论文部分内容阅读
甘肃综合铁道工程承包有限公司 甘肃兰州 730000
摘要：本文主要是对我国按新奥法原理设计施工的山岭隧道工程的动态设计以及信息化施工进行分析研究，在此基础之上提出了如下观点，希望能够为同行业人员提供一些参考。
关键词：隧道工程；动态设计；信息化；分析
引言
隧道工程建设受地形、地质环境影响因素较大，受勘测技术限制或前期投入不足等方面影响，通常不能完全揭示地质环境的复杂性，从而增加了隧道施工的高风险及复杂性。目前隧道工程设计理念通常采用类比以及经验设计，计算机辅助验算，同时强调动态设计以及信息化的施工。
1.动态的设计分析
1.1隧道支护结构分析
隧道支护参数的调整主要是施工阶段变更设计最为常见的情形，通常情况下基于保证安全以及经济合理性的原则，施工过程中根据开挖揭示的地质条件，在考虑工点特殊性的前提下，调整围岩级别，相应的调整支护参数。在进行支护的过程中调整大致分为三种情况：
一是地质围岩出现变化，比如原设计隧道围岩为IV级，经现场判别能够达到V级或只是Ⅲ级，支护应进行调整。
二是围岩没有出现明显变化，但是监控量测数据显示支护变形量较大或很小，甚至变形量微小可以忽略，支护也应该要作出适当的调整。变形较大应加强支护，变形很小可以减弱支护。
三是由于没有按图施工，存在质量缺陷，需要通过初期支护补强或后续二次衬砌加强，以满足受力要求。比如二次衬砌厚度不足，通过结构验算采用增加配筋以及提高混凝土强度等措施来处理。
针对前两种一般并没有异议，第三种情况设计单位并不认可，认为是施工不当所致。但也是施工过程中出现了变化，可以根据实际情况来对其进行补强。支护结构调整主要改变支护厚度，对钢架的间距以及类型进行调整，同时也可以采取增减钢筋等措施改变支护强度，对于特殊地质段，不仅仅需要采用特殊设计，特别是需要提高信息的反馈，对其进行及时的修正设计。
1.2隧道的长度及断面尺寸分析
预设计通常是根据地形及地质条件确定隧道的长度，同时根据结构受力、限界要求等因素来确定隧道断面形式。隧道的长度调整相对来说比较少，通常在地形及地质条件与设计不符或者是洞门仰坡开挖过高等情况下，可以考虑对隧道洞口位置进行调整，或者改变洞门型式。断面尺寸调整情况比较多，然而一般不调整内轮廓尺寸，多数调整初期支护的尺寸，调整施工方法、基于施工误差因素来对施工预留变形量进行调整等。
1.3施工的方法分析
施工方法的选择是隧道设计及施工过程中最为重要的一个环节，施工方法是否得当，直接的影响到隧道施工安全。现阶段隧道施工开挖方法有全断面法、台阶法、CD法以及CRD法等，通常情况下根据隧道的断面大小以及地质条件来选择合适的施工方法，同时施工方法和支护形式存在着直接的关系。施工方法的选用首先应该要考虑安全，其次便是要考虑方便进行施工，一些施工单位出于成本或者以往经验对设计建议的施工方法进行改动，比如将CRD法改成CD法，把CD法改成台阶法，把台阶法改成为全断面法等。工法的改变应符合工程的实际情况，否则会导致风险增加，出现安全隐患。
1.4辅助施工措施分析
辅助施工措施主要是指地层稳定措施以及涌水处理措施，同时也是隧道施工的必要措施。地层稳定措施主要有管棚、小导管注浆以及锚杆等超前支护以及地表加固措施。涌水处理的措施主要是注浆止水以及超前排水和降水等。通常情况下应根据工程地质环境特点来进行选用。施工过程中根据围岩变化情况补充或者改变辅助施工措施。如当围岩变得破碎时，应增加注浆锚杆支护。在松散地层以及破碎岩体段设置超前小导管注浆支护，小导管长度以及浆液类型，则根据地质情况的变化进行适当的修正。
2.信息的反馈内容
