藥、孔內(nèi)裝藥并在孔外起爆。在經(jīng)過重復(fù)試驗后，把冷水注入孔內(nèi)，在1.5h后可降低炮孔中的溫度至25℃左右，需要30min時間來達(dá)到規(guī)范要求的35℃，所以要達(dá)到火工品使用安全，就一定在30min內(nèi)做好裝藥爆破作業(yè)。一次起爆孔的數(shù)量和配備爆破工的數(shù)量的確定可利用必要條件反向計算得到，進(jìn)而保證火工品的使用安全性。

4 高溫環(huán)境下的安全文明施工

我國有關(guān)部門對隧道施工作業(yè)環(huán)境的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定，為保證隧道施工人員進(jìn)行正常的安全生產(chǎn)。比如鐵道部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不得超過28℃；如交通部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不宜高于30℃。

4.1 調(diào)整施工組織

對施工現(xiàn)場進(jìn)行實地考察分析，進(jìn)而調(diào)整施工組織：作業(yè)形式仍采用原來的三班倒，適當(dāng)增加每個班組作業(yè)人數(shù)，將原班組每班10人~15人，增加至每班20人~32人，每班分為兩組，縮短每班組人員的作業(yè)時間。每組工作時間控制在1h~2h，采取輪流循環(huán)作業(yè)方式，前一組進(jìn)入低溫室休息，下一小組緊接著進(jìn)行作業(yè)。盡量提高機械施工在總施工時間中的比例，進(jìn)而減少人員的作業(yè)時間。同時，施工應(yīng)急預(yù)案工作要到位，搶險物質(zhì)一定要備齊。

以防進(jìn)洞施工的機械設(shè)備因高溫作業(yè)環(huán)境經(jīng)常出現(xiàn)的熄火問題，需增加一套機械設(shè)備，使洞內(nèi)機械設(shè)備輪流工作，并做好洞外機械設(shè)備的及時維修和保養(yǎng)。

4.2 加強勞動保護(hù)

按國家相關(guān)的規(guī)定：假如施工單位不能有效降低工作場所溫度，溫度高于33℃時必須支付給勞動人員高溫補貼費。為確?，F(xiàn)場正常施工，需要增加一倍以上的工人工資，并且及時供應(yīng)防暑降溫食物，還要加大勞保用品的發(fā)放力度，同時，做好所有勞動人員定期身體檢查的工作。作業(yè)人員出入隧洞，必須有專門運輸車輛接送，以確保人員的身體健康及施工現(xiàn)場的正常進(jìn)行。只有真心做到關(guān)愛工人，才能調(diào)動他們工作的積極性，并保證施工正常進(jìn)行。

4.3 安全管理措施

對于項目部必須安排安全員24小時跟班作業(yè)協(xié)助施工、現(xiàn)場指導(dǎo)，還有爆破工作必須聘請專業(yè)人員；持續(xù)做到短循環(huán)、小進(jìn)尺，統(tǒng)一指揮洞內(nèi)爆破，裝藥量預(yù)先設(shè)計；裝藥前必須用高壓風(fēng)吹干凈爆破孔，并做好爆破孔數(shù)量檢查；裝藥時由爆破員區(qū)別好毫秒雷管段別，謹(jǐn)遵爆破設(shè)計順序進(jìn)行裝藥；爆破裝藥前布設(shè)崗哨，以防非工作人員誤入爆破區(qū)。作業(yè)分組、分片做到定人定位施工，保證集中快速完工。在工作面和洞內(nèi)安置固定式傳感器，設(shè)置在洞內(nèi)氧的濃度不足18％時，自動的氣體報警器便發(fā)出報警信號，保證洞內(nèi)人員及時安全疏散。

5 結(jié)論

通過對拉日鐵路達(dá)嘎山隧道地?zé)岫畏治?，闡述地?zé)釋κ┕さ挠绊?，并總結(jié)有關(guān)隧道地?zé)岫谓ㄔO(shè)的施工方法，并對高溫環(huán)境下的安全文明施工進(jìn)行介紹。由于不同的工程地質(zhì)條件和水文條件，實際隧道中由地?zé)岙a(chǎn)生的問題也是不一樣的，需針對實際情況對隧道地?zé)岫芜x用合理的施工安全措施。

參考文獻(xiàn)

[1]劉堅.玉蒙鐵路舊寨隧道地?zé)岫问┕ぜ夹g(shù)研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2010(2).

第3篇：隧道與隧洞的區(qū)別范文

【關(guān)鍵詞】隧道工程 設(shè)計 施工

1.對圍巖級別的判斷誤差較大

隧道設(shè)計是以圍巖級別為基礎(chǔ)的，一種圍巖對應(yīng)一種設(shè)計，盡管設(shè)計圖有圍巖分級的縱剖面以及相應(yīng)的斷面襯砌，但是，由于對地質(zhì)勘測受到限制，所以，對圍巖級別的劃分存在比較大的誤差，所以，強調(diào)地質(zhì)超前預(yù)報，施工中要不斷對原設(shè)計進(jìn)行修正，本來這個工作應(yīng)由設(shè)計單位完成，但是由于國家建設(shè)管理體制的影響，形成了由施工單位為主體的管理模式，由于施工單位地質(zhì)技術(shù)力量相對薄弱，對圍巖級別的判斷能力極其有限，這就造成了沒能按設(shè)計施工的一大根源。

2.施工工藝對荷載的影響

“新奧法”設(shè)計是建立在保護(hù)圍巖的基礎(chǔ)之上的，如果施工過程中不注意保護(hù)圍巖，圍巖級別就會由低向高變化，如仍然按原設(shè)計結(jié)構(gòu)施作，結(jié)構(gòu)就不能滿足使用功能，主要表現(xiàn)為：

①如Ⅲ級圍巖塌方后就應(yīng)該按Ⅴ級圍巖施工；

②原設(shè)計暗洞結(jié)構(gòu)，改為明挖后就得變更原設(shè)計結(jié)構(gòu)，

③明挖段增長，如果埋深也增大，則須加大襯砌厚度；

上述情況與橋梁、房建等行業(yè)有本質(zhì)的區(qū)別。有許多橋梁、房建專業(yè)的技術(shù)人員從事隧道施工，頭腦中沒有圍巖級別劃分的概念，機械照搬設(shè)計圖紙，給工程留下巨大質(zhì)量、安全隱患。

3.對“新奧法”的誤解造成對隧道認(rèn)識的多樣性

一般情況，設(shè)計單位只負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)的使用功能，對于隧道而言，主要目標(biāo)是二次襯砌；我國隧道業(yè)有一個從“礦山法”到“新奧法”的發(fā)展過程，轉(zhuǎn)折點是上世紀(jì)八十年代，據(jù)今時間很短，所以，如今的隧道業(yè)處在“礦山法”和“新奧法”兩種方法交替之間，在施工實踐的表現(xiàn)就是兩種思想混雜，其中表現(xiàn)在對結(jié)構(gòu)的理解上，設(shè)計單位按“礦山法”設(shè)計，就只設(shè)計襯砌，施工措施如支護(hù)由施工單位來定，所以支護(hù)稱為“臨時支護(hù)”，包括木支撐、鋼支撐以及噴錨支護(hù)；而“新奧法”設(shè)計的支護(hù)結(jié)構(gòu)為復(fù)合式，所以就有“初期支護(hù)”和“二次襯砌”的說法，“初期支護(hù)”不是“臨時支護(hù)”，是結(jié)構(gòu)的重要組成，在這一點上，受傳統(tǒng)“礦山法”影響的范圍很廣，很多人，甚至包括高級領(lǐng)導(dǎo)、質(zhì)檢單位等仍然將噴錨支護(hù)當(dāng)作臨時支護(hù)，不注意質(zhì)量，為工程留下隱患。

噴錨支護(hù)既是施工輔助措施又是結(jié)構(gòu)的重要組成，作為施工措施，設(shè)計單位不愿過多關(guān)注，而作為結(jié)構(gòu)組成，則必須明確設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)今社會技術(shù)水平下，噴錨支護(hù)的質(zhì)量與施工者的技術(shù)、經(jīng)驗、設(shè)備、工藝等有很大關(guān)系，目前國家還沒有一個通用的隧道工法，設(shè)計單位很難針對某一具體施工單位來開展設(shè)計，所以，有關(guān)這方面的設(shè)計的性質(zhì)就是設(shè)計原則，這就產(chǎn)生了又一個不確定因素。重點表現(xiàn)在超前支護(hù)以及錨桿的實施。

