隧道工程的分类篇1

说明围岩工程地质条件判别的准确性以及隧道施工过程中相关各方不能够有效

协作是造成软岩隧道塌方的主要原因。软岩隧道塌方形式主要有V型塌方、塌穿

型塌方及拱形塌方三类，各塌方类型均有其惯用的处置措施。本文根据统计分析

提出了预防软岩隧道塌方提出相应措施。

关键词：塌方；处置措施；软岩隧道；预防措施

中图分类号：U45文献标识码：A

1前言

本文根据对已有工程中塌方的统计，分析影响软岩隧道塌方的各因素与塌方形式之间的关系，以及相应的塌方处置措施。

2隧道塌方原因统计分析

表1塌方隧道统计表

本文收集了20座隧道塌方实例，根据引起隧道塌方的主要原因进行统计，可以得出以下初步结论。

在隧道塌方的统计过程中发现，产生隧道塌方的主要因素是由地质条件差、地下水和不规范的施工造成的，这三者引起隧道塌方的比例占到了80%。地质条件差是隧道围岩塌方的主要原因，在所统计的数据中，V级围岩隧道占到80%，Ⅳ级围岩隧道占20%。围岩类型主要为粉砂岩、石英片岩、节理化岩体、强风化花岗岩以及片岩。其次是由于地下水的存在，使本来性质差的围岩进一步恶化，为塌方发生制造了良好的条件。最后在粗心的施工操作下最终诱发了塌方的发生。

3隧道塌方类型

根据20个软岩隧道工程实例统计，隧道塌方形态大体上呈现拱形塌方、V形塌方及塌穿塌方三种类型。其中，V形塌方占整个软岩隧道塌方的15%左右，塌穿塌方(塌方延伸至地表)占整个隧道塌方的40%左右；拱形塌方占整个软岩隧道塌方的45%左右。

4隧道塌方处置措施

在本次统计的隧道塌方中，其处置措施大体上有以下五种：管棚法、小导管注浆法、三台阶开挖法、填实法和空洞法。从表1中可以看出，小导管注浆法和管棚法是最常用的两种塌方处置措施。各处置措施在不同形态塌方中的应用具有以下特点：对于V型塌方，其主要处置措施是采取小导管注浆的形式，几乎占到了此类塌方处理手段的一半；对于塌穿型塌方主要采用管棚法、小导管注浆法和三台阶开挖法三种；对于拱形塌方主要采取的是空洞法，其它处理手段在此类塌方处理上没有明显的规律性。

统计显示，V形塌方其平均塌方高度为5m，塌穿型塌方其平均塌方高度为40米，拱形塌方其平均塌方高度为13m。

根据表1的数据分析，就塌方处置措施可以得出以下启示：

（1）对于V形塌方，如果塌方高度小于4m，可以采取填实法与管棚法相结合的方法处理塌方体，对于塌方高度大于4m的可以采取小导管注浆结合空洞法；

（2）对于塌穿型塌方，根据实际情况，往往需要管棚法、小导管注浆法和三台阶开挖法三种处理手段相结合进行处理；

（3）对于拱形塌方，如果塌方体高度小于4m，可以采取小导管注浆结合填实法；对于塌方高度大于4m者，需要根据实际情况确定处理措施。

5处置措施总结

根据对隧道塌方实例的统计分析，软岩隧道塌方形式一般表现为V型塌方、塌穿型塌方及拱形塌方。常用的处置措施有管棚法、小导管注浆法、填实法、空洞法及三台阶开挖法等。实践表明，对于V型塌方，如果塌方高度较大，且是由节理围岩构成，采用空洞法的处置措施是一种合理的选择，它不仅可以保证塌方隧道的稳定性，加快施工进度，而且也可以降低成本。如朔黄铁路的东风隧道发生的一起典型的V型塌方[1]，采用空洞法处置措施。此次塌方处理历时53天，不仅施工工艺简单，加快了施工进度，而且取得了良好的效果，预测塌方处置后拱顶下沉15mm，实测下沉13mm。

对于塌穿型塌方，往往由于隧道围岩地质条件较差，地下水丰富，且有节理，断层带的叠加。这类隧道塌方的处置措施一般可根据塌方高度来选择管棚法和小导管注浆法。如果塌方高度大于30m一般应选择管棚法，反之，选择小导管注浆法。如贵都高速的木垴山隧道就是一个典型的塌穿塌方，塌穿高度为25m左右，选择了小导管注浆法的处置措施。此次塌方处理历时2个月，在塌体为碎石状的情况下，注浆效果十分良好，注浆的渗透半径较大，收到了很好的效果。

对于拱形塌方，从统计的结果来看，有地质条件差的原因，也有施工不规范造成的原因。现有统计资料并没有明显的规律性可循，所以此类隧道塌方的处置措施一般根据塌方体的情况来具体选择。如位于成渝高速公路上的络云山隧道就是一个典型的拱形塌方事例。该隧道围岩为V级，地质构造复杂，地下水丰富、叠加断层带等。在塌方处理的过程中使用了小导管注浆法，此次塌方处理历时5个月，保证了工程质量和施工安全，但是投入的费用和耗时相对较大。

6预防软岩隧道塌方措施

根据前述对软岩隧道塌方的统计，可以总结出预防软岩隧道塌方的一些措施，其具体预防措施为：

（1）做好超前地质预报工作。尤其是施工开挖接近设计探明的富水、富泥及断层破碎带时，要认真及时地分析和观察开挖工作面的岩性变化，当遇有探孔突水、涌泥、渗水增大和整体性变差等现象，应及时改变施工方案。

（2）加强围岩的量测工作。通过对量测数据分析处理，按照时间-位移曲线规律，及时调整和加强初期支护。

（3）严格控制爆破装药量，尽量减小对软弱破碎围岩的扰动。

（4）保证施工质量，超前预注浆固结止水，钢架制作、支护质量必须符合设计及验收标准要求。

（5）严格控制开挖工序，尤其是一次开挖进尺，杜绝各种违章施工。

（6）施工期间，洞口应常备一定数量的塌方抢险材料，如方木、型钢钢架等，以备急用。

（7）有下述现象发生时，应先撤出工作面上的施工人员和机械设备，指定专人观察和进行加固处理。

①围岩量测所反映的围岩变形速度急剧加快；

②围岩面不断掉块剥落；

③初期支护喷混凝土表面龟裂、裂缝或脱皮掉块，钢架严重变形。

参考文献：

[1]张金柱.雷公山隧道局部塌方浅析[J].铁道建设，1997.7.

