隧道工程的优点范例(3篇)
隧道工程的优点范文
关键词：盾构隧道；防排水；防水措施
1引言
随着国民经济的发展，城市化进程的加快，人们对于交通工具的选择提出了更高的要求，并促进了我国交通运输业的发展，因此大量的公路隧道和地铁应运而生。又因盾构工法具有对环境影响小，不影响地表交通，对施工附近的居民影响小，相对而言成本较低等优点深受工程领域的青睐。虽然国内外在使用盾构工法上已经建成了大量的地下工程，具备了较成熟的理论设计与工程实践体系，且开发了软土层盾构工法和硬地层、岩层的盾构工法，但是在修建盾构隧道和地下工程的渗漏水问题上依然比较突出，在防排水认识的层面上相对而言比较落后。盾构隧道在使用过程中出现的渗漏现象，将直接影响其内部构造和附属管线，造成不良影响。如果在高寒地区，渗漏水严重造成在路面结冰将会降低隧道的使用寿命，与此同时严重影响人们的行车安全。
2盾构隧道的防排水设计要点
在盾构工法的防水处理原则上，采用：以防为主，多道防线，综合治理，以期实现良好的防排水效果。在喷射混凝土隧道的衬砌中，渗漏水一般不会通过喷射混凝土衬砌的本身，而是通过接缝和嵌入的钢筋入侵。而大部分盾构隧道的渗漏水位置是管片本身上的裂缝、管片与管片的接缝、注浆孔和手孔等。因此，将盾构隧道的防水重点放在管片接缝处。
在防水等级上，根据《地下工程防水技术规程》（GB08-87），地下铁道区间隧道的防水等级为2级，设计具体要求为：①隧道平均渗水量
2.1盾构隧道的设计防水措施
2.1.1盾构隧道的背后注浆
在富水区域的盾构隧道或者要将渗漏水的危害降到最低，选择在盾构隧道的背后注浆。因背后注浆的位置处于盾构隧道的最外层，可以将其作为第一层防水层。故要求背后注浆的材料要有一定的防渗性、耐久性、耐腐蚀性和长期的故结强度。
在背后注浆材料上有以水泥为主的单液型浆液和水玻璃类双液型浆液。但考虑到耐久性的问题，则使用矿渣（或以矿渣为主）比纯水泥要好，当我们把注浆材料的耐久性和长期的固结强度作为施工条件时，选用矿渣类水泥为主的添加水泥和石灰的浆液最好。当然，在路面铺设的沥青材料上，沥青具有很多优点。因提出的沥青类新型复合浆液因可以在水中常温下使用，其渗透系数比普通注浆材料更小且在出现大的应变后不破坏，性能稳定。因此，沥青类新型复合浆液完全可以作为防水性要求极高的盾构隧道的背后注浆材料。
通过背后注浆，伴随着时间的增加，浆液从流动态固结到可塑性固结再到最后的完全固结。但是，为了防止泄漏，在背后注入时，应防止注入的浆液从管片接头等部位泄漏到其他无需注浆的部位。在一次注浆后未填充到部位的完全填充，可以二次注浆。
2.1.2管片外喷涂聚脲防水涂层
防水涂层的位置在背后注浆与管片之间，可以将其视为第二层防水层。为了最大程度的防止渗漏水的发生，保护管片。要求防水图层应具有一定的良好抗化学腐蚀功能和耐久性；保证在施工期间在盾尾密封钢丝刷与钢板的挤压摩擦下不破坏。并且，聚脲防水涂层具有强度高、附着力好、耐化学性能优异、施工快捷等优点，主要用于混凝土结构外壁防腐、防水。
2.1.3管片自防水和管片接缝防水
管片自防水和管片接缝防水可以视为盾构隧道的第三层防水层。第三层防水视为盾构隧道的防水关键。因为盾构隧道的渗漏水问题一般出现在管片本身上的裂缝、管片与管片的接缝、注浆孔和手孔等处，所以在这个方面的防水工作应多加注意。
