隧道工程论文范例

1大跨软岩隧道存在的问题

由于地层地质的复杂性，大跨软岩隧道工程仍然面临着以下几个急需解决的关键问题:

1)对围岩变形的判断与控制。

对于软岩隧道围岩变形的研究主要集中在三个方面:a．从理论方面对变形机理进行研究;b．选择合理的施工工法对围岩变形进行控制;c．运用有限元或其他数值模拟的手段对围岩的变形量和变形趋势进行预测。从众多的学术论文和科研成果中不难发现，对于围岩变形的机理多是采用连续性介质理论进行分析，而实际工程中的围岩是非连续的，它是岩块和结构面在三维空间的一种非定向关系。尤其是对于地质状况比较复杂的软弱围岩，都是由多种物理成分组成的，且各物理成分的大小、多少及分布具有很大的随机性。但是，在实际的研究和应用中，例如采用数值模拟的方法对软岩隧道围岩变形进行分析时，又必须运用岩体的本构关系，这本身就是存在问题的，更不要说计算结果的准确性了。不论是理论分析还是数值模拟都没有办法对围岩的变形量进行准确的判断。这将引起另外一个问题，就是在采取控制变形措施时，通常采用的是依据相似工程经验制定施工方案，并没有针对不同的变形量采取相应的控制措施，因此变形控制措施也具有一定的盲目性。另外，隧道施工中变形可以达到1．0m甚至更大，软弱围岩变形本质上属于大变形问题，然而岩体力学中使用的弹塑性变形理论虽然对材料的非线性进行了考虑，但是严格意义上仍属小变形理论。

2)对合理支护时机的探讨。

隧道二次衬砌施作时机始终是隧道界讨论的热点问题，二次衬砌的支护时机是保证二次衬砌长期稳定的关键。特别是对于软岩大变形隧道，如果二次衬砌施作过晚，则可能造成初期支护变形过大而无法控制，以致隧道失稳;但如果施作过早，则不利于地应力的释放和充分发挥围岩的自稳能力，从而使二衬受力过大而导致开裂，降低了隧道结构稳定性。因此，合理确定二次衬砌施作时机是保证隧道施工阶段和长期运营阶段安全性的关键。但是现阶段，对于隧道二次衬砌支护时机的研究仍然没有形成系统的体系。研究者多根据具体的工程背景选择不同的岩石弹塑性模型，采用的确定合理支护时机的判定方法也各有不同。对于二衬支护时机的影响因素的分析也多是针对单一影响因素，并没有综合考虑。

2软岩隧道的发展与展望

一、毕业设计目的与要求

毕业设计是培养学生综合运用学过的各种理论知识来分析和解决实际问题的能力，是本科教学过程中不可或缺的一环。毕业设计的目的应该着眼于提高学生的能力，例如培养分析问题和解决问题的思路，扩展所学专业的知识面，加强巩固所学的理论知识等。隧道工程专业毕业设计的主要目的有：

1.通过毕业设计可以让学生把所学的理论基础如结构设计原理、结构力学等和专业知识有机的融会贯通，并在指导老师的帮助下，进一步完善自身的专业素养，弥补自身的不足，巩固所学知识；

2.毕业设计是学生毕业前的最后一次完成的综合性作业，它能够让学生重温本科阶段的各科内容，对隧道工程及相关专业知识有一个整体的把握，为毕业后的工作和深造提供更加扎实的理论基础和专业知识；

3.学生独立完成毕业设计，可以培养独立自主的意识，提高独立分析问题和解决问题的能力，通过独立完成文献的查阅和资料的搜集培养学生亲力亲为、敢为人先的精神；

4.隧道工程的实际工程中，仍然有很多需要创新的地方，毕业设计可以培养学生求真务实，勇于创新的精神；

5.检验学校在本科四年的教学成果，从中发现教学过程中的不足。土木工程涉及广泛、内容庞大，毕业设计是学生所学知识的大综合大贯通，毕业设计的好坏直接关系到学校教学质量的好坏和学生本身专业素养的好坏。提高学生的毕业设计质量对于提高高校的教学品质和学生的就业竞争力具有十分重要的意义。

1常见隧道工程事故隐患及原因分析

1.1施工单位安全生产主体责任不落实

对培训工作重要性认识不足，安全培训走过场，员工缺乏应有的操作技能和应急能力，安全防范意识不足。特种作业不能做到持证上岗。施工组织不当，现场管理存在较大隐患。安全措施不到位，盲目抢施工进度，忽视了安全管理和施工质量。物资采购环节存在漏洞，材料以次充好、进场把关不严，设备缺乏有效维护。安全检查和隐患排查流于形式，不能及时发现和整改事故隐患。甚至个别单位非法转包，以包代管。