3.1超前支護(hù)是保護(hù)圍巖的一項重要措施，設(shè)計單位一般設(shè)計為間距300～400mm的超前小導(dǎo)管，其理念是通過插入圍巖中的超前小導(dǎo)管向圍巖注入水泥漿以固結(jié)圍巖，以實現(xiàn)控制圍巖應(yīng)力釋放的目標(biāo)，要達(dá)到這個要求，必須做到：導(dǎo)管孔口以及臨空面有封堵措施，以保證注漿有一定的壓力方有可能實現(xiàn)滲透、固結(jié)的目的，但是在實踐應(yīng)用中，如果施作封堵、拆除封堵，隧道進(jìn)度將受到嚴(yán)重制約，這似乎表明設(shè)計不合理，其實未必，因為目前的設(shè)備與材料及工藝也是制約因素之一，爭論沒有任何意義，重要的是作為隧道工程師要理解設(shè)計的本來目的，要達(dá)到超前預(yù)支護(hù)的目的未必靠注漿，有的設(shè)計將超前小導(dǎo)管改為超前鋼插管，這就符合當(dāng)前的施工技術(shù)水平，但是，作為隧道技術(shù)工作者要清楚，這種設(shè)計未必較超前小導(dǎo)管更先進(jìn)、更合理，只能講這項技術(shù)符合當(dāng)前的生產(chǎn)技術(shù)水平。上述講明超前預(yù)支護(hù)的本來面目，作為現(xiàn)場的隧道工程師要在理解設(shè)計意圖的基礎(chǔ)上實施超前預(yù)支護(hù)，如果插入超前小導(dǎo)管后，注漿隨便應(yīng)付一下，就認(rèn)為是嚴(yán)格按設(shè)計施工了，尤其是在塌方后，還堅持是按設(shè)計施工，就十分錯誤了。

3.2錨噴支護(hù)是“新奧法”三大支柱之一，其中的“錨”主要指系統(tǒng)錨桿，這個行業(yè)對于系統(tǒng)錨桿有兩種不同的觀點，即系統(tǒng)錨桿由于以及系統(tǒng)錨桿無用，在當(dāng)前，系統(tǒng)錨桿無用論的影響很廣，這與礦山法的影響有很大關(guān)系，但歸根到底是沒有理解“新奧法”的基本原理，“新奧法”定義為：

圍巖是主要承載結(jié)構(gòu)，支護(hù)是激發(fā)圍巖承載能力的手段，激發(fā)圍巖承載環(huán)的條件就是對圍巖松動圈施加“側(cè)限”，如何提供有效的側(cè)限，與圍巖穩(wěn)定性和開挖方法有關(guān)：如果可以全斷面開挖、支護(hù)一次閉合成環(huán)且其強度足夠，則不需要系統(tǒng)錨桿，典型的實例就是“盾構(gòu)法”施工；如果不能實現(xiàn)全斷面開挖，支護(hù)分部實施，如果能在圍巖應(yīng)力有效控制之內(nèi)將支護(hù)閉合成環(huán)，則亦可不必施作系統(tǒng)錨桿。但是，以上工法均要求鋼架加工必須嚴(yán)格圓形、節(jié)點必須吻合（即要求支護(hù)結(jié)構(gòu)受力后偏心滿足強度要求），否則僅靠鋼架就無法提供有效的側(cè)限，事實上只有全斷面開挖有這個條件，分部開挖由于安裝以及圍巖變形影響，鋼架根本無法作到圓順、節(jié)點亦無法作到吻合，所以，在現(xiàn)階段社會生產(chǎn)水平條件下，系統(tǒng)錨桿必須認(rèn)真施作。

4.隧洞襯砌和監(jiān)測措施

4.1隧道襯砌

4.1.1復(fù)合式襯砌設(shè)計應(yīng)綜合考慮包括圍巖在內(nèi)的支護(hù)結(jié)構(gòu)、斷面形狀、開挖方法、施工順序和斷面閉合時間等因素，力求充分發(fā)揮圍巖的自承能力。

4.1.2復(fù)合式襯砌的初期支護(hù)，宜采用噴錨支護(hù)，其基層平整度應(yīng)符合D/L≤1/6（D為初期支護(hù)基層相鄰兩凸面凹進(jìn)去的深度；L為基層兩凸面的距離）；二次襯砌宜采用模筑混凝土，二次襯砌宜為等厚截面，連接圓順。

4.1.3各級圍巖在確定開挖斷面時，除應(yīng)滿足隧道建筑限界要求外，還應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)膰鷰r變形量，其量值可根據(jù)圍巖級別、隧道寬度、埋置深度、施工方法和支護(hù)情況等條件，采用工程類比法確定。

4.1.4超前支護(hù)

超前支護(hù)的性質(zhì)完全是施工措施，所以，不必拘泥于原設(shè)計圖，施工中應(yīng)根據(jù)圍巖、進(jìn)尺、施工工藝等因素不斷調(diào)整間距、材質(zhì)、長度等。

4.2圍巖監(jiān)測

4.2.1.監(jiān)測項目

監(jiān)測項目分為必測項目和選測項目，滿足施工需要的是必測項目，包括：

（1）洞內(nèi)、外觀察

洞內(nèi)觀察圍巖吊塊規(guī)模、頻率，節(jié)理、裂隙發(fā)展變化以及噴射混凝土開裂情況，其別注意縱向裂縫和斜交裂縫，除了眼觀之外，應(yīng)配合儀器測量，裂縫只有發(fā)展?fàn)顟B(tài)的才是不安全的；

（2）拱頂下沉

拱頂下沉量由兩部分組成：一是拱部支護(hù)整體下沉，而是拱部局部變形下沉，要區(qū)分兩種數(shù)據(jù)，須結(jié)合拱腳的量測結(jié)果；

（3）凈空變化

對凈空變化的量測，傳統(tǒng)只測水平位移，這主要受到接觸式量測儀器的限制，不能全面、真實地反映實際圍巖變化，全站儀測量具備測量水平以及豎向位移的條件，結(jié)合拱頂下稱，可區(qū)分局部變形和整體下沉兩種情況；

（4）地表沉降

第4篇：隧道與隧洞的區(qū)別范文

【關(guān)鍵詞】柳坪水電站；底拱襯砌；施工；技術(shù)

大斷面圓形引水隧洞為了滿足襯砌砼受力結(jié)構(gòu)合理及運營期間洞身結(jié)構(gòu)安全，一般采用針梁臺車全斷面襯砌。我單位所施工柳坪水電站引水隧洞巖石以風(fēng)化炭質(zhì)千枚巖為主（Ⅳ、Ⅴ類占95%），地下水豐富，圍巖變形大，已支護(hù)洞段多次出現(xiàn)塌方，局部段出現(xiàn)二次、三次支護(hù)，已侵占襯砌斷面.在襯砌前對侵占斷面處理，存在較大安全隱患.為保證施工期間洞身結(jié)構(gòu)及人員安全，同時要確保發(fā)電工期，在關(guān)鍵線路4#引水隧洞上游采用邊頂拱襯砌（1200m）。這樣就造成下部底拱襯砌至關(guān)重要，無論是質(zhì)量、進(jìn)度、還是在效益方面都是焦點，經(jīng)過對組合鋼模、拖模、針梁臺車改裝等幾種方案的比較，最終選擇我單位與臺車制造廠家共同研究制造的自行式底拱襯砌臺車施工方案，并取得成功，現(xiàn)將有關(guān)情況作一介紹。

1、工程簡介

柳坪水電站位于四川省阿壩州茂縣境內(nèi)，是黑水河流域“二庫五級”水電開發(fā)最下游梯級電站開發(fā)，電站為引水式開發(fā)。引水隧洞全長10.6Km，過水?dāng)嗝鏋槿珗A結(jié)構(gòu)（D=9 m），裝機容量120MW。其中4#引水隧洞上游控制段1.6Km，襯砌厚度50cm/80cm（Ⅳ類/Ⅴ類），砼為鋼筋C20砼，開挖方式為上下斷面分步開挖，襯砌方式主要為邊頂拱臺車襯砌，部份采用全圓針梁臺車初砌。

2、需要進(jìn)行底拱襯砌的原因

柳坪水電站多數(shù)洞段都是采用全圓針梁臺車襯砌，由于4#引水隧洞洞體埋深大（1000～1500m），圍巖地質(zhì)復(fù)雜多變，全部以Ⅳ類、Ⅴ類軟弱炭質(zhì)千枚巖為主，裂隙水發(fā)育，巖體塑變值大（15～20cm），變形周期長（約2個月），在洞身開挖及支護(hù)過程中多次出現(xiàn)大的坍塌，其中坍塌體超過500m3達(dá)七次，局部已型鋼支護(hù)洞段因圍巖埋深大，地應(yīng)力作用強烈，巖體變形嚴(yán)重，支護(hù)體系出現(xiàn)剝落掉塊，拱架扭曲變形，甚至坍塌。造成前方施工后方坍塌的危險作業(yè)環(huán)境，對隧洞作業(yè)人員產(chǎn)生嚴(yán)重安全隱患，同時也制約了4#洞開挖進(jìn)度（約平均開挖進(jìn)尺50m），影響了柳坪水電站發(fā)電工期目標(biāo)。針對施工現(xiàn)場存在的安全、進(jìn)度難題，由業(yè)主工程部、設(shè)計院、監(jiān)理部及施工單位四方召開專題會議論證決定：全圓隧洞采用兩次襯砌，已開挖上導(dǎo)坑采用邊頂拱襯砌施工工藝，與開挖工作平行作業(yè)，抑制已支護(hù)段圍巖收斂變形；底部在邊頂拱襯砌完成后從掌子面方向往后進(jìn)行二次襯砌。這樣既保證了避免圍巖因形變轉(zhuǎn)化為質(zhì)變，出現(xiàn)坍塌安全事故；同時保證了邊開挖邊襯砌同步施工，減少襯砌施工占用直線工期，滿足電站發(fā)電工期要求；對于邊頂拱襯砌與底拱襯砌結(jié)合部位，采用鋼筋預(yù)留焊接，縱縫加設(shè)止水帶，后期接縫處理采用接縫灌漿等施工措施確保質(zhì)量要求，達(dá)到引水隧洞過水結(jié)構(gòu)要求。

