隧道施工新技术篇1
浅埋出入口通道交叉段地震动力特性及稳定性分析
消息
南水北调西线超长隧洞TBM施工通风方案研究
盾构切削刀具的布置规律及优化研究
北京地铁区间大盾构先行浅埋暗挖法扩挖车站致险因素与对策
砂卵石地层大直径泥水盾构刀具配置适应性分析
单列列车通过无辅助坑道长大铁路隧道时空气阻力计算方法研究
大跨度地下厂房岩锚梁结构施工过程受力与变形计算和监测分析
隧道洞口围岩稳定型变形的非线性回归分析
南京四桥南锚碇深基坑施工安全监控研究
复杂环境条件下盾构接收井的设计
隧道仰拱全幅施工技术
重庆轨道交通暗挖大跨及重叠隧道施工技术
建筑密集地区浅埋双线铁路隧道施工变形控制技术
盾构模拟江底掘进接收技术
山岭隧道施工通风方式的发展
霞浦铁路隧道在断层破碎带中的施工技术
钢筋套筒连接技术在宝台山铁路隧道中的应用
膨胀土隧道仰拱施工技术
盾构隧道施工风险与规避对策
沉管隧道工程技术的发展
“中国中铁一号”盾构通过科技成果鉴定
高速铁路深埋黄土隧道变形模式及锚杆作用机理研究
中天山隧道TBM施工同步衬砌模板台车喜获国家专利
关角隧道施工通风斜井分隔技术研究
中国中铁列2009中国上市公司100强第7位
中国中铁世界500强排名大幅跃升
软岩超浅埋近接跨越既有隧道地层变形分析
中铁一局承建的国内首例长距离超近距重叠隧道胜利贯通
山岭隧道地震反应的几个特性
对地铁基坑混凝土支撑轴力监测精准性的探讨
岩溶发育机理研究在隧道岩溶超前预报中的应用
乌鞘岭特长隧道排水系统设计
大直径泥水盾构复合地层进仓技术比较与应用
中铁隧道集团狮子洋项目勇夺国际项目管理大奖银奖
超浅埋隧道下穿高速公路、国道施工技术研究
小半径曲线地铁隧道盾构施工技术
南京云锦路电缆隧道盾构掘进技术
含孤石软弱围岩浅埋隧道施工方法
台湾海峡海底铁路隧道建设方案
我国修建跨海峡海底隧道的关键技术问题
陕西引红济石调水工程Ⅳ标TBM成功始发
隧道施工时探查、预报断层、岩溶、地下水的技术新进展——将隐患变成明示,将危险消灭在发生之前
高速铁路隧道全断面预加固技术的应用研究
中铁五局彭武高速公路中兴隧道左线主体完工
分离式车站洞桩法施工地层变形规律分析
宝成铁路新109隧道贯通
基于地层结构法的傍山路段棚洞结构设计
公路隧道全射流通风压力坡度的现场测试
对隧道快速出碴运输机械配套原则及合理方式的探讨
中铁隧道大伙房输水二期工程四标隧洞全线贯通
郑西铁路客运专线函谷关隧道顺利贯通
对土工标准击实试验中几个问题的探讨
武汉长江隧道管片接缝防水密封垫设计与试验研究
宜万铁路野三关隧道Ⅱ线胜利贯通
中铁隧道集团成功破解TBM掘进与衬砌同步的世界性难题
公路隧道低压配电系统的保护方式
隧道施工新技术篇2
[关键词]浅埋黄土隧道、新三台阶开挖法、数字模拟分析
1.工程概况
大西铁路客运专线磨盘山隧道设计为单洞双线隧道，线间距为5m。隧道全长5456m。隧道最大埋深222m，进口段和出口段350米范围为浅埋黄土隧道，平均埋深为20m～60m。主要由新黄土Q3和老黄土Q2组成，沿线新黄土厚度约为20m，采用新三台阶法施工。
2.两种开挖方法参数对比
2.1.1三台阶开挖法
三台阶开挖法是以弧形导坑预留核心土为基本模式，分上中下三个台阶七个断面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。
上台阶开挖高度1.7～2.0m，台阶长3～5m，预留核心土，核心土长度宜为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。
阶高3～3.5m，台阶长4～6m，左右台阶错开2～3m。
下台阶高3～3.5m，台阶长4～6m，左右台阶错开2～3m。
施工时各部分平行开挖，平行施作支护，各部分支护衔接紧密，及时封闭成环，形成平行流水作业。
2.1.2新三台阶法
新三台阶开挖法是在三台阶开挖法的基础上，对三台阶开挖法的施工参数进行调整，在施工过程中进行改进和完善，形成一套适合于浅埋黄土隧道开挖方法。新三台阶开挖法主要调整参数为：
上台阶的开挖高度增加到2.0～3.0m，台阶长3～5m，核心土长度减小到2.0～2.5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。
阶的高度降低为1.0～1.5m，不留核心土，台阶长4～6m，左右台阶错开2～3m。
下台阶高度增高为5～5.5m，台阶长4～6m，左右台阶错开2～3m。
仰拱施作紧跟下台阶施作，距下台阶距离控制在10～15m内。施工时各部分平行开挖，平行施作支护，各部分支护衔接紧密，及时封闭成环，形成平行流水作业。
3.新三台阶开挖法特点及适用范围
3.1施工特点
1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。
2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。
3）适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。