1.2监理单位履职不到位

施工组织设计审查不严，日常监管不够，关键工序监理不到位，不能及时发现和督促整改事故隐患。

1.3勘察设计周期、方案不合理

勘察设计的前期研究时间紧、任务重。设计单位为了在短期内完成勘察设计任务，往往勘察工作和设计工作同时进行，综合地质勘探手段不足，造成地质情况认识不清、绕避不良地质方案研究不足。

1台湾地区地形、地质和水文地质条件

台湾地区位于福建省东南沿海约150km，相隔台湾海峡，与福建省隔海相望。台湾海峡的最狭窄处130km，最宽处达到250km以上，平均宽度200km;台湾地区由86个大小岛屿所组成，包括台湾本岛、散布在四周海域的21座离岛以及澎湖列岛，其中，澎湖列岛就包括了64座大小面积不等的小岛，这些小岛分布在亚洲大陆的大陆架边缘扼守着中国东南边缘的东海和南海海域，地理位置十分重要。台湾地区大陆本岛的纵向长度从南至北长约385km，最大宽度为143km，占地面积约36000km2。

1.1地形地质条件

台湾地区位于欧亚大陆的大陆板块和菲律宾海板块的缝合带，由其西部和北部的扬子克拉通、东北部的冲绳板块以及东部和南部的菲律宾移动板块撞击形成的复杂结构，是受到欧亚大陆板块与菲律宾板块碰撞影响形成的一系列地体隆起岛弧之一。因为地壳变动与造山运动发达造成台湾地区复杂多样的地形，绝大部分地质构造是由欧亚大陆板块组成、菲律宾板块则往下发展成为隐没带。东部和南部地区则受到吕宋火山岛弧等板块影响形成复杂地质，包括与花东纵谷地质不同但与之平行的海岸山脉。由于构造活动强烈，岛上主要地貌单元为高山峡谷，存在相对较少的平原地区，其地质条件十分复杂。中央山脉从北到南的纵向延伸长度385～397km，山脉约350km处形成了台湾省山脉的支柱脊。在该区域范围内，有超过25座海拔超过3000m的高山。支柱脊范围以西分布有大范围雪山地质地貌。支柱脊中央斜坡向西延伸到山脚，主要地貌单元为高原和沿海平原，该区域属于属于沿海范围，长140km。宽约10km，山高1000～1500m。1)澎湖列岛。澎湖列岛主要出露地层为第四系下更新统玄武岩，部分地区出露凝灰岩夹松散砂层，地层岩性单一。含魁蛤(Arca)、蝾螺(Turbo)等化石;2)沿海平原。沿海平原大部分地区由第四系沉积作用形成，主要组成部分有泥岩、粉砂岩、砂岩、页岩和砾岩;3)西部山麓。该区域是由第四系渐新统至更新统碎屑沉积物构成。岩层主要由砂岩和页岩交替沉积形成，局部夹杂有灰岩、凝灰岩透镜体;4)中西部地带。该区域属于较大范围的第三系变质带，可以进一步细分成两个岩性带，即西部雪山范围带(Ⅳa)和东部主干山脊带(Ⅳb);5)东部中央范围带。该条带状区域属于第三系复杂变质作用在中央山脉出露形成。这个区域被分为西部太鲁阁带(Va)和东部玉立砂带(Vb);6)台东纵谷。这个山谷被认为是欧亚大陆板块与菲律宾海板块之间的缝合带，它分隔中央山脉和海岸山脉;7)沿海范围。该地区地层位于第三系沉积层之下。主要岩性特点是火山衍生物岩，包括分选性较火山碎屑沉积岩、浊流碎屑岩以及其他杂质充填。

1.2气候和水文

1.2.1气候条件

台湾地区地属亚热带海洋性气候。该地区年平均降雨量达2500mm。降雨在空间和时间上具有很大变异性。平原地区降雨较为均匀，海拔越高降雨量越丰富，高山地区强降雨发生次数明显增多;夏秋季节，降雨量丰富，强降水往往会导致洪水、滑坡等地质灾害，秋冬季节降雨量显著减少。因此，在隧道开挖过程中，必须考虑不良的水文地质条件可能带来的潜在危险事故。

