土木工程隧道论文范文
土木工程隧道论文范文第1篇
关键词:软土;盾构隧道;纵向设计;地下工程
1 概述 当前大量地下隧道建设实践中,盾构施工法已成为城市地下隧道建设的主要施工方法,尤其地铁隧道。上海现有和正建的地铁隧道无一例外地采用这一方法施工。而上海同许多沿海城市一样是位于软土广泛分布的地层上,正是盾构隧道结构所处的软土环境导致大量的运营软土盾构隧道发生过量的纵向沉降或不均匀沉降,引起隧道渗水、漏泥或结构局部破坏,有时甚至会影响到隧道的正常运营[20][21]。
因此,深入研究软土盾构隧道纵向变形对隧道结构影响及考虑纵向变形的衬砌结构纵向设计理论是解决软土盾构隧道现存问题的关键,尤其是衬砌结构纵向设计方法。
2 衬砌结构纵向设计现状
目前,国内外对盾构法隧道衬砌结构设计主要采用横向设计。在国内,我国地下铁道及铁路隧道设计规范[6]中推荐使用荷载结构模型,而未考虑纵向变形的影响。《上海市地基基础设计规范》1999版中对盾构隧道纵向变形进行了一定的考虑[7],提出盾构隧道纵向不均匀沉降的影响是不可忽视的。尤其是盾构工作井和区间隧道的连接处;隧道底部下卧土层特性及分层突变处;覆土厚度急剧改变处等,都会有较明显的不均匀沉降。提出在设计中应按照预估的沉降差,设置适量的变形缝。规范还提到在施工阶段和使用阶段,进行隧道结构的横向内力和变形 计算 时,在必要的时候宜考虑隧道纵向变形对横向内力和变形值的影响。
由于隧道纵向 问题 属于三维问题,其结构复杂,纵向结构 计算 模型尚不成熟。但也已经取得了一定的科研成果。在工程实测和室内试验基础上,已建立了一些隧道纵向结构计算模型。 目前 对软土隧道纵向结构的 理论 研究 主要分为:试验或实测 分析 法、数值分析法和理论解析法。在理论解析法中根据隧道接缝和螺栓简化 方法 的不同,日本学者提出了两种隧道纵向结构理论,一种是以村上博智及小泉淳[22]为代表的以轴向、剪切和弯曲弹簧模拟接缝和螺栓、以梁单元模拟衬砌环的梁一弹簧模型,它是将横向梁一弹簧模型移植到了隧道结构纵向(见图3);纵向粱一弹簧模型中每一衬砌环均由一直线粱模拟,各衬砌环间的接缝以弹簧模拟,因而在作纵向分析计算时单元较多,它可以模拟衬砌环和接缝性能有变化的隧道段,但其缺点也是明显的,即一般适合于线性分析,并且由于以单元作为基础,分析过程为矩阵形式,需要通过数值方法实现,所得结果需要进行再一次分析才能得到管片、螺栓应力和接缝张开度等关键数据。另一种模型是以志波由纪夫及川岛一彦[23～25]为代表的等效轴向刚度模型,该方法认为隧道在横向为一均质圆环、在纵向以刚度等效的方法将有环向接缝非连续的结构等效为连续均质圆筒。由于是直接从分析衬砌环向接缝和螺栓的受力变形性能出发得到等效模型,因此计算结果可直接给出管片和螺栓应力,并且在很多情况下可推导得到显式理论解, 应用 方便,但该方法也有未考虑预应力、只简单被认为是弹性地基上的直梁等缺点,然而,根据目前国内外的研究现状来看,轴向等效刚度方法是当前隧道结构的纵向理论研究中提出的最好的方法。该法为研究盾构隧道纵向问题奠定了坚实的理论基础。 3 盾构隧道结构拼装型式 在我国,上海先期施工的盾构法隧道基本采用通缝拼装形式,而上海近期建设的隧道及广州和南京地铁盾构法隧道则全部采用错缝拼装形式,从而说明错缝拼装形式在抵抗纵向变形上优于通缝拼装形式。既然不同的拼装形式有不同力学效果,能够改变衬砌的纵向刚度及控制纵向裂缝和不均匀变形,那么采用更多不同力学效果的拼装形式就成为解决当前软土盾构隧道结构纵向问题的另一关键问题。
4 软土盾构隧道结构存在问题
从当前工程设计的实际应用和理论研究进展分析可得出软土盾构隧道衬砌结构在考虑纵向问题时的不足之处:缺乏与纵向理论要求接近的衬砌形式;现有的纵向理论缺乏与工程实际的结合;衬砌拼装形式单一(不能协调纵向不均匀变形);衬砌管片材料在同一工程中单一;衬砌管片宽度在同一工程中单一;纵向线形不合理。
5 软土盾构隧道纵向设计展望
为克服软土盾构隧道现存问题,必须从以下两方面来解决:
(1) 从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度的变化,使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。
(2) 在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期 发展 阶段,其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计),使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势,更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降,导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营),避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态,因此,可节约大量资金。
总之,软土盾构隧道结构纵向设计理论,不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要,也是 社会 发展的需要。它不仅具有理论价值,而且更具重要的经济意义和社会意义。
参考 文献 :[2] 黄宏伟.城市隧道与地下工程的发展与展望[J].地下空间,2001,21(4):311-317
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[9] DesignandConstructionofTransportationFacilities[R],Re searchingReportofATRB,2000[11] (日本)土木学会.日木隧道标准规范(盾构篇)及解释[M]刘铁雌译,关宝树校.成都:西南 交通 大学出版社,1988[13] P.M.Donde,J.J.Wang.Sheartransferthroughboltsinsegmentaltunnellinings[J].TowardsNewWorldsinTun nelling.Balkerna,Rotterdam,1992:295-301[15] 朱合华,崔茂玉,杨金松.盾构法衬砌管片的设汁模型与荷载分布的研究[J].岩土工程学报.2000,22(2):190-194
土木工程隧道论文范文第2篇
【关键词】土木工程；发展；展望
1. 引言
土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。
2. 土木工程发展
作为一个重要的基础学科，土木工程有其重要的属性：综合性，社会性，实践性，技术经济与艺术统一性。随着人类社会的进步而发展，土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科，并已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。改革开放后，中国土木工程领域取得了巨大的进步与发展，不过在发展的过程中也暴露出一系列问题，现分别就各自发展对其进行阐述。
2.1高层建筑结构的发展。
改革开放以来，中国高层建筑取得的举足轻重的进步。高层建筑越来越多，结构形式越来越复杂，由单纯的框架结构剪力墙结构和框架-剪力墙结构以及框架-筒体结构等体系向巨型结构、转换层结构、悬挑结构及高层大跨框架结构等体系发展。20世纪80年初建成的上海色织四厂工程是国内最早、最有影响的大跨多层预应力混凝土结构工程，为6层，双跨，每跨20m的预应力混凝土框架结构，柱距7.2m，解决了“布机上楼”问题，推动了纺织厂房向多层方向的发展。 前几年，中国建成了不少大跨度预应力混凝土马鞍形壳板屋盖单层建筑，跨度最大的达30m，并编制有国家标准图。因为它是一种预制的薄壁空间结构，又是直线预应力筋，所以，理论上是很经济的。中国很大部分空间建筑采用了多种形式的钢结构，尤其以网架结构和网壳结构最多。如，首都体育馆、上海体育馆都是大跨度网架结构；而天津体育馆采用了双层球形网壳结构，直径达135m。最近几年，随着经济的发展和对外交流的需要，各地纷纷建造展览中心等大型大跨建筑。从而，巨型空间曲线形钢（桁架、拱）屋盖得到了应用和发展。
2.2公路隧道工程发展。
我国最早的交通隧道始于公元66年建成的陕西古褒斜道上的石门隧道。建国后，上20世纪50年代，我国仅有公路隧道30多座，总长2.5公里。60至70年代，我国在干线公路开始修建一些百米以上的隧道，但标准很低。80年代后期，我国才真正开始兴建高速公路和高速公路隧道。90年代开通的成渝高速公路的中梁山隧道、缙云山隧道，把我国公路隧道单洞长度提高到 3 000 m 以上，并在处理通风、塌方、瓦斯、地下水和营运管理与交通监控技术等方面取得了突破性进展，为我国今后修建山岭长大公路隧道积累了一些宝贵经验；90 代末，通车的四川省川藏公路上二郎山隧道（长 4160m）、四川广安地区华蓥山公路隧道（长 4634Km）、云南楚大高速公路的九顶山隧道（长3204m）开创了我国山岭长大隧道的建设史；广州珠江沙面水下公路隧道建成通车和上海穿越黄浦江江底隧道（长度超过 3000 m）标志着我国水下沉埋隧道修建技术达到了新的水平；重庆铁山坪路隧道双线（全长 5 424 m ）、北京至八达岭高速公路的谭峪沟隧道、 重庆市川黔公路的真武山隧道；辽宁沈大高速公路韩家岭隧道 （亚洲最宽的四车道公路隧道）等 ，应当说，目前我国公路隧道的施工技术水平已接近国际先进水平，部分已达到国际领先水平。
2.3岩土工程领域。
我国地域辽阔、岩土类别多、分布广。以土为例，软粘土、黄土、膨胀土、盐渍土、红粘土、有机质土等都有较大范围的分布。如我国软粘土广泛分布在天津、连云港、上海、杭州、宁波、温州、福州、湛江、广州、深圳、南京、武汉、昆明等地。人们已经发现上海粘土、湛江粘土和昆明粘土的工程性质存在较大差异。以往人们对岩土材料的共性、或者对某类土的共性比较重视，而对其个性深入系统的研究较少。岩土工程领域研究以地方为准，各地区土类别不同，研究方法各异。而在传统的研究方面，如土体本构模型等方面也取得了一定发展。
3. 土木工程展望
随着我国改革开放的不断深入和经济的迅速发展，中国将面临一个更大规模的建设高潮。可以说，我们正面临着一个伴随着国民经济飞跃的土木工程大发展的大好时期。而且这样一个优良的发展环境已经受到并将继续受到西方国家的急切关注。作为跨世纪的一代，这一大好形势为我们提供了空前难得的施展才干、向国际水平冲击的良好机遇。同时，我们也深深感到，这是一个“机遇”与“挑战”并存、“合作”与“竞争”交织、“创新”与“循旧”相争的时代，如何把握世纪之交时土木工程学科的发展趋势，开创具有中国特色、具有国际一流水平的土木工程学科的新纪元，是对我们跨世纪一代人的严峻挑战。
4. 结论
本文在简单回顾土木工程发展的基础了，分别对高层建筑结构、公路隧道及岩土工程领域发展进行了阐述，并就土木工程发展进行了展望。
参考文献
［1］《土木工程》 （英）斯科特（Scott，J.S.）撰 中国建筑工业出版社.
土木工程隧道论文范文第3篇
关键词：隧道工程；模块化教学；学习迁移理论；教学研究
中图分类号：G6420；U45文献标志码：A文章编号：10052909（2016）03007204近年来，随着高速公路、铁路建设及城市地下空间开发的蓬勃发展，出现了越来越多的隧道工程，交通、市政建设领域对隧道工程专业技术人才的需求量不断增大。培养创新能力、应用能力及解决能力实际问题较强的应用型专业人才是地方本科院校的主要办学目标之一[1-2]。笔者在隧道工程教学过程中发现，该课程内容覆盖面广，且较为零散，采用按教材章节顺序进行授课的传统教学模式难以达到良好效果，亟需探索新的教学模式。
起源于德国的“模块化教学”[3]方法，可以较好解决上述问题。该方法是基于学习迁移理论基本原理，把课程内容分解成若干个部分，再将具有相同或相近主题的内容进行整合，形成具有内在联系的单元模块并进行教学[4-6]，可以提高学生学习的灵活度，激发学生学习的积极性和主动性，进而提高教学质量。文章以武汉工程大学土木工程专业、道路桥梁与渡河工程专业为例，探索模块化教学方法在隧道工程课程中的应用。
一、隧道工程课程特点及教学现状
（一）内容覆盖面广
目前我校采用的教材是彭立敏、刘小兵主编的《隧道工程》[7]，同时参考了丁文其[8]、覃仁辉[9]、朱永全[10]等主编的教材。这些教材的主要内容大体上包括：绪论、隧道勘测设计、隧道主体结构与附属结构、围岩分级与围岩压力、隧道支护结构的设计计算、隧道施工方法、隧道施工工艺及技术、高速铁路隧道、隧道常见病害及处治方法、隧道施工组织与管理、运营管理与维护等。可见，隧道工程课程内容涵盖面广，包含了规划、设计、施工、运营管理等过程的各个方面，既有基本概念和理论，又有施工工艺和方法；既包含技术层面问题，又包含管理层面问题。
（二）主要内容之间独立性强
隧道工程课程不仅知识点多，而且其主要内容之间具有较强的独立性。如隧道勘测设计、围岩分级、围岩压力等，主要涉及工程地质、岩土工程勘察、岩体力学等知识；隧道主体结构与附属结构，主要涉及建筑结构等知识；隧道施工，主要涉及工程爆破、工程机械等知识；隧道支护，主要涉及岩土工程、建筑材料等知识。
（三） 与先行课程关系密切
隧道工程课程一般在第七或第八个学期开设，在此之前，学生应修完所有专业基础课和大部分专业方向课，掌握相应的专业基础知识。该课程的主要内容和先行课程之间存在密切联系，具体见表1。表1隧道工程课程主要内容与先行课程关系课程内容相关先行课程隧道工程勘测设计工程地质、工程测量、道路勘测设计隧道主体、附属结构建筑结构、钢筋混凝土结构围岩分级、围岩压力、支护结构计算工程地质、岩体力学、材料力学、弹性力学、钢筋混凝土结构隧道施工土木工程施工、施工组织与管理隧道支护岩土工程、建筑材料、地下结构防水隧道通风及高速铁路隧道空气动力学问题流体力学、施工组织与管理（四）教学困境
综上，隧道工程课程内容庞杂，涉及土木工程专业大部分基础知识，导致学生在学习该课程时存在理解不透彻、记忆不深刻等问题，学习积极性普遍不高。如何激发学生学习兴趣，是授课教师面临的一大挑战。
另一方面，隧道工程课程内容具有较强的综合性，如将这些零散的内容按照某种属性或规律进行适当归纳、分类，使之成为若干个相互联系的有机整体，则不仅能够提升学生的学习兴趣，还可以帮助学生构建专业知识体系，使学生对专业知识的认知和理解上升到新的高度。
二、模块化教学设计
针对上述问题，采用模块化基本理论和方法，并根据涉及科学、工程问题的不同，将隧道工程课程主要内容归为基本概念、地质及力学问题、施工方法、新技术新方法、运营管理与维护等5个模块（表2），具体分述如下：
（一） 基本概念模块
主要包括隧道的定义、分类、发展历史、隧道主体结构与附属建筑等。隧道工程是地下工程的一种，有别于一般建筑工程，该模块主要介绍隧道工程中的名词、定义及相关基本知识。
（二）地质、力学及支护结构模块
主要包括隧道工程勘测设计、围岩分类、围岩压力、隧道支护结构的计算等。隧道修建在岩土体中，其支护结构的形式主要取决于围岩的工程特性，隧道开挖与支护的核心问题是围岩力学特性及围岩与支护结构的相互作用，即围岩的地质力学问题。
（三）传统施工方法模块
主要包括钻爆法施工、掘进机法施工、隧道辅助施工作业、新奥法等。根据隧道工程所在岩土体性质的不同，可以分为岩质隧道和土质隧道。岩质隧道多采用钻爆法或掘进机法施工，土质隧道多采用盾构法（掘进机法的一种）。新奥法不是具体的施工方法，但目前几乎所有隧道的施工都采用新奥法的基本理念和原理。
（四）非传统施工方法模块
主要包括高速铁路隧道工程、城市地铁隧道工程、海底隧道工程等。近年来出现了上述特殊环境和技术条件下的隧道工程，与之配套的新技术、新方法也日趋成熟，其占有重要地位。
（五） 施工管理与运营维护模块
主要包括隧道施工组织管理、运营阶段的养护与维修等。隧道工程是隐蔽工程，在施工过程中作业空间有限，作业环境危险性高，且各工序之间相互干扰大。在正常运营阶段，车辆冲击、废气排放、地下水、围岩等因素对衬砌耐久性造成不利影响，隧道交通事故、火灾等更是会造成严重后果。这两个方面的问题均需要通过实施管理来解决。表2隧道工程教学内容模块化设计（Ⅰ）编号模块名称主要内容学时分配1基本概念隧道分类及发展历史1隧道主体结构2隧道附属结构12地质、力学及支护结构隧道工程勘测设计2隧道围岩分类1隧道围岩压力1隧道支护结构的计算13传统施工方法钻爆法施工2掘进机法施工1隧道辅助施工作业2新奥法24非传统施工方法高速铁路隧道工程2城市地铁隧道工程1海底隧道工程15施工管理与运营维护隧道施工组织管理2隧道运营阶段养护与维修2上述方法是将隧道工程作为土木工程的一个分支学科来进行探讨，包括理论、方法和工程技术等多个方面。此外，和桥梁工程、道路工程、房屋建筑工程一样，也可以将隧道工程作为工程项目的一种，相应的课程主要内容围绕隧道工程从规划到设计、施工，再到后期管理等。按照该思路，可以将隧道工程课程的内容划分为：隧道工程基本理论与基本概念、隧道工程规划选址与设计、隧道工程施工、隧道运营管理4个模块，这4个模块则直观反映了隧道工程项目建设的大体流程（图1）。
三、模块化教学实施及效果评价
武汉工程大学土木工程专业创办于1992年，是学校“十二五”重点建设学科之一，为一级学科硕士学位授权点、湖北省楚天学者设岗学科、省级品牌专业。该学科现设有建筑工程方向、交通土建方向，以及道路桥梁与渡河工程。隧道工程是我校土木工程专业（交通土建方向）及道路桥梁与渡河工程专业学生的专业方向课。2014年开始，将上述模块化教学方法应用于我校土木工程专业（中英班）、土木工程专业（交通土建方向）及道路桥梁与渡河工程专业的隧道工程课程。
首先，按照表2中的方法，从内容属性的角度出发进行模块划分，在讲授每一个模块之前，提醒学生复习与之相关的课程内容；在讲授课程的过程中，提醒学生讲授的内容涉及哪些专业基础知识，从而让学生认识到专业基础知识对于后续专业课学习的重要性。其次，在每一个模块内容讲授完毕时，归纳总结该模块的主要内容，详细分析将这些内容作为一个模块的原因，让学生理解同一模块中各部分内容之间的内在联系。再次，在全部课程内容讲授完毕时，引导学生回顾课程内容，分析各部分内容之间的逻辑关系，帮助学生建立专业思维，构建专业知识体系。最后，采用上述工程项目建设阶段模块（图1），引导学生再次回顾教学内容，可以有效促进学生的开放性思维，并全面提升学生运用专业知识分析和解决工程问题的能力。
经过一年多的模块化教学探索和实践，该课程教学取得了一定成效，学生的学习积极性得到普遍提升。学生反映，在学习隧道工程课程过程中，较全面地回顾了先行课程涉及到的知识，对专业知识体系的认识上升到了新的高度。
四、结语
基于学习迁移理论基本原理，按照涉及科学、工程问题的不同，将隧道工程课程内容分为基本概念模块以及地质、力学及支护结构模块、传统施工方法模块、非传统施工方法模块、管理与维护模块等。此外，按照工程项目建设的阶段，将该课程内容划分为：基本理论与基本概念、规划选址与设计、施工、运营管理4个模块。二者联系紧密，互为补充。实施该模块化教学方法，提高了学生的学习积极性，促进学生深入理解课程内容，培养学生运用专业基础知识分析、解决专业问题的能力，帮助学生构建专业知识体系，收到了良好效果。
需要指出的是，模块化教学方法绝不是简单地将课程内容划分模块分别讲解。在实际操作过程中，需要引导学生去分析、思考划分模块的依据以及各模块之间的内在联系，并站在教材编者的角度去分析课程的内容构成，从而帮助学生构建专业知识体系，培养学生善于运用专业知识分析和解决实际工程问题的习惯和能力。课堂上应适当组织学生进行研究性学习，并布置课程作业，充分发挥学生自主性，实现师生之间互动。
参考文献：
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[7]彭立敏，刘小兵. 隧道工程[M].长沙：中南大学出版社，2009.