对管片的要求上，首先，要求制作管片的混凝土要有一定的防渗功能，即采用防水混凝土。当然，也不能一味的追求混凝土的强度和抗渗等级。因为混凝土的抗渗等级标号越高，单位水泥用量越多，最后水化热越高，收缩量加大，使其本身产生更多的裂缝。因此，要选用合适的混凝土标号和外掺剂。然后要提高管片的制作精度。如果管片的制作精度差，那么导致在管片的拼装时会有误差的积累，出现较大的原始的初始缝隙。
对接缝的防水功能上，可以采用以德国为代表的欧洲的非膨胀合成橡胶，靠弹性压密以接触面压应力来止水，有很好的耐久性和止水性；也可以采用以日本为代表的方面，采用水膨胀橡胶，靠遇水膨胀后的膨胀力来止水。管片接缝防水包括管片间的弹性密封垫防水、隧道内侧相邻管片间的嵌缝防水。还要对于渗漏严重的地方，靠嵌缝防水不够时要进行接缝处的注浆堵漏。同时堵漏注浆孔和手孔，采用弹性密封圈垫，它在受压时充填着孔壁，达到止水效果。同时，要对管片进行观察，对于其管片表面如果有裂缝且有渗漏流出时，用环氧树脂充填裂隙，在外涂防水砂浆。
2.1.4辅助设计防水措施
在富含水层的区域修建时，可以在管片拼装的一次衬砌的基础上灌注混凝土，修建二次衬砌，必要的时候可以在中间铺设防水层。但是，双层衬砌施工周期长，不经济，所以，在满足工程要求的前提下，应该优先选用单层装配式钢筋混凝土衬砌。
2.2盾构隧道的设计排水措施
在盾构隧道的排水设计上，要充分考虑其所在位置的水文地质情况。设置路侧边沟（在富水区域设置中央排水沟），同时安设隧道的纵向、环向、横向排水盲管，及时将水排至洞外，减少隧道的翻浆冒泥。
3盾构隧道的防排水施工要点
防排水工程常见质量通病为：施工排水不畅；纵向排水管、中心水管等安设不规范。开挖时应该给纵向排水管流出安装的位置，并且严格控制其安装的高程。在盾构隧道的施工方面，要认真负责的完成每一步防排水工作。
4结语
城市地铁区间隧道的构建给盾构工法带来了新一轮的挑战，因其具有传统矿山法无法比拟的优势，将会成就今后城市建造的主流形式。然而，隧道的渗漏问题关乎隧道整体建设，关乎隧道的使用寿命。因此加强盾构隧道的防排水设计是十分重要的。为了加强盾构隧道的防排水设计，要进行合理的设计、有保证的施工，保证防排水工程的质量。同时，也要进行新的防水材料和注入工法的开发，引进概念全新的新技术来全面提高盾构隧道的防排水工程。
参考文献（References）：
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隧道工程的优点范文篇2
[关键词]监控量测；信息化施工；小净距；偏压
中图分类号：U456.3文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）47-0121-02
0引言
近年来，我国高速公路工程建设进入了空前的“爆发”期，而隧道工程作为高速公路建设过程中的重要节点工程，隧道工程施工技术越来越得到广大工程技术人员的重视。新奥法（NATM）施工也受到广大隧道设计和施工人员的亲睐，而信息化施工技术作为新奥法施工的核心技术也得到了更大的发展。同时，信息化施工技术的研究成果还能为类似工程的建设积累经验，因此开展隧道施工过程的信息化施工技术研究有其巨大的经济价值和广泛的实用价值。
凤凰山隧道为开县北环路改造（二期）工程的主要工程，凤凰山隧道设计为双向分离四车道的一级公路隧道工程，设计速度为60km/h。由于一期工程已基本实施完成，为与一期工程平顺相接，进洞段轴线无法偏移导致凤凰山隧道进口右洞偏压严重，且左右洞之间间距最小仅为8.3米，属于典型的小净距偏压隧道工程。