隧道工程的分类篇2

本文以上述影响因素为基础对西南地区隧道工程条件下岩溶地下水系统的变化进行特征分析。依据系统边界的变化及隧道涌水汇水面积，将隧道工程下岩溶地下水系统的变化归纳为3种类型。隧道穿越岩溶类型(岩溶含水岩组的埋藏条件)、构造特征、补给特征以及岩溶水径流方式不同的岩溶地下水系统时，地下水系统边界及隧道涌水汇水面积边界的变化可大致归于上述3种类型中的某一种。其中，Ⅰ类常见于型岩溶区隧道穿越背斜构造、向斜构造及单斜构造，－覆盖型岩溶区隧道穿越背斜构造、向斜构造，亦可见于－埋藏型岩溶区隧道横向穿越向斜构造或隧道走向与岩层走向垂直穿越单斜构造;Ⅱ类常见于型岩溶区隧道穿越背斜构造，亦可见于－埋藏型岩溶区隧道走向与岩层走向平行穿越单斜构造;Ⅲ类可见于－覆盖型或－埋藏型岩溶区隧道纵向穿越背斜构造、向斜构造或隧道走向与岩层走向平行穿越单斜构造。

2典型案例分析

研究区位于黑龙潭—官渡断裂以东，滇池北东岸，紧邻昆明市区。区内褶皱构造以大凹子背斜为主，背斜走向北东—南西，核部为寒武系地层，两翼产状较平缓，依次为泥盆系、石炭系、二叠系地层。选择研究区金汁河地下水系统(Ι)作为隧道工程岩溶地下水系统典例。本文假设3种隧道穿越方案，分别将不同隧道穿越方案影响下的岩溶地下水系统与天然岩溶地下水系统的特征进行对比分析，并初步预测隧道涌水量及其涌水危险性。

2.1天然岩溶地下水系统特征

金汁河地下水系统(Ι)位于研究区西北侧，靠近昆明盆地边缘。该系统北侧以金汁河和盘龙江的地下水分水岭为界，西侧以第四系和基岩的接触界线为界，东侧和南侧均以地下水分水岭为界。金汁河地下水系统(Ι)可划分为九龙湾地下水系统(Ι－1)、庄科地下水系统(Ι－2)和石头山地下水系统(Ι－3)3个子系统。九龙湾地下水系统(Ι－1)位于金汁河地下水系统的北西侧，大凹子背斜的北西翼，其北东侧以金汁河和盘龙江的地下水分水岭为界，南西侧以第四系与基岩的接触界线为界，北西侧以地表分水岭和可溶岩与非可溶岩的接触界线为界，南东侧以可溶岩与非可溶岩的接触界线为界。主要的含水岩组为P1Y、C2w和D3z地层。系统内可溶岩和非可溶岩呈单斜构造互层状出露，呈北东—南西向展布。庄科地下水系统(Ι－2)位于金汁河地下水系统的中部、大凹子背斜的北西翼，其北侧、西侧与东侧以可溶岩与非可溶的接触界线为界，岩层近南北向展布，主要的含水岩组为1l地层。石头山地下水系统(Ι－3)位于九龙湾地下水系统与庄科地下水系统之间，以可溶岩与非可溶岩的接触界线为界，主要的含水岩组为1l地层。

2.2隧道工程下岩溶地下水系统变化特征

2.2.1方案一隧道穿越P1y可溶岩地层，其走向与岩层走向近于平行。该区域地质条件较简单，为单斜构造，无断裂发育。P1y碳酸盐岩上覆P2β岩浆岩，岩层呈北东—南西走向，倾向北西。从天然岩溶地下水系统划分来看，隧道属于P2β岩浆岩地下水系统;从剖面上看，因隧道的开挖，隧道成为Ι－1系统新的排泄点。隧道施工影响范围内，地下水循环发生改变。在隧道工程的影响下，将Ι－1系统北西侧以渗透系数低于隧道所在位置天然围岩的1/10的缓冲带边界为边界进行调整(图2a)，隧道涌水汇水面积的勾画可与天然岩溶地下水系统的划分相同。

2.2.2方案二隧道平行于断裂走向穿越1l可溶岩地层，断层性质为逆断层，且导水。因断层的错动，使1l可溶岩地层再一次出露地表。D2h、2d地层相对隔水，被圈闭的1l地层形成一相对独立的岩溶地下水系统(Ι－3)。从天然岩溶地下水系统划分来看，隧道属于Ι－3系统;从剖面上看，隧道在开挖过程中，以隧道为中心形成新的势汇，同时袭夺Ι－2系统与Ι－3系统的水量，系统内地下水的运动特征和补排关系发生改变。在隧道工程的影响下，应调整天然岩溶地下水系统边界，将Ι－2系统与Ι－3系统合并为一个完整的地下水循环体系，此时隧道涌水的汇水面积增大。

2.2.3方案三隧道走向与单斜地层走向近于垂直，且隧道穿越两个相互平行的岩溶地下水系统(Ι－1，Ι－2);隧道在非可溶岩段施工时，及时衬砌止水。从隧道纵剖面上看，隧道在开挖过程中，成为系统新的排泄点。隧道施工破坏了原有的渗流场平衡，致使地下水的运动特征和补排关系发生改变。在隧道工程的影响下，将Ι－1系统和Ι－2系统北西侧以隧道线路所在平面与非可溶岩层面相交线在平面上的投影为边界进行调整，隧道涌水汇水面积的勾画可与天然岩溶地下水系统的划分相同。

