土木工程隧道论文十篇

土木工程隧道论文篇1

关键词:软土;盾构隧道;纵向设计;地下工程

1 概述 当前大量地下隧道建设实践中,盾构施工法已成为城市地下隧道建设的主要施工方法,尤其地铁隧道。上海现有和正建的地铁隧道无一例外地采用这一方法施工。而上海同许多沿海城市一样是位于软土广泛分布的地层上,正是盾构隧道结构所处的软土环境导致大量的运营软土盾构隧道发生过量的纵向沉降或不均匀沉降,引起隧道渗水、漏泥或结构局部破坏,有时甚至会影响到隧道的正常运营[20][21]。

因此,深入研究软土盾构隧道纵向变形对隧道结构影响及考虑纵向变形的衬砌结构纵向设计理论是解决软土盾构隧道现存问题的关键,尤其是衬砌结构纵向设计方法。

2 衬砌结构纵向设计现状

目前,国内外对盾构法隧道衬砌结构设计主要采用横向设计。在国内,我国地下铁道及铁路隧道设计规范[6]中推荐使用荷载结构模型,而未考虑纵向变形的影响。《上海市地基基础设计规范》1999版中对盾构隧道纵向变形进行了一定的考虑[7],提出盾构隧道纵向不均匀沉降的影响是不可忽视的。尤其是盾构工作井和区间隧道的连接处;隧道底部下卧土层特性及分层突变处;覆土厚度急剧改变处等,都会有较明显的不均匀沉降。提出在设计中应按照预估的沉降差,设置适量的变形缝。规范还提到在施工阶段和使用阶段,进行隧道结构的横向内力和变形 计算 时,在必要的时候宜考虑隧道纵向变形对横向内力和变形值的影响。

由于隧道纵向 问题 属于三维问题,其结构复杂,纵向结构 计算 模型尚不成熟。但也已经取得了一定的科研成果。在工程实测和室内试验基础上,已建立了一些隧道纵向结构计算模型。 目前 对软土隧道纵向结构的 理论 研究 主要分为:试验或实测 分析 法、数值分析法和理论解析法。在理论解析法中根据隧道接缝和螺栓简化 方法 的不同,日本学者提出了两种隧道纵向结构理论,一种是以村上博智及小泉淳[22]为代表的以轴向、剪切和弯曲弹簧模拟接缝和螺栓、以梁单元模拟衬砌环的梁一弹簧模型,它是将横向梁一弹簧模型移植到了隧道结构纵向(见图3);纵向粱一弹簧模型中每一衬砌环均由一直线粱模拟,各衬砌环间的接缝以弹簧模拟,因而在作纵向分析计算时单元较多,它可以模拟衬砌环和接缝性能有变化的隧道段,但其缺点也是明显的,即一般适合于线性分析,并且由于以单元作为基础,分析过程为矩阵形式,需要通过数值方法实现,所得结果需要进行再一次分析才能得到管片、螺栓应力和接缝张开度等关键数据。另一种模型是以志波由纪夫及川岛一彦[23～25]为代表的等效轴向刚度模型,该方法认为隧道在横向为一均质圆环、在纵向以刚度等效的方法将有环向接缝非连续的结构等效为连续均质圆筒。由于是直接从分析衬砌环向接缝和螺栓的受力变形性能出发得到等效模型,因此计算结果可直接给出管片和螺栓应力,并且在很多情况下可推导得到显式理论解, 应用 方便,但该方法也有未考虑预应力、只简单被认为是弹性地基上的直梁等缺点,然而,根据目前国内外的研究现状来看,轴向等效刚度方法是当前隧道结构的纵向理论研究中提出的最好的方法。该法为研究盾构隧道纵向问题奠定了坚实的理论基础。 3 盾构隧道结构拼装型式 在我国,上海先期施工的盾构法隧道基本采用通缝拼装形式,而上海近期建设的隧道及广州和南京地铁盾构法隧道则全部采用错缝拼装形式,从而说明错缝拼装形式在抵抗纵向变形上优于通缝拼装形式。既然不同的拼装形式有不同力学效果,能够改变衬砌的纵向刚度及控制纵向裂缝和不均匀变形,那么采用更多不同力学效果的拼装形式就成为解决当前软土盾构隧道结构纵向问题的另一关键问题。

4 软土盾构隧道结构存在问题

从当前工程设计的实际应用和理论研究进展分析可得出软土盾构隧道衬砌结构在考虑纵向问题时的不足之处:缺乏与纵向理论要求接近的衬砌形式;现有的纵向理论缺乏与工程实际的结合;衬砌拼装形式单一(不能协调纵向不均匀变形);衬砌管片材料在同一工程中单一;衬砌管片宽度在同一工程中单一;纵向线形不合理。

5 软土盾构隧道纵向设计展望

为克服软土盾构隧道现存问题,必须从以下两方面来解决:

(1) 从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度的变化,使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。

(2) 在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期 发展 阶段,其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计),使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势,更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降,导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营),避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态,因此,可节约大量资金。

总之,软土盾构隧道结构纵向设计理论,不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要,也是 社会 发展的需要。它不仅具有理论价值,而且更具重要的经济意义和社会意义。

参考 文献 :[2] 黄宏伟.城市隧道与地下工程的发展与展望[J].地下空间,2001,21(4):311-317

[3] 刘建航,侯学渊.盾构法隧道[M].北京: 中国 铁道出版社,1991

[4] 陈基炜,詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及 规律 分析[J].城市地质,2000,(2):51-56[6] GB50157-92.地下铁道设计规范[S]

[7] DGJ08-11-1999 上海市地基基础设计规范[S]

[8] WorkingGroupNo.2,ITA,GuidelinesfortheDesignofShieldTunnelLining[R].2000,15(3):303-331

[9] DesignandConstructionofTransportationFacilities[R],Re searchingReportofATRB,2000[11] (日本)土木学会.日木隧道标准规范(盾构篇)及解释[M]刘铁雌译,关宝树校.成都:西南 交通 大学出版社,1988[13] P.M.Donde,J.J.Wang.Sheartransferthroughboltsinsegmentaltunnellinings[J].TowardsNewWorldsinTun nelling.Balkerna,Rotterdam,1992:295-301[15] 朱合华,崔茂玉,杨金松.盾构法衬砌管片的设汁模型与荷载分布的研究[J].岩土工程学报.2000,22(2):190-194

土木工程隧道论文篇2

关键词:软土;盾构隧道;纵向设计;地下工程

1 概述

随着世界经济的全球化和社会的不断进步，人们对自身的生存环境质量的要求愈来愈高，致使城市化水平迅速提高，城市规模不断扩大。城市成为世界各国、各地区的政治、经济、文化发展中心。然而，为城市建设的可持续发展、资源的节约和环境的保护，城市建设者越来越多地开发利用一切可以利用的有限生存空间，尤其是城市的地下空间，以建设给水、排水、能源、交通等地下隧道。然而，随着地下空间的开发利用，越来越多的地下结构由于使用过程中的过量不均匀变形而致的对地下结构本身及其周围环境的影响也愈加严重[1][2]。例如，在地下动水压力的作用下，上海市金山海水引水工程中的盾构隧道(见图1)下卧土层的水土流入隧道，隧道随之产生纵向沉降和弯曲，导致环向接缝进一步张开和水土流失增加，最终导致破坏性纵向变形和破坏性横向受力状态，最大相对不均匀沉降达到了18cm，横向直径变化最大超过10cm[3]。上海市地铁一号线于1995年4月正式建成投入运营。经过长期的变形监测发现，隧道在长期运营中的沉降及不均匀沉降相当大，许多隧道段的沉降和不均匀沉降一直在发展，而且没有收敛的趋势[4]。至2001年底人民广场站-新闸路站之间的区间隧道最大累计沉降量超过200mm;黄陂南路站-人民广场站之间的区间隧道差异沉降量近100mm(详见图2)。过大的不均匀变形已对隧道的结构、接头防水构成威胁。到目前为止，虽然管片遭到破坏的情况极少，但在一号线已发现道床与管片之间发生开裂现象，在汉中路站至黄陂南路站之间已经发现至少5处整体道床与管片之间发生开裂和脱节现象，断断续续累计达300m。经过调查发现，基本上都是由于隧道局部较大的不均匀沉降造成[5]。另外由于纵向不均匀变形造成管片接缝变形增大，一号线的区间隧道渗漏水的地方很多，漏水点主要集中在环缝、封顶块相连的“十字缝”等处，而环缝漏水是最难处理的。随着隧道纵向不均匀变形的发展，隧道漏水的情况越来越多，甚至会影响地铁的正常运营。

当前大量地下隧道建设实践中，盾构施工法已成为城市地下隧道建设的主要施工方法，尤其地铁隧道。上海现有和正建的地铁隧道无一例外地采用这一方法施工。而上海同许多沿海城市一样是位于软土广泛分布的地层上，正是盾构隧道结构所处的软土环境导致大量的运营软土盾构隧道发生过量的纵向沉降或不均匀沉降，引起隧道渗水、漏泥或结构局部破坏，有时甚至会影响到隧道的正常运营[20][21]。

因此，深入研究软土盾构隧道纵向变形对隧道结构影响及考虑纵向变形的衬砌结构纵向设计理论是解决软土盾构隧道现存问题的关键，尤其是衬砌结构纵向设计方法。

2 衬砌结构纵向设计现状

目前，国内外对盾构法隧道衬砌结构设计主要采用横向设计。在国内，我国地下铁道及铁路隧道设计规范[6]中推荐使用荷载结构模型，而未考虑纵向变形的影响。《上海市地基基础设计规范》1999版中对盾构隧道纵向变形进行了一定的考虑[7]，提出盾构隧道纵向不均匀沉降的影响是不可忽视的。尤其是盾构工作井和区间隧道的连接处;隧道底部下卧土层特性及分层突变处;覆土厚度急剧改变处等，都会有较明显的不均匀沉降。提出在设计中应按照预估的沉降差，设置适量的变形缝。规范还提到在施工阶段和使用阶段，进行隧道结构的横向内力和变形计算时，在必要的时候宜考虑隧道纵向变形对横向内力和变形值的影响。

目前，国内针对软土盾构法隧道采用的设计模型主要为匀质圆环和弹性铰法[13～17]，皆可用弹性方程解。前者主要用于使用阶段的设计验算，后者主要用于施工阶段的设计验算。在国外，国际隧道协会(InternationalTunnelAssociation)在1978年成立了隧道结构模型研究组，收集各会员国采用的地下结构设计模型。并于2000年编写出了《盾构隧道衬砌设计指南》[8]，为各国盾构隧道结构的设计指明了基本原则。其中将结构模型分为四类:连续体或不连续体模型、作用与反作用模型、收敛-约束模型和工程类比法。这与我国学者刘建航、侯学渊[5]的分类(经验类比模型;荷载结构模型;地层结构模型;收敛限制模型)基本相同。同时在《盾构法隧道设计指导》中提出在必要时将隧道纵向沉降的影响列入荷载类别的特殊荷载项予以考虑。美国交通运输研究协会在2000年度报告[9]中就提到，很多处于软土中的隧道、管道的破坏或出现问题就是由于纵向不均匀沉降而产生的。最多的一种情况就是由于下卧土层土性沿纵向分布不均匀而产生的纵向不均匀沉降。因此美国交通运输研究协会在2000年提出了隧道“纵向设计”的概念，并计划开始进行这方面的研究工作。由此可见，在现行的设计规范中还没有纵向设计的相关内容，但是，结构的纵向问题对结构的影响已经引起广大学者关注。因此，开展纵向设计相关研究具有重大现实意义。