信息化施工主要是施工单位根据设计要求制定超前地质预报方案和监控量测方案，根据预报和监测结果及时调整及优化施工方案，或是采取必要的安全措施，并且把预报和监测信息以及需要采取有关的措施意见反馈给设计单位，设计单位对其进行修正以及变更设计。
2.1地质条件分析
地质条件是隧道施工最为不确定的因素，同时也是工程最大的风险源，必须在施工中进行监测，根据地质的变化采取相应的措施。比如掌子面坍方前存在先兆：超前探孔显示掌子面前方或者是拱顶以上围岩突然变得破粹、掌子面出水量剧增、掌子面出水由清变浑浊等。隧道地质条件动态变化是信息化施工最为重要的一个原因，是修正设计的依据，在特殊地质地段尤其重要。地质信息主要是包括超前预报信息以及实时记录。超前地质预报可以采用地质调查的方法、超前钻探法、地质雷达法、红外线法等。实时记录包括掌子面地质观察以及记录等。
2.2变形监测分析
变形监测是隧道施工安全的重要保证，同时也是设计文件要求必测的项目之一。通常情况下变形监测项目有地表沉降、收敛变形、地表临近建筑物沉降以及支护沉降等。地下工程出现坍塌的先兆有围岩开裂或者是错动以及沉降等，这些都可以通过监测来及时发现并且做出预警。变形监测不能完全依赖于仪器，现场人员的经验也很重要。比如对于开挖支护的变形，仪器可以测出微小的变化，肉眼观察则更加直接，如果看到出现了异常情况立即可以采取避险措施。此外，施工单位可对沉降以及收敛变形的数据进行分析，从而找出其变形的发展趋势，及早的采取相应的措施。
2.3地形环境的分析
在工程设计过程中，很多时候地勘报告并不能完全反映工程范围的地形环境，如地下管线、埋藏物等开挖后才被发现。在施工过程中，首先应调查环境，复测地形并及时的反馈，根据实际情况作出修正以及调整。
3.动态设计以及信息化的施工流程分析
动态设计以及信息化施工是一个辩证的综合体，两者紧密结合、相辅相成。指导思想是以预设计为基础，通过对地质条件变化进行超前预报和对已实施的段落进行监测，判别结构是否处于安全状态，用于指导设计及施工，修正设计或者是对施工进行改善。实施动态设计以及信息化施工，一方面要求设计单位建立起对应的动态设计体系，与施工现场建立有效的联动机制，其最主要特点是快速反应，另一个方面也需要施工单位及时对现场相关信息进行完整、准确、真实的反馈，包括超前地质预报信息和监控量测信息。超前地质预报信息是修正设计的基础，监控量测则是对修正进行验证，建立：预报→修正→验证→再修正的循环，从而保证工程能够安全有序的实施。先进、适用、经济的预报手段和监测技术是动态设计以及信息化施工的基础，计算机技术及现代化信息技术的应用能够提供可靠的保证。建设方的支持、现场监理的严格监督都是必不可少的条件，最重要的是要有整套机制的建立健全和职能部门的监管实施，真正意义的动态设计以及信息化施工才能实现，
总结：通过上述分析可看出，动态设计以及信息化的施工是一个很好的理念，切实的落实可以大大的提高隧道的整体建设水平，与此同时也能够提高投资效率以及效益，全面的提高我国社会经济水平不断的发展。
参考文献：
[1]卢光辉.软弱围岩隧道动态施工设计与施工方法研究[D].中南大学，2007.12（24）：104-107
[2]孙辉.黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究[D].重庆大学，2005.12（24）：152-155
[3]温树林.大风哑口隧道动态设计与信息化施工[A].中国公路学会.第二届全国公路科技创新高层论坛论文集（上卷）[C].中国公路学会，2004.12（24）：174-177
[4]陈光明，胡良年.乌池坝特长公路隧道动态反馈设计与信息化施工[A].湖北省公路学会.湖北省公路学会成立三十周年暨二○○八年学术年会论文集[C].湖北省公路学会，2008.12（24）：109-112
