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隧道论文范文1
引起隧道渗漏水的原因很多，具体原因如下：
1.设计上的原因
（1）由于某种原因，隧道设计在山沟破碎带或断带上又未进行防排水处理，地表水大量补给地下，最终造成隧道渗漏；(2)对不稳定的地基没有进行处理造成地基不均匀沉降,导致补砌结构出现缝或隙,从而产生渗漏现象；（3）拆模时间过早，或围岩压力过大超过衬砌体的设计荷载等，都能使衬砌内应力超过其破坏强度而导致隙和缝。
2.施工原因
（1）混凝土没有按放水级配设计施工，在地下水压力较大的地方，由于抗渗标号低于相应水压，从而出现渗水现象。（2）混凝土捣固不密实，形成蜂窝，因而局部渗漏较多。混凝土在硬化过程中，由于多余水分（未起水滑作用的游离水分）的蒸发，在混凝土中形成透水的开放性毛细管路，尤其是混凝土拌合物在沉降水过程中析出的一部分备挤向上面，一部分聚集在集料颗粒上面形成透水的管。（3）衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。（4）灌注混凝土的工作未加处理或处理不当，产生结合不严的漏水缝隙。（5）先拱后墙或先墙后拱施工的拱墙连接处填不严，形成渗漏。（6）预留孔洞没有按防水要求处理也会形成渗漏通道。
3.衬砌周围的天然水PH值超标对衬砌混凝土具有一定的腐蚀性，常见的有碳酸性，酸盐性加镁盐性腐蚀。
二、隧道防水技术及施工措施1.防水混凝土防渗漏
混凝土是一种非均性材料，从微观上看属于多孔体，体内含有许多大小不同的微细孔隙。这些孔隙或因不同分为施工孔隙（由于浇灌、振捣质量的不良所引起）和构造孔隙（由于配比不当等原因索引起）。防水混凝土是从材料和施工两方面抑制和减少混凝土内部孔隙的生成，改变孔隙的特性（形状和大小），堵塞漏水通路提高混凝土本身密实性来达到防水的目的。它可分为防水混凝土，外加剂混凝土和膨胀水泥防水混凝土三种。
（1）普通防水混凝土
普通防水混凝土是以调整配合比的方法来提高自身的密实度和抗渗性的一种混凝土。要配制出质量良好的防水混凝土，一定要遵循以下技术要求：
a.水灰比不得大于0.6。
b.混凝土的水泥用量不小于300kg/m3。
c.含砂率尾30～40%，灰砂比1∶2～1∶2.5。
（2）外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土是依靠掺入少量有机或无机物外加剂来改混凝土的和易性，提高其密实性和抗渗性，以适应工程防水需要的一种混凝土。按所掺外加剂的种类不同可分为减水剂防水混凝土，加气剂防水混凝土，三醇胺防水混凝土和化铁防水混凝土。
a.防水混凝土
减水剂对水泥有强烈的分散作用，提高了混凝土的和易性。因此掺入减水剂后，可大大降低拌和用水，这样就减少了游离子，可以改善混凝土孔隙的分布，其孔径剂总孔隙率均显著减少，混凝土的密实性和抗渗性从而得提高。在使用时，木钙、糖蜜得掺量占水泥重量的0.2%~0.3%，超过0.3%时，将使用混凝土强度降低剂过分缓凝。
b.加气剂防水混凝土
c.三乙醇胺水防水混凝土
d.氯化铁防水混凝土
氯化铁防水剂的主要成分是三氯化铁和氯化亚铁，掺入适量的氯化铁防水剂，可以大大提高混凝土的抗渗透性。是几种常用外加剂防水混凝土中抗渗性最好的一种。
氯化铁防水剂的掺量一般以3%为宜，掺量过多，对钢筋锈蚀，混凝土干缩和凝结时间都有影响；掺量过少，则效果不显著，水灰比应不大于0.55，拌和水中应扣除防水剂的含水量，水泥用量不少于310kg/m3，坍落度为3~5cm。冬季配置氯化铁防水混凝土时，应采用硅酸水泥，为了加速凝固，可将氯化铁防水剂掺量适当提高但不大于5%。
（3）膨胀水泥混凝土
膨胀水泥混凝土依靠水泥本身在水化硬化过程中形成大量体积增强大的结晶体，并产生一定膨胀能来减少或消除混凝土的体积收缩提高混凝土的抗裂性，从而提高混凝土的防水的能力，这是一种从内因解决混凝土抗渗性的新途径。
2.各种缝隙防漏
混凝土衬砌一般有三种缝隙，即施工缝、伸缩缝、沉降缝。这缝隙都是地下隧道渗漏的主要部位，必须注意处理。
施工缝是衬砌混凝土间歇灌注时造成的，是防水工程的薄弱环节之一。一般在灌注第二次混凝土前，将第一次衬砌接头表面刷洗干净，铺上20~25m厚的水泥砂浆。
沉降缝又称变形缝，是为防止不均匀沉降引起衬砌的开裂而设置的。伸缩缝是考虑混凝土的热胀冷缩而设置的缝隙。这两种缝隙也是渗漏水的主要通道。防水措施有沥青防水、沥青木板或橡胶带防水等方法。其中橡胶防水适用要求较严的衬砌工程。3.疏排水
对一般性围岩裂隙渗水，采用相应的疏排水措施，将地下水引出，减轻地下水对衬砌结构的压力，有利于更好地进行防水，具体方式常采用盲沟、洞内排水沟及沉井等。
三、防水混凝土工程的施工
防水混凝土工程质量的好坏不仅取决于混凝土本身及其配比，而且施工过程中的各种工序对其质量有一定的影响，因此施工时，必须严格控制施工环节，避免一切可能造成渗漏的隐患。(1)材料配合比必须认真按设计要求确定。(2)严格检查、化验各种原材料，确保材料质量。(3)防水混凝土施工，应尽可能一次浇灌完成，尽可能加长每次砌长度，以减少施工缝。(4)做好基坑排水工作，严防地下水及地面水流入基坑造成积水，影响混凝土正常硬化，导致混凝土强度及抗渗性下降。(5)混凝土运输过程中，要防止产生离析和坍落度损失。(6)混凝土必须振捣密实，采用机械振捣时插入式振捣器插入，间距不超过有效半径的1.5倍，要避免欠振、漏振和过振，要避免振捣器触及模板、止水带及埋设件等。(7)要加强混凝土的养护，为防止混凝土表面出现裂缝，不宜过早拆模。
四、结束语
隧道防水，除了施工和技术方面的因素外，加强管理也是一个至关重要的因素。用长远发展的眼光看，只有加强管理，努力提高整体技术水平，才能保证工期，创优质工程，才能获得良好的经济效益和社会效益，企业才能得以发展。
[摘要]隧道防水，除了施工和技术方面的因素，还要加强管理，只有这样，才能保证工期，创优质工程。本文针对隧道渗漏水，分析了各种原因，提出了以排为主，防、排、截堵相结合的原则，阐述了隧道渗漏水治理措施和方法。
[关健词]隧道防渗漏技术因素
隧道论文范文2
论文摘要：隧道工程是铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程，因地质条件不明造成隧道施工事故的危害是巨大的，加强隧道施工地质超前预报工作是非常必要的。国内外对隧道地震波超前预报技术已研究多年，笔者就这方面的现状及进行了讨论，指出了TSP仪器技术存在的不足，阐述了克服盲目性、提高科学预报的重要性，介绍了新开发的TGP隧道地震波预报系统与技术及应用效果。