凤凰山隧道工程区属低山、丘陵剥蚀地貌，拟建隧道区出露的地层主要为侏罗系中统上沙溪庙组（J2S），岩性主要为砂岩、泥岩和砂质泥岩。区内未发现区域断裂及褶皱构造，区域稳定性较好。
1监测及信息化施工技术
1.1监控量测技术
为及时提供施工所需的围岩稳定程度和支护结构的状态，以确保施工安全，提高施工效率，修正支护参数。凤凰山隧道监测项目组结合该隧道进口实际情况，特制定适合该复杂工程环境的监测方案。
（1）地质及支护状况观察：隧道掌子面每次爆破开挖后通过肉眼观察、地质罗盘和锤击检查，判断围岩类别是否与设计相符；观察并记录支护效果。
（2）地表下沉量测：小净距、偏压隧道的洞口段地表沉降监测显得尤为重要，地表沉降监测结果直接反映隧道施工过程中地表的变形情况。地表沉降监测点布置如图1所示。
（3）拱顶下沉量测：拱顶沉降直接反映上覆岩层对初期支护的作用情况，可以通过对现场监控量测实际数据的回归分析，判断隧道初期支护结构的安全情况。
（4）水平收敛量测：水平收敛的监测可以实时反映周边围岩对支护结构的作用情况，通过对水平收敛的监测和分析可以较为清晰地掌握围岩变形情况。拱顶沉降及水平收敛测点布置如图2所示。
凤凰山隧道洞口段监测断面沿隧道轴向布置情况及监测频率为：拱顶沉降和周边收敛测点布置在同一断面上，间距为5～10m，监测频率为1～2次/天；地表沉降监测点横向间距为2～5m，纵向断面间距为10m，共布设两个断面，监测频率为1～2次/天。同时，在凤凰山隧道监控量测实施过程中严格按照《公路隧道施工技术规范》（JTGF60―2009）要求执行，及时分析监测数据并及时反馈的原则，确保凤凰山隧道施工过程中的安全。
1.2信息化施工技术
通过对隧道施工过程实施动态的监控量测技术，可以及时的把握隧道围岩的变形及其发展动态，可以对隧道施工过程的安全程度做出精准的评价，检验隧道围岩及支护结构稳定与否，这是信息化施工最主要的技术手段。将信息化施工技术应用于隧道施工的全过程，动态反馈隧道开挖及支护的设计和施工，进行隧道工程的预测和评价，同时采取相应技术措施，最后检验预测结果。
凤凰山隧道监控量测项目组严格执行相关技术规范并遵照监控量测方案，按时对隧道实施监测并及时将监测结果反馈给业主、设计及施工单位，作为施工参数的优化依据，将信息化施工技术贯穿于隧道施工全过程。
2监测结果及分析
2.1地表下沉结果及分析
通过对凤凰山隧道洞口段施工过程对地表下沉量的回归分析，将累计沉降量随时间的变化关系生成曲线，如图4所示。
通过对回归曲线的进一步分析，结果显示：测点从开始沉降至沉降值达到最大并稳定，历时20天左右，与实际开挖进度至3倍洞径时间相接近。
2.2拱顶沉降结果及分析
通过对凤凰山隧道进口端左右线洞口段的拱顶沉降监测结果的回归分析，并将拱顶沉降累积量随时间的变化关系生成曲线，如图5所示。
通过对曲线的进一步分析，结果显示：拱顶沉降测点在监测开始8天内变形速率较快，随着时间的推移，沉降速率逐渐减小，并最终趋于稳定，稳定后沉降量最大值5.9mm出现在YK4+723断面，小于规范要求安全值，表明隧道支护结构满足承载要求，隧道处于安全状态。
2.3隧道水平收敛
隧道施工过程的水平收敛值可以及时反映隧道施工过程的围岩变形情况，通过对本隧道水平收敛的监测数据分析并生成曲线，如图6所示。
通过对曲线的进一步分析，结果显示：围岩在隧道开挖后即产生变形，并于15天左右后变形趋于稳定，收敛最大稳定值3.4mm出现在YK4+713断面，满足规范安全值要求，表明隧道支护结构满足承载要求，隧道处于安全状态。
3施工参数优化