[8]丁文其，杨林德. 隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2012.
[9]覃仁辉，王成. 隧道工程[M].重庆：重庆大学出版社，2013.
[10]朱永全. 隧道工程[M].重庆：中国铁道出版社，2007.
土木工程隧道论文范文第4篇
关键词:软土;盾构隧道;纵向设计;地下工程
1 概述
随着世界经济的全球化和社会的不断进步，人们对自身的生存环境质量的要求愈来愈高，致使城市化水平迅速提高，城市规模不断扩大。城市成为世界各国、各地区的政治、经济、文化发展中心。然而，为城市建设的可持续发展、资源的节约和环境的保护，城市建设者越来越多地开发利用一切可以利用的有限生存空间，尤其是城市的地下空间，以建设给水、排水、能源、交通等地下隧道。然而，随着地下空间的开发利用，越来越多的地下结构由于使用过程中的过量不均匀变形而致的对地下结构本身及其周围环境的影响也愈加严重[1][2]。例如，在地下动水压力的作用下，上海市金山海水引水工程中的盾构隧道(见图1)下卧土层的水土流入隧道，隧道随之产生纵向沉降和弯曲，导致环向接缝进一步张开和水土流失增加，最终导致破坏性纵向变形和破坏性横向受力状态，最大相对不均匀沉降达到了18cm，横向直径变化最大超过10cm[3]。上海市地铁一号线于1995年4月正式建成投入运营。经过长期的变形监测发现，隧道在长期运营中的沉降及不均匀沉降相当大，许多隧道段的沉降和不均匀沉降一直在发展，而且没有收敛的趋势[4]。至2001年底人民广场站-新闸路站之间的区间隧道最大累计沉降量超过200mm;黄陂南路站-人民广场站之间的区间隧道差异沉降量近100mm(详见图2)。过大的不均匀变形已对隧道的结构、接头防水构成威胁。到目前为止，虽然管片遭到破坏的情况极少，但在一号线已发现道床与管片之间发生开裂现象，在汉中路站至黄陂南路站之间已经发现至少5处整体道床与管片之间发生开裂和脱节现象，断断续续累计达300m。经过调查发现，基本上都是由于隧道局部较大的不均匀沉降造成[5]。另外由于纵向不均匀变形造成管片接缝变形增大，一号线的区间隧道渗漏水的地方很多，漏水点主要集中在环缝、封顶块相连的“十字缝”等处，而环缝漏水是最难处理的。随着隧道纵向不均匀变形的发展，隧道漏水的情况越来越多，甚至会影响地铁的正常运营。
当前大量地下隧道建设实践中，盾构施工法已成为城市地下隧道建设的主要施工方法，尤其地铁隧道。上海现有和正建的地铁隧道无一例外地采用这一方法施工。而上海同许多沿海城市一样是位于软土广泛分布的地层上，正是盾构隧道结构所处的软土环境导致大量的运营软土盾构隧道发生过量的纵向沉降或不均匀沉降，引起隧道渗水、漏泥或结构局部破坏，有时甚至会影响到隧道的正常运营[20][21]。
因此，深入研究软土盾构隧道纵向变形对隧道结构影响及考虑纵向变形的衬砌结构纵向设计理论是解决软土盾构隧道现存问题的关键，尤其是衬砌结构纵向设计方法。
2 衬砌结构纵向设计现状
目前，国内外对盾构法隧道衬砌结构设计主要采用横向设计。在国内，我国地下铁道及铁路隧道设计规范[6]中推荐使用荷载结构模型，而未考虑纵向变形的影响。《上海市地基基础设计规范》1999版中对盾构隧道纵向变形进行了一定的考虑[7]，提出盾构隧道纵向不均匀沉降的影响是不可忽视的。尤其是盾构工作井和区间隧道的连接处;隧道底部下卧土层特性及分层突变处;覆土厚度急剧改变处等，都会有较明显的不均匀沉降。提出在设计中应按照预估的沉降差，设置适量的变形缝。规范还提到在施工阶段和使用阶段，进行隧道结构的横向内力和变形计算时，在必要的时候宜考虑隧道纵向变形对横向内力和变形值的影响。
目前，国内针对软土盾构法隧道采用的设计模型主要为匀质圆环和弹性铰法[13～17]，皆可用弹性方程解。前者主要用于使用阶段的设计验算，后者主要用于施工阶段的设计验算。在国外，国际隧道协会(InternationalTunnelAssociation)在1978年成立了隧道结构模型研究组，收集各会员国采用的地下结构设计模型。并于2000年编写出了《盾构隧道衬砌设计指南》[8]，为各国盾构隧道结构的设计指明了基本原则。其中将结构模型分为四类:连续体或不连续体模型、作用与反作用模型、收敛-约束模型和工程类比法。这与我国学者刘建航、侯学渊[5]的分类(经验类比模型;荷载结构模型;地层结构模型;收敛限制模型)基本相同。同时在《盾构法隧道设计指导》中提出在必要时将隧道纵向沉降的影响列入荷载类别的特殊荷载项予以考虑。美国交通运输研究协会在2000年度报告[9]中就提到，很多处于软土中的隧道、管道的破坏或出现问题就是由于纵向不均匀沉降而产生的。最多的一种情况就是由于下卧土层土性沿纵向分布不均匀而产生的纵向不均匀沉降。因此美国交通运输研究协会在2000年提出了隧道“纵向设计”的概念，并计划开始进行这方面的研究工作。由此可见，在现行的设计规范中还没有纵向设计的相关内容，但是，结构的纵向问题对结构的影响已经引起广大学者关注。因此，开展纵向设计相关研究具有重大现实意义。
由于隧道纵向问题属于三维问题，其结构复杂，纵向结构计算模型尚不成熟。但也已经取得了一定的科研成果。在工程实测和室内试验基础上，已建立了一些隧道纵向结构计算模型。目前对软土隧道纵向结构的理论研究主要分为:试验或实测分析法、数值分析法和理论解析法。在理论解析法中根据隧道接缝和螺栓简化方法的不同，日本学者提出了两种隧道纵向结构理论，一种是以村上博智及小泉淳[22]为代表的以轴向、剪切和弯曲弹簧模拟接缝和螺栓、以梁单元模拟衬砌环的梁一弹簧模型，它是将横向梁一弹簧模型移植到了隧道结构纵向(见图3);纵向粱一弹簧模型中每一衬砌环均由一直线粱模拟，各衬砌环间的接缝以弹簧模拟，因而在作纵向分析计算时单元较多，它可以模拟衬砌环和接缝性能有变化的隧道段，但其缺点也是明显的，即一般适合于线性分析，并且由于以单元作为基础，分析过程为矩阵形式，需要通过数值方法实现，所得结果需要进行再一次分析才能得到管片、螺栓应力和接缝张开度等关键数据。另一种模型是以志波由纪夫及川岛一彦[23～25]为代表的等效轴向刚度模型，该方法认为隧道在横向为一均质圆环、在纵向以刚度等效的方法将有环向接缝非连续的结构等效为连续均质圆筒。由于是直接从分析衬砌环向接缝和螺栓的受力变形性能出发得到等效模型，因此计算结果可直接给出管片和螺栓应力，并且在很多情况下可推导得到显式理论解，应用方便，但该方法也有未考虑预应力、只简单被认为是弹性地基上的直梁等缺点，然而，根据目前国内外的研究现状来看，轴向等效刚度方法是当前隧道结构的纵向理论研究中提出的最好的方法。该法为研究盾构隧道纵向问题奠定了坚实的理论基础。
3 盾构隧道结构拼装型式
盾构隧道结构是由管片在环向和纵向通过螺栓连接而成的非连续结构。由于预制钢筋混凝土管片经济、耐久及强度高，所以成为目前国内外的盾构法隧道管片的主要形式。盾构隧道衬砌结构拼装型式有两种:错缝拼装衬砌与通缝拼装衬砌[10][11][12][19]。这两种拼装型式的不同之处在于;错缝拼装衬砌由于相邻环管片间结构刚度沿环向分布的不同，虽然受到的初始荷载基本相同，但结构变形却不同、引起的地层反力不同，地层反力的不同又加剧了结构变形的不同。由于相邻环之间存在联系，如连接螺栓、环面凹凸榫槽和环面间的摩擦又阻碍了结构变形的不同，使结构变形与荷载及地层反力分布的不同限于一定的范围之内。而通缝拼装衬砌由于相邻环管片间结构刚度沿环向分布相同，受到的初始荷载也基本相同。因此，结构变形基本相同、引起的地层反力也基本相同。虽然，通缝拼装衬砌每一环横向变形也受到相邻环的嵌固和约束，但这种约束和影响的效应错缝比通缝更显著。衬砌环间的这种相互作用非常复杂，因此错缝衬砌内力与变形的计算也比较复杂，其计算模型与计算方法还在深入研究之中。
在我国，上海先期施工的盾构法隧道基本采用通缝拼装形式，而上海近期建设的隧道及广州和南京地铁盾构法隧道则全部采用错缝拼装形式，从而说明错缝拼装形式在抵抗纵向变形上优于通缝拼装形式。既然不同的拼装形式有不同力学效果，能够改变衬砌的纵向刚度及控制纵向裂缝和不均匀变形，那么采用更多不同力学效果的拼装形式就成为解决当前软土盾构隧道结构纵向问题的另一关键问题。
4 软土盾构隧道结构存在问题
从当前工程设计的实际应用和理论研究进展分析可得出软土盾构隧道衬砌结构在考虑纵向问题时的不足之处:缺乏与纵向理论要求接近的衬砌形式;现有的纵向理论缺乏与工程实际的结合;衬砌拼装形式单一(不能协调纵向不均匀变形);衬砌管片材料在同一工程中单一;衬砌管片宽度在同一工程中单一;纵向线形不合理。
5 软土盾构隧道纵向设计展望
为克服软土盾构隧道现存问题，必须从以下两方面来解决:
(1) 从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度的变化，使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。
(2) 在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期发展阶段，其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计)，使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势，更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降，导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营)，避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态，因此，可节约大量资金。
总之，软土盾构隧道结构纵向设计理论，不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要，也是社会发展的需要。它不仅具有理论价值，而且更具重要的经济意义和社会意义。
参考文献
[1] 黄宏伟，臧小龙.盾构隧道纵向变形性态研究分析[J].地下空间，2002，22(3):244-251
[2] 黄宏伟.城市隧道与地下工程的发展与展望[J].地下空间，2001，21(4):311-317
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[4] 陈基炜，詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及规律分析[J].城市地质，2000，(2):51-56
[5] 王如路，周贤浩，等.近年来上海地铁监护发现的问题及对策[A].中国土木工程学会隧道及地下工程学会地下铁道专业委员会第十四届学术交流会论文集[C].2001:239-242
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[7] DGJ08-11-1999 上海市地基基础设计规范[S]
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[15] 朱合华，崔茂玉，杨金松.盾构法衬砌管片的设汁模型与荷载分布的研究[J].岩土工程学报.2000，22(2):190-194
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[18] Akaqi，Komiya.Finiteelementanalysesofinteractionofapairofshieldtunnel[A].ProceedingsofTheFourteenthInternationalConferenceonSoilMechanicsandFoundationEngineering，1997，13:1449-1452
[19] 黄钟晖.盾构法隧道错缝拼装衬砌受力机理的研究[D].2001:12-86
[20] 林永国.地铁隧道纵向变形结构性能研究[D].2001:8-78
[21] 臧小龙.软土盾构隧道纵向结构变形研究[D].2002:18-86
[22] 小泉淳，村上博智，西野健三.ツ—ルドトネルの方向特性のモデルイヒにつぃて[A].土木学会论文集[C]，1988:79-88
[23] 高松伸行，等.二次覆工されたツ—ルドトンネル方向曲げ特性のモデル化につぃて[A].土木学会论文集[C].1993:97-106
[24] 志波由纪夫，川岛一彦，大日方尚己，加尚史.ツ—ルドトネルの耐震解析にる手方向覆工刚性の评价法[A].土木学会论文集[C].1988:319～327
土木工程隧道论文范文第5篇
关键词:软土;盾构隧道;纵向设计;地下工程
1 概述
随着世界经济的全球化和社会的不断进步,人们对自身的生存环境质量的要求愈来愈高,致使城市化水平迅速提高,城市规模不断扩大。城市成为世界各国、各地区的政治、经济、文化发展中心。然而,为城市建设的可持续发展、资源的节约和环境的保护,城市建设者越来越多地开发利用一切可以利用的有限生存空间,尤其是城市的地下空间,以建设给水、排水、能源、交通等地下隧道。然而,随着地下空间的开发利用,越来越多的地下结构由于使用过程中的过量不均匀变形而致的对地下结构本身及其周围环境的影响也愈加严重[1][2]。例如,在地下动水压力的作用下,上海市金山海水引水工程中的盾构隧道(见图1)下卧土层的水土流入隧道,隧道随之产生纵向沉降和弯曲,导致环向接缝进一步张开和水土流失增加,最终导致破坏性纵向变形和破坏性横向受力状态,最大相对不均匀沉降达到了18cm,横向直径变化最大超过10cm[3]。上海市地铁一号线于1995年4月正式建成投入运营。经过长期的变形监测发现,隧道在长期运营中的沉降及不均匀沉降相当大,许多隧道段的沉降和不均匀沉降一直在发展,而且没有收敛的趋势[4]。至2001年底人民广场站-新闸路站之间的区间隧道最大累计沉降量超过200mm;黄陂南路站-人民广场站之间的区间隧道差异沉降量近100mm(详见图2)。过大的不均匀变形已对隧道的结构、接头防水构成威胁。到目前为止,虽然管片遭到破坏的情况极少,但在一号线已发现道床与管片之间发生开裂现象,在汉中路站至黄陂南路站之间已经发现至少5处整体道床与管片之间发生开裂和脱节现象,断断续续累计达300m。经过调查发现,基本上都是由于隧道局部较大的不均匀沉降造成[5]。另外由于纵向不均匀变形造成管片接缝变形增大,一号线的区间隧道渗漏水的地方很多,漏水点主要集中在环缝、封顶块相连的“十字缝”等处,而环缝漏水是最难处理的。随着隧道纵向不均匀变形的发展,隧道漏水的情况越来越多,甚至会影响地铁的正常运营。
当前大量地下隧道建设实践中,盾构施工法已成为城市地下隧道建设的主要施工方法,尤其地铁隧道。上海现有和正建的地铁隧道无一例外地采用这一方法施工。而上海同许多沿海城市一样是位于软土广泛分布的地层上,正是盾构隧道结构所处的软土环境导致大量的运营软土盾构隧道发生过量的纵向沉降或不均匀沉降,引起隧道渗水、漏泥或结构局部破坏,有时甚至会影响到隧道的正常运营[20][21]。
因此,深入研究软土盾构隧道纵向变形对隧道结构影响及考虑纵向变形的衬砌结构纵向设计理论是解决软土盾构隧道现存问题的关键,尤其是衬砌结构纵向设计方法。
2 衬砌结构纵向设计现状
目前,国内外对盾构法隧道衬砌结构设计主要采用横向设计。在国内,我国地下铁道及铁路隧道设计规范[6]中推荐使用荷载结构模型,而未考虑纵向变形的影响。《上海市地基基础设计规范》1999版中对盾构隧道纵向变形进行了一定的考虑[7],提出盾构隧道纵向不均匀沉降的影响是不可忽视的。尤其是盾构工作井和区间隧道的连接处;隧道底部下卧土层特性及分层突变处;覆土厚度急剧改变处等,都会有较明显的不均匀沉降。提出在设计中应按照预估的沉降差,设置适量的变形缝。规范还提到在施工阶段和使用阶段,进行隧道结构的横向内力和变形计算时,在必要的时候宜考虑隧道纵向变形对横向内力和变形值的影响。
目前,国内针对软土盾构法隧道采用的设计模型主要为匀质圆环和弹性铰法[13～17],皆可用弹性方程解。前者主要用于使用阶段的设计验算,后者主要用于施工阶段的设计验算。在国外,国际隧道协会(internationaltunnelassociation)在1978年成立了隧道结构模型研究组,收集各会员国采用的地下结构设计模型。并于2000年编写出了《盾构隧道衬砌设计指南》[8],为各国盾构隧道结构的设计指明了基本原则。其中将结构模型分为四类:连续体或不连续体模型、作用与反作用模型、收敛-约束模型和工程类比法。这与我国学者刘建航、侯学渊[5]的分类(经验类比模型;荷载结构模型;地层结构模型;收敛限制模型)基本相同。同时在《盾构法隧道设计指导》中提出在必要时将隧道纵向沉降的影响列入荷载类别的特殊荷载项予以考虑。美国交通运输研究协会在2000年度报告[9]中就提到,很多处于软土中的隧道、管道的破坏或出现问题就是由于纵向不均匀沉降而产生的。最多的一种情况就是由于下卧土层土性沿纵向分布不均匀而产生的纵向不均匀沉降。因此美国交通运输研究协会在2000年提出了隧道“纵向设计”的概念,并计划开始进行这方面的研究工作。由此可见,在现行的设计规范中还没有纵向设计的相关内容,但是,结构的纵向问题对结构的影响已经引起广大学者关注。因此,开展纵向设计相关研究具有重大现实意义。
由于隧道纵向问题属于三维问题,其结构复杂,纵向结构计算模型尚不成熟。但也已经取得了一定的科研成果。在工程实测和室内试验基础上,已建立了一些隧道纵向结构计算模型。目前对软土隧道纵向结构的理论研究主要分为:试验或实测分析法、数值分析法和理论解析法。在理论解析法中根据隧道接缝和螺栓简化方法的不同,日本学者提出了两种隧道纵向结构理论,一种是以村上博智及小泉淳[22]为代表的以轴向、剪切和弯曲弹簧模拟接缝和螺栓、以梁单元模拟衬砌环的梁一弹簧模型,它是将横向梁一弹簧模型移植到了隧道结构纵向(见图3);纵向粱一弹簧模型中每一衬砌环均由一直线粱模拟,各衬砌环间的接缝以弹簧模拟,因而在作纵向分析计算时单元较多,它可以模拟衬砌环和接缝性能有变化的隧道段,但其缺点也是明显的,即一般适合于线性分析,并且由于以单元作为基础,分析过程为矩阵形式,需要通过数值方法实现,所得结果需要进行再一次分析才能得到管片、螺栓应力和接缝张开度等关键数据。另一种模型是以志波由纪夫及川岛一彦[23～25]为代表的等效轴向刚度模型,该方法认为隧道在横向为一均质圆环、在纵向以刚度等效的方法将有环向接缝非连续的结构等效为连续均质圆筒。由于是直接从分析衬砌环向接缝和螺栓的受力变形性能出发得到等效模型,因此计算结果可直接给出管片和螺栓应力,并且在很多情况下可推导得到显式理论解,应用方便,但该方法也有未考虑预应力、只简单被认为是弹性地基上的直梁等缺点,然而,根据目前国内外的研究现状来看,轴向等效刚度方法是当前隧道结构的纵向理论研究中提出的最好的方法。该法为研究盾构隧道纵向问题奠定了坚实的理论基础。