2.3隧道涌水量预测及危险性分析

假设隧道涌水过程已经与改变之后的岩溶地下水系统循环过程相平衡，采用基于水均衡原理的降雨入渗系数法初步预测计算隧道的涌水量。从表2中可以看出:隧道工程的施工使地下水系统的边界发生了移动，但隧道涌水汇水面积的勾画，方案二改变，方案一和方案三与天然岩溶地下水系统的划分相同。由此可知，方案一、方案三属于隧道工程下岩溶地下水系统变化类型Ⅱ，方案二属于隧道工程下岩溶地下水系统变化类型Ⅲ。方案二中，因汇水面积的增大，隧道总正常涌水量增加1813.61m3/d，雨季最大涌水量增加3627.22m3/d，单位长度正常涌水量增加2.78m3/(d•m)，单位长度最大涌水量增加5.56m3/(d•m)，隧道发生涌突水的危险性显著提高。

3讨论

(1)地下河管道系统发育的地区，地下河是该区地下水主要的运移通道，也是岩溶地下水系统主要的径流、排泄通道。为了分析隧道与系统天然排泄点间的补、排关系，明确隧道施工对渗流场的扰动范围，本文将较短小的地下河管道视作“天然排泄点”。

(2)隧道施工造成开挖空间周围应力重新分布，致使围岩发生变形与破坏。围岩变形范围内应存在某一点，该点处的渗透系数与隧道所在位置天然围岩的渗透系数成某一比例，致使在该点向隧道内与隧道外方向的岩层中，地下水流线变化明显。实际工程应用中，隧道开挖破坏地下水水流系统，形成的地下水分水岭是难以确定的。因此，可以依据隧道围岩的变形范围来考虑一个缓冲带，以该缓冲带的边界作为隧道工程下岩溶地下水系统的划分边界。

(3)隧道工程引起大范围地下水系统边界的变化是一个长期的过程。隧道涌水量的计算需要在隧道涌水过程已经与地下水循环动态平衡的前提下进行。

(4)本文仅对岩溶类型(岩溶含水岩组的埋藏条件)、构造特征、补给特征、岩溶水径流方式与隧道工程特点相组合的简单模式进行系统变化特征的归纳。而对于考虑复合构造、强径流带特征、排泄特征、隧道施工方法等的复杂情况，还需要进一步深入探讨。

4结论

隧道工程的分类篇3

关键词：铁路隧道；病害；原因；防治

中图分类号：U25文献标识码：A

中国的铁路已有较长的发展历史，由于中国的地形特点具有较大的差异性，因此目前我国的铁路隧道大约有50000座，这些隧道的建成极大的保证了铁路运输的需要，方便了各地人们的出行和运输的需求。但由于各地的气候、地貌、隧道施工等原因的影响，在部分隧道使用过程中出现了不同程度的病害，极大的威胁了铁路运营的安全。在铁路隧道的运营过程中出现了不同程度的漏水、冻害、洞口病害等，因此我们需要对这些病害产生的原因和防治措施进行具体的分析，从而寻求出治理的措施，以保证隧道的正常运营。

1隧道漏水的危害及原因

隧道漏水严重影响了隧道的正常运营，漏水会破坏隧道内的养护环境，对隧道内的一些技术设备的正常使用产生影响，因此要查明漏水的具体原因，从而针对漏水产生的不同原因进行针对性的治理。在长期的实践工作中，针对隧道漏水的不同部位和情况进行了划分，如，拱部渗水、滴水、漏水成线和成股射流；边墙有渗水、淌水；少数隧道有涌水病害等。

1.1隧道漏水所产生的危害

1.1.1铁路隧道内为了运营的需要，电力设施比较齐全，一旦发生漏水时，极易造成部分设备跳闸或是漏电等事故，不仅直接影响到隧道运营时的安全性，同时对人身的安全也构成很大的威胁。

1.1.2我国各地区的气候差异性较大，在冬季，我国大部分地区都处于寒冷季节，还有一部分地区处于严寒地带，在这种地区内如果隧道发生漏水事故，则会导致隧道的边墙、拱部挂满冰，严重的会导致铁路线路内也会因漏水的渗透而发生结冰现象，从而使线路在结冻及冻胀的情况下出现高低不平的现象，这些情况都严重的影响了隧道的正常运行，给铁路的安全运行带来严重的影响。

1.1.3在隧道内所产生地表水和地下水需要良好的排水设施保证线路的排水需要，线路出现排水不良地段时，会对其轨道下的地基造成损坏，出现翻浆冒泥等情况，从而引起路基的不稳定，导致轨道的变形，会列车的运营安全性造成较大的影响。

1.1.4洞内漏水潮湿，轨道下的枕木及固定轨道的扣件等结构极易被锈蚀，其使用寿命会大打折扣。

1.1.5一些隧道，环境水中含有侵蚀性介质，造成衬砌混凝土和砂浆腐蚀损坏，降低衬砌的支承能力，增加大维修费用。

1.1.6局部隧道所在地区发生洪灾时，部分隧道在洪灾后会因涌水导致衬砌和基础发生破坏，轨道在洪水的反复冲刷下会使道床冲空，当在列车的荷载下，轨道发生变形或是断裂，所造成的危害十分严重。

1.2漏水的原因

1.2.1隧道一般所处都是高山地带，此处隧道内含有丰富的地下水，同时在隧道设计时没有进行详细的地下水勘探工作，导致在设计时排水系统不完善，当隧道投入使用后，则会成为此处地下水的汇集通道，如果此时防排水设施不完善，那么含水层与隧道围岩连通后必然会发生隧道漏水病害。

1.2.2隧道穿过含水的地层。如穿过砂类土和漂卵石类含水地层；断层带节理及裂隙发育，含裂隙水的岩层；石灰岩、白云岩等可溶性岩层，有充水的溶洞或暗河等与隧道相连通时；浅埋隧道地段，地表水沿覆盖层的裂缝渗到隧道内。

1.2.3隧道衬砌综合治水设施不完善或年久失效。隧道衬砌在修建之初其排水设备就不完善，在施工时混凝土施工质量没有控制好，存在着孔隙裂缝，从而使衬砌自身的防水能力较差，对于防水层也没有进行防渗处理。同时，部分隧道的衬砌有完善的排水设备，但在长期的使用过程中，因缺乏必要的维修和保养措施，从而使这些排水设备出现了阻塞情况。