摘要：本文主要是对我国按新奥法原理设计施工的山岭隧道工程的动态设计以及信息化施工进行分析研究，在此基础之上提出了如下观点，希望能够为同行业人员提供一些参考。
关键词：隧道工程；动态设计；信息化；分析
引言
隧道工程建设受地形、地质环境影响因素较大，受勘测技术限制或前期投入不足等方面影响，通常不能完全揭示地质环境的复杂性，从而增加了隧道施工的高风险及复杂性。目前隧道工程设计理念通常采用类比以及经验设计，计算机辅助验算，同时强调动态设计以及信息化的施工。
1.动态的设计分析
1.1隧道支护结构分析
隧道支护参数的调整主要是施工阶段变更设计最为常见的情形，通常情况下基于保证安全以及经济合理性的原则，施工过程中根据开挖揭示的地质条件，在考虑工点特殊性的前提下，调整围岩级别，相应的调整支护参数。在进行支护的过程中调整大致分为三种情况：
一是地质围岩出现变化，比如原设计隧道围岩为IV级，经现场判别能够达到V级或只是Ⅲ级，支护应进行调整。
二是围岩没有出现明显变化，但是监控量测数据显示支护变形量较大或很小，甚至变形量微小可以忽略，支护也应该要作出适当的调整。变形较大应加强支护，变形很小可以减弱支护。
三是由于没有按图施工，存在质量缺陷，需要通过初期支护补强或后续二次衬砌加强，以满足受力要求。比如二次衬砌厚度不足，通过结构验算采用增加配筋以及提高混凝土强度等措施来处理。
针对前两种一般并没有异议，第三种情况设计单位并不认可，认为是施工不当所致。但也是施工过程中出现了变化，可以根据实际情况来对其进行补强。支护结构调整主要改变支护厚度，对钢架的间距以及类型进行调整，同时也可以采取增减钢筋等措施改变支护强度，对于特殊地质段，不仅仅需要采用特殊设计，特别是需要提高信息的反馈，对其进行及时的修正设计。
1.2隧道的长度及断面尺寸分析
预设计通常是根据地形及地质条件确定隧道的长度，同时根据结构受力、限界要求等因素来确定隧道断面形式。隧道的长度调整相对来说比较少，通常在地形及地质条件与设计不符或者是洞门仰坡开挖过高等情况下，可以考虑对隧道洞口位置进行调整，或者改变洞门型式。断面尺寸调整情况比较多，然而一般不调整内轮廓尺寸，多数调整初期支护的尺寸，调整施工方法、基于施工误差因素来对施工预留变形量进行调整等。
1.3施工的方法分析
施工方法的选择是隧道设计及施工过程中最为重要的一个环节，施工方法是否得当，直接的影响到隧道施工安全。现阶段隧道施工开挖方法有全断面法、台阶法、CD法以及CRD法等，通常情况下根据隧道的断面大小以及地质条件来选择合适的施工方法，同时施工方法和支护形式存在着直接的关系。施工方法的选用首先应该要考虑安全，其次便是要考虑方便进行施工，一些施工单位出于成本或者以往经验对设计建议的施工方法进行改动，比如将CRD法改成CD法，把CD法改成台阶法，把台阶法改成为全断面法等。工法的改变应符合工程的实际情况，否则会导致风险增加，出现安全隐患。
1.4辅助施工措施分析
辅助施工措施主要是指地层稳定措施以及涌水处理措施，同时也是隧道施工的必要措施。地层稳定措施主要有管棚、小导管注浆以及锚杆等超前支护以及地表加固措施。涌水处理的措施主要是注浆止水以及超前排水和降水等。通常情况下应根据工程地质环境特点来进行选用。施工过程中根据围岩变化情况补充或者改变辅助施工措施。如当围岩变得破碎时，应增加注浆锚杆支护。在松散地层以及破碎岩体段设置超前小导管注浆支护，小导管长度以及浆液类型，则根据地质情况的变化进行适当的修正。
2.信息的反馈内容
