隧道工程的优点精选(九篇)

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第1篇：隧道工程的优点范文

【关键词】隧道工程；喷射混凝土；施工技术；质量

引言 喷射混凝土施工技术是隧道开挖初期支护的重要内容，它是借助于喷射设备，利用压缩空气将预先拌合好混凝土喷射到支护面上，混凝土迅速凝结硬化而形成隧道的围护结构。喷射混凝土施工技术水平的高低，直接影响到隧道支护质量和施工安全。

一、喷射混凝土在隧道工程复合支护中的作用

喷射混凝土主要用于充填裂隙、填补凹穴、加固岩层。

喷射混凝土能将张开的裂隙、节理、层缝充填一部分，并能起到黏结作用，使许多岩块黏结在一起，成为整体，以阻止岩块的松动，而且喷射混凝土又能填补凹穴，喷射混凝土能填补凹穴，避免应力集中，从而加固了围岩，提高围岩的抗渗漏性能和岩层自身的稳定性，发挥围岩的承载能力。

喷射混凝土可封闭围岩，防止风化。喷射混凝土后隔绝了岩层与空气的接触，可以阻止岩层节理和节理裂隙的渗水，防止水和空气对围岩的破坏，越易风化的岩层越要及时进行封闭，如泥岩、泥质页岩，遇吸潮后膨胀软化、泥化，应及时进行封闭，可防止风化，减少岩石膨胀变形。

目前隧道工程复合支护中普遍采用的是喷射混凝土或钢纤维喷射混凝土，喷射方式主要有干喷和湿喷。喷射混凝土具有支护及时、强度高、密实性强、操作简单、灵活性大等优点，特别是在软弱围岩地质条件下，配合钢拱架和系统锚杆作为联合支护，其优点更为明显。当喷射混凝土具有一定强度后，可把钢拱架、系统锚杆和喷射混凝土组成的支护体系看作钢性结构，用来控制围岩变形，达到保护和发挥围岩自承能力的效果。

二、喷射混凝土施工的关键技术

1、喷射混凝土的回弹量控制

目前隧道工程喷射混凝土施工，为保护环境和维护工人健康。大多采用，其回弹量普遍较大，平均在30%以上，损失较大。一般隧道工程的利润主要来自开挖和初期支护的喷射混凝土。如何通过技术改进和加强管理来降低喷射混凝土的回弹量是目前有待解决的问题。通过对多座隧道工程、多个施工队伍施工情况的分析比较，总结出以下几点可以将回弹量控制在15%～24%的范围。

（1）分段分块喷射。分段长度不超过6m，分块大小不超过2m×2m，严格按照先墙后拱、先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力而滑动或脱落。

（2）喷射混凝土的水压一般控制在稍高于风压即可，施工现场可以按水压高于输料管风压10～15N/cm2进行控制，其目的是为了保证高压水能够从喷枪混合室（喷头处）内壁小孔高速射出，把拌合料迅速拌合均匀。喷射料的水灰比控制是比较困难的。熟练的喷射手通过喷射混凝土表面的光滑度可判定水灰比的大小。理论上讲，0.45～0.50的水灰比对喷射混凝土的回弹量和质量是有利的。

（3）控制喷嘴距离（喷射距离）和角度。喷射距离在0.6～1.2m时，混凝土回弹量较小，喷射距离过大或过小都会增加回弹量。喷头长度一般只有0.5～0.6m，喷射手因存在骨料反弹的恐惧心理，要将喷射距离控制在0.6～1.2m较困难。根据任小平的研究结果，隧道工程喷射混凝土施工的探讨决的办法可将喷头加长到1.2～1.5m，这样喷射手站在距离喷岩面2.0m左右即可进行喷射。喷嘴与喷岩面应尽量垂直，并偏向刚喷射部位（倾斜角控制在10°内），这样不仅回弹量少，而且喷射效果和质量更好。

2、严格控制风压、水压和水灰比。过大的风压会造成喷射速度太快，加大骨料的反弹，从而加大回弹量，但混凝土密实性较好；风压过小，会使喷射力减弱，造成混凝土密实性较差，甚至达不到设计和规范要求。总结实践经验，当输料管长度为20m时，合适的风压为100～130N/cm2。

3、控制一次喷层厚度和分层喷射的间隔时间。

4、喷射混凝土厚度的控制

喷射混凝土的厚度应达到设计厚度和规范允许的误差范围。从施工现场的情况看，个别隧道存在喷射混凝土普遍偏薄的现象，这是有风险的。因为初期支护将会和围岩共同控制同岩变形的释放，保证下道工序施工安全和隧道结构的稳定，是主要受力者。若喷射混凝土出现裂缝，原则上也应及时进行补喷和采取其他补强措施，以控制围岩变形在适度范畴，而不是任其释放。有人说，“初期支护喷层厚度不够，可以利用二次衬砌混凝土进行补充”，这种说法只是从隧道总体结构尺寸满足了要求，但从新奥法施工原理和结构受力机理而言，却是一大误区。 要解决这个问题，重点应放在喷射过程中，要求喷射手在全断面螺旋喷射完成后，及时对钢拱架间进行补喷；或者在挂防水板前对喷射混凝土表面进行检查，严重不够的必须及时进行补喷，否则二次衬砌混凝土浇筑后再通过打孔（或预埋钢管）注浆填充来处理两层间的空洞，不仅费时费工，而且还会破坏防水板，造成漏水现象。

对局部喷射混凝土过厚的情况，在挂防水板前一定要将突出部分混凝土剔除。因为这种情况有可能顶破防水板，更有可能在初期支护和二次衬砌之间形成点接触，造成局部应力集中而导致二次衬砌表面开裂。

三、对喷射混凝土在隧道工程施工中的几点建议

在实际的隧道工程施工过程中，根据以往文献记载，笔者总结出以下几点需要注意的建议：

1、重视混凝土的喷射方式，积极推广湿喷技术的运用。在湿喷过程中，事先可将包括水在内的各种材料正确计量，0.45～0.50的水灰比容易控制，从而容易达到减少回弹量和粉尘的目的。

2、加强喷射混凝土配合比的调整和控制，骨料尽量采用连续级配。施工应重点控制好骨料的级配，这除了要求工地实验室定期定量检测外，还要求加强骨料加工和采集，采取多种措施保证骨料的连续级配。譬如，骨料粉尘量过大时，就应该在加工场骨料出口安置抽风机，在材料源头进行控制和处理。

3、做好光面爆破设计，保证光面爆破质量。光面爆破应针对不同等级围岩单独设计，要考虑到炮眼布置、深度和角度、单孔装药量和装药结构、起爆顺序等，通过光面爆破参数的改变和修正，保证不同围岩地段光面爆破轮廓圆顺，保证开挖质量。圆顺的开挖轮廓既有利于保证喷射混凝土的质量，更有利于减少喷射混凝土的回弹量。

4、尽量采用大板切割的试验检测方法对喷射混凝土强度进行检测。大板切割即向木板或竹夹板（板的大小根据取样组数多少而定）上喷射13～15cm厚的混凝土并进行养护，待达到一定强度后切割取样。这样取得的试块可以代表洞内喷射混凝土的实际情况，方法简单，也不破坏支护结构。

五、结束语

综上所述，本文重点对隧道工程中喷射混凝土的施工特点以及基本原理进行了详细的分析，在此基础上，针对隧道建设中，喷射混凝土的质量控制也做出了详细的介绍，供施工人员参考。

参考文献

第2篇：隧道工程的优点范文

关键词：隧道工程； 教学改革；精品课程建设

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）01-0082-04

随着中国改革开放和经济建设的快速发展，尤其是近年来实行以高速公路、铁路、城市地铁，及西电东输水利工程、南水北调输水工程等基础建设为主的积极财政政策，大型工程建设项目越来越多，从而带来了大量的岩土与地下工程问题及经验教训。这些问题的有效解决，需要大批理论扎实、技术过硬、实践经验丰富的专门工程技术人才。这对高等院校教学提出了更高要求，为保证工程科学专业课程的教学、建设及人才培养能适应新形势，突出工程背景，教学模式亟待改革。

隧道工程是土木工程专业岩土及地下方向的一门专业课，也是核心和代表性的必修课程之一，其目的和任务是使学生掌握隧道的基本概念与构造、基本力学原理、施工作业方法、最新设计理念及行业规范等专业知识，具备隧道工程的设计能力、隧道工程相关技术和研究工作的基本素质，为从事各类隧道工程建设的设计、施工及维护管理奠定基础。

文章结合笔者近几年来在厦门大学土木系讲授的隧道工程课程，通过教学实践中获取的经验，从教学模式、实践性教学环节、科研促教等方面进行探讨，以期提高教学质量，增强学生学习效果，拓展学生工程视野和实际应用能力，达到培养人才、服务社会的目的。

一、教学中的体会

（一）基础知识及认识实习的先行修毕

隧道工程涉及多个学科，涵盖的知识面广而深。隧道工程教学，一方面要求学生已经具备高等数学（含微积分、线性代数及概率论）、材料力学、弹性力学、土/岩石力学、工程地质等课程的基础知识，即这些课程需要先行修毕才可继续隧道工程课程的学习；另一方面，需要较强的工程背景，如隧道施工工艺（钻爆、盾构或TBM等）和工法（台阶、侧壁导坑或CD法等）、装渣与运输、喷锚初支与模注二衬、监控量测、防水通风、运营管理、风险控制，等等，即课程具有工程实践性、应用性特点。因此，在学习该课程之前，对隧道建设现场的实地认识实习是有必要的。

（二）教学内容多而课时有限

隧道工程课程内容庞杂，既涉及规划、勘察、设计、施工及运营管理的内容，又有铁路隧道、公路隧道、城市地铁、矿山及水利工程巷隧、海（水）底隧道等的设计差异，同时还涉及地质、力学、材料科学等方面的基础理论，无疑是一门工程科学领域内的系统科学。这些内容相互交叉、渗透，紧密联系又相对独立，对学生而言，教学内容结构松散、主线不明、重点不突出，甚至有种一团乱麻、理不出头绪的感觉，学生普遍反应这门课程难学。近年来，隧道工程的教学大纲和授课学时经过调整和压缩，学时减至30左右，大大低于学科强校50学时以上的要求，如重庆大学、同济大学、西南交通大学，在有限的时间内，要完成上述多方面的教学任务，且不乏生动性和启发性，无疑增加了教学难度，同时对教师水平提出更高要求。