由于隧道纵向问题属于三维问题，其结构复杂，纵向结构计算模型尚不成熟。但也已经取得了一定的科研成果。在工程实测和室内试验基础上，已建立了一些隧道纵向结构计算模型。目前对软土隧道纵向结构的理论研究主要分为:试验或实测分析法、数值分析法和理论解析法。在理论解析法中根据隧道接缝和螺栓简化方法的不同，日本学者提出了两种隧道纵向结构理论，一种是以村上博智及小泉淳[22]为代表的以轴向、剪切和弯曲弹簧模拟接缝和螺栓、以梁单元模拟衬砌环的梁一弹簧模型，它是将横向梁一弹簧模型移植到了隧道结构纵向(见图3);纵向粱一弹簧模型中每一衬砌环均由一直线粱模拟，各衬砌环间的接缝以弹簧模拟，因而在作纵向分析计算时单元较多，它可以模拟衬砌环和接缝性能有变化的隧道段，但其缺点也是明显的，即一般适合于线性分析，并且由于以单元作为基础，分析过程为矩阵形式，需要通过数值方法实现，所得结果需要进行再一次分析才能得到管片、螺栓应力和接缝张开度等关键数据。另一种模型是以志波由纪夫及川岛一彦[23～25]为代表的等效轴向刚度模型，该方法认为隧道在横向为一均质圆环、在纵向以刚度等效的方法将有环向接缝非连续的结构等效为连续均质圆筒。由于是直接从分析衬砌环向接缝和螺栓的受力变形性能出发得到等效模型，因此计算结果可直接给出管片和螺栓应力，并且在很多情况下可推导得到显式理论解，应用方便，但该方法也有未考虑预应力、只简单被认为是弹性地基上的直梁等缺点，然而，根据目前国内外的研究现状来看，轴向等效刚度方法是当前隧道结构的纵向理论研究中提出的最好的方法。该法为研究盾构隧道纵向问题奠定了坚实的理论基础。

3 盾构隧道结构拼装型式

盾构隧道结构是由管片在环向和纵向通过螺栓连接而成的非连续结构。由于预制钢筋混凝土管片经济、耐久及强度高，所以成为目前国内外的盾构法隧道管片的主要形式。盾构隧道衬砌结构拼装型式有两种:错缝拼装衬砌与通缝拼装衬砌[10][11][12][19]。这两种拼装型式的不同之处在于;错缝拼装衬砌由于相邻环管片间结构刚度沿环向分布的不同，虽然受到的初始荷载基本相同，但结构变形却不同、引起的地层反力不同，地层反力的不同又加剧了结构变形的不同。由于相邻环之间存在联系，如连接螺栓、环面凹凸榫槽和环面间的摩擦又阻碍了结构变形的不同，使结构变形与荷载及地层反力分布的不同限于一定的范围之内。而通缝拼装衬砌由于相邻环管片间结构刚度沿环向分布相同，受到的初始荷载也基本相同。因此，结构变形基本相同、引起的地层反力也基本相同。虽然，通缝拼装衬砌每一环横向变形也受到相邻环的嵌固和约束，但这种约束和影响的效应错缝比通缝更显著。衬砌环间的这种相互作用非常复杂，因此错缝衬砌内力与变形的计算也比较复杂，其计算模型与计算方法还在深入研究之中。

在我国，上海先期施工的盾构法隧道基本采用通缝拼装形式，而上海近期建设的隧道及广州和南京地铁盾构法隧道则全部采用错缝拼装形式，从而说明错缝拼装形式在抵抗纵向变形上优于通缝拼装形式。既然不同的拼装形式有不同力学效果，能够改变衬砌的纵向刚度及控制纵向裂缝和不均匀变形，那么采用更多不同力学效果的拼装形式就成为解决当前软土盾构隧道结构纵向问题的另一关键问题。

4 软土盾构隧道结构存在问题

从当前工程设计的实际应用和理论研究进展分析可得出软土盾构隧道衬砌结构在考虑纵向问题时的不足之处:缺乏与纵向理论要求接近的衬砌形式;现有的纵向理论缺乏与工程实际的结合;衬砌拼装形式单一(不能协调纵向不均匀变形);衬砌管片材料在同一工程中单一;衬砌管片宽度在同一工程中单一;纵向线形不合理。

5 软土盾构隧道纵向设计展望

为克服软土盾构隧道现存问题，必须从以下两方面来解决:

(1) 从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度的变化，使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。

(2) 在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期发展阶段，其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计)，使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势，更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降，导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营)，避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态，因此，可节约大量资金。

总之，软土盾构隧道结构纵向设计理论，不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要，也是社会发展的需要。它不仅具有理论价值，而且更具重要的经济意义和社会意义。

参考文献

[1]　黄宏伟，臧小龙.盾构隧道纵向变形性态研究分析[J].地下空间，2002，22(3):244-251

[2]　黄宏伟.城市隧道与地下工程的发展与展望[J].地下空间，2001，21(4):311-317

[3]　刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京:中国铁道出版社，1991

[4]　陈基炜，詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及规律分析[J].城市地质，2000，(2):51-56

[5]　王如路，周贤浩，等.近年来上海地铁监护发现的问题及对策[A].中国土木工程学会隧道及地下工程学会地下铁道专业委员会第十四届学术交流会论文集[C].2001:239-242

[6]　GB50157-92.地下铁道设计规范[S]

[7]　DGJ08-11-1999 上海市地基基础设计规范[S]

[8]　WorkingGroupNo.2，ITA，GuidelinesfortheDesignofShieldTunnelLining[R].2000，15(3):303-331

[9]　DesignandConstructionofTransportationFacilities[R]，Re searchingReportofATRB，2000

[10]　廖少明，黄钟晖.关于盾构法隧道采用错缝拼装技术的探讨[J].现代隧道技术，2001，38(6):19-23

[11]　(日本)土木学会.日木隧道标准规范(盾构篇)及解释[M]刘铁雌译，关宝树校.成都:西南交通大学出版社，1988

[12]　I.Hudoba.ContributiontoStaticAnalysisofLoad-bear ingconcreteTunnelLiningBuiltbyShield-drivenTech nology[J].TunnelingandUndergroundSpaceTechnology，1997，12(1):55-58

[13]　P.M.Donde，J.J.Wang.Sheartransferthroughboltsinsegmentaltunnellinings[J].TowardsNewWorldsinTun nelling.Balkerna，Rotterdam，1992:295-301

[14]　G.FukuchiThePresentandfutureofMechanizedtunnelWorksinSoftGround[J].TunnellingandUndergroundSpaceTechnology，1991，6(2):175-183

[15]　朱合华，崔茂玉，杨金松.盾构法衬砌管片的设汁模型与荷载分布的研究[J].岩土工程学报.2000，22(2):190-194

[16]　Kuwahara，Yamazaki，Grounddeformationmechanismofshieldtunnelingduetotailvoidformationinsoftclay[A]，ProceedingsofTheFourteenthInternationalConferenceonSoilMechanicsandFoundationEngineering[C].1997:1457-1460

[17]　R.J.MairandR.N.Taylor，Boredtunnelingintheurbanenvironment[A].ProceedingsofTheFourteenthInterna tionalConferenceonSoilMechanicsandFoundationEngi neering，1997:2353-2380

[18]　Akaqi，Komiya.Finiteelementanalysesofinteractionofapairofshieldtunnel[A].ProceedingsofTheFourteenthInternationalConferenceonSoilMechanicsandFoundationEngineering，1997，13:1449-1452

[19]　黄钟晖.盾构法隧道错缝拼装衬砌受力机理的研究[D].2001:12-86

[20]　林永国.地铁隧道纵向变形结构性能研究[D].2001:8-78

[21]　臧小龙.软土盾构隧道纵向结构变形研究[D].2002:18-86

[22]　小泉淳，村上博智，西野健三.ツ—ルドトネルの方向特性のモデルイヒにつぃて[A].土木学会论文集[C]，1988:79-88

[23]　高松伸行，等.二次覆工されたツ—ルドトンネル方向曲げ特性のモデル化につぃて[A].土木学会论文集[C].1993:97-106

[24]　志波由纪夫，川岛一彦，大日方尚己，加尚史.ツ—ルドトネルの耐震解析にる手方向覆工刚性の评价法[A].土木学会论文集[C].1988:319～327

土木工程隧道论文篇3

认识实习学生是以技术人员助手的身份参加土木工程建造的现场施工和管理工作，在实习前已学完所有基础理论课程，以及《钢筋混凝土结构基本构件》，《地基与基础》，《土木工程施工》和《工程造价》等专业课程；在实习中应深入土木工程施工现场，认真实习，获取直接知识，巩固所学理论，完成实习指导人（现场工程师或技术人员）所布置的各项工作任务，培养和锻炼独立分析问题和解决问题的能力。其主要要求为：

1，通过实习了解建筑构造，结构体系及特点；了解某些新建筑，新结构，新施工工艺，新材料和现代化管理方法等。丰富和扩大学生的专业知识领域。

2，通过生产实习，使学生对典型土木工程的单位或分部工程的结构构造，施工技术与施工组织管理等内容进一步加深理解，巩固课堂所学内容。了解拟定典型分部分项工程的施工方案和控制施工进度计划的方法。

3，通过现场实习了解建筑业企业的组织机构及企业经营管理方式；对施工项目经理部的组成，施工成本的控制，生产要素的管理有所了解。

4，参加实际生产工作，灵活运用已学的理论知识解决实际问题，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

5，学习广大工人和现场技术人员的优秀品质，树立刻苦钻研科学技术为祖国现代化多作贡献的思想。学习土木工程施工质量管理的基本方法；对土木工程施工质量的过程控制有所了解。了解现行的国家有关工程质量检验和管理的标准。

二、实习内容

1，看懂实习工程对象的建筑，结构施工图；

了解工程的性质，规模，生产工艺过程，建筑构造与结构体系，地基与基础特点等，提出个人对设计图纸的见解。

2，参加单位工程或分部工程的施工组织管理工作（完成下列的1~2项）；

①参与拟定施工方案（土方工程和基础工程施工方法，主要承重结构施工方法，屋面工程以及施工技术措施等），并独立完成部分工作。当已有施工方案时，可通过熟悉方案并结合现场实践提出个人见解。