4）在台阶法开挖的基础上，上台阶预留核心土，阶不留核心土，在下一循环上台阶和阶开挖时挖掘机有更大的操作空间。左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。
5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可缩短闭合时间。
3.2适用范围
本开挖法适用于大断面黄土隧道浅埋段施工，不适用有围岩地质为流塑状态地段。
4.新三台阶开挖法工艺原理及步骤
4.1工艺原理
根据新奥法理论基础，初期支护采用钢拱架、挂网、喷混凝土柔性支护体系，快速施作初期支护，及时封闭成环，减少围岩卸荷，充分利用围岩自稳能力，保证施工安全。新三台阶开挖法工艺流程见图1。
图1新三台阶开挖法工艺流程图
4.2开挖步骤
4.2.1上台阶开挖支护
1）按设计要求施作隧道拱部超前小导管：一般施作范围为拱部140°。
2）上台阶开挖，开挖高度2.0～3.0m，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为2～2.5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。每循环开挖长度控制在0.6～0.8m，开挖后及时喷射混凝土封闭作业面。
3）按设计图纸要求施作系统锚杆和挂设钢筋网片。
4）安装钢拱架及锁脚锚杆（管），上台阶钢拱架分3节安装，环向用钢板螺栓连接，纵向用钢筋连接，并将超前小导管尾端与钢拱架焊接。锁脚锚杆（管）在钢拱架两侧边沿按下倾角30°施作，并与钢拱架贴紧。
5）及时复喷混凝土并达到设计厚度，使上台阶形成完整的承载拱。
4.2.2阶左侧和下台阶右侧边墙开挖支护
1）上台阶超前阶3～5m后，交错开挖阶左侧和下台阶右侧边墙，每次开挖控制在1～2榀，左右两侧的初期支护不同时处于悬空状态。阶开挖高度约1.0～1.5m。
2）阶下部修边结束后及时喷射混凝土封闭作业面。
3）施作系统锚杆和挂设钢筋网片。
4）安装拱架，复喷混凝土。中、下台阶长度控制在4～6m。
4.2.3仰拱开挖支护
下台阶开挖达到10～15m时进行仰拱开挖。仰拱分两次开挖，每次开挖3m后立即进行仰拱初期支护，完成一个仰拱施工长度后，及时浇筑仰拱混凝土，随后搭设仰拱栈桥，继续开挖前方掌子面。
5.数字模拟及沉降观测分析
依据隧道施工新奥法原理分析，可知采用新三台阶开挖法施工隧道的围岩变形和掌子面稳定性。根据现场实际的施工情况，在黄土隧道施工中采用新三台阶开挖法，能够满足黄土隧道施工要求。采取数值模拟的方式对新三台阶开挖法分析总结，对施工进行数值模拟，对围岩变形规律、支护结构受力和塑性区进行分析，总结新三台阶开挖法的利弊。
根据地质勘察资料，磨盘山隧道主要由新黄土Q3和老黄土Q2组成，沿线新黄土厚度大约为20m，计算模型土层分两层，新黄土层厚20m，隧道位于老黄土层中，水平计算区域（模型中为X方向）为隧道直径的3倍，隧道长度（模型中为Y方向）取48m，竖直方向（模型中为Z方向）取隧道直径的4倍。围岩和支护材料参数见表1。
表1围岩和支护材料参数表
5.1埋深30m时
埋深30m时数字模拟图见图2，地表及拱顶沉降曲线见图3。
竖向位移云图水平位移云图
初期支护弯矩图初期支护轴力图
图2埋深30m数值模拟图
地表横向沉降曲线拱顶横向沉降曲线
图3埋深30m沉降观测图
从图4、图5中可以看出，埋深30m时新三台阶开挖法引起的最大竖向位移47.72mm，发生在拱顶位置；水平收敛大约12.5mm；初期支护弯矩104KN.m，轴力3220KN。
5.2埋深40m时
埋深40m时数字模拟图见图4，地表及拱顶沉降曲线见图5。
竖向位移云图水平位移云图
初期支护弯矩图初期支护轴力图
图4埋深40m数值模拟图
地表横向沉降曲线拱顶横向沉降曲线
图5埋深40m沉降观测图
从上述图中可以看出，埋深40m时新三台阶开挖法引起的最大竖向位移60.67mm，发生在拱顶位置；水平收敛大约15.35mm；初期支护弯矩142KN.m，轴力4017KN。
5.3埋深50m时
埋深50m时数字模拟图见图6，地表及拱顶沉降曲线见图7。
竖向位移云图水平位移云图
初期支护弯矩图初期支护轴力图
图6埋深50m数值模拟图
地表横向沉降曲线拱顶横向沉降曲线
图7埋深50m沉降观测图
从上述图中可以看出，埋深50m时新三台阶开挖法引起的最大竖向位移76.34mm，发生在拱顶位置；水平收敛大约19.34mm；初期支护弯矩168KN.m，轴力4669KN。
5.4数字模拟及沉降观测分析结论
通过隧道不同埋深数字模拟分析及沉降观测分析，可以得出以下结论：
在浅埋隧道采取新三台阶开挖法施工时，随着埋深的增加，最大竖向位移、水平收敛及支护结构受力随着埋深增加而增加，其量值变化能够满足设计要求。
6.注意事项
1）采用新三台阶法开挖，由于开挖步骤较多，因此工序较复杂，必须合理安排工序，才能保证施工规范、有序进行，从而保证施工进度。
2）开挖时严格控制欠超挖，机械开挖时应预留30cm由人工开挖，减少对围岩的扰动，并保证岩面圆顺，及时初喷4cm混凝士以封闭暴露围岩，增强岩体整体性，为初期支护后续工作争取安全时间。
