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1、信息化隧道工程动态设计研究 1动态设计隧道支护构造调整是修正设计最为常见的内容，一般基于平安适用和经济合理性原那么，施工中应根据地质围岩等实际情况给予适当的支护。支护调整大致分为3种情况：1地质围岩发生变化，如原勘察设计文件显示隧道围岩为IV级，通过现场判别可能为或级，支护构造相应调整。2地质围岩没有改变，但监测信息显示支护变形较大或支护变形很小,甚至没有变形，支护也应该予以调整。变形较大应增强支护，变形很小甚至没有变形可以减弱支护。3因施工等原因无法按图施工，需要通过调整支护构造以满足受力要求。如二次衬砌厚度缺乏，通过计算可以采用增加配筋和进步混凝土强度等支护措施加以实现。对前两种情况一般没
2、有异议，第三种情况往往设计方不太认可，认为系施工不当造成，但这也是施工中出现的变异现象，可以根据实际情况进展修正。支护构造调整通过主要改变支护构造强度、厚度，调整格栅钢架尺寸、类型、间距，调整锚杆设置，还可以采取增减钢筋等措施改变支护强度和刚度。对于特殊地质地段，除采用特殊设计外，尤其需要加强信息反应，及时修正设计和指导施工。1.2隧道长度、断面尺寸预设计一般根据地形、地质等情况确定隧道长度，根据限界、构造受力等因素确定隧道断面尺寸。隧道长度调整相对较少，一般当地形、地质条件与设计不符或洞门边仰坡开挖已经不合适继续刷坡等情况下，可考虑调整隧道或明洞长度，甚至可以调整洞门型式。断面尺寸调整情况较
3、多，但一般不调整内轮廓尺寸，大多调整开挖和初期支护尺寸，如调整预留变形量、施工方基于施工误差因素调整施工预留量等；也有施工方进场后提出调整断面尺寸的，如根据施工组织需要，为了洞内运输会车方便，在特定地段设加宽段；从有利于隧道工程施行且不影响功能等的角度，也可以予以修正或调整。施工方法的选择是隧道设计、施工最为重要的环节，施工方法是否得当，直接影响到隧道工程的平安。目前，隧道施工有全断面法、台阶法、中洞法、CD法、CRD法、眼镜法等。一般根据隧道断面、地质等情况确定施工方法，施工方法与支护亲密相关。施工方法的选用首先应考虑平安，其次还要考虑便于施工。一些施工单位出于本钱或便于施工的角度考虑施工方
4、法，如将眼镜法改为CD法，将CD法改为台阶法，将台阶法改为全断面法等。工法的改变应符合工程实际情况，否那么容易增加风险造成平安隐患。如为加快施工建立，许多大跨度的隧道都采用台阶法，并推广到级围岩中。台阶法虽有利于机械化施工，可大大进步施工效率，但是否适用于所有的隧道还值得讨论。对于断面较大、地质情况较差、浅埋隧道不宜采用该法。不少隧道因采用该法而产生大变形甚至坍塌。当围岩好转、监测变形不大时可以改变为加大断面的施工方法。施工方法的改变应有序进展，不可突变，如眼镜法不可直接变为台阶法，可先通过CD法验证，在可行的情况下再逐步过渡到台阶法。当围岩不稳定甚至变差，变形较大时应改为缩小断面、分部施工的
5、施工方法，如将台阶法改为CD法，将CD法改为眼镜法等。辅助工程措施主要指地层稳定措施和涌水处理措施，是隧道施工的必要措施。地层稳定措施主要有管棚、小导管注浆、锚杆等超前支护以及地表加固等；涌水处理措施主要有注浆止水和超前排水、降水等。一般应根据工程地质环境特点选用。施工中根据围岩变化情况予以补充或改变辅助工程措施。例如进入较破碎围岩时，应适当增加锚杆支护；对于松散地层和破碎岩体设置超前小导管支护注浆支护，小导管长度及注浆类型根据地质情况予以改变。临时工程主要指竖井、斜井、平行导坑及施工通道等。在工程建立中，往往因为赶工期、改善通风环境或采用施工措施等需要进展设置。尽管为临时工程，但涉及到隧道构