3、底部砼襯砌的施工方案選擇

采用邊頂拱臺車襯砌方案在開挖過程中解決了安全與進(jìn)度的問題，同時采取了各項措施來確保后期砼的質(zhì)量，但由于是圓形斷面，同時邊頂拱襯砌的預(yù)期結(jié)果沒有當(dāng)時所想哪么理想，底部襯砌難度仍較大：工作面狹小，開挖運輸難度大；襯砌工程量小，但工序煩多；施工縫處理難度大，鋼筋預(yù)留焊接難度大，接縫處密實度的保證困難；砼表面光潔度與成型難度大；并且在當(dāng)時的情況下需要保證一個月底拱澆筑的最低月強度在420米左右，因此如何選擇底部砼的施工方案為整個工程的重中之重。

3.1邊頂拱襯砌后的施工狀態(tài)如圖3-1所示，底板仍有部分圍巖未開挖，底拱襯砌斷面如圖3-2所示

3.2底拱襯砌施工的方案

根據(jù)現(xiàn)狀和存在的困難，對于底拱臺車的方案有：

A、組合鋼模內(nèi)拉施工

B、異型鋼模拖模施工

C、針梁臺車改裝底拱臺車施工

D、鐵路仰拱用穿行式底拱臺車施工

E、自行式底拱襯砌臺車施工

3.3方案的比較與選擇

針對以上幾大方案，經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、各施工單位專題會論證，前四種方案都不能全面有效的解決模板定位、接縫質(zhì)量、砼表面光潔度與成型、模板上浮、砼排氣等問題，更重要的是在以上四種方案中還沒有一種方案能使施工強度達(dá)到450米每月。最后對我單位提出的自行式底拱襯砌臺車施工方案興趣很大，并要求我單位細(xì)化方案再次與臺車廠聯(lián)系解決限位、行走等問題后在我單位4#洞下游的少量采取的邊頂拱襯砌方案的段落先作實驗。

4、自行式底拱臺車襯砌施工方案

4.1自行式底拱臺車簡介

自行式底拱臺車采用無輪緣鋼輪式臺車（見下圖），此方案是設(shè)計一個架體，行走輪安裝在架體八字梁的底部，作用在已襯砌的邊拱表面上，這樣架體長度與模板長度基本相等，不但大大降低了整體重量，同時節(jié)約了成本，使用靈活方便。

設(shè)計方案圖

在設(shè)計過程中需要解決以下問題：

① 行走：

因為行走輪是作用在已襯砌的邊拱混凝土上，而此混凝土由于澆注時間較早，強度早已達(dá)到規(guī)定值，故行走輪采用無輪緣鋼輪即可，但是車輪行走的邊頂拱混凝土表面縱向并不是非常平整的，因此前后行走輪組與架體之間均為鉸接設(shè)計，這樣當(dāng)混凝土表面不平整時，輪組具有一定的爬坡越坎能力。

② 抗浮：

由于架體上端距離頂拱高度過大，若采用豎向抗浮千斤，則會造成操作不便，采取臺車自身重量及用鋼筋固定在模板翼緣和底拱鋼筋之間的方法防止臺車上浮。

混凝土浮力的計算：

此臺車所受浮力除了混凝土的浮力外，還有泵送壓力轉(zhuǎn)化而成的向上的力，因此臺車所受浮力比較復(fù)雜，根據(jù)經(jīng)驗，采取混凝土的浮力×1.5倍來計算臺車受到的整體浮力。

混凝土的浮力=底拱混凝土體積×混凝土比重=6.84m×0.4m×12m×2.5=82噸

整體受力F=82噸×1.5=123噸

4.2自行式底拱臺車襯砌工藝圖

底拱開挖

清底

四方驗收

底拱鋼筋綁扎

臺車就位、合模

堵板、止水帶安裝

輸送泵管接入倉內(nèi)

驗收、澆注

養(yǎng)護(hù)

脫模

進(jìn)入下一循環(huán)施工

4.3各工序施工操作

① 底部開挖：

為避免底部超挖，采用松動爆破，預(yù)留保護(hù)層方式施工。開挖長度以滿足底拱襯砌長度要求，且考慮砼輸送泵管輸送有效長度。同時還要考慮開挖與襯砌間的進(jìn)度關(guān)系，落底距臺車長度以90～120m為合適距離。

② 底部排水及出渣：

由于圍巖差，滲水量較大，在邊頂拱襯砌時左側(cè)留有排水溝，底拱開挖后因高差原因易形成積水，不利于基礎(chǔ)清基及砼施工。采用分段設(shè)積水坑，架設(shè)φ100排水管抽排。底部松動爆破后采用挖掘機清渣，20T自卸汽車運輸。由于邊底拱底端凈空小于7m，出渣車從交叉口倒至渣體處裝運。

③基礎(chǔ)清理：

專門班組對基礎(chǔ)進(jìn)行人工清理，由于該洞段均為炭質(zhì)千枚巖，遇水易泥化，在基礎(chǔ)清理達(dá)到無積水、無松渣驗收規(guī)范要求，邊墻部位有邊頂拱襯砌預(yù)留鋼筋和縱向止水帶，對此部位人工用風(fēng)鎬、鐵鍬等工具清除底端砂漿及跑模砼，注意對止水帶及鋼筋進(jìn)行保護(hù)同時加強檢查力度，若在邊頂拱施工時止水帶破損或完全被砼包裹（砼跑模引起），則用專業(yè)工具進(jìn)行焊接。同時為保證接縫質(zhì)量，施工縫部位采用GCHJ50B高壓水沖毛機進(jìn)行處理。

④ 鋼筋綁扎：

在進(jìn)行邊頂拱襯砌時底端鋼筋進(jìn)行預(yù)留（長短交替布置），在底部開挖時局部預(yù)留鋼筋會拆彎、變形給鋼筋搭接增加難度，基礎(chǔ)清理完后立即人工進(jìn)行調(diào)直，按鋼筋搭接要求進(jìn)行施工，對于已拆斷鋼筋可在旁邊砼施作插筋（同型號），增加兩層砼間結(jié)合力。

⑤ 臺車就位：

待鋼筋綁扎完畢，采用臺車行車系統(tǒng)移動臺車按測量放放線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定位，由于在邊頂拱襯砌時邊頂拱兩底角會出理跑模、錯臺等缺陷，底拱臺車與邊頂拱臺車接合處會不密實，局部有空隙，為了消除底拱臺車交接處合模困難，在加工底拱臺車模板時接合處采用30cm長鉸接模板（可適當(dāng)調(diào)整圓弧弧度便于合模），對于接合處小的空隙可采用海棉等封堵。

⑥ 砼澆注及振搗：

用洞外攪拌站按配合比要求進(jìn)行砼拌合，6m3砼運輸車運輸，砼泵送入倉，底模臺車有多個部位入口器，將砼從不同部位及高度進(jìn)行入倉。振搗時可用作業(yè)窗口（50×50cm）人工插入式振搗棒及面板附著式振搗兩種方式振搗。保證砼外觀及內(nèi)在質(zhì)量，在砼澆注過程要對臺車進(jìn)行巡模檢查，防止底拱臺車移位，上?。ㄅ_車設(shè)計有抗滑、抗浮裝置）。

⑦ 搭接處砼施工措施：

該部位為砼施工簿弱環(huán)節(jié)，它影響到洞身襯砌砼整體受力強度及止水效果，該部位砼一定要密實，抗?jié)B性強度達(dá)到設(shè)計要求。由于接合處砼呈“反?！苯Y(jié)構(gòu)，在砼靠自然流動性入倉后不易密實，在該部位澆注時采用泵送砼入倉壓力（約10MPa）達(dá)到接合處砼密實，在施工時觀察縫隙處砼外溢情況，一定要保證外溢砼呈壓力狀溢出（區(qū)別自然飽滿后緩慢滲出，現(xiàn)場施工經(jīng)驗可鑒別）。

5、該方案各項指標(biāo)的比較

在我單位4#洞下游采用自行式底拱臺車初砌方案施工后，在第一次使用就達(dá)到了當(dāng)月完成Ⅴ類圍巖襯砌311米（下游僅311米邊頂拱襯砌）的成績，并且接縫平滑飽滿，表面光潔度和成型均符合規(guī)范要求。在后期4#洞上游的施工中，已達(dá)到Ⅴ類圍巖月完成450米的進(jìn)度，同時在3#洞的施工中因其是Ⅲ類圍巖，根據(jù)其目前的進(jìn)度可達(dá)到500米每月的進(jìn)度，經(jīng)過多方分析，如果不考慮停電及機械設(shè)備等故障的發(fā)生，最高速度可以達(dá)到700米每月。為柳坪電站的按期發(fā)電提供了有力的保證。

下面我們再從經(jīng)濟(jì)效益方面來分析下，這里采取當(dāng)時通用的組合鋼模施工來作比較，詳見下表：

從上表可以看出，采取自行式底拱臺車襯砌，每米僅多出4.26元，但提前了工期40天，提前投產(chǎn)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益在3000萬元左右。

我們再從質(zhì)量方面來作比較，明顯的采用組合鋼模施工的質(zhì)量肯定是差于整體大型模板，在接縫處小鋼模僅靠內(nèi)拉和外撐是無法滿足砼輸送泵的壓力的，接縫的質(zhì)量也明顯差于臺車澆筑效果。

第5篇：隧道與隧洞的區(qū)別范文

關(guān)鍵詞:隧道施工；盾構(gòu)機；地鐵；控制測量；導(dǎo)向系統(tǒng)；姿態(tài)解算；修正曲線

Abstract：Basedonthesampleofsingle-circleTBMmadeinGermanyVMTCo.,thecomponentsofTBMandtheLaserNavigationSystemaredescribed,andtheprinciplesoftheAutomaticLaserNavigationSystem,especiallyintermsofSurveyingScience,arediscussed.Finally,themeasurestoimprovethesurveyingprecisionoftheNavigationSystemaresummarized.