3）各部分开挖时，钢架设计加工与开挖轮廓吻合，支护尽量圆顺，从而减小力集中，地质很差时左右侧上部开挖施考虑预留核心土切环开挖。
4）严格控制钢架加工质量，减少安装拼接时间，保证安装质量。钢架间应连接牢固，必要时可加焊钢筋。
5）根据实际变形情况，每分节处锚管可由设计的2根增为4根，同时应确保锁脚锚管与钢架的焊接质量。
6）上台阶拱脚宽度由设计的80cm扩大为100cm，下台阶墙脚由设计的50cm扩大为80cm，另外增设阶扩大拱脚，宽度为80cm。
7）适当预留开挖变形量，施工前期预留变形量15cm，在施工工艺及措施优化基础上，通过监控量测及时进行调整。
8）合理控制步长，上台阶步长控制在3～5m，阶4～6m，上台阶每次开挖1榀钢架距离，中、下台阶可根据地质情况一次开挖1～2榀钢架距离，仰拱开挖每次控制在3m。
7.结束语
通过浅埋黄土隧道的施工实践，运用数字模拟建模，结合沉降观测数据分析，形成了针对浅埋黄土隧道开挖的新三台阶开挖技术。采用本技术进行浅埋黄土隧道施工，既保证了施工安全又加快了施工进度，为今后类似工程的施工提供了借鉴和参考。
[参考文献]
隧道施工新技术篇3
关键词：隧道衬砌；规定；施工；维护；技术
中图分类号：U455文献标识码：A
在高速公路隧道施工过程中，开挖坑道进行的短暂支撑不足以满足公路隧道稳定的基本需求，为了避免长时间暴露在空气中引起的风化、松垮等现象的发生，增加隧道围岩的稳定性，还需要继续对隧道进行衬砌施工等加工。此外，长时间的公路使用会使隧道产生不可避免的损害，为了使公路隧道长期保持高质量、维持隧道原状，隧道还应时刻进行维修。
1隧道衬砌施工的基本规定
衬砌是公路隧道修建过程中的重要方法之一，包括整体式衬砌和复合式衬砌。根据不同的围岩类别、地理环境、施工难易程度等，应采用不同衬砌类型、方式和尺寸。必要时，还需要进行适当的实验加以确定。
1.1套路隧道衬砌设计
在隧道洞口设置加强衬砌段，长度应大于10m。围岩较差段像围岩较好处延伸，长度应大于5m。偏压衬砌段像一般衬砌段延伸，长度应大于5m。设置仰拱隧道路面下方用混凝土回填软硬地层交界处或衬砌交换出设置沉降缝。
1.2隧道衬砌施工一般规定
隧道衬砌施工时，各尺寸大小必须符合公路隧道设计要求衬砌与隧道建筑限界保持距离施工缝、沉降缝、施工缝及与其相结合部位进行防水处理隐蔽工程须在质检合格后方可进行施工过程中如果遇到地质情况与设计情况相悖，需要重新设计并经正规变更手续才能继续进行施工。
2几种先进的隧道衬砌施工技术
2.1双圆盾构法隧道衬砌结构施工技术
上海市隧道工程研究院在隧道衬砌施工方面发明了独特的双圆盾构法隧道衬砌结构施工技术方法，首先包括管片预制以及板块拼装，在拼装时，按照由下到上的方法首先拼接地步模块，然后拼接两边的标准块，其次进行封顶，拼接小飞鸟模块，最后就可以安装立柱模块。其次，研究院还发明了衬砌圆环拼接。通过这样的两种方式，不仅有效地节约了空间，还减少了对整个工程的投资，避免了资源大量浪费，提高了施工效率和质量。为此，研究院在2003年申请了“双圆盾构法隧道衬砌结构施工方法”专利，并且于2006年7月获得授权，是我国在隧道衬砌方面的一项重要突破。
2.2大断面、多断面隧道衬砌施工技术
中铁二局股份有限公司发明了大断面、多断面隧道衬砌施工方法，此方法通过对不变构建和可调构建的区分，将刚模版、行走轮和主门架等大型部件固定，只调节其他可变部件，完成断面的移动。同常规技术相比，此技术主要的区别就是增加了一个门架，这样就可以形成了一个随时使用随时拼装的可分离的衬砌台车，实现了对断面进行台车拼装衬砌。中铁二局据此项目于2008年2月22日申请了技术专利，并也成功于2008年07月03日获得授权。
2.3钢、混凝土复合隧道预制衬砌技术
上海市机械施工有限公司推出了一种钢、混凝土复合隧道预制衬砌技术的实用新型，该实用新型由多跟加强筋或栓钉组成的钢筋网与一种较薄的钢板组合而成为一个壳体，二者之间则通过焊接固定，并且在壳体上留有浇注口和溢出口。混凝土则通过事先预留在壳体上的浇注口灌进壳体。这种预制衬砌技术成功的将衬砌厚度减少至了原来的三分之二，减少了原材料的大量使用，更加有效合理的利用了空间，并且也为隧道内部施工提供了方便。该实用新型于2007年08月08日申请了专利，并且成功于2008年07月30号成功获得授权。目前此方法已经大量使用。
2.4连续出碴、衬砌与开挖同步的施工技术
中铁隧道集团有限公司则在隧道连续出碴、衬砌与开挖同步的施工方法上获得了重大成就，该方法将皮带输送机前端位于开挖工作区域，再将开挖工作区域至钢模板台车衬砌区域的皮带输送机放在仰拱预制块上或悬挂在隧道的顶部，皮带运输机通过钢模版台车后，在台车前面设置工作架。通过这种循环原理，此方法不仅实现了连续出渣、衬砌与开挖同步，而且还大幅度的提高了工作效率，减少了不必要的工作重复时间。
3公路隧道衬砌安全分析
虽然公路隧道为人们生活带来了种种便捷，发展前景也是日新月异，但是其背后的安全问题仍然存在。由于混凝土收缩、混凝土浇注期间技术不当引起的空洞出现问题也是时有发生。空洞造成的危害范围极大，包括隧道偏压、底层下沉、松弛低压、承载力不足等等。公路隧道属于地下建筑，其病害很难发现，而且病害产生的原因多种多样，也很难分析，并且很难进行根治。如果不及时对这些危害进行防御和治疗，将会造成更大的损失。目前施工前期造成的质量缺陷还是造成隧道空洞问题的主要原因：衬砌不全面、衬砌出现缝隙等。因此对公路隧道衬砌进行系统的全方位的分析，判明公路损伤程度，加强对隧道施工的监管力度还是当今有待解决的重要问题。