②参与编制工程施工进度计划或施工平面图，当已有此两种资料时，可通过了解编制方法，执行情况和现场管理等提出个人见解。

③完成单项作业设计工作（模板配板设计，土方工程施工设计，整体式钢筋混凝土基础或大型设备基础施工设计，构件预制与安装工程施工设计及装修工程施工设计等）。

④参加或熟悉施工预算的编制；

⑤参加施工项目管理实施规划的拟定。

3，学习1~2个主要工种工程的施工方法，操作要点，主要机具设备及用途，质量要求以及本人提出的合理化建议及设想等；

4，了解施工单位的组织管理系统，各部门的职能和相互关系，了解施工项目经理部的组成，了解各级技术人员的职责与业务范围；

5，了解新技术，新工艺，新材料及现代施工管理方法等的应用，了解施工与管理的新规范；

6，参与现场组织的图纸会审，技术交流，学术讨论会，工作例会，技术革新，现场的质量检查与安全管理等；

7，了解在施工项目管理中各方（业主，承包商，监理单位）的职责；

8，了解施工项目管理的内容和方法。

三、实习程序与实习安排

在实习前，土木工程学院负责对实习学生进行实习动员。生产实习的方式主要有集中实习和分散实习两种，实习学生根据具体情况进行选择。对分散实习这种方式学院事前加强管理（审核接收实习生的单位的情况），事中严格检查（派有经验的教师到实习集中城市检查），事后认真评审（派有施工经验的教师评审生产实习日记，实习报告，并组织答辩）。

实习过程随具体工程而定。

土木工程专业的生产实习一般安排在工程测量，工程材料，钢筋混凝土结构，土木工程施工等相关课程结束后开始，在第六学期末和第七学期初之间进行（有时需利用一部分的暑假时间），时间为一周。

四、实习方法与实习指导

生产实习的组织形式主要有集中实习和分散实习两种。

1，集中实习：由土木工程学院组织实习队，委派带队教师带领实习生在事先联系好的实习单位，学生服从分配，积极主动的到所派遣工地进行实习，到工地后应尽快地了解所在实习单位的组织结构及工程情况，主动找实习指导人联系，服从指导人的安排，为圆满地完成实习任务而努力工作。

2，分散实习：由实习学生自己联系实习单位。实习生在联系好。习单位后及时将联系实习回执（见附录一）寄给土木工程学院教学办公室，经审核同意后方可进行实习；学生进入实习工地后，在现场实习指导人（工地上具有一定职称技术管理人员）的指导下，根据实习大纲要求和实习项目的特点制定实习计划；在实习期间，实习生应与指导人经常保持联系，并按照计划完成生产实习的各部分实习内容，记录实习日记，自觉遵守实习纪律和有关规章制度，接受日常实习考评，在分散实习生较集中的城市，土木工程学院委派教师进行期间检查和指导。实习结束后，应认真整理和完成有关实习成果，并接受实习答辩。

五、实习总结

实习单位应选择有一定施工水平和技术能力的施工企业，不宜选择设计单位，业主单位和工程监理单位作为实习单位。实习对象应选择中型的工业与民用建筑工程，其结构类型应以钢筋混凝土结构，多层砖混结构，装配式单层工业厂房为主，所选项目，应尽可能在基础和主体结构施工高峰时期，以一个项目为主要实习对象并兼顾其他分部分项工程，实习期间应参加两个以上分部分项工程的施工。实习单位应具备中级以上技术职称施工技术与管理人员。

土木工程实习计划书一、实习目的

将学习的理论知识运用于实践当中，反过来还能检验书本上理论的正确性，有利于融会贯通。同时，也能开拓视野，完善自己的知识结构，达到锻炼能力的目的。让我们对本专业知识形成一个客观，理性的认识，从而不与社会现实相脱节。

二、实习时间

20xx年xx月xx日至20xx年xx月xx日

三、实习地点

xxxx地区

实习团队：土木工程道桥专业全体师生。

四、实习要求

（1）实际观察各种路桥模型，理论联系实际，认识并了解路桥的结构。

（2）通过自己实地的观察并记录，了解公路的交通量，计算一般地市内公路桥梁的交通压力。

（3）了解板的配筋方法、施工要领。

（4）了解桥梁交通中的作用、及其与道路线型的主从关系。

（5）了解桥址选择依据，及其与河流走向的关系的内容和要求。

（6）了解立交在城市交通中的作用及其主要组成部分。

（7）了解桥梁、板桥、斜拉桥等的结构构造特点。

五、实习内容

实习期问我们一共听了两个讲座，分别由老师给我们讲述了专业方面的最新成果与进展。即河南理工大学土木工程学院土木工程道桥教研室的李辉老师与褚怀宝老师讲的，给我们做的是关于道路工程及隧道工程的报告，甘老师从道路工程的起源讲到最新一些道路发展的现状，从能源与环境的关系着重强调了，做为新一代的祖国建设者不仅要存结构上，形式上令人满意，还要做到节约，与环境的相和谐的发展观。以下为简要记录：道路工程学是从事道路的规划、勘测、设计、施工、养护等的一门应用科学和技术，是土木工程的一个分支。道路通常是指为陆地交通运输服务，通行各种机动车、人畜力车、驮骑牲畜及行人的各种路的统称。道路按使用性质分为城市道路、公路、厂矿道路、农村道路、林区道路等。城市高速干道和高速公路则是交通出入受到控制的、高速行驶的汽车专用道路。道路工程历史源远流长。历最早的原始社会人群，因生活和生产的需要，形成天然原始的人行小径。以后要求有更好的道路，取土填坑，架木过溪，以利通行。当人类由原始农业到驯养牲畜后，逐渐利用牛、马、骆驼等乘骑或驮运。这种生产力的飞跃进一步要求更适用的道路，因而出现驮运道。

道路工程学的研究内容主要有：道路网规划和路线勘测设计、路基工程、路面工程、道路排水工程、桥涵工程、隧道工程、附属设施工程和养护工程等。道路网规划应考虑各种交通运输综合功能的协调发展，路网布局的完善。路线勘测设计应选定技术经济化的路线，对平、纵、横三个面进行综合设计，力争平面短捷舒顺、纵坡平缓均匀、横断面稳定经济，以求保证设计车速、缩短行车时问、提高汽车周转率。对路基、路面、桥梁、隧道、排水等构造物进行精心设计，在保证质量的条件卜降低施工、养护、运营和交通管理等费用。

路基既是路线的主体，又是路面的基础并与路面共同承受车辆荷载。路基按其断面的填挖情况分为路堤式、路堑式、半填半挖式三类。路肩是路面两侧路基边绦以内地带，用以支护路面、供临时停靠车辆或行人步行之用。路基土石方工程按开挖的难易分为土方工程与石方工程。路基工程在道路建设中，工程量大、占地广，常为控制施工进度的关键，故要求尽可能与沿线农田水利建设相结合并力争节约用地；按照标准设计，严格控制施工质量，保证路基具有足够的强度和稳定性；搞好排水和防护加固工程，沿河路基应注意不被洪水淹没冲毁；填方工程应慎选土质并分层夯实，对其密实度和含水量进行现场控制；冰冻地区还应设置防冻层或设置隔水层和隔温层，切断毛细水，减少负温差的不利影响；当路线通过悬岩峭壁需修建悬出路台或半山桥，陡峻坡则需修筑挡墙、石砌护坡或护脚等工程以保证路基和山体的稳定；当路线不能避让必须通过特殊或不良地质、水文的地区或路段时，路基工程应针对其具体情况和特征，采取防治措施。为适应行车作用和自然因素的影响，在路基上行车道范围内，用各种筑路材料修筑多层次的坚固、稳定、平整和一定粗糙度的路面。其构造一般由面层、基层（承重层）、垫层组成，表面应做成路拱以利排水。路面按其使用特性分为高、次高、中级、低级路面四级。按其在荷载作用下的力学特性，路面可分为刚性路面和柔性路面。水的作用是造成路基、路面和沿线构筑物的病害和冲毁的主因。

根据来源不同分为地表水和地下水。地表水若沿道路表面流向或渗入路基土内时，可能将冲毁路基的路肩和边坡以及路面；地下水能使路基湿软，降低土基强度和路面承载力，严重时可引起翻浆或边坡滑坍，导致交通中断。排水工程要与水利灌溉相配合，地面排水和地下排水兼顾，路基路面排水与桥涵工程相结合。

总的要求是查明情况，全面考虑，因地制宜，就地取材，防重于治，经济适用，多种措施，综合治理，构成一个统一的排水系统。

褚怀宝老师讲到隧道和地下工程随着我国经济和人民生活水平的提高而进一步发展和推广。隧道和地下工程已经是解决我国交通和工业的和很有前景的一门科学。隧道是一1种地下工程结构物，通常是指修筑在地下或山体内部，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线通过的通道。隧道一般包括交通运输方面的铁路、公路、航运和人行隧道；城市地下铁路和海底、水底隧道；军事工程的各种国防坑道；水利发电工程方面的各种水工隧道或隧洞等。

隧道工程是指从事研究和建造各种隧道的规划、勘测、设计、施工和养护的应用科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。目前，大部分隧道的设置以交通运输为主要目的，穿越山岭、河流、港湾等障碍，修建地下铁道，缩短交通线路，改善线形，可提到车辆行驶速度，以获得良好的经济效益和社会效益。除此之外，在水电工程中设置各类水工隧道可实现引水、排水、通风等目的；在市政工程中，设置各类公共隧道可实现污水排放、管线铺设等目的。隧道的这些功能，决定了其一般在长度方向上有较大的尺寸，多数长度为几千米道几十千米，有的甚至更长。而横断面的尺寸则相对较小，一般仅几米到几十米。断面较小的隧道，一般不作为交通设施，仅用于污水排放和水、气管道、电缆、通讯线路等敷设用途，这些通道常常也被称为隧硐、导沟、管沟等。断面较大、长度较短的隧道所形成的地下空问，一般有其专用功能，如作为地下变电站、地下停车场、地下仓库、地下广场等。

六、实习总结

首先，利用隧道可以实现各种运输线路直线等穿越山岭而不必盘山绕岭。

其次，隧道还可以改善线路中的车辆运行情况和提高线路的运行能力。

其三，隧道是一项隐蔽在地下、水下或山体内部的重要结构。

土木工程隧道论文篇4

关键词:地下隧道；新奥法；施工

中图分类号：TQ639.2 文献标识码：A 文章编号：

引言

《地下工程》作为土木工程专业道路桥梁方向的一门专业必修课，不仅在土木工程类院校的教学和课题研究中占有非常重要的地位，对于高速公路山岭隧道建设的管理、施工、设计、监理也显得尤为重要[1]。通过本学期以来近半年的学习，此课程分别从隧道的勘察、设计，围岩压力，钻爆发、盾构法施工等领让我们对地下工程有了由感性到理性的认识。