Keywords:tunnelconstruction;TBM;Metro;controlsurvey;navigationsystem;positioning;correctioncurve

0引言：

20世紀(jì)70年代以來，盾構(gòu)掘進(jìn)機施工技術(shù)有了新的飛躍。伴隨著激光、計算機以及自動控制等技術(shù)的發(fā)展成熟，激光導(dǎo)向系統(tǒng)在盾構(gòu)機中逐漸得到成功運用、發(fā)展和完善。激光導(dǎo)向系統(tǒng)，使得盾構(gòu)法施工極大地提高了準(zhǔn)確性、可靠性和自動化程度，從而被廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、市政、油氣等專業(yè)領(lǐng)域。

全面理解激光導(dǎo)向系統(tǒng)的原理，有助于工程技術(shù)人員在地鐵的盾構(gòu)施工中及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，保證隧道的正確掘進(jìn)和最后貫通；有助于國產(chǎn)盾構(gòu)機研制工作的開展。

1盾構(gòu)機和激光導(dǎo)向系統(tǒng)的組成

1.1盾構(gòu)機的組成

盾構(gòu)機按推力方式可分為網(wǎng)格式、壓氣式、插板式以及土壓式和水壓式；按形狀劃分，除典型的矩形、單圓筒形外，近年來又出現(xiàn)了雙圓、三圓及多圓等異構(gòu)形。它們的組成有一定差異。其中，土壓式單圓盾構(gòu)機在我國應(yīng)用比較普遍。它主要由盾體（含刀盤等）、管片拼裝機、排土機構(gòu)、后配套設(shè)備、電氣設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、SLS-T激光導(dǎo)向系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備組成。

1.2激光導(dǎo)向系統(tǒng)的組成

激光導(dǎo)向系統(tǒng)是綜合運用測繪技術(shù)、激光傳感技術(shù)、計算機技術(shù)以及機械電子等技術(shù)指導(dǎo)盾構(gòu)隧道施工的有機體系。其組成(見圖1：激光全站儀（激光發(fā)射源和角度、距離及坐標(biāo)量測設(shè)備）和黃盒子（信號傳輸和供電裝置）；激光接收靶（ELSTarget，內(nèi)置光柵和兩把豎向測角儀）、棱鏡（ELSPrism）和定向點（ReferenceTarget）；盾構(gòu)機主控室（TBMControlCabin）：由程控計算機（預(yù)裝隧道掘進(jìn)軟件，具有顯示和操作面板）、控制盒、網(wǎng)絡(luò)傳輸Modem和可編程邏輯控制器（PLC）四部分組成；油缸桿伸長量測量（ExtensionMeasurement）裝置等。其中，隧道掘進(jìn)軟件是盾構(gòu)機激光導(dǎo)向系統(tǒng)的核心。

2激光導(dǎo)向系統(tǒng)和盾構(gòu)機控制測量在盾構(gòu)施工中的地位和作用

地鐵盾構(gòu)法施工過程如圖3所示。在隧道掘進(jìn)模式下，激光導(dǎo)向系統(tǒng)是實時動態(tài)監(jiān)測和調(diào)整盾構(gòu)機的掘進(jìn)狀態(tài)，保持盾構(gòu)機沿設(shè)計隧道軸線前進(jìn)的工具之一。在整個盾構(gòu)施工過程中，激光導(dǎo)向系統(tǒng)起著極其重要的作用：

(1)在顯示面板上動態(tài)顯示盾構(gòu)機軸線相對于隧道設(shè)計軸線的準(zhǔn)確位置，報告掘進(jìn)狀態(tài)（見圖2）；并在一定模式下，自動調(diào)整或指導(dǎo)操作者人工調(diào)整盾構(gòu)機掘進(jìn)的姿態(tài)，使盾構(gòu)機沿接近隧道設(shè)計軸線掘進(jìn)。

(2)獲取各環(huán)掘進(jìn)姿態(tài)及最前端已裝環(huán)片狀態(tài)，指導(dǎo)環(huán)片安裝。

(3)通過標(biāo)準(zhǔn)的隧道設(shè)計幾何元素自動計算隧道的理論軸線坐標(biāo)。

(4)和地面電腦相連，對盾構(gòu)機的掘進(jìn)姿態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控。

從盾構(gòu)施工基本過程（圖3）可以看出，激光導(dǎo)向系統(tǒng)不能夠獨立完成導(dǎo)向任務(wù)，在盾構(gòu)機始發(fā)、該系統(tǒng)啟用之前，還需要做一些輔助工作：首先，激光全站儀首次設(shè)站點及其定向點坐標(biāo)，需用人工測定。其次必須使用人工測量的方法，對盾構(gòu)機姿態(tài)初值進(jìn)行精確測定，以便于對激光導(dǎo)向系統(tǒng)中有關(guān)初始參數(shù)（如激光標(biāo)靶上棱鏡的坐標(biāo)，內(nèi)部的光柵初始位置及兩豎角測量儀初值等）進(jìn)行配置。

盾構(gòu)機姿態(tài)是指盾構(gòu)機前端刀盤中心（以下簡稱“刀頭”）三維坐標(biāo)和盾構(gòu)機筒體中心軸線在三個相互垂直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角等參數(shù)。盾構(gòu)機姿態(tài)除了可以通過人工測量、單獨解算方式獲得外，還可以由導(dǎo)向系統(tǒng)實時、自動地獲取。用人工測量方式獲得盾構(gòu)機姿態(tài)的過程，被稱作“盾構(gòu)機控制測量”。盾構(gòu)機控制測量的另一個作用是：在盾構(gòu)機掘進(jìn)過程的間隙，對激光導(dǎo)向系統(tǒng)采集的盾構(gòu)機姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢核，對激光導(dǎo)向系統(tǒng)中有關(guān)配置參數(shù)進(jìn)行校正。

3盾構(gòu)機激光導(dǎo)向系統(tǒng)原理：

3.1盾構(gòu)機激光導(dǎo)向系統(tǒng)涉及的坐標(biāo)系

為了闡明激光導(dǎo)向系統(tǒng)的原理，首先介紹一些與盾構(gòu)機及隧道有關(guān)的坐標(biāo)系（見圖4）：

(1)地面直角坐標(biāo)系（O-XYZ）：簡稱地面坐標(biāo)系，根據(jù)隧道中線設(shè)計而定，一般為地方坐標(biāo)系。洞內(nèi)(外)控制點、測站點、后視點以及隧道中線坐標(biāo)，均用該系坐標(biāo)表示。

(2)盾構(gòu)機坐標(biāo)系（F-xyz）：在盾構(gòu)機水平放置且未發(fā)生旋轉(zhuǎn)的情況下，以盾構(gòu)機刀頭中心前端切點為原點，以盾構(gòu)機中心縱軸為x軸，由盾尾指向刀頭為正向；以豎直向上的方向線為z軸，y軸沿水平方向與x、z軸構(gòu)成左手系。盾構(gòu)機坐標(biāo)系是連同盾構(gòu)機一起運動的獨立直角坐標(biāo)系。盾構(gòu)機尾部中心參考點、盾構(gòu)機棱鏡等相對盾構(gòu)機的位置都以此系坐標(biāo)表示，這些坐標(biāo)由盾構(gòu)機制造商測定并給出。

(3)棱鏡中心坐標(biāo)系（P-x’y’z’）：原點為安裝在盾構(gòu)機尾部的棱鏡的中心，與盾構(gòu)機坐標(biāo)系平行。

除此之外，為了解算還引入了其他一些空間輔助坐標(biāo)系，從略。

3.2描述盾構(gòu)機姿態(tài)的要素

描述盾構(gòu)機姿態(tài)的參數(shù)有：刀頭坐標(biāo)（xF''''，yF，zF）：水平角A；傾角α；旋轉(zhuǎn)角κ。如圖4所示。

由盾構(gòu)機姿態(tài)及設(shè)計隧道中線，可推算如下數(shù)據(jù)：刀頭里程：刀頭、盾尾三維偏差；平面偏角（Yaw）：盾構(gòu)機中心軸線和設(shè)計隧道中線在水平投影面的夾角；傾角（Pitch）：盾構(gòu)機中心軸線和設(shè)計隧道中線在縱向（線路前進(jìn)方向）豎直投影面的夾角；旋角（Roll）：盾構(gòu)機繞自身中心軸線相對于水平位置旋轉(zhuǎn)的角度。

