隧道与隧洞的区别精选(九篇)

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第1篇：隧道与隧洞的区别范文

[关键词]隧洞；二次衬砌；边顶拱；盾构掘进；同步衬砌；钢模板台车

目前，国内研究隧道盾构施工与隧洞边顶拱二次衬砌同步施工技术的较少，本文介绍的隧洞边顶拱二次衬砌施工与盾构掘进同步施工技术是一种有效地提高隧洞施工效率，在不影响盾构施工的前提下，隧洞边顶拱二次衬砌紧跟盾构施工完成二衬拱墙与顶拱结构。隧洞二衬与盾构掘进同步施工相比隧洞二衬与TBM掘进同步施工有着截然不同的区别。两者的掘进效率不同，初支施工工艺不同，隧洞二衬浇筑工艺不同，隧洞物资水平运输方式不同。本文介绍的隧洞边顶拱二次衬砌与盾构掘进同步施工技术特点是：采用了独有的液压整体式钢模板台车；采用“先拱墙、拱顶分段衬砌，仰拱后做”的施工方法，实现盾构隧洞与二衬同步实施；采用改装的钢轨搅拌车负责隧洞内混凝土运输作业；采用四轨三线供五列电瓶车、盾构台车行驶、两列钢轨搅拌车、拱墙台车、整体式液压衬砌钢模台车，洞内运输用有轨运输。

1工程背景

韩江鹿湖隧洞引水工程盾构隧洞分为两段，分别为1975m及2123m长距离隧洞，隧洞采用双层复合式衬砌组合而成，初衬为盾构管片，二次衬砌采用模筑钢筋混凝土。通过测算，在完成盾构管片安装、清理轨道后，再进行隧洞二次衬砌施工无法满足工期要求。若能实现在盾构管片安装后不需要清理轨道即可同时施工二衬衬砌，即可满足工期要求。长距离隧洞施工二次衬砌对混凝土泵和混凝土自身的质量提出了较高的要求。

2解决思路

解决技术难题的思路主要为：通过隧洞二衬与盾构同步施工技术的研究和应用，总结出一套隧洞盾构施工与二衬同步施工技术，规避二衬施工过程中对盾构施工的制约；隧洞钢轨搅拌车运输二衬混凝土，保证二衬混凝土的坍落度与和易性，避免混凝土长距离泵送容易被堵的问题；通过隧洞内设道岔铺轨合理布置，实现隧洞盾构施工电瓶车辆、二衬钢轨搅拌车互不影响的效果。

3边顶拱同步衬砌总体施工方案

通过对隧洞二衬与盾构同步施工技术的研究，采用二次衬砌逆作法施工，将隧洞二衬分成上部（边墙、拱顶）和下部（仰拱）两部分进行施工，并先进行上部施工，即可满足在不影响初衬（盾构掘进施工）的前提下同步完成大部分的隧洞二衬，待隧洞贯通、清理轨枕后，进行隧洞仰拱的施工，将隧洞二衬拟合成环。根据隧洞边墙、顶拱浇筑特点分析，为满足拱墙和拱顶的浇筑要求，在边墙的位置往初衬面上打设锚杆形成支撑体系对边墙、拱顶提供支承的作用。通过有限元法受力验算可得两侧各采用双排钢筋锚进管片面10cm，钻孔、清理碎渣后采用砂浆或植筋胶填充孔洞，即可满足受力要求。为了规避边墙与顶拱混凝土浇筑过程中接缝处漏浆的现象，可在管片面先施工一道高度30cm的拱墙，相当于拱墙作为二衬边墙与顶拱的底模与支撑，混凝土浇筑时，液压台车贴至拱墙上即可进行浇筑，可规避边墙与顶拱混凝土浇筑过程中接缝处漏浆的现象，见图1。图1隧洞内空间位置示意图（单位：mm）二次衬砌段落边墙与顶拱采用定制18m钢模板衬砌台车，在完成钢筋绑扎后，通过调整液压元件，使模板正确对位。自制的2m3砼斗装卸拱墙混凝土，利用电瓶车运输混凝土至隧洞内自制的拱墙台车下方，利用平台下方横梁上的电动葫芦将砼斗吊放至作业平台上方，利用溜槽从平台两边同时下放混凝土，可同时对称浇筑，采用插入式振捣棒进行振捣。待隧洞贯通、清理轨枕后，同步进行隧洞仰拱的施工，仰拱施工模板采用原顶拱、拱墙液压模板台车改装而成的自行式针梁台车。结合上述措施即可满足在不影响初衬的前提下完成隧洞二衬同步实施。

4关键技术

4.1二衬混凝土运输技术

二衬混凝土运输包括混凝土地面运输和隧洞内混凝土运输。商品混凝搅拌车运输混凝土至基坑边上，通过溜槽与混凝土导管输送混凝土至隧洞底部洞口轨道上钢轨搅拌车存储罐中，然后钢轨搅拌车利用柴油发电机自驱运输混凝土到隧洞内二衬台车处。根据盾构施工轨道布设的规格，改装一种使用原盾构施工行驶轨道的11kW柴油发电机自驱动的8m3钢轨搅拌车负责隧洞内混凝土运输，隧洞内同时放置两台或者多台钢轨搅拌车，一台钢轨搅拌车在输送过程时，另外一台钢轨搅拌车在隧洞口接送混凝土准备，保证最少有一台钢轨搅拌车在隧洞内送料，从而保证浇筑不间断连续进行。

4.2同步二衬施工台车研究

盾构掘进过程产生的渣土、预制的管片、螺栓、油脂等材料需要利用电瓶车进行隧洞内运输，隧洞底板敷设供电瓶车行驶的钢轨道、钢轨枕。通风管解决隧洞内作业人员施工环境的问题。隧洞内的电瓶车通行、水、电缆管线、通风管、人行道均影响隧洞二衬施工。根据隧洞内盾构各配套对二衬的影响，研究一套满足盾构电瓶车及管线顺利通过的二衬配套台车设备，这种设备可以正常施工拱墙及拱顶，还有足够的通过空间，满足盾构电瓶车和管线通过要求。

4.3隧洞内错车技术

隧洞内电机车通行采用隧洞内错车技术，隧洞内设道岔铺轨采用四轨三线供五列电瓶车、盾构台车行驶、两列钢轨搅拌车、拱墙台车、整体式液压衬砌钢模台车，洞内运输用钢轨运输。为方便钢轨从工作井吊入和驳接，单根钢轨长6m，轨枕和钢轨的连接扣件采用螺栓扣板扣件。为了保证材料运输的连续性，在盾构正常掘进后于盾构台车后部铺设Y型道岔实行单洞五列电瓶车、两列钢轨搅拌车运输，Y型道岔随盾构掘进、二衬浇筑迁移，如图2所示。5结论与展望以韩江鹿湖隧洞引水工程盾构隧洞施工为依托，总结出一套隧洞二衬施工与盾构掘进同步施工技术，解决了因隧洞二衬无法与盾构施工同步导致的工期长、质量难以保障的困局。主要创新和先进性体现以下几点。1）隧洞二次衬砌采用“先拱墙、拱顶分段衬砌，仰拱后做”的施工方法，不影响初衬的前提下，进行隧洞的拱墙、拱顶结构施工，实现盾构隧洞与二衬同步实施。2）隧洞混凝土浇筑时，采用改装的钢轨搅拌车负责隧洞内混凝土运输作业，有效保证隧道二衬浇筑的混凝土坍落度与和易性满足要求，避免混凝土长距离泵送运输发生堵管现象。3）在隧洞不同位置设置道岔，在必须满足盾构施工与隧洞二衬浇筑的条件下，合理设置道岔，有效安排隧洞电瓶车、混凝土钢轨搅拌车错车位置及行驶线路，保证隧洞盾构掘进和隧洞二次衬砌的上部同步施工。隧洞二衬施工与盾构掘进同步施工技术不仅能较大的节约成本，取得经济效益，更能大大促进隧道建设发展，社会效益显著。本项目盾构掘进效率与二衬施工效率基本一致。如果盾构掘进效率远远大于二衬施工效率，将会出现二衬施工无法紧跟盾构施工步伐。如果盾构施工效率非常低，二衬施工受到盾构施工掘进制约，因此如何提高二衬施工与盾构掘进同步施工工效成为下一步研究重点。

[参考文献]

[1]李合．大直径单洞双线复合内衬地铁盾构隧道内部结构同步快速施工技术研究[J]．铁道建筑技术，2018，(7)：56-57．

[2]李宏亮．中天山特长隧道敞开式TBM掘进与二次衬砌同步施工技术[J]．现代隧道技术，2010，47(2)：63-64．

[3]李艳明．中天山隧道敞开式TBM掘进与二次衬砌同步施工方案设计[J]．四川建筑，2010，30(3)：211-212．

第2篇：隧道与隧洞的区别范文

关键词 高原地热；隧道；施工措施；安全

中图分类号U45 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）67-0050-02

0 引言

高原地热条件下，隧道施工时洞室内的高温地热会对工程产生热害，产生较大影响。施工环境中高温高湿现象不仅危害作业人员的健康和安全，同时也将降低劳动生产率，甚至使施工无法进行；同时使机械设备的工作条件恶化，效率降低，故障增多。因此，对高原地热条件下隧道施工措施的研究就显得尤为必要。