（三）教学实践的限制

隧道工程实践性、应用性强，在教学中必须注重理论与实践相结合，这是工程科学学习所必备的素质。考虑到隧道施工工艺复杂、作业线繁多，经常会使用炸药、雷管等危险品以及各类重工机械设备，加之隧道现场往往是围岩、积水、噪音大、油烟粉尘污染物多、锚杆钢筋遍布、电路设备复杂，学生的现场安全问题难以得到保证。另外由于隧道工程的工作面较一般的施工现场更为狭小拥挤，导致施工单位不愿意接收学生实习、参观。即使联系到一些实习单位，也只是在短时间内或停工间隙对某一局部粗浅、简单地观摩，不能全面了解工程的整个建设过程，不能形成系统、深刻的工程印象。

（四）缺少学生互动

受传统教学模式的影响，教师在课堂上单一讲解授课，学生习惯于被动接受，听课时忙于记笔记，很少主动思考、质疑。尽管学生对工程问题的兴致很高，求知欲强，但限于工程经历的缺乏，很少与教师交流、讨论，授课教师很难获知学生的课程兴趣所在，及重、难点的理解与掌握情况。这与国外工程科学的教学有一定差距。国外一般采用引导性教学，在课程基础知识讲授完毕之后，提出某一工程问题，让学生根据所学知识自行查阅资料，咨询专业人员，通过团队合作完成。传统的教学模式，导致学生知识理论水平较高，动手能力则较低。

二、教学改革的思考

结合国内兄弟院校的教学情况，隧道工程课程普遍存在以下问题：课程内容庞杂，实践内容偏少，与工程现场要求严重脱节；在有限学时的分配上，理论课时多，实践课时少；课程的考核方式上，理论比重大，实践考核少。传统的教学方式和内容不利于培养学生的实际工程认知、创新与应用能力，不利于学生综合能力和工程素质的训练与提升。鉴于此，提出隧道工程课程的教学改革建议。

1. 教学与科研紧密结合

隧道工程是一门实践性、理论性、应用性很强的工程科学，如果教师仅仅是将书本内容生硬地搬入课堂，学生通常会感到所学内容枯燥，丧失学习兴趣，难以激发日后从事该项工作的热情。随着科学技术的不断推进，隧道工程科学中许多新的设计理念、研究成果不断涌现。在传统教学内容的基础上，将隧道设计施工的新理念、新方法、新技术、新工艺以及国家重大隧道工程（如港珠澳沉管隧道、胶州湾海底隧道、杭州钱江盾构隧道等跨海隧道工程）的科研支撑计划、技术攻关课题及最新进展与研究成果直接引入课堂教学，不仅能够加深学生对基本理论、基本技能的掌握，培养学生的工程思维、创新精神，而且使学生了解学科发展的形势，以及当前隧道工程建设中存在的实际技术问题，从而发生兴趣、拓宽知识面，培养和锻炼学生的科研意识、创新能力。

对教师而言，在从事科研的同时，跟踪国内外发展前沿与动向，密切关注隧道科学技术的发展和最新研究成果，不断获得新知识、新思路，以此提高自身业务素质，加深对教学内容的理解和掌握。同时，将科研最新成果融入教学，提高教学的理论起点，深化教学内容，使课程教学紧跟隧道工程学科发展步伐，促进教学水平和科研水平的共同提高[1-2]。

2. 丰富课堂教学的形式

隧道工程教学与实际工程关系紧密，隧道工程的结构形式、工法和施工工艺及各作业线的讲述难以仅凭传统板书在黑板上准确地演示和表达，而学生恰恰正缺乏这些工程实践经验，对隧道工程的认知较浅，因此在教学中需深化课程的感性认识与工程认识。这就要求教师充分利用现代化教学手段，运用多媒体教学“图文并茂”的优点，辅之以工程录像、照片、图表、动画等资料，精心制作电子教案，给予学生图、文、声、动、实等多方位的信息，加深学生对课程内容的理解与掌握。在讲解典型案例时，通过录像资料、工程图片或实物投影，让学生了解隧道建设施工的全过程信息，对实际工程有直观感受，让原本枯燥、平面的教学变得生动、立体，更利于学生理解、掌握，激发其求知欲，同时弥补教学内容多、课时少的矛盾，达到事半功倍的效果。

3.加强实践

组织学生参加必要的认识实习和生产实践，完成较高水平的实践或认识报告，是目前办学条件下理论与实践相结合的主要途径。隧道建设工程量大、工序多杂、周期长，短时间的实习往往只能看到工程的某个局部或某道工序，很难深入了解整个建设过程。从时间、经费及安全考虑，一次实习又难以在多个工地同时展开，因此，有些实习只能是走马观花，流于形式。鉴于此，通过强化实践教学基地的建设，如依托高校“985”平台，结合各个以实际工程为依托的科研项目，不断与新近工程建设单位建立长期的校企合作关系，如港珠澳岛隧工程国家重大科研支撑计划、杭州建设局钱江隧道科研、厦门交通委地下轨道交通项目计划，等等，为课程实践培育长期且成熟的实习基地，不再是以往“走马灯”式的实习。另外，通过实习基地的建设，可逐步建立一支优秀的师资队伍，聘请校外企业、生产一线中经验丰富、业务过硬的专家，指导学生实践，保证实践教学质量。这样，学生的实践能力和工程认知能力才能充分提高，实践教学真正达到预期效果[3]。

4.聘请工程一线技术专家授课

聘请生产、施工或建设管理部门的技术负责人、专家为兼职教授，定期来校为学生授课，开设专题讲座，及时给学生讲述国内外隧道施工的新问题、新特点，介绍一些施工经验及行业发展动向、最新科研成果和热点问题等，将隧道工程技术的最新成果补充到课堂教学中，实时解答学生的一些疑惑，以拓展学生视野、增长知识、开阔思路。通过这些校外专家自身的业务专长，结合其负责的某一实际工程，开展一些实际案例教学，如隧道塌方问题、岩爆专题、突涌水灾害等，以加深学生对隧道基本概念和原理的理解，进而提高实际工程问题的分析与解决能力[4-5]。

5. 加快自身特色教材建设步伐

有关隧道工程课程的教材纷繁杂多，具有见地和独到观点，有一定技术特色的优秀教材并不多见，因此，在某些经典隧道著作的基础上（于学馥先生撰写的《地下工程围岩稳定分析》、孙钧先生撰写的《地下工程的设计理论与实践》等），依靠“985”高校优秀师资团队，逐步引入新近隧道的最新科研成果，如有限元极限分析法、地下工程破坏机理、围岩压力理论与设计计算方法等，加强自身特色教材的建设步伐，为培养具有技术优势和特色的隧道工程人才奠定基础。同时，为弥补教材不足，教学过程中应依靠辅助教材补充教学。辅助教材主要是指最新修订的设计、施工规范。比如，隧道围岩级别的划分，2004 版《公路隧道设计规范》将原规范（1994版）中的“类别”修订为“级别”，同时，将围岩类别的质量好坏顺序完全调换。

6. 课程考核形式的多元化

为考查学生对所学知识的掌握程度，课程结束后需以一定方式对每位学生考核。考虑隧道工程课程隶属工程科学且极富应用实践性的特点，考核不应简单以期末试卷为单一评判形式。结合实际教学体会与经验，笔者认为考核宜由3部分组成：（1）课堂表现和平时作业（占15%）。考查学生出勤率、听课表现（提问与回答问题），及课后作业完成情况；（2）理论考试（占70%）。传统的期末笔试形式仍占考核的主体。建议在试题的设计上，既考查学生对隧道基本原理与知识点的掌握，又考查其对工程实际问题的分析、解决能力；（3）实践设计技能（占15%）。主要目的是对学生学习技能和动手能力的考查，通过设置某一隧道工程的设计任务，要求学生运用所学知识，查阅文献资料，参考相关行业规范及技术标准，对某一工程问题作资料整理、力学分析、理论计算、报告书写、工程出图整个过程的综合训练。

三、力争创造省级、国家级精品课程及教学科研团队

工科学生培养的最终目的是为工程服务，为工程建设提出科学建议和技术保障，保证工程的建设及运营安全，为社会和国家建设贡献技术力量。隧道工程建设不是科学试验，而是生命线工程。科学试验允许失败，失败了总结经验可以从头再来，这一过程循环往复得以成功。然而，工程建设绝对不允许重来，因为这期间可能以生命的消逝为代价。这是工程科学与科学试验的本质区别，必须高度重视。开设隧道工程课程，目的是培养学生的高度责任感和严谨求实的科学态度，使学生在工程中能考虑到任一细小环节、任一可能发生因素。

厦门大学土木工程系岩土及地下工程课群组具有光荣的传统，曾培养了岩土工程领域的老一辈名师：曾国熙先生、吴自迪先生、林幼堃先生等。1952年国家高校院系调整，厦门大学土木系先后并入浙江大学、同济大学、福州大学等学校，为现今这些高校的土木学科发展奠定了坚实的基础。为继承岩土工程学科的传统优势，进一步开拓岩土及地下学科的发展局面，近年来，土木工程系不断引进国内外高层次人才，目前已组建岩土工程与灾害监测研究所，师资力量逐步壮大。每一位教师在各自领域内均有所建树，承担国家自然科学基金项目，并积极参与国家、省、市及地方科研项目和技术服务工作，正逐步成长为一支富有活力、年龄结构合理、富有创新开拓精神的教学科研队伍。在5—10年内，厦门大学土木工程专业希望通过特色教材建设和科研项目提升多年来积淀的教学传统，广泛汲取和学习专业强校的经验，打造省级乃至国家级精品课程和教学科研团队，培养更多的优秀青年人才。

参考文献：

[1] 李晓龙，郭成超. “隧道工程”课程教学模式探讨[J]. 中国电力教育，2011（29）：96-98.

[2] 韩现民，高新强. 国家精品课“隧道工程”教学方法与手段的探索[J].中国电力教育，2011（14）：98-99.

[3] 张学民，阳军生，彭立敏. 国家精品课程“隧道工程”教学模式探讨[J].当代教育理论与实践，2011（10）：82-83.