信息化施工主要是施工单位根据设计要求制定超前地质预报方案和监控量测方案，根据预报和监测结果及时调整及优化施工方案，或是采取必要的安全措施，并且把预报和监测信息以及需要采取有关的措施意见反馈给设计单位，设计单位对其进行修正以及变更设计。
2.1地质条件分析
地质条件是隧道施工最为不确定的因素，同时也是工程最大的风险源，必须在施工中进行监测，根据地质的变化采取相应的措施。比如掌子面坍方前存在先兆：超前探孔显示掌子面前方或者是拱顶以上围岩突然变得破粹、掌子面出水量剧增、掌子面出水由清变浑浊等。隧道地质条件动态变化是信息化施工最为重要的一个原因，是修正设计的依据，在特殊地质地段尤其重要。地质信息主要是包括超前预报信息以及实时记录。超前地质预报可以采用地质调查的方法、超前钻探法、地质雷达法、红外线法等。实时记录包括掌子面地质观察以及记录等。
2.2变形监测分析
变形监测是隧道施工安全的重要保证，同时也是设计文件要求必测的项目之一。通常情况下变形监测项目有地表沉降、收敛变形、地表临近建筑物沉降以及支护沉降等。地下工程出现坍塌的先兆有围岩开裂或者是错动以及沉降等，这些都可以通过监测来及时发现并且做出预警。变形监测不能完全依赖于仪器，现场人员的经验也很重要。比如对于开挖支护的变形，仪器可以测出微小的变化，肉眼观察则更加直接，如果看到出现了异常情况立即可以采取避险措施。此外，施工单位可对沉降以及收敛变形的数据进行分析，从而找出其变形的发展趋势，及早的采取相应的措施。
2.3地形环境的分析
在工程设计过程中，很多时候地勘报告并不能完全反映工程范围的地形环境，如地下管线、埋藏物等开挖后才被发现。在施工过程中，首先应调查环境，复测地形并及时的反馈，根据实际情况作出修正以及调整。
3.动态设计以及信息化的施工流程分析
动态设计以及信息化施工是一个辩证的综合体，两者紧密结合、相辅相成。指导思想是以预设计为基础，通过对地质条件变化进行超前预报和对已实施的段落进行监测，判别结构是否处于安全状态，用于指导设计及施工，修正设计或者是对施工进行改善。实施动态设计以及信息化施工，一方面要求设计单位建立起对应的动态设计体系，与施工现场建立有效的联动机制，其最主要特点是快速反应，另一个方面也需要施工单位及时对现场相关信息进行完整、准确、真实的反馈，包括超前地质预报信息和监控量测信息。超前地质预报信息是修正设计的基础，监控量测则是对修正进行验证，建立：预报→修正→验证→再修正的循环，从而保证工程能够安全有序的实施。先进、适用、经济的预报手段和监测技术是动态设计以及信息化施工的基础，计算机技术及现代化信息技术的应用能够提供可靠的保证。建设方的支持、现场监理的严格监督都是必不可少的条件，最重要的是要有整套机制的建立健全和职能部门的监管实施，真正意义的动态设计以及信息化施工才能实现，
总结：通过上述分析可看出，动态设计以及信息化的施工是一个很好的理念，切实的落实可以大大的提高隧道的整体建设水平，与此同时也能够提高投资效率以及效益，全面的提高我国社会经济水平不断的发展。
参考文献：
[1]卢光辉.软弱围岩隧道动态施工设计与施工方法研究[D].中南大学，2007.12（24）：104-107
[2]孙辉.黄土连拱隧道围岩与支护结构稳定性研究[D].重庆大学，2005.12（24）：152-155
[3]温树林.大风哑口隧道动态设计与信息化施工[A].中国公路学会.第二届全国公路科技创新高层论坛论文集（上卷）[C].中国公路学会，2004.12（24）：174-177
[4]陈光明，胡良年.乌池坝特长公路隧道动态反馈设计与信息化施工[A].湖北省公路学会.湖北省公路学会成立三十周年暨二○○八年学术年会论文集[C].湖北省公路学会，2008.12（24）：109-112