3 盾构隧道结构拼装型式
盾构隧道结构是由管片在环向和纵向通过螺栓连接而成的非连续结构。由于预制钢筋混凝土管片经济、耐久及强度高,所以成为目前国内外的盾构法隧道管片的主要形式。盾构隧道衬砌结构拼装型式有两种:错缝拼装衬砌与通缝拼装衬砌[10][11][12][19]。这两种拼装型式的不同之处在于;错缝拼装衬砌由于相邻环管片间结构刚度沿环向分布的不同,虽然受到的初始荷载基本相同,但结构变形却不同、引起的地层反力不同,地层反力的不同又加剧了结构变形的不同。由于相邻环之间存在联系,如连接螺栓、环面凹凸榫槽和环面间的摩擦又阻碍了结构变形的不同,使结构变形与荷载及地层反力分布的不同限于一定的范围之内。而通缝拼装衬砌由于相邻环管片间结构刚度沿环向分布相同,受到的初始荷载也基本相同。因此,结构变形基本相同、引起的地层反力也基本相同。虽然,通缝拼装衬砌每一环横向变形也受到相邻环的嵌固和约束,但这种约束和影响的效应错缝比通缝更显著。衬砌环间的这种相互作用非常复杂,因此错缝衬砌内力与变形的计算也比较复杂,其计算模型与计算方法还在深入研究之中。
在我国,上海先期施工的盾构法隧道基本采用通缝拼装形式,而上海近期建设的隧道及广州和南京地铁盾构法隧道则全部采用错缝拼装形式,从而说明错缝拼装形式在抵抗纵向变形上优于通缝拼装形式。既然不同的拼装形式有不同力学效果,能够改变衬砌的纵向刚度及控制纵向裂缝和不均匀变形,那么采用更多不同力学效果的拼装形式就成为解决当前软土盾构隧道结构纵向问题的另一关键问题。
4 软土盾构隧道结构存在问题
从当前工程设计的实际应用和理论研究进展分析可得出软土盾构隧道衬砌结构在考虑纵向问题时的不足之处:缺乏与纵向理论要求接近的衬砌形式;现有的纵向理论缺乏与工程实际的结合;衬砌拼装形式单一(不能协调纵向不均匀变形);衬砌管片材料在同一工程中单一;衬砌管片宽度在同一工程中单一;纵向线形不合理。
5 软土盾构隧道纵向设计展望
为克服软土盾构隧道现存问题,必须从以下两方面来解决:
(1) 从软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面进行创新改造。以增大软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度的变化,使软土盾构隧道衬砌结构的纵向刚度具有可控性。而不同刚度的多样的衬砌结构拼装形式是解决软土盾构隧道纵向问题成为可能。
(2) 在纵向设计理论研究及其成果应用上应有所加强。隧道纵向结构性能的研究和横向性能研究相比还处在早期发展阶段,其成果尚未应用到工程设计的实践中。如何将已有的理论研究成果应用于工程设计(即纵向设计),使工程设计更加符合客观现实。这不仅符合当前设计理论发展的趋势,更能实现在设计阶段上就开始着手解决软土盾构隧道现存问题(过量的纵向沉降或不均匀沉降,导致隧道渗水、漏泥或结构局部破坏而影响隧道的正常运营),避免软土盾构隧运营后再进行处理的被动状态,因此,可节约大量资金。
总之,软土盾构隧道结构纵向设计理论,不仅是软土盾构隧道结构设计理论发展的需要,也是社会发展的需要。它不仅具有理论价值,而且更具重要的经济意义和社会意义。
参考文献:
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[3] 刘建航,侯学渊.盾构法隧道[m].北京:中国铁道出版社,1991
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[5] 王如路,周贤浩,等.近年来上海地铁监护发现的问题及对策[a].中国土木工程学会隧道及地下工程学会地下铁道专业委员会第十四届学术交流会论文集[c].2001:239-242
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[9] designandconstructionoftransportationfacilities[r],re searchingreportofatrb,2000
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[15] 朱合华,崔茂玉,杨金松.盾构法衬砌管片的设汁模型与荷载分布的研究[j].岩土工程学报.2000,22(2):190-194
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[19] 黄钟晖.盾构法隧道错缝拼装衬砌受力机理的研究[d].2001:12-86
[20] 林永国.地铁隧道纵向变形结构性能研究[d].2001:8-78
[21] 臧小龙.软土盾构隧道纵向结构变形研究[d].2002:18-86
[22] 小泉淳,村上博智,西野健三.ツ—ルドトネルの?方向特性のモデルイヒにつぃて[a].土木学会论文集[c],1988:79-88
[23] 高松伸行,等.二次覆工されたツ—ルドトンネル?方向曲げ特性のモデル化につぃて[a].土木学会论文集[c].1993:97-106
[24] 志波由纪夫,川岛一彦,大日方尚己,加?尚史.ツ—ルドトネルの耐震解析にる?手方向覆工刚性の评价法[a].土木学会论文集[c].1988:319～327
土木工程隧道论文范文第6篇
关键词：公路隧道；隧道施工；环境保护
中图分类号：U455.1 文献标识码：A 文章编号：1003-8809(2010)-10-0187-01
1、前 言
景婺黄(常)高速公路B1标段线路长4.209km，起讫桩号为K55+290-K59+500，地处婺源县紫阳镇、中云镇境内。沿线地形复杂，植被茂密，基本穿越深山低谷。从施工开始到竣工结束，都始终同绕着“建典型示范，创精品特色”这一目标，根据实际地形地貌，投入了大量的人力、物力，从利用隧道弃渣、弃土场的处理、洞口绿化、废水及废气和噪声的处理等方面人手，在环境保护方面取得了良好的实际效果。
2、洞口绿化工程
景婺黄(常)高速公路中的中云隧道，从设计阶段就将洞口的绿化工程列入设计内容，并明确指出此项工程为环保工程。其具体项目为：隧道进出口绿化用地面积13441m2，植灌木1098m2。植草皮1920m2。
为了减少在隧道进出口草皮被剥离的影响，在隧道进出口修建了一段假隧道(即明洞)，然后再重新种植；同时还修仰式洞门，最大限度减少对原地面的破坏。
3、施工阶段的环保工作
3.1 隧道的洞口施工
采取保护山坡的方法进行隧道洞口施工，即不劈坡进洞，而是先修接长明洞再修洞门，然后采用在明洞里暗洞施工，小型爆破进洞。这样既可保全洞口山坡及生态植物免遭破坏，减小洞口仰坡防护工程，又可保证仰坡的稳定。
3.2 洞内施工
由于采用钻爆开挖、无轨运输、锚喷作业，往往会产生大量粉尘和有毒、有害气体。造成作业面及隧道沿途长时间污染，危害施工人员身心健康，成为制约工程进度、质量、施工安全、机械使用效率低的主要因素之一。在中云隧道施工中，我们采用了一下施工方法：
(1)水封爆破―即在炮眼底部装入炸药后，用木塞或黄泥封严，封口后向孔内注水，再进行爆破。当炸药爆炸时所形成的高温、高压水迅速汽化，然后冷凝形成微小水滴，受爆破波冲击的瞬间微小的水滴和粉尘获得大的功能，加速碰撞而凝结并使粉尘渐渐沉降而不致飞扬。
(2)水幕降尘―其原理是以高压水经喷头雾化成微小水滴而射到空气中，当它与尘粒接触，这些尘粒即附着于水滴上，或与被湿润的尘粒碰撞，而凝聚成较大的颗粒，从而加速沉降，达到降尘的目的。
(3)严格控制隧道超挖。隧道不超挖既减少弃土。少占弃土场场地，又可以节约水泥和大量粗细骨料，减少经济投入。
(4)请教农业专家，变废地为良田。在弃土、弃石上面铺垫一层30-50cm厚的可耕土，利用工地现场的人工粪便作肥料，使可耕土变得更加肥沃，成为优质良田。
4、利用隧道弃渣
隧道施工时难免产生许多废渣，应作妥善放置，不能随便堆放，以免阻塞河道造成水土流失或占用当地农田。对优质石碴可加以利用，如防护用的片石、路面骨料和混凝土集料可分类堆放，以便充分利用，有条件时也可利用荒沟，在其中筑坝填入废碴，变荒沟成良田，增加耕地。
5、弃土场的处理
统筹安排废方堆放点，堆放点远离河道，尽量避免压盖植被，尽可能选择荒地；为防止水土流失、美化环境，应及时压实弃方，并在表面覆盖植被，可种植草皮、灌木或树木；尽量把弃土方整治后用作耕地。隧道工程弃渣点选择在植被稀疏的荒地，弃渣的下部和边角宜砌筑拦渣坝或墙，以防水土流失。
6、对废水、废气的处理
6.1 废水处理
采取所有合理措施，如沉淀池可防止向河流和灌溉水渠直接排放建筑污水。施工管理区污水，生活垃圾要集体处理，不得直接排入水体。机械油料的泄露会引起水污染，所以应加强环境管理，展开环保工作，防患于未然。施工材料如沥青，油料，化学品不宜堆放在民用水井及河流水体附近，应远离河流，并应备有临时遮挡的帆布，防止大风暴雨的冲刷而进入水体；
6.2 废气处理
机动车辆排放物以及排放物的二次衍生物一光化学烟雾等均对水、土有着不同程度的影响，在隧道内施工，除了机动车辆排放物外，还有凿岩时粉尘和放炮后硝烟等废气。湿式凿岩法较好的解决了粉尘对人体的危害，其他气体主要依靠风机和管道清除。施工现场及主要运料道路在无雨的天气，则采用定期洒水，防止尘土飞扬。
7、消除噪音影响
严格执行工业企业噪声标准以防止建筑工人受噪声的侵害，靠近强声源的丁人应带上耳塞和头盔，并限制工作时间。150m内有居民区的施工场所，噪声大的施工工序不能在夜间进行，同时加强机械和车辆的维修以使它们保持较低的噪声。在学校附近路段施工时和校方协议，调整高噪声机械施工的时间。
8、结 语
环境保护是当今世界瞩目的课题，中云隧道的施工结合实际地形地貌，从隧道弃渣、弃土场的处理、洞口绿化、废水及废气和噪声的处理等方面入手，取得了良好的实际效果。
参考文献：
土木工程隧道论文范文第7篇
认识实习学生是以技术人员助手的身份参加土木工程建造的现场施工和管理工作，在实习前已学完所有基础理论课程，以及《钢筋混凝土结构基本构件》，《地基与基础》，《土木工程施工》和《工程造价》等专业课程；在实习中应深入土木工程施工现场，认真实习，获取直接知识，巩固所学理论，完成实习指导人（现场工程师或技术人员）所布置的各项工作任务，培养和锻炼独立分析问题和解决问题的能力。其主要要求为：
1，通过实习了解建筑构造，结构体系及特点；了解某些新建筑，新结构，新施工工艺，新材料和现代化管理方法等。丰富和扩大学生的专业知识领域。
2，通过生产实习，使学生对典型土木工程的单位或分部工程的结构构造，施工技术与施工组织管理等内容进一步加深理解，巩固课堂所学内容。了解拟定典型分部分项工程的施工方案和控制施工进度计划的方法。
3，通过现场实习了解建筑业企业的组织机构及企业经营管理方式；对施工项目经理部的组成，施工成本的控制，生产要素的管理有所了解。
4，参加实际生产工作，灵活运用已学的理论知识解决实际问题，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。
5，学习广大工人和现场技术人员的优秀品质，树立刻苦钻研科学技术为祖国现代化多作贡献的思想。学习土木工程施工质量管理的基本方法；对土木工程施工质量的过程控制有所了解。了解现行的国家有关工程质量检验和管理的标准。
二、实习内容
1，看懂实习工程对象的建筑，结构施工图；
了解工程的性质，规模，生产工艺过程，建筑构造与结构体系，地基与基础特点等，提出个人对设计图纸的见解。
2，参加单位工程或分部工程的施工组织管理工作（完成下列的1~2项）；
①参与拟定施工方案（土方工程和基础工程施工方法，主要承重结构施工方法，屋面工程以及施工技术措施等），并独立完成部分工作。当已有施工方案时，可通过熟悉方案并结合现场实践提出个人见解。
②参与编制工程施工进度计划或施工平面图，当已有此两种资料时，可通过了解编制方法，执行情况和现场管理等提出个人见解。
③完成单项作业设计工作（模板配板设计，土方工程施工设计，整体式钢筋混凝土基础或大型设备基础施工设计，构件预制与安装工程施工设计及装修工程施工设计等）。
④参加或熟悉施工预算的编制；
⑤参加施工项目管理实施规划的拟定。
3，学习1~2个主要工种工程的施工方法，操作要点，主要机具设备及用途，质量要求以及本人提出的合理化建议及设想等；
4，了解施工单位的组织管理系统，各部门的职能和相互关系，了解施工项目经理部的组成，了解各级技术人员的职责与业务范围；
5，了解新技术，新工艺，新材料及现代施工管理方法等的应用，了解施工与管理的新规范；
6，参与现场组织的图纸会审，技术交流，学术讨论会，工作例会，技术革新，现场的质量检查与安全管理等；
7，了解在施工项目管理中各方（业主，承包商，监理单位）的职责；
8，了解施工项目管理的内容和方法。
三、实习程序与实习安排
在实习前，土木工程学院负责对实习学生进行实习动员。生产实习的方式主要有集中实习和分散实习两种，实习学生根据具体情况进行选择。对分散实习这种方式学院事前加强管理（审核接收实习生的单位的情况），事中严格检查（派有经验的教师到实习集中城市检查），事后认真评审（派有施工经验的教师评审生产实习日记，实习报告，并组织答辩）。
实习过程随具体工程而定。
土木工程专业的生产实习一般安排在工程测量，工程材料，钢筋混凝土结构，土木工程施工等相关课程结束后开始，在第六学期末和第七学期初之间进行（有时需利用一部分的暑假时间），时间为一周。
四、实习方法与实习指导
生产实习的组织形式主要有集中实习和分散实习两种。
1，集中实习：由土木工程学院组织实习队，委派带队教师带领实习生在事先联系好的实习单位，学生服从分配，积极主动的到所派遣工地进行实习，到工地后应尽快地了解所在实习单位的组织结构及工程情况，主动找实习指导人联系，服从指导人的安排，为圆满地完成实习任务而努力工作。
2，分散实习：由实习学生自己联系实习单位。实习生在联系好。习单位后及时将联系实习回执（见附录一）寄给土木工程学院教学办公室，经审核同意后方可进行实习；学生进入实习工地后，在现场实习指导人（工地上具有一定职称技术管理人员）的指导下，根据实习大纲要求和实习项目的特点制定实习计划；在实习期间，实习生应与指导人经常保持联系，并按照计划完成生产实习的各部分实习内容，记录实习日记，自觉遵守实习纪律和有关规章制度，接受日常实习考评，在分散实习生较集中的城市，土木工程学院委派教师进行期间检查和指导。实习结束后，应认真整理和完成有关实习成果，并接受实习答辩。
五、实习总结
实习单位应选择有一定施工水平和技术能力的施工企业，不宜选择设计单位，业主单位和工程监理单位作为实习单位。实习对象应选择中型的工业与民用建筑工程，其结构类型应以钢筋混凝土结构，多层砖混结构，装配式单层工业厂房为主，所选项目，应尽可能在基础和主体结构施工高峰时期，以一个项目为主要实习对象并兼顾其他分部分项工程，实习期间应参加两个以上分部分项工程的施工。实习单位应具备中级以上技术职称施工技术与管理人员。
土木工程实习计划书一、实习目的
将学习的理论知识运用于实践当中，反过来还能检验书本上理论的正确性，有利于融会贯通。同时，也能开拓视野，完善自己的知识结构，达到锻炼能力的目的。让我们对本专业知识形成一个客观，理性的认识，从而不与社会现实相脱节。
二、实习时间
20xx年xx月xx日至20xx年xx月xx日
三、实习地点
xxxx地区
实习团队：土木工程道桥专业全体师生。
四、实习要求
（1）实际观察各种路桥模型，理论联系实际，认识并了解路桥的结构。
（2）通过自己实地的观察并记录，了解公路的交通量，计算一般地市内公路桥梁的交通压力。
（3）了解板的配筋方法、施工要领。
（4）了解桥梁交通中的作用、及其与道路线型的主从关系。
（5）了解桥址选择依据，及其与河流走向的关系的内容和要求。
（6）了解立交在城市交通中的作用及其主要组成部分。
（7）了解桥梁、板桥、斜拉桥等的结构构造特点。
五、实习内容
实习期问我们一共听了两个讲座，分别由老师给我们讲述了专业方面的最新成果与进展。即河南理工大学土木工程学院土木工程道桥教研室的李辉老师与褚怀宝老师讲的，给我们做的是关于道路工程及隧道工程的报告，甘老师从道路工程的起源讲到最新一些道路发展的现状，从能源与环境的关系着重强调了，做为新一代的祖国建设者不仅要存结构上，形式上令人满意，还要做到节约，与环境的相和谐的发展观。以下为简要记录：道路工程学是从事道路的规划、勘测、设计、施工、养护等的一门应用科学和技术，是土木工程的一个分支。道路通常是指为陆地交通运输服务，通行各种机动车、人畜力车、驮骑牲畜及行人的各种路的统称。道路按使用性质分为城市道路、公路、厂矿道路、农村道路、林区道路等。城市高速干道和高速公路则是交通出入受到控制的、高速行驶的汽车专用道路。道路工程历史源远流长。历最早的原始社会人群，因生活和生产的需要，形成天然原始的人行小径。以后要求有更好的道路，取土填坑，架木过溪，以利通行。当人类由原始农业到驯养牲畜后，逐渐利用牛、马、骆驼等乘骑或驮运。这种生产力的飞跃进一步要求更适用的道路，因而出现驮运道。
道路工程学的研究内容主要有：道路网规划和路线勘测设计、路基工程、路面工程、道路排水工程、桥涵工程、隧道工程、附属设施工程和养护工程等。道路网规划应考虑各种交通运输综合功能的协调发展，路网布局的完善。路线勘测设计应选定技术经济化的路线，对平、纵、横三个面进行综合设计，力争平面短捷舒顺、纵坡平缓均匀、横断面稳定经济，以求保证设计车速、缩短行车时问、提高汽车周转率。对路基、路面、桥梁、隧道、排水等构造物进行精心设计，在保证质量的条件卜降低施工、养护、运营和交通管理等费用。
路基既是路线的主体，又是路面的基础并与路面共同承受车辆荷载。路基按其断面的填挖情况分为路堤式、路堑式、半填半挖式三类。路肩是路面两侧路基边绦以内地带，用以支护路面、供临时停靠车辆或行人步行之用。路基土石方工程按开挖的难易分为土方工程与石方工程。路基工程在道路建设中，工程量大、占地广，常为控制施工进度的关键，故要求尽可能与沿线农田水利建设相结合并力争节约用地；按照标准设计，严格控制施工质量，保证路基具有足够的强度和稳定性；搞好排水和防护加固工程，沿河路基应注意不被洪水淹没冲毁；填方工程应慎选土质并分层夯实，对其密实度和含水量进行现场控制；冰冻地区还应设置防冻层或设置隔水层和隔温层，切断毛细水，减少负温差的不利影响；当路线通过悬岩峭壁需修建悬出路台或半山桥，陡峻坡则需修筑挡墙、石砌护坡或护脚等工程以保证路基和山体的稳定；当路线不能避让必须通过特殊或不良地质、水文的地区或路段时，路基工程应针对其具体情况和特征，采取防治措施。为适应行车作用和自然因素的影响，在路基上行车道范围内，用各种筑路材料修筑多层次的坚固、稳定、平整和一定粗糙度的路面。其构造一般由面层、基层（承重层）、垫层组成，表面应做成路拱以利排水。路面按其使用特性分为高、次高、中级、低级路面四级。按其在荷载作用下的力学特性，路面可分为刚性路面和柔性路面。水的作用是造成路基、路面和沿线构筑物的病害和冲毁的主因。