4隧道衬砌的维护技术
隧道渗漏水一直是隧道在使用过程中出现的一个棘手的问题，它不仅危害隧道本身的质量安全，对其周边线路，公共设备也具有很强的摧毁力，云南云岭高速公路养护绿化工程有限公司发明了一种处治隧道渗透漏水的方法，并于2010年04月02日申请专利，同年09月15日获得授权。该方法利用了电学和化学等原理，在隧道衬砌漏水的周围，利用化学液堵封，这样就能使缝隙中产生胶体，与此同时，在衬砌的表面开凿出蛇形的往复槽，在往复槽中安装上钛金属。在隧道二衬背面和土地相交的地方则安装上铜棒。往复槽的钛金属线和铜棒分别构成了阳极和阴极，两根线与电防渗控制箱相连从而间接的鱼中央控制箱相连。当发生漏水时，中央控制箱就会产生低压脉冲电荷。与此同时，被电离的水向隧道外侧的阴极移动从而有效地阻止了渗漏水的问题。本技术经检验反应效果良好，具有很高的使用价值。
结语
隧道衬砌施工与维护技术的发展十分快速，技术水平不断提高，大大减少了在公路隧道上损失的不必要的资源与实践，提高了公路隧道的安全性及有效性。对公路隧道衬砌施工与维修技术的研究使公路隧道在建设过程中采用最先进合理的技术与设计，进一步保障了公路的安全性、经济合理性，加快了施工的速度。与此同时，新技术带来的安全问题同样不容小觑，只有不断提高完善自己的技术水平，隧道衬砌技术才能更加全面的发展壮大。可以预测，我国的隧道衬砌施工和维护将不断提高，为人民的生活带来更多的好处。
隧道施工新技术篇4
关键词：隧道；技术管理；初探
1问题的提出
隧道工程施工条件复杂，工期、质量、安全要求严，成本控制难，竞争激烈，施工风险高。虽然有“金隧银桥”的说法，但在复杂的施工条件下，隧道施工技术管理不好，常会导致出现大亏或小盈的现象。特别是长大复杂隧道，其面临的可变因素更多，工程项目管理难度更大。施工技术管理作为工程项目施工管理的核心工作之一，对工程项目的施工安全管理、质量控制、进度控制、成本控制等方面具有非常重要的作用。19世纪是高层建筑的世纪，20世纪是桥梁工程发展的世纪，21世纪将是隧道及地下工程发展的世纪，因此，面临21世纪隧道及地下工程发展的重要机遇期，发展隧道工程施工技术，加强隧道施工技术管理势在必行。加强施工技术管理，不断提高施工技术管理的“精细化管理、人性化管理”水平。
2隧道施工技术管理在项目管理中的作用
隧道施工流水线作业，各工序依次展开，施工技术管理的好可以起促进作用，反之则起制约作用。在激烈的市场竞争条件下，只有人员、设备、材料等资源优化配置，并不断加强施工技术管理，才能实现高效、优质、低耗工程。实现这一目标也是企业的立足之本。隧道施工技术管理在项目管理中发挥着重要的作用，其主要体现在安全、质量、进度、成本等方面。
2.1加强隧道施工技术管理是确保隧道施工安全的有效途径
在施工方案制定及技术交底实施过程中，必须充分考虑每道工序潜在的危害，明确危险源，采取有效的预防措施，并制定详细的应急预案。由于设计勘察手段有限，隧道施工中面临的可变因素较多，特别是地质条件复杂的山岭隧道，隧道施工中常面临涌水、突泥、瓦斯突出、塌方等安全隐患。在施工过程中必须充分利用综合超前地质预报手段，以探测隧道前方地质条件并指导施工，合理规避灾害风险。在长期的施工技术管理中，我们积累了丰富的经验。比如整理，浏阳河隧道出口在施工人员进洞之前进行安全讲解，并在洞口树立危险源警示牌，时刻提醒进洞人员注意施工安全；此外，每月进行安全质量大检查，综合各部门专业人才，扫除安全质量死角。
2.2加强隧道施工技术管理是实现施工项目管理质量控制的根本保证“安全是天，质量是命”这是不可否认的真理，但在一定程度上来说，确保施工质量是保证施工安全的重要前提。实现施工质量控制要做到：施工工艺要可靠、现场实施要到位、试验检验要及时。隧道施工隐蔽工程较多，如果事后发现问题整改困难，并且依靠雷达检测、声波检测等先进的检测手段，即使施工完毕也能对隧道实体一览无余。因此，施工中必须加强过程控制，并进行必要的检验监测，只有上一工序合格了才能进行下一工序的施工。
2.3加强隧道施工技术管理是实施施工项目管理成本控制的重要手段施工项目成本控制是指项目在施工过程中对影响施工项目成本的各种因素加强管理，并采取各种有效措施，将施工中实际发生的各种消耗和支出严格控制在计划成本范围内，消除施工中的损失和浪费现象。施工技术方案的好坏直接影响项目管理成本控制，施工方案如果制定得合理、可行、科学，可以大大地节省劳动力和降低损耗，使选用的机械设备较为简单；在施工项目建设过程中，施工单位应该在满足用户要求和保证工程质量的前提下，联系项目的主观条件、施工单位自身的技术水平和成熟的施工工艺，对设计图纸进行认真会审，并提出积极的修改意见，在取得用户和设计单位同意后对施工图纸进行某些修改。