随着我国基本建设规模的扩大，隧道工程已经成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。隧道工程的重要性越来越显著，隧道工程的数量和长度明显增加，规模不断扩大。因此隧道工程的安全施工和贯通，是不可回避重要任务和技术难题。危及隧道工程施工的地质病害大致分为三类：1不良工程地质条件，诸如岩体的裂隙发育密集带、构造破碎带、岩溶发育带、以及人工采矿造成的不良地质条件和高地应力造成的危害等；2不良水文地质条件，诸如岩溶水、构造和裂隙水等；3不良环境条件，诸如有毒有害气体和强放射性的环境。对于以上地质问题,在隧道工程的勘察设计阶段，已经投入大量的地质勘察工作，但是由于地质、地形条件的复杂性和相应勘察技术的现状水平，以及时间、经费等条件的限制，勘察阶段的地质资料一般难于达到施工阶段的精度要求。国内外因地质条件不明造成隧道施工事故的教训是不少的，例如：日本越新干线中山隧道涌水淹没事件；前苏联贝加尔—阿穆尔干线上某隧道的突水事件；我国成昆线、大秦线、衡广复线建设中，因地质问题的停工时间约占到1/3；以及不久前发生的四川某隧道瓦斯爆炸，造成重大事故和人员伤亡。以上隧道施工事故的危害是巨大的，因此强调加强隧道施工地质超前预报工作是非常必要的。
我国隧道地震波超前预报技术的研究起始于上个世纪的90年代，铁道部第一勘测设计院物探队提出“负视速度方法”。铁道部第一勘测设计院是较早研究隧道地震超前预报的单位。他们在1992年7月，利用地震反射波方法对云台山隧道进行隧道超前预报，预报成果与开挖后的隧道左壁“破碎带”和“断层”的位置基本一致。从上个世纪90年代初开始，我国物探技术人员一直没有停止对隧道地震超前预报技术的研究。曾昭璜（1994）研究利用多波进行反演的“负视速度法”，这种方法利用来自掌子面前方的纵波、横波、转换波的反射震相在隧道垂直地震剖面上所产生的负视速度同相轴来反演反射界面的空间位置与产状。北方交通大学的陈立成等人（1994）从全波震相分析理论和技术的角度研究隧道前方界面多波层析成像问题，进行隧道超前预报。他们的研究成果在颉河隧道、老爷岭隧道地质预报中应用，取得预期的效果。该方法的工作原理是以地震反射波方法为基础。工作中他们根据娴熟的地震反射波技术进行数据采集和数据解释，当时没有开发出针对隧道地震预报的处理系统，同时受当时条件所限制，该项技术未能得到进一步深入研究和发展。
1995年左右铁道部下属单位引进瑞士“TSP202”隧道地震波超前预报的仪器，当时曾组织系统内有关地质和物探专家在隧道工点进行了试验，未见明显的效果，认为其技术与“负视速度方法”基本一致，对其处理解释系统争议较大、认识褒贬不一，试验工作无果而终，该设备技术的消化工作也就搁置了。时隔7年后,隧道安全施工要求进行地质预报,该仪器设备由铁路系统的工程局又开始第二次引进，并直接用于隧道施工的预报工作。可以说由于第一次引进消化工作不深入，造成第二次引进后出现：应用工作中的盲目性和简单化，以及其他一些不正常现象。在宜万铁路隧道施工中不断出现的问题，使人们开始反思，不少论文也提出了存在的问题,铁道部也下发文件要求科学地进行超前预报。可以说短短几年的应用实践,人们仍然在探索着地质预报技术的进步。
隧道地震波超前预报属于物探技术，但比地面的地震波物探技术复杂，我国的地质物探工作者一直没有放松该技术的研究工作。北京市水电物探研究所研究地震波勘察检测技术已经有近20年的历史，并且是多道瞬态面波勘察技术的发明单位，生产的SWS型工程勘察与工程检测仪器系统，已经为400多家勘察设计、高等院所广泛应用，并且出口日本等国家。2003年该所投入人力物力研究隧道地震波预报技术，研究TGP12型隧道地质超前预报仪器，以及孔中高灵敏度三分量检波设备，方便的孔中耦合技术，和Windows编程的数据处理软件系统。在经过大量的预报实践验证后，于2005年通过了由国家隧道中心王梦恕院士组织的国内著名隧道专家的评审鉴定。该仪器系统推向市场不到2年的时间，已经有近20台套投入到隧道超前地质预报工作中应用，反馈信息普遍受到用户的好评。
铁道部工程设计鉴定中心赵勇主编的《高速铁路隧道》一书，提出隧道地质超前预报的方法有以下部分组成：①地质分析、②超前平行导坑预报法、③超前水平钻孔法、④物理探测法。并阐述物理探测法与地质分析法、超前平行导坑预报法、超前水平钻孔法相结合，解决不同地质灾害的应用原则。书中介绍了国产TGP隧道地震波预报系统,声波反射方法，地质雷达方法，红外探水方法等。
本文就隧道地震波预报技术中的若干关键问题，并结合应用中的实际问题阐述如下，目的在于引起同行们讨论，促进地震波预报技术理论水平的提高，促进采集数据质量的提高，促进资料的解释推断工作向合理化方向发展。
一、隧道地震波方法的预报原理
隧道地震预报工作利用地震反射波原理，在隧道内以排列方式激发的地震波，向三维空间传播的过程中，遇到声阻抗界面会产生反射波。声阻抗是介质传播弹性波的速度与介质密度的函数，介质的声阻抗数值为速度与密度的乘积。因此地层中的岩性变化界面、构造破碎带、岩溶和岩溶发育带等界面会产生地震反射波，这种反射波被布置在隧道内的检波器接收，输入到仪器中进行信号的放大、数字采集和处理，实现地质预报的目的。
由此可以看出，隧道地震波预报技术是通过直接探查声阻抗变化的界面，经过人工分析实现间接推断地质病害的方法。
图（2）不同夹角构造界面的地震波路径与反射波记录形态
图（1）示意与隧道斜交的构造面，其地震波传播的路径图，构造面上的地震波反射点在白色园内。图（2）示意不同夹角构造面的地震波路径与反射波记录形态，与隧道夹角不同的构造面其反射点位置不同，地震波传播路径偏离隧道轴线也不同。构造面与隧道正交时地震波传播路径与隧道轴线平行，右图为与隧道正交构造面产生的地震反射波记录，根据反射波同相轴计算得到界面与检波点之间岩体的地震波速度，该速度代表隧道围岩的性质。由非正交条件下地震反射波记录获得的速度为地震波传播路径岩体的“视速度”，“视速度”值的大小不仅与路径上岩体的性质有关，而且与界面和隧道的夹角有关。应用地震波预报构造面位置的计算是利用地震波在炮孔段的传播速度，各构造面之间岩体的速度是综合界面反射获得的“估算速度”，不是隧道围岩的真速度，应用中结合反射点偏离隧道轴线距离的远近和岩体的各项异性分布综合考虑使用。
图（2）是理想模式的三份量地震波时距曲线形态。实际工作中采集的地震波是错综复杂的，理想模式的地震波是不常存在的，记录上普遍存在有来自三维空间中多个方向的反射波，和各种形式的干扰波，这是应用技术中首先考虑的问题。
针对隧道地震波传播的复杂性，TGP地震预报系统不仅利用地震反射波走时关系，同时采集空间地震波三分量记录，进行地震波的极化分析与计算，该技术的突破有利于地质构造面产状、规模和地质体性质的预报。
二、TGP隧道地质超前预报系统
隧道地震波预报的早期研究，是由研究和利用地震波在时间空间域中的运动学特征开始的，工作中认识到仅仅利用地震波运动学和动力学特征是不够的。隧道工程的地震波在全三维环境条件下传播，这种条件比地面上的平面半无限空间条件复杂得多，而且隧道内地震波的接收与激发测线与探测目的是近于垂直或者大角度相交的条件，因此影响在地质构造面上获得大长度大面积的地震波信息量。针对这种状况，预报工作仅仅利用单一模态的地震波难以胜任。因此，TGP系统强化采集地震波的多波列信息，综合利用地震波的多波列震相信息，因此TGP系统的功能得到明显的增强。
