淺談地下工程與隧道技術論文

時間：2017-08-17 12:32:09 斯娃805由分享

　　目前我國是世界上隧道和地下工程最多、最復雜、今后發展最快的國家，地下工程與隧道技術也在不斷的發展。下面是學習啦小編為大家整理的地下工程與隧道論文，供大家參考。

　　地下工程與隧道論文篇一：《軌道交通工程中利用豎井施工地下隧道工程淺析》

　　摘要：在城市軌道交通地下隧道工程施工過程中，施工現場條件無法滿足明挖法施工和利用出碴支洞或斜井暗挖法施工的情況下，利用豎井施工暗挖車站和區間隧道工程成為一種常用的施工方法。本文以重慶軌道交通一號線一期工程歇臺子車站施工為例，簡要闡述利用通風豎井施工地下車站的一些基本情況和要素。本文可為類似工程提供參考和借鑒。

　　關鍵詞：軌道交通，豎井，隧道

　　隨著國家大力發展城市軌道交通政策的出臺，為改善日益擁堵的城市交通狀況，近年來，城市軌道交通建設在全國高速發展。軌道交通工程是一項浩大的城市建設工程，軌道交通線路一般都經過人流密集區和商業區，與城市的建筑、設施、環境以及人們的生活息息相關，工程施工期間必將對城市的正常生活造成影響。隨著城市的發展，可供軌道交通建設占用的土地已非常有限。加上物權法實施后，使城市內的拆遷工作的難度加大、成本大幅提高，如何利用非常有限的空間高效、優質的完成城市軌道交通工程建設，就成為所用軌道交通建設者需要共同面對和解決的問題。在施工現場既有的條件無法滿足明挖法施工和利用出碴支洞或斜井暗挖法施工的情況下，利用豎井施工暗挖車站和區間隧道工程的方法就被廣泛的采用。下面本人就結合工程實例，對利用豎井施工城市軌道交通地下隧道工程談點淺顯的認識。

　　施工豎井一般是利用車站或區間的通風豎井，也可根據工程實際情況單獨設置。根據工期及施工安全要求，一座暗挖或蓋挖車站宜在車站兩端各選一處豎井進行施工，暗挖整區間隧道應盡量在區間隧道的中部設置豎井進行施工。豎井的深度及斷面尺寸應根據線路高程及施工進度指標、工期要求，結合提升設備，管線布置等經計算確定。下面以即將完工的重慶軌道交通一號線一期工程歇臺子車站施工為例，簡要闡述利用通風豎井施工地下車站的一些基本情況和要素。

　　歇臺子車站位于重慶市主要交通干道渝州路與科園六路的交叉口，渝州路的地面下。為超淺埋大跨度暗挖車站，車站總長185.1m，開挖總寬度20.815m，總高度為17.712m。渝州路為城市主干道，站位處建筑物較多，以多層為主;道路為雙向四車道，路面交通繁忙，地下管線密集。受周圍環境限制，設置施工豎井以形成車站主體隧道及區間隧道施工通道。車站設有兩座風井(兼做施工豎井)、兩座風道、一個緊急疏散通道和兩個個出入口通道及一個預留出入口通道。兩座風井、風道分別位于車站首尾兩端，施工期間作為主體隧道的施工豎井和出碴通道，同時，也作為兩端礦山法區間的施工通道。

　　下面以歇臺子車站1號施工豎井為例介紹施工作業情況。

　　1、井筒斷面形狀及支護豎井斷面形狀主要根據井筒的用途、服務年限、井筒穿過的巖層性質、選擇的支護方式及施工方法等因素確定。由于該豎井提升容量大、斷面管線多、服務年限長為主要特點，豎井選擇了斷面利用率高的矩形斷面。支護選用了鋼結構支撐和噴射砼相結合的支護方法。該井筒深31m，井筒開挖斷面尺寸為6.6m× 17.3m，豎井深度27m。2、井筒內布置井筒內布置考慮了提升容量大小，梯子間平面尺寸，各種管路、電纜的敷設以及風井布置等因素，如圖所示：