2.4加强隧道施工技术管理是施工项目管理进度控制的有效途径进度控制的目标是在保证施工质量、确保施工安全、不因抢工期而增加施工成本的条件下，适当缩短施工工期；影响施工进度的因素主要有：有关单位的影响、意外事件的出现、施工条件的变化、技术失误、施工组织管理不当。其中施工单位采用技术措施不当，造成施工中发生技术事故；应用新技术、新工艺、新材料、新结构缺乏经验；流水施工组织不合理；施工平面布置不合理，这些技术管理措施将影响施工进度计划的执行。实际施工过程中，由于技术管理跟不上而影响施工进度经常遇到，例如我国隧道施工常对“洋技术、洋机械”感兴趣，但是“食洋”不化，没有深入研究，拿来就用，往往对机械设备性能及适应性了解不透，慢慢摸索，既增加了成本，又影响了施工进度。因此，只有在隧道施工项目施工过程中，不断加强隧道施工技术管理，才能使施工项目管理达到高质量、短工期、低成本这一根本目的。
3隧道施工技术管理存在的问题及解决办法
3.1存在的问题当前施工技术管理存在的主要问题是：
3.1.1对于施工技术管理，还不能体现精细化管理的水平，存在粗放型的特点许多项目在建设过程中，施工技术交底或作业指导书不够详细，“纵向没有到底，横向没有到边”，没有真正发挥指导作用，故施工质量及进度的好坏取决于施工队及协作队伍的经验，而不是体现在施工技术管理的水平上。当然这与协作队伍的成员大部分以农民工为主，并且流动性比较大等不利条件有关。这样更应加强现场施工技术管理，加强现场的指导及培训。
隧道施工新技术篇5
【关键词】电视教学片隧道施工研制效果
【中图分类号】G41【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0155-02
隧道施工是和工程实践有密切联系的课程,教师讲课时,常常感到抽象,不好讲,学生也不太容易理解,而现代教学手段――电视教学生动、形象、感染力强,可以加深学生对所学知识的理解和记忆,提高教学效果;可以突破时间和空间的限制,在短时间内表现大量的事物和现象,有利于缩短学时;可以使抽象的概念形象化,表现人们感觉所不及的事物和现象,丰富教学内容,开阔知识领域。是一种视听结合,声色并茂的教学手段。伟大的文学家鲁迅先生早在1932年就曾预言“用活动电影来教学生,一定比教员的讲义好,将来恐怕要变成这样的”。所以,电视教学具有很大实用价值。
随着我国国民经济、基础设施建设的发展,隧道工程在公路、铁路、矿山、国防、水利水电、城市地下工程建设中得到广泛应用,我们深感隧道工程作为一门实用工程学科,生产实践教学环节举足轻重,只有让学生在生产第一线多看、多干、多想,才能培养出适合当前迅猛发展的隧道工程建设事业需要的合格人才。但由于目前实习经费相对紧缺,给学生参加生产实习带来一定困难。
为了更好地解决这一难题,经过充分论证,长安大学公路学院和教育技术与网络中心决定成立教学研究课题组,经过几年的努力和实践,终于完成了电视教学片《隧道施工》DVD的研制工作。使学生通过观看电视片来弥补生产实践教学环节上存在的不足,这样既节约了资金又达到了教学目的,也起到了事半功倍的作用,并收到良好的教学效果。同时,也为当前隧道施工技术的发展过程留下了最真实而又宝贵的历史记录。
1研究目的和内容
电视教学片《隧道施工》是为配合隧道工程专业“隧道施工”课程理论教学所研制。其主要目的是通过多媒体教学方法配合理论教学,系统全面地表现施工的全过程,增强学生对隧道施工技术的感性认识。
主要研究内容包括:
(1)隧道施工方法:介绍隧道工程的特点、隧道施工方法及其选择、新奥法施工原理、新奥法施工方法如全断面法、台阶法(长、短、超短台阶)、分部开挖法(单侧壁导坑、双侧壁导坑)等。
(2)隧道施工技术:介绍掘进技术、支护技术、辅助施工技术、监控量测技术、支护防排水技术等。
(3)隧道施工组织设计:介绍施工准备、施工组织设计、方案选定、场地布置等。
(4)隧道施工管理:介绍计划、技术、质量、经济、安全管理等
2影片结构和创意
2.1片头创意
(1)采用倒计时数字与隧道图片相结合的方式,使观众很快进入规定的内容及情景。
(2)从空中鸟瞰的山区实景进入模拟的三维隧道空间,真实的再现了隧道工程所处的环境,使观众对隧道工程有初步直观的感受。
(3)采用四种不同的三维隧道变形和星空背景相结合的方式,喻示隧道工程的复杂、多样,它们象繁星闪烁镶嵌在浩瀚的夜空之中。
(4)最后推出三维立体字“隧道工程”并配入相应音乐以衬托整体构思,取得了良好的效果。
2.2影片结构与主题思想
影片结构:全片从结构上共分为四部分:(一)隧道施工方法、(二)隧道施工技术、(三)隧道施工组织、(四)隧道施工管理。全片时间长度为100多分钟,共分为上、中、下三集,每集30余分钟。
上集主要从隧道工程施工的特点、隧道施工方法及其选择、新奥法施工原理、新奥法施工方法等方面进行介绍,以使收看者对隧道工程的施工方法和工程全貌有一个较全面地了解。
中集主要介绍隧道施工技术:包括隧道掘进技术、支护技术、辅助施工技术、监控量测技术、支护防排水技术等。
下集主要介绍两方面内容,一是隧道施工的组织设计:包括隧道施工准备、施工组织设计、方案选定、场地布置等;二是隧道施工管理:包括隧道施工的计划、技术、质量、经济、安全管理等。