1 工程概述

1.1 工程概况

达嘎山隧道位于雅江左岸山前冲、洪积台地后缘一山坡上；洞身通过雅鲁藏布江北岸中高山区，地形起伏极大，地势极为陡峻，洞身穿越的山体高程范围为3 780m~4 530m，山势总体东高西低，山体周边冲沟发育，V型冲沟较多，沟内小型泥石流发育，洞身上方有一条常年流水冲沟；出口位于一泥石流冲沟左岸。

1.2 地热对施工的影响

隧道施工中，人员和机械都受到地热较大影响，主要情况有以下几种：

1）很多施工人员由于作业时间长，会出现头晕、呕吐情况；

2）由于施工机械散热难问题，造成故障率逐渐升高；

3）在部分地段围岩表面，潮解现象时有出现，遇水变成粉末状，造成岩面喷射混凝土很难粘结；

4）造成普通的硝铵炸药膨胀，有的出现包装纸胀裂的现象；部分导爆管发生软化失去弹性，在挤压后无法恢复原状；

5）大部分砂浆锚杆强度降低；

6）测量仪器精确度大大下降，在测量仪器说明书中正常工作环境温度范围为-20℃~40℃。

2 防地热关键技术及措施

在施工过程中应及时做好超前地质预报，确定热泉的成因、水源、运动、水质、水量等参数，上报设计院进行动态设计，及时增加散热横洞。治理洞内热水按照“以堵为主，以排为辅”的原则。严防热水在隧道内蔓延而威胁施工人员的安全。在温度较高的地段，可采取喷雾降温；在有条件的地段，可抽取江水在隧道内形成水循环降温系统。还应加强合理组织施工，优化工序循环，加大机械施工在总施工时间中的比例，尽量减少人员的操作时间。并做好施工应急预案，在备好抢险物质。

2.1 房地热关键技术

2.1.1 辅助坑道设计

在峡谷区地质的复杂情况下，隧道洞口施工场地困难非常大。此隧道应考虑运营通风、工期等要求结合隧道所处地质、地形条件设置四座辅助坑道。对于地热隧道施工中，辅助坑道选取应尽量考虑顺坡横洞。

2.1.2 抽排洞内热水

应采用2台5.5kW、30m3/h的水泵通过80mm(壁厚5mm)镀锌管及时的将集水坑内混合水排出洞外，以达到缩短热水在洞内与周围空气进行热交换的时间段，有利于降低洞内环境温度。洞内温泉热水的涌出量是水泵的容量进行及时调配的依据，应备用一台水泵。

2.1.3 加强通风

改善隧道内湿热条件的最简便的方法是加强通风，尤其是在热害程度较小的情况下效果更加突显，而且也是非常经济可行的。

1）在采用通风降温时，通常都是加大风量，让空气来吸收由岩体放出的热量，来降低温度；再者是把风速提高，来改善自身散热条件。然而风量和风速的增加是有限制的，由于过高的风速会引起粉尘颗粒对身体健康影响比较大；

2）在设备和施工条件有限的条件下，要确保风管的安装质量、保证维护管理顺利、降低漏风和风压损失，而利用增加管路和风机来增加通风量不现实时，必要时可以选用风机分散串联办法来确保风管的漏风长度，进而做到加大风压和风量；

3）在布置通风系统时，要达到降温的目的必须进行合理的安排。设计通风时要保证风速及风量、温度及湿度等参数的确定合理，为降低进入风流中的水汽和热量，还要让湿源、热源与进风流相互避开；

4）在工作面附近采用局部通风措施，如引射器等也可加大局部通风强度，提高工作面的风速。

加强通风也是降低洞内作业环境温度、改善作业条件的一种重要手段。洞内处于高温环境时，选取常规的单管压入式通风不易达到高效降低洞内环境温度，尤其是伴随掌子面的推进，洞内通风效果也越来越差。可以加设一台通风机，选取规格为117kW×2、1 800m3/min，利用φ1500mm的风管给工作面送风，选用的通风方式为双管压入式。在布置洞口外面的通风机时，最好是远离洞口30m，以防洞内排出的热空气循环再次进入通风机中，影响通风降温的效果。

2.1.4 喷雾降温

从洞外水池把冷水水管接至洞中，把两根φ100mm的输送钢管顺着洞顶分别架设于两侧，还要每隔3m~5m在钢管上安设喷雾器装置，做到沿洞线喷雾。利用水雾冷却洞内岩面，使其与洞内热空气混合，达到有效的降低洞内温度的目的。此时，洞内粉尘还可以通过高压喷雾吸收，大大降低粉尘浓度，有效改善施工条件。

2.1.5 应用隔热材料

利用热导率低的隔热材料来减少冷热之间的热交换以达到降温的目的。此材料大多用于管道、岩面和风筒隔热单个方面。

1）用于围岩隔热：可以在围岩四周均匀喷涂隔热材料；再衬砌背后充填隔热材料；采用使隔热材料喷涂在内层或中层的复合式衬砌的方法；

2）用于管道隔热：在管外包裹泡沫塑料，同时喷涂化学发泡剂或直接采用硬质塑料管来达到减少散热的功能；

3）用于隔热风筒：为阻止热量交换采用双层隔热风筒或外包隔热材料的风筒等。

高地热隧道的施工措施的方式多种多样，可在施工过程中如何因地制宜的运用相应措施来达到良好的降温效果，这是一个需要谨慎考虑的问题。

2.2 支护措施

洞内高温是由于隧洞穿越断层、地下高温温泉涌出造成的。在施工进程中，应当在掌子面推进时使用超前勘探，且超前探孔达到120m。同时，利用超前钻孔掌握掌子面前的具体地质环境，进而采取有效措施防范隧洞开挖中可能出现的塌方、集中涌水等情况。在地下水富足、洞段集中时可以选取超前灌浆来拦截地下水；遇到围岩破碎稳定性差时，可以选取超前管棚、导管注浆、超前锚杆等方法，来确保施工中围岩的自稳能力。

高地热条件中，在隧洞衬砌支护施工期间首先要确保洞内温度适宜；其次还要保证运行期间列车的正常运作。因此，在选择衬砌支护形式时，应综合考虑施工期和运营期的要求。无论何种形式，模筑混凝土的优先选择都应考虑以下方面：

1）采用合适的水灰比，还要考虑到混凝土的耐久性，采用分离粉碎型高炉矿渣水泥，通过试验后优选混凝土配合比和掺合剂，以此来防止高温时混凝土的强度降低；

2）一般衬砌混凝土的浇筑长度要适当缩短；

3）为了混凝土衬砌的收缩可以不受约束，缓冲材料可选用防水板和无纺布组合而成；

4）一般在两侧拱角延长方向适当设置裂缝诱发缝。

2.3 爆破作业

一定要快速集中装药、孔内装药并在孔外起爆。在经过重复试验后，把冷水注入孔内，在1.5h后可降低炮孔中的温度至25℃左右，需要30min时间来达到规范要求的35℃，所以要达到火工品使用安全，就一定在30min内做好装药爆破作业。一次起爆孔的数量和配备爆破工的数量的确定可利用必要条件反向计算得到，进而保证火工品的使用安全性。

4 高温环境下的安全文明施工

我国有关部门对隧道施工作业环境的卫生标准都有规定，为保证隧道施工人员进行正常的安全生产。比如铁道部规定，隧道内气温不得超过28℃；如交通部规定，隧道内气温不宜高于30℃。

4.1 调整施工组织

对施工现场进行实地考察分析，进而调整施工组织：作业形式仍采用原来的三班倒，适当增加每个班组作业人数，将原班组每班10人~15人，增加至每班20人~32人，每班分为两组，缩短每班组人员的作业时间。每组工作时间控制在1h~2h，采取轮流循环作业方式，前一组进入低温室休息，下一小组紧接着进行作业。尽量提高机械施工在总施工时间中的比例，进而减少人员的作业时间。同时，施工应急预案工作要到位，抢险物质一定要备齐。

以防进洞施工的机械设备因高温作业环境经常出现的熄火问题，需增加一套机械设备，使洞内机械设备轮流工作，并做好洞外机械设备的及时维修和保养。

4.2 加强劳动保护

按国家相关的规定：假如施工单位不能有效降低工作场所温度，温度高于33℃时必须支付给劳动人员高温补贴费。为确保现场正常施工，需要增加一倍以上的工人工资，并且及时供应防暑降温食物，还要加大劳保用品的发放力度，同时，做好所有劳动人员定期身体检查的工作。作业人员出入隧洞，必须有专门运输车辆接送，以确保人员的身体健康及施工现场的正常进行。只有真心做到关爱工人，才能调动他们工作的积极性，并保证施工正常进行。

4.3 安全管理措施

对于项目部必须安排安全员24小时跟班作业协助施工、现场指导，还有爆破工作必须聘请专业人员；持续做到短循环、小进尺，统一指挥洞内爆破，装药量预先设计；装药前必须用高压风吹干净爆破孔，并做好爆破孔数量检查；装药时由爆破员区别好毫秒雷管段别，谨遵爆破设计顺序进行装药；爆破装药前布设岗哨，以防非工作人员误入爆破区。作业分组、分片做到定人定位施工，保证集中快速完工。在工作面和洞内安置固定式传感器，设置在洞内氧的浓度不足18％时，自动的气体报警器便发出报警信号，保证洞内人员及时安全疏散。

5 结论

通过对拉日铁路达嘎山隧道地热段分析，阐述地热对施工的影响，并总结有关隧道地热段建设的施工方法，并对高温环境下的安全文明施工进行介绍。由于不同的工程地质条件和水文条件，实际隧道中由地热产生的问题也是不一样的，需针对实际情况对隧道地热段选用合理的施工安全措施。

参考文献

[1]刘坚.玉蒙铁路旧寨隧道地热段施工技术研究[J].铁道建筑技术，2010(2).