　　①風筒、② 噴砼材料管、③ 壓風管、④ 進水管⑤ 排水管、⑥電纜、⑦提升間、⑧梯子間井筒內梯子間為鋼結構，寬1.2m、每深4.5m設一平臺，人梯與提升間用鋼絲網隔開，以策安全，提升設備為門式20噸吊車，另配一5噸電動葫蘆，吊車為固定式，行走跨度26m，每次提升量為8m3。3、豎井口周圍施工場地平面布置豎井口周圍施工場地平面布置內容主要圍繞掘進作業面需要而設置，盡量少占地，布置內容及位置如下圖：

　　1號豎井場地布置占地約600m2

　　①礦渣坑、② 施工豎井、③ 攪拌站、④ 通風機⑤ 壓風機、⑥ 配電箱、⑦ 材料加工、⑧ 砂石料場、⑨ 裝載機位置、⑩ 大門4、隧道內施工作業1)運輸系統隧道內掘進作業采用鉆爆法施工、裝載機裝渣，自卸汽車運至豎井底，裝與吊車渣斗后提升至地面，通過走行設備運至渣坑卸載，然后通過裝載機將石渣裝車外運，運輸系統流暢。井下安排3～4輛4噸汽車運輸。2)排水系統隧道內設臨時水溝，在豎井底設臨時水倉，深2m長1m寬1m，用泵將水抽至地面排入市政排水管網。3)供電系統在井口附近設配電箱，通過豎井將電纜引至洞內沿壁鋪設，再通過井下配電箱供掘進、噴射砼、排水、照明等用電。4)進度安排1號豎井進入車站后，原則上是盡量多開工作面，如圖所示：

　　車站主體隧道及區間隧道共安排4個工作面平行作業，車站月進平均30m/面，區間月進平均60m/面，整個土建工程約20個月完成。

　　綜上所述，我們可以得出結論，利用豎井施工軌道交通地下車站和區間隧道完全可行。只要井口位置有一塊600㎡以上的施工場地，同時充分考慮提升設備等其它因素，做好施工組織，即可基本滿足施工需要，保證工期和安全的要求。同時，由于豎井本身深度較淺(一般在50M以內)、井口占地面積較小，利用通風豎井兼做施工豎井比傳統的利用出碴支洞或斜井施工要節約工程投資，減少拆遷和對周邊環境的影響。當然，由于受到提升設備能力和效率的影響，利用豎井施工在出碴能力和運輸材料能力上比利用出碴支洞或斜井施工要差，工程進度也會比利用出碴支洞或斜井施工緩慢。但是在城市軌道交通建設中，處于城市中心地帶的地下車站和區間隧道工程，必將會越來越多的利用豎井施工。

　　地下工程與隧道論文篇二：《淺談地下工程的基礎技術》

　　論文關鍵詞：地下工程施工展望

　　論文摘要：隨著城市化進程的加快，城市建設快速發展，城市規模不斷擴大，城市人口急劇膨脹，許多城市都不同程度地出現了建筑用地緊張、生存空間擁擠、交通阻塞、基礎設施落后、生態失衡、環境惡化等城市病，給人們居住生活帶來很大影響，也制約城市經濟與社會的進一步發展，成為我國現代城市可持續發展的障礙。在這樣的背景下，我國城市地下空間發展由九十年代前的人防工程建設轉變到九十年代以“城市可持續發展”為目標的地下空間開發利用的發展戰略上來。這時，地下工程的建設顯得尤為重要，本文通過對地下工程的施工技術方法的簡要論述，揭示了未來我國的地下工程的發展前景，以及未來的施工工藝。

　　引言

　　在我國隨著我國城市化進程的不斷發展、進步，人民的物質生活水平的不斷提高，城市出現了用房擁擠的情況，開發地下工程已成為城市發展壯大的必然，也是一個城市發展的亮點。苔羅阿尼先生認為:所謂地下工程是指在開挖深度不到6m時，單憑經驗施工也不會遭到失敗，即使地基土質略差，用一般方法也能安全施工。在設計中過分保守是不經濟的。另外，如果深度大于6m，需要涉及到土力學方面的一些問題。根據一些專家的建議，處理開挖時擋土墻周圍地基的穩定問題。