TGP隧道地质超前预报系统包括仪器设备和处理软件两大部分。其中仪器设备有TGP型仪器主机、接收传感器、孔中定位安装工具和电缆等。图（3）是TGP隧道地质超前预报系统的主机。其处理软件由地震波数据输入与编排、空间坐标建立、能量均衡、干扰波分析与去除、触发时差校正、谱分析、纵横波分离、岩体速度参数计算、回波提取与偏移图、有效波分析与衰减参数计算、极化波处理与构造产状图、综合分析与绘制成果图等模块组成。
工程应用中，TGP型隧道地质预报系统对于500多米距离的构造面具有清楚的地震反射波信息，说明仪器系统具有足够的信噪比。实际工作中考虑预报距离和分辨精度两方面要求，预报距离一般采用150米至200米。TGP型隧道地质预报系统具有登记全部测长距离内地质构造信息的功能，利用逐次递进的位置相关分析，和源生成果对比等处理功能，有利于去伪存真和排除异常，提高预报成果的质量。该系统2005年8月通过由国内知名隧道、地质、物探专家组成的专家组评审鉴定。专家们一致认为“TGP12仪器与相关的处理系统，性能稳定可靠，采集的波形完整，信噪比高，与国外同类仪器对比整体上具有国际先进水平，可替代进口产品。”具体评审意见如下：
1、TGP12是集信号放大，模数转换，数据采集、存储和控制为一体的密封防水防震的物探设备；优于利用微机装配式结构的仪器，TGP12适合在恶劣的隧道环境中使用。
2、TGP12的三分量速度型检波器具有高灵敏度，指向性强和较宽的频带响应等特点，因而拾取的地震波信号具有高的质量品质。TGP12孔中接收检波器采用黄油耦合，方便、经济、快捷。优于在钻孔中需要锚固异型钢导管的方式。2米长的钢导管难于携带、运输，价格昂贵，一次性使用，费事费工费财。
3、TGP12的地震波采集触发是开路触发方式，即信号线在雷管引爆炸药的同时被炸断，信号线同时开路触发仪器采集，仪器采集无延时差，保证定位的准确性。超前预报仪器若采用起爆器电脉冲同时触发电雷管和触发主机采集的方案，由于电雷管起爆的延时时间难于做到一致，因此会造成仪器采集的走时误差，这种触发方式在我国的地震波勘探规程中明确规定不宜使用，更何况隧道岩体的速度比覆盖层介质的速度高出几倍以上，以岩体波速4500m/s～5500m/s为例计算，每一毫秒误差会造成2～3m的预报距离误差，一般瞬发电雷管的延时误差不止一毫秒，因此由20多次激发的平均线计算隧道岩体速度，和利用存在误差的时间计算距离，两次误差的乘积造成的误差不容忽视。
4、TGPWIN隧道地震波处理分析软件借鉴了已有相关软件的长处，并充分考虑弹性波在三维空间的传播特点，以及根据TGP仪器采集的数据格式编写。功能特点如下：
（1）全中文界面，通俗易懂，对地震波信号的处理过程，直观、方便，具有友好的人机操作界面。
（2）对P波、SH波、和SV波的分离完善合理，这是超前地质预报数据处理的关键工作之一。
（3）处理软件具有相关部分互相检查的功能，例如点击偏移归位成果图上的反射界面位置，程序会转到该位置界面的反射波组位置，通过分析反射波组的连续性、反射波的极性和能量，确定偏移成果的可靠性和性质。有助于去伪存真，由此及彼，由表及里，深化认识，使预报结论科学可靠。
（4）TGPWIN处理中有自动处理方式，也有手动处理方式，有深入分析异常可靠程度的追踪功能，这样设计既适应非物探专业的普通工程技术人员使用，又适应物探专业人员分析地震波传播特性，对复杂地质条件进行深入研究工作的需要。
5、TGP12系统只要增加不多的配套附件和软件模块，就可以增加仪器用于隧道检测的其它功能，例如：对已衬砌的隧道进行衬砌脱空检测，检查隧道围岩中隐蔽的病害（岩溶）。也可以在掌子面上用锤击的激发方式做到短距离更为精确的地质预报，因而它是一机多能的设备。
TGP12的性价比与国外同类仪器相比具有明显的优势。而且研发、生产在国内，用户可以获得及时周到的技术服务和技术支持，以及仪器维修等方面的方便性。
三、工程应用实例
宜万铁路凉风亚隧道的岩性为灰岩，TGP12型仪器与进口TSP203仪器进行了同点试验，预报成果如下，见图（4）、图（5）。
由以上成果图可以看出：在DK53+322—DK53+346；DK53+370—DK53+380；DK53+390—DK53+420三处存在构造异常，其中DK53+322—DK53+346、DK53+370—DK53+380两处的Vsh波比Vp波反射幅度大，推断以上两处构造带存在有充水或岩溶发育的可能性、。此结论经过日后的隧道开挖证明完全正确。在隧道施工的《变更设计建议书》中结论：“在隧道左壁的DK53+322段发现岩溶，溶蚀带宽度为2.5米，溶蚀带穿过隧道拱顶至右壁的DK53+340米段，并向边墙外延伸，雨后DK53+322处溶洞有较大水量流出，DK53+339处溶洞有少量渗水。该段围岩较破碎，节理发育，受溶洞影响，拱顶岩层出现楔体破坏、掉块”。
TGP12型隧道地质预报系统在云南水富高速公路冷水溪隧道，宜万铁路王家岭隧道、凉风垭隧道，青岛海滨高速仰口隧道，重庆地区数条公路隧道，以及武广客运专线大瑶山隧道等工程使用，获得满意的预报效果。
1、隧道地震波超前预报的概念解释
隧道地震波超前预报技术翻译成英语是“TunnelSeismicPrediction”，简称“TSP”。在我国《客运专线铁路隧道施工技术指南》的第5.0.8条使用了“TSP”缩写词。一般规程中使用缩写英语字母表示某种技术是正常的事情，但是在隧道地质超前预报工作中却出现被歪曲利用的现象，把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”。这种现象对隧道超前预报技术的应用，造成了不良的影响。在有的地方和部门的隧道施工招标和设备招标工作文件中也存在把“TSP技术”歪曲解释成“TSP***仪器”的现象，这是对隧道地震波预报技术缺乏科学认识。
因此，正确认识：“TSP技术”即隧道地震波超前预报技术，有益于正确执行我国的现行隧道规程规范和法规，有益于隧道工程的招投标工作，有益于隧道地震波预报技术的进步，有益于诚实诚信的预报技术服务。
2、隧道地震波预报中的接收与激发问题
在隧道地震预报工作中，有的采用把接收与激置在隧道的洞壁上，这种做法不妥当。众所周知，洞壁的表面波传播较强，对地震反射波会形成不容忽视的干扰。同时钻爆施工影响洞壁岩体松动，局部超欠挖使得洞壁岩体不平整和完整性差，接收检波器和激发点受局部岩体影响大，地震波的传播和衰减比较复杂，严重影响地震波记录的一致性，大大降低有效波的信噪比。因此不宜采取在洞壁激发与接收的做法。
有关
在洞壁激发和接收中面波的干扰问题，原清华大学声学教研室的沈建国教授曾经作过物理模型试验，见图（6）。模型设计在隧道前方有一个溶洞，洞径与隧道断面相当，分别在洞壁的4个深度布置接收排列。