第3篇：隧道与隧洞的区别范文

【关键词】隧道工程 设计 施工

1.对围岩级别的判断误差较大

隧道设计是以围岩级别为基础的，一种围岩对应一种设计，尽管设计图有围岩分级的纵剖面以及相应的断面衬砌，但是，由于对地质勘测受到限制，所以，对围岩级别的划分存在比较大的误差，所以，强调地质超前预报，施工中要不断对原设计进行修正，本来这个工作应由设计单位完成，但是由于国家建设管理体制的影响，形成了由施工单位为主体的管理模式，由于施工单位地质技术力量相对薄弱，对围岩级别的判断能力极其有限，这就造成了没能按设计施工的一大根源。

2.施工工艺对荷载的影响

“新奥法”设计是建立在保护围岩的基础之上的，如果施工过程中不注意保护围岩，围岩级别就会由低向高变化，如仍然按原设计结构施作，结构就不能满足使用功能，主要表现为：

①如Ⅲ级围岩塌方后就应该按Ⅴ级围岩施工；

②原设计暗洞结构，改为明挖后就得变更原设计结构，

③明挖段增长，如果埋深也增大，则须加大衬砌厚度；

上述情况与桥梁、房建等行业有本质的区别。有许多桥梁、房建专业的技术人员从事隧道施工，头脑中没有围岩级别划分的概念，机械照搬设计图纸，给工程留下巨大质量、安全隐患。

3.对“新奥法”的误解造成对隧道认识的多样性

一般情况，设计单位只负责结构的设计，保证结构的使用功能，对于隧道而言，主要目标是二次衬砌；我国隧道业有一个从“矿山法”到“新奥法”的发展过程，转折点是上世纪八十年代，据今时间很短，所以，如今的隧道业处在“矿山法”和“新奥法”两种方法交替之间，在施工实践的表现就是两种思想混杂，其中表现在对结构的理解上，设计单位按“矿山法”设计，就只设计衬砌，施工措施如支护由施工单位来定，所以支护称为“临时支护”，包括木支撑、钢支撑以及喷锚支护；而“新奥法”设计的支护结构为复合式，所以就有“初期支护”和“二次衬砌”的说法，“初期支护”不是“临时支护”，是结构的重要组成，在这一点上，受传统“矿山法”影响的范围很广，很多人，甚至包括高级领导、质检单位等仍然将喷锚支护当作临时支护，不注意质量，为工程留下隐患。

喷锚支护既是施工辅助措施又是结构的重要组成，作为施工措施，设计单位不愿过多关注，而作为结构组成，则必须明确设计标准。在当今社会技术水平下，喷锚支护的质量与施工者的技术、经验、设备、工艺等有很大关系，目前国家还没有一个通用的隧道工法，设计单位很难针对某一具体施工单位来开展设计，所以，有关这方面的设计的性质就是设计原则，这就产生了又一个不确定因素。重点表现在超前支护以及锚杆的实施。

3.1超前支护是保护围岩的一项重要措施，设计单位一般设计为间距300～400mm的超前小导管，其理念是通过插入围岩中的超前小导管向围岩注入水泥浆以固结围岩，以实现控制围岩应力释放的目标，要达到这个要求，必须做到：导管孔口以及临空面有封堵措施，以保证注浆有一定的压力方有可能实现渗透、固结的目的，但是在实践应用中，如果施作封堵、拆除封堵，隧道进度将受到严重制约，这似乎表明设计不合理，其实未必，因为目前的设备与材料及工艺也是制约因素之一，争论没有任何意义，重要的是作为隧道工程师要理解设计的本来目的，要达到超前预支护的目的未必靠注浆，有的设计将超前小导管改为超前钢插管，这就符合当前的施工技术水平，但是，作为隧道技术工作者要清楚，这种设计未必较超前小导管更先进、更合理，只能讲这项技术符合当前的生产技术水平。上述讲明超前预支护的本来面目，作为现场的隧道工程师要在理解设计意图的基础上实施超前预支护，如果插入超前小导管后，注浆随便应付一下，就认为是严格按设计施工了，尤其是在塌方后，还坚持是按设计施工，就十分错误了。

3.2锚喷支护是“新奥法”三大支柱之一，其中的“锚”主要指系统锚杆，这个行业对于系统锚杆有两种不同的观点，即系统锚杆由于以及系统锚杆无用，在当前，系统锚杆无用论的影响很广，这与矿山法的影响有很大关系，但归根到底是没有理解“新奥法”的基本原理，“新奥法”定义为：

围岩是主要承载结构，支护是激发围岩承载能力的手段，激发围岩承载环的条件就是对围岩松动圈施加“侧限”，如何提供有效的侧限，与围岩稳定性和开挖方法有关：如果可以全断面开挖、支护一次闭合成环且其强度足够，则不需要系统锚杆，典型的实例就是“盾构法”施工；如果不能实现全断面开挖，支护分部实施，如果能在围岩应力有效控制之内将支护闭合成环，则亦可不必施作系统锚杆。但是，以上工法均要求钢架加工必须严格圆形、节点必须吻合（即要求支护结构受力后偏心满足强度要求），否则仅靠钢架就无法提供有效的侧限，事实上只有全断面开挖有这个条件，分部开挖由于安装以及围岩变形影响，钢架根本无法作到圆顺、节点亦无法作到吻合，所以，在现阶段社会生产水平条件下，系统锚杆必须认真施作。

4.隧洞衬砌和监测措施

4.1隧道衬砌

4.1.1复合式衬砌设计应综合考虑包括围岩在内的支护结构、断面形状、开挖方法、施工顺序和断面闭合时间等因素，力求充分发挥围岩的自承能力。

4.1.2复合式衬砌的初期支护，宜采用喷锚支护，其基层平整度应符合D/L≤1/6（D为初期支护基层相邻两凸面凹进去的深度；L为基层两凸面的距离）；二次衬砌宜采用模筑混凝土，二次衬砌宜为等厚截面，连接圆顺。

4.1.3各级围岩在确定开挖断面时，除应满足隧道建筑限界要求外，还应预留适当的围岩变形量，其量值可根据围岩级别、隧道宽度、埋置深度、施工方法和支护情况等条件，采用工程类比法确定。

4.1.4超前支护

超前支护的性质完全是施工措施，所以，不必拘泥于原设计图，施工中应根据围岩、进尺、施工工艺等因素不断调整间距、材质、长度等。

4.2围岩监测

4.2.1.监测项目

监测项目分为必测项目和选测项目，满足施工需要的是必测项目，包括：

（1）洞内、外观察

洞内观察围岩吊块规模、频率，节理、裂隙发展变化以及喷射混凝土开裂情况，其别注意纵向裂缝和斜交裂缝，除了眼观之外，应配合仪器测量，裂缝只有发展状态的才是不安全的；

（2）拱顶下沉

拱顶下沉量由两部分组成：一是拱部支护整体下沉，而是拱部局部变形下沉，要区分两种数据，须结合拱脚的量测结果；

（3）净空变化

对净空变化的量测，传统只测水平位移，这主要受到接触式量测仪器的限制，不能全面、真实地反映实际围岩变化，全站仪测量具备测量水平以及竖向位移的条件，结合拱顶下称，可区分局部变形和整体下沉两种情况；

（4）地表沉降

第4篇：隧道与隧洞的区别范文

【关键词】柳坪水电站；底拱衬砌；施工；技术

大断面圆形引水隧洞为了满足衬砌砼受力结构合理及运营期间洞身结构安全，一般采用针梁台车全断面衬砌。我单位所施工柳坪水电站引水隧洞岩石以风化炭质千枚岩为主（Ⅳ、Ⅴ类占95%），地下水丰富，围岩变形大，已支护洞段多次出现塌方，局部段出现二次、三次支护，已侵占衬砌断面.在衬砌前对侵占断面处理，存在较大安全隐患.为保证施工期间洞身结构及人员安全，同时要确保发电工期，在关键线路4#引水隧洞上游采用边顶拱衬砌（1200m）。这样就造成下部底拱衬砌至关重要，无论是质量、进度、还是在效益方面都是焦点，经过对组合钢模、拖模、针梁台车改装等几种方案的比较，最终选择我单位与台车制造厂家共同研究制造的自行式底拱衬砌台车施工方案，并取得成功，现将有关情况作一介绍。