3.3激光導(dǎo)向系統(tǒng)原理和工作過程

激光導(dǎo)向系統(tǒng)的英文本義是“盾構(gòu)指導(dǎo)系統(tǒng)”，在盾構(gòu)施工中有指導(dǎo)隧道掘進(jìn)、指導(dǎo)環(huán)片安裝、數(shù)據(jù)采集等多種功能；其中指導(dǎo)掘進(jìn)是核心功能。本文僅研究激光導(dǎo)向系統(tǒng)指導(dǎo)掘進(jìn)的原理。

在掘進(jìn)過程中，激光導(dǎo)向系統(tǒng)按如下流程工作：由系統(tǒng)控制激光全站儀實時測定盾構(gòu)機棱鏡的三維地面坐標(biāo)；同時發(fā)射激光自動照準(zhǔn)激光標(biāo)靶，并自動記錄激光水平方位角；標(biāo)靶內(nèi)部光柵捕獲激光的入射角，間接得到盾構(gòu)機縱軸水平方位角；利用安裝在標(biāo)靶中相互垂直兩立面內(nèi)的兩把測角儀測得盾構(gòu)機傾角和旋轉(zhuǎn)角。利用以上參數(shù)及刀頭、盾尾、棱鏡中心三者的幾何關(guān)系，通過空間坐標(biāo)變換解算刀頭、盾尾中心坐標(biāo)，結(jié)合設(shè)計隧道中線參數(shù)計算盾構(gòu)機與隧道中線的相對偏差。依據(jù)各偏差值擬合改正曲線，由PLC根據(jù)修正曲線控制機械裝置，調(diào)整各油缸桿在不同時刻的伸長量。如此反復(fù)，指導(dǎo)盾構(gòu)機掘進(jìn)。

該導(dǎo)向過程包括如下6個步驟。

3.3.1棱鏡P點坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)參數(shù)的獲?。?/p>

P點坐標(biāo)(XP,YP,ZP)：由系統(tǒng)控制架設(shè)在隧洞頂部吊籃上的激光全站儀自動測量。盾構(gòu)機水平方位角：設(shè)自激光全站儀發(fā)射到激光標(biāo)靶的激光束的水平方位角為A0，光柵根據(jù)折射率捕獲的激光入射角為θ。則系統(tǒng)獲取盾構(gòu)機方位角為A=A0-θ(見圖5)。豎向傾角α和旋角κ：依靠ELS中的兩只相互垂直的測角儀測得。本文規(guī)定A順時針旋為正，α、κ逆時針旋為正。

3.3.2刀頭、盾尾中心的地面坐標(biāo)系三維坐標(biāo)解算：

1）將盾構(gòu)機坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為棱鏡中心坐標(biāo)：

設(shè)刀頭中心F、盾尾中心B及棱鏡中心在盾構(gòu)機坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為（0,0,0）（xB,yB，zB）和（xP,yP,zP）則三點在棱鏡坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（-xP,-yP,-zP）、（xB-xP,yB-yP,zB-zP）和（0,0,0）。

2）刀頭、盾尾中心地面坐標(biāo)解算：

刀頭中心在地面坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)為

3.3.3刀頭、盾尾里程及盾構(gòu)機與隧道中線相對偏差的解算：

根據(jù)解出的刀頭、盾尾地面坐標(biāo)和隧道中心軸線設(shè)計參數(shù)，計算刀頭、盾尾里程（難點是刀頭和盾尾位于隧道中線緩和曲線段的情形，解法可參考文獻(xiàn)[5]、[6]），以及刀頭、盾尾里程處設(shè)計隧道軸線平面坐標(biāo)和高程。進(jìn)而根據(jù)盾構(gòu)機刀頭、盾尾中心坐標(biāo)、高程和對應(yīng)的隧道中線理論坐標(biāo)、高程，容易計算得到刀頭、盾尾橫向偏移和豎向偏移（方法略）。

前面已經(jīng)提到，激光導(dǎo)向系統(tǒng)的顯示面板在掘進(jìn)模式下動態(tài)顯示盾構(gòu)機姿態(tài)及偏差。內(nèi)容包括：以圖形和數(shù)字方式顯示刀頭、盾尾橫向偏差和豎向偏差，以數(shù)字方式顯示刀頭里程、水平偏角、縱向傾角和旋轉(zhuǎn)角等參數(shù)（見圖2）。

3.3.4擬合修正曲線：

以盾構(gòu)機橫向、豎向偏移量和設(shè)計隧道中線為參數(shù)，擬合修正曲線（擬合方式和算法有待進(jìn)一步研究）?？扇斯ぽ斎胄拚€的曲率半徑等參數(shù)，以控制盾構(gòu)機回到設(shè)計軸線的速度。

3.3.5推進(jìn)：

根據(jù)修正曲線由可編程邏輯控制器（PLC）控制機械設(shè)備，調(diào)整各油缸桿的伸長量。。

3.3.6重復(fù)1至5步。

從以上分析可以發(fā)現(xiàn)，自動導(dǎo)向系統(tǒng)的測繪學(xué)原理實質(zhì)是：已知兩坐標(biāo)系之間的3個平移參數(shù)和3個轉(zhuǎn)角參數(shù)，求解一個坐標(biāo)系內(nèi)的參考點在另一個坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。進(jìn)一步比較該系內(nèi)盾構(gòu)機參考點和對應(yīng)理論隧道軸線坐標(biāo)偏差，擬合修正曲線。

4盾構(gòu)機控制測量

盾構(gòu)機控制測量的原理是：通過人工測量盾構(gòu)機體上具有精確盾構(gòu)機坐標(biāo)的若干個(盾構(gòu)機始發(fā)前，機體全身多于16個；在隧道掘進(jìn)中，僅尾部16個可見)參考點的地面坐標(biāo)系坐標(biāo)，以著名的“Bursa-wolf模型”為基礎(chǔ)，建立盾構(gòu)機姿態(tài)解算改進(jìn)模型，按最小二乘原理平差解算兩坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)，即得盾構(gòu)機姿態(tài)參數(shù)。

建模方法和解算步驟限于篇幅，不再討論。

5影響激光導(dǎo)向系統(tǒng)和盾構(gòu)機控制測量精度的因素

從以上分析可知，激光導(dǎo)向系統(tǒng)和盾構(gòu)機控制測量中，盾構(gòu)機姿態(tài)解算的方法有本質(zhì)區(qū)別：激光導(dǎo)向系統(tǒng)，通過直接采集一個參考點（P）地面坐標(biāo)和三個轉(zhuǎn)角參數(shù)，正解刀頭、盾尾地面坐標(biāo)；盾構(gòu)機控制測量是通過采集多個(至少3個)參考點地面坐標(biāo)，反解刀頭、盾尾地面坐標(biāo)和三個轉(zhuǎn)角參數(shù)。正解不含平差，反解運用了最小二乘原理平差。因此，從理論上講，后者在盾構(gòu)機姿態(tài)解算方面比前者更能有效地減少或消除偶然誤差。這也是采用盾構(gòu)機控制測量對激光導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)配置和校核的原因。

不論是激光導(dǎo)向系統(tǒng),還是盾構(gòu)機控制測量,原始依據(jù)都是用支導(dǎo)線形式獲得的測站坐標(biāo)和定向點（后視）坐標(biāo)。對于前者，三個轉(zhuǎn)角的精度取決于光柵和測角儀的靈敏程度，其誤差相對于測站誤差和定向誤差微乎其微。對于后者，盾尾參考點的盾構(gòu)機坐標(biāo)，由于在出廠前精確測定，誤差亦可忽略。因此，激光導(dǎo)向和盾構(gòu)機控制測量的誤差主要集中在測站點三維坐標(biāo)和后視方向上。另外，由于隧道內(nèi)空氣溫、濕度條件對視線和激光都會產(chǎn)生折光影響，使得激光導(dǎo)向系統(tǒng)和盾構(gòu)機控制測量測角均產(chǎn)生誤差。

6結(jié)論

在盾構(gòu)施工中，采取以下措施，可提高激光導(dǎo)向系統(tǒng)的測量精度：

(1)在掘進(jìn)始發(fā)前進(jìn)行盾構(gòu)機控制測量時,注意觀測參考點的均勻分布、足數(shù)和有可能含粗差點的判定和剔除,以便精確解算盾構(gòu)機初始姿態(tài)參數(shù),保證激光導(dǎo)向系統(tǒng)正確初始化。

(2)向系統(tǒng)正確錄入隧道平曲線、豎曲線參數(shù)。

(3)提高地下支導(dǎo)線的精度，并及時對激光全站儀設(shè)站點、定向點坐標(biāo)進(jìn)行人工檢測。

(4)隨隧道掘進(jìn)、環(huán)片拼裝進(jìn)度，及時對激光全站儀進(jìn)行移站，以減少外界溫、濕度等氣象條件的影響。一般激光全站儀到盾構(gòu)機上棱鏡最遠(yuǎn)距離，在直線段不應(yīng)超過200m,在曲線段不應(yīng)超過100m。

(5)隧道掘進(jìn)過程的間隙，及時進(jìn)行盾構(gòu)機控制測量，以檢核、修正激光導(dǎo)向系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

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[6]許曦,劉慶元等.基于牛頓法的緩和曲線加樁計算[J].測繪通報,2004,(4).