1.3隧道漏水的防治

1.3.1采用防水混凝土，以调整混凝土配合比和掺外加剂等方法，来提高自身密实度和抗渗性。

1.3.2设置内、外贴式防水层。防水层所用材料有水泥类、合成树脂类、合成橡胶类、沥青类等。内贴式防水层常用喷射法筑成，有喷射吵浆，或混凝土防水层，喷射乳化沥青胶防水层，喷涂Ml500水泥密封剂防水层等；外贴式防水层常采用上述防水材料制成的薄板。喷射法的优点，施工机械化程度高，工效快，不受基面凹凸不平的影响，连续性好。改建或更换隧道衬砌时，亦可采用复合衬砌（即在外侧喷混凝土支护与内侧模筑混凝土，中间加塑料防水板）。

防止局部缝隙渗漏：构筑中的衬砌施工缝、伸缩缝、沉降缝，一般用：橡胶、塑料止水带；沥青木板油膏、沥青麻筋、油毡防水层；氯丁胶片防水层等作主要隔水层。隧道的渗漏缝隙，可用速凝止水材料，如超早强水泥（日本的止水水泥）等堵塞，然后再敷以聚氯乙烯胶泥条或掺有高分子材料的水泥（如聚氨酯水泥）等。衬砌有较集中的漏水点时，可在临近漏水点5～10cm处，钻孔注浆，布孔按梅花形，间距1～2m，采用超细早强水泥或化学浆液注入。

隧道水害的防治工作，重点应放在勘测、设计、施工阶段，特别是施工中要尽力处理水患，若留给运营将很难整治。

2隧道冻害防治

为防止隧道冻害而采取的防治措施

2.1完善隧道防排水设施。

2.2在严寒地区应设置深埋渗水沟、防寒泄水洞，在寒冷地区应设置浅埋保温侧沟。

2.3加强衬砌结构，如采用防水混凝土曲墙加仰拱衬砌、防水钢筋混凝土衬砌、网喷混凝土加固，应加设抗冻胀锚杆增大衬砌抵抗侧压力的能力。

2.4改良土壤，压浆固结岩石土（消除冻胀性），细粒土更换为粗粒土或保温隔热层（换土厚为冻深1.0倍以上）。

2.5保温防冻解冻，如在衬砌与围岩间加设保温层（加气混凝土等），洞口设防寒帘幕（可用厚帆布缝成帘幕，与信号机联锁，自动开闭，为安全计备有手动开闭，以保持长隧道中部气温有效果），排水沟采暖防冻（在洞口段上下层水沟间铺设暖气管道冬季供热），泄水洞夏季通热风解冻（机械送热风融化泄水洞内结冰）。

2.6其他防冰措施

对于极度寒冷地区当隧道发生冻害时，作为临时紧急处理：采用电热防冻，红外线融冰，向侧沟注投氯化钠、氯化钙等降低水的冰点防冻，可以有效的根除冻害，保证隧道的行车安全。

3隧道洞口病害防治

隧道洞门病害是隧道洞口病害的一种，隧道洞门是支挡进出口正面仰坡及路堑边坡，连接洞内衬砌，拦截和排导仰坡水流和小量土石，防护洞门线路和保证行车安全的建筑物。

参考文献

[1]林辉杰.隧道工程常见病害的成因及防治[J].今日科苑.2008（04）.

隧道工程的分类篇4

【关键词】水下隧道风险管理

人类在进行聚居之初，选择了依水而建的原则，几千年的人类文明历史同时也是人类不断征服江河湖海的历史。江河湖海在为人类带来便利的同时，也限制了人类活动的空间，特别是飞速发展的当今社会，消除江河湖海阻碍成为必然需求，水下隧道的应用已逐渐成为地下工程领域的一个重要发展方向。

一、水下隧道的发展概况

人类对于从地下穿越江河的探索一直没有停顿过，在公元前2180-前2160年古巴比伦修建了一条穿越幼发拉底河长约900米的人行隧道。1807年英国在伦敦动工修建连接泰晤士河两岸的人行隧道，开挖时因无法克服泥水涌入隧道而被迫停工，直到1825年初次采用盾构法施工，才于1843年建成第一条泰晤士河水底隧道。在国外比较具有代表性隧道有英法海峡隧道（英法）、青函隧道（日本）等。中国从1960年起修建上海黄浦江的三条隧道开始，也陆续修建很多水下隧道，比较具有代表性隧道有甬江隧道、珠江隧道、黄浦江地铁隧道等；在建的水下隧道有厦门翔安隧道、青岛胶州湾隧道、长江隧道等。从近代第一条水下隧道采用原始盾构法开始，水下隧道施工的历史已历经160多年，期间随着社会的不断进步，新材料、新工艺的不断涌现，水下隧道施工工法也日益呈现出多样性，目前已为工程界所应用的主要工法有钻爆法、盾构法、沉管法、围堰明挖法、冻结法、铣挖法等，近年来又提出了水下悬浮隧道概念。

二、风险分析

地下水环境是非常复杂的。一方面，在地质勘探技术尚存在一些局限性，对地质情况难以准确掌握，存在一定的不确定性；另一方面，在应对地下水方面我们尚未完全掌握可靠成熟的施工手段，特别是对地下水处理施工完成后的效果判断，还需要进一步的工程探索。

1、认知风险

现在对于地下工程领域的探索和认知仍然停留在较低的水平，工程地质、水文地质、风险定量分析等方面研究不足以完全揭示水下隧道所面临的所有工程风险。目前的一些工程理论尚停留在假说的基础上，定性分析多于定量分析，目前采用的一些定量分析手段处于起步阶段，其准确性往往与工程实际存在一定差异，存在一些不确定性和不准确性。