主题思想:本片主要想通过电视教学的现代化手段,将隧道工程的施工方法、施工技术、施工的组织管理等枯燥难懂的技术知识以生动、直观的方法,化难为简、改抽象为形象、以收到更好的教学效果。
2.3素材
素材主要取自隧道施工现场拍摄的第一手珍贵资料,拍摄历时五年。足迹从秦岭、巴山到黄河、长江,从南到北、自西向东,先后拍摄了数十条隧道施工的主要工序。其中有世界规模第一、长度第二的秦岭终南山特长公路隧道,也有隧道数量之多的北海至内蒙大通道间的陕北段隧道群。
(1)以各种类型、不同方法的隧道施工现场为主,并且收集了国内外隧道施工的图片,此外,还根据不同隧道的结构特点,采用三维动画和平面动画技术,能够真实、生动、形象反映目前隧道施工技术的现状。
(2)本片充分利用了电视制作中的各种技术手段,除了努力突出教育性、科学性、技术性等方面以外,在音乐及美术设计、艺术性方面也有突出特色。
3研究过程
3.1剧本的编写
项目确定后,1998年11月,我们即着手剧本的编写,先编写电视教学片《隧道施工》解说词,几易其稿,最终又根据拍摄要求经过多次修改后完成了分镜头剧本。
通过对本片的前期准备和案头工作,使我们深深体会到,编写电视教学片剧本不但需要熟悉影视制作的工艺、技术和规律,更需要隧道工程专业技术人员与电视电影技术人员密切合作才能较好地完成这项工作。
3.2有关图像资料的收集以及隧道施工现场拍摄
从1998年,我们就开始收集、购买有关隧道工程的录像片20余盒、图片资料300多幅;并收集了大量的文字、照片、图表、音乐资料。同时,深入隧道施工现场,对数十条隧道进行了实地拍摄,完成拍摄素材带20余盒(每盒60分钟),共计1200分钟素材。为编制好本片奠定了很好的基础。
隧道施工的拍摄环境很艰苦,条件很差,照明也有困难。由于条件限制,有时为拍摄一个工序,往往要守候到半夜。常常由于道路泥泞,汽车轮陷,而不得不推车。有时由于道路不通,不得不身背设备绕路而行或爬山越岭。在拍摄过程中,吃了上顿没下顿的事时常发生。但无论是严寒酷暑,还是黑夜白昼,研制组克服了种种困难,圆满完成了前期的现场拍摄任务。
3.3后期制作
以现场实拍的图像素材为主,进行多次剪辑、修改,添加了大量的三维动画、平面动画及图片,精心进行片头、片花设计,精心配乐并邀请电台专业人员配音。
2003年10月最终完成后期制作,经有关专家和学生观看后,按提出的意见和建议,对电视片作了多次进一步修改,使其更加完善。并于2004年11月交由人民交通音像电子出版社出版,向全国发行。
4实践效果
电视教学片《隧道施工》DVD研制完成后,随即投入试教学实践,通过两年的使用,收到了很好的教学效果。为了更好地了解影片在教学实践活动中的真实反映,更好地了解行内专家对影片的评价,我们分别采用了专家审议法和调查统计法对其进行了评议。
4.1邀请隧道工程学科的专家对该片的科学内容和制作技术质量进行专项审议
邀请了包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的八位国内隧道工程学科著名专家对电视教学片《隧道施工》DVD,从科学性、教育性、技术性、艺术性等方面进行了审议,他们认为:该教学片结构完整,内容深入;技术规范,取材得当;逻辑清晰,语言精炼。准确地实现了隧道施工教学目的和教学片构思意图,具有真实、生动、形象的特点。同时他们也提出的一些宝贵意见和建议。按这些意见,我们对教学片进行了进一步修改和完善。
4.2综合评议
2004～2007年连续四年,将该片用于长安大学隧道工程、桥梁工程、道路工程专业的教学。并采用调查表对其科学性、教育性、表现手法、制作和播放质量作综合性调查。被调查者基本情况见表1,科学性调查结果见表2,教育性调查结果见表3,技术性调查结果见表4,艺术性调查结果见表5。由调查结果可见,其教学效果非常显著。
5结束语
通过对本项目的研制,我们认为:
(1)现代化电视教学手段对于解决工程技术类课程的难点教学可以收到非常好的教学效果,这种方法能很好的促进教学改革,值得认真坚持、提倡和发扬。
(2)要想制作一部好的,成功的工程技术类电视材教必须有工程专业技术人员和影视技术人员的密切配合,本片的就是一个很好的例证。
(3)丰富的现场拍摄资料,精良的三维动画和平面动画制作技术、细致的前期准备、较高水平的拍摄和制作技术以及对全片教育性、科学性、技术性、艺术性的把握是电视教学片取得成功的有力保证;
(4)项目研制成功后的教学实践活动,效果检验、教学实际调查、专家审议和综合评议是检验电视教学片教学效果和完善其研制质量的有效手段。
(5)目前,随着我国交通运输事业的发展,需要修筑大量的隧道,相应地需要培养大量具有专业知识隧道工程技术人才。由于本片具有真实、生动、形象、趣味性强的特点,能够增强学生对隧道施工的感性认识,以及从业人员对整个施工过程的了解,使其受到有效的施工技术培训和施工安全教育,其中项目管理部分内容对地下工程的安全作业和环境保护教育有着普遍的教育意义;同时也可满足各个层级人员知识和技能的需求。因而,该片出版发行以来,已被国内多所大专院校、职业学校和多家施工单位、管理单位使用,涉及的行业有公路、铁路、矿山、国防、水利水电、城市地下工程等。
参考文献
[1]周君达.教学电影编导浅论[M].河南教育(增刊),1979.
