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第1篇：隧道工程的優點范文

【關鍵詞】隧道工程；噴射混凝土；施工技術；質量

引言 噴射混凝土施工技術是隧道開挖初期支護的重要內容，它是借助于噴射設備，利用壓縮空氣將預先拌合好混凝土噴射到支護面上，混凝土迅速凝結硬化而形成隧道的圍護結構。噴射混凝土施工技術水平的高低，直接影響到隧道支護質量和施工安全。

一、噴射混凝土在隧道工程復合支護中的作用

噴射混凝土主要用于充填裂隙、填補凹穴、加固巖層。

噴射混凝土能將張開的裂隙、節理、層縫充填一部分，并能起到黏結作用，使許多巖塊黏結在一起，成為整體，以阻止巖塊的松動，而且噴射混凝土又能填補凹穴，噴射混凝土能填補凹穴，避免應力集中，從而加固了圍巖，提高圍巖的抗滲漏性能和巖層自身的穩定性，發揮圍巖的承載能力。

噴射混凝土可封閉圍巖，防止風化。噴射混凝土后隔絕了巖層與空氣的接觸，可以阻止巖層節理和節理裂隙的滲水，防止水和空氣對圍巖的破壞，越易風化的巖層越要及時進行封閉，如泥巖、泥質頁巖，遇吸潮后膨脹軟化、泥化，應及時進行封閉，可防止風化，減少巖石膨脹變形。

目前隧道工程復合支護中普遍采用的是噴射混凝土或鋼纖維噴射混凝土，噴射方式主要有干噴和濕噴。噴射混凝土具有支護及時、強度高、密實性強、操作簡單、靈活性大等優點，特別是在軟弱圍巖地質條件下，配合鋼拱架和系統錨桿作為聯合支護，其優點更為明顯。當噴射混凝土具有一定強度后，可把鋼拱架、系統錨桿和噴射混凝土組成的支護體系看作鋼性結構，用來控制圍巖變形，達到保護和發揮圍巖自承能力的效果。

二、噴射混凝土施工的關鍵技術

1、噴射混凝土的回彈量控制

目前隧道工程噴射混凝土施工，為保護環境和維護工人健康。大多采用，其回彈量普遍較大，平均在30%以上，損失較大。一般隧道工程的利潤主要來自開挖和初期支護的噴射混凝土。如何通過技術改進和加強管理來降低噴射混凝土的回彈量是目前有待解決的問題。通過對多座隧道工程、多個施工隊伍施工情況的分析比較，總結出以下幾點可以將回彈量控制在15%～24%的范圍。

（1）分段分塊噴射。分段長度不超過6m，分塊大小不超過2m×2m，嚴格按照先墻后拱、先下后上的順序進行噴射，以減少混凝土因重力而滑動或脫落。

（2）噴射混凝土的水壓一般控制在稍高于風壓即可，施工現場可以按水壓高于輸料管風壓10～15N/cm2進行控制，其目的是為了保證高壓水能夠從噴槍混合室（噴頭處）內壁小孔高速射出，把拌合料迅速拌合均勻。噴射料的水灰比控制是比較困難的。熟練的噴射手通過噴射混凝土表面的光滑度可判定水灰比的大小。理論上講，0.45～0.50的水灰比對噴射混凝土的回彈量和質量是有利的。

（3）控制噴嘴距離（噴射距離）和角度。噴射距離在0.6～1.2m時，混凝土回彈量較小，噴射距離過大或過小都會增加回彈量。噴頭長度一般只有0.5～0.6m，噴射手因存在骨料反彈的恐懼心理，要將噴射距離控制在0.6～1.2m較困難。根據任小平的研究結果，隧道工程噴射混凝土施工的探討決的辦法可將噴頭加長到1.2～1.5m，這樣噴射手站在距離噴巖面2.0m左右即可進行噴射。噴嘴與噴巖面應盡量垂直，并偏向剛噴射部位（傾斜角控制在10°內），這樣不僅回彈量少，而且噴射效果和質量更好。

2、嚴格控制風壓、水壓和水灰比。過大的風壓會造成噴射速度太快，加大骨料的反彈，從而加大回彈量，但混凝土密實性較好；風壓過小，會使噴射力減弱，造成混凝土密實性較差，甚至達不到設計和規范要求?？偨Y實踐經驗，當輸料管長度為20m時，合適的風壓為100～130N/cm2。

3、控制一次噴層厚度和分層噴射的間隔時間。

4、噴射混凝土厚度的控制

噴射混凝土的厚度應達到設計厚度和規范允許的誤差范圍。從施工現場的情況看，個別隧道存在噴射混凝土普遍偏薄的現象，這是有風險的。因為初期支護將會和圍巖共同控制同巖變形的釋放，保證下道工序施工安全和隧道結構的穩定，是主要受力者。若噴射混凝土出現裂縫，原則上也應及時進行補噴和采取其他補強措施，以控制圍巖變形在適度范疇，而不是任其釋放。有人說，“初期支護噴層厚度不夠，可以利用二次襯砌混凝土進行補充”，這種說法只是從隧道總體結構尺寸滿足了要求，但從新奧法施工原理和結構受力機理而言，卻是一大誤區。 要解決這個問題，重點應放在噴射過程中，要求噴射手在全斷面螺旋噴射完成后，及時對鋼拱架間進行補噴；或者在掛防水板前對噴射混凝土表面進行檢查，嚴重不夠的必須及時進行補噴，否則二次襯砌混凝土澆筑后再通過打孔（或預埋鋼管）注漿填充來處理兩層間的空洞，不僅費時費工，而且還會破壞防水板，造成漏水現象。

對局部噴射混凝土過厚的情況，在掛防水板前一定要將突出部分混凝土剔除。因為這種情況有可能頂破防水板，更有可能在初期支護和二次襯砌之間形成點接觸，造成局部應力集中而導致二次襯砌表面開裂。

三、對噴射混凝土在隧道工程施工中的幾點建議

在實際的隧道工程施工過程中，根據以往文獻記載，筆者總結出以下幾點需要注意的建議：

1、重視混凝土的噴射方式，積極推廣濕噴技術的運用。在濕噴過程中，事先可將包括水在內的各種材料正確計量，0.45～0.50的水灰比容易控制，從而容易達到減少回彈量和粉塵的目的。

2、加強噴射混凝土配合比的調整和控制，骨料盡量采用連續級配。施工應重點控制好骨料的級配，這除了要求工地實驗室定期定量檢測外，還要求加強骨料加工和采集，采取多種措施保證骨料的連續級配。譬如，骨料粉塵量過大時，就應該在加工場骨料出口安置抽風機，在材料源頭進行控制和處理。

3、做好光面爆破設計，保證光面爆破質量。光面爆破應針對不同等級圍巖單獨設計，要考慮到炮眼布置、深度和角度、單孔裝藥量和裝藥結構、起爆順序等，通過光面爆破參數的改變和修正，保證不同圍巖地段光面爆破輪廓圓順，保證開挖質量。圓順的開挖輪廓既有利于保證噴射混凝土的質量，更有利于減少噴射混凝土的回彈量。

4、盡量采用大板切割的試驗檢測方法對噴射混凝土強度進行檢測。大板切割即向木板或竹夾板（板的大小根據取樣組數多少而定）上噴射13～15cm厚的混凝土并進行養護，待達到一定強度后切割取樣。這樣取得的試塊可以代表洞內噴射混凝土的實際情況，方法簡單，也不破壞支護結構。

五、結束語

綜上所述，本文重點對隧道工程中噴射混凝土的施工特點以及基本原理進行了詳細的分析，在此基礎上，針對隧道建設中，噴射混凝土的質量控制也做出了詳細的介紹，供施工人員參考。

參考文獻

第2篇：隧道工程的優點范文

關鍵詞：隧道工程； 教學改革；精品課程建設

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）01-0082-04

隨著中國改革開放和經濟建設的快速發展，尤其是近年來實行以高速公路、鐵路、城市地鐵，及西電東輸水利工程、南水北調輸水工程等基礎建設為主的積極財政政策，大型工程建設項目越來越多，從而帶來了大量的巖土與地下工程問題及經驗教訓。這些問題的有效解決，需要大批理論扎實、技術過硬、實踐經驗豐富的專門工程技術人才。這對高等院校教學提出了更高要求，為保證工程科學專業課程的教學、建設及人才培養能適應新形勢，突出工程背景，教學模式亟待改革。

隧道工程是土木工程專業巖土及地下方向的一門專業課，也是核心和代表性的必修課程之一，其目的和任務是使學生掌握隧道的基本概念與構造、基本力學原理、施工作業方法、最新設計理念及行業規范等專業知識，具備隧道工程的設計能力、隧道工程相關技術和研究工作的基本素質，為從事各類隧道工程建設的設計、施工及維護管理奠定基礎。

文章結合筆者近幾年來在廈門大學土木系講授的隧道工程課程，通過教學實踐中獲取的經驗，從教學模式、實踐性教學環節、科研促教等方面進行探討，以期提高教學質量，增強學生學習效果，拓展學生工程視野和實際應用能力，達到培養人才、服務社會的目的。

一、教學中的體會

（一）基礎知識及認識實習的先行修畢

隧道工程涉及多個學科，涵蓋的知識面廣而深。隧道工程教學，一方面要求學生已經具備高等數學（含微積分、線性代數及概率論）、材料力學、彈性力學、土/巖石力學、工程地質等課程的基礎知識，即這些課程需要先行修畢才可繼續隧道工程課程的學習；另一方面，需要較強的工程背景，如隧道施工工藝（鉆爆、盾構或TBM等）和工法（臺階、側壁導坑或CD法等）、裝渣與運輸、噴錨初支與模注二襯、監控量測、防水通風、運營管理、風險控制，等等，即課程具有工程實踐性、應用性特點。因此，在學習該課程之前，對隧道建設現場的實地認識實習是有必要的。

（二）教學內容多而課時有限

隧道工程課程內容龐雜，既涉及規劃、勘察、設計、施工及運營管理的內容，又有鐵路隧道、公路隧道、城市地鐵、礦山及水利工程巷隧、海（水）底隧道等的設計差異，同時還涉及地質、力學、材料科學等方面的基礎理論，無疑是一門工程科學領域內的系統科學。這些內容相互交叉、滲透，緊密聯系又相對獨立，對學生而言，教學內容結構松散、主線不明、重點不突出，甚至有種一團亂麻、理不出頭緒的感覺，學生普遍反應這門課程難學。近年來，隧道工程的教學大綱和授課學時經過調整和壓縮，學時減至30左右，大大低于學科強校50學時以上的要求，如重慶大學、同濟大學、西南交通大學，在有限的時間內，要完成上述多方面的教學任務，且不乏生動性和啟發性，無疑增加了教學難度，同時對教師水平提出更高要求。