[4] 周德泉，王桂尧，刘宏利，等. “岩土与隧道工程”课程群建设与特色人才培养探讨[J]. 中国地质教育，2010（4）：119-123.

[5] 潘建平，汪小平，朱洪威. 隧道工程课程教学改革探索[J]. 山西建筑，2011（10）：240-241.

Teaching reform of tunnel engineering course

MA Kang

（School of Architecture and Civil Engineering， Xiamen University， Xiamen 361005， P. R. China）

第3篇：隧道工程的优点范文

关键词：分享；互动；隧道工程；大班教学

中图分类号：G642.4 文I标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0200-02

为了使交通畅通、快捷，我国修建了大量的公路、铁路、市政隧道工程，截止到2015年底，我国公路隧道为14006处、12683.9km；全国运营隧道13411座，总长13038km。由此可见，新隧道修建需要大量的专业人才。另外，据不完全统计，在20世纪末建成的5000余座铁路运营隧道中，有67%的隧道存在病害问题，因而隧道管养对专业人才的需求更大。因此，与土木工程专业相关的高校基本都开设了隧道工程课程，由于隧道专业师资紧缺，大班教学在“隧道工程”教学中普遍存在。在隧道工程教学方面，王迎超等[1]对“隧道工程”课程的案例教学改革，提出了改革的思路和具体实施方案；李晓龙等[2]通过分析提出了加强与学生沟通交流，实施互动教学，将科研与教学相结合，注重分析案例等多种手段的综合教学模式；施成华[3]提出了以教师为主导、以学生为主体、以训练为主线、以双向交流为手段、以提高学生的综合素质为核心的一种新型教学模式。“隧道工程”课程的教学质量对我国经济的发展和人民生活水平的提高具有重大的意义，因而怎样提高教学质量，怎样保证大班教学质量甚为重要。

一、“隧道工程”的特点

1.“隧道工程”课程涵盖的知识面广，不但要学习岩石力学、工程地质学、土力学、结构设计理论等方面的专业知识，还需学习通风、照明、病害检测等与隧道工程密切相关的专业知识。

2.“隧道工程”课程的讲授与专业教师的工程实践经验密不可分。如果专业教师曾经参与过大量的隧道工程实践，那么他对隧道工程的基本理论的理解更加深刻，对施工工艺、施工机具等熟悉程度相当高。因而在隧道工程教学过程中，实例教学成为很多教学人员的首选方式，以实际工程为依托，将基本原理、理论与实际运用相结合，讲透理论及如何运用。此外，还能真实还原施工现场场景将施工工艺形象生动地表达便于学生接受。

3.知识、规范更新快而课本更新滞后。目前，我国基础设施建设过程中提倡合理、优先考虑使用“新工艺、新材料和新设备”，与隧道工程相关的技术、材料、设备及规范更新快，因而“隧道工程”课本的知识具有滞后性。专业教师需要与时俱进，除了传授课本知识之外还要介绍最新进展。

二、教学大班的定义

教学大班的定义主要有：①如果高校也根据《中等师范学校及城市一般中小学校舍规划面积定额》规定，超过50人的班级就应该视为大班；②将对学生控制的“强势三角区”的大小作为大班教学的界定，教师站在讲台上的视觉控制宽度一般会小于10人，纵深小于10排，大于这个范围即为大班教学；③根据“没有学生积极参与的教学，就不能被看作是真正意义上教学”的理论，当参与课上回答问题和提问的学生比例达到25%―45%时，所有的学生都会积极地思考，如果参与教学互动活动的学生人数不能达到这个标准即为大班。但是这些定义都存在一定缺陷，比如：50人和51人的教学班级则应该采用不同教学方式，但是教学人员都知道这样1人的差距肯定不会改变专业教师对教学方式的改变；“强势三角区”并不是无限扩大，因人而异，如果教学人员为自我享受型则控制范围更小；假定教学班有100人左右，即每次教学应该有25―45个学生参与到教学互动活动中，但是实际教学活动表明，每次教学活动很难有如此多的同学参与到教学活动中来。由于“隧道工程”专业教师资源紧张，三合班及四合班教学客观存在。假如自然班按照35人左右的编制，则教学班级通常达到100―140人左右，因而本文将大班的定义为三班及以上合上一门课程的教学班级或者70人以上的教学班级称为教学大班。

三、现有大班教学主要模式

大班教学一般都比较困难，可以在以下几方面寻找突破口：在大班教学中，保证教学内容完整性的基础上，突出关键的、本质的东西；创建一个小班的环境，认识学生、促进学生积极反馈、在教室内走动等[4]。因而互动式教学应运而生，逐渐成为大量教学人员的首选模式，其主要特征有：师生之间、学生之间、课本知识与师生的背景知识、知识与能力、课内课外的互动[5]。大班多向互动教学模式改进了互动式教学，该模式就是化整为零将全班同学分为若干小组，每个小组既可视为传统意义上的一个沟通对象与教师交流，又可分散成组员个体与教师互动，同时小组之间及组员之间又是多向的互动竞合关系[5]。

为了发挥学生的主体性，倡导“自主、合作、探究”新型学习方式，培养学生的创新精神和实践能力，互动合作教学是高校教学中近年来的重要教学模式。它主要包括：①互动合作教学与传统教学中的分组不同的是“组内异质，组间同质”；②互动合作教学是以教学动态因素的互动为动力资源；③动合作教学是一种目标导向的教学活动；④互动合作教学以各小组在达成目标过程中的团体成绩为奖励依据；⑤互动合作教学由教师分配学习任务和控制教学进程[6]。互动式教学、多向互动教学、互动合作教学是目前大班教学的主要模式。

四、分享互动式大班教学模式

针对已有大班教学存在的困境，尤其是高校教学班级达到70人及以上时，专业教师在很多方面显得力不从心。怎样维持课堂教学秩序，怎样保证教学质量和效果。目前高校教学基本采用2课时连续授课进行教学，结合“隧道工程”课程特点，笔者提出分享互动式大班教学。

分享互动式大班教学模式操作过程如下：①上课之前将全班同学分组，将全体同学分成10组左右，每组成员控制在10―15人左右，每组选组长一名，学生上课座位按组布置；②在2课时连续授课过程中，第一节课和第二节课的前10分钟左右以教师讲授重点、难点，学生听课为主；③在第二节课的第10―15分钟，以同学的复习、组内讨论和总结为主；④在接下来的25分钟左右的时间内，按照分组排序，每组选派一名同学分享本次课程的他们体会最深及掌握的知识要点，强调需要学生最好用自己的语言表达而不是照书本读，时间控制在2―2.5分钟以内，组内所有成员必须在该课程的教学过程中发言一次，每组的每次分享结果及个人都应将其表现计入各组及成员平时成绩；⑤最后5分钟由教学老师进行点评和总结。

分享互邮酱蟀嘟萄模式具有以下优点：①由于在学生根据分组坐在比较集中的位置，非常方便了解每一组的出勤率，若有学生缺课，可以通过组长交上缺席学生名单即可；②针对“隧道工程”实践性强、理论与实践联系紧密、知识面广等特点，这种教学模式能够加强与学生交流，将理论与实际案例相结合讲透彻，突出重点和难点；③每次教学仅需要一组完成一定目标的教学模式，只有每次教学需要准备的那组才积极主动准备，其他学生反而更加漠不关心和消极听课，而这种教学模式可以让更多的组和学生参与到每次教学活动，能够促进学生认真听课和积极思考；④通过学生的分享即可作为课堂测验或课后作业的考评，避免了大量作业抄袭和教师批改作业的工作量；最重要的是通过学生的分享能够及时反馈对本次教学内容的掌握情况，教学老师能有针对性的在最后几分钟进行补充和释疑。

五、结语

由于专业教师资源紧张，“隧道工程”大班教学在未来的一段时间内仍然存在，怎样提高大班教学质量，保证学生学习效果仍旧是急切需要研究的课题。在当前倡导“自主、合作、探究”的教育理念驱动下，针对“隧道工程”这类实践性强、理论与经验联系紧密、知识面广的专业课程，本文提出了分享互动式大班教学模式，在实际教学中应用表明其教学质量有所提高，学生对知识的掌握情况较好，可以为此类课程授课提供借鉴和参考。

参考文献：

[1]王迎超，靖洪文，耿凡.“隧道工程”课程教学改革思路探讨[J].煤炭高等教育，2013，（06）：116-118.

[2]李晓龙，郭成超.“隧道工程”课程教学模式探讨[J].中国电力教育，2011，（29）：96-98.

[3]施成华.隧道课程互动式教学方法的探索与实践[J].长沙铁道学院学报（社会科学版），2009，（03）：87-88.

[4]于化新，刘慧慧，谢鑫.大班教学问题与策略的探讨[J].当代教育论坛（教学研究），2011，（06）：23-24.

[5]秦卫星，蓝茵茵，张贵金，孟艳秋.大班教学中多向互动课程教学模式初探与实践[J].中国电力教育，2013，（07）：229-230.

[6]陈晨.大班额下中学信息技术互动合作教学模式研究[D].扬州大学，2013.