其中，新奥法由于在国内各大隧道工程施工中被广泛应用，自然而然地成为了自始至终贯穿于课程的重点内容。

1 概述

新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称。原文是New Austria Tunneling Method简写为NAIM。与法国称为的收敛—约束法或有些国家所称的动态观测设计施工方法的基本原则相一致。[2]传统的矿山法施工,为地下隧道暗挖施工技术奠定了基础。上世纪60年代,喷射混凝土和锚杆技术的出现,使得新奥地利施工法得以被提出。新奥法的基本观点是把岩体视为连续介质，在粘、弹、塑性理论指导下，根据在围岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到破坏有一个时间效应，通过适时构筑柔性、薄层且能与围岩紧贴的初期支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩体本身为支护结构的主要组成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的承载圈，从而形成长期稳定的支护结构。[3]其核心内容是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测加监控来指导地下工程的设计与施工。

事实证明,在铁路隧道设计施工中采用新奥法,可节省大量木材,改善施工条件,也为大型施工机械化作业提供了条件。但就目前情况看，隧道施工中还经常出现塌方现象，这充分说明对新奥法的使用还掌握得不好。[4]

2 新奥法的基本原则

新奥法的基本施工原则可归纳为“少扰动、早喷锚、勤两侧、金封闭”。

(1)隧道的承载部分主要是围岩;尽可能不破坏围岩强度;极力防止围岩松动;

(2)避免围岩处于单轴及两轴受力状态;

(3)适时进行衬砌;衬砌要薄,以防止产生弯矩;用钢筋网、锚杆加强衬砌而不要增加厚度;

(4)依据围岩变形量测来决定衬砌方法和时间;

(5)衬砌不能有缺口,以保证圆环作用;圆化衬砌棱角,以避免应力集中;

3 施工方法分类

施工方法根据断面分块情况和开挖顺序分类如下:

3.1全断面法

常用在I一11类硬岩中,利于组织大型机械化作业,提高施工速度,可采用深孔爆破。

3.2台阶法

长台阶法一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨,施工中上、下部可配属同类型较大型机械平行作业或交替作业。在短隧道或工一n类硬岩长隧道可一次将上半断面挖通后,再挖下半断面。当施工干扰少,机械配套,测量较简单,可进行单项作业。

短台阶法上台阶长度小于5倍洞跨,但大于1一1.5倍洞跨,适用于W一V类围岩,可缩短仰拱封闭时间,改善初期支护受力条件,但上台阶施工干扰较大。

超短台阶法上台阶仅超前3m-5m,断面闭合较快。此法多用于机械化程度不高的各类围岩地段,当遇软弱围岩时需慎重考虑,必要时采用辅助施工措施稳定开挖工作面以保证施工安全。

3.3分部开挖法

台阶分部开挖法(环形开挖留核心法)适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。核心土支挡开挖工作面,利于及时施作拱部初期支护,增强开挖工作面稳定。在拱保护下开挖核心土,安全性好,一般环形开挖进尺为0.sm~1.Om左右,不宜过长,上下台阶可用单臂掘进机开挖。上下台阶距离在洞跨10m左右时取一倍洞跨,洞跨为sm左右时可取2倍洞跨;

单侧壁导坑法适合于围岩较差、跨度大、地表沉陷难于控制时。此法单侧壁导坑超前,中部和另一侧断面采用正台阶法施工,故兼有正台阶法和双侧导坑法的优点,且洞跨可随机械设备和施工条件决定;

双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道,地表下沉量要求严格,围岩条件特别差时配合辅助施工方法安全可靠,但是速度慢、造价高。采用台阶法施工时,下半断面的落底和封闭应在上部断面初期支护基本稳定后进行。新奥法施工应根据地质和施工机具条件,尽量采用对围岩扰动少的开挖支护方法。[5]

4 目前新奥法存在的缺点

首先,新奥法需要进行专业的爆破设计,涉及到炮眼的布置及深度,还有每次所要装的药量,若设计不合理则有可能在放炮的过程中扰乱周围围岩的性状,造成开挖面过大即超挖或者会造成大面积欠挖。[6]

其次与断面(即掌子面或齐头)测量放样也有很大关系,若施工中测量控制不好,往往也会给施工带来麻烦或是超挖或是欠挖。

再次在开挖放炮、出渣后需要一段时间来进行人工初喷(即初期支护),造成工序循环间隔时间长。虽然新奥法在施工过程中还存在一些缺点,但是与传统的施工方法相比,还是先进了不少,相信随着科学技术的不断发展以及广大一线技术工人和科学工作者的努力,新奥法一定能不断得到完善,在祖国的基础建设中发挥重要作用。

5 结论

通过对《地下工程》的课程学习和总结，得出以下结论：新奥法是在总结前人的隧道工程经验后提出的一套隧道设计、施工新技术。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，将经验、量测和理论相结合，形成的一种隧道工程新概念和方法。新奥法作为一种概念提出来，确实是正确的，但是在应用上却不能僵化，如果生搬硬套新奥法中的某些施工技术，施工措施，不去理解新奥法这一概念的真谛而导致施工中的失败，是在所难免的。一般情况下，使用新奥法，都离不开控制爆破、锚喷支护与变形观测这三种手段。在地下工程开挖中，新奥法这一概念在我国已被广泛接受，但其施工方法是建立在钻爆法基础上，它更适用于较坚硬的岩层，对松软、破碎或粘结强度较差的地层，根据实际情况及时修改设计，改变施工方法，从而达到安全经济的目的。虽然新奥法在施工过程中还存在一些缺点,但是与传统的施工方法相比,还是先进了不少,相信随着科学技术的不断发展以及广大一线技术工人和科学工作者的努力,新奥法一定能不断得到完善,在祖国的基础建设中发挥重要作用。

参考文献

［1］贾仁辉，王成.隧道工程（第三版）[M].重庆：重庆大学出版社,2013.

［2］杨哲峰，高勇.地下隧道新奥法施工综述[J].水利规划与设计,2003, 21(4);40-48.

［3］贺宝桥.新奥法设计施工的原理[J].中国水运，2008，8 (6)：197-198.

［4］代高飞，应 松，夏才初等.高速公路隧道新奥法施工监控量测［J］．重庆大学学报:自然科学版，2004，27(2): 132－135．

土木工程隧道论文篇5

毕业设计存在的问题

学校为规范隧道工程毕业设计的指导和管理，对毕业设计的流程、质量控制体系、考核评价体系及设计成果等方面进行规范，并对如何更好地开展毕业设计指导进行了多个方面的探讨和借鉴，但还存在很多问题。主要表现在：选题与工程实际存在一定程度脱节；设计资料陈旧，没有及时更新，缺乏系统性；毕业设计成果欠规范，设计质量有待提高；设计过程管理不严格，学生态度不积极严肃；指导模式有待改进和完善。总体而言，目前本校隧道工程毕业设计在选题、指导、培养目标、参与主体的主观能动性、建立创新激励机制以及理论与工程实际相结合等方面还存在一些问题。

对我校隧道工程毕业设计的几点改进和完善建议

隧道工程是土木工程的一个分支，宽口径的土木工程专业是应用性、实践性很强的专业，其涵盖范围广泛，涉及的知识面宽，针对性强，其教学具有很强的实践性、社会性、综合性、创新性和群体性的特点。根据“湖南城市学院隧道工程专业人才培养计划”的教学培养目标，贯彻因材施教的育人原则，更好地体现理论教学、实践教学和科学研究“三元一体”的教学思想，适应厚基础、宽口径的专业培养要求，本校对隧道工程毕业设计的指导根据2010届、2011届与2012届毕业生的设计情况以及暴露的问题，和与多个学校的探索交流，主要针对设计前期、设计过程和设计后的总结提出了以下几点改进和完善的建议。

（一）充分做好设计前期工作

1.加强和落实好毕业实习，科学选题，提前选题。毕业实习能够让学生充分体验施工现场，将学习的理论和实践联系起来，成为学生为完成毕业设计很好的练兵场，因此教师应该加强毕业实习的落实。本校的毕业实习安排在第7个学期期末延续至寒假，因此尽量在满足教学安排的情况下，争

取较长的时间给学生体验，同时制定好相关的指导方案，有针对性地指定实习内容，并要求做好实习日志和报告并据此进行毕业实习答辩和评定。毕业设计成功与否，效果如何，与毕业设计选题密切相关，题目选择要满足教学要求，还应达到专业培养目标的教学大纲要求，尽量结合生产实际、科学研究的任务，同时还应适当反映本专业领域的发展水平和前沿动态。另外，要切合学生实际知识水平和应用能力，特别是毕业设计内容还应该结合学生毕业分配的去向，2010届、2011届与2012届曾经参与过隧道工程技术工作的毕业生反馈的信息表明，由于选择与工作相关的毕业设计课题，确实受益匪浅，他们能够更好更快地适应工作环境。因此，建议在学生毕业实习前由老师制定好选题，给定相关设计资料，特别重视给定详细的地质资料，让学生在施工现场重视对地质资料的分析、研究和使用，充分熟悉和巩固工程地质方面的专业知识，让学生在毕业实习期间有针对性地选好课题，同时学习和强化与之相关的内容，收集实用的资料，了解相关施工工艺。

2.做好资料搜集工作。选定了毕业设计题目，学生应该以此搜集相关的规范，教材（特别是《隧道工程》、《土木工程地质》、《结构力学》、《岩体力学》等）、参考文献、论文以及相关视频资料，同时熟悉隧道施工工序，认真阅读，回顾和读懂读透重要章节内容。这部分的工作量大而且对顺利完成毕业设计有着不可取代的作用，可能有的学生不积极，或者有些盲目，老师应该予以适当的指引，尽量避免学生做无用功。

（二）落实和抓好设计过程

在前期做好较为充分的设计准备后，本着“以人为本，教会生存，张扬个性”的指导方针，设计过程不仅学生要充分发挥主观能动性和创新性，指导老师也要加强对学生的指导工作，投入足够的时间和精力，同时学校要制定积极的管理措施作为有力的保障，从而保证毕业设计的顺利进行。

1“.模板化”设计与“个性化”设计相结合。本校隧道毕业设计由于在资料库储备方面还没有完善，所以毕业设计宜采用“模块化”。“隧道工程的模块化设计”的具体内容包括以下几个方面的基本内容：选线、建筑限界、洞门、衬砌、通风与照明、排水、施工方案、施工组织、概预算等。学生必须要有这几个方面的设计内容，但是为满足教学要求的深度和广度，又避免抄袭现象和充分发挥学生的积极探索和创新的精神，鼓励学生个性化发展，同时建议还采取“个性化设计”补充，在以上几个基本内容中采用其中1-2个版块进行深入的分析，研究和专项设计，有必要时可以辅助试验，施工现场考察。