根据来源不同分为地表水和地下水。地表水若沿道路表面流向或渗入路基土内时，可能将冲毁路基的路肩和边坡以及路面；地下水能使路基湿软，降低土基强度和路面承载力，严重时可引起翻浆或边坡滑坍，导致交通中断。排水工程要与水利灌溉相配合，地面排水和地下排水兼顾，路基路面排水与桥涵工程相结合。
总的要求是查明情况，全面考虑，因地制宜，就地取材，防重于治，经济适用，多种措施，综合治理，构成一个统一的排水系统。
褚怀宝老师讲到隧道和地下工程随着我国经济和人民生活水平的提高而进一步发展和推广。隧道和地下工程已经是解决我国交通和工业的和很有前景的一门科学。隧道是一1种地下工程结构物，通常是指修筑在地下或山体内部，两端有出入口，供车辆、行人、水流及管线通过的通道。隧道一般包括交通运输方面的铁路、公路、航运和人行隧道；城市地下铁路和海底、水底隧道；军事工程的各种国防坑道；水利发电工程方面的各种水工隧道或隧洞等。
隧道工程是指从事研究和建造各种隧道的规划、勘测、设计、施工和养护的应用科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。目前，大部分隧道的设置以交通运输为主要目的，穿越山岭、河流、港湾等障碍，修建地下铁道，缩短交通线路，改善线形，可提到车辆行驶速度，以获得良好的经济效益和社会效益。除此之外，在水电工程中设置各类水工隧道可实现引水、排水、通风等目的；在市政工程中，设置各类公共隧道可实现污水排放、管线铺设等目的。隧道的这些功能，决定了其一般在长度方向上有较大的尺寸，多数长度为几千米道几十千米，有的甚至更长。而横断面的尺寸则相对较小，一般仅几米到几十米。断面较小的隧道，一般不作为交通设施，仅用于污水排放和水、气管道、电缆、通讯线路等敷设用途，这些通道常常也被称为隧硐、导沟、管沟等。断面较大、长度较短的隧道所形成的地下空问，一般有其专用功能，如作为地下变电站、地下停车场、地下仓库、地下广场等。
六、实习总结
首先，利用隧道可以实现各种运输线路直线等穿越山岭而不必盘山绕岭。
其次，隧道还可以改善线路中的车辆运行情况和提高线路的运行能力。
其三，隧道是一项隐蔽在地下、水下或山体内部的重要结构。
土木工程隧道论文范文第8篇
关键词：木寨岭隧道；工程地质问题；分析；探讨
中图分类号： U45 文献标识码： A
1工程概况
拟建木寨岭隧道为渭武高速的控制性工程，位于甘肃省岷县与漳县的交界地段，穿越渭河一级支流漳河与黄河一级支流洮河的分水岭木寨岭。隧道采用分离式单斜设计，其中左线全长15205m，右线全长15160m，左右线间距40-50m，洞身最大埋深约629m。进出口高差约200m，平均坡降1.3%。隧道设三座斜井，长度1.2-1.8 km。
2隧址区工程地质特征
2.1 地形地貌
木寨岭隧道位于西秦岭低中山区，穿越漳河与洮河的分水岭木寨岭。隧址区海拔较高，山势陡峻，沟谷深切呈“V”字型，自然坡度多大于50°。地面高程2416～3133m，相对高差717m。山脊岩体，风化严重，节理发育；山坡为坡积、残积及第四纪薄层风积黄土覆盖，水土流失比较严重；沟谷狭窄，少阶地。
2.2 地层岩性
隧址区地层岩性复杂，主要有第四系全新统坡洪积碎石土，古近系砂砾岩，二叠系砂岩、炭质板岩和石炭系砂岩、砾岩、炭质板岩，断层压碎岩等。其中炭质板岩分布占全段约80%。
2.3 地质构造
隧址区位于秦岭-昆仑纬向构造体系，属西秦岭地槽褶皱系的中支秦岭海西―印支褶皱带。构造线总体呈东西―近东西向南凸的弧形展布。区内褶皱带活动强烈，走向断层发育，地质构造极为复杂，类型多样。与与木寨岭隧道有关的构造带主要为大草滩复背斜构造带，褶皱特征：轴线呈 NWW―EW 向的“S”形展布，长 200 余公里，宽 20-40km，核部为上泥盆统、两翼为石炭系、二叠系地层，其翼角为50-70°。该构造带由一系列断层束和褶皱带组成。
木寨岭隧道全部位于大草滩复背斜南翼，与之有关的断裂主要为美武-新寺断裂带F1。断层走向100-115°，以北倾为主，倾角30°～70°，压扭性特征显著，曾发生过向西错动，由多条行的断层束组成。根据现场调查，隧址区发育有多个褶皱构造和十余条断层构造，其中褶皱主要有大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水沟背斜和南水沟向斜；断层主要有f1、f2、f3、f4 、f5、f6 、f7、f8、f9 、f10、f11和f12，这些断裂按其展布方向以北西西向为主，大多数被第四系松散层覆盖，但地貌上比较明显。
2.4水文地质特征
隧址区地下水的形成受地形地貌，岩性、构造、气象等多种因素控制和影响，特别是在构造作用下，断层破碎带，褶皱带，节理密集带、岩性接触带，以及在灰岩带溶蚀发育区为地下水的贮存运移创造了良好的内部条件。本区地下水类型主要有第四系孔隙潜水，基岩裂隙水，灰岩岩溶水等，其中以基岩裂隙水、特别是构造裂隙水分别最广泛，富水性最好。
3隧道面临的主要工程地质问题浅析
木寨岭隧道穿越区地形地貌复杂，地层岩性变化大，地质构造发育（11条断层带和多个褶皱带），水文地质条件复杂，总体工程地质条件差。根据该隧道长大深埋的特点及隧址区特有的工程地质条件，隧道将主要面临以下工程地质问题，隧道勘察设计是应引起足够重视。
3.1、构造复杂性及隧道围岩稳定性问题
木寨岭隧道位于西秦岭地槽皱系的北支秦岭海西-印支褶皱带，地质构造极其复杂。根据区域地质资料分析及本次工程地质调查成果，隧道穿越段发育有6个向斜、背斜构造和12条断层破碎带，分别为大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水沟背斜和南水沟向斜；f1、f2、f3、f4 、f5、f6 、f7、f8、f9 、f10、f11和f12。这些褶皱和断层破碎带直接导致隧道穿越地层岩体破碎，洞身稳定性差，且断层带的导水作用造成隧道涌水量大，易发生涌水事故。因此，查明隧址区构造带的性质和特征及其对隧道围岩稳定性的影响是该隧道勘察的主要任务之一。
3.2、岩溶问题
根据本次工程地质调查成果，隧道里程AK211+040～AK211+600段为石炭系下统的灰岩分布地段，石灰岩在地下水渗流过程中易发生溶蚀现象形成溶洞。大中型溶洞的存在直接影响隧道施工时洞身的稳定性，同时充满地下水的溶洞易造成施工时的突然涌水事故。因此，是否有溶洞存在及溶洞的分布特征和充水情况也是该隧道勘察需查明的关键性工程地质问题之一。
3.3、水文地质及隧道涌水量预测问题
水文地质条件是隧道设计的基本地质依据之一，且涌水灾害时隧道施工中最主要的灾害之一，严重危及隧道施工安全，影响施工进度。木寨岭隧道地表沟谷发育，隧道穿越地层变化较大，且发育多条构造破碎带。这样构造破碎带极易成为地下水赋存及导水通道。因此，查明隧址区的水文地质条件并准确的预测隧道涌水量也是该隧道勘察的关键性任务之一。
3.4、高地应力及软岩大变形问题
根据区域地质资料分析，并参考兰渝铁路木寨岭隧道实测地应力资料，木寨岭穿越区属高地应力-极高应力状态。高地应力对硬质岩易产生岩爆，影响施工安全；对软质岩易造成洞身围岩大变形，影响隧道施工安全和施工质量。跟据兰渝铁路木寨岭隧道及G212国道木寨岭隧道开挖调查情况来看，隧址区围岩主要为较软岩及软岩，其最主要的工程地质为软岩大变形问题。因此，查明隧址区地应力分布状态及分布特征也是该隧道勘察的关键性任务之一。
4结论
综上所述，渭武高速木寨岭隧道工程地质条件复杂，面临的主要工程地质问题有构造复杂性及隧道围岩稳定性问题，岩溶问题、水文地质及隧道涌水量预测问题和高地应力及软岩大变形问题。隧道勘察时需引起足够的重视，并对以上工程地质问题采取针对性的勘察措施，以确保勘察精度满足设计要求。
参考文献：
[1] 中交第一公路勘察设计研究院有限公司.JTG C20－2011,公路工程地质勘察规范[S]
[2]巨小强,木寨岭隧道越岭区区域地应力特征分析及应用[J],西部探矿工程；
土木工程隧道论文范文第9篇
[关键词]土木工程 教学内容 教学模式
[中图分类号] TU7-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0079-03
我国土木工程建设有着飞快的进步，房地产产业和住宅的大发展、高速公路和高速铁路网的迅猛兴起，增强了我国的综合实力。城市建设中的基坑开挖不仅越来越深，而且开挖对周围环境的影响越发敏感；全国30多座城市已建或在建地铁，大冶露天铁矿开采的边坡高度达到800多米，海底隧道、煤矿开采的深度最深达到1000多米。同时，近些年我国工程建设中事故频发，如杭州风情大道地铁基坑倒塌事故、上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故、青岛输油管道爆炸事件。因此，我国对工程建设场地选址及场地内地质条件要求越来越高，水文与工程地质工作是土木工程建设重要的、不可缺少的基础工作。
1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》，将原来的结构、桥梁、道路、岩土、矿井建设、城镇建设等8个专业合并为土木工程专业，成为一个宽口径的大专业土木工程，具有内涵广泛、支系众多、科目复杂的特点，涵盖领域极为广泛，对学科全貌充分认识与把握，以期培养出的学生“理论基础扎实，专业知识面广，实践能力强，综合素质高，并有较强的科技运用、推广、转换能力”。[1] [2]土木工程概论课程涵盖工业与民用建筑、交通土建、地下工程、岩土工程、市政工程、水利水电工程及国防工程等广泛领域。[3] [4] [5]通过对土木工程概论课程的学习，对刚进入大学的水文与工程地质专业学生以后从事土木工程相关的勘察、设计、施工、监理、管理等领域从事技术或管理工作有个较为全面的认识。
一、水文与地质专业对土木工程的重要性
资源开发和基础建设在国民经济中有着十分重要的意义。道路桥梁建设、煤矿资源调查等项目开展初期和建设过程中都必须对工程地质自然灾害、水文与工程地质条件、不良地质现象及工程对周围环境的影响进行评价和调查。资源开发利用、基础设施建设造成的水文与工程地质条件的恶化，对人类的生产和生活造成极大的影响，如采矿导致的地面沉降、人工开挖对边坡稳定性的影响、尾矿库对地下水的污染、水库蓄水诱发区域性地震，特别是近年来由于经济发展导致的全国大范围的雾霾天气。故此在各类地质环境评价、资源开发利用以及地基基础工程建设等过程中，不仅需要从业人员懂得水文与工程地质专业知识，而且会科学管理各种工程。但从现实情况来看，高级应用型技术人才普遍不足。
水文与工程地质的毕业生，既有厚实的专业理论基础、宽广的专业知识，又有较强的实践技能，可在大型工矿企业、城市、城镇从事给排水、地下水及区域环境评价等方面从事水文地质调查工作，也可在有关部门从事飞机场、港口、海岸带海洋环境、铁路、公路、隧道、水库等土木工程方面的工程地质勘查工作。
二、土木工程概论课程的特点
（一）涵盖内容全面
本课程包括材料力学和结构概念、建筑工程类型及施工工艺、飞机场工程的选址及建设、地下工程类型及施工工艺、桥梁工程的类型及施工工艺、道路工程的选线及种类、铁路工程、海口工程、给排水工程、海洋工程、土木工程中的灾害等内容，其中不仅涉及材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构等力学内容，还涉及规划、施工及监理方面的内容，因此学好这门课程，对于刚跨进高等学校大门的水文与工程地质专业的学生而言，理解本专业的培养目标意义重大。
（二）发展变化快
土木工程虽然是一门古老的学科，但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断深化、不断拓展。
（三）应用性广
随着城市化的发展，我国对能源需求越来越大，高层及超高层建筑越来越多，建筑基础形式多以桩基础等深基础为主，这不仅要求水文与工程地质专业毕业生掌握扎实的专业基础知识，同时又为毕业生就业提供了更多的机会。
三、土木工程概论课程存在的不足
（一）教材内容的滞后
土木工程建设种类、规模发展日新月异，由于时效性，教材不可能及时反映土木工程的变化，已淘汰的施工工艺技术甚至还有可能在现有的教材中出现。
（二）课堂教学方式不丰富
土木工程概论课程涉及的工程种类多、工程性很强。现代多媒体的运用相较于传统的黑板教学而言，能够大大提高教学效率，在很短的时间内扩大了学生的知识面。涉及高层建筑、桥梁、隧道等工程的施工工艺的流程、各种施工机械的操作过程，学生如不到工地现场则不能很好地掌握关键施工技术，这就导致教学效果不理想，学生对知识的掌握不牢靠。
（三）教学素材收集难
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面，其覆盖面相当广泛，要收集各种工程的典型性素材有相当的难度。
四、土木工程概论课程教学改革
（一）精选教学内容
土木工程概论课程的教学目标是开拓学生土木工程的视野、培养学生土木工程的意识、激发学生持久的学习动力。因此在讲课时可选择生动宏伟的建设场景和案例，如上海中心基坑施工、广州东塔基坑施工、三峡大坝工程、港珠澳大桥建设及世界各地的海底隧道工程等，以此来让学生建立土木工程的整体和发展思维，从而提高他们学习后续课程的兴趣和质量。同时，在教学中将学生带到实际工程现场，进行现场教学，让学生提前接触生产实际，掌握一些现场施工的知识，为他们走向工作岗位奠定坚实基础。
（二）采用形式多样的教学方法
为激发学生学习兴趣、提高课堂效率，各种如桥梁类型、隧道类型、飞机场形式等可以用静态多媒体直观、形象地展现出来，以此提高学生对工程的直观认识，加深学生的理论知识，以较少的教学时间收到很好的教学效果。土木工程概论内容丰富多彩，为避免课程内容变得枯燥无味，教师在课堂教学中不应仅仅以静态图片的形式向学生讲解土木工程的有关概念、理论，这样易让学生产生厌学情绪。课间播放一些隧道施工、深基坑维护施工的教学短片，如人工挖孔桩、港珠澳大桥施工录像、广州东塔的施工动画、管桩打入施工过程、双排桩施工过程、锚杆支护施工过程、越江隧道施工动画、边坡加固施工过程。通过教学录像的播放，让学生掌握各种土木工程的施工方法。
（三）穿插专题讲座
为了让学生了解土木工程的最新发展状况，针对新近的一些深大基坑工程、桥梁工程及土木工程方面的试验平台做专题讲座，如上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故分析、上海中心深基坑支护工程、港珠澳大桥施工、国内外离心机试验、动态空心圆柱剪切试验等。随着城镇化的进展，近年来淮南新建了一批深基坑工程、桥梁工程、隧道工程。在教学过程中，邀请现场技术人员到课堂上来给学生做讲座，如进行过“搅拌桩维护施工”、“地下连续墙施工”、“拉森板桩维护施工”、“地下空间施工”、“打入桩施工”等专题讲座。专题讲座不仅充实了教学内容、开拓了学生的知识面，而且能引导学生从事土木工程的就业方向。
（四）知名人物及实验平台介绍
为增加水文与工程地质专业学生对国内外高校土木工程专业的认识及针对部分学生今后考研的情况，教师在讲解到各种土木工程时，可穿插些相关的历史人物、当代知名学者及国内的一些重点实验室的介绍。如讲到桥梁工程时，可讲一讲茅以升事迹、卢沟桥事件、国内外知名高校桥梁工程专业的知名学者及同济大学的桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室；讲到地下工程时，可介绍同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室的离心机试验机、动态空心圆柱剪切仪；讲到铁路工程时，可介绍一下中国首位铁路工程师詹天佑、同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室；讲建筑工程时，可说一说建筑大师贝聿铭的杰出成就等；讲到土木工程灾害时，可介绍同济大学的土木工程防灾国家重点实验室。
（五）新近知名土木工程建筑介绍
国内外的知名建筑发展日新月异，现有的教材很难跟上其发展变化。因此，在讲授土木工程概论时，应介绍国内外最新的土木工程建设进展，以增加本课程的时效性，从而激发学生的学习热情。讲土木工程材料时，可穿插装修材料的最新发展状况；讲高层建筑时，可介绍国内正在建设的摩天大厦，如上海中心大厦；讲桥梁工程时，可穿插东海大桥、杭州湾大桥的建设情况；讲高铁建设工程时，可结合京福高铁来讲；讲水利工程时，可以介绍一下我国西南地区正在建设的水电站，如向家坝水电站、白鹤滩水电站以及金沙江、雅砻江、大渡河等“三江”水电基地。通过讲解一些知名重大工程建设的情况，可以拉近水文与工程地质专业学生与土木工程之间的距离，以此激发学生学习本门课程的兴趣。
（六）授课教师的优选与培养
土木工程概论涉及现有的各种工程，要求授课教师不仅要具有宽广的知识面，而且要有丰富的实践经验，为此要选具有丰富科研经历的教师授课本门课程。近年来，由于高等学校招生规模的扩大和高校教师数量的不足，尤其是有一批青年教师缺乏实践经验，致使土木工程概论的教学存在一些问题。因此，不仅要求有经验的教师对年轻教师进行传、帮、带，鼓励年轻教师参与相关研究课题中，而且为了掌握土木工程的最新进展，年轻教师要经常参加国内外的相关学术会议，在寒暑假期间，尽量去工地实习、锻炼，掌握现场施工的细节，不断更新土木工程概论的教学内容。
五、结论
土木工程概论课程教学改革可起到几点作用：1.提高学生学习土木工程概论课程的兴趣、效率，激发了水文与工程地质专业学生将来从事土木工程建设的热情。2.使学生更深刻地认识到土木工程概论课程的重要性，加深理解水文工程地质对各类工程的影响，以及各类工程与水文工程地质间的相互作用与关系。3.提高了学生在土木工程建设中，保护水文与工程地质环境的自觉性，能够让学生认识并分析不良水文与工程地质条件，并能针对具体问题提出处理措施。
[ 注 释 ]
[1] 傅光耀.关于土木工程专业建筑工程方向教学改革的探讨[J].高等建筑教育，2001（1）：25-26.