1、工程简介

柳坪水电站位于四川省阿坝州茂县境内，是黑水河流域“二库五级”水电开发最下游梯级电站开发，电站为引水式开发。引水隧洞全长10.6Km，过水断面为全圆结构（D=9 m），装机容量120MW。其中4#引水隧洞上游控制段1.6Km，衬砌厚度50cm/80cm（Ⅳ类/Ⅴ类），砼为钢筋C20砼，开挖方式为上下断面分步开挖，衬砌方式主要为边顶拱台车衬砌，部份采用全圆针梁台车初砌。

2、需要进行底拱衬砌的原因

柳坪水电站多数洞段都是采用全圆针梁台车衬砌，由于4#引水隧洞洞体埋深大（1000～1500m），围岩地质复杂多变，全部以Ⅳ类、Ⅴ类软弱炭质千枚岩为主，裂隙水发育，岩体塑变值大（15～20cm），变形周期长（约2个月），在洞身开挖及支护过程中多次出现大的坍塌，其中坍塌体超过500m3达七次，局部已型钢支护洞段因围岩埋深大，地应力作用强烈，岩体变形严重，支护体系出现剥落掉块，拱架扭曲变形，甚至坍塌。造成前方施工后方坍塌的危险作业环境，对隧洞作业人员产生严重安全隐患，同时也制约了4#洞开挖进度（约平均开挖进尺50m），影响了柳坪水电站发电工期目标。针对施工现场存在的安全、进度难题，由业主工程部、设计院、监理部及施工单位四方召开专题会议论证决定：全圆隧洞采用两次衬砌，已开挖上导坑采用边顶拱衬砌施工工艺，与开挖工作平行作业，抑制已支护段围岩收敛变形；底部在边顶拱衬砌完成后从掌子面方向往后进行二次衬砌。这样既保证了避免围岩因形变转化为质变，出现坍塌安全事故；同时保证了边开挖边衬砌同步施工，减少衬砌施工占用直线工期，满足电站发电工期要求；对于边顶拱衬砌与底拱衬砌结合部位，采用钢筋预留焊接，纵缝加设止水带，后期接缝处理采用接缝灌浆等施工措施确保质量要求，达到引水隧洞过水结构要求。

3、底部砼衬砌的施工方案选择

采用边顶拱台车衬砌方案在开挖过程中解决了安全与进度的问题，同时采取了各项措施来确保后期砼的质量，但由于是圆形断面，同时边顶拱衬砌的预期结果没有当时所想哪么理想，底部衬砌难度仍较大：工作面狭小，开挖运输难度大；衬砌工程量小，但工序烦多；施工缝处理难度大，钢筋预留焊接难度大，接缝处密实度的保证困难；砼表面光洁度与成型难度大；并且在当时的情况下需要保证一个月底拱浇筑的最低月强度在420米左右，因此如何选择底部砼的施工方案为整个工程的重中之重。

3.1边顶拱衬砌后的施工状态如图3-1所示，底板仍有部分围岩未开挖，底拱衬砌断面如图3-2所示

3.2底拱衬砌施工的方案

根据现状和存在的困难，对于底拱台车的方案有：

A、组合钢模内拉施工

B、异型钢模拖模施工

C、针梁台车改装底拱台车施工

D、铁路仰拱用穿行式底拱台车施工

E、自行式底拱衬砌台车施工

3.3方案的比较与选择

针对以上几大方案，经业主、监理、设计、各施工单位专题会论证，前四种方案都不能全面有效的解决模板定位、接缝质量、砼表面光洁度与成型、模板上浮、砼排气等问题，更重要的是在以上四种方案中还没有一种方案能使施工强度达到450米每月。最后对我单位提出的自行式底拱衬砌台车施工方案兴趣很大，并要求我单位细化方案再次与台车厂联系解决限位、行走等问题后在我单位4#洞下游的少量采取的边顶拱衬砌方案的段落先作实验。

4、自行式底拱台车衬砌施工方案

4.1自行式底拱台车简介

自行式底拱台车采用无轮缘钢轮式台车（见下图），此方案是设计一个架体，行走轮安装在架体八字梁的底部，作用在已衬砌的边拱表面上，这样架体长度与模板长度基本相等，不但大大降低了整体重量，同时节约了成本，使用灵活方便。

设计方案图

在设计过程中需要解决以下问题：

① 行走：

因为行走轮是作用在已衬砌的边拱混凝土上，而此混凝土由于浇注时间较早，强度早已达到规定值，故行走轮采用无轮缘钢轮即可，但是车轮行走的边顶拱混凝土表面纵向并不是非常平整的，因此前后行走轮组与架体之间均为铰接设计，这样当混凝土表面不平整时，轮组具有一定的爬坡越坎能力。

② 抗浮：

由于架体上端距离顶拱高度过大，若采用竖向抗浮千斤，则会造成操作不便，采取台车自身重量及用钢筋固定在模板翼缘和底拱钢筋之间的方法防止台车上浮。

混凝土浮力的计算：

此台车所受浮力除了混凝土的浮力外，还有泵送压力转化而成的向上的力，因此台车所受浮力比较复杂，根据经验，采取混凝土的浮力×1.5倍来计算台车受到的整体浮力。

混凝土的浮力=底拱混凝土体积×混凝土比重=6.84m×0.4m×12m×2.5=82吨

整体受力F=82吨×1.5=123吨

4.2自行式底拱台车衬砌工艺图

底拱开挖

清底

四方验收

底拱钢筋绑扎

台车就位、合模

堵板、止水带安装

输送泵管接入仓内

验收、浇注

养护

脱模

进入下一循环施工

4.3各工序施工操作

① 底部开挖：

为避免底部超挖，采用松动爆破，预留保护层方式施工。开挖长度以满足底拱衬砌长度要求，且考虑砼输送泵管输送有效长度。同时还要考虑开挖与衬砌间的进度关系，落底距台车长度以90～120m为合适距离。

② 底部排水及出渣：

由于围岩差，渗水量较大，在边顶拱衬砌时左侧留有排水沟，底拱开挖后因高差原因易形成积水，不利于基础清基及砼施工。采用分段设积水坑，架设φ100排水管抽排。底部松动爆破后采用挖掘机清渣，20T自卸汽车运输。由于边底拱底端净空小于7m，出渣车从交叉口倒至渣体处装运。

③基础清理：

专门班组对基础进行人工清理，由于该洞段均为炭质千枚岩，遇水易泥化，在基础清理达到无积水、无松渣验收规范要求，边墙部位有边顶拱衬砌预留钢筋和纵向止水带，对此部位人工用风镐、铁锹等工具清除底端砂浆及跑模砼，注意对止水带及钢筋进行保护同时加强检查力度，若在边顶拱施工时止水带破损或完全被砼包裹（砼跑模引起），则用专业工具进行焊接。同时为保证接缝质量，施工缝部位采用GCHJ50B高压水冲毛机进行处理。

④ 钢筋绑扎：

在进行边顶拱衬砌时底端钢筋进行预留（长短交替布置），在底部开挖时局部预留钢筋会拆弯、变形给钢筋搭接增加难度，基础清理完后立即人工进行调直，按钢筋搭接要求进行施工，对于已拆断钢筋可在旁边砼施作插筋（同型号），增加两层砼间结合力。

⑤ 台车就位：

待钢筋绑扎完毕，采用台车行车系统移动台车按测量放放线数据准确定位，由于在边顶拱衬砌时边顶拱两底角会出理跑模、错台等缺陷，底拱台车与边顶拱台车接合处会不密实，局部有空隙，为了消除底拱台车交接处合模困难，在加工底拱台车模板时接合处采用30cm长铰接模板（可适当调整圆弧弧度便于合模），对于接合处小的空隙可采用海棉等封堵。

⑥ 砼浇注及振捣：

用洞外搅拌站按配合比要求进行砼拌合，6m3砼运输车运输，砼泵送入仓，底模台车有多个部位入口器，将砼从不同部位及高度进行入仓。振捣时可用作业窗口（50×50cm）人工插入式振捣棒及面板附着式振捣两种方式振捣。保证砼外观及内在质量，在砼浇注过程要对台车进行巡模检查，防止底拱台车移位，上浮（台车设计有抗滑、抗浮装置）。

⑦ 搭接处砼施工措施：

该部位为砼施工簿弱环节，它影响到洞身衬砌砼整体受力强度及止水效果，该部位砼一定要密实，抗渗性强度达到设计要求。由于接合处砼呈“反模”结构，在砼靠自然流动性入仓后不易密实，在该部位浇注时采用泵送砼入仓压力（约10MPa）达到接合处砼密实，在施工时观察缝隙处砼外溢情况，一定要保证外溢砼呈压力状溢出（区别自然饱满后缓慢渗出，现场施工经验可鉴别）。