2.正确对待计算机辅助设计。计算机辅助设计已经在工程设计得到广泛应用，计算机应用能力成为衡量毕业生能力的一个重要指标。毕业设计过程中要求毕业生结合本校师资队伍情况，以隧道工程为毕业设计对象，在毕业设计过程中合理使用计算机进行辅助设计，但同时为了避免学生抄袭和弱化学生实际动手能力，建议学校采用“手工+计算机辅助设计”相结合的模式。例如，首先学生必须掌握常用的办公软件，如：Word、Excel、Power-Point、AutoCAD、Project等，并能熟练地用来进行大部份毕业图纸的绘制与毕业计算书的编写；其次，对于部分非常重要的图纸，如建筑限界设计，紧急停车带设计，洞门平面图，洞门立面图，各类围岩衬砌设计及配筋图，爆破施工方案，路面结构图则必需采用手工绘制。同样，对于结构设计计算，要求学生学会相关软件，如Ansys、Midas-gts、Flac3D、Abaqus，同济曙光等进行结构受力计算和分析。但对基本的计算，如围岩压力的计算、衬砌配筋等，宜采用手算。此外，还应适当鼓励和引导学生进行与自己工作相关的设计和研究生学生学习，还可以较为深入地引导学生学习同望West，Origin科技绘图，以及Fortran90、VC++等计算机语言编程的应用。

3.教师指导模式的改进。指导老师精力和时间的投入、给予的耐心指导是学生顺利进行毕业设计的强有力保证。教师指导主要从以下几个方面进行改善和提高：

（1）在毕业设计过程中，指导老师不仅要进行业务指导，更要着眼于教书育人、提高学生综合素质和工程能力；不仅在设计选题和下达任务等环节“精挑细选”，更要在指导过程中“精雕细凿”，因材施教；不仅要对学生的出勤纪律、任务完成情况进行管理监督，同时要听取学生完成工作情况的汇报，关心学生的全面成长。因此老师可能采用多种指导方式，如直接与学生见面或者运用QQ、手机等联系方式进行指导，同时建议老师指定每周特定的时间为学生答疑解惑，尤其对于地质资料的阅读和衬砌设计部分，要适当补充相关文献、论文和专题形式的详细指导。

（2）指导老师应该根据学生的不同情况，摆脱以往“单行灌入式”的教学方法，改变学生“等、靠、要”的惰性心理，采取“因材施教”的方法。另外，还要特别注意锻炼学生自学能力，例如对于衬砌计算，他们不知道如何下手，指导老师可大致先讲述计算的基本环节及如何查阅相关资料的途径，然后放手让学生们自主去探究，最后再根据相关问题重点答疑。这样在学生的独立学习能力得到提高的同时，也让学生学会了如何规划处理工程问题。

（3）组成指导小组定期给予指导。隧道工程毕业设计是对所学专业的综合训练，它涉及岩土、地质、建材、力学、施工组织及概预算、结构设计原理等各个方面，涉及的问题多，知识面较宽，这就要求教师要分工协作，充分发挥各自的优势，以保证毕业设计指导的质量，因此建议成立隧道专项指导小组，小组教师适当地补充一些隧道工程专题讲座，并进行集体答疑，互相配合，避免独立指导下不全面的弊端；同时小组成员经常讨论指导毕业设计的经验与体会，对培养青年教师，提高其业务水平及指导毕业设计的能力也起到积极的作用。

（4）与其他院校多交流，相互借鉴。这三次的毕业设计指导通过与武汉大学、华中科技大学、中国地质大学（武汉）、中南大学、湖南大学、湖南科技大学等高等院校的师生相互交流，同时聘请相关教授（如华中科技大学王元汉教授）来本校进行毕业设计指导和相关知识讲座，为本校隧道工程以及其他毕业设计提供了很多的建设性建议，特别是对教师如何指导学生、引导学生积极思考、充分发挥主观能动性等方面有很大的促进作用，全面完善了本校土木工程毕业设计指导模式。

4.学校加强和落实好考勤制度和考核评价体系的管理。毕业设计的管理是一项复杂的系统工程。涉及毕业论文的选题、任务书的下达、开题、评审、答辩、成绩评定和归档等一系列程序。毕业论文的管理工作需要制定如教师指导、师生定期交流、论文审阅、考核标准和评级等一系列制度规范。虽然本校建立了一系列毕业设计管理制度，但其中却存在许多尚需完善之处，因此必须建立一套行之有效的管理实施办法、明确考核标准和指标。同时，必须强化贯彻制度的力度，将毕业论文的相关规定和条例落实到位。在实际执行中，对毕业设计成果质量要求不能放松，并且监督管理工作不能浮于表面，特别是对于出现问题的毕业设计，应更加严格要求，保证整改效果。

（三）设计后重视总结与完善

1.建立和完善科学的评价指标体系和评分标准。毕业答辩是考核毕业生分析问题、解决问题应变能力的一种手段，是对学生毕业设计水平的评估。组织好毕业答辩可提高学生整体的专业水准。目前，本校土木工程的答辩是按班级进行的，桥梁工程专业与隧道工程专业混在一块进行答辩，因此采取的毕业答辩模式有待改善。根据本校教学资源的具体情况，结合以往的答辩模式和借鉴山西铁路工程职业技术学院的答辩模式，本校土木工程目前的毕业答辩模式应该分专业进行，各个专业答辩小组组员由6人组成，由本专业学科带头人任组长，指导老师和专业老师各2名，聘请1名施工现场工程师或退休工程师参加答辩。毕业答辩内容宜由以下三个部分组成：

（1）毕业设计宣讲。由设计者口述完成，要求宣讲内容完整严谨，概念清楚，能正确运用图表，重点突出创新能力及涉猎可能夺得新工艺，新材料，新技术和对未知施工知识的探究，这里建议采用悬挂图纸，黑板板书和PPT演示相结合的方式，重在培养学生的表达能力。

（2）抽题答辩。指导老师根据设计过程需要的基本知识，必须掌握的重点知识，选好一定数量的答辩题，供答辩现场抽签答辩，这样可以激发学生的学习兴趣，营造一个生动、活泼的教学环境，为毕业生掌握基础知识提供一个很好的平台。

（3）提问答辩。参加答辩的老师提前阅读毕业设计，紧扣毕业设计进行随机提问答辩，学生即兴回答，要求能很快理解所提问题的实质，解答内容正确，论证确切，逻辑性强。

2.重视资料库的完善。就毕业设计这一教学环节而言，需要大量的设计资料做支撑，这既是教学任务的要求，也是资源积累和教学可持续发展的需要。目前，本校隧道工程的设计资料数量严重不足，参考书籍不全，规范没有及时更新等问题，这在一定程度上影响了毕业设计的质量和速度。因此，学校、老师和学生必须重视隧道设计资料的收集、整理和资源整合，除了补充和完善常规纸质资料外，应当发挥学校网络的优势，建立本校毕业设计专题专版。资料库的完善与整理包括：

（1）收录前届毕业设计提供的各种地形图和地质资料；

（2）收集各种隧道工程设计实例（包括常规的和特殊的案例）；教师实际完成的具有代表性的设计案例，突出特殊的设计；

（3）收集“模板化设计”中各个专项设计相关的技术论文等资料，形成各项专题多样化模板，建立专门的数据库供学生查询和利用；

（4）收录各种设计、施工、验收规范和图集等；同时对新的规范及时进行更新和公布。这样，通过集合各种优秀资源，不但实现了信息资源共享，满足了毕业设计的资料需要，还达到了积累资源和教学可持续发展的目的。

3.评定优秀指导教师和优秀毕业生。制定相关的政策，综合学生在设计过程中的努力程度，设计成果质量与答辩表现，每组评定适宜数量的优秀毕业生，同时根据指导老师的指导记录和对毕业生的问卷调查，评定毕业设计优秀指导教师数名。这样在设计过程中，学生与学生之间，老师与老师之间形成一种不断改进，不断提高的良好活跃的竞争氛围。

4.毕业答辩结束后，组织毕业生师生座谈会。毕业答辩结束并不意味着毕业设计的整体结束，还应该对毕业设计的指导模式和需要完善的政策和相关条例条文进行总结，完善本校对以后毕业设计的指导。建议本院在答辩结束后，进行1～2次毕业生设计师生座谈会，总结设计过程中遇到的专业问题，以及管理制度、指导方面和其他方面的问题，通过学生自主发言，老师补充的模式总结，例如在进行隧道衬砌受力数值模拟的时候，关于建模和后处理的难点问题，对于围岩压力的计算采取excel计算还是自行编辑的程序计算的问题，老师的指导环节如何设计更有效的问题等，为本校以后的隧道毕业设计提供参考。

由隧道工程毕业设计引发的几点教学建议

（一）开展“四年级本科生导师制”

我校土木工程专业现设有建筑工程、地下空间和道桥方向三个方向，根据本校的师资队伍，借鉴东南大学的人才培养模式，本校可以采取“本科生导师制”，采取学生和导师“双向选择”的方式，其目的和要求是：

（1）导师负责学生在大学四年的学习情况，包括专业课学习、参加课外科技活动和科技竞赛、参与土木工程试验等；学生根据自己学习的方向选择老师，有的放矢的跟随导师学习自己所关心的科研问题。

（2）导师主动关心学生的全面成长，通过与学生“交朋友”的形式，帮助学生克服遇到的学习，心理和生活方面的问题。

（3）导师尤其负责学生大四的毕业实习和毕业设计的指导工作。

（二）引导学生走进试验室，培养科学和严谨的学习态度

本校拥有土木工程试验中心，下设建材、力学、土工、结构、道路、桥梁等专业实验室。经过10余年的发展，现已成为具有一定规模的学校重点实验室之一。专业技术人员和师资力量雄厚，本中心拥有六层土木实验楼1栋，结构厂房1栋，实验设备约400余台套，拥有多台先进的大型设备、仪器，其中包括500吨压力试验机、结构疲劳试验机、全站仪、桩基检测仪、电子万能试验机、智能液塑限联合测定仪，多功能振动测试系统，超声波检测仪等。土木工程实验中心除承担全校工程类专业的实验教学任务外，还和湖南城市学院土木工程检测中心对外承接大量房建、道路、桥梁、岩土、测绘工程等方面的试验和检测项目，同时也是重要的科研基地。为充分利用这些实验设备，为引导学生将理论和实践联系，培养学生的综合素质和能力，本校应该放开手，制定试验室开放政策，老师引导学生多走进试验室，给予相关的试验课题，让学生自己动手，探索新知识，解决问题，培养科研能力和实践能力，使土木工程专业素养不断得到提高。

（三）引导学生积极参与土木工程检测项目，培养吃苦耐劳的工作作风

本校拥有土木工程检测中心，其是本校集产、学、研为一体的一个对外平台，拥有结构、道路、桥隧、建材、土工、测量6个实验室。检测中心严格按照要求建立了完善的质量管理体系，本校在满足教学要求的同时，应该充分利用这个平台，引导和鼓励学生参与其中的检测或实习、见习，提前体验土木工程的工作和需要具备的严谨科学的工作态度，从而可根据自己的兴趣爱好来强化专业学习和择业。