[2] 王清标，初明祥，胡永强.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践，2012（4）：75-77.
[3] 王琰，周戒.对现代土木工程专业教育的几点探讨[J].高等建筑教育，2003（3）：12-14.
土木工程隧道论文范文第10篇
关键词:地下隧道；新奥法；施工
中图分类号：TQ639.2 文献标识码：A 文章编号：
引言
《地下工程》作为土木工程专业道路桥梁方向的一门专业必修课，不仅在土木工程类院校的教学和课题研究中占有非常重要的地位，对于高速公路山岭隧道建设的管理、施工、设计、监理也显得尤为重要[1]。通过本学期以来近半年的学习，此课程分别从隧道的勘察、设计，围岩压力，钻爆发、盾构法施工等领让我们对地下工程有了由感性到理性的认识。
其中，新奥法由于在国内各大隧道工程施工中被广泛应用，自然而然地成为了自始至终贯穿于课程的重点内容。
1 概述
新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称。原文是New Austria Tunneling Method简写为NAIM。与法国称为的收敛—约束法或有些国家所称的动态观测设计施工方法的基本原则相一致。[2]传统的矿山法施工,为地下隧道暗挖施工技术奠定了基础。上世纪60年代,喷射混凝土和锚杆技术的出现,使得新奥地利施工法得以被提出。新奥法的基本观点是把岩体视为连续介质，在粘、弹、塑性理论指导下，根据在围岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到破坏有一个时间效应，通过适时构筑柔性、薄层且能与围岩紧贴的初期支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩体本身为支护结构的主要组成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的承载圈，从而形成长期稳定的支护结构。[3]其核心内容是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测加监控来指导地下工程的设计与施工。
事实证明,在铁路隧道设计施工中采用新奥法,可节省大量木材,改善施工条件,也为大型施工机械化作业提供了条件。但就目前情况看，隧道施工中还经常出现塌方现象，这充分说明对新奥法的使用还掌握得不好。[4]
2 新奥法的基本原则
新奥法的基本施工原则可归纳为“少扰动、早喷锚、勤两侧、金封闭”。
(1)隧道的承载部分主要是围岩;尽可能不破坏围岩强度;极力防止围岩松动;
(2)避免围岩处于单轴及两轴受力状态;
(3)适时进行衬砌;衬砌要薄,以防止产生弯矩;用钢筋网、锚杆加强衬砌而不要增加厚度;
(4)依据围岩变形量测来决定衬砌方法和时间;
(5)衬砌不能有缺口,以保证圆环作用;圆化衬砌棱角,以避免应力集中;
3 施工方法分类
施工方法根据断面分块情况和开挖顺序分类如下:
3.1全断面法
常用在I一11类硬岩中,利于组织大型机械化作业,提高施工速度,可采用深孔爆破。
3.2台阶法
长台阶法一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨,施工中上、下部可配属同类型较大型机械平行作业或交替作业。在短隧道或工一n类硬岩长隧道可一次将上半断面挖通后,再挖下半断面。当施工干扰少,机械配套,测量较简单,可进行单项作业。
短台阶法上台阶长度小于5倍洞跨,但大于1一1.5倍洞跨,适用于W一V类围岩,可缩短仰拱封闭时间,改善初期支护受力条件,但上台阶施工干扰较大。
超短台阶法上台阶仅超前3m-5m,断面闭合较快。此法多用于机械化程度不高的各类围岩地段,当遇软弱围岩时需慎重考虑,必要时采用辅助施工措施稳定开挖工作面以保证施工安全。
3.3分部开挖法
台阶分部开挖法(环形开挖留核心法)适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。核心土支挡开挖工作面,利于及时施作拱部初期支护,增强开挖工作面稳定。在拱保护下开挖核心土,安全性好,一般环形开挖进尺为0.sm~1.Om左右,不宜过长,上下台阶可用单臂掘进机开挖。上下台阶距离在洞跨10m左右时取一倍洞跨,洞跨为sm左右时可取2倍洞跨;
单侧壁导坑法适合于围岩较差、跨度大、地表沉陷难于控制时。此法单侧壁导坑超前,中部和另一侧断面采用正台阶法施工,故兼有正台阶法和双侧导坑法的优点,且洞跨可随机械设备和施工条件决定;
双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道,地表下沉量要求严格,围岩条件特别差时配合辅助施工方法安全可靠,但是速度慢、造价高。采用台阶法施工时,下半断面的落底和封闭应在上部断面初期支护基本稳定后进行。新奥法施工应根据地质和施工机具条件,尽量采用对围岩扰动少的开挖支护方法。[5]
4 目前新奥法存在的缺点
首先,新奥法需要进行专业的爆破设计,涉及到炮眼的布置及深度,还有每次所要装的药量,若设计不合理则有可能在放炮的过程中扰乱周围围岩的性状,造成开挖面过大即超挖或者会造成大面积欠挖。[6]
其次与断面(即掌子面或齐头)测量放样也有很大关系,若施工中测量控制不好,往往也会给施工带来麻烦或是超挖或是欠挖。
再次在开挖放炮、出渣后需要一段时间来进行人工初喷(即初期支护),造成工序循环间隔时间长。虽然新奥法在施工过程中还存在一些缺点,但是与传统的施工方法相比,还是先进了不少,相信随着科学技术的不断发展以及广大一线技术工人和科学工作者的努力,新奥法一定能不断得到完善,在祖国的基础建设中发挥重要作用。
5 结论
通过对《地下工程》的课程学习和总结，得出以下结论：新奥法是在总结前人的隧道工程经验后提出的一套隧道设计、施工新技术。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，将经验、量测和理论相结合，形成的一种隧道工程新概念和方法。新奥法作为一种概念提出来，确实是正确的，但是在应用上却不能僵化，如果生搬硬套新奥法中的某些施工技术，施工措施，不去理解新奥法这一概念的真谛而导致施工中的失败，是在所难免的。一般情况下，使用新奥法，都离不开控制爆破、锚喷支护与变形观测这三种手段。在地下工程开挖中，新奥法这一概念在我国已被广泛接受，但其施工方法是建立在钻爆法基础上，它更适用于较坚硬的岩层，对松软、破碎或粘结强度较差的地层，根据实际情况及时修改设计，改变施工方法，从而达到安全经济的目的。虽然新奥法在施工过程中还存在一些缺点,但是与传统的施工方法相比,还是先进了不少,相信随着科学技术的不断发展以及广大一线技术工人和科学工作者的努力,新奥法一定能不断得到完善,在祖国的基础建设中发挥重要作用。
参考文献
［1］贾仁辉，王成.隧道工程（第三版）[M].重庆：重庆大学出版社,2013.
［2］杨哲峰，高勇.地下隧道新奥法施工综述[J].水利规划与设计,2003, 21(4);40-48.
［3］贺宝桥.新奥法设计施工的原理[J].中国水运，2008，8 (6)：197-198.
［4］代高飞，应 松，夏才初等.高速公路隧道新奥法施工监控量测［J］．重庆大学学报:自然科学版，2004，27(2): 132－135．
土木工程隧道论文范文第11篇
土木建筑施工领域是我国各行业中事故多发，因工致病、致残、致死较多的高危行业。国家安监总局统计数据分析显示，2009年，建筑施工坍塌坠落较大以上事故多发，因施救不当造成的重大、较大事故时有发生，包括非金属矿、尾矿库、隧道施工、铁路交通等行业较大涉险事故时有发生，安全生产形势不容乐观。可见，土木建筑施工安全技术与工程是目前需要重点研究和建设的重要方向。2002年，石家庄铁道大学（以下简称“我校”）在国内率先开设并确立了以土木施工安全技术为特色的土木安全工程专业发展方向，依托我校具有丰富的办学经验、雄厚的师资力量和良好的教学条件的国家特色专业——土木工程专业，为安全工程专业的建设和发展构筑了坚实的办学平台。
安全学科是理、工、文、法、管、医等学科的新兴、综合、交叉学科，土木工程也涵盖了建筑工程、交通土建、地下工程等近十个专业。因而，土木安全技术与工程要求学生应掌握的专业基础知识非常广泛，不但要求学生具备传统安全工程专业教学培养模式中最基本的“懂技术、会管理”，而且要求具备土木安全工程的实践技能，即综合性强、专业性强、实践性强的安全技术人才。由此可见，土木安全工程专业培养过程中实践的重要性，必须贯彻以实践教学为核心的办学理念。
伴随着现代化实践教学方法在高等院校专业教学领域中日渐广泛的运用，安全工程专业实践教学模式也开始萌生、发育与发展，并显示出强大的生命力，在土木安全工程人才培养方面发挥了不可替代的作用。
一、实践教学的特色办学理念
实践教学是指在整个教学过程中，学生通过参加一定的实践活动，把知识运用于实践的教学环节。通常，实践教学是为配合理论教学培养学生分析和解决问题的能力，加强专业训练和锻炼学生实践能力而设置的教学环节。
在高等教育强调重基础、淡专业、宽口径的培养模式下，安全工程的教学培养体系中，学生四年中大部分时间在学习公共基础课、人文社科类课程。同时，安全专业要求必须开设的安全类基础课和平台课也需要大量理论学时，由于受到本科教育年限和总学时的限制，特色专业技术类课程学时安排非常紧张，很多对于学生毕业后在实际工作中非常实用和现场特别紧缺的技术课程无法开设，课程设置困难，顾此失彼，课时捉襟见肘。
安全科学的交叉性造成了学生需要几乎所有科学的相关知识基础。在教学课时极为有限的条件下，专业课程设置受到限制，而且相应的专业基础、技术基础、实践环节、课程设计等内容无法跟上，违反了教学规律，学生学习后达不到希望的效果。[3]
为了解决这一问题，在土木安全工程培养模式中，确立了以实践教学为特色的办学理念。将实践教学模式贯穿课堂、专业课程实验、专业课程设计、实习环节、毕业论文以及课外活动之中。在教学中培养学生的实践能力，加大实践教学比重，抓基础、重实践，理论与实践相结合，以实践促进对理论的学习兴趣和学习效率。通过实践教学，在学习中对学生的科学思维方法、工程实践能力和创新意识进行实战性演习。
二、实践教学模式的建设与应用
如何在利用好学校现有资源的基础上，加大对土木安全工程专业的实践教学的改革与实践，建立更为“接近土木施工现场安全”的实践教学培养模式，是摆在我校安全工程系面前的一个亟待解决的客观问题。而且只有改革实践教学环节，才能更好地适应国家高等教育体制改革，才能办出特色，专业才能得以更好地生存与发展。经过不断探索，总结出以实践为特色的土木安全工程教学模式的建立，需要重点抓好课堂教学实践、课程设计实践、实习环节实践和毕业设计实践四个关键模块。
1.课堂教学以实践为导向
贯彻实践教学特色理念，首先是把以实践教学为核心的办学思想融入课堂教学。安全工程通过生产活动中各种事故分析为途径，应用自然科学技术和管理科学知识，识别和预测生产生活中存在的不安全因素，分析事故发生的原因和机理，并采取有效控制措施防止事故发生，这一科学技术知识体系是一门实践性、经验性非常强的工程学科。
在教学中，结合安全工程专业“安全管理学”、“安全学原理”等部分较为抽象的课程，教师采用计算机辅助教学，运用多媒体电子课件、图文影像纪录片、事故案例分析教学、事故情境模拟等方式进行授课，引导学生通过对事故分析、企业安全管理方法学习和考察等实践性活动，加强对事故理论和现代安全管理思想理念的掌握，建立和运用实践教学思想，吸引学生将精力集中到课堂教学内容之中，有效克服安全工程专业理论教学枯燥脱离实际、泛泛空谈、学而无用的被动局面。此外，鼓励学生自导自演DV小品，加强安全意识和安全文化的宣传教育。
在“土木安全工程”、“安全事故分析与处理”、“爆炸安全技术”、“灾害防治理论与技术”等课程中，教师采取动画演示、网络互动视频教学、事故案例分析教学，增加学生对理论学习的感官刺激，培养学习兴趣，引导学生通过对事故分析的实践性活动，加强对土木施工和工程灾害发生的原因、规律和基本原理的消化理解，运用启发式教学，使学生主动式、自主式学习，强调教学的引导与互动，培养学生灵活运用理论知识去观察、分析、解决安全生产问题，从而提高教学效果。
2.课程设计以实践为检验
课程设计是工科学生完成某一课程理论学习之后进行的一次知识综合应用，是课堂学习的一种实践性延伸。在以实践教学为特色的土木安全工程专业培养模式中是一个最基本的集中实践环节。开设安全类及直接相关课程设计的课程包括“安全人机工程”、“安全系统工程”、“土木安全工程”、“应急结构工程”、“消防安全工程”等。
为了使课程设计形成体系，规范实践教学内容和过程，提高教学质量，课程设计大纲中拟定了指导性设计题目和设计方向。在课程设计过程中，学生可以依照自身的兴趣特长，运用所学的知识，自己动手，结合真实或虚拟、简化的生产现场实际，独立地展开设计工作。
“安全人机工程”课程设计让学生就土木工程现场简单施工机械工具和设备的安全可靠性进行分析，按照人机工程学要求对工具结构、尺寸、形状、不同工作环境下使用的安全性、便捷性、作业效率等进行改进和优化，设计、加装、改装安全保护设施、防止事故的报警装置等，培养了学生理论与实践相结合的开拓创新精神，动手能力有了很大提高。
“土木安全工程”课程设计结合路基、桥梁、隧道、轨道结构及施工技术进行，如进行高填深挖路基、深大基坑、岩质高边坡、桥梁加固、隧道支护结构等进行安全稳定分析、对施工提出安全专项方案，还可结合特殊不良地质、病害工程结构物、既有结构改扩建等进行设计。
“应急结构工程”课程设计以我校原铁道兵时期形成并保留下来的国防交通应急工程学科前沿为导向，结合战时铁路和桥梁抢修、抢建及军事交通保障设施、抢险救灾、重载运输、大件吊装、桥梁架设等急难险重工程中的部分简单构件和结构进行简单化、虚拟化、验证性课程设计。
“消防安全工程”课程设计主要对高层民用建筑、地铁、长达隧道等重要结构进行消防设计，包括消火栓、自动喷水灭火、高压给水、消防安全门、紧急电话等设施，提出设计方案及防火安全措施，使学生从设计实践中加深消防安全基础理论知识掌握，提升应用技能。
为了体现土木安全工程实践教学体系中“加强基础，拓宽专业，注重实际，提高素质”的总体思路，加大安全专业学生接触土木工程基础理论知识的深度，除了开设安全工程专业课程外，将土木工程与安全工程部分专业基础课程模块实行交叉，土木工程专业方向的专业基础课程开设给安全工程专业，一方面体现淡化专业方向，使学生的专业适应能力更强，专业口径更宽；另一方面也利用土木工程实践性、综合性、专业性的特点和办学优势条件锻炼强化学生的实践能力，使学生更快掌握和了解土木施工现场最新技术，更好的结合安全专业特点真刀真枪实干，开阔视野、活跃思维，挖掘创造力。
3.实习环节以实践为主线
土木安全工程的实习环节由专业认识实习、生产实习、毕业实习构成，尤其是生产实习和毕业实习对于安全工程专业来说是非常关键的实践训练环节，是学生面向土木施工现场的集中训练和全方位锻炼。目前不少高校由于学生扩招等多方面原因，联系实习单位较为困难，使实习流于形式，严重影响到学生实践能力的培养，然而土木安全工程专业学生由于采取小班招生培养，加上我校与中铁建、中交、中航、等大型企业紧密联系的优势，管理制度上建立了严格的实习环节质量监控措施，学生认识实习、生产实习和毕业实习质量能够得到扎实开展，取得显著的实习效果。
专业认识实习借助石家庄周边条件和工、矿企业建立长期合作的实习基地，内容包括危化、矿山、土木、铁路、电力、消防等方面，使学生对本专业性质、内容及其重要地位有所认识。如深入河北卫星化工厂雷管生产车间，学习参观危险化学品、爆炸器材生产、重大危险源监控、危险有害因素，炸药雷管等火工品库的主要防雷和防静电措施等；参观井陉、元氏等周边矿山企业，了解矿山开采、危险有害因素，通风系统、排水系统、供电系统、提升运输系统的危险有害因素的辨识，以及各种安全管理措施、各种安全规章制度。结合石太、京石、石武等周边项目参观土木施工现场，初步使学生了解土木施工安全技术、文化、管理制度、职业卫生等土木安全的有关知识，了解土木施工工地存在的主要危险有害因素、防护措施等。
土木安全工程专业生产实习是在修完专业技术基础课与大部分主干专业课的基础上进行的，是安全技术理论与实际相结合，巩固、加深所学知识，提高生产安全技术应用技能和管理能力的重要环节，实习过程中学生吃住在施工现场，跟班生产实践。为了挖掘学生用脑思维、用眼观察、动手操作的潜力，我们提出目标-调研-发现-讨论-论证“1+4”实践教学模式。
由于施工现场安全是复杂的系统，人员、机械、设备、作业场所等均处于不断流动变化中，交叉作业多，临时工程多，安全隐患多，包括生产和施工技术安全、加工机具安全、供配电及临时用电安全，施工现场布置和材料加工堆放安全、企业安全生产管理组织结构和管理制度、企业安全文化宣传和职工安全教育培训、环境与职业安全健康管理体系及工伤保险等，为了提高实习针对性和深入程度，参加实习的学生自愿报名，按照特点和兴趣划分实习小组，划定生产实习中主要考察、学习、研究的主要方向，帮助施工单位发现问题、分析原因，提出切实可行的安全生产解决方案建议。