（三）教學實踐的限制

隧道工程實踐性、應用性強，在教學中必須注重理論與實踐相結合，這是工程科學學習所必備的素質。考慮到隧道施工工藝復雜、作業線繁多，經常會使用炸藥、雷管等危險品以及各類重工機械設備，加之隧道現場往往是圍巖、積水、噪音大、油煙粉塵污染物多、錨桿鋼筋遍布、電路設備復雜，學生的現場安全問題難以得到保證。另外由于隧道工程的工作面較一般的施工現場更為狹小擁擠，導致施工單位不愿意接收學生實習、參觀。即使聯系到一些實習單位，也只是在短時間內或停工間隙對某一局部粗淺、簡單地觀摩，不能全面了解工程的整個建設過程，不能形成系統、深刻的工程印象。

（四）缺少學生互動

受傳統教學模式的影響，教師在課堂上單一講解授課，學生習慣于被動接受，聽課時忙于記筆記，很少主動思考、質疑。盡管學生對工程問題的興致很高，求知欲強，但限于工程經歷的缺乏，很少與教師交流、討論，授課教師很難獲知學生的課程興趣所在，及重、難點的理解與掌握情況。這與國外工程科學的教學有一定差距。國外一般采用引導性教學，在課程基礎知識講授完畢之后，提出某一工程問題，讓學生根據所學知識自行查閱資料，咨詢專業人員，通過團隊合作完成。傳統的教學模式，導致學生知識理論水平較高，動手能力則較低。

二、教學改革的思考

結合國內兄弟院校的教學情況，隧道工程課程普遍存在以下問題：課程內容龐雜，實踐內容偏少，與工程現場要求嚴重脫節；在有限學時的分配上，理論課時多，實踐課時少；課程的考核方式上，理論比重大，實踐考核少。傳統的教學方式和內容不利于培養學生的實際工程認知、創新與應用能力，不利于學生綜合能力和工程素質的訓練與提升。鑒于此，提出隧道工程課程的教學改革建議。

1. 教學與科研緊密結合

隧道工程是一門實踐性、理論性、應用性很強的工程科學，如果教師僅僅是將書本內容生硬地搬入課堂，學生通常會感到所學內容枯燥，喪失學習興趣，難以激發日后從事該項工作的熱情。隨著科學技術的不斷推進，隧道工程科學中許多新的設計理念、研究成果不斷涌現。在傳統教學內容的基礎上，將隧道設計施工的新理念、新方法、新技術、新工藝以及國家重大隧道工程（如港珠澳沉管隧道、膠州灣海底隧道、杭州錢江盾構隧道等跨海隧道工程）的科研支撐計劃、技術攻關課題及最新進展與研究成果直接引入課堂教學，不僅能夠加深學生對基本理論、基本技能的掌握，培養學生的工程思維、創新精神，而且使學生了解學科發展的形勢，以及當前隧道工程建設中存在的實際技術問題，從而發生興趣、拓寬知識面，培養和鍛煉學生的科研意識、創新能力。

對教師而言，在從事科研的同時，跟蹤國內外發展前沿與動向，密切關注隧道科學技術的發展和最新研究成果，不斷獲得新知識、新思路，以此提高自身業務素質，加深對教學內容的理解和掌握。同時，將科研最新成果融入教學，提高教學的理論起點，深化教學內容，使課程教學緊跟隧道工程學科發展步伐，促進教學水平和科研水平的共同提高[1-2]。

2. 豐富課堂教學的形式

隧道工程教學與實際工程關系緊密，隧道工程的結構形式、工法和施工工藝及各作業線的講述難以僅憑傳統板書在黑板上準確地演示和表達，而學生恰恰正缺乏這些工程實踐經驗，對隧道工程的認知較淺，因此在教學中需深化課程的感性認識與工程認識。這就要求教師充分利用現代化教學手段，運用多媒體教學“圖文并茂”的優點，輔之以工程錄像、照片、圖表、動畫等資料，精心制作電子教案，給予學生圖、文、聲、動、實等多方位的信息，加深學生對課程內容的理解與掌握。在講解典型案例時，通過錄像資料、工程圖片或實物投影，讓學生了解隧道建設施工的全過程信息，對實際工程有直觀感受，讓原本枯燥、平面的教學變得生動、立體，更利于學生理解、掌握，激發其求知欲，同時彌補教學內容多、課時少的矛盾，達到事半功倍的效果。

3.加強實踐

組織學生參加必要的認識實習和生產實踐，完成較高水平的實踐或認識報告，是目前辦學條件下理論與實踐相結合的主要途徑。隧道建設工程量大、工序多雜、周期長，短時間的實習往往只能看到工程的某個局部或某道工序，很難深入了解整個建設過程。從時間、經費及安全考慮，一次實習又難以在多個工地同時展開，因此，有些實習只能是走馬觀花，流于形式。鑒于此，通過強化實踐教學基地的建設，如依托高?！?85”平臺，結合各個以實際工程為依托的科研項目，不斷與新近工程建設單位建立長期的校企合作關系，如港珠澳島隧工程國家重大科研支撐計劃、杭州建設局錢江隧道科研、廈門交通委地下軌道交通項目計劃，等等，為課程實踐培育長期且成熟的實習基地，不再是以往“走馬燈”式的實習。另外，通過實習基地的建設，可逐步建立一支優秀的師資隊伍，聘請校外企業、生產一線中經驗豐富、業務過硬的專家，指導學生實踐，保證實踐教學質量。這樣，學生的實踐能力和工程認知能力才能充分提高，實踐教學真正達到預期效果[3]。

4.聘請工程一線技術專家授課

聘請生產、施工或建設管理部門的技術負責人、專家為兼職教授，定期來校為學生授課，開設專題講座，及時給學生講述國內外隧道施工的新問題、新特點，介紹一些施工經驗及行業發展動向、最新科研成果和熱點問題等，將隧道工程技術的最新成果補充到課堂教學中，實時解答學生的一些疑惑，以拓展學生視野、增長知識、開闊思路。通過這些校外專家自身的業務專長，結合其負責的某一實際工程，開展一些實際案例教學，如隧道塌方問題、巖爆專題、突涌水災害等，以加深學生對隧道基本概念和原理的理解，進而提高實際工程問題的分析與解決能力[4-5]。

5. 加快自身特色教材建設步伐

有關隧道工程課程的教材紛繁雜多，具有見地和獨到觀點，有一定技術特色的優秀教材并不多見，因此，在某些經典隧道著作的基礎上（于學馥先生撰寫的《地下工程圍巖穩定分析》、孫鈞先生撰寫的《地下工程的設計理論與實踐》等），依靠“985”高校優秀師資團隊，逐步引入新近隧道的最新科研成果，如有限元極限分析法、地下工程破壞機理、圍巖壓力理論與設計計算方法等，加強自身特色教材的建設步伐，為培養具有技術優勢和特色的隧道工程人才奠定基礎。同時，為彌補教材不足，教學過程中應依靠輔助教材補充教學。輔助教材主要是指最新修訂的設計、施工規范。比如，隧道圍巖級別的劃分，2004 版《公路隧道設計規范》將原規范（1994版）中的“類別”修訂為“級別”，同時，將圍巖類別的質量好壞順序完全調換。

6. 課程考核形式的多元化

為考查學生對所學知識的掌握程度，課程結束后需以一定方式對每位學生考核。考慮隧道工程課程隸屬工程科學且極富應用實踐性的特點，考核不應簡單以期末試卷為單一評判形式。結合實際教學體會與經驗，筆者認為考核宜由3部分組成：（1）課堂表現和平時作業（占15%）?？疾閷W生出勤率、聽課表現（提問與回答問題），及課后作業完成情況；（2）理論考試（占70%）。傳統的期末筆試形式仍占考核的主體。建議在試題的設計上，既考查學生對隧道基本原理與知識點的掌握，又考查其對工程實際問題的分析、解決能力；（3）實踐設計技能（占15%）。主要目的是對學生學習技能和動手能力的考查，通過設置某一隧道工程的設計任務，要求學生運用所學知識，查閱文獻資料，參考相關行業規范及技術標準，對某一工程問題作資料整理、力學分析、理論計算、報告書寫、工程出圖整個過程的綜合訓練。

三、力爭創造省級、國家級精品課程及教學科研團隊

工科學生培養的最終目的是為工程服務，為工程建設提出科學建議和技術保障，保證工程的建設及運營安全，為社會和國家建設貢獻技術力量。隧道工程建設不是科學試驗，而是生命線工程?？茖W試驗允許失敗，失敗了總結經驗可以從頭再來，這一過程循環往復得以成功。然而，工程建設絕對不允許重來，因為這期間可能以生命的消逝為代價。這是工程科學與科學試驗的本質區別，必須高度重視。開設隧道工程課程，目的是培養學生的高度責任感和嚴謹求實的科學態度，使學生在工程中能考慮到任一細小環節、任一可能發生因素。

廈門大學土木工程系巖土及地下工程課群組具有光榮的傳統，曾培養了巖土工程領域的老一輩名師：曾國熙先生、吳自迪先生、林幼堃先生等。1952年國家高校院系調整，廈門大學土木系先后并入浙江大學、同濟大學、福州大學等學校，為現今這些高校的土木學科發展奠定了堅實的基礎。為繼承巖土工程學科的傳統優勢，進一步開拓巖土及地下學科的發展局面，近年來，土木工程系不斷引進國內外高層次人才，目前已組建巖土工程與災害監測研究所，師資力量逐步壯大。每一位教師在各自領域內均有所建樹，承擔國家自然科學基金項目，并積極參與國家、省、市及地方科研項目和技術服務工作，正逐步成長為一支富有活力、年齡結構合理、富有創新開拓精神的教學科研隊伍。在5—10年內，廈門大學土木工程專業希望通過特色教材建設和科研項目提升多年來積淀的教學傳統，廣泛汲取和學習專業強校的經驗，打造省級乃至國家級精品課程和教學科研團隊，培養更多的優秀青年人才。

參考文獻：

[1] 李曉龍，郭成超. “隧道工程”課程教學模式探討[J]. 中國電力教育，2011（29）：96-98.

[2] 韓現民，高新強. 國家精品課“隧道工程”教學方法與手段的探索[J].中國電力教育，2011（14）：98-99.