土木工程隧道论文篇6

[关键词]道床；沉降处理；施工技术

文章编号：2095-4085（2016）09-0116-02

本文通过阐述对地铁区间道床沉降后进行处理的施工技术，对道床沉降处理方案的选择、成品防护、安全防护、道床施工进行探讨。

1区间道床沉降的原因分析

各专家分析结论为，电缆隧道矿山法施工开挖面扰动，在全、强风化地层失水导致地铁盾构隧道变形，导致区间道床沉降。电缆隧道采用矿山法施工开挖，与地铁区间隧道平行走向，位于地铁隧道北侧。经现场测量下沉段与电缆隧道水平距离只有4.5m～5m（隧道边线距离）、垂直距离4m。

2区间道床沉降道床概况

城市区间隧道沉降地段为盾构结构类型，里程为ZDK7+260～ZDK7+400，合计140m。道床沉降地段为直线地段，道床类型为普通混凝土道床，设计坡度为11.8‰。

3方案的比选

经讨论，道床沉降地段处理采用两种处理方案，即普通整体道床和预制板整体道床2种道床类型。普通整体道床优点为施工方法成熟，施工简单，可操作性强；施工可采用散铺，大型设备需求量少，施工进度快，后期维修成本低。缺点是隧道内需完成大量施工作业，施工空间狭小，隧道内空气污染。预制板整体道床优点是预制板在工厂预制，其施工质量和进度能够满足要求，地下线隧道内施工作业量减少，地下线隧道内施工环境空气污染少。缺点是在圆形隧道内进行预制板施工，施工空间和精度要求高，各种轨旁设备需拆除，各专业均需重新组织施工，预制板需重新开模具，预制板预制时间周期较长，将导致整条地铁线路按原计划开通运营时间推迟。为了保证地铁整条地铁线路后续工作开展和按节点开通试运营，经过专家评审讨论，将区间道床沉降地段道床进行凿除后按原设计方案的普通道床类型重新进行施工。

4道床沉降地段道床处理施工方案

4.1成品防护及安全防护

目前左线区间接触网、区间疏散平台、电缆支架、消防及给排水管道已安装完成，列车限界检查、冷滑及热滑已完成；现隧道内通信、电缆、照明、消防设备等已安装完毕；再次对轨道进行施工势必会对其造成影响，现场成品防护至关重要。为确保现场成品不受影响，积极与各相关单位配合，对施工范围内的设备、电缆进行防护。

4.2道床沉降地段道床凿除

施工道床沉段区间为盾构区间，采用机械凿除振动较大，对盾构管片及电缆隧道造成影响，故采用人工空压机凿除整体道床的方式进行施工。根据施工现场情况，结合现场施工条件采用用90kW空压机1台带动十把风镐进行施工。对施工区域及前后30m范围内的扣件拆除（ZDK7+230～ZDK7+430），每隔6m左右将所拆钢轨用木枕架设起来，防止钢轨产生塑性变化。为防止钢轨在不同温度下产生胀轨、跑轨等现象，每隔5m安装一根桁架式轨枕用以固定轨道状态，同时拆卸下该区域段的扣件，放置于安全区域，避免扣件受到损害；采用一台90kW柴油动力系统空压机带动十把风镐进行混凝土凿除。凿除顺序为从上至下，从中间往两边进行。将空压机及风镐安装调试完成后，先用风镐将混凝土凿至高出设计标高2cm～3cm处。避免过凿混凝土对盾构管壁产生破坏，选择有凿除经验的工人用钢钎、铁锤慢慢凿除至盾构管壁。凿除过程中，有道床钢筋外露时，先用钢筋切割机将钢筋切除，再进行施工。

4.3道床沉降地段道床施工

普通整体道床施工流程图见图1所示。

对已凿除道床后的圆形隧道基底进行清理，用高压水清洗隧道管片表面至无浮渣、无积水；根据区间CPⅢ控制网点位进行平面和高程复测，测量成果满足道床施工要求；将区间沉降地段道床所需轨料用轨道车平板车运输至施工现场，采用人工搬运进行散落，要求散落均匀，间距为0.6m，用石笔在钢轨上画出轨枕位置，安装轨枕及扣件，放正轨枕；采

用CPⅢ轨检小车进行轨道调整，按照轨检小车操作程序对待调轨道进行仔细测量和数据采集，根据计算机显示的数据偏差人工调整轨排支撑架和斜撑，进行轨排平面、高程、超高的调整。轨道调整完成后应对前后轨道几何状态复测一遍，保证轨道平顺度；在轨排就位后，按图纸进行钢筋绑扎和防迷流焊接，防迷流焊接及设置满足道床杂散电流收集及引出设置要求；根据设计要求，此地段每6m左右设置一道

伸缩缝，缝宽20mm，采用沥青木板嵌缝。伸缩缝木板需牢固固定，避免混凝土浇筑时发生歪斜；由于调轨支架在道床范围内，将支架腿用PVC管套好，防止支架腿与混凝土接触。混凝土模板采用钢模，安装好模板，使其稳固牢靠；混凝土浇筑过程采用轨道车运送，泵送。需先将地泵吊至轨道车上并运输至施工现场，将混凝土罐车吊至轨道车平板上备用。要对混凝土进行振捣密实，浇筑完成后对混凝土表面进行抹面和压光处理；浇筑完成后，对施工现场的机具和垃圾及时清理。道床浇筑8～10h后进行土工布覆盖，洒水养护。混凝土强度达到5MPa时，对混凝土模板进行拆除；道床浇筑完成后，清理道床及道床与管片沟槽内垃圾，浇筑道床水沟混凝土，浇筑时严格按照轨排坡度控制好水沟面高程和抹面；将沥青模板剔除20mm深后清理干净，采用沥青灌注道床伸缩缝。

5结语

总之，在道床沉降处理中对已完成轨道与处理地段轨道线路状态的顺接是施工重点，现场安全和质量文明施工须受控。完成区间下沉段道床处理对整条地铁线路电客车调试和提前运营创造了条件。

参考文献：

土木工程隧道论文篇7

[关键词]深基坑;土方开挖;变形控制;地铁监护

太平洋广场二期工程由一幢39层高的办公楼、三层商业楼、三层会所组成,东靠襄阳北路,西连东湖路,南临淮海中路,距地铁一号线隧道外边线仅318m,隧顶埋深约-12170m。基坑占地面积4400m2,周边裙房区开挖深度912m,塔楼区及襄阳北路一侧挖深约11m,属深基坑工程,基础采用钻孔灌注桩及3m厚承台板。

1施工区域地质情况

基坑土体自上而下分为以下土层:①杂填土,上部夹碎砖、石子等杂物,下部以素填土为主,层厚1100～3140m;②粘土,含云母及铁锰结核,层厚015～211m;③灰色淤泥质粉质粘土,饱和,中～高压缩性,夹粉砂薄层,层厚为2155～5160m;④灰和淤泥质粘土,流塑,中压缩性,夹薄层粉砂,层厚为7140m～1010m;⑤粘土,饱和软塑,中～高压缩性,层厚3100～5160m,地下水位在地面下015m处。

2基坑围护及支撑方案

该基坑围护结构为宽600～800mm、深18～20m地下连续墙,北侧采用钻孔灌注桩(桩径Φ=1000mm,桩长l=18m),桩后运用两排搅拌桩止水,墙顶设置钢筋混凝土压顶圈梁以增强维护结构的整体性。基底以下采用水泥搅拌桩满堂加固,深度为5m,地铁隧道侧加固宽度达10m,水泥掺量为15%,基底以上为8%,深层搅拌桩加固区与地墙的缝隙处进行了压密注浆。

东湖路三角区侧墙体平面形状曲折,采用钢筋混凝土支撑和围囹,其余区域支撑采用双肢钢管支撑2Φ609×16mm,上、下两道支撑同轴布置,中心标高为-2140m和-7100m,平面形式为网格状纵横布置,八字撑采用型钢H400×20,支撑由组合钢构架600mm×600mm×20mm组合箱形钢围囹立柱支承,既加快施工速度又保证支撑的刚度,如图1。

3施工期间地铁保护措施

本工程区段地铁隧道处于含水量高、压缩性高、强度低、流变性大的饱和软粘土层中,极易受到毗邻的深基坑开挖而造成的周边土层移动的影响。

在施工工艺和施工参数上采用先中间后四周的盆式挖土方式,做到“分层、分区、分块、对称、平衡、限时”挖土支撑。地铁侧开挖留土宽度不小于4倍层深,增加基坑内近地铁侧区域内被动土体的保留时间以控制墙移,单块土体的挖土支撑控制在16～24h,垫层厚度增至300mm,当地下墙位移过大时采用在垫层内加设型钢支撑的应急预案,加强对周围环境、地铁隧道及基坑的监测,通过监测数据的反馈指导施工。

4基坑开挖

第一层土方开挖深度不足3m,由于基坑面积大,土体卸载后无任何支护措施达15d,对周边环境影响明显。基坑土体最大位移量累计达8mm,地铁隧道沉降为2mm,第一道钢支撑施力后,损失率达39%～57%。

图1基坑平剖面

第二层土方开挖具有深度大、难度高的特点,为确保地铁运营安全,首先开挖栈桥以西土体并架设支撑,南北向M、L、K支撑区域由北向南分层开挖且淮海路侧预留10m宽左右土体最后挖除,缩短围护墙无支撑暴露时间,接着掏槽开挖贯通东西向C、D、E支撑后完成钢栈桥以东及C撑以西的东北角,最后东南角全线贯通,施工期间每贯通一根支撑便立即施加预应力。第二层K撑区域土体开挖时支撑未能及时架设,淮海路侧基坑暴露时间超过36h,土体测斜日变化量持续大于1mm,之后邻近的地铁隧道沉降量陡升至013～015mmΠd,隧道管片收敛向基坑卸土方向拉伸量最大可达013mmΠd。第三层土体开挖时施工方增加挖土及支撑补焊工作的力量,分块挖土后立即浇注垫层,较快地完成了淮海路侧混凝土垫层,并对第二道钢支撑按原设计的120%复加轴力,有效地控制了基坑土移,淮海路侧基本保持稳定的状态,日变形量控制在015mm以内。

土方挖除结束后的一个月内加强截桩凿桩及钢筋绑扎的工作,完成了大底板混凝土的浇筑。从地下室结构施工至首层楼面结构全部浇筑完成的七个月时间内,地铁隧道变形总沉降量在815mm以内,管片未出现因施工造成的渗漏水、裂缝等异常现象,满足地铁保护技术标准和要求。