图（7）是洞壁采集的地震波记录，图（8）是在洞壁一定深度内采集的地震波记录。图中：蓝色直线Vp表示直达纵波；蓝色曲线Vp1表示溶洞的反射纵波；红色直线Vr的后面表示面波。由图（7）与图（8）对照可以看到：图（7）面波Vr幅度强，溶洞的反射波无法分辨；图（8）的面波Vr幅度大大减弱，溶洞的反射波较清晰的表现出来。这个模型试验的结果明确说明面波的干扰在钻孔一定深度呈现减弱的趋势。因此，在隧道地震波超前预报检测工作中，采取孔中激发和接收技术措施压制面波非常必要，是提高反射回波记录信噪比质量的重要环节。
TGP隧道地震波预报系统的接收和激发，结合现场施工的方便性，要求钻孔的深度为2.0米。钻孔中采用炸药爆炸产生震源，控制使用小药量炸药，在有条件的地方尽量使用高爆速炸药，同时在孔中充水的条件下爆炸。在充水的条件下爆炸有以下好处：易于产生高频地震波，提高分辨率；同时爆炸泄放到隧道内的爆炸声音小，减弱隧道管波的干扰能量；爆炸时水由孔中喷出的过程有益于产生水平偏振，加强横波的能量，有利于地震预报工作中实现采集高质量的多波信息，实现多波多参数的预报目的。钻孔中接收，采用具有高指向性和高灵敏度的三分量接收探头安置在钻孔的底部，通过耦合剂实现与钻孔壁的直接接触，检波器信号输出采用软电缆，和采用吸声软材料封堵钻孔口等措施，对于高保真地接收地震有效波信号，减少产生干扰波环节等方面很有益处。
3、隧道地震波预报中的干扰波
在隧道地震波采集过程中，存在着多种干扰波，对此必须有明确地认识。例如：对头隧道施工和邻洞施工的干扰波；地表地形和来自其他方向的反射波干扰；洞内电磁波干扰；以及接收装置设计不当产生的干扰波等等。正确认识干扰波和产生的原因，才会采取正确的措施获得高质量的现场地震波记录。下面重点讨论隧道管波的干扰问题。
隧道管波由激发孔爆炸时声波泄放到隧道中产生，被接收传感器接收造成对记录的干扰，见图9。
图中地震记录50毫秒以下出现的呈斜线“黑点”，在右图中斜线用“紫线”表示，由记录上的时距线计算“紫线”表示的速度为340m/s，该线以下的波（左半图中黑色部分）为空气中传播的声波，我定义这种波为“隧道管波”，“隧道管波”出现后覆盖其后出现的地震反射波。“隧道管波”幅度的大小与激发和接收条件有关，“隧道管波”在地震记录上出现的位置与采集偏移距离有关。该紫色线位置为偏移距离为20m的“隧道管波”出现位置。图中蓝色线表示速度为4500m/s的前行纵波和反射纵波，红色线表示速度为2500m/s的前行横波和反射横波。上部的蓝色线Vp和红色线Vs分别表示由震源向前传播的直达纵波与横波。下部的多条蓝色线Vp100、Vp150、Vp200分别表示掌子面前方100米、150米、200米距离处构造面的反射纵波，多条红色线Vs100、Vs150分别表示掌子面前方100米、150米距离处构造面的反射横波。由图看出有30%地震道的反射纵波和50%以上地震道的反射横波淹没在“隧道管波”的干扰中。如果隧道围岩的纵波速度低于4500米/秒、横波速度低于2500米/秒，将会有更多的地震道淹没在“隧道管波”的干扰中，其中影响横波的程度更为严重，这种现象严重影响纵、横波双参数预报。
我提出隧道管波的严重干扰问题，希望引起足够的重视，加强地震波检测理论的学习，克服对有效波和干扰波不加区分，盲目按照流程进行处理的做法，才可以纠正成果中以夹杂干扰波假象进行预报的局面。
在京西梨园岭隧道TGP206与TSP200在同一次预报中进行试验对比，发现TSP200仪器采集的记录中有严重的隧道管波，TGP206仪器采集的记录中无隧道管波。两台仪器工作中使用同一批24炮震源和在同一位置接收，采集的地震波记录出现如此之大的区别，关键在TSP200仪器的接收装置设计不合理。我分析过近百个TSP203与TSP200仪器采集的记录文件，记录上普遍存在着“隧道管波”，检查数据处理的过程中也未见对干扰波进行处理，而是作为地震反射波数据参与了处理，隧道管波干扰的假象混杂在预报成果图中。近几年，我看到的使用TSP203和TSP200资料发表的预报文章中，其现场采集的偏移距离（接收到最近激发炮之间的距离）普遍使用15米或者20米，炮孔之间的距离为1.5米至2米左右。在隧道管波干扰的情况下，这种布置采集的记录见图（9），记录上的隧道管波是构成对有效波预报的严重干扰。我们对以如上参数采集的记录作个初步的分析，假设岩体条件为完整的微风化硬岩，以岩体的纵波速度为4500米/秒，横波速度为2500米/秒计算，未受隧道管波干扰的距离：纵波成果为120米左右，横波成果为60米左右。以现行TSP200或者TSP203双参数预报的做法评论，其未受隧道管波干扰的预报距离为60米左右。如果岩体条件降低，双参数预报的距离还要大打折扣。如果按预报150米距离分析，其中有90米左右的距离中包含有隧道管波的假象资料。请有关使用者自己检查已经处理过的文件，分析我的结论是否有道理。也不妨召开一个有代表性，而且能够深度研究隧道地震波预报技术的会议，研讨是否存在隧道管波干扰的问题和改进措施。
我提出一个不得已而为之的方法，供大家思考。根据各种波传播路径和速度差异的原理，即隧道管波在隧道内的空气中传播，其速度低，地震波在岩体中传播其速度高，现场采用加大偏移距离进行预报数据的采集方法，利用岩体的地震波速度明显高于空气中声波速度的条件，使隧道管波下移，延迟隧道管波在地震波记录出现的时间，加大反射波接收的时间窗口，可以起到加大预报距离的目的。图（10）下部标注有20、30、40的三条紫色线分别表示：偏移距离为20米、30米、40米情况下的隧道管波的出现位置。由图可见，如果采用40米的偏移距离，隧道管波下移，反射波的时间窗口加大，在岩体为完整微风化硬岩的条件下，纵波反射基本上不受干预，横波反射受影响的地震道约为30%。这种方法的不利点是偏移距离加大会影响到地震波频率的降低和能量的衰减，但是权衡利弊，实现“隧道管波”下移的方法，避开隧道管波的干扰，无疑是一个不坏的办法。
隧道管波在记录上的幅度与激发泄放到隧道中的能量，以及接收装置系统对隧道管波的压制能力有关。“隧道管波”产生的源头在激发，在激发孔没有注满水、或激发孔太浅的条件下，激发能量会大量泄放到隧道内。因此，注意改善激发条件有利于减弱隧道管波的干扰。
有关是否可以采取滤波方式处理“隧道管波”的问题。“隧道管波”的频率与激发条件、接收装置条件、以及隧道围岩的性质等有关系，也存在接收装置系统在受震条件下产生次生震荡波，综合起来的干扰波比较复杂。通过滤波方式处理不宜实现滤除目的，如果采用的滤波参数不合理，还会产生改变地震波信息造成其它成果假象的可能性。
4、隧道埋深与预报距离
有一位从事海底隧道地震波超前预报的工程师向我询问有关预报距离的问题，海底隧道在基岩和海底的沉积地层中穿过，如果基岩面的起伏较大，这一类情况与地面上的浅埋隧道一样。在隧道地震超前预报中，海底地形界面和起伏的基岩面同样是地震波的反射面，因此，地形界面和土石界面产生的反射波，与地质构造面产生的反射波均会被仪器接收并叠加在一起，造成地震波记录复杂化。所以，在海底隧道或者浅埋隧道进行超前预报时，要综合考虑上述影响，合理确定预报的距离。一般在无法剔除地形等界面反射波影响的条件下，控制预报距离小于隧道埋藏深度为宜，对于大于埋深的距离预报要慎重。