[3] 張學民，陽軍生，彭立敏. 國家精品課程“隧道工程”教學模式探討[J].當代教育理論與實踐，2011（10）：82-83.

[4] 周德泉，王桂堯，劉宏利，等. “巖土與隧道工程”課程群建設與特色人才培養探討[J]. 中國地質教育，2010（4）：119-123.

[5] 潘建平，汪小平，朱洪威. 隧道工程課程教學改革探索[J]. 山西建筑，2011（10）：240-241.

Teaching reform of tunnel engineering course

MA Kang

（School of Architecture and Civil Engineering， Xiamen University， Xiamen 361005， P. R. China）

第3篇：隧道工程的優點范文

關鍵詞：分享；互動；隧道工程；大班教學

中圖分類號：G642.4 文I標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）09-0200-02

為了使交通暢通、快捷，我國修建了大量的公路、鐵路、市政隧道工程，截止到2015年底，我國公路隧道為14006處、12683.9km；全國運營隧道13411座，總長13038km。由此可見，新隧道修建需要大量的專業人才。另外，據不完全統計，在20世紀末建成的5000余座鐵路運營隧道中，有67%的隧道存在病害問題，因而隧道管養對專業人才的需求更大。因此，與土木工程專業相關的高校基本都開設了隧道工程課程，由于隧道專業師資緊缺，大班教學在“隧道工程”教學中普遍存在。在隧道工程教學方面，王迎超等[1]對“隧道工程”課程的案例教學改革，提出了改革的思路和具體實施方案；李曉龍等[2]通過分析提出了加強與學生溝通交流，實施互動教學，將科研與教學相結合，注重分析案例等多種手段的綜合教學模式；施成華[3]提出了以教師為主導、以學生為主體、以訓練為主線、以雙向交流為手段、以提高學生的綜合素質為核心的一種新型教學模式?！八淼拦こ獭闭n程的教學質量對我國經濟的發展和人民生活水平的提高具有重大的意義，因而怎樣提高教學質量，怎樣保證大班教學質量甚為重要。

一、“隧道工程”的特點

1.“隧道工程”課程涵蓋的知識面廣，不但要學習巖石力學、工程地質學、土力學、結構設計理論等方面的專業知識，還需學習通風、照明、病害檢測等與隧道工程密切相關的專業知識。

2.“隧道工程”課程的講授與專業教師的工程實踐經驗密不可分。如果專業教師曾經參與過大量的隧道工程實踐，那么他對隧道工程的基本理論的理解更加深刻，對施工工藝、施工機具等熟悉程度相當高。因而在隧道工程教學過程中，實例教學成為很多教學人員的首選方式，以實際工程為依托，將基本原理、理論與實際運用相結合，講透理論及如何運用。此外，還能真實還原施工現場場景將施工工藝形象生動地表達便于學生接受。

3.知識、規范更新快而課本更新滯后。目前，我國基礎設施建設過程中提倡合理、優先考慮使用“新工藝、新材料和新設備”，與隧道工程相關的技術、材料、設備及規范更新快，因而“隧道工程”課本的知識具有滯后性。專業教師需要與時俱進，除了傳授課本知識之外還要介紹最新進展。

二、教學大班的定義

教學大班的定義主要有：①如果高校也根據《中等師范學校及城市一般中小學校舍規劃面積定額》規定，超過50人的班級就應該視為大班；②將對學生控制的“強勢三角區”的大小作為大班教學的界定，教師站在講臺上的視覺控制寬度一般會小于10人，縱深小于10排，大于這個范圍即為大班教學；③根據“沒有學生積極參與的教學，就不能被看作是真正意義上教學”的理論，當參與課上回答問題和提問的學生比例達到25%―45%時，所有的學生都會積極地思考，如果參與教學互動活動的學生人數不能達到這個標準即為大班。但是這些定義都存在一定缺陷，比如：50人和51人的教學班級則應該采用不同教學方式，但是教學人員都知道這樣1人的差距肯定不會改變專業教師對教學方式的改變；“強勢三角區”并不是無限擴大，因人而異，如果教學人員為自我享受型則控制范圍更?。患俣ń虒W班有100人左右，即每次教學應該有25―45個學生參與到教學互動活動中，但是實際教學活動表明，每次教學活動很難有如此多的同學參與到教學活動中來。由于“隧道工程”專業教師資源緊張，三合班及四合班教學客觀存在。假如自然班按照35人左右的編制，則教學班級通常達到100―140人左右，因而本文將大班的定義為三班及以上合上一門課程的教學班級或者70人以上的教學班級稱為教學大班。

三、現有大班教學主要模式

大班教學一般都比較困難，可以在以下幾方面尋找突破口：在大班教學中，保證教學內容完整性的基礎上，突出關鍵的、本質的東西；創建一個小班的環境，認識學生、促進學生積極反饋、在教室內走動等[4]。因而互動式教學應運而生，逐漸成為大量教學人員的首選模式，其主要特征有：師生之間、學生之間、課本知識與師生的背景知識、知識與能力、課內課外的互動[5]。大班多向互動教學模式改進了互動式教學，該模式就是化整為零將全班同學分為若干小組，每個小組既可視為傳統意義上的一個溝通對象與教師交流，又可分散成組員個體與教師互動，同時小組之間及組員之間又是多向的互動競合關系[5]。

為了發揮學生的主體性，倡導“自主、合作、探究”新型學習方式，培養學生的創新精神和實踐能力，互動合作教學是高校教學中近年來的重要教學模式。它主要包括：①互動合作教學與傳統教學中的分組不同的是“組內異質，組間同質”；②互動合作教學是以教學動態因素的互動為動力資源；③動合作教學是一種目標導向的教學活動；④互動合作教學以各小組在達成目標過程中的團體成績為獎勵依據；⑤互動合作教學由教師分配學習任務和控制教學進程[6]?；邮浇虒W、多向互動教學、互動合作教學是目前大班教學的主要模式。

四、分享互動式大班教學模式

針對已有大班教學存在的困境，尤其是高校教學班級達到70人及以上時，專業教師在很多方面顯得力不從心。怎樣維持課堂教學秩序，怎樣保證教學質量和效果。目前高校教學基本采用2課時連續授課進行教學，結合“隧道工程”課程特點，筆者提出分享互動式大班教學。

分享互動式大班教學模式操作過程如下：①上課之前將全班同學分組，將全體同學分成10組左右，每組成員控制在10―15人左右，每組選組長一名，學生上課座位按組布置；②在2課時連續授課過程中，第一節課和第二節課的前10分鐘左右以教師講授重點、難點，學生聽課為主；③在第二節課的第10―15分鐘，以同學的復習、組內討論和總結為主；④在接下來的25分鐘左右的時間內，按照分組排序，每組選派一名同學分享本次課程的他們體會最深及掌握的知識要點，強調需要學生最好用自己的語言表達而不是照書本讀，時間控制在2―2.5分鐘以內，組內所有成員必須在該課程的教學過程中發言一次，每組的每次分享結果及個人都應將其表現計入各組及成員平時成績；⑤最后5分鐘由教學老師進行點評和總結。

分享互郵醬蟀嘟萄模式具有以下優點：①由于在學生根據分組坐在比較集中的位置，非常方便了解每一組的出勤率，若有學生缺課，可以通過組長交上缺席學生名單即可；②針對“隧道工程”實踐性強、理論與實踐聯系緊密、知識面廣等特點，這種教學模式能夠加強與學生交流，將理論與實際案例相結合講透徹，突出重點和難點；③每次教學僅需要一組完成一定目標的教學模式，只有每次教學需要準備的那組才積極主動準備，其他學生反而更加漠不關心和消極聽課，而這種教學模式可以讓更多的組和學生參與到每次教學活動，能夠促進學生認真聽課和積極思考；④通過學生的分享即可作為課堂測驗或課后作業的考評，避免了大量作業抄襲和教師批改作業的工作量；最重要的是通過學生的分享能夠及時反饋對本次教學內容的掌握情況，教學老師能有針對性的在最后幾分鐘進行補充和釋疑。

五、結語

由于專業教師資源緊張，“隧道工程”大班教學在未來的一段時間內仍然存在，怎樣提高大班教學質量，保證學生學習效果仍舊是急切需要研究的課題。在當前倡導“自主、合作、探究”的教育理念驅動下，針對“隧道工程”這類實踐性強、理論與經驗聯系緊密、知識面廣的專業課程，本文提出了分享互動式大班教學模式，在實際教學中應用表明其教學質量有所提高，學生對知識的掌握情況較好，可以為此類課程授課提供借鑒和參考。

參考文獻：

[1]王迎超，靖洪文，耿凡.“隧道工程”課程教學改革思路探討[J].煤炭高等教育，2013，（06）：116-118.

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[6]陳晨.大班額下中學信息技術互動合作教學模式研究[D].揚州大學，2013.

Discussion of the Interactive Mode of Sharing in the Teaching of "Tunnel Engineering"

ZHOU Yuan-fu

（College of Civil Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

第4篇：隧道工程的優點范文

【關鍵詞】特殊地段；隧道開挖；施工技術

一、隧道施工主要的施工技術種類

（一）盾構法

盾構法是以盾構這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。其的主要優點有：除豎井施工外，施工作業均在地下進行，既不影響地面交通，又可減少噪聲和振動對附近居民的影響；盾構推進、出土、拼裝襯砌等主要工序循環進行，施工易于管理，所需人員較少；土方量少；穿越河道時不影響航運；施工不受風雨等氣候條件的影響；在地質條件差、地下水位高的地方建設埋深較大的隧道，盾構法有較高的技術經濟優越性。

（二）新奧法

新奧法充分利用了圍巖的自承能力和開挖面的空間約束作用，以錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，對圍巖進行加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過對圍巖和支護的量測、監控，指導地下工程的設計施工。

（三）淺埋暗挖法

淺埋暗挖法是一項邊開挖邊澆筑的隧道施工技術，適合于城市地區松散土介質圍巖條件，隧道埋深小于或等于隧道直徑，地表沉降很小。其突出優勢為不影響城市交通，無污染、無噪聲，而且適合于各種尺寸與斷面形式的隧道洞室。

二、隧道施工中的主要問題

對隧道施工中出現的難點進行匯總，分析施工中遇到的問題，避免隧道施工影響工程建設。

（一）隧道施工的穩定問題

穩定問題是隧道施工技術中最為關鍵的環節，在工程修建中，處理穩定問題的技術難度最大，例如：隧道跨越式處理不穩定、爆破不穩定、加固結構不穩定等，都會導致隧道施工擱置，因此必須對隧道中的穩定問題，實行技術優化處理，加強隧道穩定。