“1+4”实践教学模式的“1”即是指实习指导教师在生产实习开始提出实习目标，“4”即结合选定方向深入项目部和施工现场展开调研，针对发现的安全隐患和问题进行小组讨论。实习结束前，在教师指导下进行小组答辩，实习学生对问题和解决方案的可行性展开论证。这种实习模式在实际应用中取得了学生和单位的一致认可，能够以具体的实战演练代替抽象的理论说教，学生普遍感到安全专业知识实用性强，改变了以往那种对安全专业内容空洞乏味、泛泛空谈的偏见和错误看法，同时也受到了施工企业的普遍欢迎，收到了良好的实践效果和社会效益。
毕业实习在毕业设计（论文）的阶段，收集、调研与毕业设计有关的现场数据资料，为毕业设计顺利进行做好基础性准备工作。主要是结合具体指导教师的毕业设计（论文）方向安排，多数结合教师科研项目。如隧道施工安全监测、施工安全评价，土石方工程爆破振动控制测试与监控等进行安排。
4.毕业设计以实践为核心
毕业设计是高等教育培养计划方案中最后一个重要的实践教学环节。在实践教学体系中，我们将毕业设计的选题贴近土木施工安全生产工作实际，学生通过自己的分析、思辨、实践，在走向工作岗位之前进行一次安全工程专业知识的综合应用与业务能力的全面凝练提升。
毕业设计题目设置要求每位指导教师尽可能结合科研课题、合作项目以及技术服务项目进行题目申报，教学虚拟题目必须由具有原型依托的企事业单位安排毕业实习，由系主任和学院对题目进行审批和把关，侧重以实践为核心。毕业设计环节已经连续完成4届，每年更新毕业设计题目，基本方向涵盖了土石方工程爆破安全设计、高速铁路路基施工危险源辨识与监测、预应力混凝土连续梁桥施工安全设计与风险管理、隧道施工安全监控、深基坑工程施工风险分析、施工现场安全管理、职业安全卫生体系、人工神经网络与模糊综合安全评价、特殊地质隧道施工安全技术、地铁盾构隧道施工安全与质量控制、病害隧道安全状态评估与整治、高层建筑消防安全设计、施工现场应急响应与救援等方面。
在每届毕业生开始毕业设计的前一学期，通过讲座方式，组织每一位指导教师向学生介绍所指导的毕业设计题目、选题要求和特色，让学生做好正式选题前的准备工作。所有题目网上申报，网上选题系统可以实现学生和指导教师的双向选择，有利于充分发挥每个学生的个性特征和兴趣爱好，同时也鼓励土木工程专业学生跨专业选报，以实现学生知识结构体系的优势互补。
毕业设计过程中，学生在指导教师安排下，协调实习企业单位展开毕业设计工作。如将隧道施工安全分析小组的学生派驻天衡山隧道工程现场，对在建隧道进行施工过程跟踪和安全监测，现场调研施工危险源并提出解决措施和对策。机电设备安全管理分析小组的学生走进英科特（宁波）机电设备有限公司进行驻厂考察，对企业生产工艺、危险化学品和安全管理进行现状评价等。
以实践为核心，校企联合的新型指导模式是土木安全工程实践教学的大胆改革与创新。新举措推行的过程中，我们意识到培养土木安全工程领域高级应用型人才，必须强调与工程一线和生产一线的实际相结合，促使指导教师真正在指导学生毕业设计上下工夫，炼内功。无形中给每位指导教师施加了压力，增强了责任，提升了毕业设计质量，锻炼了学生扎实的实践技能。
三、实践教学软环境
实践教学的软环境，包括实践教学理念、教学方法和手段、实践教学管理制度改革、教材建设、课程建设、教学与科研等，是保障实践教学模式顺利推进实施的基本切入点。
安全工程系将实验课程教学作为人才培养过程中十分重要的实践教学环节，以“工程教育回归工程”的教育理念，构建了突出安全工程技术技能培养的完善实践教学体系。高度重视实验教学的地位，将狠抓实践教学、提高人才培养质量列入专业发展规划。
在实践教学中加大投入，通过引进现代化的实验手段和实验技术，实现实验手段的现代化。建立网络教学平台，实现实验教学的网络化。全面开放实验室，建立以学生为中心的开放式实验教学模式和以自主式、合作式、研究式为主的学习模式。对开设的实验课程进行整合，对整合后的实验教学修订教学计划，制定新的教学大纲，理论教学与实验教学统筹协调，建立与理论教学有机结合，以能力培养为核心，规划合理、适用性强，效果良好的实验教学新体系。改革实验考试考核的方法，充分发挥实验考试考核对教学质量的双向调控作用，提高学生自主实验的能力。
加快土木安全工程系列教材建设，从安全工程专业特色出发，开发适合我校特色的专业课程教材或讲义，制定了五年发展规划，编写了《土木施工安全技术》、《爆炸安全技术》、《隧道施工安全技术与评价》、《安全检测控制原理及应用》、《工程结构安全检测实验指导》等教材，满足了理论和实验教学的需要，下一步重点抓好修订和出版工作。
在课程建设中，借助申报《土木安全工程》省精品课的契机，以评促建，巩固加强实践特色模式在课堂教学的导向作用，同时抓好“两个结合”，即实践教学与工程实际应用紧密结合，实验教学与学生创新创业活动紧密结合：部分实验教学项目选题来源于科研工程实践活动，指导教师也利用实验教学平台，提升教学科研能力。学生通过实践活动从事创业研究、其中1人研究成果已获得专利，实践效果显著，成绩突出。
四、实践教学设施和基地建设
自专业筹建之初，针对如何强化学生的能力培养，如何构建一个完整、科学、合理的实践教学体系就成为重点考虑的问题。通过多方面调研，确立了“建设层次系统化、工程化、开放化实践教学体系”的指导思想。我校安全工程专业的建设目标是培养满足社会需求，能解决土木工程现场实际安全技术问题的人才。因此，实验室建设也围绕如何通过实验教学，使学生进一步加深对理论知识的理解，了解实际工程中可能存在的具体问题，并学会如何将所学的理论灵活应用于工程实践，逐渐培养自己解决实际问题的能力等。
近几年，我校为了夯实实践特色教学的基础，重点进行了实验室、校内、校外实习基地的建设。在隧道与岩土工程研究所、桥隧施工地质技术研究所、岩土与环境工程研究所、岩土与结构实验中心（省重点实验室）基础上，于2001年～2005年专门筹建爆破实验室、安全工程实验室，实验面积达到200平方米，设备经费为250万元，直接服务安全工程系本科实践教学。此外，学校还建立了仿真实验室，满足了开展安全事故模拟与仿真等课程实践教学的需要。目前，分院正继续努力发展和完善安全实验室的设备投入，加强实验室管理力度，力争使60%以上的专业课程开出相关实验，开出率达到90%以上。
为了拓宽学生接触学科前沿，开阔视野，参与工程技术实践，指导学生充分利用我校拥有的道路与铁道工程安全保障实验室、交通环境与安全工程研究所、大型结构健康诊断与控制研究所、振动与噪声控制实验室等的资源优势，为安全工程专业本科和研究生实践教学服务，形成了递阶层次系统化的实验教学平台。
在实习基地建设上，我们就学校周边条件建立认识实习点，包括石家庄市内高架桥、地道桥等市政建设工地、元氏煤矿、邢台煤矿、井陉矿区、市桥东污水处理厂、河北卫星化工厂、朔黄铁路、京广铁路、石家庄编组站、上安电厂等，生产实习和毕业实习紧跟国家大型基础设施建设，在北京地铁、天津地铁、京石客专、石武客专、石太客专等项目工地与北京城市轨道交通有限公司、中铁隧道局、中铁十二局、中铁十四局、中铁二十局等多家单位建立了实习场所，与房山桥梁厂、河北金安、河北英博等企业公司建立了良好的长期合作关系。保证了我校安全工程专业学生具有充足、优质的校外生产实习与毕业实习场所，为土木安全工程实践特色教学奠定了坚实的基础。
五、结论
土木工程隧道论文范文第12篇
关键词：盾构隧道；文物建筑；不均匀沉降；数值模拟
中图分类号：文献标识码：文章编号：
Abstract: Based on Urumqi Metro #1 constructing running shield tunnel side-crossing close to main hall of shanxi temple，using numerical simulation method，the ground settlement and the foundation uneven settlement and inclination of the main hall of shanxi temple affected by the constructing shield tunnel are studied and analyzed.The simulation results show that the maximum ground settlement is 6mm, It happens in both the center line of the tunnel to the ground. The excavation of the left line has less effect on buildings. With the excavation of right tunnel, the maximum settlement for point A is 1.75 mm. In the process of the excavation of the right line, Building foundation biggest inclination happens in AB border, about 1.42 e-4.
Key word: shield tunnel；heritage building ；uneven settlement； numerical simulation
中图分类号：U45 文献标识码：A
1 引言
盾构施工以其高效、地层适应性强及对周围地层影响小的优点在城市地铁工程中得到了广泛应用。然而盾构施工将不可避免地对土体产生扰动，引发不同程度的地层位移和地表变形，引起建筑物基础的不均匀沉降及上部结构的附加变形]，甚至导致建筑物开裂、破坏和倒塌。特别是穿越悠久的古老的保护性建筑时，对盾构的推进提出了更高的要求。如何预测盾构穿越所引起的地层位移，确保已有建筑物正常使用和盾构的顺利掘进，是盾构隧道设计与施工中非常关键的问题。
本文结合乌鲁木齐轨道交通1号线盾构隧道侧穿陕西大寺大殿文物建筑工程，采用FLAC3D数值分析方法，就盾构推进过程中地表沉降及对邻近文物建筑的基础不均匀沉降等问题进行了深入分析。
2 工程概况
规划乌鲁木齐地铁1号线南起三屯碑站，终点站为地窝堡机场站，线路全长26.48km，均为地下线。陕西大寺大殿位于二道桥车站与南门车站区间，其与线路位置关系见图1.陕西大寺大殿由歇山建筑和攒尖建筑两部分组成(图2)，属典型的砖木结构，建筑物最高点为10.2m。建筑物西侧A点至右线最近点距离为10.38m。盾构机由南向北从二道桥站向南门站掘进，为了减小隧道开挖对文物建筑的影响，盾构施工采取先后掘进的方法，左线先行推进，贯通后右线开始掘进。陕西大寺大殿所在区间自然地面标高在886.56～886.84m之间,隧道埋深约为21m,盾构外径为6.25m，管片宽1.5m,厚0.3m,隧道所在地层为中风化泥岩，埋深为21.3m,两隧道间距为7.0m。
图1 隧道与建筑物平面示意图 图2陕西大寺大殿立面图
3 数值模拟分析
3.1 模型建立
本文采用FLAC3D有限差分软件计算分析，隧道开挖影响范围约为3～5倍洞径，以左、右线隧道中心为原点，水平向右为X轴方向，沿隧道轴向为Y轴正方向，垂直向上为Z轴正方向，整个模型在xyz方向大小分别为130m、60m、50m。模型共划分网格单元62080个，节点66871个。边界条件为：模型顶面自由，约束四周各边界面的法向位移，底面各方向位移完全约束。地层采用实体单元，按弹塑性材料模拟，取用Mohr-Coulomb 模型，管片采用Shell 单元，用线弹性材料模拟。在模拟开挖过程中，利用FLAC3D软件自带fish语言在掌子面进行施加盾构机推力，同时实现围岩应力释放。沿隧道开挖方向共计60m,每开挖一环计算一步，共计40步。
3.2 参数选取
根据地质勘查报告，土层具体参数见表1。管片采用C50混凝土，弹性模量取34.5Gpa,密度2500Kg/m3,泊松比为0.2。根据《营造法式》古建筑基础做法，取陕西大寺大殿基础为灰土基础，弹性模量40 Mpa，密度2300Kg/m3,深度为2m,泊松比为0.3, 文物建筑采用等效荷载替代的方法，将上部砖木结构自重以大小10Kpa的力施加在基础上。
表1地层参数表
图3FLAC3D模型
3.3 计算结果分析
计算过程模拟盾构机由二道桥站向南门站推进，先开挖左线，后开挖右线。对施工所引起的的地表及陕西大寺大殿基础各角点（A～H）的沉降进行全程跟踪，并设定在盾构区间每推进6m进行一次记录，从而得到地表沉降特征曲线和陕西大寺大殿基础沉降值。图4～5分别为左线、左右双线贯通后沉降云图。左线开挖引起的地表沉降值最大约为3.7mm,发生在左线隧道中心上正上方地表。右线开挖对区间土体产生了二次扰动，使地表沉降相应叠加，由计算分析得出两隧道中心线正上方地表最大沉降值约为6mm。
图4 左线开挖完成后Z向位移云图 图5 左右双线贯通沉降云图
陕西大寺大殿基础角点A距离两隧道中心线水平距离为19.88m，左线开挖过程中A点最大沉降值为0.15mm。由于文物建筑与左线隧道水平距离较远，左线施工对其基础其余各角点沉降影响很小。图6为右线开挖过程中每开挖6m时基础各角点竖向沉降跟踪监测值，可以看出除远离右线隧道中心的基础E、F两点外，其余各点均产生沉降。由于盾构机先通过B点所在的开挖面，B点的沉降值在右线掘进36m之前大于A点，此后A点沉降值大于B点，在左线开挖至60m时，A点最大沉降值为1.75mm，右线开挖对陕西大寺大殿影响较大。古建筑基础地表及其顶面产生的最大沉降量不超过+5～-15 mm，由以上分析可以看出基础沉降值均满足要求。
国内外对砖砌体结构建筑物的允许变形值评价主要采用局部倾斜，现有建筑标准中最严格的规定是地基沉降变形允许值按局部倾斜0.001控制。图7为陕西大寺大殿基础各边界在右线开挖过程中的倾斜值，从图中可以看出基础最大倾斜值发生在AH边界，最大倾斜为1.42E-4，各基础边界倾斜均小于0.001。
图6 右线开挖过程中基础沉降
图7 建筑基础倾斜
4 结论
利用FLA3D对隧道开挖过程进行模拟分析，计算得出左右线开挖贯通后，地表沉降最大值约为6mm。
陕西大寺大殿位于左线沉降槽范围外，其开挖过程对文物建筑的影响可以忽略不计。右线开挖过程中基础A点达到最大沉降值约为1.75mm,基础边界由于不均匀沉降产生的最大倾斜发生在AH边界，约为1.42E-4。
陕西大寺大殿为全国重点保护文物，在隧道开挖过程中要及时做好监测工作，把监测结果及时反馈到施工过程中，以保证施工安全。
参考文献：
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土木工程隧道论文范文第13篇
毕业设计存在的问题
学校为规范隧道工程毕业设计的指导和管理，对毕业设计的流程、质量控制体系、考核评价体系及设计成果等方面进行规范，并对如何更好地开展毕业设计指导进行了多个方面的探讨和借鉴，但还存在很多问题。主要表现在：选题与工程实际存在一定程度脱节；设计资料陈旧，没有及时更新，缺乏系统性；毕业设计成果欠规范，设计质量有待提高；设计过程管理不严格，学生态度不积极严肃；指导模式有待改进和完善。总体而言，目前本校隧道工程毕业设计在选题、指导、培养目标、参与主体的主观能动性、建立创新激励机制以及理论与工程实际相结合等方面还存在一些问题。
对我校隧道工程毕业设计的几点改进和完善建议
隧道工程是土木工程的一个分支，宽口径的土木工程专业是应用性、实践性很强的专业，其涵盖范围广泛，涉及的知识面宽，针对性强，其教学具有很强的实践性、社会性、综合性、创新性和群体性的特点。根据“湖南城市学院隧道工程专业人才培养计划”的教学培养目标，贯彻因材施教的育人原则，更好地体现理论教学、实践教学和科学研究“三元一体”的教学思想，适应厚基础、宽口径的专业培养要求，本校对隧道工程毕业设计的指导根据2010届、2011届与2012届毕业生的设计情况以及暴露的问题，和与多个学校的探索交流，主要针对设计前期、设计过程和设计后的总结提出了以下几点改进和完善的建议。
（一）充分做好设计前期工作
1.加强和落实好毕业实习，科学选题，提前选题。毕业实习能够让学生充分体验施工现场，将学习的理论和实践联系起来，成为学生为完成毕业设计很好的练兵场，因此教师应该加强毕业实习的落实。本校的毕业实习安排在第7个学期期末延续至寒假，因此尽量在满足教学安排的情况下，争
取较长的时间给学生体验，同时制定好相关的指导方案，有针对性地指定实习内容，并要求做好实习日志和报告并据此进行毕业实习答辩和评定。毕业设计成功与否，效果如何，与毕业设计选题密切相关，题目选择要满足教学要求，还应达到专业培养目标的教学大纲要求，尽量结合生产实际、科学研究的任务，同时还应适当反映本专业领域的发展水平和前沿动态。另外，要切合学生实际知识水平和应用能力，特别是毕业设计内容还应该结合学生毕业分配的去向，2010届、2011届与2012届曾经参与过隧道工程技术工作的毕业生反馈的信息表明，由于选择与工作相关的毕业设计课题，确实受益匪浅，他们能够更好更快地适应工作环境。因此，建议在学生毕业实习前由老师制定好选题，给定相关设计资料，特别重视给定详细的地质资料，让学生在施工现场重视对地质资料的分析、研究和使用，充分熟悉和巩固工程地质方面的专业知识，让学生在毕业实习期间有针对性地选好课题，同时学习和强化与之相关的内容，收集实用的资料，了解相关施工工艺。