5、关于围岩参数的预报问题
关于隧道围岩参数的预报问题，应该明确两个问题：一是地震波预报方法获得围岩参数的原理和作用；二是利用围岩参数变更隧道围岩级别的合理性。
地震波预报方法获得的基本参数是纵波速度和横波速度，其他参数均是由此计算得到的二级参数。利用地震波方法求取速度参数计算的过程中，速度数值与介质本身和反射界面的角度两个变量有关系。在地震波预报求取速度的过程中，以测量段（炮孔段）岩体速度为基本参考值，计算中同时考虑岩体反射界面的反射幅度强弱作为计算因素，带有相关比较的性质，因此得到的速度数值称为估算速度，利用估算速度曲线的分布作为分析相邻岩体的定性比较具有一定的合理性。但是，它既不是常规地震波勘探中的均方根速度，也不是岩体的真速度。
地质界面与隧道的关系，地质界面正交隧道轴线的情况应该说是个别的，普遍存在的应该是与隧道存在夹角的情况，因此普遍存在的是地震反射波路径与隧道轴线不重合，地质界面与隧道的夹角越小（以正交为90度），地震波路径与隧道轴线的夹角越大，即地震波路径偏离隧道越远。因此，利用地震反射波路径方向上的速度代表隧道围岩，存在不合理性，因为地质岩体具有的非均质、非连续和各向异性是不容忽视的。
在明确地震波预报获取的速度含义以后，我们来分析利用该速度进行“隧道围岩弹性波分级法”和变更隧道围岩级别的问题。“隧道围岩弹性波分级法”顾名思义，是隧道围岩弹性波的一个分级方法，而不是隧道围岩地质分级的全部。勘察设计报告中围岩级别的结论是综合考虑：隧道通过地带岩体的工程地质、水文地质、隧道埋深与地应力，以及隧道围岩弹性波参数等多方面的资料做出的，仅仅利用预报获得的岩体参数变更围岩的级别存在着片面性。
举例说明如下：图（11）是TSP203仪器预报成果图中的一部分，图中上半部分三项参数的直方图，由上而下为岩体分段的纵、横波速度参数值；岩体的密度值；和岩体的弹性模量值。图的下半部分为反射界面的分布图。以图中的反射界面线与隧道里程线的交点为序，统计反射界面与隧道轴线的夹角，汇总成表1。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
里程
2084
2092
2104
2108
2109
2116
2136
2152
2164
2184
2188
夹角
45°
75°
70°
65°
75°
80°
80°
70°
90°
70°
80°
以表1中最后两个界面的里程和夹角，根据隧道地震反射波传播理论，采用作图方法，绘制的地震反射波的射线路经，分别见图（12）。
上图的预报距离为100米：图中序号11的界面在2188里程，构造面与隧道夹角80°，其地震射线与隧道夹角10°～15°，反射段偏离隧道距离32～37米；图中序号10界面在2184里程，构造面与隧道夹角70°，其地震射线与隧道夹角20°～30°，反射段偏离隧道距离49～59米。如果以正常预报距离150米计算，反射段偏离隧道的距离达到70～80米。地震波射线与隧道轴线方向不同，射线路经与隧道轴线也不具备重合条件，而且偏离隧道50至80米多米以外，这样的速度资料作为隧道掌子面前方围岩的速度不具备代表性，以此变更隧道围岩的分级则更无道理。至于图中提供的其他岩体动参数，例如：动弹性模量、动剪切模量、动泊松比和岩体密度值等参数，皆由岩体纵波和横波速度计算而来，摆在报告中也就是一堆动参数。况且在没有具体岩体动静参数对比资料的基础上，如何使用也存在问题。
我认为隧道地震波超前预报，应该是以预报地质灾害和不良地质条件为主，以估算速度参数定性评价围岩地质条件为辅的方法。
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①由于每个地区的具体环境都不相同，所以公路隧道的建设也都需要结合当地的实际情况加以更改，所以在隧道工程开工以前，首先要对施工环境进行考察，做好现场调查研究工作。
②核对设计文件和编制施工组织设计，预测隧道施工可能对地下已设结构物的影响。
③积极了解施工现场的天气、施工材料和运输情况，对施工现场可能会出现的用电问题、水量问题（雨水冲刷）以及材料供应等作好准备。
④对交通运输条件和施工运输便道进行方案比选，合理安排施工工具，现场核对隧道平面、纵面设计等。
⑤对施工地周围的生活供应、医疗条件以及电力通信、劳动力等做好勘察，并测试周围的水源、水质，拟定供水方案。
⑥按照公路隧道施工方案或技术的不同，工程实施前需要预先准备好施工所需要的一系列材料，比如砂石、水泥和钢筋等，还有一些特殊的防水材料或钢材。这些原材料在投入工程使用前都必须经过严格的质量检查和筛选，坚决杜绝使用劣质材料，而符合国家规定的材料也要进行合理堆放，避免施工人员由于材料乱堆放而导致其他事故的发生。
2公路隧道工程施工中的难点和技术
2.1公路隧道建设环节的相关技术
公路隧道在施工时除了要按照隧道施工的技术规范行事以外，还需要对材料的质量进行严格的检测，并围绕新奥法原理来按照“紧封闭、勤测量”的原则来对各种复杂的施工技术问题进行处理。随着科技的进步，隧道施工方法也比较多，比如我国常用的新奥法人工钻爆施工等（台车钻爆和人工钻爆），下面我们就人工钻爆技术进行分析。
2.1.1洞口施工
公路隧道由于地势原因，在洞口施工时很容易出现山体滑坡、失稳等现象，这就要求施工人员在施工时及时勘察地势，并结合实际情况提出合理的进洞位置和加固方案，这样才能在出现滑坡现象时及时采取措施进行防治，避免一些可能对施工人员造成的安全隐患。还有在洞口开挖之前，要及时进行边仰坡的排水工作，检查周边的排水系统是否完好，避免出现水流倒灌的问题。另外，要及时清除基坑中的废物杂物，洞口之上的仰坡坡脚如果有损坏，要及时修补，在监理工程师验收合格之后才能够进行下一步的施工。
2.1.2洞身的施工
完成了洞口开挖之后，先要进行超前支护，才能再进行洞身施工。洞身的施工方法有很多种，比如全段面法、台阶法、眼镜工法和超前支护法等，而如何选择具体的施工方案则要根据具体的围岩情况。
2.1.3初期支护
初期支护是为了加强隧道围岩的自承力，从而形成一个完整的支护体系，是复合式衬砌的重要组成之一，属于早期支护。进行支护时，一定要严格按照规范来施工。在公路隧道建设中，部分围岩的自稳能力极差，根据新奥法原则，需要在软弱破碎的围岩地段及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，施工过程中可以通过合理的机械和劳力组织，三台阶开挖和初期支护同时开始，同时完成，形成一个循环的两大步骤。
2.1.4监控测量
监控测量是工程实施过程中的重要内容，细致的监控测量能为施工提供科学、可靠的监测信息，通过信息来反馈具体实际的施工情况，并进一步确保施工质量和施工安全。在这个信息化的时代，具体的数据资料在工程建设中能起到许多重要作用。
2.1.5二次衬砌