　　1地下工程的關鍵技術

　　我國在地下空間開發過程中，發展了非常成熟的地下工程技術，其中具有代表性的是下列三項技術。

　　明挖技術(基坑技術)隨著我國地下空間的發展，地下工程建設項目的數量和規模也迅速增大，產生了大量的深基坑工程，并形成了種類齊全的多種基坑圍護開挖技術。從支撐技術上形成并發展了重力式、支撐式、土錨式、土釘式等多種技術，從圍護工法上形成并發展了簡易圍護墻法、木板樁法、鋼板樁法、鋼管樁法、灌注樁法、地下連續墻法、逆作法(又叫蓋挖法)等多種工法。基坑工程的設計理論、計算方法也得到不斷改進，基坑工程的設計規范也有一定的發展。

　　九十年代以來，基坑工程規模不斷加大，深度不斷加深，與建筑物等已有設施距離越來越近，推動了深基坑工程的設計向更高水平邁進，使我國基坑工程的設計施工進入環境設計階段，促進了時空效應基坑工法的生產與應用，并達到國際領先水平。

　　該方法考慮時空效應，科學地利用土體自身的控制地層位移的潛力，以解決軟土深基坑穩定和變形問題。這種方法的主要特點是設計與施工密切結合。在設計中，設計參數(如被動區水平抗力系數K)的取值從現場反應來確定;施工中，開挖與支撐的施工工序基本是按分塊、分層、分步、對稱、平衡的原則制定，并以科學的施工工藝，有效地控制基坑的變形。

　　暗挖技術(以隧道設計施工技術為代表)在我國，大量的線形地下空間均是以暗挖法形成的。其中兩項關鍵技術，適于軟土(巖)地區的盾構法與適于硬土(巖)地區的新奧法(及礦山法)在我國均有較大的應用與發展。

　　盾構法我國自六十年代研究開發盾構技術以來，已成功地采用盾構施工技術修建了幾十條車行和水工隧道，盾構機械裝備從早先的機械式盾構、網格擠壓式盾構，在引進和消化國外技術的基礎上，發展到今天的上壓平衡盾構(EPB)、泥水加壓式平衡盾構。隧道襯砌設計及計算機理論大致經歷了起步階段(主要是借鑒國外的設計原理進行剛性襯砌設計)、柔性襯砌階段和目前正在進行的以地層移動理論研究為主的階段，其集中在對隧道的縱向變形及隧道縱橫向內力、變形的影響問題、襯砌厚度偏大問題、管片寬度偏小問題、縱向拼裝錯縫問題等方面的研究和開發。　　從礦山法到新奧法我國在硬巖中開發地下空間取得舉世矚目的成就，擁有世界上最多的山嶺隧道。在近幾年的成昆鐵路、京九鐵路及秦嶺隧道建設與開發中，通過對國內外各種設計施工的招投標及研發，使得我國的硬巖地下空間開發技術達到世界先進水平，形成設計理論先進、施工技術完備的硬巖中地下空間開發技術。從設計方法上，從巖體松散壓力控制設計的礦山法發展到巖體變形壓力控制設計的新奧法，并且利用各種計算機數值法，對巖體中的變形受力機理能夠進行比較準確的計算與預測。在施工技術上，由鉆孔爆破法發展到TBM機法，施工機械化程度越來越高，噴錨與混凝土支護技術得到極大進步，開挖斷面靈活多樣，同時其他輔助技術，如巖爆預測技術、開挖面前方巖性與地下水探測技術等都有巨大進步。

　　托換技術我國城市的密集與空間的緊張，在地下空間開發利用中，遇到大量的設施沖突、空間交叉及文物和環境等需要保護的情況，由此促進了托換技術的發展。托換技術是解決對原有建筑的地基需要處理和基礎要加固的問題，和解決在原有建筑基礎下需要修建地下工程以及鄰近需要建造新工程而影響到原有建筑物的安全等問題的技術總稱。