Discussion of the Interactive Mode of Sharing in the Teaching of "Tunnel Engineering"

ZHOU Yuan-fu

（College of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

第4篇：隧道工程的优点范文

【关键词】特殊地段；隧道开挖；施工技术

一、隧道施工主要的施工技术种类

（一）盾构法

盾构法是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。其的主要优点有：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少噪声和振动对附近居民的影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，所需人员较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。

（二）新奥法

新奥法充分利用了围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，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、监控，指导地下工程的设计施工。

（三）浅埋暗挖法

浅埋暗挖法是一项边开挖边浇筑的隧道施工技术，适合于城市地区松散土介质围岩条件，隧道埋深小于或等于隧道直径，地表沉降很小。其突出优势为不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。

二、隧道施工中的主要问题

对隧道施工中出现的难点进行汇总，分析施工中遇到的问题，避免隧道施工影响工程建设。

（一）隧道施工的稳定问题

稳定问题是隧道施工技术中最为关键的环节，在工程修建中，处理稳定问题的技术难度最大，例如：隧道跨越式处理不稳定、爆破不稳定、加固结构不稳定等，都会导致隧道施工搁置，因此必须对隧道中的稳定问题，实行技术优化处理，加强隧道稳定。

（二）隧道内的岩体问题

隧道内的岩体处于整体的状态，由于隧道开挖有可能造成岩土坍塌、掉落，形成岩体断层，如果岩体出现的断层较大，有可能会导致工程瘫痪，不能正常施工，因此在处理岩体问题时，必须综合考虑施工技术的涉及范围，既要避免发生岩体危害，又要保障岩体的原始结构状态。

三、超前支护法

隧道工程中，初期支护体系作用是承担隧道工程的围岩压力，在充分考虑隧道工程的受力特点、地质条件、围岩等级、断面结构等因素，并参考同类工程的施工经验，确定初期支护包括超前锚杆、超前管棚和超前小导管预注浆。

（一）超前锚杆

一般情况下，需要根据开挖循环次数、钻孔机械类型、锚杆拉拔试验强度以及隧道工程地质条件等因素，来确定超前锚杆的长度，本工程中，将锚杆长度设定为4.5m，锚杆倾角设定为10°，超前锚杆包括两种不同的形式，即钢架支撑超前锚杆和悬吊式超前锚杆。

1、悬吊式超前锚杆，沿开挖轮廓线方向，将悬吊式超前锚杆的前端固定在稳定的岩层中，超前锚杆的末端支撑在径向悬吊锚杆上，其主要作用是对拱部上方进行支撑，确保爆破作业之后的相应时间内，围岩不会出现松弛坍塌现象。

2、钢架支撑超前锚杆，这种超前锚杆形式的前端需要固定到稳定的岩层中，末端应该连接到钢架上。常用的钢架结构分为两种，即格栅拱架和钢拱架，其中，格栅拱架主要采用焊接的方式制作而成的，而钢拱架则以型钢冷弯的方式制作而成的，型钢材料多为16 号工字钢。实际工程中，特殊地段软弱围岩支护方面，钢架具有十分重要的作用，同时，钢架支撑

超前锚杆的施工流程简单可行，围岩支护效果良好，

因此，隧道工程多采用钢架支撑超前锚杆，工程实践表明，钢架支撑超前锚杆可以保证破碎带的施工安全，并能有效的控制超欠挖问题。

（二）超前管棚

根据钢管的长度进行划分，可以将管棚分为小管棚和大管棚两种形式。

1、小管棚法。这种施工方法所用到的钢管的直径在50 毫米以内，钢管的长度最大为5 米。沿开挖轮廓线的外边缘走向，按照规定的仰角布置钢管，对于砂砾石或者粉细砂为主的地层来说，由于缺少相应的粘聚力，且松散无自稳，可以将仰角设定在5°～ 10°的范围内。通常情况下，从拱顶开始布置，一直布置到管脚，钢管的间距由小变大，打孔时，让孔径比管径大4 ～ 5 毫米左右。在钢管壁的四周设置一定数量的压降孔，孔径不得超过1 公分，根据实际工程的需求，可以采用不同的方式来提高钢管的强度，比如灌注混凝土或者放置钢筋并灌注混凝土等。

2、大管棚法。其施工原理与小管棚法类似，是在小管棚法的基础上，进一步拓展而来的。大管棚法的钢管直径在50 毫米到150 毫米之间，钢管长度约为10 米到25 米，钢管壁厚不超过6 毫米。大管棚法的循环长度需要按照实际工程要求进行设定，一般控制在30 米以内。管棚法施工中，由于钢管长度和直径等指标的差别，应该根据工程规模和断面结构，选择合适的管棚法。管棚施工注浆结束之后，需要根据注浆材料确定开挖时间，若选择水玻璃和水泥双液浆，可以在3 个小时以后进行开挖作业； 若采用普通水泥浆，可以在16 个小时以后进行开挖作业。选择合适的开挖时间，尽量减小注浆作业和开挖作业的时间间隔，能够避免注浆固结现象，降低开挖难度。

（三）超前小导管预注浆

小导管预注浆法需要将钢管前端改变为尖楔形状，钢管前端的一定范围内，设置相应数量的注浆孔，孔径不超过6 毫米，平面布局为梅花型。沿开挖轮廓线，按照规定的外插角进行钻孔作业，同时，将小导管打入孔洞中，再将水泥砂浆注入到小导管中，确保围岩的空隙全部填充，等到水泥砂浆固结之后，小导管注浆法施工结束，这种方法适用于软弱围岩浅埋地段、断层破碎带、砂卵石层、自稳性差的砂层等。小导管以热轧钢管为主，钢管直径不大于40 毫米，钢管长度约为4 米，钢管壁厚为3.5 毫米，小导管的搭接长度控制在1 米左右。

四、超前灌浆法对于松散地层来说，常采用注浆加固的方法，将底层固结成一个统一的整体，再进行开挖作业。由于地层的构成不同，需要采用不同的注浆材料，在粗砂、且存在侵蚀性水的地层中，主要采用水泥砂浆作为注浆材料； 在细砂、粉砂或者存在侵蚀性水的地层中，多以化学浆液为主要注浆材料。此外，确定洞内注浆段长度时，应该充分考虑机械设备、注浆要求、地质条件等因素，通常将注浆段长度设定为50 米，需要注意的是，极破碎岩层的注浆段长度控制在5 ～ 10 米之间，而破碎岩层的注浆段长度控制在10 ～ 15 米的范围内。

五、爆破设计

结合围岩等级和地质条件等因素，确定采用上下台阶光面爆破和全断面光面爆破方案，以“短进尺，弱爆破”为施工标准，合理设定炮孔深度，本工程的围岩以强风化砂砾岩为主，故将光面爆破施工方法应用于墙部和拱部，并将综合微震控制爆破技术应用于掏槽，最大限度的控制爆破施工对围岩结构强度的破坏，保证围岩的稳定性，进而控制隧道开挖的轮廓。

（一）爆破方案

根据隧道工程的围岩状况来确定爆破方案。

（二）爆破施工

本工程围岩松动变形比较大、变形速度快，按照围岩松动的塌落拱理论，暗挖区间隧道爆破以全断面法和台阶法为主，围岩较差的地段则主要采用分步开挖法，以减小围岩变形，降低支护难度。

结语

本文以特殊地段的实际隧道工程为例，详细分析了特殊地段常用的施工技术，并结合特殊地段的地质条件、围岩等级等因素，针对性的指出实际隧道开挖工程的施工技术，并提出隧道开挖支护方案的优化措施，可以为同类隧道工程提供相应的施工经验。

参考文献：

第5篇：隧道工程的优点范文

［关键词］隧道工程;软岩支护;流变

近些年来，我国在隧道工程软岩支护中积累了较多的成功经验和失败教训，有利地推动了软岩支护技术的发展。本文分析了现有的软岩支护理论和技术，并详细分析了软岩超前管棚支护技术。

1软岩支护理论和技术分类

1．1软岩支护理论

目前普遍比较认同的软岩支护理论大致分为两类，一是以定性原则为核心的软岩支护理论，二是以定量原则为核心的软岩支护理论。以定性原则为基础的软岩支护理论中比较有代表性的是新奥法和松动圈支护理论。新奥法，简称为NATM，它最初是由奥地利学者总结的一套隧道设计与施工原则，在全世界的隧道工程施工中具有权威的指导意义。新奥法的创新之处在于将岩体视为了承载体，这一认识给传统的围岩支护手段带来了根本性的转变。软松动圈支护理论是由董方庭等人依据围绕开挖空间所产生的松动圈以及松动圈在支护中的作用和地位而提出的，对于解决围岩支护问题提出了新思路，但缺陷在于应用这一理论难以全面地考虑软岩中出现的各种较为复杂的情况，因而所制定的支护方式也可能存在与真实的围岩状况不相适应的地方。以定量原则为基础的软岩支护理论中比较有代表性的是支护结构与围岩共同作用理论和应力平衡原理。支护结构与围岩共同作用理论认为在原岩应力状态遭到破坏以后隧道能否继续保持平衡取决于围岩的物理力学性质和原岩应力的大小。一般来说，坚硬的围岩周围的集中应力小，会比软弱围岩更加稳定。应力平衡原理认为软岩难以支护稳定的根本原因在于弹塑性边界上存在着应力不平衡，而提高支架阻力可以使围岩周围的应力实现平衡。以定量原则为基础的软岩支护理论实用性不强的原因在于软岩支护涉及的参数众多，计算较复杂，且很难获得真实数据以确定软岩的真实应力状态。

1．2软岩支护技术分类

软岩特殊的物理力学特性决定了软岩支护工程必须实行人工支护手段，才能使围岩支护具有较高的可靠性。目前应用较多的软岩支护技术主要分为以下三类。一是砌体支护，砌体支护采用料石、砖和混凝土等材料，砌体支护作为一种较传统的支护手段，在实际中应用非常普遍，效果显著;二是支架支护，支架支护在支架间安装了拉杆和背板，有利于提高工程的稳定性。同时，支架支护形式较多，断面可以采用圆形、椭圆形、梯形、方环形、马蹄形等形状，还可进行壁后充填;三是锚喷支护，喷锚支护具有贴合性强、支护迅速和适应性强等多重优点，锚杆材料也可灵活地使用金属、钢丝绳锚杆和有机玻璃锚杆等，是目前发展前景最好的一种支护手段。

2软岩超前管棚支护技术

2．1受力原理

超前管棚支护是现代软岩支护技术中比较有代表性的一种预支护技术，具有施工方便、稳定可靠等优点。其原理是在即将开挖的隧道外轮廓周边分隔布置一定的外插角钻孔，安装惯性矩大的钢管，再进行注浆固结。注浆固结完成后会在拱顶形成加固保护环，这种加固环能够承受上部传递来的荷载，而拱内的围岩仅需要承受自身压力。在开挖轮廓周围遍布超前管棚，相应的加固环变形会变小，这时传递给隧道支护结构的上部荷载会显著减少。由于支撑结构具有较好的整体性，施工中的安全将得到保证。