5、该方案各项指标的比较

在我单位4#洞下游采用自行式底拱台车初砌方案施工后，在第一次使用就达到了当月完成Ⅴ类围岩衬砌311米（下游仅311米边顶拱衬砌）的成绩，并且接缝平滑饱满，表面光洁度和成型均符合规范要求。在后期4#洞上游的施工中，已达到Ⅴ类围岩月完成450米的进度，同时在3#洞的施工中因其是Ⅲ类围岩，根据其目前的进度可达到500米每月的进度，经过多方分析，如果不考虑停电及机械设备等故障的发生，最高速度可以达到700米每月。为柳坪电站的按期发电提供了有力的保证。

下面我们再从经济效益方面来分析下，这里采取当时通用的组合钢模施工来作比较，详见下表：

从上表可以看出，采取自行式底拱台车衬砌，每米仅多出4.26元，但提前了工期40天，提前投产产生的经济效益在3000万元左右。

我们再从质量方面来作比较，明显的采用组合钢模施工的质量肯定是差于整体大型模板，在接缝处小钢模仅靠内拉和外撑是无法满足砼输送泵的压力的，接缝的质量也明显差于台车浇筑效果。

第5篇：隧道与隧洞的区别范文

关键词:隧道施工；盾构机；地铁；控制测量；导向系统；姿态解算；修正曲线

Abstract：Basedonthesampleofsingle-circleTBMmadeinGermanyVMTCo.,thecomponentsofTBMandtheLaserNavigationSystemaredescribed,andtheprinciplesoftheAutomaticLaserNavigationSystem,especiallyintermsofSurveyingScience,arediscussed.Finally,themeasurestoimprovethesurveyingprecisionoftheNavigationSystemaresummarized.

Keywords:tunnelconstruction;TBM;Metro;controlsurvey;navigationsystem;positioning;correctioncurve

0引言：

20世纪70年代以来，盾构掘进机施工技术有了新的飞跃。伴随着激光、计算机以及自动控制等技术的发展成熟，激光导向系统在盾构机中逐渐得到成功运用、发展和完善。激光导向系统，使得盾构法施工极大地提高了准确性、可靠性和自动化程度，从而被广泛应用于铁路、公路、市政、油气等专业领域。

全面理解激光导向系统的原理，有助于工程技术人员在地铁的盾构施工中及时发现问题，解决问题，保证隧道的正确掘进和最后贯通；有助于国产盾构机研制工作的开展。

1盾构机和激光导向系统的组成

1.1盾构机的组成

盾构机按推力方式可分为网格式、压气式、插板式以及土压式和水压式；按形状划分，除典型的矩形、单圆筒形外，近年来又出现了双圆、三圆及多圆等异构形。它们的组成有一定差异。其中，土压式单圆盾构机在我国应用比较普遍。它主要由盾体（含刀盘等）、管片拼装机、排土机构、后配套设备、电气设备、数据采集系统、SLS-T激光导向系统及其他辅助设备组成。

1.2激光导向系统的组成

激光导向系统是综合运用测绘技术、激光传感技术、计算机技术以及机械电子等技术指导盾构隧道施工的有机体系。其组成(见图1：激光全站仪（激光发射源和角度、距离及坐标量测设备）和黄盒子（信号传输和供电装置）；激光接收靶（ELSTarget，内置光栅和两把竖向测角仪）、棱镜（ELSPrism）和定向点（ReferenceTarget）；盾构机主控室（TBMControlCabin）：由程控计算机（预装隧道掘进软件，具有显示和操作面板）、控制盒、网络传输Modem和可编程逻辑控制器（PLC）四部分组成；油缸杆伸长量测量（ExtensionMeasurement）装置等。其中，隧道掘进软件是盾构机激光导向系统的核心。

2激光导向系统和盾构机控制测量在盾构施工中的地位和作用

地铁盾构法施工过程如图3所示。在隧道掘进模式下，激光导向系统是实时动态监测和调整盾构机的掘进状态，保持盾构机沿设计隧道轴线前进的工具之一。在整个盾构施工过程中，激光导向系统起着极其重要的作用：

(1)在显示面板上动态显示盾构机轴线相对于隧道设计轴线的准确位置，报告掘进状态（见图2）；并在一定模式下，自动调整或指导操作者人工调整盾构机掘进的姿态，使盾构机沿接近隧道设计轴线掘进。

(2)获取各环掘进姿态及最前端已装环片状态，指导环片安装。

(3)通过标准的隧道设计几何元素自动计算隧道的理论轴线坐标。

(4)和地面电脑相连，对盾构机的掘进姿态进行远程实时监控。

从盾构施工基本过程（图3）可以看出，激光导向系统不能够独立完成导向任务，在盾构机始发、该系统启用之前，还需要做一些辅助工作：首先，激光全站仪首次设站点及其定向点坐标，需用人工测定。其次必须使用人工测量的方法，对盾构机姿态初值进行精确测定，以便于对激光导向系统中有关初始参数（如激光标靶上棱镜的坐标，内部的光栅初始位置及两竖角测量仪初值等）进行配置。

盾构机姿态是指盾构机前端刀盘中心（以下简称“刀头”）三维坐标和盾构机筒体中心轴线在三个相互垂直平面内的转角等参数。盾构机姿态除了可以通过人工测量、单独解算方式获得外，还可以由导向系统实时、自动地获取。用人工测量方式获得盾构机姿态的过程，被称作“盾构机控制测量”。盾构机控制测量的另一个作用是：在盾构机掘进过程的间隙，对激光导向系统采集的盾构机姿态参数进行检核，对激光导向系统中有关配置参数进行校正。

3盾构机激光导向系统原理：

3.1盾构机激光导向系统涉及的坐标系

为了阐明激光导向系统的原理，首先介绍一些与盾构机及隧道有关的坐标系（见图4）：

(1)地面直角坐标系（O-XYZ）：简称地面坐标系，根据隧道中线设计而定，一般为地方坐标系。洞内(外)控制点、测站点、后视点以及隧道中线坐标，均用该系坐标表示。

(2)盾构机坐标系（F-xyz）：在盾构机水平放置且未发生旋转的情况下，以盾构机刀头中心前端切点为原点，以盾构机中心纵轴为x轴，由盾尾指向刀头为正向；以竖直向上的方向线为z轴，y轴沿水平方向与x、z轴构成左手系。盾构机坐标系是连同盾构机一起运动的独立直角坐标系。盾构机尾部中心参考点、盾构机棱镜等相对盾构机的位置都以此系坐标表示，这些坐标由盾构机制造商测定并给出。

(3)棱镜中心坐标系（P-x’y’z’）：原点为安装在盾构机尾部的棱镜的中心，与盾构机坐标系平行。

除此之外，为了解算还引入了其他一些空间辅助坐标系，从略。

3.2描述盾构机姿态的要素

描述盾构机姿态的参数有：刀头坐标（xF''''，yF，zF）：水平角A；倾角α；旋转角κ。如图4所示。

由盾构机姿态及设计隧道中线，可推算如下数据：刀头里程：刀头、盾尾三维偏差；平面偏角（Yaw）：盾构机中心轴线和设计隧道中线在水平投影面的夹角；倾角（Pitch）：盾构机中心轴线和设计隧道中线在纵向（线路前进方向）竖直投影面的夹角；旋角（Roll）：盾构机绕自身中心轴线相对于水平位置旋转的角度。

3.3激光导向系统原理和工作过程

激光导向系统的英文本义是“盾构指导系统”，在盾构施工中有指导隧道掘进、指导环片安装、数据采集等多种功能；其中指导掘进是核心功能。本文仅研究激光导向系统指导掘进的原理。

在掘进过程中，激光导向系统按如下流程工作：由系统控制激光全站仪实时测定盾构机棱镜的三维地面坐标；同时发射激光自动照准激光标靶，并自动记录激光水平方位角；标靶内部光栅捕获激光的入射角，间接得到盾构机纵轴水平方位角；利用安装在标靶中相互垂直两立面内的两把测角仪测得盾构机倾角和旋转角。利用以上参数及刀头、盾尾、棱镜中心三者的几何关系，通过空间坐标变换解算刀头、盾尾中心坐标，结合设计隧道中线参数计算盾构机与隧道中线的相对偏差。依据各偏差值拟合改正曲线，由PLC根据修正曲线控制机械装置，调整各油缸杆在不同时刻的伸长量。如此反复，指导盾构机掘进。

该导向过程包括如下6个步骤。

3.3.1棱镜P点坐标和旋转参数的获取：

P点坐标(XP,YP,ZP)：由系统控制架设在隧洞顶部吊篮上的激光全站仪自动测量。盾构机水平方位角：设自激光全站仪发射到激光标靶的激光束的水平方位角为A0，光栅根据折射率捕获的激光入射角为θ。则系统获取盾构机方位角为A=A0-θ(见图5)。竖向倾角α和旋角κ：依靠ELS中的两只相互垂直的测角仪测得。本文规定A顺时针旋为正，α、κ逆时针旋为正。