2、决策风险

工程项目的决策都是建立于一定的客观环境和主观环境中，如果这些因素不能统筹考虑，而是过于追求某些期望值，那么势必会造成工程措施的不平衡性，成为工程风险的诱因。例如建设单位不顾及工程地质情况，不能根据地质情况选择事宜的水下隧道施工工法，而是片面要求设计、施工单位采用高、新、尖的措施和设备，而在实际过程中又追求低投资，随意压低工程造价，使得工程施工管理存在很大困难，在主观上人为增大了工程的风险性。

3、管理风险

水下隧道进入工程阶段面临的管理风险简单的可以分为两类：一类是由于参建单位管理不到位，造成设定的工程措施没有施作或者完全施作，降低了风险防御能力，增大风险或者直接引发工程事故；另一类是施工过程中，出现某些与地质勘查不符或者施工造成的异常情况，形成工程风险，而由于某些因素的存在，没有及时解决出现的问题，造成施工现场情况不断恶化，加大工程风险。

4、地质风险

水下隧道地质情况的复杂性和不确定性是安全风险的根源所在，不同的工法对于不同地质条件的敏感性是不同的，对于工程地质和水文地质环境要求差异很大，例如钻爆法适用于围岩透水性差、完整性好，岩石较为坚硬的地质条件；盾构法除对硬质围岩和软弱不均地质条件存在一定工程难度外，具有较广泛的适用性；沉管法则对工程地质条件不甚敏感，而更关注于建成后影响工程主体稳定一些水文地质和水文条件，如流速、管段底部填充物液化问题等。

5、运营风险

由于地下工程施工技术或者到时设计理念存在的局限性，水下隧道投入运营状态后，由于运营荷载、地质条件变化、突发灾害性事件等情况的出现，引起水下隧道主体工程状态发生变化，进而诱发安全风险。例如运营荷载对隧道施工缝处防水结构的持续作用，加速其老化或者破损，造成隧道内渗漏水严重，降低水下隧道使用功能；又如隧道内发生爆炸、火灾等突发性事件，对隧道局部结构造成破坏，由于缺乏救援通道等设计，通风不能有效进行、积水不能排除、人员不能及时撤入安全区域，扩大了人员伤亡，甚至导致工程主体报废。

三、不同工法的风险特点

1、钻爆法

钻爆法面临的主要风险有涌水、突水、围岩坍塌以及主体结构渗漏水等，既有客观因素引起的，如透水岩层、断裂带、风化带等；也有主观因素诱发的，如超前勘探不及时、施工质量粗劣等。

2、盾构法

盾构法面临的主要风险有高水压、盾构不适应围岩条件、设备坏损被困、以及主体结构渗漏水等，施工的安全风险更多的体现在管理方面，对区域地质条件的准确判释、合理掘进参数的选择、良好的设备保养维护以及优良的工程质量等，都是有效化解水下隧道安全风险的必选，缺一不可。

3、沉管法

沉管法面临的主要风险有涉水作业风险、防水结构失效、岸上段维护结构等。

4、围堰明挖法

围堰明挖法面临的主要风险有基础处理、维护结构、防水结构失效等，围堰明挖法风险控制的显著特征是该工法更为注重主体工程地质条件的改变，其要求通过改变地质条件的各种工程措施后，为主体工程施工提供一个安全的作业环境。围堰明挖法风险更多的集中在工程措施方面，如基底的加固处理、维护支撑结构的稳定性等。

5、冻结法

冻结法最为显著特征是通过低温冷冻技术冻结水下隧道通过区域的地层，为主体工程施工提供一个安全的作业环境。这一特点决定了冻结法最大风险为冻结失效或局部失效，起因可能是设备故障、冷却参数设置不合理、施工工艺控制有误或者局部地层不适用冷却法等因素。

6、铣挖法

铣挖法实际就是传统意义上的局部掘进机开挖法，和TBM法、盾构法都属于机械开挖方式，但是没有防护盾壳，其施工安全风险与钻爆法基本相同。

7、悬浮法

悬浮法隧道是一个建造水下隧道的新理论，目前尚处于理论探索阶段，悬浮法隧道能否成功的关键在于能否解决工程材料问题和隧道姿态控制问题，其最大工程风险也在于此。

四、全面风险管理

1、风险管理体系

水下隧道安全风险体系的建立、运行、调整贯穿于项目管理的各个阶段，风险管理体系建设是所有参建单位都必须予以高度重视的一项基础工作，是水下隧道风险管理的基石。由于水下隧道风险管理体系与一般工程并无不同之处，本文不再赘述。

2、决策阶段

水下隧道最大的安全风险始于决策阶段，原因很简单，在这个阶段风险分析、风险评估、预防措施和管理模式、施工图纸等都将基本确定，一旦某个环节出现决策失误，将会对这个工程建设产生严重影响，成为安全风险的诱因。决策阶段的风险管理应注意以下几个问题。

（1）避免“先入为主”的思想。在没有进行详细、准确的地质勘探和专家论证前，建设单位不应对水下隧道应选用的工法考虑过多，更不能明示或暗示勘查、设计和专家组应优先选用某种工法。这种做法会干扰有关人员、单位对水下隧道的建设做出全面、客观的判断和分析，无形中增加了工程风险。

（2）做好地质勘查工作。地勘资料的准确性对于水下隧道的决策起着至关重要的作用，因此必须对地勘单位的监察予以高度重视，可以通过设置地勘监理、第三方补充勘查等措施来确保地勘资料的准确性。

（3）做好专家评审工作。专家的选择应本着多样性、代表性原则进行，地质、结构、水文、材料、环保、灾害等方面的专家都应有所邀请，专家评审会应当成与会专家提供一个充分思考、畅所欲言的平台。应根据项目的进展情况召开不同深度的专家评审会，对于不同阶段的工程风险进行充分、详细的分析论证。

（4）合理的投资控制。鉴于水下隧道的高风险性，作为建设单位应当有合理的投资控制行为，不能片面追求低投入，应留有充足的应对重大风险的措施费用。对于涉及隧道水处理、不良地质处理等方面的特殊工程措施应可以灵活处理，对施工单位经济利益的适当保护，可以提高其采取安全措施的积极性和主动性，从而降低建设单位管理风险。