二次衬砌不仅对围岩起支护作用，而且还美化了隧道外观，所以衬砌质量必须要达到内实外光的效果，以保证隧道的美观。如果初期支护的围岩变形，且变形速率无减缓迹象，严重超过规范要求，初期支护多处开裂时，必须及时采用临时应急支顶措施，如果因此影响到二次衬砌的质量，就必须对支护类型和参数进行及时调整，做到既能有效控制变形，避免塌方发生，又能保证工程质量。另外，在挑选二次衬砌所用的台车时，要尽量挑选表面平整、接缝严实的大模板或整体式模板台车，必须要满足设计的要求，选择合适的刚度，减少模板变形等问题，这样才能保证衬砌表面的光滑平整，还有就是做好防排水措施，避免渗漏水。
2.2新奥法施工技术
新奥法施工是世界通用的国际工法，在隧道施工时可以根据地段的不同来选择性采用钻爆法施工，实施光面爆破。在具体操作中，要以维护和利用围岩的自承能力作为出发点，尽量减少对围岩的扰动，可以考虑采用“中洞超前，预留光爆层，光爆扩边”的复式开挖法。首先开挖导洞，根据隧道断面尺寸来确定导洞断面大小，钻孔前测量中线和水平线，按画好的炮眼位置和顺序钻孔，装药和填炮泥与一般隧道爆破相类似；然后再二次开挖，根据隧道情况的不同来确定导洞挖掘的深度；最后开挖光爆层，通过复式开挖法让光面爆破痕留存率达到90%以上，使隧道开挖轮廓与设计轮廓更加吻合，降低围岩的扰动，能够很好地体现出新奥法的施工优点。
2.3施工过程中的难点管理
2.3.1施工进度问题
由于公路隧道工程的复杂性，很容易出现一些突发的危险问题，所以为了能够确保工程能够在工期内完成，必须做好相应的管理工作。在施工过程中，必须严格按照执行公司所制定的各种管理制度，将责任落实到个人头上，在设计工程方案时，要对工期做好科学合理的安排，对施工团队和现场的管理人员做好相应的专业培训工作。
2.3.2对工程质量的检查
如果将劣质的材料投入工程使用，会造成非常大的安全隐患，因此必须要加强对施工整个过程的质量监督和管理，需要监督部门建立和完善质量监督管理体系，将责任落实到个人头上，严格按照质量验收制度的规范来对工程质量进行监督和检测，发现问题，必须要严查，这样才能大大减少工程质量问题。
3结束语
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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。
2公路隧道工程造价的控制措施
2．1通过加强合同的管理控制工程造价
任何一个工程的项目决策阶段都是整个工程项目的第一个重要的阶段，工程造价的整体预估情况就是在这个阶段产生的，所以这就要求相关人员一定要对合同引起足够的重视，以免影响到后面的工作，工程预估必须交由专业的评价人员进行评估。
2．2设计阶段的工程造价控制
(1)隧道结构和支护参数的造价控制
在设计隧道结构时，首先必须要注意的是保证结构的安全性，另外还需要考虑的是隧道的耐久性，对隧道结构的设计必须严格依据实际考察的结果，以保证隧道结构设计的安全性和可靠性。另外，在支护参数方面，必须严格依照相应的标准和原则，对于参数的选择可以选用工程类比的方法，并采用实时监控的方法严密监测，使参数控制在合理范围内。
(2)材料和设备的造价控制
材料和设备的重要性不言而喻，这也是施工中的一个重要环节，材料的选择和应用直接决定了成本的高低，例如在公路隧道的喷射砼的制拌时，我们要按比例并结合混凝土的粘聚性来进行调配，这里有两种方案可供我们选择，如加入淡水砂，则每单位混凝土中砂子成本是90元，若改用机制砂，则每单位混凝土中砂子成本约36～47元，而且随着用量的增大，这种经济差异会越来越大。
(3)设计选线和地质勘探的造价控制
设计选线和地质勘查是工程造价中比较核心的两个影响因素，那么针对这两个因素来采取相应的控制造价措施也就较为有效。通常在施工选址的过程中，要对沿线地质情况进行严格考察，要考虑到周围地质的弯度和延展性，将隧道建址选在不宜出现崩塌的地方，布线要在不易出现泥石流和滑坡的地方进行。还要考虑到周围的土壤结构、土地承受力等，综合多方面因素考虑，避免因选地差错和布线失误造成造价增加，导致不可挽回的结果。
(4)隧道平面设计的造价控制
隧道的平面设计在实际施工中。常规的隧道平面分类有三种，分别是上下行分离式大间距隧道、上下行分离式小间距隧道、连拱隧道。单从造价角度来讲，连拱隧道的造价是最高的，其次是小间距隧道，大间距隧道最低。在实际应用中，如果隧道周围的情况符合各种隧道平面的使用标准，则优先考虑大间距隧道，尽量选择上下分离式隧道，以把控制工程的造价控制在投资预算额内。工程的设计在实际中也要遵循一定的原则，要把设计技术能力和投资限额相结合，实现工程设计和经济效益的双赢，在优化设计方案的基础上，缩短工程周期，控制工程造价。
2．3施工阶段的工程造价控制
施工阶段是工程造价控制最关键的一个环节，在施工阶段，影响工程造价的细节也很繁杂。首先，要对项目的施工周期做一个细致的规划，认真检查施工图纸和技术资料，合理进行人员的配制，将工作量化到每人每天的任务量，以保证工程的顺利进行和工期的如期完工。施工周期的长短会通过人员成本来影响工程造价，工期拖得过长产生的人力成本增高了工程的造价，所以，不可轻视对工程周期的有效控制。
2．4提高从业人员素质
在当前的行业大背景下，对造价人员的要求已经不仅仅是从业资格和业务能力那么简单了，有很多现实而复杂的情况是我们必须要考虑到的，比如涉及到一些内部机密时，从业人员如为了个人利益，而改变对造价的预估，则后续一系列的影响更是天差地别。这就要求从业人员的敬业精神达到相当的高度，要从大局出发，不能为了一点个人利益而放弃工程造价的整体控制，以致造价较高，也使自己背负较大的风险。
3结语
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根据设计，SMART将按3种模式运营［2－3］，如图3所示。1）模式1。无暴风雨或低降水量情况，没有洪水分流到该系统中，泄洪隧道处于无水状态，公路隧道正常对外开放，见图3（a）；2）模式2。在中等洪水情况，即上游Klang／Ampang交汇处的L4雨洪流量站测得流量达到70～150m3／s，通过原有的泄洪设施排泄的流量控制在50m3／s以内，超出的部分则需通过SMART隧道泄洪，但公路隧道区段仅限于隧道的底部空间用于泄洪。公路隧道正常对外开放，见图3（b）；3）模式3。大暴雨、特大暴雨情况下，即上游Klang／Ampang交汇处的L4流量站测得流量超过150m3／s，公路隧道关闭交通，隧道内的车辆和人员全部撤离，隧道全断面泄洪，见图3（c）。对模式3而言，在隧道接到泄洪通知后45min内，隧道内的所有车辆及相关人员必须完成撤离，每次过洪后重新恢复道路交通需要52h。对于3km的公路隧道区间，由于隧道需要在干湿2种环境中运营，因此隧道内的照明设备及CCTV系统均按IP68设计，即可以被水淹没。隧道的应急电话系统设计为可快速更换类型。设计最大洪峰泄洪时流速为4．7m／s，所有的机电设备及指示牌尽可能按流线型设计，且设备安装应有足够的刚度与强度。工程按百年一遇的暴雨标准设计。依此标准，一年内绝大部分时间SMART都将按模式1运行，可能会有7～10次按模式2运行，而按模式3运行的频率为每年1次甚至几年1次。