第6篇：隧道與隧洞的區(qū)別范文

關(guān)鍵詞：土釘墻支護(hù)；噴錨支護(hù)；擋土支護(hù)技術(shù)；錨桿；錨索

中圖分類號：TU942

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-2374(2009)17-0179-02

土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)因其在支護(hù)施工中的可靠性、可行性與經(jīng)濟(jì)性，在現(xiàn)代的邊坡基坑及隧道等支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)(特別是非預(yù)應(yīng)力錨桿噴錨支護(hù))在型式上是相似的，都是在開挖邊表面鋪鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土面層，并在其上成孔然后安設(shè)錨釘或錨桿(索)。二者從表面看有著很多相似之處，具有共性一面；另一方面，各自又有各自的特征和使用范圍，具有個性的一面。由于二者的共性和個性，使我們在應(yīng)用中有選擇的可能性和必要性，而且能夠借鑒兩者各自的優(yōu)點，設(shè)計復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，以滿足各種復(fù)雜施工現(xiàn)場和環(huán)境的要求。其實，這種所謂的復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中是較普遍的。現(xiàn)在先對二者進(jìn)行簡要的分析，然后在此基礎(chǔ)上得出二者的異同點及適用條件。

一、土釘墻

土釘支護(hù)(soitnailing)，是新興的擋土支護(hù)技術(shù)，最先用于隧道及治理滑坡，20世紀(jì)90年代在基礎(chǔ)深基坑支護(hù)中應(yīng)用。土釘墻是將短而密的土釘(鋼筋、鋼管)置入被支護(hù)的土體中，通常輔之以噴射混凝土面層。被支護(hù)土體置入土釘后得到加固改善而形成土釘墻。土釘墻是抵抗其后土壓力的承載體，近似于重力式擋土墻。土釘墻后的土壓力是使土釘墻變形、位移、傾覆的動力。土釘?shù)拈L度取決于基坑的深度和土質(zhì)情況，一般為基坑深度的0.5～0.8倍。

土釘支護(hù)工藝，可以先錨后噴，也可以先噴后錨。噴射混凝土在高壓空氣作用下，高速噴向噴面，在噴層與土層間產(chǎn)生嵌固效應(yīng)，從而改善了邊坡的受力條件，有效地保邊坡穩(wěn)定；土釘深固于土體內(nèi)部，主動支護(hù)土體，并與土體共同作用，有效地提高周圍土的強度，使土體加固變?yōu)橹ёo(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，從而使原來的被動支護(hù)變?yōu)橹鲃又ёo(hù)；鋼筋網(wǎng)能調(diào)整噴層與錨桿應(yīng)力分布，增大支護(hù)體系的柔性與整體性。

土釘支護(hù)的施工工藝流程是：按設(shè)計要求開挖工作面，修正邊坡；噴射第一層混凝土；安設(shè)土釘(包括鉆孔、插筋、注漿、墊板等)；綁扎鋼筋網(wǎng)、留搭接筋、噴射第二層混凝土；開挖第二層土方，按此循環(huán)，直到坑底標(biāo)高。

土釘施工機具采用螺旋鉆、沖擊鉆、地質(zhì)鉆、洛陽鏟等。其施工要點是：按設(shè)計圖的縱向、橫向尺寸與水平面夾角進(jìn)行鉆孔施工；鋼筋要平直、除銹、除油；注漿材料用水泥或水泥砂漿，水泥砂漿配合比為1:1―1.2(重量比)，水灰比宜為0.4―0.45；注漿管插到距孔底250～500mm，為保證注漿飽滿，在孔口設(shè)止?jié){塞：土釘應(yīng)設(shè)定定位器，以保證鋼筋的保護(hù)層厚度。

土釘支護(hù)適用于水位低的地區(qū)，或能保證降水到基坑面以下；土層為粘土、砂土和粉土；基坑深度一般在15m左右。

二、噴錨支護(hù)

噴錨支護(hù)(shot-anchoring protection)，其形式與土釘墻支護(hù)類似，亦是在開挖邊表面鋪鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土面層，并在其上成孔，但不是埋設(shè)土釘，而是錨桿，借助錨桿與周圍土體間的粘聚力，使與邊坡土體形成復(fù)合體共同工作。

噴錨支護(hù)是以圓弧滑動面以內(nèi)的土體為研究對象，將其分成若干個垂直的土條，該土體的自重w土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)因其在支護(hù)施工中的可靠性、可行性與經(jīng)濟(jì)性，在現(xiàn)代的邊坡基坑及隧道等支護(hù)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。土釘墻支護(hù)與噴錨支護(hù)(特別是非預(yù)應(yīng)力錨桿噴錨支護(hù))在型式上是相似的，和該土體上的地面荷載是該土體下滑失穩(wěn)的動力，而圓弧滑動面上的總抗剪力和作用于該土體上的總錨固力是該土體下滑失穩(wěn)的抗力。被研究的土體沿滑動面下滑的平衡狀態(tài)是：下滑抗力≥下滑動力。

噴錨支護(hù)實際上可分為兩大部分：一部分是噴混凝土；一部分是設(shè)錨桿。在基礎(chǔ)開控后，將巖石或土體表面清理，然后立刻噴上一層厚3～8cm的混凝土，防止圍巖或土體過分松動。如果這層混凝土不足以支護(hù)圍巖，則根據(jù)情況及時加設(shè)錨桿，或再加厚混凝土的噴層。

噴混凝土的施工工序是：首先清理支護(hù)面(為了提高噴層與支護(hù)面的粘結(jié)，并減少回彈，有的國家在巖體表面先噴一層厚約1cm、水灰比較小的砂漿，或噴2～3cm含水泥量較高的混凝土)。噴完底層后，即可分層噴混凝土，每層厚度約3～8cm，每層噴完之后，應(yīng)將回彈、松散料加以消除。每層噴完之后，頭7d內(nèi)應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，正確的養(yǎng)護(hù)是保證混凝土強度所必不可少的。第一層噴完之后，常加設(shè)錨桿，再掛鋼筋網(wǎng)，然后再噴第二層以至第三層混凝土。

噴混凝土的方法有“干噴”、“濕噴”兩種。干噴是將水泥、砂、小石等干料拌和好，裝入噴射機中，用壓縮空氣通過輸料管，把拌和物送到噴嘴處加上溶有速凝劑的水，噴射出去；濕噴是將水泥、砂、小石及水等拌和好，裝入噴射機中，送到噴嘴處，在噴嘴處再加上溶入水的速凝劑噴射出去。上述兩種方法各有優(yōu)缺點，目前我國多數(shù)工地仍然采用干噴。

混凝土配比一般為水：水泥：砂：石：速凝劑為0.35～0.5:1:2:2:0.03。正確選用配合比和正確操作養(yǎng)護(hù)是提高混凝土強度的基本方法。此外，還可以在噴射混凝土中加入鋼纖維，這樣將大大改變噴混凝土層的韌性及抗拉強度，使之能夠承擔(dān)較大的荷載。

錨桿與錨索有各種不同的形式。按材料分，有金屬錨桿、木錨桿；按受力情況分，有不加預(yù)應(yīng)力錨桿和預(yù)應(yīng)力錨桿。錨桿與錨索各有不同，錨桿一般都較短，不超過10m，錨索則可以較長，如有的長達(dá)30～40m；錨桿一般受力較小，每根錨桿幾噸至十余噸，錨索受力則較大，一組錨索受力可達(dá)幾十噸甚至上百噸。

所有各種錨桿錨索均要求先鉆孔，然后才能安設(shè)。錨桿的孔徑較小，鉆孔的費用較小，一般間距較??；錨索要求的孔徑較大，可大到150mm，鉆孔的費用較大，一般間距較大。 錨桿與錨索的類型多樣，主要有楔縫桿、漲殼式錨桿、倒楔式錨桿、開縫管式錨桿、樹脂錨桿、砂漿錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索等。

三、二者的區(qū)別

由以上兩種結(jié)構(gòu)的組成構(gòu)造和作用機理可以看出，正是因為噴錨支護(hù)和土釘墻支護(hù)的作用機理不同，設(shè)計思想和方法也不同，造成了支護(hù)的適用對象范圍的不同，從而也造成了造價的不同。

土釘墻是埋設(shè)土釘，使邊坡與土體形成復(fù)合體共同工作，適用于無水的基坑，起主動嵌固作用，增加邊坡的穩(wěn)定性，基坑深度不宜大于12m。噴錨護(hù)壁埋設(shè)的是錨桿(預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力)，主要利用的是錨桿與周圍土體之間的粘聚力。噴錨支護(hù)一般用于土質(zhì)不均勻、不穩(wěn)定土層、地下水位較低、埋置較深、基坑深度在18m以內(nèi)時采用；對硬塑土層，可適當(dāng)放寬；對風(fēng)化頁巖、頁巖開挖深度不受限制，但不適用于有流砂土層和淤泥質(zhì)土采用。目前，噴錨支護(hù)已廣泛采用，錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)適用于礦山井巷交通“隧道”、水工“隧洞”和各類“洞室”等地下工程，也適用于大部分巖土邊坡錨噴支護(hù)的施工。

設(shè)計的錨桿一般是鋼絞線束。土釘墻不施加預(yù)應(yīng)力，錨桿可施加預(yù)應(yīng)力。土釘全長范圍內(nèi)受力，錨桿分為自由段和錨固段。土釘復(fù)合整體作用，個別失效，整個土釘墻影響不大；而各錨桿為重要受力部位，失效影響范圍大。土釘墻面板基本不受力，錨桿護(hù)墻面板和立柱受力較大。