（二）隧道內的巖體問題

隧道內的巖體處于整體的狀態，由于隧道開挖有可能造成巖土坍塌、掉落，形成巖體斷層，如果巖體出現的斷層較大，有可能會導致工程癱瘓，不能正常施工，因此在處理巖體問題時，必須綜合考慮施工技術的涉及范圍，既要避免發生巖體危害，又要保障巖體的原始結構狀態。

三、超前支護法

隧道工程中，初期支護體系作用是承擔隧道工程的圍巖壓力，在充分考慮隧道工程的受力特點、地質條件、圍巖等級、斷面結構等因素，并參考同類工程的施工經驗，確定初期支護包括超前錨桿、超前管棚和超前小導管預注漿。

（一）超前錨桿

一般情況下，需要根據開挖循環次數、鉆孔機械類型、錨桿拉拔試驗強度以及隧道工程地質條件等因素，來確定超前錨桿的長度，本工程中，將錨桿長度設定為4.5m，錨桿傾角設定為10°，超前錨桿包括兩種不同的形式，即鋼架支撐超前錨桿和懸吊式超前錨桿。

1、懸吊式超前錨桿，沿開挖輪廓線方向，將懸吊式超前錨桿的前端固定在穩定的巖層中，超前錨桿的末端支撐在徑向懸吊錨桿上，其主要作用是對拱部上方進行支撐，確保爆破作業之后的相應時間內，圍巖不會出現松弛坍塌現象。

2、鋼架支撐超前錨桿，這種超前錨桿形式的前端需要固定到穩定的巖層中，末端應該連接到鋼架上。常用的鋼架結構分為兩種，即格柵拱架和鋼拱架，其中，格柵拱架主要采用焊接的方式制作而成的，而鋼拱架則以型鋼冷彎的方式制作而成的，型鋼材料多為16 號工字鋼。實際工程中，特殊地段軟弱圍巖支護方面，鋼架具有十分重要的作用，同時，鋼架支撐

超前錨桿的施工流程簡單可行，圍巖支護效果良好，

因此，隧道工程多采用鋼架支撐超前錨桿，工程實踐表明，鋼架支撐超前錨桿可以保證破碎帶的施工安全，并能有效的控制超欠挖問題。

（二）超前管棚

根據鋼管的長度進行劃分，可以將管棚分為小管棚和大管棚兩種形式。

1、小管棚法。這種施工方法所用到的鋼管的直徑在50 毫米以內，鋼管的長度最大為5 米。沿開挖輪廓線的外邊緣走向，按照規定的仰角布置鋼管，對于砂礫石或者粉細砂為主的地層來說，由于缺少相應的粘聚力，且松散無自穩，可以將仰角設定在5°～ 10°的范圍內。通常情況下，從拱頂開始布置，一直布置到管腳，鋼管的間距由小變大，打孔時，讓孔徑比管徑大4 ～ 5 毫米左右。在鋼管壁的四周設置一定數量的壓降孔，孔徑不得超過1 公分，根據實際工程的需求，可以采用不同的方式來提高鋼管的強度，比如灌注混凝土或者放置鋼筋并灌注混凝土等。

2、大管棚法。其施工原理與小管棚法類似，是在小管棚法的基礎上，進一步拓展而來的。大管棚法的鋼管直徑在50 毫米到150 毫米之間，鋼管長度約為10 米到25 米，鋼管壁厚不超過6 毫米。大管棚法的循環長度需要按照實際工程要求進行設定，一般控制在30 米以內。管棚法施工中，由于鋼管長度和直徑等指標的差別，應該根據工程規模和斷面結構，選擇合適的管棚法。管棚施工注漿結束之后，需要根據注漿材料確定開挖時間，若選擇水玻璃和水泥雙液漿，可以在3 個小時以后進行開挖作業； 若采用普通水泥漿，可以在16 個小時以后進行開挖作業。選擇合適的開挖時間，盡量減小注漿作業和開挖作業的時間間隔，能夠避免注漿固結現象，降低開挖難度。

（三）超前小導管預注漿

小導管預注漿法需要將鋼管前端改變為尖楔形狀，鋼管前端的一定范圍內，設置相應數量的注漿孔，孔徑不超過6 毫米，平面布局為梅花型。沿開挖輪廓線，按照規定的外插角進行鉆孔作業，同時，將小導管打入孔洞中，再將水泥砂漿注入到小導管中，確保圍巖的空隙全部填充，等到水泥砂漿固結之后，小導管注漿法施工結束，這種方法適用于軟弱圍巖淺埋地段、斷層破碎帶、砂卵石層、自穩性差的砂層等。小導管以熱軋鋼管為主，鋼管直徑不大于40 毫米，鋼管長度約為4 米，鋼管壁厚為3.5 毫米，小導管的搭接長度控制在1 米左右。

四、超前灌漿法對于松散地層來說，常采用注漿加固的方法，將底層固結成一個統一的整體，再進行開挖作業。由于地層的構成不同，需要采用不同的注漿材料，在粗砂、且存在侵蝕性水的地層中，主要采用水泥砂漿作為注漿材料； 在細砂、粉砂或者存在侵蝕性水的地層中，多以化學漿液為主要注漿材料。此外，確定洞內注漿段長度時，應該充分考慮機械設備、注漿要求、地質條件等因素，通常將注漿段長度設定為50 米，需要注意的是，極破碎巖層的注漿段長度控制在5 ～ 10 米之間，而破碎巖層的注漿段長度控制在10 ～ 15 米的范圍內。

五、爆破設計

結合圍巖等級和地質條件等因素，確定采用上下臺階光面爆破和全斷面光面爆破方案，以“短進尺，弱爆破”為施工標準，合理設定炮孔深度，本工程的圍巖以強風化砂礫巖為主，故將光面爆破施工方法應用于墻部和拱部，并將綜合微震控制爆破技術應用于掏槽，最大限度的控制爆破施工對圍巖結構強度的破壞，保證圍巖的穩定性，進而控制隧道開挖的輪廓。

（一）爆破方案

根據隧道工程的圍巖狀況來確定爆破方案。

（二）爆破施工

本工程圍巖松動變形比較大、變形速度快，按照圍巖松動的塌落拱理論，暗挖區間隧道爆破以全斷面法和臺階法為主，圍巖較差的地段則主要采用分步開挖法，以減小圍巖變形，降低支護難度。

結語

本文以特殊地段的實際隧道工程為例，詳細分析了特殊地段常用的施工技術，并結合特殊地段的地質條件、圍巖等級等因素，針對性的指出實際隧道開挖工程的施工技術，并提出隧道開挖支護方案的優化措施，可以為同類隧道工程提供相應的施工經驗。

參考文獻：

第5篇：隧道工程的優點范文

［關鍵詞］隧道工程;軟巖支護;流變

近些年來，我國在隧道工程軟巖支護中積累了較多的成功經驗和失敗教訓，有利地推動了軟巖支護技術的發展。本文分析了現有的軟巖支護理論和技術，并詳細分析了軟巖超前管棚支護技術。

1軟巖支護理論和技術分類

1．1軟巖支護理論

目前普遍比較認同的軟巖支護理論大致分為兩類，一是以定性原則為核心的軟巖支護理論，二是以定量原則為核心的軟巖支護理論。以定性原則為基礎的軟巖支護理論中比較有代表性的是新奧法和松動圈支護理論。新奧法，簡稱為NATM，它最初是由奧地利學者總結的一套隧道設計與施工原則，在全世界的隧道工程施工中具有權威的指導意義。新奧法的創新之處在于將巖體視為了承載體，這一認識給傳統的圍巖支護手段帶來了根本性的轉變。軟松動圈支護理論是由董方庭等人依據圍繞開挖空間所產生的松動圈以及松動圈在支護中的作用和地位而提出的，對于解決圍巖支護問題提出了新思路，但缺陷在于應用這一理論難以全面地考慮軟巖中出現的各種較為復雜的情況，因而所制定的支護方式也可能存在與真實的圍巖狀況不相適應的地方。以定量原則為基礎的軟巖支護理論中比較有代表性的是支護結構與圍巖共同作用理論和應力平衡原理。支護結構與圍巖共同作用理論認為在原巖應力狀態遭到破壞以后隧道能否繼續保持平衡取決于圍巖的物理力學性質和原巖應力的大小。一般來說，堅硬的圍巖周圍的集中應力小，會比軟弱圍巖更加穩定。應力平衡原理認為軟巖難以支護穩定的根本原因在于彈塑性邊界上存在著應力不平衡，而提高支架阻力可以使圍巖周圍的應力實現平衡。以定量原則為基礎的軟巖支護理論實用性不強的原因在于軟巖支護涉及的參數眾多，計算較復雜，且很難獲得真實數據以確定軟巖的真實應力狀態。

1．2軟巖支護技術分類

軟巖特殊的物理力學特性決定了軟巖支護工程必須實行人工支護手段，才能使圍巖支護具有較高的可靠性。目前應用較多的軟巖支護技術主要分為以下三類。一是砌體支護，砌體支護采用料石、磚和混凝土等材料，砌體支護作為一種較傳統的支護手段，在實際中應用非常普遍，效果顯著;二是支架支護，支架支護在支架間安裝了拉桿和背板，有利于提高工程的穩定性。同時，支架支護形式較多，斷面可以采用圓形、橢圓形、梯形、方環形、馬蹄形等形狀，還可進行壁后充填;三是錨噴支護，噴錨支護具有貼合性強、支護迅速和適應性強等多重優點，錨桿材料也可靈活地使用金屬、鋼絲繩錨桿和有機玻璃錨桿等，是目前發展前景最好的一種支護手段。

2軟巖超前管棚支護技術

2．1受力原理

超前管棚支護是現代軟巖支護技術中比較有代表性的一種預支護技術，具有施工方便、穩定可靠等優點。其原理是在即將開挖的隧道外輪廓周邊分隔布置一定的外插角鉆孔，安裝慣性矩大的鋼管，再進行注漿固結。注漿固結完成后會在拱頂形成加固保護環，這種加固環能夠承受上部傳遞來的荷載，而拱內的圍巖僅需要承受自身壓力。在開挖輪廓周圍遍布超前管棚，相應的加固環變形會變小，這時傳遞給隧道支護結構的上部荷載會顯著減少。由于支撐結構具有較好的整體性，施工中的安全將得到保證。