　　在我國大量的地下工程實踐中，發展了基礎擴大托換、坑式托換、預試樁托換、壓入樁托換、打入樁或灌注樁托換、樹根樁托換、錨桿靜壓樁托換、基礎加壓糾偏法托換、基礎減壓和加強剛度法托換、化學加固法托換、地下鐵道穿越托換和結構物的遷移等門類齊全的多種托換技術，在城市建設和地下空間開發中發揮著不可替代的重大作用。

　　2地下空間開發利用展望

　　隨著我國經濟、科學技術水平發展、城市化水平的提高及城市可持續發展戰略的貫徹，開發利用城市地下空間越來越表現出巨大效益和潛力，我國城市地下空間開發利用必將向現代化、國際化、科學化的方向發展。具體說來，我國城市地下空間開發利用事業將出現下述幾個發展趨勢：

　　綜合開發利用的趨勢。城市地下空間開發利用將不再是滿足某一單項功能，將立足于城市的整體建設與功能要求，是多項城市功能的整合共容，如滿足交通、商業、供給與環境等的大型綜合體。同時，也不再是一種空間形態的孤立，而是由點、線、面、體等多種形態的空間靈活組合貫通的有機的、豐富的空間整體。

　　規劃與設計理論的發展。建立在城市可持續發展與城市三維立體發展的戰略思路上，將地下空間作為城市三維發展的一個維度，地下空間規劃與設計理論將會逐步充實完善，其將指導城市科學地向地下延伸。

　　開發技術的發展。我國目前的地下空間開發的土木技術已接近或處于世界先進水平，但涉及到一些關鍵輔助設備等技術，如機具技術、計算機與電氣控制技術、自動化技術等等，與世界先進水平還有大的差距，會影響到地下空間開發的規模與成本，將來隨著對引進技術的消化吸收和加大研制開發的投入，將會逐步縮小這些差距。

　　法規與管理維護越來越完善。不僅有完備的法規、政策及管理措施和先進的維護技術水平，還將形成一整套推動地下空間綜合開發利用的實體和管理部門。

　　環境要求與環境控制將被更加重視，相應技術工藝日益成熟。無人的城市地下空間設施會更加安全、高效，有人的城市地下空間設施會更加舒適、美觀，地下空間內環境中的造景、幻境及地面環境模擬等技術會大大發展。同時，將更多地從環境保護、城市景觀保護和歷史文物保護的角度開發利用城市地下空間。

　　新工藝與新材料不斷涌現。為了降低城市地下空間開發的成本與難度，并適應多種形態的地下空間的組合，滿足多種設施功能的交叉與共容，高效、經濟的施工工藝將會不斷產生，尤其是機械挖掘技術與施工自動化技術會有較大進步。同時，新的建筑裝飾材料尤其是地下防水與環境改善的材料也會不斷涌現。

　　參考文獻：

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　　[4]蘇超抽水蓄能電站地下工程施工技術 2006-03-01

　　地下工程與隧道論文篇三：《淺談隧道及地下工程超前地質預報技術》

　　摘要：超前地質預報技術是近些年來的一個熱點技術，尤其是在隧道及地下工程建設中，超前地質預報技術更是得到了長期有效地發展。但是即便是如此，也沒什么設備或是儀器能真真正正的解決地質上的一切問題。所以說地質超前預報技術需要不斷的去完善，一些工程建設中需要的設備和儀器也要進行不斷的更新和改進。所以這篇文章就關于超前地質預報技術的各種手段以及其運行原理，還有它的優缺點進行詳細的分析，希望能供大家參考，給大家提供幫助。

　　關鍵字：隧道;地下工程;超前地質預報技術;手段;優缺點;