5施工监测结果及分析

5.1基坑开挖阶段监测工况

分为九个工况:第一层土方开挖前、第一道支撑完成(25d)、第二层土方及支撑完成(32d)、第一次复加轴力、第二次复加轴力、春节七天长假后、第三层土方及垫层完成(60d)、底板钢筋绑扎及浇筑完成(34d)、地下结构完成(52d)。

5.2基坑施工监测

1998年完工的地下连续墙内测斜管因保护不当受损,基坑开挖前在地墙外侧增设深达30m的土体测斜点,每6m左右布置一个测点,近地铁侧共6孔土体测斜,土体开挖阶段测斜如图3。

图2不同工况下隧道沉降曲线

图3土体测斜

另设钢支撑轴力测试、分层沉降、土压力、基坑回弹、周边环境地表监测等项目,基坑开挖阶段观测频率1次Π天,第二层土方开挖期间支撑轴力损失较严重,且土体测斜值持续增长,监测频率调整为2次Π天。

5.3地铁结构监测

根据地铁保护等级要求,在地铁一号线隧道内受太平洋广场二期工程施工影响区域设置隧道沉降、水平位移及收敛监测点。控制指标:地铁结构最终绝对沉降量及水平位移量≤20mm;隧道最终收敛变化值<20mm,日变化量≤1mm。基坑开挖阶段观测频率为一日一次,地铁隧道沉降曲线如图3。

5.4监测结果分析

第一层开挖深度不足3m,但由于第一道支撑架设时间延迟,对坑外土移及地面沉降均有较大影响,影响程度都占总变形量的25%左右;图2中地铁隧道沉降曲线斜率明显减小说明对支撑施加预应力及适当复加轴力对减少支护结构的位移以保护邻近的地铁隧道作用明显;大底板浇筑后与桩基协同受力,基坑及周边环境逐渐稳定;地铁隧道作为用纵、横向螺栓连接柔性管,在受外力扰动后有一定的传递应力及自身调整变形能力,底板浇筑后表现为略有回弹和收敛变形恢复。

6结论

a)紧临地铁运营线路的深大基坑施工时在隧道内同步布设监测系统、及时采集分析数据以优化施工参数,对保证地铁结构的意义重大;

b)合理安排人力、物力,减少基坑无支护暴露及支撑的架设时间,对保护基坑周边环境作用非常明显;c)在基坑开挖过程中坑内土体加固对周边环境影响控制显著,但对挖土带来一定的难度。

参考文献

1刘建航,侯学渊.基坑工程手册.北京:中国建筑工业出版社,1997

土木工程隧道论文篇8

【关键词】随机性；可靠性；隧道

1 隧道工程结构的设计模型

地下工程的设计理论和方法经历了一个相当长的发展过程。早在19世纪初期，地下工程（包括隧道和地下洞室）对以砖石作为衬砌，用木支撑的分布开挖方法进行施工，这样设计的衬砌结构的厚度偏大。随着社会的发展，科学技术的不断进步，地下工程的科技人员提出了不同的设计计算方法。如温克尔提出了局部变形理论，假定了围岩对衬砌结构的抗力的大小与衬砌结构本身的变形大小成正比；还有将衬砌和围岩作为一体的连续介质设计分析模型，用弹性力学的方法进行分析。20世纪50年代，在地下工程的修建中，喷射混凝土和锚杆作为初期支护得到了广泛应用，这样的柔性支护使开挖后的洞室围岩有一定的变形，围岩内部的应力重新分布，但是围岩能够发挥自稳性，这样可以大大减小衬砌结构的设计厚度。20世纪60年代，随着计算机的发展和岩土本构关系的建立，地下工程结构的设计分析进入了以有限元为主的计算机数值模拟分析时期。

国际隧道协会于1978年成立了结构设计模型研究小组，收集了各会员国所采用的地下工程结构设计模型[1-2]（如表1）。

2 隧道衬砌荷载效应的随机有限元原理

2.1 基本假定

假定衬砌为小变形梁，衬砌为足够多个离散等厚度直梁单元。

用布置于模型各节点上的弹簧单元来模拟围岩与结构的相互作用性，弹簧单元不承受拉力，受拉力将自动脱落，弹簧的弹性系数由Winkler假定为基础的局部变形理论确定，一般采用地层的弹性抗力系数K值，再计算得出模拟结构与地层相互作用间弹簧的弹性系数。

拱底作用相同的竖向反力来平衡地面荷载、土压以及结构自重。

因为隧道是细长结构，采用平面应变模式进行分析[3]。

2.2 随机有限元基本原理

在整体坐标系下，有限元方法的基本公式如下：

当材料性质、几何尺寸和荷载作用具有随机变化的性质时上式就成为具有随机性质的矩阵位移分量的随机有限元表达式

设具有随机变化性质的某一参数Z用一个确定值Z0和一个随机扰动动量αZ0的和来表示，即Z=Z0（1+α）。其中α为均值为零的随机场，反映了参数Z的随机性。Z0一般为均值。将α离散化为随机向量{α}，则函数K、U、F为随α而变的随机函数，将分别在α=0处按泰勒级数展开，略去二阶以上的项，则有：

3 随机有限元法计算结构可靠度的步骤

利用随机有限元计算衬砌结构可靠度的步骤如下：

1）建立功能极限函数

对于隧道结构可靠度而言，采用最大抗拉强度，单元极限状态方程为：

g（x）=R（x）-S（x）=σL-σ1

其中，σL―为材料的抗拉强度

σ1―为单元的最大拉应力

2）划分网格，建立离散化模型

随机有限元法分析结构结构的可靠度，需要将随机场离散化为随机场单元，其划分网格的方法和要求与有限元计算类似，除了需要考虑物体内部应力变化的剧烈程度以外，还要考虑物体内部随机场（或随机变量）的变异性和相关结构。一般来说，随机场单元与有限单元可以共享一套网格，一个随机场单元可以包含若干个有限单元，以便减少计算工作量。

3）准备数据信息。输入基本变量的均值、标准差等。

4）进行随机变量抽样。

5）代入上述计算公式，计算安全余量。

6）迭代计算可靠指标。

4 计算实例

设混凝土衬砌隧洞的横截面如图1所示，其内半径ri=3.0m，衬砌厚度0.5m，埋深25m，承受0.5MPa的荷载作用，各随机变量及其统计特征见表2。

泊松比取为定植，围岩取值0.25。在边界荷载下，计算隧洞周边各单元的可靠指标。

采用四节点等参随机有限元法计算，由于结构的对称性，左边算得的结构可靠指标列于表3：

由表中的计算结果可以看出：隧洞顶部、底部单元的可靠指标较低，中部单元的可靠指标较高；隧道周边单元的可靠指标均在3.6以上，能满足一般工程的要求。

5 结论

本文利用荷载结构原理和随机有限元基本原理，建立了隧道可靠度的功能函数，以某混凝土衬砌为例，采用ANSYS软件进行编程计算，利用四节点等参随机有限元法计算了该隧道衬砌单元抗拉强度的可靠指标。计算结果表明，利用该方法计算隧道结构可靠指标是可行的。

【参考文献】

[1]武清玺.结构可靠性分析及随机有限元法[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]李权.ANSYS在土木工程中的应用[M].北京：人民邮电出版社，2005.

土木工程隧道论文篇9

关键词:冻结法; 城市地下铁路盾构隧道;联络横通道;

中图分类号：U45文献标识码： A

引言

近些年，城市地下铁路设计、施工技术在国内已经取得了突破性的进步。在城市地铁隧道规划设计中, 上下行隧道间通常要设置旁通道, 又称联络通道。对于联络横通道的施工，随着近年来地下工程的迅速发展,冻结法加固技术因为其防水效果好、对周围环境影响小等特点而越来越多的被应用于城市地铁建设中[1-2],特别是对环境保护要求高、又处在软土地质条件下的旁通道加固,其应用更为广泛。

工程概况

某城市地铁区间盾构隧道联络横通道所处地层为高含水量、高压缩性、低强度土层，该层土具有明显的触变性，在一定的动力作用下易发生流变，破坏土体结构，使土体强度突降，对地下铁路盾构隧道联络横通道施工带来了困难。

施工方案

该地铁区间盾构隧道位于交通繁忙市区，人口密集，地表下有多根给排水管线、煤气管线、通讯电缆，根据该旁通道埋深和土层特性,经技术、经济比较，确定采用“冻结法”对联络横通道施工。

施工原理及步奏

对于地铁区间盾构隧道这种特殊工况，一般沿开挖断面周边布置与通道方向基本平行的冻结孔，利用人工制冷技术，在冻结孔中循环低温盐水，使冻结孔附近的含水底层结冰，使天然岩土变成人工冻土，在要开挖体周围形成封闭的连续冻土帷幕，使其弹性模量增大，进而增加冻土帷幕的强度与稳定性，以抵抗土压、水压并隔绝地下水与开挖体之间的联系，然后在该封闭冻土帷幕的保护下进行开挖与永久支护的施工[3]。冻结法施工的步奏为：施工准备──冻结孔施工，同时安装冻结制冷系统──安装冻结盐水系统和检测系统──积极冻结──探挖──隧道掘进与初衬施工，维护冻结──停止冻结。

施工方案设计

4.1冻结帷幕设计

冻结孔的布置均采取从上、下行线隧道两侧打孔方式进行。冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置，该具体工程中共布置冻结孔68个。冻结孔的布置示意图见图3、图4。

图3 冻结孔布置示意图

图4 冻结孔布置示意图

冻结孔须达到下述施工技术要求：

(1)冻结孔的开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。冻结孔最大允许偏斜1％。

(2)冻结孔有效深度不小于冻结孔设计深度。冻结管管头碰到冻结站对侧管片的冻结孔，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。

(3)冻结管用Φ98×10mm,20#低碳钢无缝钢管，冻结管耐压不低于为0.9Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.3倍。

(4)冻结站对侧隧道上沿冻结壁敷设冷冻排管，冷冻排管采用Φ30×4mm无缝钢管。

联络横通道测温孔布置12个，冻结站对侧为5个，目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便综合采用相应控制措施，确保施工的安全。测温管选用Φ30×4mm,无缝钢管；测温管长度每个3～7m；管前端焊接密封，管内不得渗水。

4.2制冷设计

参考类似工程以及相应规范，积极冻结期盐水温度为-26℃～-28℃，维护冻结期温度为-25℃。积极冻结时间为40天，维护冻结时间为10天。冻结孔单孔盐水流量不小于2.5m3/h。

冻结需冷量按下式进行计算：

Q=1.2·π·d·H·K（1）

式中:H—冻结总长度；

d—冻结管直径；

K—冻结管散热系数；

将上述参数代入公式（1）得出旁通道需冷量。根据上述计算所得需冷量，选出旁通道冻结法施工的冷冻机型，冷媒剂选用氯化钙（CaCl2）溶液[4]。为避免长距离输送盐水造成的冷量损失，设计将冻结站布置在隧道内,占地面积约80m2。站内主要设备包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。