（5）必要的冗余设计理念。鉴于水下隧道的高风险性和难以重复性，建议在进行水下隧道设计时采用冗余设计理念，对于一些关键措施应备有一定冗余量；对于一些关键部位应有一定的冗余措施，从而提高隧道的抗风险能力。

3、施工阶段

（1）地质复勘的问题。考虑到每个单位的施工水平、施工能力、施工习惯等存在一定的差异性，而这些差异可能会体现出施工单位对地质条件的不同适应性，因此笔者建议在工程进行施工前，根据施工单位的具体情况和工程地质勘探的情况，有针对性的适当安排地质复勘或者补充地质勘测。

（2）反应迅速的动态管理。水下隧道处于水底的环境，出现特殊工况后，必须迅速应对处理，否则一旦贻误处理时机，可能会酿成严重后果。需要建立参建各方参与的工程应急管理机构，做到分工明确，责任清晰。

4、运营阶段

（1）工程状态监测。主要包括外部环境监测、工程本体的状态监测和工程运营状况监测三个方面。外部环境监测是对隧道本体所在区域环境条件进行监测的过程；本体状态监测应在渗漏水情况、实体耐久性、工况环境等方面设置必要的手段进行监测；运营状况监测则应在隧道内通行情况、空气质量等方面进行实时监测。工程状态监测应安排常设机构和专职人员负责。

（2）应急机制的建立。成立专门的应急机构，专门负责水下隧道突发事件的处理。根据水下隧道在运营阶段可能出现的风险，制定各类具有针对性的应急预案，方案应经过必要的专家评审过程。

（3）应急人员、设备、物资的准备。根据应急预案进行必要的人员、设备、物资准备工作，特别是应对有关应急人员定期开展应急训练，确保发生突发事件时，能够迅速投入使用，将事件控制在初发阶段，最大限度减少灾害损失。

五、结束语

因为长期从事安全质量工作的关系，对于安全风险管理，笔者经常用一句话提醒自己“安全事故发于偶然，源于必然”。偶然因素往往是不可控的，而必然因素是我们可以探知、可以预防的。因此，只要做好必要的控制工作，水下隧道的安全风险是完全可控的。日臻成熟的安全风险管理手段将为水下隧道广阔前景奠定坚实的基石。

【参考文献】

[1]关宝树：隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社，2003.

隧道工程的分类篇5

关键词：公路隧道工程；超浅埋施工；技术研究

0引言

进入21世纪以来，社会水平迅速提高，为了满足经济发展的需求，交通体系也变得越来越复杂。特别是对于山地地区，经常会出现隧道下穿公路的现象，而该类工程的施工质量有着较高的要求，特别是对于超浅埋段的隧道，只有做好基坑方案的设计，并且按照严格的技术手段进行操作，才能从根本上避免各类危险事故的发生。下面，笔者首先介绍了公路隧道工程中做好超浅埋段施工的重要性，然后对超浅埋地段隧道施工工艺和关键的施工环节进行深入分析。

1公路隧道工程中做好超浅埋段施工的重要性

首先，在公路隧道工程中，保证超浅埋段的施工质量是确保交通安全的重要条件；随着交通体系的迅猛发展，我国的交通结构逐渐复杂化，而且越来越朝着立体空间的方向发展。与此同时，公路上的车流量也迅速增大，为了满通需求，许多类似于超浅埋施工的隧道工程下穿公路的工程也越来越普遍。在该类工程中，隧道拱部是公路的地表负载和围岩压力的主要集中区域，为了更好的疏散压力，避免因压力过大而造成的隧道拱部下沉过多的现象，应该设计人员应该结合实际的工程现状做好下穿方案，这是防止路面发生坍陷，保证行车安全的重要举措。此外，对于山地丘陵地区的施工工程，与其他普通的施工技术相比，存在着较大的施工难度，如果不能保证超浅埋段的施工质量，其地表下沉现象会经常发生。而且如果设计方案不够合理，或者施工方案选择不当，那么隧道开裂、沉陷的现象会经常发生，更有甚者还会造成通天陷坑，这不仅会延误工程的工期，而且还会对人们的交通安全造成威胁。

2超浅埋隧道施工方案简述

超浅埋隧道是指埋地深度较浅的隧道；一般而言，隧道洞孔的顶部到地表的土层厚度就叫埋深，超浅埋隧道是指隧道的洞径比隧道埋深深度的二分之一还要小的隧道总类。超浅埋隧道与其他隧道工程有着较大的区别，隧道开挖后，超浅埋隧道所承受的压力几乎全部为全部的上覆土所产生的土压力。超浅埋隧道施工方案一般应用在建设公路铁路时遇到了山岭的阻碍，为了穿过山地丘陵，使得交通得以顺畅而修建的一类构筑物。一般超浅埋隧道由由主体结构和附属结构组成，主体结构包括洞门、和洞身衬砌，附属结构物主要包括隧道给排水、通风、照明、供电等系统组成。随着近几年公路交通的不断发展，超浅埋隧道下穿公路的现象也越来越普遍，而且我国成功的案例也很多，如重庆轻轨特大跨、超浅埋车站隧道采用的是双侧壁导坑法；如武广客运专线浏阳河隧道下穿京珠高速公路地段所采用的是分部台阶法等等。这些工程的成功不仅给我国提供了许多借鉴的案例，而且在不断的发展过程中，还给我国的超浅埋隧道的施工提供了更加先进的经验。由此可见，我国超浅埋隧道施工已经发展到了一定的阶段，而为了保证工程质量，还应该从经济和保护围岩的角度选择合适的施工方案，进而保证施工安全。

3在隧道工程中超浅埋段关键施工技术分析

3.1隧道超前预支护技术

首先，在隧道施工前，应该结合浅埋段的施工现状，根据梁拱效应、环槽效应、加固效应等做好预支护环节的处理，而且为了保证施工质量的可靠性，还可以采用管棚超前支护、双层注浆小导管超前支护等方式。其次就是双层超前注浆小导管关键施工技术的应用；一般而言，钢管长度要小于顶入长度，而且钢管的直径要比钻孔直径小0.5厘米左右；而且为了方便与注浆管路相互连接，在顶管的过程中还应该注意管口的保护，进而避免其发生变形。再者，为了满足压力需求，在小导管安装完成后，还应该进行相应的压力试验，一般用水压来完成，压力小于1兆帕则为正常。