2.做好资料搜集工作。选定了毕业设计题目，学生应该以此搜集相关的规范，教材（特别是《隧道工程》、《土木工程地质》、《结构力学》、《岩体力学》等）、参考文献、论文以及相关视频资料，同时熟悉隧道施工工序，认真阅读，回顾和读懂读透重要章节内容。这部分的工作量大而且对顺利完成毕业设计有着不可取代的作用，可能有的学生不积极，或者有些盲目，老师应该予以适当的指引，尽量避免学生做无用功。
（二）落实和抓好设计过程
在前期做好较为充分的设计准备后，本着“以人为本，教会生存，张扬个性”的指导方针，设计过程不仅学生要充分发挥主观能动性和创新性，指导老师也要加强对学生的指导工作，投入足够的时间和精力，同时学校要制定积极的管理措施作为有力的保障，从而保证毕业设计的顺利进行。
1“.模板化”设计与“个性化”设计相结合。本校隧道毕业设计由于在资料库储备方面还没有完善，所以毕业设计宜采用“模块化”。“隧道工程的模块化设计”的具体内容包括以下几个方面的基本内容：选线、建筑限界、洞门、衬砌、通风与照明、排水、施工方案、施工组织、概预算等。学生必须要有这几个方面的设计内容，但是为满足教学要求的深度和广度，又避免抄袭现象和充分发挥学生的积极探索和创新的精神，鼓励学生个性化发展，同时建议还采取“个性化设计”补充，在以上几个基本内容中采用其中1-2个版块进行深入的分析，研究和专项设计，有必要时可以辅助试验，施工现场考察。
2.正确对待计算机辅助设计。计算机辅助设计已经在工程设计得到广泛应用，计算机应用能力成为衡量毕业生能力的一个重要指标。毕业设计过程中要求毕业生结合本校师资队伍情况，以隧道工程为毕业设计对象，在毕业设计过程中合理使用计算机进行辅助设计，但同时为了避免学生抄袭和弱化学生实际动手能力，建议学校采用“手工+计算机辅助设计”相结合的模式。例如，首先学生必须掌握常用的办公软件，如：Word、Excel、Power-Point、AutoCAD、Project等，并能熟练地用来进行大部份毕业图纸的绘制与毕业计算书的编写；其次，对于部分非常重要的图纸，如建筑限界设计，紧急停车带设计，洞门平面图，洞门立面图，各类围岩衬砌设计及配筋图，爆破施工方案，路面结构图则必需采用手工绘制。同样，对于结构设计计算，要求学生学会相关软件，如Ansys、Midas-gts、Flac3D、Abaqus，同济曙光等进行结构受力计算和分析。但对基本的计算，如围岩压力的计算、衬砌配筋等，宜采用手算。此外，还应适当鼓励和引导学生进行与自己工作相关的设计和研究生学生学习，还可以较为深入地引导学生学习同望West，Origin科技绘图，以及Fortran90、VC++等计算机语言编程的应用。
3.教师指导模式的改进。指导老师精力和时间的投入、给予的耐心指导是学生顺利进行毕业设计的强有力保证。教师指导主要从以下几个方面进行改善和提高：
（1）在毕业设计过程中，指导老师不仅要进行业务指导，更要着眼于教书育人、提高学生综合素质和工程能力；不仅在设计选题和下达任务等环节“精挑细选”，更要在指导过程中“精雕细凿”，因材施教；不仅要对学生的出勤纪律、任务完成情况进行管理监督，同时要听取学生完成工作情况的汇报，关心学生的全面成长。因此老师可能采用多种指导方式，如直接与学生见面或者运用QQ、手机等联系方式进行指导，同时建议老师指定每周特定的时间为学生答疑解惑，尤其对于地质资料的阅读和衬砌设计部分，要适当补充相关文献、论文和专题形式的详细指导。
（2）指导老师应该根据学生的不同情况，摆脱以往“单行灌入式”的教学方法，改变学生“等、靠、要”的惰性心理，采取“因材施教”的方法。另外，还要特别注意锻炼学生自学能力，例如对于衬砌计算，他们不知道如何下手，指导老师可大致先讲述计算的基本环节及如何查阅相关资料的途径，然后放手让学生们自主去探究，最后再根据相关问题重点答疑。这样在学生的独立学习能力得到提高的同时，也让学生学会了如何规划处理工程问题。
（3）组成指导小组定期给予指导。隧道工程毕业设计是对所学专业的综合训练，它涉及岩土、地质、建材、力学、施工组织及概预算、结构设计原理等各个方面，涉及的问题多，知识面较宽，这就要求教师要分工协作，充分发挥各自的优势，以保证毕业设计指导的质量，因此建议成立隧道专项指导小组，小组教师适当地补充一些隧道工程专题讲座，并进行集体答疑，互相配合，避免独立指导下不全面的弊端；同时小组成员经常讨论指导毕业设计的经验与体会，对培养青年教师，提高其业务水平及指导毕业设计的能力也起到积极的作用。
（4）与其他院校多交流，相互借鉴。这三次的毕业设计指导通过与武汉大学、华中科技大学、中国地质大学（武汉）、中南大学、湖南大学、湖南科技大学等高等院校的师生相互交流，同时聘请相关教授（如华中科技大学王元汉教授）来本校进行毕业设计指导和相关知识讲座，为本校隧道工程以及其他毕业设计提供了很多的建设性建议，特别是对教师如何指导学生、引导学生积极思考、充分发挥主观能动性等方面有很大的促进作用，全面完善了本校土木工程毕业设计指导模式。
4.学校加强和落实好考勤制度和考核评价体系的管理。毕业设计的管理是一项复杂的系统工程。涉及毕业论文的选题、任务书的下达、开题、评审、答辩、成绩评定和归档等一系列程序。毕业论文的管理工作需要制定如教师指导、师生定期交流、论文审阅、考核标准和评级等一系列制度规范。虽然本校建立了一系列毕业设计管理制度，但其中却存在许多尚需完善之处，因此必须建立一套行之有效的管理实施办法、明确考核标准和指标。同时，必须强化贯彻制度的力度，将毕业论文的相关规定和条例落实到位。在实际执行中，对毕业设计成果质量要求不能放松，并且监督管理工作不能浮于表面，特别是对于出现问题的毕业设计，应更加严格要求，保证整改效果。
（三）设计后重视总结与完善
1.建立和完善科学的评价指标体系和评分标准。毕业答辩是考核毕业生分析问题、解决问题应变能力的一种手段，是对学生毕业设计水平的评估。组织好毕业答辩可提高学生整体的专业水准。目前，本校土木工程的答辩是按班级进行的，桥梁工程专业与隧道工程专业混在一块进行答辩，因此采取的毕业答辩模式有待改善。根据本校教学资源的具体情况，结合以往的答辩模式和借鉴山西铁路工程职业技术学院的答辩模式，本校土木工程目前的毕业答辩模式应该分专业进行，各个专业答辩小组组员由6人组成，由本专业学科带头人任组长，指导老师和专业老师各2名，聘请1名施工现场工程师或退休工程师参加答辩。毕业答辩内容宜由以下三个部分组成：
（1）毕业设计宣讲。由设计者口述完成，要求宣讲内容完整严谨，概念清楚，能正确运用图表，重点突出创新能力及涉猎可能夺得新工艺，新材料，新技术和对未知施工知识的探究，这里建议采用悬挂图纸，黑板板书和PPT演示相结合的方式，重在培养学生的表达能力。
（2）抽题答辩。指导老师根据设计过程需要的基本知识，必须掌握的重点知识，选好一定数量的答辩题，供答辩现场抽签答辩，这样可以激发学生的学习兴趣，营造一个生动、活泼的教学环境，为毕业生掌握基础知识提供一个很好的平台。
（3）提问答辩。参加答辩的老师提前阅读毕业设计，紧扣毕业设计进行随机提问答辩，学生即兴回答，要求能很快理解所提问题的实质，解答内容正确，论证确切，逻辑性强。
2.重视资料库的完善。就毕业设计这一教学环节而言，需要大量的设计资料做支撑，这既是教学任务的要求，也是资源积累和教学可持续发展的需要。目前，本校隧道工程的设计资料数量严重不足，参考书籍不全，规范没有及时更新等问题，这在一定程度上影响了毕业设计的质量和速度。因此，学校、老师和学生必须重视隧道设计资料的收集、整理和资源整合，除了补充和完善常规纸质资料外，应当发挥学校网络的优势，建立本校毕业设计专题专版。资料库的完善与整理包括：
（1）收录前届毕业设计提供的各种地形图和地质资料；
（2）收集各种隧道工程设计实例（包括常规的和特殊的案例）；教师实际完成的具有代表性的设计案例，突出特殊的设计；
（3）收集“模板化设计”中各个专项设计相关的技术论文等资料，形成各项专题多样化模板，建立专门的数据库供学生查询和利用；
（4）收录各种设计、施工、验收规范和图集等；同时对新的规范及时进行更新和公布。这样，通过集合各种优秀资源，不但实现了信息资源共享，满足了毕业设计的资料需要，还达到了积累资源和教学可持续发展的目的。
3.评定优秀指导教师和优秀毕业生。制定相关的政策，综合学生在设计过程中的努力程度，设计成果质量与答辩表现，每组评定适宜数量的优秀毕业生，同时根据指导老师的指导记录和对毕业生的问卷调查，评定毕业设计优秀指导教师数名。这样在设计过程中，学生与学生之间，老师与老师之间形成一种不断改进，不断提高的良好活跃的竞争氛围。
4.毕业答辩结束后，组织毕业生师生座谈会。毕业答辩结束并不意味着毕业设计的整体结束，还应该对毕业设计的指导模式和需要完善的政策和相关条例条文进行总结，完善本校对以后毕业设计的指导。建议本院在答辩结束后，进行1～2次毕业生设计师生座谈会，总结设计过程中遇到的专业问题，以及管理制度、指导方面和其他方面的问题，通过学生自主发言，老师补充的模式总结，例如在进行隧道衬砌受力数值模拟的时候，关于建模和后处理的难点问题，对于围岩压力的计算采取excel计算还是自行编辑的程序计算的问题，老师的指导环节如何设计更有效的问题等，为本校以后的隧道毕业设计提供参考。
由隧道工程毕业设计引发的几点教学建议
（一）开展“四年级本科生导师制”
我校土木工程专业现设有建筑工程、地下空间和道桥方向三个方向，根据本校的师资队伍，借鉴东南大学的人才培养模式，本校可以采取“本科生导师制”，采取学生和导师“双向选择”的方式，其目的和要求是：
（1）导师负责学生在大学四年的学习情况，包括专业课学习、参加课外科技活动和科技竞赛、参与土木工程试验等；学生根据自己学习的方向选择老师，有的放矢的跟随导师学习自己所关心的科研问题。
（2）导师主动关心学生的全面成长，通过与学生“交朋友”的形式，帮助学生克服遇到的学习，心理和生活方面的问题。
（3）导师尤其负责学生大四的毕业实习和毕业设计的指导工作。
（二）引导学生走进试验室，培养科学和严谨的学习态度
本校拥有土木工程试验中心，下设建材、力学、土工、结构、道路、桥梁等专业实验室。经过10余年的发展，现已成为具有一定规模的学校重点实验室之一。专业技术人员和师资力量雄厚，本中心拥有六层土木实验楼1栋，结构厂房1栋，实验设备约400余台套，拥有多台先进的大型设备、仪器，其中包括500吨压力试验机、结构疲劳试验机、全站仪、桩基检测仪、电子万能试验机、智能液塑限联合测定仪，多功能振动测试系统，超声波检测仪等。土木工程实验中心除承担全校工程类专业的实验教学任务外，还和湖南城市学院土木工程检测中心对外承接大量房建、道路、桥梁、岩土、测绘工程等方面的试验和检测项目，同时也是重要的科研基地。为充分利用这些实验设备，为引导学生将理论和实践联系，培养学生的综合素质和能力，本校应该放开手，制定试验室开放政策，老师引导学生多走进试验室，给予相关的试验课题，让学生自己动手，探索新知识，解决问题，培养科研能力和实践能力，使土木工程专业素养不断得到提高。
（三）引导学生积极参与土木工程检测项目，培养吃苦耐劳的工作作风
本校拥有土木工程检测中心，其是本校集产、学、研为一体的一个对外平台，拥有结构、道路、桥隧、建材、土工、测量6个实验室。检测中心严格按照要求建立了完善的质量管理体系，本校在满足教学要求的同时，应该充分利用这个平台，引导和鼓励学生参与其中的检测或实习、见习，提前体验土木工程的工作和需要具备的严谨科学的工作态度，从而可根据自己的兴趣爱好来强化专业学习和择业。
土木工程隧道论文范文第14篇
关键词：风积沙；隧道工程；改进台阶法
中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：
1．概述
2000年，中国沙漠、沙地共计154万km2，约占国土总面积的16％，主要分布在北纬37°～42°之间的区域。全国沙漠、沙地95.37%集中分布在新疆、内蒙、青海和甘肃四省区，并且呈大面积连片分布，主要以流动、半流动类型为主。随着城镇化建设的重心西移和西部大开发的进一步推进，中西部地区的交通建设高潮必将持续维持在高位水平，建设沟通受沙漠和沙地分割的各地区主要城市的交通公路和铁路网势在必行，在沙漠和沙地区域建设公路和铁路隧道不可避免，且数量很大。
陕西省榆神高速公路神木一号隧道是目前国内沙漠和沙地地质条件下交通隧道建设的典型代表，其散粒体围岩在施工过程容易坍塌失稳，严重影响工程进度和施工安全，存在大量尚未揭示和解决的关键理论和技术问题，有鉴于国内沙漠和沙丘地区公路和铁路隧道建设的巨大需求。本文拟结合神木一号隧道开展的风积沙隧道开挖关键技术研究，以期为包含风积沙在内的沙漠和沙丘地区交通隧道的建设提供参考。
2．神木一号隧道概况
2.1 工程概况
神木一号隧道位于陕西省神木县老龙池沟和水磨河之间的山体顶部，神木县西沙开发区西侧，最大埋深约为37m。隧道设计为分离式隧道，设计长度714m，左线里程为ZK90+998～ZK91+360；右线里程K90+993～K91+345。洞身穿越风积沙地层共计301m，为公路穿越风积沙地层最长隧道，其中左线里程为ZK91+179～+320、右线里程为K91+159～+319；也是穿越风积沙地层断面尺寸最大的隧道（跨度15.3m，高度11.2m；断面尺寸124.9）。其横断面图见图1。
图2-1 神木一号隧道横断面图
2.2 工程地质情况
左线ZK90+998-ZK91+179与右线K90+993～K91+159段上部0.0～11.0m为风积沙（Q4eol），松散-稍密，一般厚度7.50～11.0m。中部为黄土（Q3eol），一般层厚4.00～10.0m，不具湿陷性。下部为强风化细砂岩，厚约5.00～8.00m，节理发育，岩体破碎，围岩无自稳能力，围岩级别为V。雨季由于大气降水的渗入补给地下水，隧道内有滴水或股流水。
左线ZK91+179～ZK91+320与右线K91+159～K91+319段为风积沙（Q4eol），松散-稍密，厚45.0～57.0m，无自稳能力。勘探时未见到地下水。围岩级别为VI。隧道围岩为松散～稍密风积细砂，无自稳能力，稳定性差。雨季由于大气降水渗入补给地下水，隧道内有滴水。
左线ZK91+320～ZK91+360与右线K91+319～K91+345段围岩级别Ⅳ级，以中风化微风化细砂岩为主，中厚层状构造，岩体较完整，勘探时未见地下水。围岩自稳能力一般，若开挖无支护可产生较大坍塌。
3．关键技术研究
3.1 离散元理论简介
由于风积沙为散粒体，因此，风积沙隧道的施工模拟不适合采用基于连续介质的分析软件和工具，一般利用离散单元法进行模拟。离散单元法（DEM）首次于19世纪70年代由CundallandStrack提出，并不断得到学者的关注和发展。离散单元法是专门用来解决不连续介质问题的数值模拟方法，其分析程序包括通用离散元程序（UDEC）以及简化的离散单元程序（PFC）等多种。该方法把围岩视为由离散的岩块和岩块间的节理面所组成，允许岩块平移、转动和变形，而节理面可被压缩、分离或滑动，因此，岩体被看作一种不连续的离散介质，其内部可存在大位移、旋转和滑动乃至块体的分离，从而可以较真实地模拟节理岩体中的非线性大变形特征。离散元法的一般求解过程为：将求解空间离散为离散元单元阵，并根据实际问题用合理的连接元件将相邻两单元连接起来；单元间相对位移是基本变量，由力与相对位移的关系可得到两单元间法向和切向的作用力；通过单元在各个方向上与其它单元间的作用力以及其它物理场对单元作用所引起的外力可求合力和合力矩，根据牛顿运动第二定律可求单元的加速度；对其进行时间积分，进而得到单元的速度和位移，从而获得所有单元在任意时刻的速度、加速度、角速度、线位移和转角等物理量。
颗粒流离散单元法（PFC）属于离散元的一种，它通过圆形离散单元来模拟颗粒介质的运动及其相互作用，用颗粒替代了岩块，颗粒之间的间隙替代了岩石之间的裂隙或节理，其模拟的介质是颗粒的集合体，由颗粒和颗粒之间的接触两部分构成，颗粒大小可以服从任意的分布形式，最适合模拟风积沙的力学特性，见图2。颗粒流离散单元法与有限单元法一样，将区域划分成单元（颗粒），各单元在以后的运动过程中，单元结点可以分离，即一个单元与其邻近单元可以接触也可以分离。单元之间相互作用的力可以根据力和位移的关系求出，而个别单元的运动则完全根据该单元所受的不平衡力和不平衡力矩的大小按牛顿运动定律予以确定。
图3-1 颗粒的集合体示意
3.2 开挖方案比选