2．2管棚施工

管棚施工包括施工準備、定向布孔、鉆孔、安裝鋼管以及注漿施工等環節。施工準備中需要根據當地的地質情況確定注漿類型、注漿量和注漿壓力，并以此為依據選擇施工器材和機具。管棚定向有兩種方法，一是安裝定向套管;二是采用掛線定向，安裝定向套管具有定向準確和施工方便等優點，因而在實際工程中應用更加普遍。設計圖紙中布孔對于相鄰孔間距離有明確要求，施工時要注意控制間距。鉆孔前需要噴混凝土封閉掌子面，以減少漏漿的可能性，鉆孔時先輕壓然后鉆進，以確保開孔質量。待成孔完成以后，經檢查合格可以將鋼管推送入孔。注漿一般要先將水壓入管路中檢查注漿管是否密封，同時還需要依據實驗確定合適的漿液比例，注漿時先大后小，先稀后濃，注漿后應對注漿情況進行檢查，對于質量不達標的漿孔需要補孔注漿。

3結語

實踐經驗表明，目前應用較多的新奧法在技術上仍然存在著較多不足，這是由于新奧法提出時的巖石力學發展尚不完善，傳統巖石力學研究背景下誕生的新奧法與現代巖石力學理論很難完全適應。為此，我們還需要加強軟巖支護基礎性理論研究工作，特別是要加強圍巖變形機理，穩定準則及力學模型等支護理論中的一些基礎性研究工作。

參考文獻:

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第6篇：隧道工程的優點范文

【關鍵詞】 隧道 滲漏水 成因 防治

1隧道滲漏水所造成的重大影響

（1）隧道的滲漏水會導致混凝土的土襯砌風化以及剝蝕，襯砌的結構會受到一定程度的影響；隧道的滲漏水會直接軟化圍巖，圍巖因此變形；部分的隧道所滲出的水中含有侵蝕性，一般的襯砌混凝土以及砌筑砂漿都會因此受到相對程度的腐蝕和損害，襯砌的承受能力大幅度的降低；如果隧道滲漏水的地方是在天氣嚴寒的地帶，隧道滲漏水就會致使內部墻面結冰，侵入隧道建筑限界，嚴重的會導致襯砌因冰凍而漲裂損壞。

（2）隧道的滲漏水會導致內部潮濕，影響內部的使用設備，包括通訊、照明、鋼軌等設備的正常使用，內部潮濕會降低內部區線路的使用壽命，這樣一來就會增長維修的費用。

（3）隧道滲漏水的危害會導致路基的緩慢下沉、基底因此受到裂縫嚴重的還有可能翻漿冒泥，這樣就會影響線路軌距的平衡，從而致使水平變形、超限；嚴寒地區的滲漏水會發生冰凍導致內部的各項線路高度不一樣；滲漏水還會致使內部線路的電絕緣無效或者好似線路短路、跳閘，造成安全隱患，有可能發生漏電傷人的重大事故。

2隧道漏水的形成因素

隧道工程是書友地下線形工程，跨度范圍較大，且不同區段的工程地質和水文地質條件各有各的優點和缺點，也正因各個地方的地質條件的復雜構成了隧道滲水問題的起因是多方面的。但是，隧道滲水的主要原因還是自然因素和人為因素這兩大因素。

2.1自然因素造成的隧道滲漏水

從客觀上來講，地下水受到開挖隧道的因素產生隧道滲漏水，剖析水力學和水文地質學的原理得知，地下水是有固定的水流流線的，地下水由高水壓流向低水壓，但是隧道工程的開挖致使低水壓區出現了臨空面，圍巖的力學特性以及地下水的水流路線發生了改變，這樣一來周圍的地下水只能是流向隧道內，襯砌和底部滲漏水因此構成了嚴重的誘因。隧道工程的開工所涉及的地層的滲透系數和地下水位的高低以及過水斷面的大小決定著隧道工程給周圍環境的所造成的大小，除此以外，大氣降水、隧道的深度和隧道工程周圍的溶洞、泉眼、水庫和江河、湖泊等各種自然環境的因素影響。

2.2人為因素造成的隧道滲漏水

（1）沒能夠完善的設計隧道的防排水體系：隧道中經常會有一些泥、砂、灰漿或者是漿液，如果排水的管道設計的不夠寬和深的話很容易被堵死導致沒有辦法正常的排水；混凝土的施工接縫、結構連接、混凝土缺陷部位的防水設計、材料、施工工藝及質量的檢驗不嚴格

（4）未能在一些特殊的地段及時的進行特殊地段所需的處理方法，（特殊地段包括地下水含侵蝕性、寒冷或者是嚴寒地區）：地下水具有侵蝕性的地區混凝土襯砌在沒得到提前處理的情況下，會產生起毛、酥松、蜂窩麻面等狀況，內部材料在侵蝕性介質下強度會大幅度的降低，襯砌的厚度也會因此變薄，這樣一來滲漏水就會一天比一天嚴重；天氣嚴寒的地帶，隧道滲漏水就會致使內部墻面結冰，侵入隧道建筑限界，嚴重的會導致襯砌因冰凍而漲裂損壞；排水溝因天氣寒冷凍結導致排水系統嚴重堵塞，基底因為積水而結冰致使線路不均勻而隆起來；沒能根據隧道施工規范進行施工：現行《隧道施工規范》中對隧道結構及施工防排水，只作了總體要求，定性說明多，定量指標少，具體內容不否周全，部分的概念表述不夠清晰，如此就會給人對防水質量的規定有不同程度的體會，也達不到牽制設計隧道和約束施工單位的目的。

3隧道滲漏水的防治

從目前隧道滲漏水的情況來看，經我國隧道工程工作人員憑幾十年的工作經驗總結出隧道滲漏水治理宗旨，是以“排”為主，采取防排、堵、截相結合的辦法，因地制宜進行綜合治理。

排：就是將滲漏水放流進隧道內的排水溝內，經過洞內排水溝來排走。絕對的堵死是不可能做到的。

堵：將防水層設置在襯砌的或中間或者是內表層都可以，用來防止地下水滲入隧道內。

截：將地面上的水流入地下水的流入隧道的通道截斷，重要的是運用截斷和疏導這兩種辦法。

治理隧道滲漏水的有效辦法就是合理有效的運用排水處理。

排水處理，隧道工程在初期，首要重視的就是山表滲水以及地下涌水。在開始挖掘的過程中，如有滲水的現象，要及時的確定水源的出處，如果是地表水，那就要對其進行引排，隧道上方的山體表面要盡量保持平整，如果留有坑槽日后積水的可能性會很高。如是地下水，應找到出水點，進行有力的封堵；如水壓過大，則宜將其引排至永久排水系統中。開挖后，如墻、拱部滲漏水，應在噴射混凝土之前將透水軟管或塑料盲溝之類排水管道預埋與巖面上的出水點。采用鋼釘固定牢固，噴射于初期支護的混凝土中，將排水管道引入拱腳，可臨時開挖排水溝，將水引出洞外，待永久排水系統完工后，再將水引入永久排水溝內。

4結語

隧道的防滲漏水要“防患于未然，”首要的就是在設計上做好防滲漏水的準備，要以全面的考察水文地質為基礎，從工程的合理規劃、結構的全面設計、材料的質量選擇、施工工藝的嚴格把關這幾方面來進行設計。防水的設計要全方位的考慮到地表水、地下水以及毛細管水的影響和種種人為的因素。防水設計要遵循隧道防水原則、定級準確、方案可靠、施工簡單、經濟合理。

參考文獻

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第7篇：隧道工程的優點范文

關鍵詞：城市地下交通矩形隧道頂管機設計中間試驗工程應用

城市建設發展速度越來越陜，交通運輸對城市建設發展的作用更加凸現。發展與建設的推進求城市解決更多的地下人行通道，如地鐵車站的進出口的過街人行隧道、城市地下管線共同溝等類地下隧道工程以矩形最為經濟。因此城市交通矩形地下通道掘進機的研究與應用十分必要。

1、矩形隧道的發展與應用世界最早的盾構法隧道是1826年開始建造的英國倫敦穿越泰晤士問底的公俏隧道，其隧道斷面為11.4mx6.8m的矩形，由于采用人工開挖和施工中涌水淹沒事故，長458m的矩形隧道掘進了18年才完工。

20世紀70年代以來，隨著經濟的發展，盾構掘進機施工技術有了新的飛躍。尤其是日本，地下空間的開發和利用的需求，促進了盾構隧道技術的進—步發展。20世紀80鋼代后，世界各國掀起了開發異形斷面盾構掘進機的，先后進行了矩形隧道、橢圓形隧道、雙圓形隧道、多圓形隧道盾構掘進機及施工技術的試驗研究和工程應用。從隧道的使用功能來分析，城市交通人行地道、地下共同溝、地鐵隧道的斷面形式以矩形最為合適，最為經濟，因而矩形盾構掘進機的重新研究開發和應用意義十分分重大。

日本對大斷面矩形盾構工法開展了研究，主要解決穿越鐵路的車行下立交工程施工，用鋼管片拼裝后再澆筑混凝土內襯，盾構施工最淺覆土僅3m.1981年，名古屋和東京都采用4.29mx 3.09m手掘式矩形盾構掘進2條長534m和298m的共同溝。名古屋還采用5.23mx4.38m的手掘式矩形盾構掘進1條長374m矩形隧道?？傊?，矩形隧道和矩形盾構技術的應用方興未艾，其優點日益體現，其技術也日趨成熟。

上海隧道施工技術研究所于1995年起，開始啟動矩形隧道研究并通過立題論迅1995年完成2.5mx2.5m可變網格矩形頂管機設計、矩形隧道試驗工程方案和工程設計。1999年4月，上海地鐵三號線五號出入口矩形通道施工采用上海隧道施工技術研究所自行研制的3.8mx 3.8m矩形刀盤式土壓平衡頂管機。矩形隧道于4月中旬始發推進，6月初完成第2條矩形隧道工程，工程質量優良，施工中確保了上海延安東路隧道的正常運營和陸家嘴路地下管線的安全。國內首次施工矩形盾構隧道僅花了40天完成了兩條隧道的推進，矩形隧道研究和推廣應用取得了成功。

2、城市交通矩形地下通道掘進機的研究2.1矩形隧道應用的經濟跬矩形斷面與圓形斷面相比，其有效使用面積比圓形增大20％以上。城市交通過街人行通道要求埋深淺，因此矩形隧道更能滿足人行通道的施工要求。

城市交通過街人行通道作為地鐵車站的進出口日益增多，城市地下管線共同溝也將在我國得到發展，而這類地下隧道工程以矩形最為經濟，因此矩形隧道的研究和應用可直接為工程建設的需求服務，并有廣泛的應用前景。