2隧道地质情况与施工方法比选
2．1隧道地质情况
地质调查结果表明，SMART隧道所经历的地层主要是KualaLumpur石灰岩（简称“KL石灰岩”），这种地层将是工程面临的巨大挑战，隧道纵断面见图4（a）。KL石灰岩90％以上的成分为方解石，具有典型的Karst地层特征：1）石灰岩地层出露地面形成陡峭绝壁或深切峡谷，见图4（b）；2）长期的水溶作用形成溶洞，溶洞大小可以与隧道掘进机的尺寸相当；3）溶洞往往与地下水相联系，隧道施工过程中的降水活动可能给周边建（构）筑物带来风险；4）在历史上地层出现塌陷的地方往往被松软土层充填，这种松软而不密实的充填物对盾构的掘进施工将存在极大风险；5）施工降水可能引发新的地层塌陷。从施工的角度来看，最为关键的就是岩层的起伏变化以及遭遇大型溶洞。为了准确地确定岩层的起伏变化情况，在2001年利用Mackintosh探钻打了1072个地质探孔。另外，为了解溶洞及上卧层疏松土的松软程度及低密度情况，对2个分岔井间的隧道段，按平行于隧道轴线布置5条线路进行微重力试验。试验结果大致给出了岩石露头的最低点以及大溶洞存在的区域范围。然后又在这些区段进行地质钻孔补测，结果表明微重力试验的结果能大致给出岩层露头的定性而非定量结果。在施工初期又采用电阻物探法进行地层测探，以便获得更多的地层信息。
2．2施工方法比选
基于沿线的地质条件，对明挖法、新奥法以及盾构法等几种常用隧道施工方法进行综合比选，为了减少施工风险以及施工对周边环境的扰动，最终推荐采用盾构施工的方案。在盾构的类型（EPB或泥水平衡）比选方面，一方面泥水盾构较EPB能更好地适应复合地层，而且当时超大断面的泥水平衡盾构已有多个成功案例，而直径大于13m的土压盾构工程还没有先例，因此最终选定2台泥水平衡盾构进行施工。由于水力条件要求，隧道仰拱的标高不能变动，因此隧道掘进施工将不可避免地遭遇软硬并存的复合地层。
3SMART隧道设计
3．1结构设计
根据隧道排洪与公路交通多功能的需要，与常规的交通隧道或泄洪隧道相比，沿线的结构布置、隧道的断面形式以及整条隧道的防灾减灾系统均需要有特殊的考虑和安排。在3km公路隧道的南、北两端各设1座分岔井，作为车辆出入口与洪水入口的分叉点。公路隧道的出入口分别设在KampongPandan环形岔路口和KL／Seremban高速公路的立交处与既有线路衔接。2个分岔井还兼作公路隧道的通风井与隧道泄洪的调压井。另外，3km段交通隧道每隔1km布设1座中间风井。作为防灾措施之一，每250m左右设1座联络通道连接上下层隧道。SMART主体隧道采用盾构法掘进施工，隧道结构采用管片衬砌。综合考虑隧道的泄洪能力以及公路隧道的布置需要，隧道内径设为11．83m。管片设计除了要平衡衬砌厚度与含钢量间的关系外，还考虑管片的正常处置状态（如拼装、翻身等）的受力情况、在高强度石灰岩层中掘进时千斤顶反力集中对管片的作用以及在松软地层中管片的受扭不利工况等。管片采用C50混凝土，厚度为500mm，含钢量为90kg／m3。管片环宽为1．7m，1环包括9块管片，即6块标准块、2块临块和1块封顶块，每块标准块的质量为10．3t，1环的总质量为82t。管片的环向和纵向均采用M25高强度螺栓连接。根据隧道线路布置，最小转弯半径仅250m，管片最大楔形量为110mm。管片不设直线环，直线环由左曲环和右曲环交替拼装而成。中间3．0km公路段，采用双层结构布置，由2道横隔板将隧道分成3部分空间，上部为向南的车道，中间空间为向北的车道。底部的空间用于运营模式2和模式3情况下泄洪。每层各提供3个车道，包括2个宽3．35m的正常车道和1个应急车道。受空间限制，隧道内只能通过高度不超过2．55m的小型车辆。隧道内的设计限速为60km／h，实际显示的限速为50km／h。隧道的内部结构布置见图6。
3．2防水设计
对SMART隧道工程而言，由于兼具排洪和公路交通的双重功能，因此对隧道的防水设计也提出了特殊要求，内部结构的防水要求较常规交通隧道要高得多。盾构隧道管片的防水通过在管片上预留密封沟槽安装EPDM橡胶密封实现，最大压力水头按32m考虑。中间3km的公路隧道段在运营模式2情况下，底部的空间水流按有压流考虑，而中部和上部均为无水环境下的公路交通，因此必须要防止水从底部渗漏到中上部空间，这是SMART隧道防水设计的关键与难点所在。为了最大限度减少水从底部渗漏到下隔板，所有施工缝的钢筋都全部连通，并在接缝处预留压浆管。隔板和竖墙的配筋要足够，以防止混凝土施工的早期裂缝。在C40混凝土配合比设计中选用低水化热的PFA水泥，混凝土浇筑的温度严格限制在60℃以内，对浇筑的隔板采取蓄水养护。为防止水通过管片环缝渗入上隔板，在环缝处设“T”形止水带。另外，在隧道管片衬砌与内衬之间预留压浆管。
3．3防灾减灾设计
SMART隧道工程设计开始于2001年，恰逢欧洲勃朗峰隧道火灾（1999年）和阿尔卑斯山隧道火灾（2000年）不久，因此公路隧道的防灾减灾设计尤为受到关注，为此咨询公司专门开展了火灾的数值模拟分析。假定隧道的下层道路发生2～3辆小汽车相撞产生10MW的大火燃烧60min。采用一维数值模拟分析了中间隔板底部的导热情况，通过分析不同深度混凝土结构的温度来推测混凝土剥落的情况。分析结果表明大火情况下混凝土剥落现象仅限于30mm深度范围，混凝土内部的钢筋不致发生软化现象。另外，作为防灾减灾措施的通风系统也十分重要。3km长的公路隧道按1km间隔共设4座风井，每座风井安装8套通风扇和增压风扇为上下层交通隧道供风，增压风扇主要作用是阻止火灾情况下烟雾进络通道，隧道通风模型见图8。在隧道的出入口设置轴流式风机进行新风补充。通风系统的操作系统与隧道SCAVADA系统相连。用于监测隧道内CO浓度与可视度的仪器安装在联络通道附近，整个通风系统根据监测的结果自动调节风量与风速。3km公路隧道沿线每250～300m间隔设联络通道用于连接上层与下层隧道，具置则根据具体地质情况与施工条件确定。一旦发生火灾，在无事故的隧道层则供增压风，以阻止烟雾进入非事故隧道。电气开关房布置在联络通道的中间，见图9。在联络通道与隧道的连接处设水密门，确保泄洪期间水不进络通道。根据地质条件的不同，联络通道采用马蹄形开挖断面＋现浇混凝土衬砌和椭圆形开挖断面＋喷射混凝土衬砌2种形式。
3．4洪水监测与预警系统