凤凰山隧道施工过程中，监控量测项目组根据监测结果，将监测结论和建议及时反馈，结合施工现场实际情况优化施工参数并指导施工。
隧道洞口施工过程中，右线隧道掌子面开挖至YK4+724左右时，监测结果显示水平收敛速率较大，连续两天速率近4mm/d，现场监测项目组及时将这一情况反馈给业主及施工单位，在业主的指示下施工单位及时暂停掌子面的继续掘进，并在已做初支的基础上增设系统锚杆，有效地减小了水平收敛的变形速率，使处于复杂工程环境条件下的洞口段施工过程的安全性得到了保障。
4结束语
（1）隧道监测技术是信息化施工技术的基础，牵涉建设方、施工方、监理方的相互协调配合，应引起各方的高度重视，让隧道监测及信息化施工技术更好的服务于隧道建设。
（2）通过对监测结果进行分析并及时反馈给三方，调整支护参数，对确保隧道施工过程的安全性和减少对周边环境的影响有很好的效果。
（3）对处于复杂环境条件下的隧道工程，在施工过程充分应用信息化施工技术有助于确保施工过程安全、节省工程造价有明显的实用价值。
（4）推进信息化施工技术在隧道建设中的应用有其广泛的实用价值和意义。由于设计参数与实际工程情况不可避免存在一定差异，加之动态反馈技术较差，预报准曲率也存在一定的偶然性。
参考文献
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隧道工程的优点范文
关键词：隧道工程；光纤；监控量测；隧道施工；隧道火灾；健康监测
传统的传感器是以应变－电压为基础，以电信号来反映结构应变的变化，并借助导线传输。因此，传统传感器易受到电磁场和使用环境的影响。另外，由于电阻传感器和导线的金属易腐蚀性，难以实现长期监测和实时监测。这些传统传感器的局限性严重地制约了其应用，无法满足现代隧道建设中监控量测的需求，而以光纤传感技术为基础的光纤传感器不但可以替代传统传感器的作用，还可以很好的弥补传统传感器的上述缺陷。
1光纤传感器在隧道施工过程中监控量测
光纤传感器以其材质和工作原理上的优越性，具有受环境干扰小，传输损耗低，连接方式丰富(可将多个传感器并联输出)，导线价格低等优点，可以大大提高隧道监控量测的准确度和工作效率并可以降低工作风险和监测成本。隧道的监控量测包括必测项目和选测项目，其中的必测项目主要包括地质和支护状况观察、周边位移、拱顶下沉和地表下沉。必测项目中的这四项在隧道的监控量测工作中一般均需要做测试，这些项目一般通过观察、描述和光学测量仪器如水准仪、全站仪等进行监测，所以，隧道监控量测的必测项目一般不采用光纤应变传感器。选测项目中的锚杆内力量测、围岩体内位移量测、支护及衬砌内应力和表面应力量测、围岩压力及两层支护间压力量测、型钢支撑内外力量测可以通过布设在待测点的光纤应变传感器进行量测。光纤应变传感器在这些项目上的应用不但可以高效准确的进行监控量测，还可以一直将监测工作随着隧道从建设到运营进行长期全寿命实时监测，这一点具有传统传感器无法比拟的优势。
2光纤传感器在隧道火灾报警系统中的应用
光纤的光栅栅距和折射率会因其周围环境的温度变化而发生变化，这种变化会对应地引发光纤光栅的反射谱以及透射谱的变化。通过解调仪将光纤光栅的反射谱或透射谱发生的变化检测并读取显示出来，则得到了光纤光栅周围环境温度的变化数据，通过程序中设定的温度控制阀值和报警装置就可以对隧道内的温度进行实时监测和火灾报警。