2．2管棚施工

管棚施工包括施工准备、定向布孔、钻孔、安装钢管以及注浆施工等环节。施工准备中需要根据当地的地质情况确定注浆类型、注浆量和注浆压力，并以此为依据选择施工器材和机具。管棚定向有两种方法，一是安装定向套管;二是采用挂线定向，安装定向套管具有定向准确和施工方便等优点，因而在实际工程中应用更加普遍。设计图纸中布孔对于相邻孔间距离有明确要求，施工时要注意控制间距。钻孔前需要喷混凝土封闭掌子面，以减少漏浆的可能性，钻孔时先轻压然后钻进，以确保开孔质量。待成孔完成以后，经检查合格可以将钢管推送入孔。注浆一般要先将水压入管路中检查注浆管是否密封，同时还需要依据实验确定合适的浆液比例，注浆时先大后小，先稀后浓，注浆后应对注浆情况进行检查，对于质量不达标的浆孔需要补孔注浆。

3结语

实践经验表明，目前应用较多的新奥法在技术上仍然存在着较多不足，这是由于新奥法提出时的岩石力学发展尚不完善，传统岩石力学研究背景下诞生的新奥法与现代岩石力学理论很难完全适应。为此，我们还需要加强软岩支护基础性理论研究工作，特别是要加强围岩变形机理，稳定准则及力学模型等支护理论中的一些基础性研究工作。

参考文献:

［1］董方庭．松动圈软岩锚喷支护理论和技术，中国煤矿软岩巷支护理论与实践［M］．北京:中国矿业大学出版社，1996．

［2］陶波，伍法权，郭啟良，等．高地应力环境下乌鞘岭深埋长隧道软弱围岩流变规律实测与数值分析研究［J］．岩石力学与工程学报，2006，(9)．

第6篇：隧道工程的优点范文

【关键词】 隧道 渗漏水 成因 防治

1隧道渗漏水所造成的重大影响

（1）隧道的渗漏水会导致混凝土的土衬砌风化以及剥蚀，衬砌的结构会受到一定程度的影响；隧道的渗漏水会直接软化围岩，围岩因此变形；部分的隧道所渗出的水中含有侵蚀性，一般的衬砌混凝土以及砌筑砂浆都会因此受到相对程度的腐蚀和损害，衬砌的承受能力大幅度的降低；如果隧道渗漏水的地方是在天气严寒的地带，隧道渗漏水就会致使内部墙面结冰，侵入隧道建筑限界，严重的会导致衬砌因冰冻而涨裂损坏。

（2）隧道的渗漏水会导致内部潮湿，影响内部的使用设备，包括通讯、照明、钢轨等设备的正常使用，内部潮湿会降低内部区线路的使用寿命，这样一来就会增长维修的费用。

（3）隧道渗漏水的危害会导致路基的缓慢下沉、基底因此受到裂缝严重的还有可能翻浆冒泥，这样就会影响线路轨距的平衡，从而致使水平变形、超限；严寒地区的渗漏水会发生冰冻导致内部的各项线路高度不一样；渗漏水还会致使内部线路的电绝缘无效或者好似线路短路、跳闸，造成安全隐患，有可能发生漏电伤人的重大事故。

2隧道漏水的形成因素

隧道工程是书友地下线形工程，跨度范围较大，且不同区段的工程地质和水文地质条件各有各的优点和缺点，也正因各个地方的地质条件的复杂构成了隧道渗水问题的起因是多方面的。但是，隧道渗水的主要原因还是自然因素和人为因素这两大因素。

2.1自然因素造成的隧道渗漏水

从客观上来讲，地下水受到开挖隧道的因素产生隧道渗漏水，剖析水力学和水文地质学的原理得知，地下水是有固定的水流流线的，地下水由高水压流向低水压，但是隧道工程的开挖致使低水压区出现了临空面，围岩的力学特性以及地下水的水流路线发生了改变，这样一来周围的地下水只能是流向隧道内，衬砌和底部渗漏水因此构成了严重的诱因。隧道工程的开工所涉及的地层的渗透系数和地下水位的高低以及过水断面的大小决定着隧道工程给周围环境的所造成的大小，除此以外，大气降水、隧道的深度和隧道工程周围的溶洞、泉眼、水库和江河、湖泊等各种自然环境的因素影响。

2.2人为因素造成的隧道渗漏水

（1）没能够完善的设计隧道的防排水体系：隧道中经常会有一些泥、砂、灰浆或者是浆液，如果排水的管道设计的不够宽和深的话很容易被堵死导致没有办法正常的排水；混凝土的施工接缝、结构连接、混凝土缺陷部位的防水设计、材料、施工工艺及质量的检验不严格

（4）未能在一些特殊的地段及时的进行特殊地段所需的处理方法，（特殊地段包括地下水含侵蚀性、寒冷或者是严寒地区）：地下水具有侵蚀性的地区混凝土衬砌在没得到提前处理的情况下，会产生起毛、酥松、蜂窝麻面等状况，内部材料在侵蚀性介质下强度会大幅度的降低，衬砌的厚度也会因此变薄，这样一来渗漏水就会一天比一天严重；天气严寒的地带，隧道渗漏水就会致使内部墙面结冰，侵入隧道建筑限界，严重的会导致衬砌因冰冻而涨裂损坏；排水沟因天气寒冷冻结导致排水系统严重堵塞，基底因为积水而结冰致使线路不均匀而隆起来；没能根据隧道施工规范进行施工：现行《隧道施工规范》中对隧道结构及施工防排水，只作了总体要求，定性说明多，定量指标少，具体内容不否周全，部分的概念表述不够清晰，如此就会给人对防水质量的规定有不同程度的体会，也达不到牵制设计隧道和约束施工单位的目的。

3隧道渗漏水的防治

从目前隧道渗漏水的情况来看，经我国隧道工程工作人员凭几十年的工作经验总结出隧道渗漏水治理宗旨，是以“排”为主，采取防排、堵、截相结合的办法，因地制宜进行综合治理。

排：就是将渗漏水放流进隧道内的排水沟内，经过洞内排水沟来排走。绝对的堵死是不可能做到的。

堵：将防水层设置在衬砌的或中间或者是内表层都可以，用来防止地下水渗入隧道内。

截：将地面上的水流入地下水的流入隧道的通道截断，重要的是运用截断和疏导这两种办法。

治理隧道渗漏水的有效办法就是合理有效的运用排水处理。

排水处理，隧道工程在初期，首要重视的就是山表渗水以及地下涌水。在开始挖掘的过程中，如有渗水的现象，要及时的确定水源的出处，如果是地表水，那就要对其进行引排，隧道上方的山体表面要尽量保持平整，如果留有坑槽日后积水的可能性会很高。如是地下水，应找到出水点，进行有力的封堵；如水压过大，则宜将其引排至永久排水系统中。开挖后，如墙、拱部渗漏水，应在喷射混凝土之前将透水软管或塑料盲沟之类排水管道预埋与岩面上的出水点。采用钢钉固定牢固，喷射于初期支护的混凝土中，将排水管道引入拱脚，可临时开挖排水沟，将水引出洞外，待永久排水系统完工后，再将水引入永久排水沟内。

4结语

隧道的防渗漏水要“防患于未然，”首要的就是在设计上做好防渗漏水的准备，要以全面的考察水文地质为基础，从工程的合理规划、结构的全面设计、材料的质量选择、施工工艺的严格把关这几方面来进行设计。防水的设计要全方位的考虑到地表水、地下水以及毛细管水的影响和种种人为的因素。防水设计要遵循隧道防水原则、定级准确、方案可靠、施工简单、经济合理。

参考文献

[1]李大伟. 老岭隧道渗漏机理及防治措施研究[J].吉林大学，2009（07）24-29

[2]潘海泽. 隧道工程地下水水害防治与评价体系研究[J].西南交通大学，2009（06）45-49

[3]张建伟. 运营隧道健康检测评估模型研究[J].重庆交通大学，2012（11）246-250

[4]虞文锦，陈武威，周韵鸿，杨仲元. 高速公路隧道病害的成因与治理[J]. 低温建筑技术，2012，（04）120-122.

第7篇：隧道工程的优点范文

关键词：城市地下交通矩形隧道顶管机设计中间试验工程应用

城市建设发展速度越来越陕，交通运输对城市建设发展的作用更加凸现。发展与建设的推进求城市解决更多的地下人行通道，如地铁车站的进出口的过街人行隧道、城市地下管线共同沟等类地下隧道工程以矩形最为经济。因此城市交通矩形地下通道掘进机的研究与应用十分必要。

1、矩形隧道的发展与应用世界最早的盾构法隧道是1826年开始建造的英国伦敦穿越泰晤士问底的公俏隧道，其隧道断面为11.4mx6.8m的矩形，由于采用人工开挖和施工中涌水淹没事故，长458m的矩形隧道掘进了18年才完工。

20世纪70年代以来，随着经济的发展，盾构掘进机施工技术有了新的飞跃。尤其是日本，地下空间的开发和利用的需求，促进了盾构隧道技术的进—步发展。20世纪80钢代后，世界各国掀起了开发异形断面盾构掘进机的，先后进行了矩形隧道、椭圆形隧道、双圆形隧道、多圆形隧道盾构掘进机及施工技术的试验研究和工程应用。从隧道的使用功能来分析，城市交通人行地道、地下共同沟、地铁隧道的断面形式以矩形最为合适，最为经济，因而矩形盾构掘进机的重新研究开发和应用意义十分分重大。

日本对大断面矩形盾构工法开展了研究，主要解决穿越铁路的车行下立交工程施工，用钢管片拼装后再浇筑混凝土内衬，盾构施工最浅覆土仅3m.1981年，名古屋和东京都采用4.29mx 3.09m手掘式矩形盾构掘进2条长534m和298m的共同沟。名古屋还采用5.23mx4.38m的手掘式矩形盾构掘进1条长374m矩形隧道。总之，矩形隧道和矩形盾构技术的应用方兴未艾，其优点日益体现，其技术也日趋成熟。

上海隧道施工技术研究所于1995年起，开始启动矩形隧道研究并通过立题论迅1995年完成2.5mx2.5m可变网格矩形顶管机设计、矩形隧道试验工程方案和工程设计。1999年4月，上海地铁三号线五号出入口矩形通道施工采用上海隧道施工技术研究所自行研制的3.8mx 3.8m矩形刀盘式土压平衡顶管机。矩形隧道于4月中旬始发推进，6月初完成第2条矩形隧道工程，工程质量优良，施工中确保了上海延安东路隧道的正常运营和陆家嘴路地下管线的安全。国内首次施工矩形盾构隧道仅花了40天完成了两条隧道的推进，矩形隧道研究和推广应用取得了成功。