3.2洞身开挖关键施工技术

为了避免开挖面积过大，进而导致塌方现象，在浅埋段的开挖过程中应该保证洞身开挖关键施工技术选用的准确性，而且这也是避免开挖初期支护变形过大的手段。而且在浅埋段开挖的过程中应该按照标准的顺序来进行，开挖方法的选择顺序如下：首先要使用双侧壁导坑法和交叉中壁法进行操作，待到双壁完成后，再选择中隔壁法和环形开挖留核心土法进行操作，最后的环节是台阶法。在台阶法的选择中，三台阶七步开挖方法是最为常用的一种。在开挖过程中，该方法不仅可以扩大施工作业空间，而且还更加有利于平行作业，进而有利于机械化施工，节省成本，缩短工期，从而达到安全、快速、节约投资的目的。

3.3防止钢拱架下沉的技术措施

首先，为了避免出现钢拱架下沉的现象，应该对对钢拱架的锁脚做好固定工作，为了保证安全，必要的时候可以多增加几根锁脚钢管。此外，钢拱架安装完成后，及时进行喷射混凝土进行覆盖，而且为了保证喷射过程中的合格性，应该分层分段的完成。为了保证喷射混凝土的厚度，混凝土的浇筑环节应该分时段多次完成。

4结语

综上所述，随着我国公路交通的不断发展，我国对超浅埋施工技术在隧道工程中的技术质量提出了更高的要求。为此，在隧道工程的施工中，应该不断提高围岩承载力及整体性，保证较好的工程质量，如此，才能确保施工过程中的安全性。

参考文献：

[1]高照帅,王德胜,尹作明,花良奎.城市地铁浅埋隧道掘进爆破地表振动试验研究[J].山东科技大学学报(自然科学版),2016(01).

[2]杜艳花,高利平.基于仿真试验的沥青路面乘车舒适性定量评价[J].内蒙古工业大学学报(自然科学版),2015(04).

[3]张宏博,黄茂松,王显春,庄纪栋.浅埋隧道穿越建筑物桩基的三维有限元分析[J].同济大学学报(自然科学版),2006(12).

[4]曹孝君,张继春,吕和林,郭建群.浅埋隧道掘进爆破地表震动效应数值模拟[J].西南交通大学学报,2006(06).

[5]王刚,贺飞,陈靖,吴玲玲,彭龙贵.膨胀土地层下地铁隧道盾构管片受力数值计算分析[J].西安工业大学学报,2016(02).

隧道工程的分类篇6

关键词：隧道施工；地质灾害问题；措施

中图分类号：U45文献标识码：A

引言

隧道施工中经常出现的地质灾害现象给交通运输业的发展带来很多极其不利的影响。它不仅极大的缩短了隧道的使用寿命,甚至由于不良施工导致引起的车辙现象更是极大危害着人们的生命及财产安全。因此,我们应勇敢的面对挑战,积极寻求解决措施,加强对施工细节的管理,尽可能地减少和避免地质灾害现象的出现,从而提高隧道的施工质量。

一、隧道施工地质灾害分类与分析

（一）隧道施工地质灾害分类

（1）围岩的变形破坏：这类灾害的产生主要与围岩的岩性、结构体和结构面的几何切割特征及应力条件有关。包括：①软弱岩体的变形破坏：主要破坏形式表现为大的变形位移和滑塌等；②破碎岩（如断层破碎带、风化带等）的变形破坏：主要表现为大量的掉块、滑塌、崩塌和泥砂石流等；③块状岩的变形破坏：主要表现为局部掉块；④坚硬脆性岩的岩爆：多发生于深埋、高应力区的隧道中。

（2）涌水、突泥灾害：这类灾害主要是由于隧道的开凿，破坏或改变了隧道所在地区原来的水文地质环境，隧道成为新的良好的地下水排泄通道引起。灾害的主要形式包括：①破碎岩的裂隙、缝隙渗水、漏水、涌水；②岩溶裂隙水、管道水的涌出，以及携带大量泥砂的突泥、突砂。

（3）地面沉降和塌陷：由于隧道开挖及大量抽排地下水引起。包括：①浅埋隧道、城市地铁或大型管道开挖及大量抽取地下水造成的地面沉降；②岩溶地区隧道开挖排放大量地下水造成的地面塌陷和泉水枯竭。

（4）其它地质灾害。主要包括：①有害气体（如瓦斯）突出造成的灾害；②地下水对隧道建筑物的侵蚀、腐蚀作用引起的灾害；③隧道的冻融灾害；④高地温灾害；⑤地震灾害。

（二）隧道地质灾害分析

由于隧道工程属于人类工程活动的一种，其诱发地质灾害的特点与人类工程诱发地质灾害的特点别无二致，可以分成以下三个特点：隧道地质灾害发生的根本原因可以归结为人类工程活动的盲目性和不科学性，工程建设同地质环境不协调所致。同自然地质灾害相比，隧道地质灾害强度低、频度较大，危害性大。隧道地质灾害的发生具有可防止性。

因此，为避免隧道施工地质灾害的发生，应多管齐下，加强防治措施，具体如下：做好地质勘察研究工作；合理确定防治目标；多方案比选防治工程方案；重大地质灾害防治工程进行专门的可行性论证；妥善确定防治工程的施工方法和施工程序，实行信息化施工；加强监测工作。

二、隧道地质灾害形成的因素

隧道发生地质灾害的根本因素是人类不科学的施工和盲目的施工、隧道施工方法和施工环境不协调。一般情况下,隧道地质灾害和自然地质灾害进行比较,有着强度低、频率大和危害大的特点,是有着可预防性质的,所以在隧道施工中,做好隧道施工地质灾害常见问题的预防,可以有效控制地质灾害的发生。