2.2矩形隧道的研究方法矩形隧道的可行性研究力祛和技術路線如下：

（1）對國外有關矩形盾構和矩形隧道工程的消化吸收；

（2）矩形頂管試驗工程的設想和設計；

（3）矩形頂管機機型的技術經濟比較，機型方案設計和選擇；

（4）試驗用矩形頂管機的研制，在試驗機的基礎研制工程用矩形頂管機；

（5）矩形鋼筋混凝土管節通過結構試驗了解結構受力分布，改進管節設計節設計優化提供依據；

（6）通過2.5mx2.5m矩形隧道試驗工程，了解矩形隧道頂進的施工參數和掌握規律，為工程應用提供依據；

（7）進行工程應用方案設計、施工設計，完成工程應用，進行施工工法研究。

2.3矩形頂管機的研制由于可變網格式矩形頂管機具有加工相對簡單、造價低、上馬快的優點，在試驗中同樣可以獲取有價值的各類數據，所以選擇了這一方案。

2.3.1研發設計原則矩形網格式頂管機采用網格切割土體，并擋住開挖面土體有效防止正面土體坍塌，以人工出土方法進行開挖。它由主頂進推動機頭向前運動，機頭分成前后兩段，中間由糾偏油缸連接，在殼體二側裝有糾轉裝置，切口環處安裝變角切口，可進行一定量的超挖，有利于機頭的姿態控制，保證隧道軸線的偏差在設計范圍內。網格中包含四個可變網格，可以調整機頭正面的進土量，有利于控制正面土體的穩定性。

2.3.2設計基本情況為了保證管節和土體之間有一定的間隙，有利于泥漿套成環，設計中將機頭的截面尺寸設計得大于管節的截面尺寸。頂管機主機可分成前后兩段，中間由糾偏油缸連接。前后段之間的密封采用一道唇形密封和一道支承橡膠圈，切口環處裝有變角切口。網格中裝有可調節開口率的可變網格，在殼體兩側裝有糾轉裝置。上述裝置可對機頭姿態進行控制。

主頂進裝置由8臺油缸及u形頂鐵、頂環、墊鐵、底架、鋼后靠等組成，8臺油缸分成二組，各4臺疊加呈對稱分布，并用分體式結構的支座固定，工作行程為1450mm.每臺油缸可單獨控制。糾偏裝置主要用于機頭左右、上下軸線偏差的控制，總糾偏力為752t，糾偏角度為±2度。注漿糾轉系統（翅板+壓漿）主要用于機頭旋轉后的糾正，糾轉力矩可達210x2——420kN

2.4矩形隧道工程試驗

2.4.1試驗工程概況試驗工程位于上海南匯縣航頭地區，頂進距離為60m，覆土深度為6.45m.距離頂進軸線北側10m處有條小河，南側10m處是場內鋼筋混凝土主干道路，見圖1.頂管機所穿越的土層分別為：進出洞段是灰色淤泥質粘土和灰色淤泥質粉質粘土；區間段是灰色淤泥質粘土和灰色砂質粉土，通過工程試驗，驗證了矩形頂管機的設計選型、矩形管節選型、接頭型式和止水帶設計選型；通過采集的各種施工參數和工況記錄，研究了矩形頂管施工工法。工程試驗完成了對矩形頂管機的技術關鍵進行試驗研究，收集了第一手的資料和數據，積累了矩形斷面隧道掘進的實際施工經驗。

3、矩形在城市地鐵地下人行通道的應用1998年2月，課題組提出地鐵陸家嘴站五號出入口地道矩形頂管施工方案。上海地鐵二號線陸家嘴車站二號出入口通道需建立2條62m，內凈尺寸3mx 3m胡矩形隧道。

3.1組合刀盤式土壓平衡頂管機的研制3.8mx 3.8m組合刀盤式土壓平衡頂管機是在2.5mx2.5m矩形頂管機研制、試驗成功的基礎上，針對上海地鐵二號線陸家嘴車站五號出入口地下通道工程而研制的。

3.1.1矩形地下通道掘進機的選型結合工程情況，通過方案比選，考慮到大刀盤加仿形刀具有結構緊湊、可靠性好、操作簡便等特點，一致認為工程應采用全斷面切削土壓平衡頂管機進行施工。組合刀盤式土壓平衡頂管機采用大刀盤及仿形刀切割土體。并擋住開挖面土體，有效防止正面土體倒塌，利用調整螺旋機的轉速及頂進速度來控制土倉的土壓力，以保持開挖面的穩定。為了保證管節和土體之間有一定的間隙，有利于泥漿套成環，設計中將機頭的截面尺寸設計得大于管節的截面尺寸。（機頭的外包截面尺寸3.828mx3.828m，管節外包截面尺寸3.8mx3.8m）。

3.1.2組合刀盤式土壓平衡矩形頂管機的特點頂管機主機可分成前后兩段，中間由16臺糾偏油缸連接。前后段之間的密封采用二道唇形橡膠密封圈。正面由大刀盤及四把仿形刀對土體進行全斷面切削。由螺旋輸送機出土，調整螺旋輸送機的轉速可保持土倉內的土壓平衡，維持開挖面的穩定．

3.2.1矩形頂管機全斷面切削問題矩形頂管機若只有一個 大刀盤進行回轉切削，只能做到90％左右的截面切削率，矩形頂管帆斷面內的四個角就無法切削。針對陸家嘴地區復雜的地質條件、管線、環境保護和機頭進出洞時需穿越SMW加固層等情況，采用大刀盤對大部分的正面土體進行切削，利用設置在刀盤后側的仿形刀切削四個角上的土體．

3.2.2矩形頂管機機頭旋轉問題對矩形頂管機機頭旋轉現象，采用壓漿糾轉技術措施，盤正轉或反轉的辦法實現糾轉。

3.2.3矩形頂管機機頭軸線偏差控制方法根據軸線偏差方位以及偏差量，對糾偏油缸進行編組及控制油缸伸縮量，使前、后殼體形成一夾角，從而改變機頭方向，以達到糾偏目的。此外還可采用壓漿糾偏的辦法，達到糾偏的目的，也可將兩者結合起來進行糾偏。

3.3矩形隧道工程施工上海市地鐵二號線陸家嘴五號出入口頂管工程，位于浦東陸家嘴金融貿易中心區。其五號出入口始發井，四號出入口為接收井，位置分布于延安東路隧道引道段南北兩側。通道由硼張度各為62.25m的平行管道組成，兩條管道凈間距為2.2m，管道坡度均為0.2％，管道頂平均覆土厚度約5.3m-通道結構全部采用預制矩形鋼筋混凝土管節。管節外形尺寸為3 800x 3 800，壁厚為40cm，管節長度為2m.工程管節總用量為64節。

3.3.1頂進軸線的控制軸線控制是矩形頂管頂進的一大難題。頂管在正常頂進施工過程中，必須密切注意頂進軸線的控制。在每節管節頂進結束后，必須進行機頭的姿態測量，并做到隨偏隨糾，且糾偏量不宜過大，以避免土體出現較大的擾動及管節間出現張角。

3.3.2環境保護和沉降控制由于工程沿線將穿越陸家嘴路、延安東路隧道浦東引道段及上水管、煤氣管、雨水管、污水管、市話線、電力線等管線。其中管道頂與中450污水管、中1 000而r欠管、小800雨水管底凈距均為1m，與延安東路隧道引道段結構底凈距為1.564m，見圖5，在頂進過程中的地面沉降控制、實施環境保護將極為重要。

當頂管法施工引起隧道周圍地表沉降，采用仿形刀裝置：對矩形頂管機的四個死角內的土體切削配合大刀盤對正面土體進行充分切削。進行設置沉降監測，數據反饋，調整施工參數，實施信息化施工。

控制好地面沉降，實際已形成和達到環境保護。但本工程對延安東路隧道引道段提出的沉降量控制在+10mm~-30mm之間，故必須采取保證措施控制沉降，在特定的條件下，確保隧道引道段安全。

3.3.3矩形頂管機頂進中的控制技術（1）嚴格控制頂管的施工參數，防止超挖；（2）嚴格控制頂管頂進的糾偏量，把“勤糾、緩糾”控制好頂進輛線的原則，貫穿于頂進的全過程；（3）頂進速度不宜過陜，盡量做到均衡施工，頂進速度控制在15mm/min左右。

（4）頂進施工中，必須保證持續、均勻壓漿，使出現的建筑空隙能迅速得到填充，確保頂管管道上部土體的穩定。

（5）克服“背土”現象，除在機頭處道過壓注觸變泥漿，避免機頭“背土”現象發生外，還須在 頂進過程中專門對出洞段管節上部進行注漿，隨時填堵由于管節“背土”而出現的建筑空隙。

（6）監測控制頂管機機頭后部已建成管道的高程出現的“下沉”或“上浮”。當出現管道下沉較嚴重時，應對下沉部位進行底部注漿，防止由此導致地面沉降。

第8篇：隧道工程的優點范文

關鍵詞:大型橋梁與隧道工程;健康監測;評估管理系統開發

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：

1引言

重大橋梁結構與隧道工程的健康監測與評估管理,對于改善橋梁與隧道工程的運營狀態、提高橋梁的管理和服務水平,確保生命線工程的暢通,具有重要的理論意義和工程實用價值,已成為國內外橋梁與隧道工程學術界、工程界及管理界共同關注的焦點。

2系統的開發目的和特點

由于大型橋梁與隧道工程在運營期間會受到氣候、氧化、腐蝕或老化等因素的影響以及在長期恒載和活載的作用下會產生各種損傷和局部損毀,其強度和剛度會隨時間的增加而降低,這不僅影響了安全行車,更會使其使用壽命縮短。因此,有必要在現有技術水平的基礎上,集結構分析、計算機通信及網絡、現代傳感器檢測、監測技術、評估與養護管理為一體,開發一套健康監測評估系統,用以監測和評估橋梁與隧道工程的營運狀態,為養護管理提供科學依據。大型橋梁與隧道工程的健康監測與評估管理系統的特點是一種基于內在的環境振動響應監測和數據分析、損傷識別技術和外部的橋梁調查檢測相結合的先進的計算機監測和管理系統,它突破了傳統的僅靠目測和外觀檢測的結構養護管理模式,能有效地提高大型橋梁與隧道工程結構的運營養護管理水平和效率,有助于保障結構及行車的安全。其最大的亮點是采用集成技術,將現代的計算機、傳感、信號處理技術、軟件開發、橋梁結構分析與結構檢測技術等相融合,在W indows、Delphi和Access平臺上,研究開發功能全面、強大,操作簡便的橋梁健康監測與評估管理系統軟件,將結構的信息、橋梁管理、日常養護、檢測、荷載試驗及結構狀態評估等功能相綜合,為大跨結構的健康監測和狀態評估管理提供科學的手段和方法。