风积沙地层具有结构松散，颗粒单一，粒径小，粘聚力低，透水性强，抗剪强度相对较低，无自稳力特点。在这种地层进行隧道施工，由于漏沙、滑沙因素极易引起支护沉降变形、坍方冒顶事故。由于神木一号隧道是目前我国穿越风积沙地层长度最长（洞身穿越风积沙地层长度：301m）、浅埋（最大埋深：37m）、大断面（跨度：15.3m、高度11.2m，断面积：124.9m2）散粒体围岩隧道，因此，其开挖和施工过程中面临地层大变形和坍方冒顶的威胁更大，必须要有先进的施工方法和配套的施工工艺方可保证其安全，开挖方案比选是在水平和竖直旋喷桩组合超前预加固的前提下，研究对比普通台阶法、CD法、CRD法以及一次支护采用网喷+钢拱架和先行施作二次衬砌仰拱边墙结合部联合支护形式，开挖采用预留大核心土台阶法（以下简称改进台阶法，其详细施工工序见后述）开挖下允许应力释放的围岩和结构的变形和稳定，以期探明适合风积沙地层隧道施工的主体开挖工法。
3.2.1 常规施工方法对比
利用通用离散元程序对风积沙隧道在水平和竖直旋喷桩超前支护下采用全断面法开挖法、普通台阶法（不预留核心土）、CD法、改进台阶法、和CRD法的地层变形效应进行对比分析。
通过分析发现：在风积沙隧道施工中，应力释放20%时，虽然进行了小导管超前支护，但是不同的施工方法对于地层的变形和稳定影响很大，全断面法和传统的台阶法开挖，地层的变形很大，开挖隧道的顶部将发生坍塌，难以正常施工。采用CRD法、改进台阶法和CD法施工时，虽然其应力释放达20%，但由于其每次的开挖面较小，隧道地层的变形相对较小，但需要对其它部分的施工实施准确的控制方可保证施工的正常进行，这一点在不采取强有力的超前预加固技术基本上难以做到。通过分析还发现，台阶法施工时，若应力释放10%，其变形仍然超过应力释放考虑20%的CRD法、改进台阶法和CD法，说明在风积沙地层中，规划好每次开挖时开挖面积的大小，对风积沙地层的稳定控制非常重要。通过分析还可发现，采用常规的全断面开挖和常规台阶法都不能保证围岩的稳定，因此，方案比选将集中在CRD法、改进台阶法和CD法之间进行。
3.2.2 CRD法、改进台阶法和CD法对比
对比的是在常规小导管以及水平和竖直旋喷桩组合超前预加固的前提下进行的，主要分析了三种方法开挖过程中地层沉降和初期支护的受力情况，得出如下曲线图。
1 地层沉降曲线
图3-2-1 CRD法开挖后最终沉降曲线图（m）
图3-2-2 CD法开挖后最终沉降曲线图（m）
图3-2-3 改进台阶法开挖后最终沉降曲线图（m）
CRD法、改进台阶法和CD法开挖完成后，地层沉降计算结果如图3-2-1~图3-2-3。CRD法开挖过程中，初期支护效果比较好，隧道周边变形比较小，拱顶下沉量较CD法开挖要少，等拆除中隔墙和仰拱后，围岩应力进一步释放过程中变形逐渐增大至9.38cm；CD法开挖时，隧道周边地层的沉降逐渐增加，并最终达到11.6cm，其最终沉降较CRD开挖方法要大；改进台阶法在开挖初期沉降量较大，之后沉降速度慢慢减缓，最终沉降量为11.2cm，比CRD法开挖的沉降量稍大，小于CD法开挖的沉降量。
2 初期支护轴力
图3-3-1 CRD法初期支护 图3-3-2 CD法初期支护图3-3-3 改进台阶法初期支护
轴力图（N）轴力图（N）轴力图（N）
当隧道开挖完成后，隧道周边地层的变形基本稳定，CRD法开挖隧道的初期支护最大轴力约为797kN，CD法开挖隧道的初期支护所受轴力最大值约为799.6kN，改进台阶法开挖隧道的初期支护所受轴力最大值约为700kN。CD法和CRD法二者相差不大，从中可以看出：CRD法开挖初始时初期支护作用力比CD法开挖要大，但随着整个断面的开挖完成，CD法初期支护的轴力上升很快，并最终达到所受轴力基本持平的水平；改进台阶法开挖墙脚两侧局部初期支护较CRD和CD法要早，支护完成后沉降逐渐减小，地层本身受力比CD法的大，由于应力释放的程度不同，其初期支护轴力较CRD法小。
一般来说，支护的越及时，围岩变形将越小，喷射混凝土受到的轴力会越大。在同时施作的喷射混凝土初期支护，因为CRD法开挖时喷射混凝土封闭成环，可以承受更大的地层压力，故地层发生的变形要比CD法小，而改进台阶法两侧墙脚仰拱支护相对较早，监测点处衬砌受力相对较小。地层应力释放有利于减轻支护结构的受力特性，但是对于岩性较差的V级、VI级围岩，洞室开挖后若不及时施作喷射混凝土，可能会引起地层软弱面的滑动破坏，进而增大初期支护荷载。因此，对于松散地层，洞室开挖后需及时有效的施作初期支护结构。
3.2.3 开挖方案
由于风积沙地层结构松散、自稳能力差，锚杆的组合作用及悬吊作用无法发挥。实际在进行风积沙径向锚杆施工时，由于钻孔作业对拱部沙层的扰动，有可能诱发拱部出现流沙或漏沙，严重时甚至造成拱部出现大量涌沙，造成隧道拱部以上出现部分空洞，在施工中需要进行注浆处理。
因为CRD法在每一开挖序都用喷射混凝土封闭成环，故地层发生的变形要比CD法小，但其喷射混凝土初期支护的弯矩和轴力一般要大于CD法。改进台阶法其墙脚两侧仰拱先行，加上环形台阶法开挖时核心土对掌子面的稳定效应，其地层最终的变形位于CRD法和CD法之间，比CD法要小，衬砌的应力总体上相对二者也较小，加之改进台阶法能有效的缩短支护和临时仰拱悬空时间，使临时仰拱在控制风积沙地层及支护下沉的效果更加明显。因此，从施工方便和控制地层变形等因素综合考虑，风积沙隧道的开挖宜选择改进台阶法，即一次支护采用网喷+钢拱架和先行施作二次衬砌仰拱边墙结合部联合支护形式，开挖采用预留大核心土台阶法施工技术。
4．开挖关键技术
理论分析表明，拱顶、拱与边墙结合部以及初期支护墙角应力很大，存在应力集中现象，针对这种特殊地质条件，研究形成了“一次支护采用网喷+钢拱架和先行施作二次衬砌仰拱边墙结合部联合支护形式；开挖采用预留大核心土台阶法施工技术”（简称改进台阶法），该开挖方法通过仰拱结合部先行，增加了初期支护墙角基础的承载力，有效抑制了两侧土体传递的侧压力，同时为二次快速跟进使初支变形最终趋于稳定创造了条件；通过对核心土进行喷锚加固，不仅起到维持掌子面稳定性作用，还起到支撑上台阶临时仰拱和中支撑作用，平衡了拱部初期支护传递的竖向应力，有效控制了落下台阶时沉降及收敛引起的变形。该技术是针对沙层、风积沙层等松散软弱不稳定地质条件进行深入研究，并通过应用实践的总结，成功解决了常规方法施工多次出现漏沙引起坍塌及支护变形问题。其实施过程中的关键技术在于施工工艺流程制定技术、施工步骤、上台阶开挖与初期支护技术、临时仰拱与竖向支撑施工技术、下台阶施工技术和仰拱结合部施工技术。
4.1 施工工艺流程
施工工艺流程图见图4-1。
图4-1 改进台阶法施工工艺流程图
4.2 改进台阶法施工步骤
改进台阶法（一次支护采用网喷+钢拱架和先行施作二次衬砌仰拱边墙结合部联合支护形式；开挖采用预留大核心土台阶法施工技术）开挖见图4-2及图4-3。
图4-2 开挖正面图
图4-3 开挖剖面图
施工步骤：
顺序：1第一台阶环形开挖、2第一台阶初期支护、3临时仰拱施工、4竖向支撑施工、5第二级台阶开挖、6第二级台阶初期支护、7第三级台阶开挖、8第三级台阶初期支护、9第四级台阶开挖、10第四级台阶初期支护、11第五级台阶开挖、12第五级台阶初期支护、13结合部仰拱初期支护、14仰拱砼施工、15填充砼施工、16矮边墙施工。
需要说明的是从第二级台阶至第五级台阶，开挖与初期支护交错进行；下部核心土随开挖逐级形成；矮边墙施工结束后进入二衬施工，二衬施工结束后进入仰拱成环及填充砼施工。
4.3 上台阶开挖技术
1 在超前支护体系下，人工手持铁铲进行上部预留核心土环形开挖。
2 为避免开挖面过大，出现滑沙或漏沙引起坍方变形，环形开挖高度控制在90cm内，开挖循环进尺50cm。
4.4 临时仰拱与竖向支撑技术
当上部开挖进尺350cm时，随开挖同步跟进临时仰拱及竖向支撑施工。
1. 临时仰拱施工技术
1）按设计开挖临时仰拱风积沙核心土体。
2）清除拱部型钢与临时仰拱型钢连接位置的喷射砼。
3）安装临时仰拱型钢，中部采用螺栓连接，两端与拱部型钢焊接；型钢采用焊接Ф22螺纹纵向连接筋，间距100cm。
4）喷砼：采用C25早强混凝土先将低洼处大致喷平，再顺序分层、往复喷射至设计厚度。
2. 竖向支撑施工技术
1）清除临时仰拱型钢及拱部型钢竖向连接位置喷射砼。
2）安装竖向型钢，两端与临时仰拱型钢和拱部型钢焊接，型钢采用焊接Ф22螺纹纵向连接筋，间距100cm。
3）安装单侧模型。
4）喷砼：采用C25早强混凝土自下而上、顺序分层、往复喷射至设计厚度。
4.5 下台阶开挖技术
上部开挖进尺700cm，进入下台阶开挖。下台采用中部预留核心土，分四级台阶左右交错环形开挖。下台阶环形开挖采用小导洞先行、自上而下依次进行。
1）每级台阶开挖长度：为确保洞室开挖安全，每级开挖长度进尺为200cm，采用1:0.5坡度放坡，左右交错进行，循环进尺50cm；初期支护随开挖及时跟进。下台阶开挖长度控制在700cm。
2）下台阶核心土形成
下台阶核心土随每级台阶环形开挖进尺自上而下逐步形成。为实现下部核心土成型与稳定，充分发挥核心土稳定掌子面机支撑临时仰拱传递的竖向应力，以及有效降低落下台阶时拱部沉降变形；施工中采用锚杆与素喷混凝土进行下部核心土加固。核心土支护参数为＠=100cm、L=300cm、Ф25的锚杆成梅花形布置与5cm厚的早强喷射混凝土组合形成核心土加固体系，见图4-35。
下台阶核心土作用：通过对核心土进行喷锚加固，不仅起到维持掌子面稳定性作用，还起到支撑上台阶临时仰拱和中支撑作用，平衡拱部传递的竖向应力，有效控制了落下台阶时沉降及收验引起的变形。
图4-4 核心土成形图
4.6 仰拱结合部施工
1 当第四级仰拱结合部开挖进尺满足200cm时，将成型仰拱钢架按设计安放稳固（一端与边墙钢架连接、另一端顶在下台阶核心土脚上），喷射C25早强砼至设计厚度，再按设计安装二次钢筋，关模浇注仰拱、填充及边墙混凝土，左右交错施工；
2 为保证二衬台车轨道铺设与行走，每侧结合部混凝土上口宽度满足300cm；
3 为保证一个循环二衬砼施工长度（即600cm），分三次浇注仰拱结合部混凝土，每次浇注200cm，浇注长度600cm，见图4-5。
图4-5 仰拱及填充砼施工图片
仰拱结合部先行作用：通过仰拱结合部先行，增加了初期支护墙脚基础的承载力，有效抑制了两侧土体传递的侧压力，同时为二衬快速跟进使初支变形最终趋于稳定创造了条件。
5．结语
通过对风积沙散粒体围岩隧道开挖方法的对比研究和在神木一号隧道的成功运用，得到如下结论：
（1）在风积沙散粒体围岩特殊地质条件下，隧道施工应考虑拱顶、拱与边墙结合部以及初期支护墙角应力大的特点，应采用“一次支护采用网喷+钢拱架和先行施作二次衬砌仰拱边墙结合部联合支护形式，开挖采用预留大核心土台阶法施工新技术”进行建设。
（2）施工工艺流程制定技术、施工步骤、上台阶开挖与初期支护技术、临时仰拱与竖向支撑施工技术、下台阶施工技术和仰拱结合部施工技术等关键技术的研究和运用，完善了“一次支护采用网喷+钢拱架和先行施作二次衬砌仰拱边墙结合部联合支护形式，开挖采用预留大核心土台阶法施工新技术”，为该技术的推广应用创造了必要条件。
参考文献
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土木工程隧道论文范文第15篇
关键词：连拱隧道；墙身裂缝；整治
中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：
一、连拱隧道的结构特点
如图1所示，与分离式相比，双连拱隧道的最大特点是其左右洞之间由一道中隔墙分隔，加大了隧道跨径，因此，中隔墙就成了结构受力的关键部位。目前公路隧道常见中隔墙结构形式有如下几种：
1）直墙式：墙身一次浇筑成形，在肩部有两道纵向施工缝，左右洞防水布紧贴墙顶，排水管预埋在中隔墙中间，如图2。
图2直墙式中隔墙
2）曲墙式：又分两种，第一种，如图3，墙身一次浇筑成形。第二种，如图4，墙身分三次浇筑。
二、连拱隧道的施工特点
连拱隧道施工多采用三导坑或多导坑先墙后拱法施工。但无论采用上述哪种方法开挖，中隔墙顶部围岩均受到洞室开挖的多次扰动，围岩稳定性受到很大影响，同时，先期浇注完成的中隔墙也受到左右洞室开挖的爆破震动波的影响，易产生裂缝（图5中隔墙裂缝）。
图5 中隔墙裂缝
三、实例分析
某高速公路双连拱短隧道长191m（K17+434～K17+625），最大埋深82m，隧道所穿越的山体山势陡峭，隧道中部为中低山梁部，进口位于山体腰部陡坎上，出口位于山体斜坡上，地势相对较高，地形起伏大，相对高差约80m。在施工过程中中隔墙出现裂缝（图6），为保证隧道的安全，对问题进行分析处理。
图6
1、设计标准
隧道按新奥法进行设计，设计速度80km/h，隧道单洞限宽11.25m（0.75+0.5+2×3.75+1.5+1.0），限高5.2m。双侧设检修道，内轮廓除满足有关规定外，还考虑了对结构受力有利及便于施工和模板台车制作等因素，综合确定采用为三心圆。
隧道平纵设计时考虑地形地质条件、隧道长度、通风、排水、两端洞口接线、施工期间的排水、出渣、材料运输、环境保护等条件。
2、地层岩性
隧址区主要位于中低山丘陵区，地层结构简单，地层岩性主要为元古界（Pt2）板岩。另外，沟谷、山坡地表分布厚度不等的第四系全新统残积（Q4el）含碎石粘性土。隧道划分为2个围岩分段，其中Ⅳ级围岩2段，位于隧道进出口段，总长55m；Ⅲ级围岩1段，总长136m。
3、隧道衬砌
隧道采用带仰拱的曲墙复合式衬砌,以锚杆、钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护,模筑防水混凝土为二次衬砌,共同组成永久性承载结构。中隔墙为复合式，采用C25混凝土，总厚度250cm。初期支护参数选择以工程类比为主，结合构造要求，并通过必要的理论分析计算进行检验较核，施工中通过监控量测分析，及时调整支护参数，实现动态设计、信息化施工。
二次衬砌采用C25泵送自防水混凝土结构，混凝土抗渗等级应不下于S8级。
4、防排水
隧道防排水设计以“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理” 为原则。隧道暗洞段采用土工布加防水板，衬砌后设φ100环向排水半圆管排水；底部设φ160半边打孔PE波纹纵向排水管与φ100横向引水管相连，将暗洞衬砌背后水引入隧道路面边沟排走；在环向施工缝处设置膨胀止水条（14×30mm），变形缝全断面设置橡胶止水带。同时，沿隧道纵向每50m左右布设一纵向排水管检查井。路面冲洗水通过路拱横坡排入边沟。
明洞段采用土工布夹“三油两毡”及粘土隔水层防水，采用φ160半边打孔PE双壁波纹排水管排水。
5、施工方案
隧道施工方法采取先贯通中导洞并浇筑中墙混凝土，然后采用台阶法开挖左右洞，最后全断面施作二次衬砌。
6、问题分析
隧道右洞主洞施工进入Ⅲ级围岩90m，左洞主洞施工进入Ⅲ级围岩65m后，已浇筑的中隔墙顶部混凝土在主洞施工时表面出现水平裂缝，裂缝最大宽度为1cm，裂缝纵向长度约为10m，并且有继续发展的倾向。经过研究，认为裂缝产生的主要原因是由于施工质量造成混凝土强度不足，振捣不密实，中隔墙顶部存在空洞，造成结构受力不合理，同时因为中隔墙和拱部混凝土胶结不好而产生的非结构性裂缝。设计单位经过计算，确定采取对中墙进行加固处理的方案，具体加固方案为：
1）、中墙顶部初期支护脚部采用φ28HRB335钢筋制作的两端带丝口锚杆对拉，改变中墙的受力状态。对拉锚杆纵向间距为100cm，横向间距50cm，共计三排，锚杆垫板采用150×150×10mm的钢板。
2）、对中墙顶部的初期支护脚部增加φ25砂浆锚杆。锚杆长度3.5m，纵向间距同对拉锚杆，每个断面左右洞均增设2根。
3）、对Ⅲ级围岩二次衬砌增加钢筋混凝土仰拱，使二次衬砌成环，增加隧道二次衬砌的受力。
4）、为使中墙顶部密实，在施工二次衬砌前对中墙顶部注浆，注浆采用φ50和φ42钢管进行，间距250cm交错布置，φ50管灌注早强M25砂浆，φ42导管灌注水泥浆液，两种浆液均掺加速凝剂。
5）、对中墙加强临时支撑。临时支撑采用150×150mm的方木加槽钢。间距250cm（纵向）×150cm（环向）。同时，在初期支护未落地前对中墙下部采用土石回填密实。
6）、变更隧道开挖掘进方案，具体方案如图7。
施工顺序为首先完成对中隔墙的加固，然后对Ⅰ采用土石回填中墙下部并压实。然后在Ⅱ完成后，采用方木对中隔墙进行支撑，接着开挖Ⅲ并完成上导坑的初期支护，第Ⅳ步开挖后完成初期支护落地。最后开挖Ⅴ并及时进行初期支护和仰拱施工，完成后立即进行二次衬砌浇筑，先行洞的二次衬砌浇筑完成后方可进行后进洞的第Ⅴ步并及时进行初期支护、仰拱施工和二次衬砌浇筑。第Ⅳ开挖掘进每次不应大于5m，第Ⅴ步没施工前严禁撤销中墙方木支撑和土石回填。
7）、加强隧道监控量测，将监控量测结果及时反馈给设计单位。
7、实施效果
处理方案在实施后取得了良好的成果，在随后的施工中，裂缝不再继续发展，也没有出现新的裂缝，经进一步检测，处理方案达到了处置问题的效果。
四、结束语
经过本次问题的处理，给作者积累了丰富的工作经验，在以后的隧道设计中，除应按照现行的标准、规范、规程和技术条例，进行工程测量、勘测工程地质和水文地质等勘察工作外，还应考虑到施工的各种复杂因素，综合考虑施工工艺以及施工单位的施工水平，设计出安全、经济、耐用的隧道结构物。
参考文献：
1、《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）；
2、《公路隧道设计细则》（JTG /T D70-2010）；