2、城市交通矩形地下通道掘进机的研究2.1矩形隧道应用的经济跬矩形断面与圆形断面相比，其有效使用面积比圆形增大20％以上。城市交通过街人行通道要求埋深浅，因此矩形隧道更能满足人行通道的施工要求。

城市交通过街人行通道作为地铁车站的进出口日益增多，城市地下管线共同沟也将在我国得到发展，而这类地下隧道工程以矩形最为经济，因此矩形隧道的研究和应用可直接为工程建设的需求服务，并有广泛的应用前景。

2.2矩形隧道的研究方法矩形隧道的可行性研究力祛和技术路线如下：

（1）对国外有关矩形盾构和矩形隧道工程的消化吸收；

（2）矩形顶管试验工程的设想和设计；

（3）矩形顶管机机型的技术经济比较，机型方案设计和选择；

（4）试验用矩形顶管机的研制，在试验机的基础研制工程用矩形顶管机；

（5）矩形钢筋混凝土管节通过结构试验了解结构受力分布，改进管节设计节设计优化提供依据；

（6）通过2.5mx2.5m矩形隧道试验工程，了解矩形隧道顶进的施工参数和掌握规律，为工程应用提供依据；

（7）进行工程应用方案设计、施工设计，完成工程应用，进行施工工法研究。

2.3矩形顶管机的研制由于可变网格式矩形顶管机具有加工相对简单、造价低、上马快的优点，在试验中同样可以获取有价值的各类数据，所以选择了这一方案。

2.3.1研发设计原则矩形网格式顶管机采用网格切割土体，并挡住开挖面土体有效防止正面土体坍塌，以人工出土方法进行开挖。它由主顶进推动机头向前运动，机头分成前后两段，中间由纠偏油缸连接，在壳体二侧装有纠转装置，切口环处安装变角切口，可进行一定量的超挖，有利于机头的姿态控制，保证隧道轴线的偏差在设计范围内。网格中包含四个可变网格，可以调整机头正面的进土量，有利于控制正面土体的稳定性。

2.3.2设计基本情况为了保证管节和土体之间有一定的间隙，有利于泥浆套成环，设计中将机头的截面尺寸设计得大于管节的截面尺寸。顶管机主机可分成前后两段，中间由纠偏油缸连接。前后段之间的密封采用一道唇形密封和一道支承橡胶圈，切口环处装有变角切口。网格中装有可调节开口率的可变网格，在壳体两侧装有纠转装置。上述装置可对机头姿态进行控制。

主顶进装置由8台油缸及u形顶铁、顶环、垫铁、底架、钢后靠等组成，8台油缸分成二组，各4台叠加呈对称分布，并用分体式结构的支座固定，工作行程为1450mm.每台油缸可单独控制。纠偏装置主要用于机头左右、上下轴线偏差的控制，总纠偏力为752t，纠偏角度为±2度。注浆纠转系统（翅板+压浆）主要用于机头旋转后的纠正，纠转力矩可达210x2——420kN

2.4矩形隧道工程试验

2.4.1试验工程概况试验工程位于上海南汇县航头地区，顶进距离为60m，覆土深度为6.45m.距离顶进轴线北侧10m处有条小河，南侧10m处是场内钢筋混凝土主干道路，见图1.顶管机所穿越的土层分别为：进出洞段是灰色淤泥质粘土和灰色淤泥质粉质粘土；区间段是灰色淤泥质粘土和灰色砂质粉土，通过工程试验，验证了矩形顶管机的设计选型、矩形管节选型、接头型式和止水带设计选型；通过采集的各种施工参数和工况记录，研究了矩形顶管施工工法。工程试验完成了对矩形顶管机的技术关键进行试验研究，收集了第一手的资料和数据，积累了矩形断面隧道掘进的实际施工经验。

3、矩形在城市地铁地下人行通道的应用1998年2月，课题组提出地铁陆家嘴站五号出入口地道矩形顶管施工方案。上海地铁二号线陆家嘴车站二号出入口通道需建立2条62m，内净尺寸3mx 3m胡矩形隧道。

3.1组合刀盘式土压平衡顶管机的研制3.8mx 3.8m组合刀盘式土压平衡顶管机是在2.5mx2.5m矩形顶管机研制、试验成功的基础上，针对上海地铁二号线陆家嘴车站五号出入口地下通道工程而研制的。

3.1.1矩形地下通道掘进机的选型结合工程情况，通过方案比选，考虑到大刀盘加仿形刀具有结构紧凑、可靠性好、操作简便等特点，一致认为工程应采用全断面切削土压平衡顶管机进行施工。组合刀盘式土压平衡顶管机采用大刀盘及仿形刀切割土体。并挡住开挖面土体，有效防止正面土体倒塌，利用调整螺旋机的转速及顶进速度来控制土仓的土压力，以保持开挖面的稳定。为了保证管节和土体之间有一定的间隙，有利于泥浆套成环，设计中将机头的截面尺寸设计得大于管节的截面尺寸。（机头的外包截面尺寸3.828mx3.828m，管节外包截面尺寸3.8mx3.8m）。

3.1.2组合刀盘式土压平衡矩形顶管机的特点顶管机主机可分成前后两段，中间由16台纠偏油缸连接。前后段之间的密封采用二道唇形橡胶密封圈。正面由大刀盘及四把仿形刀对土体进行全断面切削。由螺旋输送机出土，调整螺旋输送机的转速可保持土仓内的土压平衡，维持开挖面的稳定．

3.2.1矩形顶管机全断面切削问题矩形顶管机若只有一个 大刀盘进行回转切削，只能做到90％左右的截面切削率，矩形顶管帆断面内的四个角就无法切削。针对陆家嘴地区复杂的地质条件、管线、环境保护和机头进出洞时需穿越SMW加固层等情况，采用大刀盘对大部分的正面土体进行切削，利用设置在刀盘后侧的仿形刀切削四个角上的土体．

3.2.2矩形顶管机机头旋转问题对矩形顶管机机头旋转现象，采用压浆纠转技术措施，盘正转或反转的办法实现纠转。

3.2.3矩形顶管机机头轴线偏差控制方法根据轴线偏差方位以及偏差量，对纠偏油缸进行编组及控制油缸伸缩量，使前、后壳体形成一夹角，从而改变机头方向，以达到纠偏目的。此外还可采用压浆纠偏的办法，达到纠偏的目的，也可将两者结合起来进行纠偏。

3.3矩形隧道工程施工上海市地铁二号线陆家嘴五号出入口顶管工程，位于浦东陆家嘴金融贸易中心区。其五号出入口始发井，四号出入口为接收井，位置分布于延安东路隧道引道段南北两侧。通道由硼张度各为62.25m的平行管道组成，两条管道净间距为2.2m，管道坡度均为0.2％，管道顶平均覆土厚度约5.3m-通道结构全部采用预制矩形钢筋混凝土管节。管节外形尺寸为3 800x 3 800，壁厚为40cm，管节长度为2m.工程管节总用量为64节。

3.3.1顶进轴线的控制轴线控制是矩形顶管顶进的一大难题。顶管在正常顶进施工过程中，必须密切注意顶进轴线的控制。在每节管节顶进结束后，必须进行机头的姿态测量，并做到随偏随纠，且纠偏量不宜过大，以避免土体出现较大的扰动及管节间出现张角。

3.3.2环境保护和沉降控制由于工程沿线将穿越陆家嘴路、延安东路隧道浦东引道段及上水管、煤气管、雨水管、污水管、市话线、电力线等管线。其中管道顶与中450污水管、中1 000而r欠管、小800雨水管底净距均为1m，与延安东路隧道引道段结构底净距为1.564m，见图5，在顶进过程中的地面沉降控制、实施环境保护将极为重要。

当顶管法施工引起隧道周围地表沉降，采用仿形刀装置：对矩形顶管机的四个死角内的土体切削配合大刀盘对正面土体进行充分切削。进行设置沉降监测，数据反馈，调整施工参数，实施信息化施工。

控制好地面沉降，实际已形成和达到环境保护。但本工程对延安东路隧道引道段提出的沉降量控制在+10mm~-30mm之间，故必须采取保证措施控制沉降，在特定的条件下，确保隧道引道段安全。

3.3.3矩形顶管机顶进中的控制技术（1）严格控制顶管的施工参数，防止超挖；（2）严格控制顶管顶进的纠偏量，把“勤纠、缓纠”控制好顶进辆线的原则，贯穿于顶进的全过程；（3）顶进速度不宜过陕，尽量做到均衡施工，顶进速度控制在15mm/min左右。

（4）顶进施工中，必须保证持续、均匀压浆，使出现的建筑空隙能迅速得到填充，确保顶管管道上部土体的稳定。

（5）克服“背土”现象，除在机头处道过压注触变泥浆，避免机头“背土”现象发生外，还须在 顶进过程中专门对出洞段管节上部进行注浆，随时填堵由于管节“背土”而出现的建筑空隙。

（6）监测控制顶管机机头后部已建成管道的高程出现的“下沉”或“上浮”。当出现管道下沉较严重时，应对下沉部位进行底部注浆，防止由此导致地面沉降。

第8篇：隧道工程的优点范文

关键词:大型桥梁与隧道工程;健康监测;评估管理系统开发

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

1引言

重大桥梁结构与隧道工程的健康监测与评估管理,对于改善桥梁与隧道工程的运营状态、提高桥梁的管理和服务水平,确保生命线工程的畅通,具有重要的理论意义和工程实用价值,已成为国内外桥梁与隧道工程学术界、工程界及管理界共同关注的焦点。