隧道地质灾害预防工作需要做好地质的勘测,确定防治的目标,优化防治方案,选择防治施工的方法,加强施工管理和监督,只有这样,才能控制好隧道地质灾害形成的因素,使隧道施工中的常见地质灾害问题减少发生的频率。

随着我国交通行业的飞速发展,隧道施工项目越来越多,施工技术得到了很大的进步。受长度和深度等多方面的影响,使隧道施工的地质环境越来越复杂,施工遇到地质灾害问题更多,还有很多不可预料的灾害,只有进一步提高施工技术,加强预测与防治措施,才能真正保证隧道的安全施工和顺利完成。

三、隧道施工中常见的地质灾害现象

（一）围岩出现变形破坏现象

在隧道施工中,围岩遭到变形破坏是十分常见的现象,导致围岩局部和整体区域大变形坍塌、破裂,甚至坚硬的围岩体出现岩爆等严重后果,带来很多安全隐患,严重威胁着人们的生命安全。之所以会出现围岩变形破坏现象,主要是由于围岩特殊的地质结构所造成的。围岩所特有的特性,地应力的性质以及地下水的情况都有着直接的联系。特别是岩爆现象,出现的次数更是十分的频繁,经常出现在没有地下水的情况下。经过大量实践证明,岩爆经常以片帮,劈裂,弹射等现象为主要表现形式,甚至会引发地震等更为严重的地质灾害现象。而对于其他一般情况下的围岩变形破坏,大多会出现在断层破碎带、接触不良或者是不整合的比较软弱的岩层等地质环境中。

（二）隧道施工中出现塌方现象

在隧道施工的过程当中,由于地质结构常常出现不稳定现象,使得岩层的薄体区域经常出现小的褶曲,在对这种地质结构下的岩体进行打穿时,极有可能会导致地面沉降不均匀或者是软弱岩层体塌方等现象出现。当隧道经过岩层的破碎地带以及断层地带时,岩体内潜在的地应力得到释放,地质结构过于松散,所承受的压力也不断增加,岩层颗粒与颗粒之间的胶结性能也不高,导致在开挖隧道之后,围岩体难以保持稳定而出现塌方现象。特别是当隧道在经过进出口位置及其附近区域时,围岩更不容易保持稳定,极大地增加了出现坍塌现象的可能性。值得注意的一点是,坍塌大多发生在涌水区域,特别是涌水区域的顶部与右侧坍塌现象更为常见,降低了隧道施工质量,造成很多不必要的事故发生,直接威胁着人们的生命安全。

（三）隧道施工中出现涌水突水现象

众所周知,在施工施工中出现的地质灾害中,涌水突水现象发生的几率最高,而且所带来的危害也更为严重。因此,涌水现象越来越受到研究隧道施工地质灾害等专家的高度重视,不断进行广泛的试验和测验以便更好的研究涌水问题。涌水这种地质灾害主要是因为开凿时隧道遭到破坏或者是隧道所在区域原有的地质构造发生了改变,使得良好的地下水通过隧道进行排泄而发生的。其有很多表现形式,比如岩层破碎处出现裂缝,渗漏现象严重,岩溶裂隙水以及管道水被涌出,或者在涌水时会伴随着大量的泥沙、突沙等情况。

四、隧道施工地质灾害常见问题的防治措施

（一）塌方的防治措施

很多松散和破碎的围岩都会发生隧道的塌方,一般情况下,要对围岩整体进行稳定性和强度的处理。施工中常见的处理方法有:超前长管棚和超前锚杆等措施,这些措施都可以使围岩进行稳定与强度的加固处理,使隧道塌方机率降低。而断面大隧道在开挖中,一定要对软弱围岩的部分采取逐步开挖的施工方法,这样既可以使围岩大大缩短暴露的时间,在开挖后,也可以立刻进行支护处理,使隧道围岩稳定性大大增加。

（二）岩爆的防治措施

岩爆的防治措施,既可以采取预报的监测,也可以使用地应力进行卸除,使用多循环分步开挖及超前高压注水等施工方法对岩爆可能发生的部位重点监测和预控,这些措施可以缓解岩爆造成的危害程度。

（三）突水与涌水的防治措施

隧道施工出现的突水与涌水等地质灾害可以通过排、堵的措施,或者排堵结合使用的措施进行相应的处理。在对突水与涌水治理的同时,也要对施工工程附近暗河及溶洞的突水部位做好监测与预控。通过监测与预控实现对施工阶段地质的预报。监测与预控工作既要准确的分析出溶洞与暗河和隧道的交汇位置,在隧道施工出现突水与涌水后,对非岩溶深埋的隧道要进行排水导坑及钻孔疏干的治理措施。岩溶隧道和浅埋隧道的治理要以堵为主,在最大程度上阻止地下水位下降,防止地面出现塌陷及井泉干涸等现象,这些问题会直接破坏周围的生态环境。施工中还可以使用先隔水层然后再进行含水层的开挖,可以有效防止发生突水的地质灾害,有时也可以使用超前引排和超前预注浆等施工方式,都可以有效减少突水的地质灾害程度。

（四）地面坍塌与沉陷的防治措施

地面发生坍塌,可以采取回填、绕避等施工方式,有时还要对施工洞穴的顶板加固等措施,这些措施都可以有效预防地面坍塌和井泉的干涸,防止对周围环境造成的恶劣影响。很多浅埋隧道地表坍塌都是由隧道塌方造成的,所以可以在隧道开挖初期,采取锚初期的支护,控制隧道发生变形。

（五）其他地质灾害的防治措施

隧道在施工中如果穿过煤层,很可能发生瓦斯爆炸,所以一定要对地质预挖部位进行地质的探测,加强地质隧道施工的超前预报十分重要。另外还有钻爆法隧道施工对防爆的处理和防治措施。

结语

综上所述，隧道施工存在很多安全隐患和风险，但是施工中只要我们能认清常见的地质灾害成因，规范施工，做好防治防范措施，就能减少和避免这些地质灾害现象的发生，将隧道施工的风险和安全隐患降到最低。

参考文献：

[1]毛井玉.谈公路隧道施工中复杂地质环境的处理[J].广东科技,2014,10:144+137.