3.3.2刀头、盾尾中心的地面坐标系三维坐标解算：

1）将盾构机坐标转化为棱镜中心坐标：

设刀头中心F、盾尾中心B及棱镜中心在盾构机坐标系中的坐标分别为（0,0,0）（xB,yB，zB）和（xP,yP,zP）则三点在棱镜坐标系中的坐标为（-xP,-yP,-zP）、（xB-xP,yB-yP,zB-zP）和（0,0,0）。

2）刀头、盾尾中心地面坐标解算：

刀头中心在地面坐标系中的三维坐标为

3.3.3刀头、盾尾里程及盾构机与隧道中线相对偏差的解算：

根据解出的刀头、盾尾地面坐标和隧道中心轴线设计参数，计算刀头、盾尾里程（难点是刀头和盾尾位于隧道中线缓和曲线段的情形，解法可参考文献[5]、[6]），以及刀头、盾尾里程处设计隧道轴线平面坐标和高程。进而根据盾构机刀头、盾尾中心坐标、高程和对应的隧道中线理论坐标、高程，容易计算得到刀头、盾尾横向偏移和竖向偏移（方法略）。

前面已经提到，激光导向系统的显示面板在掘进模式下动态显示盾构机姿态及偏差。内容包括：以图形和数字方式显示刀头、盾尾横向偏差和竖向偏差，以数字方式显示刀头里程、水平偏角、纵向倾角和旋转角等参数（见图2）。

3.3.4拟合修正曲线：

以盾构机横向、竖向偏移量和设计隧道中线为参数，拟合修正曲线（拟合方式和算法有待进一步研究）。可人工输入修正曲线的曲率半径等参数，以控制盾构机回到设计轴线的速度。

3.3.5推进：

根据修正曲线由可编程逻辑控制器（PLC）控制机械设备，调整各油缸杆的伸长量。。

3.3.6重复1至5步。

从以上分析可以发现，自动导向系统的测绘学原理实质是：已知两坐标系之间的3个平移参数和3个转角参数，求解一个坐标系内的参考点在另一个坐标系中的坐标。进一步比较该系内盾构机参考点和对应理论隧道轴线坐标偏差，拟合修正曲线。

4盾构机控制测量

盾构机控制测量的原理是：通过人工测量盾构机体上具有精确盾构机坐标的若干个(盾构机始发前，机体全身多于16个；在隧道掘进中，仅尾部16个可见)参考点的地面坐标系坐标，以著名的“Bursa-wolf模型”为基础，建立盾构机姿态解算改进模型，按最小二乘原理平差解算两坐标系的转换参数，即得盾构机姿态参数。

建模方法和解算步骤限于篇幅，不再讨论。

5影响激光导向系统和盾构机控制测量精度的因素

从以上分析可知，激光导向系统和盾构机控制测量中，盾构机姿态解算的方法有本质区别：激光导向系统，通过直接采集一个参考点（P）地面坐标和三个转角参数，正解刀头、盾尾地面坐标；盾构机控制测量是通过采集多个(至少3个)参考点地面坐标，反解刀头、盾尾地面坐标和三个转角参数。正解不含平差，反解运用了最小二乘原理平差。因此，从理论上讲，后者在盾构机姿态解算方面比前者更能有效地减少或消除偶然误差。这也是采用盾构机控制测量对激光导向系统进行参数配置和校核的原因。

不论是激光导向系统,还是盾构机控制测量,原始依据都是用支导线形式获得的测站坐标和定向点（后视）坐标。对于前者，三个转角的精度取决于光栅和测角仪的灵敏程度，其误差相对于测站误差和定向误差微乎其微。对于后者，盾尾参考点的盾构机坐标，由于在出厂前精确测定，误差亦可忽略。因此，激光导向和盾构机控制测量的误差主要集中在测站点三维坐标和后视方向上。另外，由于隧道内空气温、湿度条件对视线和激光都会产生折光影响，使得激光导向系统和盾构机控制测量测角均产生误差。

6结论

在盾构施工中，采取以下措施，可提高激光导向系统的测量精度：

(1)在掘进始发前进行盾构机控制测量时,注意观测参考点的均匀分布、足数和有可能含粗差点的判定和剔除,以便精确解算盾构机初始姿态参数,保证激光导向系统正确初始化。

(2)向系统正确录入隧道平曲线、竖曲线参数。

(3)提高地下支导线的精度，并及时对激光全站仪设站点、定向点坐标进行人工检测。

(4)随隧道掘进、环片拼装进度，及时对激光全站仪进行移站，以减少外界温、湿度等气象条件的影响。一般激光全站仪到盾构机上棱镜最远距离，在直线段不应超过200m,在曲线段不应超过100m。

(5)隧道掘进过程的间隙，及时进行盾构机控制测量，以检核、修正激光导向系统的有关参数。

参考文献

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[2]朱肇光,孙护,崔炳光.摄影测量学[M].北京:测绘出版社,1995.

[3]刘基余,李征航等.全球定位系统原理及其应用[M].北京:测绘出版社,1993.

[4]武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础[M].北京:测绘出版社，1996.

[5]秦世伟,陈小枚.快速确定交通线路加桩的简要方法探讨[J].测绘通报,2001,(1).

[6]许曦,刘庆元等.基于牛顿法的缓和曲线加桩计算[J].测绘通报,2004,(4).

第6篇：隧道与隧洞的区别范文

关键词：土钉墙支护；喷锚支护；挡土支护技术；锚杆；锚索

中图分类号：TU942

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)17-0179-02

土钉墙支护与喷锚支护因其在支护施工中的可靠性、可行性与经济性，在现代的边坡基坑及隧道等支护工程中得到了广泛的应用。土钉墙支护与喷锚支护(特别是非预应力锚杆喷锚支护)在型式上是相似的，都是在开挖边表面铺钢筋网，喷射混凝土面层，并在其上成孔然后安设锚钉或锚杆(索)。二者从表面看有着很多相似之处，具有共性一面；另一方面，各自又有各自的特征和使用范围，具有个性的一面。由于二者的共性和个性，使我们在应用中有选择的可能性和必要性，而且能够借鉴两者各自的优点，设计复合支护结构，以满足各种复杂施工现场和环境的要求。其实，这种所谓的复合支护结构在实际应用中是较普遍的。现在先对二者进行简要的分析，然后在此基础上得出二者的异同点及适用条件。

一、土钉墙

土钉支护(soitnailing)，是新兴的挡土支护技术，最先用于隧道及治理滑坡，20世纪90年代在基础深基坑支护中应用。土钉墙是将短而密的土钉(钢筋、钢管)置入被支护的土体中，通常辅之以喷射混凝土面层。被支护土体置入土钉后得到加固改善而形成土钉墙。土钉墙是抵抗其后土压力的承载体，近似于重力式挡土墙。土钉墙后的土压力是使土钉墙变形、位移、倾覆的动力。土钉的长度取决于基坑的深度和土质情况，一般为基坑深度的0.5～0.8倍。

土钉支护工艺，可以先锚后喷，也可以先喷后锚。喷射混凝土在高压空气作用下，高速喷向喷面，在喷层与土层间产生嵌固效应，从而改善了边坡的受力条件，有效地保边坡稳定；土钉深固于土体内部，主动支护土体，并与土体共同作用，有效地提高周围土的强度，使土体加固变为支护结构的一部分，从而使原来的被动支护变为主动支护；钢筋网能调整喷层与锚杆应力分布，增大支护体系的柔性与整体性。

土钉支护的施工工艺流程是：按设计要求开挖工作面，修正边坡；喷射第一层混凝土；安设土钉(包括钻孔、插筋、注浆、垫板等)；绑扎钢筋网、留搭接筋、喷射第二层混凝土；开挖第二层土方，按此循环，直到坑底标高。

土钉施工机具采用螺旋钻、冲击钻、地质钻、洛阳铲等。其施工要点是：按设计图的纵向、横向尺寸与水平面夹角进行钻孔施工；钢筋要平直、除锈、除油；注浆材料用水泥或水泥砂浆，水泥砂浆配合比为1:1―1.2(重量比)，水灰比宜为0.4―0.45；注浆管插到距孔底250～500mm，为保证注浆饱满，在孔口设止浆塞：土钉应设定定位器，以保证钢筋的保护层厚度。

土钉支护适用于水位低的地区，或能保证降水到基坑面以下；土层为粘土、砂土和粉土；基坑深度一般在15m左右。

二、喷锚支护

喷锚支护(shot-anchoring protection)，其形式与土钉墙支护类似，亦是在开挖边表面铺钢筋网，喷射混凝土面层，并在其上成孔，但不是埋设土钉，而是锚杆，借助锚杆与周围土体间的粘聚力，使与边坡土体形成复合体共同工作。