2系统的开发目的和特点

由于大型桥梁与隧道工程在运营期间会受到气候、氧化、腐蚀或老化等因素的影响以及在长期恒载和活载的作用下会产生各种损伤和局部损毁,其强度和刚度会随时间的增加而降低,这不仅影响了安全行车,更会使其使用寿命缩短。因此,有必要在现有技术水平的基础上,集结构分析、计算机通信及网络、现代传感器检测、监测技术、评估与养护管理为一体,开发一套健康监测评估系统,用以监测和评估桥梁与隧道工程的营运状态,为养护管理提供科学依据。大型桥梁与隧道工程的健康监测与评估管理系统的特点是一种基于内在的环境振动响应监测和数据分析、损伤识别技术和外部的桥梁调查检测相结合的先进的计算机监测和管理系统,它突破了传统的仅靠目测和外观检测的结构养护管理模式,能有效地提高大型桥梁与隧道工程结构的运营养护管理水平和效率,有助于保障结构及行车的安全。其最大的亮点是采用集成技术,将现代的计算机、传感、信号处理技术、软件开发、桥梁结构分析与结构检测技术等相融合,在W indows、Delphi和Access平台上,研究开发功能全面、强大,操作简便的桥梁健康监测与评估管理系统软件,将结构的信息、桥梁管理、日常养护、检测、荷载试验及结构状态评估等功能相综合,为大跨结构的健康监测和状态评估管理提供科学的手段和方法。

3系统组成

桥梁的健康监测评估系统包括硬件和软件两方面的工作:硬件主要是测试主要构件关键截面的应力、挠度或位移、索力、裂缝、动力加速度、频谱和模态分析等物理参数的仪器设备;软件方面主要包括建立桥梁数据库与数据管理系统及桥梁工作状态综合评估系统两部分。系统的目标是实现大桥管理的电子化、规范化、科学化,使桥梁管理部门能够准确合理的把握桥梁健康状态,节省人力及其他不必要的资源浪费。系统软件最终用户为文晖大桥的管理人员。系统的文档一般由研发报告和用户手册组成。研发报告:主要针对健康监测桥梁与隧道工程的特点,研究和确定健康监测和评估管理系统开发中将遇到的一些关键技术问题而应采取的对策和措施,主要包括总体健康监测方案设计、结构分析方法、损伤识别方法、状态评估指标及评估方法等确定及系统的开发等。用户手册:《用户手册》主要用于帮助用户快速掌握系统的使用,同时简单介绍系统的功能和模块组成等系统根据用户的投入和要求一般可分成三个等级:在线的健康监测与评估管理系统,非在线的健康监测与评估管理系统以及一般的工程结构管理系统。典型的大跨预应力混凝土斜拉桥健康监测和评估管理系统界面和功能模块包括系统的主界面、基本信息、数据检测、状态评估、荷载试验、日常维护、数据打印、系统设置、使用帮助等。

4系统运行环境

系统在W indows操作系统下,采用Delphi和Ac-cess2000后台数据库等开发软件进行研究和开发。运行的软件环境为W indowsXP/2000,对硬件环境无特别要求,采用通用的台式机或笔记本电脑即可,在线的要求有服务器和大型监测设备等。

5系统主要功能及模块

系统主要收录监测桥梁的相关数据资料,具有数据检测、状态评估管理的功能,并且针对各大桥的设计特点和养护要求,可以连续或定期对桥梁进行监测和评估,必要时将有关的荷载试验与成桥的荷载试验及理论计算结果进行对比,提出相关的文件和报表,供日常的养护管理和决策。此外,还可根据实际需要进行参数设置和管理。大型桥梁与隧道工程健康监测和评估管理系统一般包含八个功能模块:

(1)基本信息―――结构的设计、施工、成桥以及传感器布置信息;

(2)数据检测―――查看、编辑、添加检测数据;

(3)状态评估―――由检测数据,评估分析当前结构状态;

(4)荷载试验―――基于理论分析的结果,由荷载试验结果,对结构评价;

(5)日常维护―――对日常维护数据进行存储管理;

(6)系统设置―――设置评估参数及用户管理;

(7)数据打印―――将数据库数据形成报表,供打印;

(8)使用帮助―――提供软件及传感器等的使用方法。

6系统的硬件设备

系统的硬件设备主要有各类数控应变测试仪、数据采集系统,光纤传感器及解调仪,高精度的水准仪和全站仪,智能电测位移传感器和采集系统,无线动力测试和数据采集,传输分析系统,各类加速度传感器、索力测试分析仪、计算机服务器、便携式计算机、埋入式荷重传感器、风速仪、交通车辆监控系统,混凝土超声波检测分析仪等。

7系统的理论基础

7・1独特的基准有限元模型

一个有效的桥梁与隧道工程健康监测与评估系统应当包括基于空间分析理论的基准有限元模型,浙江大学桥梁与隧道健康监测研究中心经过10多年的研究和开发,提出了具有自主知识产权的层合单元理论及相应的程序,可综合考虑外荷载和预应力束的空间效应。层合单元理论应用于箱梁桥的计算具有单元数目少、适用性强的优点,它不但适用于形状比较规则的等截面桥梁的计算,而且适用于异型或变截面桥梁的计算。运用该程序可建立复杂桥梁和隧道工程和预应力空间结构的静动力分析的精确有限元模型,给出相关的应力、变形及模态控制参数等,解决了大型复杂桥梁和隧道工程空间静动力分析的基准有限元模型问题。另外,还可从不同的理论或通用程序ANSYS等进行分析对比研究。

7・2收缩徐变、温度效应的影响分析

对大跨预应力混凝土桥梁结构应考虑结构监测随时间的变化和影响,为此应对结构物从施工到成桥状态进行全面的静力分析,同时计算分析成桥状态恒活载效应、温度效应及收缩徐变效应对结构健康监测的影响分析。

7・3桥梁的损伤识别研究

大型桥梁结构的安全监测系统中,结构的静态特性以及振动特性是重要的监测项目之一,对正常运营状态下大桥的静态特性和振动特性进行长期监测,及时掌握结构的健康状况,是大型桥梁安全监测系统的基本任务。当监测结果发生异常时,及时利用监测系统获得的各种量测数据,有效快速地诊断结构可能发生的损伤部位和损伤程度,是建立大型桥梁监测系统所面临的关键技术之一。目前桥梁结构损伤识别方法大致分为三大类。即指纹分析和模式识别法,系统识别与模型修正方法以及神经网络方法。目前提出的动力指纹有频率、模态振型、模态曲率、应变模态、柔度矩阵、模态应变能、传递矩阵、模态置信度准则(MAC)、坐标模态置信度准则(COMAC),传统的系统识别技术有卡尔曼滤波(KF)、扩展的卡尔曼滤波(KF)、最小二乘法、最大可能性方法等。模型修正方法按照识别所提取的力学特征可以分为基于振动量测的模型修正方法、基于静力参数的模型修正方法和静动力参数相结合的模型修正方法;按照识别所针对的范围可分为整体识别方法和子结构分析方法;按照识别方法是否是确定性的分为确定性的方法和统计分析方法。浙江大学从结构振动的频率、模态出发,构造了一种用于结构损伤检测的复合动力指纹―――Z指标,该指标计算方便,灵敏度较高,能较方便地进行损伤有无及损伤定位;其次考虑到依据结构振动频率或振形构造的单一动力指纹对局部损伤不敏感的特点,提出了基于静力位移测量数据的斜拉桥结构损伤识别方法,并提出了一种稳定的迭代求解算法,该损伤识别方法可较好地应用于结构损伤程度的确定。同时将有限元计算、矩阵摄动理论及贝叶斯统计理论相结合,从概率统计的角度提出了基于贝叶斯统计的损伤识别方法。

7・4状态评估理论和方法

监测的最终目的是进行合理有效的评估,为养护管理的科学决策提供依据。评估的内容和主要依据为现行交通部颁《公路桥梁养护规范》(2004)和建设部颁《城市桥梁养护》、《公路隧道养护规范》等技术规程和有关的设计规范要求。评估按性质初步可划分为四方面内容:

(1)整体状态评估:主要评价桥梁各主要构件的承载能力、构件应力、构件刚度、结构性损伤、主要构件承载能力的弱化以及桥梁功能性的退化等。

(2)安全性评估:安全性指结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载、外部变形等的作用,在偶然事件发生后,能保证整体稳定性,不致倒塌。安全性评估指主要针对桥梁各主要构件的承载能力、构件应力、构件刚度、结构性损伤等进行评估。

(3)耐久性评估:耐久性指结构在正常维护下,随时间变化仍能满足预定功能要求,如锈蚀而影响寿命等。耐久性评估指主要针对桥梁各主要构件的耐久性损伤(如:混凝土裂缝及腐蚀、混凝土保护层损伤及碳化深度、氯离子含量、钢构件的锈蚀、构件的疲劳损伤等)进行评估。

(4)适用性评估:适用性指结构在正常使用荷载下,应具有良好的工作性能。如不发生影响结构正常使用的过大的变形等。适用性评估即功能性评估,主要针对桥梁的功能性损伤进行评估,如过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂、附属设施损伤以及过大变形等。

结构安全性与耐久性之间界限不是很明显,其某些评估指标相互重叠,结构的耐久性问题最终将影响安全性问题。而适用性可作为一项辅助评估项目。安全性、耐久性、适用性的综合评估构成桥梁整体状态评估。

大型桥梁和隧道工程结构是一个复杂系统,影响其质量和使用功能的因素众多,这些因素与桥梁和隧道工程质量和使用功能之间的关系错综复杂,绝大多数不能定量地用一个函数关系表达,过去只能靠专家经验来分析、判断。这样众多的因素若不加任何处理就来分析它们与使用功能间的关系,即使对于经验丰富的专家来说也有困难。这时,有必要把结构工作状态评估这样的复杂问题分解为相对简单的多层子问题或指标,进行分析和评估。目前的评估方法有层次分析法(AnalyticalHierarchy Process)、变权综合原理法及神经网络法等。

采用层次分析法将影响桥梁工作状态的各种因素调理化、层次化,把对某个状态影响程度相近或比较紧密的因素放在一起,形成一个层,建立多层的层次关系综合评估体系;通过对评价指标的无量纲化处理,将结构检测、表观调查等不同类型的数据进行综合,实现了对预应力混凝土斜拉桥状态的综合评估;通过变权方式,实现了根据各指标的退化情况调整指标权重,达到了客观评估结构状态的目的;通过加权综合的方法由底层指标得到上层指标的状态,逐层综合,得到整个桥梁的状态。最终建立了基于层次分析法的大跨预应力混凝土桥梁状态变权综合评估方法和理论。

9结语

论述了大型桥梁与隧道工程健康监测与评估管理系统的开发目的和适用范围、系统的组成、开发的平台、系统的界面等,并以文晖大桥预应力混凝土斜拉桥健康监测与评估管理系统的研究开发为背景,介绍了该系统的主要功能及模块,系统的硬件设备和理论基础,提出和解决了大型复杂桥梁和隧道工程空间静动力分析的基准有限元模型问题,探讨了大跨预应力混凝土桥梁结构收缩徐变、温度等监测随时间的变化和影响,提出了相应的健康监测与评估管理的理论和方法,对大型桥梁和隧道工程健康监测和状态评估管理具有重要的理论意义和工程实用价值。

参考文献：

[1] 李元海,朱合华.岩土工程施工监测信息系统初探[J]. 岩土力学. 2002(01)

[2] 胡金莲,陈扬友.三峡工程施工期安全监测数据库管理系统研究[J]. 长江科学院院报. 1999(06)

第9篇：隧道工程的优点范文

【关键词】钢纤维喷射混凝土；隧道工程；新奥法；韧性；支护材料

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

【 abstract 】 this paper analyzes the development of the steel fiber sprayed concrete, combined with the characteristics of steel fiber sprayed concrete, steel fiber tenacity and the associated with the new Austrian method of support by rockbolt and shotcrete tunnel, the main mechanical properties and its application in tunnel engineering, analyzes its economic benefit in tunnel engineering, steel fiber sprayed concrete is the ideal supporting material, to look to the future development direction in the steel fiber sprayed concrete technology in China.