　　地質超前技術的手段有很多，通常是分為：物探手段、地質手段、遙感手段、信息技術手段四種。其中物探手段又分為很多方法，例如：超前地質預報法、地質雷達法、陸地聲納法等等;地質手段包括的的是超前地質鉆孔法、平行導坑法、地質素描法等等;遙感手段呢，一般指的就是紅外探測技術;信息技術手段說的也就是現在比較流行的數碼成像的技術，今天我們就一些超前地質預報技術的分支手段的原理以及手段的適用范圍和它的優點及缺點進行一下介紹：

　　1.超前地質預報方法。

　　1.1超前地質預報方法的原理。

　　超前地質預報方法的原理就是在不均勻的一個地質體中，利用一定的地震波，從而在地質體中產生一些反射波，運用這樣的原理來預報隧道的掘進面的前方或是它的周圍地區的一些地質狀況。說的詳細一點就是在一個施工的掌子面的后方墻邊上的固定范圍之內去放置一行爆破點，用這些爆破點進行一些微弱的爆破活動，爆破中會產生一些地震波，這些地震波信號就會在隧道的地質體內進行傳播，如果一些地質特點發生改變的巖體接收到信號，一部分的信號就會被迫返回，被返回來的信號強度弱，說明隧道界面兩側的巖石強度就會越大，反之則越小。而被反射回來的信號，穿過經過特殊設計的信息接收器，進而轉變為電信號，然后我們將其放大，在依據信號返回來時的方向以及返回來的時間，在經過一些專用的數據處理軟件進行處理，我們就能從處理來的信息中得出那些強度發生變化的巖石界面的具體方向及位置。

　　1.2超前地質預報方法的優點、缺點以及適用的范圍。

　　1.2.1技術的適用范圍比較廣泛。

　　這種超前地質預報技術主要適用于超軟巖和超硬巖之間的所有地質情況，適用范圍相當廣泛。

　　1.2.2可預報很長一段的距離。

　　這種技術的預報距離非常的長，大概能夠預報施工掌子面前方大概一百二十米到一百五十米范圍內的一些地質狀況。這種預報距離的長短與周圍巖石的硬度與完整度有關，周圍巖石越完整越硬，所能夠預測的距離也就越長。

　　1.2.3對于隧道的施工工作的干擾比較小。

　　這種技術對于隧道的施工工作沒有太大的影響，因為這種技術能夠在隧道施工間的細小間隙中進行，就算是對這項工作進行專門的開展，總共用時也不過就是三十分鐘左右。

　　1.2.4預報的準確性有待提高。

　　我們知道預報的信息主要就是地質體距離掌子面的具體位置，但是這是要依據二十四個爆破孔和信息接收器兩者之間的彈性波的速度平均值與地質體的反射波所要到達信息接收器所用的時間來決定的，但是因為彈性波的速度差異，致使對于地質體的位置上的預報與真正的實際狀況之間存在差異，準確性不高。

　　2.超前地質鉆孔電視成像技術預測法。

　　2.1超前地質鉆孔電視成像技術的工作原理。

　　超前地質鉆孔發的工作原理主要是運用水平鉆機這一設備在隧道施工的掌子面上進行水平的地質鉆探工作，從中來獲取隧道的地質信息，是地質超前預報技術的一種方式手段。

　　2.2超前地質鉆孔法的優缺點。

　　2.2.1優點

　　第一個優點就是能夠給我們一個比較直觀的信息，讓施工人員對鉆孔工作所經過的所有部位的巖石地質的完整情況、地質的特性、溶洞的大小、裂開的細縫程度以及可探測的水壓的高低情況有更明確的了解;第二個優點就是如果施工的地質是煤系地層的話，這種超前地質鉆孔法能夠通過鉆孔對孔內的瓦斯的參數以及煤的參數進行詳細的測定，然后根據測出來的參數，運用相應的施工方法，采取正確的施工防治的措施，以防瓦斯和煤的突出。