1影响隧道工程造价的主要因素

1．1设备和材料

由于公路隧道具有难度大的特点，其相应的设备和材料使用的也非常多，对于其中一些技术含量较高的设备，不管是租赁或是购买，费用都比较高。而且现在建材市场比较混乱，卖家更是鱼龙混杂，良莠不齐，这就要求工作人员要对市场的行情有一个全面的把控，在使用设备和材料的过程中，不至于超出正常的价位，否则，很容易造成工程造价的增加，给企业造成不必要的负担。

1．2设计和施工因素

设计环节是工程项目进展的关键一步，它关系到工程项目的整体状况，并对工程造价产生重要影响。设计中的一些细节更是不容忽视，比如隧道选线，再比如隧道断面的判断。尤其是隧道断面的大小的判断，它对于隧道项目工程造价的影响是比较大的，因此，应该合理利用隧道断面，既要考虑到相关的技术参数，使其达到合理的范围，又要在此基础上尽量缩小断面。除此之外，隧道的选线也是控制造价的一大要点，选线要结合周围地质的实际情况和经济效益。如果在设计环节能够结合实周边的地形和项目实际情况，能够在很大程度上避免造价偏高，相反的话，则会造成工程造价偏离正常预估值很多，得不偿失。在实际的施工项目中，公路隧道工程项目的费用很大一部分是在施工阶段产生的，因为设备材料的使用和人工的使用都是在这个环节进行的，所以这几项支出占了整个工程造价的一大部分，如果对施工环节把控得好，就可有效的管理和控制工程造价。同时不要忽略施工方法对工程造价的影响，施工过程中如果组织不到位、施工的顺序或方法错误，由此而造成的施工重建等问题，直接影响了工程的的进度造价。

1．3工程造价人员素质

工程造价是一门专业性很强的学问，因此对从业人员的要求也就较高，不仅要求从业人员具备相应的理论知识功底，还必须兼具相关的专业内容。由于工程项目牵涉方较多，责任重大，相关从业人员承担的责任也相当重，这就要求从业人员必须具备一定的专业资格。工程造价的工作人员具备了专业的技术和能力，在实际项目的造价和预算中，才能合理控制项目的投资限额，为企业节省成本，争取效益最大化。

1地下水对隧道运营阶段的影响

运营阶段地下水对隧道的影响主要表现为对隧道衬砌的侵蚀，常见的有溶解作用，冻融作用和潜蚀作用。地下水的侵蚀会对隧道结构稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑产生诸多不良影响甚至威胁。衬砌周围的地下水长期对衬砌混凝土有溶解作用。由于地下水的侵蚀作用，隧道围岩和衬砌逐渐被软化，衬砌结构的可靠性、耐久性降低，对隧道整体的稳定影响很大。如果地下水通过衬砌混凝土损伤部位，工缝变形缝等穿透隧道防排水体系，造成隧道内部环境潮湿，使洞内供电、照明及通信设备等发生锈蚀，降低这些设备的使用效率和使用寿命，严重恶化隧道运营环境，降低服务质量，增加隧道的维护运营费用。隧道内的渗透水还会形成路面积水，造成车辆打滑，危及行车安全。

2隧道建设对地下水环境的影响

地下水渗流系统给隧道的建设和运营造成了严重影响，同时隧道建设也会给地下水环境带来严重影响。隧道工程对于地下水的疏干和改造作用显得尤其突出，目前一些竣工的隧道工程已经表现出对隧址区的严重影响。

（1）隧道对地下水的疏干作用

隧道开挖后，由于集水和汇水作用，地下水不断进入隧道中，地下水动力场因此发生改变，引起地下水的运动通道发生转移，形成新的势汇。随着隧道排水过程的延续，整个隧址区的地下水系统发育形成了新的地下水转移通道，隧道开始大量排出地下水，从而形成一个降位漏斗，漏斗不断扩展，疏干其影响范围内的地面水源，引起地下水与地表水径流发生改变，直接造成隧址区地表泉水流量减少甚至溶泉消失，井水水位下降，水量减少甚至干涸，直接影响当地工农业生产及人民的生活。隧道的建设造成地下水位降低，当地下水位到一定程度时，会使当地土壤含水量减少，植物生长受到抑制，甚至萎蔫、停止生长，给当地的环境带来负面影响和经济损失，尤其是水稻种植区域影响更为严重，原有作物无法继续种植，给正常农业生产造成极大危害。