土釘墻與噴錨支護(hù)相比，前者構(gòu)造較簡單、成本相對要低些，一般適用于土質(zhì)較好、放一定坡度的情況；后者在不適宜有較大放坡的情況下采用，且后者要求錨桿前端嵌入堅實可靠的巖土層，才能起到支護(hù)的作用，要不然就轉(zhuǎn)化為土釘墻了。

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第7篇：隧道與隧洞的區(qū)別范文

關(guān)鍵詞：計算機仿真技術(shù)；工程項目；施工管理；運用

建筑業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起到十分重要的作用，隨著國家對建筑業(yè)發(fā)展的重視，建筑業(yè)在將來具有良好的發(fā)展前景.但我國目前的建筑技術(shù)水平整體依舊還處于較低位置，其管理水平也是如此，并且存在諸多不合理的現(xiàn)象，同時經(jīng)常發(fā)生一些安全事故以及質(zhì)量事故，也存在較為嚴(yán)重的資源損耗.尤其是大型工程項目，其具有極其復(fù)雜的施工程序，也存在較多因素對施工的順利進(jìn)行產(chǎn)生影響，施工的環(huán)境條件也有諸多不確定性，導(dǎo)致施工難度增加，也承受更大的風(fēng)險.為確保施工更加順利，必須進(jìn)行施工計劃與指導(dǎo)的編制，使施工的各個環(huán)節(jié)得到指導(dǎo).工程設(shè)計文件中，施工進(jìn)度以及資源使用計劃十分重要，在工程實施的各個階段均起到十分關(guān)鍵的影響.所以，施工進(jìn)度以及資源計劃的合理安排，對參建方而言，都需要得到足夠的重視.傳統(tǒng)項目計劃的編制主要采用CPM和PERT，兩者的使用也存在一定的局限性.其中，后者的缺點在于精度缺乏保障，存在較大的誤差，不能使實際工程的要求得到滿足.對此，計算機仿真技術(shù)的出現(xiàn)，為項目計劃的制定帶來了極大的幫助.在我國社會與科學(xué)不斷發(fā)展的背景下，計算機仿真技術(shù)同樣發(fā)展顯著，在我國工程施工管理領(lǐng)域得到更加廣泛的應(yīng)用，也形成較多趨于完善的施工仿真系統(tǒng)，其中包括GIS以及CY-CLONE等.計算機仿真技術(shù)憑借其風(fēng)險小、成本低的優(yōu)勢，其在工程項目施工管理中的應(yīng)用，將更好地解決實際問題，對建筑業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義.

1計算機仿真的相關(guān)概念及基本步驟分析

1.1概念

計算機仿真技術(shù)與計算機建模技術(shù)，是一種新型技術(shù)，目前已經(jīng)得到較大的發(fā)展，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究中占據(jù)重要的地位.該技術(shù)在多個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，能夠有效幫助解決復(fù)雜系統(tǒng)的問題.在計算機仿真中，計算機、系統(tǒng)以及系統(tǒng)模型是其主要的三大要素.其中，系統(tǒng)指的是事物及其規(guī)律的一種總稱；系統(tǒng)模型是指關(guān)于系統(tǒng)特性及關(guān)系的描述，用于系統(tǒng)功能及部件間規(guī)律的研究.目前，系統(tǒng)模型類型更多，其中的數(shù)學(xué)模型也已經(jīng)得到更加廣泛的應(yīng)用.目前，仿真的概念也逐漸得到完善，雖然各學(xué)者對仿真的定義存在一些區(qū)別，但是根據(jù)這些定義，可對計算機仿真的定義作出以下概括：計算機仿真是針對實物進(jìn)行模擬，建立于豐富的技術(shù)理論層面，借助計算機等工具，通過系統(tǒng)模型對系統(tǒng)實施動態(tài)研究，屬于一種新型技術(shù)，涉及較多的專業(yè)與學(xué)科，具有較強的綜合性.換句話說，計算機仿真是不改變實際系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)上，通過計算機構(gòu)建系統(tǒng)模型進(jìn)行系統(tǒng)性能研究及系統(tǒng)構(gòu)造的一種技術(shù).計算機仿真類型各種各樣，按照不同的分類依據(jù)可得到不同的種類劃分.例如以模型的種類為依據(jù)，可將計算機仿真分為半實物仿真、物理仿真以及數(shù)學(xué)仿真.根據(jù)仿真時鐘和實際時鐘之間的比例進(jìn)行相關(guān)劃分可得出，計算機仿真可以分為三種仿真，即超實時、亞實時以及實時.若依據(jù)系統(tǒng)模型的特征進(jìn)行相關(guān)分化可得出兩種仿真，即離散系統(tǒng)以及連續(xù)系統(tǒng).

1.2基本步驟

（1）建立問題及目標(biāo).首選需對仿真系統(tǒng)的相關(guān)處理對象進(jìn)行確認(rèn)，并且明確仿真的目標(biāo)，也就是通常所說的促使某一問題得到有效的解決.（2）進(jìn)行建模.仿真模型可以實現(xiàn)對研究對象的抽象描述，能使研究系統(tǒng)的屬性特征得到體現(xiàn).仿真建模特點顯著，通常采用針對問題進(jìn)行建模以及針對運行過程進(jìn)行建模的方式.（3）數(shù)據(jù)采集.若仿真模型已經(jīng)開始進(jìn)行相關(guān)基本框架的建設(shè).那么其所輸入的數(shù)據(jù)必須是準(zhǔn)確無誤的，以此才能使仿真運行中模型的數(shù)學(xué)及邏輯關(guān)系得到有效利用，從而通過計算與分析得出可信的仿真結(jié)果.而離散系統(tǒng)仿真中，數(shù)據(jù)分布通常存在某種概率，所以，實際系統(tǒng)統(tǒng)計和調(diào)查的實施必不可少.（4）驗證模型.需要驗證仿真模型，判斷其是否具有代表性，從而確保模型能夠有效體現(xiàn)真實系統(tǒng)的特征及性能，促使仿真得到成功.（5）運用模型，分析結(jié)果.完成模型驗證后，接下來就是仿真模型的運用.在運用仿真模型的過程中，需要確保初始條件和數(shù)據(jù)輸入一致，進(jìn)行多次仿真運行，才能通過仿真得到真實的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果.建筑工程中仿真模型的運用，需要對某事件的概率和隨機變量的期望值進(jìn)行分析，也需要進(jìn)行敏感性分析.

2計算機仿真技術(shù)在施工管理領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

2.1蒙特卡洛模擬（Monte-Carlo）在施工仿真中的應(yīng)用

該模式方法是根據(jù)統(tǒng)計理論，對風(fēng)險發(fā)生率或者風(fēng)險損失數(shù)值進(jìn)行研究和計算機計算.該方法的基本原理是使用數(shù)學(xué)模型（模擬模型）將研究對象進(jìn)行代替，在模型中盡可能將所有的影響因素包含其中.模擬模型中使用具體的概率分布來描述各個風(fēng)險變量的風(fēng)險結(jié)果和其有關(guān)的概率值.然后采用隨機的方式給出某個數(shù)值，然后根據(jù)該數(shù)值在各風(fēng)險變量中的概率分布進(jìn)行取值，完成各風(fēng)險變量的取值后，可以模擬模型為依據(jù)得出風(fēng)險總體效果.對這一程序進(jìn)行重復(fù)，以產(chǎn)生的隨機數(shù)為依據(jù)，得出風(fēng)險總體效果確切值.計算機仿真的概念是在20世紀(jì)40年代馮•諾依曼最先提出，而計算機仿真中最早應(yīng)用的方法就是蒙特卡洛模擬，起初該方法的應(yīng)用只能對隨機過程問題進(jìn)行解決.現(xiàn)階段，蒙特卡洛模擬在工程施工領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，主要體現(xiàn)在對成本以及進(jìn)度的仿真方面.應(yīng)用蒙特卡洛模擬于工程網(wǎng)絡(luò)計劃中，憑此對工程進(jìn)度風(fēng)險進(jìn)行仿真分析，能夠通過概率計算得出合理的工程工期以及明確工作中的重點，有助于施工管理人員工作的進(jìn)行.而施工項目成本風(fēng)險管理中蒙特卡洛模擬技術(shù)的應(yīng)用，則能有效分析以及空時施工項目成本中的相關(guān)風(fēng)險，對施工成本風(fēng)險分析與管控具有十分積極的作用.