喷锚支护是以圆弧滑动面以内的土体为研究对象，将其分成若干个垂直的土条，该土体的自重w土钉墙支护与喷锚支护因其在支护施工中的可靠性、可行性与经济性，在现代的边坡基坑及隧道等支护工程中得到了广泛的应用。土钉墙支护与喷锚支护(特别是非预应力锚杆喷锚支护)在型式上是相似的，和该土体上的地面荷载是该土体下滑失稳的动力，而圆弧滑动面上的总抗剪力和作用于该土体上的总锚固力是该土体下滑失稳的抗力。被研究的土体沿滑动面下滑的平衡状态是：下滑抗力≥下滑动力。

喷锚支护实际上可分为两大部分：一部分是喷混凝土；一部分是设锚杆。在基础开控后，将岩石或土体表面清理，然后立刻喷上一层厚3～8cm的混凝土，防止围岩或土体过分松动。如果这层混凝土不足以支护围岩，则根据情况及时加设锚杆，或再加厚混凝土的喷层。

喷混凝土的施工工序是：首先清理支护面(为了提高喷层与支护面的粘结，并减少回弹，有的国家在岩体表面先喷一层厚约1cm、水灰比较小的砂浆，或喷2～3cm含水泥量较高的混凝土)。喷完底层后，即可分层喷混凝土，每层厚度约3～8cm，每层喷完之后，应将回弹、松散料加以消除。每层喷完之后，头7d内应喷水养护，正确的养护是保证混凝土强度所必不可少的。第一层喷完之后，常加设锚杆，再挂钢筋网，然后再喷第二层以至第三层混凝土。

喷混凝土的方法有“干喷”、“湿喷”两种。干喷是将水泥、砂、小石等干料拌和好，装入喷射机中，用压缩空气通过输料管，把拌和物送到喷嘴处加上溶有速凝剂的水，喷射出去；湿喷是将水泥、砂、小石及水等拌和好，装入喷射机中，送到喷嘴处，在喷嘴处再加上溶入水的速凝剂喷射出去。上述两种方法各有优缺点，目前我国多数工地仍然采用干喷。

混凝土配比一般为水：水泥：砂：石：速凝剂为0.35～0.5:1:2:2:0.03。正确选用配合比和正确操作养护是提高混凝土强度的基本方法。此外，还可以在喷射混凝土中加入钢纤维，这样将大大改变喷混凝土层的韧性及抗拉强度，使之能够承担较大的荷载。

锚杆与锚索有各种不同的形式。按材料分，有金属锚杆、木锚杆；按受力情况分，有不加预应力锚杆和预应力锚杆。锚杆与锚索各有不同，锚杆一般都较短，不超过10m，锚索则可以较长，如有的长达30～40m；锚杆一般受力较小，每根锚杆几吨至十余吨，锚索受力则较大，一组锚索受力可达几十吨甚至上百吨。

所有各种锚杆锚索均要求先钻孔，然后才能安设。锚杆的孔径较小，钻孔的费用较小，一般间距较小；锚索要求的孔径较大，可大到150mm，钻孔的费用较大，一般间距较大。 锚杆与锚索的类型多样，主要有楔缝杆、涨壳式锚杆、倒楔式锚杆、开缝管式锚杆、树脂锚杆、砂浆锚杆、预应力锚索等。

三、二者的区别

由以上两种结构的组成构造和作用机理可以看出，正是因为喷锚支护和土钉墙支护的作用机理不同，设计思想和方法也不同，造成了支护的适用对象范围的不同，从而也造成了造价的不同。

土钉墙是埋设土钉，使边坡与土体形成复合体共同工作，适用于无水的基坑，起主动嵌固作用，增加边坡的稳定性，基坑深度不宜大于12m。喷锚护壁埋设的是锚杆(预应力和非预应力)，主要利用的是锚杆与周围土体之间的粘聚力。喷锚支护一般用于土质不均匀、不稳定土层、地下水位较低、埋置较深、基坑深度在18m以内时采用；对硬塑土层，可适当放宽；对风化页岩、页岩开挖深度不受限制，但不适用于有流砂土层和淤泥质土采用。目前，喷锚支护已广泛采用，锚杆喷射混凝土支护技术适用于矿山井巷交通“隧道”、水工“隧洞”和各类“洞室”等地下工程，也适用于大部分岩土边坡锚喷支护的施工。

设计的锚杆一般是钢绞线束。土钉墙不施加预应力，锚杆可施加预应力。土钉全长范围内受力，锚杆分为自由段和锚固段。土钉复合整体作用，个别失效，整个土钉墙影响不大；而各锚杆为重要受力部位，失效影响范围大。土钉墙面板基本不受力，锚杆护墙面板和立柱受力较大。

土钉墙与喷锚支护相比，前者构造较简单、成本相对要低些，一般适用于土质较好、放一定坡度的情况；后者在不适宜有较大放坡的情况下采用，且后者要求锚杆前端嵌入坚实可靠的岩土层，才能起到支护的作用，要不然就转化为土钉墙了。

参考文献

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[5]刘运刚.喷锚支护与土钉墙的力学机理及适用条件.化工矿产地质，2001，23(2).

第7篇：隧道与隧洞的区别范文

关键词：计算机仿真技术；工程项目；施工管理；运用

建筑业在我国经济发展中起到十分重要的作用，随着国家对建筑业发展的重视，建筑业在将来具有良好的发展前景.但我国目前的建筑技术水平整体依旧还处于较低位置，其管理水平也是如此，并且存在诸多不合理的现象，同时经常发生一些安全事故以及质量事故，也存在较为严重的资源损耗.尤其是大型工程项目，其具有极其复杂的施工程序，也存在较多因素对施工的顺利进行产生影响，施工的环境条件也有诸多不确定性，导致施工难度增加，也承受更大的风险.为确保施工更加顺利，必须进行施工计划与指导的编制，使施工的各个环节得到指导.工程设计文件中，施工进度以及资源使用计划十分重要，在工程实施的各个阶段均起到十分关键的影响.所以，施工进度以及资源计划的合理安排，对参建方而言，都需要得到足够的重视.传统项目计划的编制主要采用CPM和PERT，两者的使用也存在一定的局限性.其中，后者的缺点在于精度缺乏保障，存在较大的误差，不能使实际工程的要求得到满足.对此，计算机仿真技术的出现，为项目计划的制定带来了极大的帮助.在我国社会与科学不断发展的背景下，计算机仿真技术同样发展显著，在我国工程施工管理领域得到更加广泛的应用，也形成较多趋于完善的施工仿真系统，其中包括GIS以及CY-CLONE等.计算机仿真技术凭借其风险小、成本低的优势，其在工程项目施工管理中的应用，将更好地解决实际问题，对建筑业的发展具有十分重要的意义.

1计算机仿真的相关概念及基本步骤分析

1.1概念

计算机仿真技术与计算机建模技术，是一种新型技术，目前已经得到较大的发展，在现代科学技术研究中占据重要的地位.该技术在多个领域应用广泛，能够有效帮助解决复杂系统的问题.在计算机仿真中，计算机、系统以及系统模型是其主要的三大要素.其中，系统指的是事物及其规律的一种总称；系统模型是指关于系统特性及关系的描述，用于系统功能及部件间规律的研究.目前，系统模型类型更多，其中的数学模型也已经得到更加广泛的应用.目前，仿真的概念也逐渐得到完善，虽然各学者对仿真的定义存在一些区别，但是根据这些定义，可对计算机仿真的定义作出以下概括：计算机仿真是针对实物进行模拟，建立于丰富的技术理论层面，借助计算机等工具，通过系统模型对系统实施动态研究，属于一种新型技术，涉及较多的专业与学科，具有较强的综合性.换句话说，计算机仿真是不改变实际系统运行的基础上，通过计算机构建系统模型进行系统性能研究及系统构造的一种技术.计算机仿真类型各种各样，按照不同的分类依据可得到不同的种类划分.例如以模型的种类为依据，可将计算机仿真分为半实物仿真、物理仿真以及数学仿真.根据仿真时钟和实际时钟之间的比例进行相关划分可得出，计算机仿真可以分为三种仿真，即超实时、亚实时以及实时.若依据系统模型的特征进行相关分化可得出两种仿真，即离散系统以及连续系统.

1.2基本步骤

（1）建立问题及目标.首选需对仿真系统的相关处理对象进行确认，并且明确仿真的目标，也就是通常所说的促使某一问题得到有效的解决.（2）进行建模.仿真模型可以实现对研究对象的抽象描述，能使研究系统的属性特征得到体现.仿真建模特点显著，通常采用针对问题进行建模以及针对运行过程进行建模的方式.（3）数据采集.若仿真模型已经开始进行相关基本框架的建设.那么其所输入的数据必须是准确无误的，以此才能使仿真运行中模型的数学及逻辑关系得到有效利用，从而通过计算与分析得出可信的仿真结果.而离散系统仿真中，数据分布通常存在某种概率，所以，实际系统统计和调查的实施必不可少.（4）验证模型.需要验证仿真模型，判断其是否具有代表性，从而确保模型能够有效体现真实系统的特征及性能，促使仿真得到成功.（5）运用模型，分析结果.完成模型验证后，接下来就是仿真模型的运用.在运用仿真模型的过程中，需要确保初始条件和数据输入一致，进行多次仿真运行，才能通过仿真得到真实的统计数据和输出结果.建筑工程中仿真模型的运用，需要对某事件的概率和随机变量的期望值进行分析，也需要进行敏感性分析.