【 key words 】 steel fiber sprayed concrete; Tunnel engineering; New the law; Toughness; Supporting materials

一．引言

自1963年以来，钢纤维混凝土踏入实用化时代，在隧道工程中得到广泛的应用，节约了大规模投资的同时也提高了结构的使用寿命。此外，钢纤维喷射混凝土在欧洲、日本等国已成为隧道支护的关键结构形式和施工方法。我国干喷法钢纤维混凝土近年来发展的也较快，然而和欧美、日本等国相应的研究、行业标准相比起来仍然存在些许滞后。由于我国国内暂且缺少相应的测试和检验的细节标准，因此虽频繁引鉴国外的标准，尚没有足够借鉴工程应用的经验。

二、钢纤维喷射混凝土的特性

钢纤维混凝土是由水、水泥中骨料、粗砂、钢纤维并且需要时加进掺和料遵循相应的比例调制而成。，钢纤维是当前国内外相对高端的外掺料，其一，提高了混凝土的韧性、强度以及抗裂性等；其二，让混凝土的特性完成脆性向弹塑性转变。因此钢纤维混凝土具备优良的总体力学性能。钢纤维可以分为不锈钢和普通碳素钢这两种类型，其中后者得到比较广泛应用。

1、韧性

之所以掺加钢纤维喷射在混凝土中，大体是为了使喷射混凝土的韧性有所提高。韧性指的是钢纤维喷射混凝土在承载过程中吸取与收纳变形的能力，因此，韧性是钢纤维喷射混凝土的关键特性之一。

2、其它关键力学性能

钢纤维喷射混凝土中随意分布的短纤维起到阻制混凝土里微裂缝的扩展以及阻滞宏观裂缝的发展蔓延的作用，由此掺入钢纤维显著改变和提高增强喷射混凝土的主要由主拉应力控制的抗剪、抗弯、抗扭强度和抗拉强度等。

3、断裂与断裂韧性

一般的喷射混凝土具有表层被拉容易收缩且干裂的缺点此后断裂缝变成隧道地下水的溢出路道。在地下水长时间的侵蚀下，断裂后的混凝土将会发生脱落、剥离的现象，支护结构便可能失去支护的作用，甚至产生坍塌现象。因此，有必要特别指出喷射混凝土处于被拉状况的断裂性能极其关键。为了达到变形性能有所质量改变的目的，必须在喷射混凝土里面掺进钢纤维，只要钢纤维混凝土发生裂缝现象，钢纤维的作用将愈显而易见。鉴此，在众多需要冲击需要抗裂并且环境恶劣的隧道工程结构中，钢纤维喷射混凝土尤其为必备材质之一。

了解钢纤维混凝土的特性后，自然而然需要研究其增强机理。因为从理论上讲，探讨钢纤维混凝土的增强机理对钢纤维对混凝土的增韧、增强和阻裂效应的提高将有很大的帮助，从本质上改变其化学物理以及力学性能，在此基础上归纳与总结高新性能的理论，亦是设计钢纤维混凝土性能的重要依据。

三、钢纤维喷射混凝土在隧道工程中的应用

1、钢纤维喷射混凝土与新奥法

当今，新奥法的主要核心内容是在围岩承载环的主动作用下让隧道围岩变成承载的结构。很明显，是通过支护系统在同围岩共同变形的过程中对围岩变形运动的掌控，实现新奥法对围岩承载能力的利用，换而言之，就是接受围岩变形在某种程度上有所释放。在之前新奥法的锚喷支护过程中，采用了素喷加锚杆、素喷混凝土支护、喷锚网联合支护和素喷加钢筋网等支护策略，同时在工程应用里取得通过。但是新奥法古老支护方式的缺点显得相当地突出，尤其在很多工程应用的验证和高新技术的进程中，比如施工容易出现空洞，钢筋网喷射混凝土集料反弹较大甚至素喷的脆性等。

这几年来，工程实践应用中也渐渐地在克服以上存在隐范。由于钢纤维喷射混凝土的韧性不错，当结构承受的力度到达极点强度后，将会随着变形运动继续保持某种程度的承载力，鉴于它具备对围岩的变形有很好吸收功能的韧性，便于它在与围岩的同步形变中构建起除旧的平衡桥梁，较大规模地使新奥法施工的经济性、机械程度和安全性得以增强。因此，钢纤维喷射混凝土不愧为理想的隧道支护材料。

2、钢纤维喷射混凝土支护

伴随着新奥法的发扬，喷射混凝土早已是一种普遍的支护方式在隧道工程应用实践中。钢纤维喷射混凝土的抗裂性能大大阻碍了喷层收缩，并且使喷层材料的耐久性与密实性得到提高。因此，普通喷射混凝土+二次衬砌的复合式结构可以用钢纤维喷射混凝土单层结构来替代，这是一种可行并且长期被接受的衬砌结构。

北美在2O世纪8O年代修建隧道中，便长期运用钢纤维喷射混凝土作为衬砌。欧洲部分调研所在1979年对钢纤维喷射混凝土、素喷射混凝土和挂网喷射混凝土开展了许多调查探究，调查结果表明：如果拿钢纤维喷射混凝土相比于加钢筋网的喷射混凝土，可以发现很大程度上减少了钢筋网对岩面存在空洞和施工反弹等不利影响，节约了不少敷设钢筋网的同时也让运作效率提高了，总而言之，在经济和技能上都带来积极的情式和影响。

3、应用实例

由于位于福建漳龙高速公路的乌石山隧道处在地形不单一的构造剥蚀中低山区，隧道区里主要是断裂更糟糕的是裂隙两两互通，并且大量地方有密集裂隙带，特别在出IZl550 m区域的隧道内许多层间破碎带极其突出，显而易见，该隧道受到的影响是一层高于一层。据悉，经常在隧道进洞50 m后由于拱顶涌现很多沉降而造成塌方事件。通过施工方分析与研究，做出以下决策：在Ⅱ、Ⅲ类围岩地带用钢纤维喷射混凝土支护代替钢筋网喷射混凝土支护，左线ZK74+437 ZK74+457、右线YK73+600～YK73+620统一采用面钢纤维喷射混凝土进行工程应用。做了以上改进后再对工程的支护结构进行分析，调查表明，支护沉降变形相对于施工前减小，并且在无数爆破运动下只产生3～5 mm裂缝同时无危险地经过塌方片区，从施工前后对比，可以看到钢纤维喷射混凝土在隧道工程中的应用取得了可观的成效。

四、取得的经济效益

下面以黎南复线槎路隧道工程为例子，分析与总结钢纤维混凝土在隧道工程应用中如何做到降低工程成本、提高工程质量和加快施工进程，并有良好的经济效益。表现在如下三个方面：

(1)混凝土的用量及开挖土石方量减少。喷射钢纤维混凝土减少了素喷混凝土中的本来就有的沉降量(15cm)，这样一来隧道断面开挖立方量减少1．9m每米，总共1150m。二次衬砌混凝土了使得复合预留变形到位的数量(均厚度7cm)减少，节约了二次衬砌混凝土890m。运用喷射钢纤维混凝土来支护补强，可以大大削减了素喷混凝土50%的厚度，在这个过程中让成本降低。 ．

(2) 减少钢材用量。喷射钢纤维混凝土代替“新奥法”中古老的网喷支护，换言之，方便扔掉钢筋网片，令施工步骤减少，同时提高施工效率，该隧道总共节省钢筋网片39．13t。

(3)干喷集料回弹率比素喷少。在干喷(水在喷头处加入)实施运作中，在调查与测试中得知，素喷混凝土的集料返弹率平均大约25%上下，而干喷混凝土由于钢纤维的成网和联结作用，返弹率大概平均仅14%上下。

五、结语

世界上很大一部分国家在隧道工程中是否采用钢纤维喷射混凝土这个问题上已有了绝对拥护答案。为什么呢？原因还是值得令人接受并认可的，因为无论是在喷射工艺上，还是从综合经济效益上考虑，钢纤维喷射混凝土都展现出新型复合材料的关键的优点。如英国应用钢纤维混凝土替代钢丝网加固隧道；日本采纳钢纤维混凝土支护以及修补不良地层和围岩；德国、美国、法国和西班牙等国家都一一制定了对应的运用钢纤维混凝土作为隧道的初期和长期支护的设计和施工规范。1984年，我国才将钢纤维喷射混凝土实践在隧道工程中，虽然开始比许多发达国家迟，然而这几年发展迅猛，先后成功地运用与实践了钢纤维喷射混凝土技术在云南元磨高速公路、福建罗长高速公路、福建漳龙高速公路和福建京福高速公路等主要工程上，并且取得了良好成效。同时，我国对钢纤维喷射混凝土技术进行了更深入的研究。其别指出，若想追求优良的混凝土质量和顺利快捷的施工进度，那么必须对选择配合比要慎重，除此之外，认为钢纤维的掺量将对混凝土的运作效率起到关键的影响，所以这是个值得思考的话题。

参考文献

[1]程庆国。钢纤维喷射混凝土理论及应用[M]．北京：中国铁道出版社，1999．