[2]汪国兴,王顺,冯景清,刘洪滨.电视摄象录象技术与编导知识讲义[M].吉林省卫生宣传教育所、吉林省高等学校电化教育学会技术部,1984.
隧道施工新技术篇6
关键词：新意法施工技术比较
中图分类号：TU74文献标识码：A
TalkingabouttheADECO-RSandcomparisonoftheADECO-RSandNATM
LiuDe-xuandChengJie
Abstract:Analysisofcontrolleddeformationinrocksandsoilsisanewesttechnologyforthedesignandconstructionoftunnels.Thistechnologyismoreprogressivethantraditionalconstructiontechnicalmethodsoftunnelintermsofconstructionsafety,efficiency,effectivenessexcavationandconstructioncosts.Themajorityofconstructiondesignersdonotunderstandthemethod,becausethetechnologyhasnotbeenwidelyadopted.Hence,theconstructionfeatures,principlesofconstruction,constructionproceduresanddifferencebetweentheADECO-RSmethodandthetraditionaltechnologyaredescribedandsummarizedinthispaper,sothatthetechnologyiswellunderstoodbydesignersoftunnel.
Keywords:newconstructiontechnology
0引言
20世纪70年代中期，意大利的PietroLunardi教授开始对数百座隧道进行理论和现场试验研究，并逐步创立了岩土控制变形分析法(ADECO-RS法)，该方法用中文解释为“新意法”。在过去数十年内，“新意法”广泛应用于意大利的铁路和公路领域，并已纳入意大利的隧道设计和施工规范。“新意法”还应用于欧洲其它一些国家的隧道项目。
2006年7月，铁道部有关领导考察了意大利高速铁路隧道施工现场。2006年10月，意大利特莱维集团(TreviGroup)组团来中国，考察了郑西客运专线黄土隧道施工现场，并与中国同行进行了学术交流。同年11月，在北京召开的“中国高速铁路隧道国际学术研讨会”上，意大利特莱维集团对“新意法”作了专题报告。在武广客运专线浏阳河隧道中，相关施工单位对“新意法”的部分要素进行了尝试性应用。在兰渝铁路桃树坪隧道出口工程中，承建单位结合项目特点、国情和设备配套情况，对原有的新意法进行了改进、创新。
然而，就目前对新意法的应用来看，我国对“新意法”的特点和应用尚没有全面地理解和掌握，本文在结合国内外对新意法施工技术的研究成果的基础上，对新意法的基本原理、施工特点及与其他方法的区别等方面进行了概括。
1.新意法（ADECO-RS）的定义和优点
新意法（ADECO-RS）作为隧道施工方法的一种，是通过对隧道掌子面超前核心岩土介质的勘察、预测其稳定性，设计按隧道开挖后围岩稳定、暂时稳定、不稳定，将其划分为A、B、C三种形态，据以信息化设计支护措施，确保隧道安全穿越复杂地层和实现全断面开挖的一种动态设计施工指导方法。该方法重点强调了控制围岩变形及掌子面前方围岩的超前支护和加固，并通过监测和控制掌子面前方的围岩、采用配套的机械化作业，实现全断面开挖。
新意法（ADECO-RS）的一个重要特点是，引进了一种新的看待地下工程的概念框架。它把超前核心土视作一种新的隧道长期和短期稳定工具。这是因为超前核心土的强度及对变形的敏感性在隧道施工中起决定性作用，同时也决定了掌子面到达时隧道的变形特性，隧道的稳定不可避免地与掌子面前方超前核心土相关。所以，采取措施作用于超前核心土的刚度就能够调整掌子面（挤出、预收敛）和隧道（收敛）的变形反应，使超前核心土成为保持隧道稳定的工具。
2新意法（ADECO-RS）的基本原理和优点