(1)隧道内火灾发生的原因。隧道火灾一般由车辆、货物的着火以及交通事故起火而引发，而车辆油箱内的燃油和车辆所载易燃货物则为火灾的发生提供了物质条件。隧道内部发生火灾后，燃油和货物的燃烧会迅速释放出大量的热，并伴有大量的有毒气体和浓烟雾，同时隧道内部温度随之而迅速升高。
(2)光纤传感器的系统组成。光纤光栅感温火灾报警系统主要是针对所监测隧道内部温度的异常升高进行实时测量，显示温度并判断温度是否过高而进行及时报警。主要由光纤光栅感温探测器、解调系统、报警装置、传输光缆和计算机组成。
(3)光纤传感器在隧道内的布设和安装。光纤传感器在隧道内部的布设间距应根据隧道的长度来计算确定，间距太密造成工作量和成本的的浪费，太疏则会影响火灾探测的灵敏度和准确率。当隧道长度介于500m和10000m之间时，光纤传感器的纵向间距不能大于7m;当隧道长度超过10000m时，光纤传感器的纵向间距不能大于8m。光纤传感器应布置于距离隧道拱顶20cm左右的位置，并沿隧道纵向呈直线排列。光纤传感器应在隧道拱顶沿纵向用钢绞线进行固定，以便在不影响隧道内交通的情况下有效监测和预报火灾。对于长隧道和隧道群，由于工作人员观察室距离传感器距离较远，通常需要将光纤传感器测得的温度信号通过光缆远程传输到设备处理器，所以其布设方法和连接方式应按照隧道内车道数的不同而采取不同的方式方法。对于单车道和双车道的交通隧道，光纤传感器可在隧道内断面中央进行单排纵向布设;而当隧道行车道数量多于2时，光纤传感器在隧道内断面中央应按照双排进行纵向布设。双排布设时，两排传感器应交错布置，以便增大光纤传感器的感应机会。
3光纤传感器在隧道健康监测中的应用
隧道健康运营过程中最主要的病害就是隧道的衬砌结构劣化，其表现为衬砌的开裂、掉块、错台、和渗漏水等方面。隧道病害除了降低隧道的安全性、耐久性及其使用性能等外，如不及时发现和处治还会诱发其他更为严重的病害，甚至会缩减隧道的使用寿命。因此对隧道二次衬砌的全寿命监测就显得尤为重要。隧道二次衬砌病害的传统检测技术主要通过地质雷达、地震波法、CT等实现，这些方法可探明某时某刻隧道衬砌的情况和其周围的围岩情况，但无法对隧道内衬砌和围岩情况的变化进行实时监测和报警，同时传统监测由于需要组织大量人员设备进入隧道进行监测工作，不可避免的会影响甚至中段隧道交通。分布式光纤传感技术具有远程、精度高、耐久性、实时性和成本低等特点，将其布设在二次衬砌之中可对隧道衬砌结构的健康情况进行长期、实时的监测。该技术可自动进行，不会对交通造成干扰，并且其实时输出的数据信息可以让隧道工作人员随时掌握隧道的健康状况。光纤监测网的布设需要对隧道的围岩等级、围岩应力水平及经济性等进行综合考虑。沿隧道横断面布设的光纤传感器应根据围岩等级来确定其布设的环向间距，即传感器的环向间距应随着隧道围岩等级的增大而相应减小，并在隧道洞口附近适当加密布设。布设好光线监测网后，根据传输需要将传感器按照一定的连接方式组合，通过光缆将光线应变传感器连接到解调仪上进行监测。
4结论
光纤应变传感器以其相较于传统传感器的诸多优势而被广泛应用于隧道中。在隧道施工过程中，光纤应变传感器可以准确监测隧道结构的受力和变形情况，从而为隧道的安全施工保驾护航;在隧道火灾检测报警方面，光纤传感器以其自动化和网络化的特点提供良好的服务，从而预防火灾和减少火灾造成的损失;在隧道健康监测方面，光纤传感器可以实时监测隧道衬砌结构并进行长距离传输，从而使隧道的全寿命健康诊断与评估成为了可能。
参考文献
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