2.2循環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（CYCLONE）在施工仿真中的應(yīng)用

就循環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)而言，該技術(shù)能夠在仿真系統(tǒng)和建筑建模中體現(xiàn)價值，是最先專門為建筑施工仿真而研發(fā)的仿真系統(tǒng).其有效結(jié)合多項理論與技術(shù)，包括排隊理論、網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)以及計算機模擬技術(shù)，利用計算機實現(xiàn)模擬，可對各施工組織的工期和費用進(jìn)行計算，也能對各項資源的利用率進(jìn)行計算.CYCLONE模型的組成元素主要包括流水單元、節(jié)點以及矢線.其中，流水單元也就是模型中能夠流動的部分，包括各方面的資源，例如人力、物力、財力以及控制信息等；矢線則表示的是各節(jié)點之間存在的關(guān)聯(lián)以及流水單元的相關(guān)位置走向；節(jié)點通?？梢詣澐譃槲宸N節(jié)點：第一種是一般節(jié)點.其主要表示非限制性工作和其主動狀態(tài)，當(dāng)流水單元經(jīng)過此節(jié)點時能夠稍作的停留，但工作仍然是在進(jìn)行中.第二種是復(fù)合節(jié)點.表示工作的開始受控，只有確保所有要求得到滿足后才能開始工作，所以，復(fù)合節(jié)點往往處于排隊節(jié)點之后，而兩者又同屬于活動節(jié)點.第三種是控制節(jié)點.能夠?qū)α魉畣卧獙嵭斜O(jiān)測以及控制.第四是排隊節(jié)點.該節(jié)點主要對流水單元的被動狀態(tài)進(jìn)行描述.流水單元進(jìn)入該節(jié)點后進(jìn)入暫停狀態(tài)，等其他排隊節(jié)點滿足要求后同時進(jìn)入復(fù)合節(jié)點.排隊節(jié)點是流水單元等待的停留場所.最后是職能節(jié)點.其功能在于合成模型中的各個流水單元，使其成為一個流水單元，并且該節(jié)點能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和計算.CYCLONE具有以下優(yōu)勢，例如簡單、操作方便、建模容易等，目前其應(yīng)用已經(jīng)比較廣泛.有學(xué)者結(jié)合水電站導(dǎo)流隧洞循環(huán)施工的特點，將CYCLONE應(yīng)用于施工仿真中，取得的效果比較顯著.也有學(xué)者在土石方工程施工模擬中對循環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，能夠得出一些對于管理人員決策而言、具有重要參考意義的參數(shù).此外，CYCLONE模擬同樣也在隧道工程施工以及高層建筑施工仿真中得到應(yīng)用，也取得一定的應(yīng)用效果.

2.3地理信息系統(tǒng)（GIS）在施工仿真中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)，即GIS，是一門新型學(xué)科技術(shù)，其介于地球科學(xué)和信息科學(xué)之間，能夠有效結(jié)合計算機技術(shù)以及地學(xué)空間數(shù)據(jù)，屬于空間信息技術(shù)的范疇.該項技術(shù)是對地理空間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行利用，進(jìn)行集空間數(shù)據(jù)的采集，然后對其進(jìn)行分析、操作、管理，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，且通過地理模型分析，得出各種空間及動態(tài)地理信息.GIS使用屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)對空間數(shù)據(jù)對象進(jìn)行描述，并通過用戶標(biāo)識碼和內(nèi)部代碼連接兩者成為公共數(shù)據(jù)項，促使兩者相互對應(yīng).施工仿真系統(tǒng)是通過計算機采集、管理、操作以及分析施工過程中的各項數(shù)據(jù)，并且給出各種空間及動態(tài)信息.因此，GIS系統(tǒng)與施工仿真系統(tǒng)能夠在多方面實現(xiàn)結(jié)合，GIS的屬性、位置雙向查詢技術(shù)以及空間處理技術(shù)等，均可在施工仿真中得到應(yīng)用.其中，天津大學(xué)對該技術(shù)的研究更為廣泛，然而目前該項技術(shù)僅僅在水利水電工程施工中得到一定程度上應(yīng)用.GIS技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程施工中，主要是在水利工程的施工導(dǎo)流動態(tài)可視化仿真中得到應(yīng)用，建立導(dǎo)流三維可視化模型并采用三維動態(tài)演示方法，對三維動態(tài)模型進(jìn)行演示.復(fù)雜地下洞室施工仿真系統(tǒng)中GIS技術(shù)的應(yīng)用，使用可視化圖像形象地表示大壩施工具體過程，從而使工程人員能夠清楚地、及時地了解大壩施工的情況，促使施工組織水平得到有效提高.也有不少學(xué)者對施工仿真中GIS技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究，例如在隧道施工的可視化仿真中應(yīng)用GIS技術(shù)，使GIS有效結(jié)合工程動態(tài)仿真系統(tǒng)，對施工過程中進(jìn)行模擬，從而得到施工組織管理的一些數(shù)據(jù)信息.

2.4Petri網(wǎng)在施工仿真中的應(yīng)用

1962年德國CarlAdamPetrified最先提及Petri網(wǎng)，現(xiàn)階段，Petri網(wǎng)在自動化科學(xué)技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)、機械設(shè)計與制造等相關(guān)仿真領(lǐng)域已經(jīng)有了較為廣泛的應(yīng)用.Petri網(wǎng)屬于一種網(wǎng)狀的信息流，其節(jié)點通常分為兩類，即條件、事件，基于節(jié)點的有向二分圖進(jìn)行token分布的添加，這些token分布能夠表示狀態(tài)信息.并且，根據(jù)引發(fā)規(guī)則改變事件驅(qū)動狀態(tài)，從而使系統(tǒng)動態(tài)運行過程得到體現(xiàn).Petri網(wǎng)憑借其具備的系統(tǒng)分析及驗證方法，能夠有效進(jìn)行不確定性、資源共享性、并發(fā)性系統(tǒng)的分析.而建筑工程施工的復(fù)雜性，也正是在資源共享、并發(fā)性以及不確定性問題上得到體現(xiàn)，因此，建筑工程施工系統(tǒng)仿真中Petri網(wǎng)能夠得到有效的應(yīng)用.在20世紀(jì)90年代末，Wakefield等人最先提出在模擬施工系統(tǒng)中應(yīng)用Petri網(wǎng)，改變了人們認(rèn)為Petri網(wǎng)只適用于計算機網(wǎng)絡(luò)及自動化制造技術(shù)的觀點，并且完成有關(guān)仿真模型的建立.隨著時代的發(fā)展，相繼有學(xué)者將Petri網(wǎng)應(yīng)用于工程項目的計劃管理、攪拌站混凝土的生產(chǎn)過程的模擬、鋼結(jié)構(gòu)的施工仿真建模、公路工程的施工過程仿真、隧洞工程的施工仿真等，同時建立起相應(yīng)的模型.

2.5施工仿真中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的有效應(yīng)用

20世紀(jì)末虛擬現(xiàn)實技術(shù)被提出，并且很快得到有關(guān)領(lǐng)域的關(guān)注.該項技術(shù)集成了多項先進(jìn)技術(shù)，這些技術(shù)主要有計算機仿真技術(shù)、人體交互理論、人體工程學(xué)、傳感技術(shù)、計算機圖形學(xué)以及計算機技術(shù)等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)中計算機占據(jù)十分重要的地位，通過計算機及有關(guān)輸出、輸入設(shè)備進(jìn)行逼真、多感官三維虛擬世界的構(gòu)建.有學(xué)者提出這樣的觀點：21世紀(jì)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將成為信息技術(shù)的典型.虛擬現(xiàn)實技術(shù)相比于其他信息技術(shù)，其具備三維空間表現(xiàn)能力、人機交互式操作環(huán)境具有實時交互性，能給人帶來逼真的感受，使人機交互接口的研究領(lǐng)域更加廣闊，也有利于各類工程海量資料描述的形象具體化.并且，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠?qū)㈦y以觀察到的場景進(jìn)行有效創(chuàng)建和再現(xiàn)，促使人們更好地了解和掌握所描述對象的運動變化規(guī)律.系統(tǒng)仿真技術(shù)可以抽象的形式，客觀展示真實復(fù)雜的世界，并且展現(xiàn)客觀世界的運動形式，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)能夠促使系統(tǒng)仿真模型的驗證更加合理有效，并且能夠?qū)⒎抡娼Y(jié)果更好地進(jìn)行展示.就目前而言，在軍事、航天以及航空領(lǐng)域.虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)相對廣泛.并且，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在工程建模及仿真領(lǐng)域也將得到較好的發(fā)展.工程建模及仿真領(lǐng)域，由于工程規(guī)模較大、施工環(huán)境條件比較復(fù)雜，并且在建模及仿真過程中需要考慮全面，根據(jù)系統(tǒng)仿真的要求，選擇適用的仿真技術(shù)，動畫演示虛擬世界的造型，并且進(jìn)行有效的交互設(shè)計，可使以上問題得到有效的處理.

3結(jié)語

總而言之，建筑工程施工程序具有較強的復(fù)雜性，其涉及到的不確定性因素也多種多樣，施工方案是否合理、資源類別及數(shù)量是否滿足要求，等等諸多因素均對施工進(jìn)度產(chǎn)生較大的影響.如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)施工計劃編制方法，將始終無法取得令人滿意的效果.在此背景下，施工仿真技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，能夠促使這些問題得到有效的解決.目前，我國計算機仿真技術(shù)在工程項目施工管理中的應(yīng)用已經(jīng)取得較大的發(fā)展，例如蒙特卡洛模擬、循環(huán)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、Petri網(wǎng)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)等均在施工仿真中得到一定的應(yīng)用，并且取得較好的應(yīng)用成效.隨著社會的發(fā)展以及我國科技技術(shù)的提升，三維立體的可視化技術(shù)終將會實現(xiàn)，不僅能夠進(jìn)行一般仿真數(shù)據(jù)的提供，也能對施工具體過程進(jìn)行展示，從而為建筑工程項目施工管理提供更有效的幫助，促使我國建筑行業(yè)得到更好的發(fā)展。

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