隧道掘进时会对隧道周边及前方一定范围的围岩产生扰动，改变了围岩原始应力状态。在开挖面周边区域内，围岩由三轴应力逐渐转变为平面应力状态，开挖面及前方一定范围内围岩应力重分布。开挖后围岩变形也在扰动区域内提前发生。当开挖面前方围岩的应力状态处于弹性范围内时，在开挖轮廓线附近产生弹性变形，称为“拱部效应”，这时开挖面处于稳定状态；如果开挖后围岩处于弹~塑性状况，开挖轮廓四周及开挖面将朝隧道内产生塑性变形，“拱部效应”将从开挖轮廓周围往外移到地层中，但此“转移”只能通过足够的支护措施来实现和控制；如果开挖后围岩产生破坏~滑移的应力状态，围岩大变形随之产生，围岩极不稳定，“拱部效应”难以形成，极易引起坍塌。这时必须采取人工支护措施协助围岩形成“拱部效应”。对于隧道的3种成拱类型如表1所示。因此，由上述内容可知，隧道“拱部效应”的形成及其位置取决于开挖后围岩的变形特征及其大小。
表1隧道的3种成拱类型
超前核心土是隧道掌子面前方一定体积的土体，呈圆柱形，圆柱体的高度和直径大致等于隧道直径。新意法理论认为可以把超前核心土视作一种新的隧道长期和短期稳定的工具；超前核心土的强度及变形特性是隧道变形的真正原因；可以通过对超前核心土进行防护和加固，提高其强度，以达到控制超前核心土变形，并最终控制隧道变形的目的；超前核心土的强度和变形特性对隧道的长期和短期稳定起决定作用。
据以往研究资料表明，应用新意法（ADECO-RS）理念，即使在复杂应力条件下，该项技术也能够解决全断面隧道开挖所遇到的问题。该施工技术的优点在于能够通过先进的工艺预先计划各种类型土层中隧道的施工，即能在时间进度及费用控制下完工，并能保证严格的质量保证规则。ADECO-RS法的主要优点如下:
(1)能够全断面施工（这对现场管理非常有利，并且可以减少台阶法开挖所需的施工阶段）。
(2)即使是在掌子面处，施工现场也能够保持清洁，并且施工安全。
(3)现代化隧道施工（良好的生产效率，进度持续、稳定）。
(4)费用可以确定（工程完工时，通常比使用传统技术所用的费用低）。
3新意法（ADECO-RS）的施工和设计步骤
新意法（ADECO-RS）设计部分由勘察、诊断、处治三个阶段组成：
勘察阶段：该阶段对于既有自然平衡状态分析及下一步诊断阶段取得成功与否是至关重要的。在该阶段，设计工程师需确定出受隧道影响的地层的岩土力学特性。
诊断阶段：在此阶段，设计工程师运用勘察阶段收集的信息，依据预计的应力-应变特性，按照A、B、C三类变形形态，把隧道分成应力-应变特性均匀的几个部分。同时，设计工程师还要在该阶段确定出开挖引起的变形的发展演变的具体细节及荷载类型；
处治阶段：在此阶段，设计工程师根据诊断阶段的预测，分别针对A、B、C三类变形形态，确定采取何种措施（超前约束措施或简单的约束措施）和何种必要的处治手段，使隧道处于完全稳定状态。因此，设计工程师要设计出隧道的典型纵、横断面的组成，并用数学方法证明其有效性。
新意法（ADECO-RS）施工部分由实施、监测、调整三个阶段组成：
实施阶段：根据设计预测结果，开展隧道稳定支护作业。值得注意的是，采取的各种稳定加固措施（约束措施和超前约束措施）要适应岩体的实际变形反应。
监测阶段：监控和施工同时进行，目的是监测地层对开挖和稳定措施的真正反应。反应以变形现象表现出来。
设计调整：通过对监测结果的分析和解释，决定是否继续按设计的断面和施工方案进行施工，或对某些措施进行调整，以保证开挖面和洞周围岩之间的稳定平衡，确保隧道建成。
此外，隧道施工结束后，监测阶段仍不能结束；在隧道的整个寿命期内要继续进行监测，对隧道的安全状态要进行持续不断的检验。
4.与新奥法的比较
新意法与新奥法都是目前较先进的隧道施工技术，二者有着明显的区别（如表2所示），但大体可概括为两个方面：
（1）地层变形反应的分析方式不同
新奥法对地层变形反应的分析仅限于掌子面的后方，仅对隧道收敛进行分析；新意法不仅对掌子面后方的地层变形反应(收敛)进行分析，而且更注重对掌子面及掌子面前方地层的变形、反应(掌子面挤出变形和预收敛)进行分析。
（2）地层变形反应的控制方式不同
由于对地层变形反应的分析方式不同，新奥法与新意法对地层变形反应的控制方式也不同。新奥法采用锚杆、喷射混凝土、钢拱架、施作仰拱等手段，仅对掌子面后方的隧道施加约束作用；新意法不仅要求隧道的支护措施(包括二次衬砌和仰拱)要与掌子面保持适当距离，不能落后掌子面太远，对隧道提供连续的约束作用，而且要求对超前核心土采取适当的防护和加固措施，提高其强度和变形特性，对隧道提供超前约束作用。
表2新意法与新奥法的区别
5结论
新意法作为新兴的隧道修建技术，较之传统的隧道施工方法，在支护原理和结构上都有较大的进步和发展。本文对该方法的特点、基本原理、施工步骤及于传统的新奥法隧道施工方法的区别进行了概括，以方便隧道施工设计人员对新意法施工技术的应用进行简单的了解。
参考文献