3系統組成

橋梁的健康監測評估系統包括硬件和軟件兩方面的工作:硬件主要是測試主要構件關鍵截面的應力、撓度或位移、索力、裂縫、動力加速度、頻譜和模態分析等物理參數的儀器設備;軟件方面主要包括建立橋梁數據庫與數據管理系統及橋梁工作狀態綜合評估系統兩部分。系統的目標是實現大橋管理的電子化、規范化、科學化,使橋梁管理部門能夠準確合理的把握橋梁健康狀態,節省人力及其他不必要的資源浪費。系統軟件最終用戶為文暉大橋的管理人員。系統的文檔一般由研發報告和用戶手冊組成。研發報告:主要針對健康監測橋梁與隧道工程的特點,研究和確定健康監測和評估管理系統開發中將遇到的一些關鍵技術問題而應采取的對策和措施,主要包括總體健康監測方案設計、結構分析方法、損傷識別方法、狀態評估指標及評估方法等確定及系統的開發等。用戶手冊:《用戶手冊》主要用于幫助用戶快速掌握系統的使用,同時簡單介紹系統的功能和模塊組成等系統根據用戶的投入和要求一般可分成三個等級:在線的健康監測與評估管理系統,非在線的健康監測與評估管理系統以及一般的工程結構管理系統。典型的大跨預應力混凝土斜拉橋健康監測和評估管理系統界面和功能模塊包括系統的主界面、基本信息、數據檢測、狀態評估、荷載試驗、日常維護、數據打印、系統設置、使用幫助等。

4系統運行環境

系統在W indows操作系統下,采用Delphi和Ac-cess2000后臺數據庫等開發軟件進行研究和開發。運行的軟件環境為W indowsXP/2000,對硬件環境無特別要求,采用通用的臺式機或筆記本電腦即可,在線的要求有服務器和大型監測設備等。

5系統主要功能及模塊

系統主要收錄監測橋梁的相關數據資料,具有數據檢測、狀態評估管理的功能,并且針對各大橋的設計特點和養護要求,可以連續或定期對橋梁進行監測和評估,必要時將有關的荷載試驗與成橋的荷載試驗及理論計算結果進行對比,提出相關的文件和報表,供日常的養護管理和決策。此外,還可根據實際需要進行參數設置和管理。大型橋梁與隧道工程健康監測和評估管理系統一般包含八個功能模塊:

(1)基本信息―――結構的設計、施工、成橋以及傳感器布置信息;

(2)數據檢測―――查看、編輯、添加檢測數據;

(3)狀態評估―――由檢測數據,評估分析當前結構狀態;

(4)荷載試驗―――基于理論分析的結果,由荷載試驗結果,對結構評價;

(5)日常維護―――對日常維護數據進行存儲管理;

(6)系統設置―――設置評估參數及用戶管理;

(7)數據打印―――將數據庫數據形成報表,供打印;

(8)使用幫助―――提供軟件及傳感器等的使用方法。

6系統的硬件設備

系統的硬件設備主要有各類數控應變測試儀、數據采集系統,光纖傳感器及解調儀,高精度的水準儀和全站儀,智能電測位移傳感器和采集系統,無線動力測試和數據采集,傳輸分析系統,各類加速度傳感器、索力測試分析儀、計算機服務器、便攜式計算機、埋入式荷重傳感器、風速儀、交通車輛監控系統,混凝土超聲波檢測分析儀等。

7系統的理論基礎

7?1獨特的基準有限元模型

一個有效的橋梁與隧道工程健康監測與評估系統應當包括基于空間分析理論的基準有限元模型,浙江大學橋梁與隧道健康監測研究中心經過10多年的研究和開發,提出了具有自主知識產權的層合單元理論及相應的程序,可綜合考慮外荷載和預應力束的空間效應。層合單元理論應用于箱梁橋的計算具有單元數目少、適用性強的優點,它不但適用于形狀比較規則的等截面橋梁的計算,而且適用于異型或變截面橋梁的計算。運用該程序可建立復雜橋梁和隧道工程和預應力空間結構的靜動力分析的精確有限元模型,給出相關的應力、變形及模態控制參數等,解決了大型復雜橋梁和隧道工程空間靜動力分析的基準有限元模型問題。另外,還可從不同的理論或通用程序ANSYS等進行分析對比研究。

7?2收縮徐變、溫度效應的影響分析

對大跨預應力混凝土橋梁結構應考慮結構監測隨時間的變化和影響,為此應對結構物從施工到成橋狀態進行全面的靜力分析,同時計算分析成橋狀態恒活載效應、溫度效應及收縮徐變效應對結構健康監測的影響分析。

7?3橋梁的損傷識別研究

大型橋梁結構的安全監測系統中,結構的靜態特性以及振動特性是重要的監測項目之一,對正常運營狀態下大橋的靜態特性和振動特性進行長期監測,及時掌握結構的健康狀況,是大型橋梁安全監測系統的基本任務。當監測結果發生異常時,及時利用監測系統獲得的各種量測數據,有效快速地診斷結構可能發生的損傷部位和損傷程度,是建立大型橋梁監測系統所面臨的關鍵技術之一。目前橋梁結構損傷識別方法大致分為三大類。即指紋分析和模式識別法,系統識別與模型修正方法以及神經網絡方法。目前提出的動力指紋有頻率、模態振型、模態曲率、應變模態、柔度矩陣、模態應變能、傳遞矩陣、模態置信度準則(MAC)、坐標模態置信度準則(COMAC),傳統的系統識別技術有卡爾曼濾波(KF)、擴展的卡爾曼濾波(KF)、最小二乘法、最大可能性方法等。模型修正方法按照識別所提取的力學特征可以分為基于振動量測的模型修正方法、基于靜力參數的模型修正方法和靜動力參數相結合的模型修正方法;按照識別所針對的范圍可分為整體識別方法和子結構分析方法;按照識別方法是否是確定性的分為確定性的方法和統計分析方法。浙江大學從結構振動的頻率、模態出發,構造了一種用于結構損傷檢測的復合動力指紋―――Z指標,該指標計算方便,靈敏度較高,能較方便地進行損傷有無及損傷定位;其次考慮到依據結構振動頻率或振形構造的單一動力指紋對局部損傷不敏感的特點,提出了基于靜力位移測量數據的斜拉橋結構損傷識別方法,并提出了一種穩定的迭代求解算法,該損傷識別方法可較好地應用于結構損傷程度的確定。同時將有限元計算、矩陣攝動理論及貝葉斯統計理論相結合,從概率統計的角度提出了基于貝葉斯統計的損傷識別方法。

7?4狀態評估理論和方法

監測的最終目的是進行合理有效的評估,為養護管理的科學決策提供依據。評估的內容和主要依據為現行交通部頒《公路橋梁養護規范》(2004)和建設部頒《城市橋梁養護》、《公路隧道養護規范》等技術規程和有關的設計規范要求。評估按性質初步可劃分為四方面內容:

(1)整體狀態評估:主要評價橋梁各主要構件的承載能力、構件應力、構件剛度、結構性損傷、主要構件承載能力的弱化以及橋梁功能性的退化等。

(2)安全性評估:安全性指結構應能承受正常施工和正常使用時可能出現的各種荷載、外部變形等的作用,在偶然事件發生后,能保證整體穩定性,不致倒塌。安全性評估指主要針對橋梁各主要構件的承載能力、構件應力、構件剛度、結構性損傷等進行評估。

(3)耐久性評估:耐久性指結構在正常維護下,隨時間變化仍能滿足預定功能要求,如銹蝕而影響壽命等。耐久性評估指主要針對橋梁各主要構件的耐久性損傷(如:混凝土裂縫及腐蝕、混凝土保護層損傷及碳化深度、氯離子含量、鋼構件的銹蝕、構件的疲勞損傷等)進行評估。

(4)適用性評估:適用性指結構在正常使用荷載下,應具有良好的工作性能。如不發生影響結構正常使用的過大的變形等。適用性評估即功能性評估,主要針對橋梁的功能性損傷進行評估,如過大振動、線形不平順、接頭跳車、結構開裂、附屬設施損傷以及過大變形等。

結構安全性與耐久性之間界限不是很明顯,其某些評估指標相互重疊,結構的耐久性問題最終將影響安全性問題。而適用性可作為一項輔助評估項目。安全性、耐久性、適用性的綜合評估構成橋梁整體狀態評估。

大型橋梁和隧道工程結構是一個復雜系統,影響其質量和使用功能的因素眾多,這些因素與橋梁和隧道工程質量和使用功能之間的關系錯綜復雜,絕大多數不能定量地用一個函數關系表達,過去只能靠專家經驗來分析、判斷。這樣眾多的因素若不加任何處理就來分析它們與使用功能間的關系,即使對于經驗豐富的專家來說也有困難。這時,有必要把結構工作狀態評估這樣的復雜問題分解為相對簡單的多層子問題或指標,進行分析和評估。目前的評估方法有層次分析法(AnalyticalHierarchy Process)、變權綜合原理法及神經網絡法等。

采用層次分析法將影響橋梁工作狀態的各種因素調理化、層次化,把對某個狀態影響程度相近或比較緊密的因素放在一起,形成一個層,建立多層的層次關系綜合評估體系;通過對評價指標的無量綱化處理,將結構檢測、表觀調查等不同類型的數據進行綜合,實現了對預應力混凝土斜拉橋狀態的綜合評估;通過變權方式,實現了根據各指標的退化情況調整指標權重,達到了客觀評估結構狀態的目的;通過加權綜合的方法由底層指標得到上層指標的狀態,逐層綜合,得到整個橋梁的狀態。最終建立了基于層次分析法的大跨預應力混凝土橋梁狀態變權綜合評估方法和理論。

9結語

論述了大型橋梁與隧道工程健康監測與評估管理系統的開發目的和適用范圍、系統的組成、開發的平臺、系統的界面等,并以文暉大橋預應力混凝土斜拉橋健康監測與評估管理系統的研究開發為背景,介紹了該系統的主要功能及模塊,系統的硬件設備和理論基礎,提出和解決了大型復雜橋梁和隧道工程空間靜動力分析的基準有限元模型問題,探討了大跨預應力混凝土橋梁結構收縮徐變、溫度等監測隨時間的變化和影響,提出了相應的健康監測與評估管理的理論和方法,對大型橋梁和隧道工程健康監測和狀態評估管理具有重要的理論意義和工程實用價值。

參考文獻：

[1] 李元海,朱合華.巖土工程施工監測信息系統初探[J]. 巖土力學. 2002(01)

[2] 胡金蓮,陳揚友.三峽工程施工期安全監測數據庫管理系統研究[J]. 長江科學院院報. 1999(06)

第9篇：隧道工程的優點范文

【關鍵詞】鋼纖維噴射混凝土；隧道工程；新奧法；韌性；支護材料

中圖分類號：U45 文獻標識碼：A 文章編號：

【 abstract 】 this paper analyzes the development of the steel fiber sprayed concrete, combined with the characteristics of steel fiber sprayed concrete, steel fiber tenacity and the associated with the new Austrian method of support by rockbolt and shotcrete tunnel, the main mechanical properties and its application in tunnel engineering, analyzes its economic benefit in tunnel engineering, steel fiber sprayed concrete is the ideal supporting material, to look to the future development direction in the steel fiber sprayed concrete technology in China.