6、造平安以及临时工程处理，可以根据实际情况，将其纳入到修正设计中。2信息反应内容信息化施工就是施工单位按照设计要求制订并施行施工和监测方案，根据监测信息结果及时调整和优化施工方案和工艺，或及时采取平安措施，并将监测信息及需要采取的相关措施反应设计单位，进展修正和变更设计。地质状况是隧道设计施工最不确定的因素，是工程最大的风险源，必须在施工中进展监测，根据地质的变化采取对应的措施。例如掌子面塌方前会有前兆：超前探孔显示前方或拱顶以上围岩突然变得软弱破碎、掌子面出水量剧增、掌子面出水由清变浑等。地质信息是隧道动态设计和信息化施工最为重要的信息，是修正设计的根据和隧道施工平安的重要保障，对特殊地质地段
7、尤其重要。地质信息主要包括超前预报信息和实时记录信息：超前地质预报可采用地质调查法、超前钻探法、物探法和超前导坑预报法；实时记录指随隧道开挖进展的掌子面地质观察和记录。设计时根据地质信息确定是修正设计还是维持设计。变形监测是隧道施工平安的重要保证，也是设计文件要求必测工程之一。一般变形监测工程有地表沉降或建筑物沉降、支护沉降、收敛等。地下工程发生坍塌的前兆有围岩开裂或错动、沉降或收敛变形突然加剧、初期支护变形开裂且不断开展，这些都可以通过监测来发现并发出预警。变形监测不能全依赖仪器，人的因素也起到相当大的作用。如开挖支护观察记录，仪器可以显示微小变化，肉眼目测那么更加直观和直接，一旦看到有异常
8、情况可立即采取避险措施。另外，施工单位需对沉降、收敛变形数据进展分析，找出变形的趋势，以极早采取应对措施。在工程设计阶段，有时提供的勘察报告未能充分表达地形、环境情况，如地下管线资料及需要开挖探槽才能发现的地形、环境等。在施工阶段，应首先调查环境，复测地形，及时反应，再根据实际情况作出修正或调整。一些设计文件要求对环境平安进展监测，如爆破震动速度等；还有一些构造受力状态监测，如围岩压力、钢筋受力监测等。2.5建立、施工需求对于建立方的要求，设计方会充分考虑。但由于受到建立体制和合同管理等影响，施工需求往往未纳入到合同信息之中，设计方一般不予认可，施工方也认为没有必要。从合同界面看，这样做似乎是
9、正确的，但从隧道工程特点看，又不太合理，会造成设计、施工脱节，是否合理值得商榷。笔者认为，应根据隧道工程特点，将合同和技术分开，求得技术最优；同时，信息的反应也有必要纳入设计之中。这样才能促进设计、施工的交融，进一步保证施工平安。如施工方因工程前期误工或其他情况提出增加竖井、斜井或施工通道；考虑施工误差拟改变预留量；因施工组织需要改变施工顺序；因机械施工考虑改变台阶高度，部分扩大断面便于洞内运输等。尽管这些为临时工程或施工的需要，但可能涉及隧道构造及处理，或对工程有某种影响，也应该纳入反应内容，使得设计方掌握更加完好的信息。3动态设计与信息化施工流程根本指导思想是以预设计为根底，通过对地形环境条件、地质条件、变形情况等进展监测，判别是否处于平安状态，用反应信息指导设计和施工，修正设计或改善施工。施行动态设计和信息化施工，一方面要求设计方建立对应的动态设计体系，另一方面要求施工方及时、完好地反应有关信息，确保工程平安有序地施工。 徐加民 单位：北京市市政工程设计研究总院