冻结法要点

5.1积极冻结与维护冻结

积极冻结阶段在冻结试运转过程中，定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况，必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结。

维护冻结阶段在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度后再进行探孔试挖，确认冻土帷幕内土层无流动水后（饱和水除外）再进行正式开挖。正式开挖后，根据冻土帷幕的稳定性，提高盐水温度，从而进入维护冻结阶段。

5.2冻结孔施工

根据地质报告所提供的资料 ,施工必须对其地层状况有详细的认识。在工程施工初期 ,通过第一轮钻孔的施工对不同深度的地层再作进一步的了解 ,掌握不同层段的岩层性质 ,同时应考虑岩层倾角造成基岩段在冻结孔不同的深度差异，在施工过程中根据不同岩层段的岩性变化 ,选择不同的合适的钻进技术参数、泥浆参数等内容[5]。

开孔的好坏是保证钻孔垂直度的关键 ,除保证“三点一线”外 ,开孔钻进过程中应以慢转、轻压、大泵量为宜 ,一般控制在转数 80 r/min、钻压 300 kg、钻速 1m /h、泵量 800L/min左右。钻进完成后取出岩心后，打入加工好的孔口管，并用至少4个固定点固定在管片上，然后安装孔口密封装置，如图5所示。

图5 冻结孔开孔及钻孔示意图

开挖与构筑施工

当按照预期效果完成积极冻结阶段以及维护冻结阶段后，盾构隧道周围土体呈冻土状态，形成冻结帷幕，其强度较高，冻结帷幕承载能力强，因而开挖时（除喇叭口处侧墙和拱顶外）可以采用全断面一次开挖，开挖步距为0.2m～0.4m。两端喇叭口处断面较大，为减轻开挖对隧道变形的影响，开挖步距控制为0.15m。

在该工程中，设计支护采用两道支护方式。初期支护（临时支护）采用钢支架加木背板和喷射混凝土。二次支护（永久支护）采用现浇钢筋混凝土。支护示意图如图7所示。临时支架的安装：临时支护采用木背板和型钢支架外加喷射混凝土进行支护。喇叭口支架间距为0.3、0.4m, 通道支架间距为0.5m, 集水井支架间距为0.5m。按照实际情况，可选用钢支架增加支架的稳定性，本工程中采用钢支架外挂钢筋网的辅助方法，并喷砼支护。喷射混凝土强度等级为C20，喷砼厚度应包住钢架，保护层厚度不小于20mm。

图7临时支护与永久支护结构图

结语

冻结法施工在城市地下铁路领域内，虽然它在理论方面还存在许多不完善的地方,在许多关键技术问题上尚待系统、深入地研究[6]。但冻结法仍以其特有的优势在市政工程,特别对于松散不稳定的冲积层和裂隙发育的含水岩层，淤泥、松软泥岩以及饱和含水和水头特别高的地层，冻结法施工具有不可替代性。

参考文献:

[1]周晓敏,苏立凡,贺长俊,等.北京地铁隧道水平冻结施工[J].岩土工程学报,1999,21(3):319-322.

[2]马玉峰,苏立凡,徐兵壮,等.地铁隧道联络通道和泵站的水平冻结施工[J].建井技术,2000,21(3):39-41.

[3]高树峰.天津地铁过子牙河段采用水平冻结法方案的探讨[J].地下空间,2001,21(3): 229-235.

[4]丁建隆,王建平.全断面地铁隧道水平冻结在广州的应用[C].矿山建设技术论文集.北京：中国矿业大学出版社.

土木工程隧道论文篇10

【关键词】隧道下穿既有线铁路施工；线路加固措施

一、工程概述

1.1、工程概况

本段区间隧道下穿广深、京九等既有铁路线，下穿厂房、居民建筑及道路，隧道右线全长2419.82m，左线全长2441.163m。

该范围内设置DK45+176施工竖井DK45+805施工竖井。本区间线路单一，为单线单洞隧道，轨面以上净空均采用8m，净空横断面面积为42.5m2。线路平面曲线半径800m，区间左右线间距为15.3～20.24m。隧道最大线路纵坡为30.0‰，最小纵坡为2.0‰，竖曲线半径10000m，隧道埋深7.6～51.1m。设计时速160Km/h。本段隧道采用浅埋暗挖法及喷锚构筑法施工。

1.2、地质情况

本段场地地质构造简单，上覆第四系人工堆积层（Q4ml）、第四系全新统冲积层（Q4al）、下伏基岩为前震旦系（Pz1）混合片麻岩。

沿线地下水主要为第四系地层中的孔隙水和基岩裂隙水。第四系孔隙水，主要赋存于第四系地层中，地下水位埋深0.0～6.5m，高程0.0～19.42m，其补给方式主要由大气降水补给，排泄以大气蒸发为主。基岩裂隙水，主要赋存基岩的裂隙中，水量不大，一般略具承压性，埋深变化较大。

1.3、下穿既有铁路施工方法简述

矿山法隧道下穿既有铁路段，隧道主要穿越弱风化混合片麻岩。根据隧道断面形式、埋深及所处地质条件，本段隧道采用矿山法施工，断面形式为单线单洞马蹄形断面，结构采用复合式衬砌。在Ⅲ级围岩段采用台阶法加临时仰拱施工并结合洞内注浆止水辅助措施；在Ⅴ、Ⅵ级围岩段采用CD工法开挖，洞内上半断面注浆，并打设超前大管棚。

二、主要技术措施

2.1、总体技术措施

1）穿越前，采用地质雷达对穿越地段地下做详尽地下勘探，彻底摸清地下障碍物情况，排除意外因素。

2）隧道开挖前进行洞内止水注浆，施工中应坚决杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止开挖，及时补强结构、加固地层。

3）隧道下穿既有铁路线前，采用吊轨及纵横工字钢梁加固法对既有铁路进行线路加固。

4）围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，可设置临时仰拱或横撑，必要时提前施作二次衬砌，此时二次衬砌应予加强。

5）下穿过程中应对下穿铁路进行实时监测，并根据监测反馈的信息及时优化调整掘进参数，做到信息化动态施工管理。

6）穿越既有铁路，存在一定的施工风险，针对有可能发生的一些突发事件，从管理、技术和组织等方面分析，制定相应的应急预案。

7）鉴于沉降要求严格，建议广深铁路一、二线限速80km/h行驶，广深铁路三、四线限速60km/h行驶，东莞疏解线、东莞东南联络线限速45km/h行驶。

2.2、洞内具体施工方法

2.2.1 区间隧道在GDK50+312（GDZK50+293）、GDK50+357 （GDZK50+339）、 GDK50+472（GDZK50+451）下穿广深铁路一、二、四线、京九疏解线、广深铁路三线，拱顶位于W2弱风化混合片麻岩层，拱顶覆土28～34m，洞内采用以下措施：

（1）超前预报；

（2）超前支护：

（3）采用台阶加临时仰拱开挖工法；

（4）采用径向注浆堵水，具体里程为：左线GDZK50+265～GDZK50+520，右线GDK50+225～GDK50+557，径向加固隧道周边5m范围内围岩。

（5）监控量测

2.2.2区间隧道在GDK51+013（GDZK51+045）下穿东莞疏解线，拱顶位于W3强风化凝灰质粉砂岩，拱顶覆土约22m，洞内采用以下措施：

（1）超前预报；

（2）超前支护：

①超前大管棚支护

②超前小导管支护

③上半断面深孔注浆底层加固

（3）采用CD（中隔壁）法开挖工法；

（4）监控量测

2.2.3区间隧道在GDK51+123（GDZK51+154）下穿东莞东南联络线，拱顶位于W4全风化凝灰质粉砂岩，拱顶覆土约16m，洞内采用以下措施：

（1）超前预报；

（2）超前支护：

（3）采用CD（中隔壁）法开挖工法；

（4）监控量测

2.3、洞外具体措施

2.3.1吊轨及纵、横向工字钢梁加固隧道下穿既有铁路线之前先进行线路加固，采用吊轨及纵、横向工字钢梁加固法。加固段全部换成长木枕，并在轨底增设垫板，以加固轨面。抽换枕木，加固前先要慢行，将线路混凝土枕转换为木枕，抽换采用隔六换一，抽换木枕振捣密实后，再抽换临近的钢筋混凝土枕。吊轨三根一组，两端延伸出桥体的长度不应小于10m。纵、横梁均采用Ⅰ140b工字钢，其相互连接采用Φ22-U螺栓连结在一起。

2.3.2跟踪注浆加固

采取跟踪注浆加固的措施，对莞惠线外轮廓左右侧20米范围内的既有线路进行跟踪注浆加固，加固平均深度10米；注浆孔布置应由地表倾斜，向既有线路基下部设置，注浆管与水平面倾角不应小于30°，钻孔布置呈圆形，保证注浆充分，不留死角。路基下部跟踪注浆，应与路基及轨面监控量测同步进行，出现异常情况及时采取相应措施。

2.3.3监控量测

成立专门的监测小组，加强洞内、洞外影响范围内的路基与轨面沉降监测工作。

（1）监测范围及测点布设

路基与轨面沉降监测在开挖面（2～3）B（B为毛洞宽度）处开始进行，直到开挖面后方（3～5）B，沉降基本停止时结束；路基沉降点按每点/10米设置，轨面沉降点按每点/5米设置。

（2）监测频率及控制目标

沉降点监测频率为4次/天；隆起量小于4mm/d，沉降量小于10mm/d，最终变形量控制在+10～-20mm。

（3）处理措施

监测数值在允许值范围内时，按照设计工法正常施工；监测数值超出允许值范围时，根据现场实际情况调整工法，加密监测频率，判断变化趋势，趋于稳定时，保持该工法进行施工；如调整工法后仍不能稳定变化趋势，立即停止施工，经多方研究出可行方案后再进行施工。

三、结论

主要穿越弱风化混合片麻岩、下穿既有铁路线时，对于断面形式为单线单洞马蹄形断面，结构采用复合式衬砌的矿山法隧道，在Ⅲ级围岩段采用台阶法加临时仰拱施工并结合洞内注浆止水辅助措施；在Ⅴ、Ⅵ级围岩段采用CD工法开挖，洞内上半断面注浆，并打设超前大管棚，能够保证既有铁路线运营安全和隧道施工安全。

穿越铁路线以前，必须采用地质雷达对穿越地段地下做详尽地下勘探，彻底摸清地下障碍物情况，排除意外因素。

隧道开挖以前要进行洞内止水注浆，施工中应坚决杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止开挖，及时补强结构、加固地层。

隧道下穿既有铁路线以前，必须按照加固方案对既有铁路进行线路加固，并得到相关方的确认。

下穿过程中应对既有线路进行跟踪注浆、进行实时监测，并根据反馈的信息及时优化调整掘进参数，做到信息化动态施工管理。

【参考文献】

1）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）

2）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（2008年版）