【 key words 】 steel fiber sprayed concrete; Tunnel engineering; New the law; Toughness; Supporting materials

一．引言

自1963年以來，鋼纖維混凝土踏入實用化時代，在隧道工程中得到廣泛的應用，節約了大規模投資的同時也提高了結構的使用壽命。此外，鋼纖維噴射混凝土在歐洲、日本等國已成為隧道支護的關鍵結構形式和施工方法。我國干噴法鋼纖維混凝土近年來發展的也較快，然而和歐美、日本等國相應的研究、行業標準相比起來仍然存在些許滯后。由于我國國內暫且缺少相應的測試和檢驗的細節標準，因此雖頻繁引鑒國外的標準，尚沒有足夠借鑒工程應用的經驗。

二、鋼纖維噴射混凝土的特性

鋼纖維混凝土是由水、水泥中骨料、粗砂、鋼纖維并且需要時加進摻和料遵循相應的比例調制而成。，鋼纖維是當前國內外相對高端的外摻料，其一，提高了混凝土的韌性、強度以及抗裂性等；其二，讓混凝土的特性完成脆性向彈塑性轉變。因此鋼纖維混凝土具備優良的總體力學性能。鋼纖維可以分為不銹鋼和普通碳素鋼這兩種類型，其中后者得到比較廣泛應用。

1、韌性

之所以摻加鋼纖維噴射在混凝土中，大體是為了使噴射混凝土的韌性有所提高。韌性指的是鋼纖維噴射混凝土在承載過程中吸取與收納變形的能力，因此，韌性是鋼纖維噴射混凝土的關鍵特性之一。

2、其它關鍵力學性能

鋼纖維噴射混凝土中隨意分布的短纖維起到阻制混凝土里微裂縫的擴展以及阻滯宏觀裂縫的發展蔓延的作用，由此摻入鋼纖維顯著改變和提高增強噴射混凝土的主要由主拉應力控制的抗剪、抗彎、抗扭強度和抗拉強度等。

3、斷裂與斷裂韌性

一般的噴射混凝土具有表層被拉容易收縮且干裂的缺點此后斷裂縫變成隧道地下水的溢出路道。在地下水長時間的侵蝕下，斷裂后的混凝土將會發生脫落、剝離的現象，支護結構便可能失去支護的作用，甚至產生坍塌現象。因此，有必要特別指出噴射混凝土處于被拉狀況的斷裂性能極其關鍵。為了達到變形性能有所質量改變的目的，必須在噴射混凝土里面摻進鋼纖維，只要鋼纖維混凝土發生裂縫現象，鋼纖維的作用將愈顯而易見。鑒此，在眾多需要沖擊需要抗裂并且環境惡劣的隧道工程結構中，鋼纖維噴射混凝土尤其為必備材質之一。

了解鋼纖維混凝土的特性后，自然而然需要研究其增強機理。因為從理論上講，探討鋼纖維混凝土的增強機理對鋼纖維對混凝土的增韌、增強和阻裂效應的提高將有很大的幫助，從本質上改變其化學物理以及力學性能，在此基礎上歸納與總結高新性能的理論，亦是設計鋼纖維混凝土性能的重要依據。

三、鋼纖維噴射混凝土在隧道工程中的應用

1、鋼纖維噴射混凝土與新奧法

當今，新奧法的主要核心內容是在圍巖承載環的主動作用下讓隧道圍巖變成承載的結構。很明顯，是通過支護系統在同圍巖共同變形的過程中對圍巖變形運動的掌控，實現新奧法對圍巖承載能力的利用，換而言之，就是接受圍巖變形在某種程度上有所釋放。在之前新奧法的錨噴支護過程中，采用了素噴加錨桿、素噴混凝土支護、噴錨網聯合支護和素噴加鋼筋網等支護策略，同時在工程應用里取得通過。但是新奧法古老支護方式的缺點顯得相當地突出，尤其在很多工程應用的驗證和高新技術的進程中，比如施工容易出現空洞，鋼筋網噴射混凝土集料反彈較大甚至素噴的脆性等。

這幾年來，工程實踐應用中也漸漸地在克服以上存在隱范。由于鋼纖維噴射混凝土的韌性不錯，當結構承受的力度到達極點強度后，將會隨著變形運動繼續保持某種程度的承載力，鑒于它具備對圍巖的變形有很好吸收功能的韌性，便于它在與圍巖的同步形變中構建起除舊的平衡橋梁，較大規模地使新奧法施工的經濟性、機械程度和安全性得以增強。因此，鋼纖維噴射混凝土不愧為理想的隧道支護材料。

2、鋼纖維噴射混凝土支護

伴隨著新奧法的發揚，噴射混凝土早已是一種普遍的支護方式在隧道工程應用實踐中。鋼纖維噴射混凝土的抗裂性能大大阻礙了噴層收縮，并且使噴層材料的耐久性與密實性得到提高。因此，普通噴射混凝土+二次襯砌的復合式結構可以用鋼纖維噴射混凝土單層結構來替代，這是一種可行并且長期被接受的襯砌結構。

北美在2O世紀8O年代修建隧道中，便長期運用鋼纖維噴射混凝土作為襯砌。歐洲部分調研所在1979年對鋼纖維噴射混凝土、素噴射混凝土和掛網噴射混凝土開展了許多調查探究，調查結果表明：如果拿鋼纖維噴射混凝土相比于加鋼筋網的噴射混凝土，可以發現很大程度上減少了鋼筋網對巖面存在空洞和施工反彈等不利影響，節約了不少敷設鋼筋網的同時也讓運作效率提高了，總而言之，在經濟和技能上都帶來積極的情式和影響。

3、應用實例

由于位于福建漳龍高速公路的烏石山隧道處在地形不單一的構造剝蝕中低山區，隧道區里主要是斷裂更糟糕的是裂隙兩兩互通，并且大量地方有密集裂隙帶，特別在出IZl550 m區域的隧道內許多層間破碎帶極其突出，顯而易見，該隧道受到的影響是一層高于一層。據悉，經常在隧道進洞50 m后由于拱頂涌現很多沉降而造成塌方事件。通過施工方分析與研究，做出以下決策：在Ⅱ、Ⅲ類圍巖地帶用鋼纖維噴射混凝土支護代替鋼筋網噴射混凝土支護，左線ZK74+437 ZK74+457、右線YK73+600～YK73+620統一采用面鋼纖維噴射混凝土進行工程應用。做了以上改進后再對工程的支護結構進行分析，調查表明，支護沉降變形相對于施工前減小，并且在無數爆破運動下只產生3～5 mm裂縫同時無危險地經過塌方片區，從施工前后對比，可以看到鋼纖維噴射混凝土在隧道工程中的應用取得了可觀的成效。

四、取得的經濟效益

下面以黎南復線槎路隧道工程為例子，分析與總結鋼纖維混凝土在隧道工程應用中如何做到降低工程成本、提高工程質量和加快施工進程，并有良好的經濟效益。表現在如下三個方面：

(1)混凝土的用量及開挖土石方量減少。噴射鋼纖維混凝土減少了素噴混凝土中的本來就有的沉降量(15cm)，這樣一來隧道斷面開挖立方量減少1．9m每米，總共1150m。二次襯砌混凝土了使得復合預留變形到位的數量(均厚度7cm)減少，節約了二次襯砌混凝土890m。運用噴射鋼纖維混凝土來支護補強，可以大大削減了素噴混凝土50%的厚度，在這個過程中讓成本降低。 ．

(2) 減少鋼材用量。噴射鋼纖維混凝土代替“新奧法”中古老的網噴支護，換言之，方便扔掉鋼筋網片，令施工步驟減少，同時提高施工效率，該隧道總共節省鋼筋網片39．13t。

(3)干噴集料回彈率比素噴少。在干噴(水在噴頭處加入)實施運作中，在調查與測試中得知，素噴混凝土的集料返彈率平均大約25%上下，而干噴混凝土由于鋼纖維的成網和聯結作用，返彈率大概平均僅14%上下。

五、結語

世界上很大一部分國家在隧道工程中是否采用鋼纖維噴射混凝土這個問題上已有了絕對擁護答案。為什么呢？原因還是值得令人接受并認可的，因為無論是在噴射工藝上，還是從綜合經濟效益上考慮，鋼纖維噴射混凝土都展現出新型復合材料的關鍵的優點。如英國應用鋼纖維混凝土替代鋼絲網加固隧道；日本采納鋼纖維混凝土支護以及修補不良地層和圍巖；德國、美國、法國和西班牙等國家都一一制定了對應的運用鋼纖維混凝土作為隧道的初期和長期支護的設計和施工規范。1984年，我國才將鋼纖維噴射混凝土實踐在隧道工程中，雖然開始比許多發達國家遲，然而這幾年發展迅猛，先后成功地運用與實踐了鋼纖維噴射混凝土技術在云南元磨高速公路、福建羅長高速公路、福建漳龍高速公路和福建京福高速公路等主要工程上，并且取得了良好成效。同時，我國對鋼纖維噴射混凝土技術進行了更深入的研究。其別指出，若想追求優良的混凝土質量和順利快捷的施工進度，那么必須對選擇配合比要慎重，除此之外，認為鋼纖維的摻量將對混凝土的運作效率起到關鍵的影響，所以這是個值得思考的話題。

參考文獻

[1]程慶國。鋼纖維噴射混凝土理論及應用[M]．北京：中國鐵道出版社，1999．