由于SMART工程主要的功能是泄洪，并且还要实现泄洪与公路交通不同运营模式之间的转换，因此洪水的监测与预报系统（FloodDetectionSystem简称FDS）必不可少。该系统除了为公路隧道区间不同运营模式间的转换提供水情预报外，还对SMART工程中各个子系统运营状态进行监测与预警。这些系统包括通信系统、预警系统、隧道内安设的传感器、公路隧道出入口的水密门以及蓄洪池的闸门等。更重要的是在公路隧道按模式2或模式3运行时，该系统将为SMART工程中控室和交通管理中心提供实时完整的信息。洪水监测系统安装在SMART工程中控室，包括7个子系统：1）产流区域监测系统。28个遥感水文站，对河流与产流区域的流量进行实时监测，为FDS系统模型提供输入；2）预报模型系统。带有自动模拟与数据信息处置能力的水文与水动力学模型，可以对所选的地点进行长达2h的流量过程预报；3）预警系统。设置在关键位置的警报站；4）监测与控制系统。对各子系统信息进行整合与智能管理的软件系统；5）CCTV系统。设置在重要位置的摄像头和照相机等，以便对现场进行实时监督；6）SCADA系统。包括FDS与MCC系统的界面，用以SMART系统信息与传播的SCX系统；7）无线与光纤通讯系统。包括无线网络、电话以及光纤通讯系统等。
4主体隧道工程施工情况
4．1盾构设备选型
针对地下水位高、复合地层以及Karst地层特点，盾构选型的准则与依据如下：1）马来西亚土地（包括地下）属于私有财产，根据土地征用的具体要求，隧道的线路尽可能落在地面公路的土地使用范围内，盾构设备必须满足最小半径250m的急转弯情况；2）覆土厚度范围10～20m，因此盾构设备必须满足浅覆土施工的工况条件；3）为提供开挖面正面平衡精度，防止施工过程中开挖面前方坍塌，盾构采用泥水－气平衡系统；4）盾构绝大部分都是在石灰岩中进行掘进，部分区域会遭遇溶洞或岩石露头的突变等情况，盾构必须具备在复合地层中掘进施工的能力。经综合比选，SMART隧道采用2台外径13．21m的泥水平衡盾构进行施工。所采用盾构由德国Herrenknecht公司提供，第1台在合同签订后12个月供货，第2台的到货时间滞后2个月。刀盘的配置必须满足在复合地层掘进的需要，值得一提的是盾构采用了球形主轴承，这样允许刀盘与主轴承间以小于90°的夹角进行切削以满足急曲线转弯的超挖需要，同时也减小了作用在隧道管片上千斤顶的行程差，这样可以实现最大的超挖量达到400mm。这一特性还可以满足在岩石地层条件下，将刀盘缩回为查刀与换刀提供一定空间。为满足不间断地进行气压条件下对刀盘上的刀具进行更换，盾构配备了2个气闸室和1个小一些的材料闸室。盾构还配备了2套超前钻探设备和1套振动探测系统以供对开挖面前方的地层进行超前探测。
4．2隧道主体施工情况
隧道的掘进施工始于2003年11月25日。采用2台直径13．2m的泥水平衡盾构从北侧风井始发朝相反的2个方向始发掘进，盾构TUAH用于北侧隧道掘进施工，盾构GEMILANG则朝南掘进。盾构TUAH于2004年6月从北侧风井始发，经过24周的掘进，于2004年11月，到达北侧分岔井，共掘进了737m。2005年1月底，盾构TUAH从北侧分岔井重新始发开始第2段区间隧道的掘进施工，掘进的长度为4550m。SMART北侧盾构隧道的部分参数见表2。工程经过多次延误后，公路隧道段于2007年5月14日下午3：00正式通车，而泄洪隧道段最终于2007年7月底竣工。就在公路隧道通车后的几个星期内，隧道就进入运营模式3泄洪。截至2010年7月18日，SMART系统对7次灾难性的暴雨洪水成功实施分流，从而使吉隆坡市中心免遭内涝之灾。
4．3施工的主要挑战与应对策略
盾构掘进施工中潜在的风险与挑战主要包括：地层沉降或坍塌、Karst溶洞或坑穴以及泥水逃逸导致地表坍塌隆起、开挖面坍塌和泥水溢出地面等。为了防止所述风险并尽量减少泥水损失，施工中采用了一系列的技术措施与方法：1）针对溶洞的位置、大小、地层特点等信息，基于Mohkam模型对开挖面的平衡压力进行计算分析；2）根据地层特点将掘进分为均质地层中掘进、复合地层（掘进断面中含岩石和沉积土）中掘进、交界面中掘进以及在Karst溶洞中掘进等工况，针对不同的工况条件制定相应的盾构掘进施工参数体系；3）对地表沉降进行实时监测，通过监测数据及时反馈给盾构操作人员以降低地表隆沉与冒浆的风险。施工中采用的一些其他措施还包括：1）根据不同的地层情况及泥浆的损失情况及时调整泥浆的组成成分并补充泥浆量；2）在敏感环境区域采用补偿注浆、压密注浆和岩石裂隙注浆3种方法从地表对开挖面前方地层进行注浆加固。根据不同的具体情况选择不同的注浆方法与浆液配比。当地面不具备条件时，也可以从盾构内部进行注浆加固。
5结论与讨论
隧道论文范文6
1.1铺装层脱落。造成铺装层脱落的原因有很多，施工人员对于工程的外观的美观性过于重视，但是对于工程本身的施工质量却相对忽视，在施工操作时不能按照相关的施工规范进行施工，这会导致隧道铺装层产生裂纹、松动和脱落现象。
1.2钢筋锈蚀。很多施工人员对于钢筋的保护意识比较淡薄，没有采取相应措施对钢筋进行保护，在钢筋暴露在空气中的时候没有对钢筋进行涂层操作，或者是涂层操作的规范性比较差，钢筋暴露在空气中容易与空气中的氧气和水发生反应，容易造成钢筋的腐蚀。另一方面，在施工人员按照要求对钢筋采取保护措施的情况下也不能完全保证钢筋不会受到腐蚀。钢筋在很多过程中都会发生不可预知的损伤，例如：储藏和运输中发生磕碰现象都会对土层造成一定的破坏。
1.3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。
1.4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。
二、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。
2.4确保原材料质量。优质原材料使提高和完善工程质量的重要前提，施工企业必须加大对材料采购工作的重视力度，对供应商资质以及信用情况进行严格调查，在保证材料质量的基础上降低材料价格以提高企业的经济效益。严格把控材料的进场检验共组，认真进行报告单填写工作，若出现瑕疵等质量问题需要立即将材料清出施工现场，此外，为了使原材料的质量获得保证，还需要不定期进行抽检，远隔审核混凝土和钢筋等材料的出厂合格证，安排施工人员做好储存工作，防止受损。
2.5加大安全管理力度。施工人员安全观念以及意识的强弱对施工能否顺利继续具有非常重要的影响，因此，企业必须通过培训等形式不断强化施工人员的安全意识。推动安全管理制度的建立和完善，严格规范工作人员的施工行为，使施工安全系数得到有效提高。
2.6确保勘查设计工作合理有序进行。为了推动工程建设的顺利进行，降低施工质量不良事件以及意外事故等的发生率，必须于工程建设前加强勘查设计工作，尽量避开存在复杂地质地形条件的地段，确保隧道的稳固性，若所在区域定制条件稳定性较差需要及时采取相应的加固措施。严格按照施工图纸进行设计施工，尽量应用具有成熟技术和可靠性能的结构。
2.7对施工检验工作进行强化和完善。施工单位必须加强工程质量检验力度，定时或不定式进行自检，自检合格后向监理工程师报告检验结果，若在检验过程中发现不规范施工行为以及质量不达标等问题需要立即采取纠正措施。监理单位必须加强施工进度一起施工质量的管理和监督，全面监控施工的重要环节和工序，保证施工的有序进行。除此之外，还需要进行质量评定和抽检工作，使道路桥梁隧道工程的施工质量获得有效保证。
三、结束语