2计算机仿真技术在施工管理领域中的应用分析

2.1蒙特卡洛模拟（Monte-Carlo）在施工仿真中的应用

该模式方法是根据统计理论，对风险发生率或者风险损失数值进行研究和计算机计算.该方法的基本原理是使用数学模型（模拟模型）将研究对象进行代替，在模型中尽可能将所有的影响因素包含其中.模拟模型中使用具体的概率分布来描述各个风险变量的风险结果和其有关的概率值.然后采用随机的方式给出某个数值，然后根据该数值在各风险变量中的概率分布进行取值，完成各风险变量的取值后，可以模拟模型为依据得出风险总体效果.对这一程序进行重复，以产生的随机数为依据，得出风险总体效果确切值.计算机仿真的概念是在20世纪40年代冯•诺依曼最先提出，而计算机仿真中最早应用的方法就是蒙特卡洛模拟，起初该方法的应用只能对随机过程问题进行解决.现阶段，蒙特卡洛模拟在工程施工领域中的应用越来越广泛，主要体现在对成本以及进度的仿真方面.应用蒙特卡洛模拟于工程网络计划中，凭此对工程进度风险进行仿真分析，能够通过概率计算得出合理的工程工期以及明确工作中的重点，有助于施工管理人员工作的进行.而施工项目成本风险管理中蒙特卡洛模拟技术的应用，则能有效分析以及空时施工项目成本中的相关风险，对施工成本风险分析与管控具有十分积极的作用.

2.2循环网络技术（CYCLONE）在施工仿真中的应用

就循环网络技术而言，该技术能够在仿真系统和建筑建模中体现价值，是最先专门为建筑施工仿真而研发的仿真系统.其有效结合多项理论与技术，包括排队理论、网络计划技术以及计算机模拟技术，利用计算机实现模拟，可对各施工组织的工期和费用进行计算，也能对各项资源的利用率进行计算.CYCLONE模型的组成元素主要包括流水单元、节点以及矢线.其中，流水单元也就是模型中能够流动的部分，包括各方面的资源，例如人力、物力、财力以及控制信息等；矢线则表示的是各节点之间存在的关联以及流水单元的相关位置走向；节点通常可以划分为五种节点：第一种是一般节点.其主要表示非限制性工作和其主动状态，当流水单元经过此节点时能够稍作的停留，但工作仍然是在进行中.第二种是复合节点.表示工作的开始受控，只有确保所有要求得到满足后才能开始工作，所以，复合节点往往处于排队节点之后，而两者又同属于活动节点.第三种是控制节点.能够对流水单元实行监测以及控制.第四是排队节点.该节点主要对流水单元的被动状态进行描述.流水单元进入该节点后进入暂停状态，等其他排队节点满足要求后同时进入复合节点.排队节点是流水单元等待的停留场所.最后是职能节点.其功能在于合成模型中的各个流水单元，使其成为一个流水单元，并且该节点能够对数据进行统计和计算.CYCLONE具有以下优势，例如简单、操作方便、建模容易等，目前其应用已经比较广泛.有学者结合水电站导流隧洞循环施工的特点，将CYCLONE应用于施工仿真中，取得的效果比较显著.也有学者在土石方工程施工模拟中对循环网络技术进行应用，能够得出一些对于管理人员决策而言、具有重要参考意义的参数.此外，CYCLONE模拟同样也在隧道工程施工以及高层建筑施工仿真中得到应用，也取得一定的应用效果.

2.3地理信息系统（GIS）在施工仿真中的应用

地理信息系统，即GIS，是一门新型学科技术，其介于地球科学和信息科学之间，能够有效结合计算机技术以及地学空间数据，属于空间信息技术的范畴.该项技术是对地理空间数据库进行利用，进行集空间数据的采集，然后对其进行分析、操作、管理，最后进行数据显示，且通过地理模型分析，得出各种空间及动态地理信息.GIS使用属性数据和图形数据对空间数据对象进行描述，并通过用户标识码和内部代码连接两者成为公共数据项，促使两者相互对应.施工仿真系统是通过计算机采集、管理、操作以及分析施工过程中的各项数据，并且给出各种空间及动态信息.因此，GIS系统与施工仿真系统能够在多方面实现结合，GIS的属性、位置双向查询技术以及空间处理技术等，均可在施工仿真中得到应用.其中，天津大学对该技术的研究更为广泛，然而目前该项技术仅仅在水利水电工程施工中得到一定程度上应用.GIS技术应用于水利水电工程施工中，主要是在水利工程的施工导流动态可视化仿真中得到应用，建立导流三维可视化模型并采用三维动态演示方法，对三维动态模型进行演示.复杂地下洞室施工仿真系统中GIS技术的应用，使用可视化图像形象地表示大坝施工具体过程，从而使工程人员能够清楚地、及时地了解大坝施工的情况，促使施工组织水平得到有效提高.也有不少学者对施工仿真中GIS技术的应用进行研究，例如在隧道施工的可视化仿真中应用GIS技术，使GIS有效结合工程动态仿真系统，对施工过程中进行模拟，从而得到施工组织管理的一些数据信息.

2.4Petri网在施工仿真中的应用

1962年德国CarlAdamPetrified最先提及Petri网，现阶段，Petri网在自动化科学技术、计算机科学技术、机械设计与制造等相关仿真领域已经有了较为广泛的应用.Petri网属于一种网状的信息流，其节点通常分为两类，即条件、事件，基于节点的有向二分图进行token分布的添加，这些token分布能够表示状态信息.并且，根据引发规则改变事件驱动状态，从而使系统动态运行过程得到体现.Petri网凭借其具备的系统分析及验证方法，能够有效进行不确定性、资源共享性、并发性系统的分析.而建筑工程施工的复杂性，也正是在资源共享、并发性以及不确定性问题上得到体现，因此，建筑工程施工系统仿真中Petri网能够得到有效的应用.在20世纪90年代末，Wakefield等人最先提出在模拟施工系统中应用Petri网，改变了人们认为Petri网只适用于计算机网络及自动化制造技术的观点，并且完成有关仿真模型的建立.随着时代的发展，相继有学者将Petri网应用于工程项目的计划管理、搅拌站混凝土的生产过程的模拟、钢结构的施工仿真建模、公路工程的施工过程仿真、隧洞工程的施工仿真等，同时建立起相应的模型.

2.5施工仿真中虚拟现实技术的有效应用

20世纪末虚拟现实技术被提出，并且很快得到有关领域的关注.该项技术集成了多项先进技术，这些技术主要有计算机仿真技术、人体交互理论、人体工程学、传感技术、计算机图形学以及计算机技术等.虚拟现实技术中计算机占据十分重要的地位，通过计算机及有关输出、输入设备进行逼真、多感官三维虚拟世界的构建.有学者提出这样的观点：21世纪，虚拟现实技术将成为信息技术的典型.虚拟现实技术相比于其他信息技术，其具备三维空间表现能力、人机交互式操作环境具有实时交互性，能给人带来逼真的感受，使人机交互接口的研究领域更加广阔，也有利于各类工程海量资料描述的形象具体化.并且，虚拟现实技术能够将难以观察到的场景进行有效创建和再现，促使人们更好地了解和掌握所描述对象的运动变化规律.系统仿真技术可以抽象的形式，客观展示真实复杂的世界，并且展现客观世界的运动形式，应用虚拟现实技术能够促使系统仿真模型的验证更加合理有效，并且能够将仿真结果更好地进行展示.就目前而言，在军事、航天以及航空领域.虚拟现实技术的应用已经相对广泛.并且，虚拟现实技术在工程建模及仿真领域也将得到较好的发展.工程建模及仿真领域，由于工程规模较大、施工环境条件比较复杂，并且在建模及仿真过程中需要考虑全面，根据系统仿真的要求，选择适用的仿真技术，动画演示虚拟世界的造型，并且进行有效的交互设计，可使以上问题得到有效的处理.

3结语

总而言之，建筑工程施工程序具有较强的复杂性，其涉及到的不确定性因素也多种多样，施工方案是否合理、资源类别及数量是否满足要求，等等诸多因素均对施工进度产生较大的影响.如果继续采用传统施工计划编制方法，将始终无法取得令人满意的效果.在此背景下，施工仿真技术的出现与应用，能够促使这些问题得到有效的解决.目前，我国计算机仿真技术在工程项目施工管理中的应用已经取得较大的发展，例如蒙特卡洛模拟、循环网络技术、地理信息系统（GIS）、Petri网以及虚拟现实技术等均在施工仿真中得到一定的应用，并且取得较好的应用成效.随着社会的发展以及我国科技技术的提升，三维立体的可视化技术终将会实现，不仅能够进行一般仿真数据的提供，也能对施工具体过程进行展示，从而为建筑工程项目施工管理提供更有效的帮助，促使我国建筑行业得到更好的发展。

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