　　2.2.2缺點

　　這種超前地質鉆孔的方法雖然有點很多，但它也有很多不足之處，正所謂：“人無完人，物無完物”，這種超前地質鉆孔的預測方法的缺點主要是費用相對較高，因為在鉆孔的過程中需要配備先進的鉆孔設備，而這種設備一般的費用都相對比較高;除此之外，它的缺點還有運行過程時間先對較長，這樣會占用總施工的時間;最最重要的就是，這種手段預測的出來的地質信息相對不夠準確，因為鉆孔得來的信息只是一孔內的地質信息，并不能代表整個施工地質層的信息。

　　3.地質雷達預測法。

　　3.1地質雷達預測法的工作原理。

　　我們今天所說的地質雷達預測法的運作基礎是一種高頻的電磁波理論。主要就是用一種寬頻帶短脈沖的一種高頻率的電磁波反射來進行對目的體的探測。這種地質雷達預測系統發射電磁脈沖給需探測的物體，被測物的介質表面被電磁脈沖穿過，然后碰到那些不同介質的表面就會將電磁波反射回來，我們再根據電磁波雙程走時出現的長短的不同，來預測被探目標的形狀和狀態以及它的屬性。

　　3.2紅外探測預測法的優缺點

　　(1)我國目前主要是依靠采購國外的一些設備，我國還沒有專門針對隧道及地下地質預報技術中雷達預測儀器和設備的設計，圖像解密主要是依靠前期地質勘查及經驗解析，存在一定局限性;(2)地質雷達，根據其發射波的頻率，通常可以預測0到30米，比較適合于無損檢測。另外，高頻波主要用于隧道的二襯后面的鋼筋，有無空洞等監測。而低頻波，其主要用于隧道超前預報，有效距離達到了25-30米;(3)對于一些重點的巖溶發育、節理裂隙密集、巖脈發育的地方，可以用這種雷達預測地質的手段。

　　4.數碼成像技術預測法。

　　4.1數碼成像技術預測法的原理。

　　數碼成像技術除了在我們日常生活中運用到攝像機和照相機中，也能運用到我們今天所說的隧道施工及地下超前地質預報的技術中。這種數碼成像技術預測法的原理就是：利用隧道施工掌子面經過超前鉆孔技術，或者是隧道洞已經開始挖掘段的坑壁的一些畫像的準確情報，然后運用一些計算機軟件對這些數值信息進行處理等等的方法，然后再進行相關高科技的處理，就能對隧道施工階段的周圍巖層的級別進行準確的判斷和確定，繼而能夠對隧道施工掌子面的前方地質情況進行預測。

　　4.2數碼成像技術預測法的優缺點。

　　4.2.1優點

　　由于數碼成像技術已經成為一種現如今社會緊跟潮流的技術，所以在隧道施工中，對于地質的預測工程運用此方法，在設備的獲取上比較容易，因為，這種方法所需要的設備僅僅就是幾臺甚至一臺分辨率較高的數碼相機，除了這個之外，也就是一些普通的相機附屬配件。

　　4.2.2缺點

　　其實也算不上是缺點，只能說是有待改進的地方，就是現在這門技術應用在隧道及地下工程的超前地質預報上這種方法，我國對其的研究還處于不成熟階段。

　　5.結語

　　除了上面我所介紹的超前地質預報技術的方法外，其實還有很多，比如：聲監測預測法、電測預測法、聲探測預測法、正洞導坑預測法等等很多地質信息的預測方法，但是由于技術上的限制，沒有哪種方法能真正的解決地質信息的探測問題，所以鑒于各種方法的優缺點，最好采用長距離與短距離結合的方法，當長距離探明那段為異常段時，在此段再采用適用于短距離預報的孔內電視或地質雷達，并將不同的手段預測出的信息進行總的歸納總結、詳細分析、嚴格對比，最終得出一個最接近實際情況的信息，為隧道工程以及地下工程的順利進行打好基礎。

　　參考文獻

　　1.劉聽成;巖石力學有關名詞詞解[M]，煤炭工業出版社;1986年

　　2.齊傳生;TSP202隧道地震波超前地質預報系統的應用[J]，世界隧道;2000.37(1)：36-40;