（2）隧道排水导致岩土应力变化

1道路桥梁隧道工程施工中容易出现的问题

1.1裂缝。道路桥梁隧道施工中一个重要的施工材料是混凝土，混凝土结构中裂缝是非常常见的，这个现象会对施工的质量产生不良的影响。如果混凝土质量不达标或者是施工人员没有严格按照施工规范进行操作都会使混凝土出现裂缝。当然，混凝土出现裂缝的原因也有很多，例如：施工人员对混凝土施工强度没有清晰的认识，这样会造成混凝土在空气中暴露的时间过长，在对混凝土进行配料时没有按照相关的标准进行配制，浇灌时用力不合理，后期的管理和养护不是很到位等都是造成混凝土裂缝的主要原因。

1.2安全风险。施工人员对施工安全的概念认识不清，施工安全知识掌握程度较差，因此在施工过程中经常会出现违规操作的现象。安全管理制度的建设仍然存在着很多需要完善的部分。对材料的管理工作不能严格按照相关的规定去执行，施工人员的管理力度和机器设备的正确使用等都存在着一些需要改进的问题。因此施工管理的安全性很难得到保障。

2问题应对策略

2.1采取有效措施避免发生铺装层脱落现象。施工人员在进行施工的过程中一定要准确掌握铺装层的厚度，然后依据具体的施工情况选择材质比较好的材料，这样可以避免铺装层发生断裂现象，在对铺装层施工的过程中一定要对防水材料进行合理地使用，这样才能更好地防止渗水现象的发生，这样做不但可以提高铺装层的质量，还能够延长铺装层的使用年限，另外，地理位置也会对铺装层的质量产生非常大的影响，在整个施工过程中一定要根据所处的地理位置的地形、地势、地貌对其进行相应的处理，这样可以大大减少铺装层裂缝情况的产生。

2.2采取有效的钢筋锈蚀防御措施。在施工过程中对钢筋进行涂层处理能够非常有效的避免钢筋腐蚀状况的发生，在涂层操作结束后还要采取相应的保护措施，尽量防止钢筋在储存和运输时因发生碰撞而出现掉层的现象。如果钢筋已经出现了锈蚀现象可以采取措施对锈蚀的部分进行处理，也可以直接取出生锈部分的混凝土。

2.3严格控制隧道裂缝。进行混凝土的配合比设计和施工时必须严格按照相应标准，施工人员必须在施工过程中验算裂缝情况，不同位置的混凝土构件需要配合不同的强度等级。在进行混凝土配筋率计算时必须保证计算公式的准确性和计算结果的精确性，同时还需要严格控制水泥用量和水灰比，根据混凝土的强度适当添加掺和料和外加剂。企业还需要重视施工人员的施工方面的培训，使混凝土裂缝得到有效控制，从而使施工质量获得有效提高。

1施工组织设计编制的几个要点

（1）本标段的主要工程内容为隧道基坑井点降水、隧道基坑开挖、隧道抗拔桩地基加固、隧道主体混凝土工程、隧道防排水、变电站、泵站、K1+839～K2+940区域内地面道路和有关的污水处理、雨水管线工程。根据业主的总体工期要求，本标段工程定于2012年6月1日正式开工，2013年3月27日竣工，工程施工工期为300天。参建单位为中铁十五局集团第六工程有限公司。

（2）本标段工程的施工组织机构有项目经理、项目副经理、项目总工程师、工程技术部、计划财务部、安全质量部、环保办公室、物资设备部、工地实验室、综合办公室以及各个施工队伍。

（3）依照本标段的具体施工情况，将本工程分成了3个区段。K1+839～K2+290施工区段的任务是该区段的基坑井点降水、基坑的开挖、边坡的防护、抗拔桩的施工、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道变电所、泵房站、隧道顶的覆土回填。K2+290～K2+610施工区段的任务是该区段的基坑井点的降水、基坑的开挖、边坡的防护、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工和隧道覆土的回填。K2+610～K2+940施工区段的任务是该区段的基坑井点降水、基坑的开挖、边坡的防护、隧道底板、主体混凝土的施工、隧道防水的施工以及泵房站、隧道覆土的回填。

（4）把安全施工当成头等大事来抓，严防重伤或死亡事故的发生。争创省级安全文明施工工地和文明施工样板工地，在施工的过程中，严格的遵守相关的法律法规，出台具体的文明施工管理办法，并且在环保、绿化等方面都要达到国家相关的标准。

2协调工作的几个要点

（1）做好该标段工程的平面布置调配工作，该标段工程施工场地可以分成3个区域，场内生活区和办公区设施有：工程管理人员和施工人员的住房、管理人员办公室及会议室、食堂、洗浴间、卫生间等。生产设施区有：材料堆放区、砂子堆放区，砂浆拌合站、钢筋加工场、临时弃土场、配电室、消防库、门卫、洗车场等。