《国外长隧道的设计施工概况》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国外长隧道的设计施工概况（130页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、隧道工程设计/施工要点n 最近我国的隧道工程有了新的发展，一些工程具有开创意义，如我国第一条海底隧道厦门东通道工程，即将启动，目前已经设计阶段。武汉越江工程用盾构法修建的公路隧道，也进入招标阶段。四条长17.5km的锦屏输水隧洞也处于施工的前期。n 这些隧道的修建，无疑地将大大提高我国修建隧道工程技术的水平。n 下面我想结合这些工程，谈隧道设计、施工的要点。8/12/20241国外长隧道的设计施工概况8/12/20242一一 横断阿尔卑斯山脉的隧道工程横断阿尔卑斯山脉的隧道工程8/12/202438/12/20244横断阿尔卑斯山脉的隧道，目前铁路隧道有8座，公路隧道有7座，共15座。从西边看
2、，通过法国和意大利边境的有一座铁路隧道，2座公路隧道。铁道是130年前修建的莫思尼隧道，长13.657km。到1994年铁道运量旅客达620万人，货物运量达940万吨。从从环环境境上上的的考考虑虑，今今后后高高速速公公路路用用的的隧隧道道很很难难发发展展,由由于于高高速速旅旅客客列列车车（TGV）再再加加上上可可搭搭载载货货物物卡卡车车的的列列车车的的出出现现，铁铁路路隧隧道道的的建建设设将将成为主流。成为主流。预计修建的称为阿尔卑斯隧道，长度达52km，法国和意大利已经成立机构，开始大规模的调查。预计2006年开工，2015年开通。此隧道比130年前修建的铁路隧道低500m。在瑞士和意大利的
3、边境西边有一座公路隧道，中部是约100年前修建的长19.823km的辛普伦铁路隧道。目前正在规划在其下方修建长36km的新辛普伦隧道。8/12/20245在瑞士国内，20世纪初开始在列其堡和圣哥达峰下方修建铁路隧道，其中铁路隧道2座，公路隧道1座。并规划在低位分别修建长达5030km的隧道。在澳大利亚境内穿越阿尔卑斯东部有2座铁路隧道，3座公路隧道，并规划在朴林纳峰下修建55km的铁路隧道。从从这这些些隧隧道道的的修修建建可可以以看看到到，铁铁路路隧隧道道在在19世世纪纪末末20世世纪纪初初的的50年年间间修修建建了了6座座，其其后后的的70年年间间一一座座也也没没修修。而而公公路路隧隧道道是
4、是从从20世世纪纪后后半半（19641980）的的16年年间间修修建建了了7座座。其其后后的的20年年也也没没有有新新的的规规划划。由由于于环环境境的的要要求求，增增加加的的汽汽车车逐逐渐渐向向利利用用铁铁道道的的方方向向转转移移。因因此此，铁铁路路隧隧道道从从1980年年以以后后由由开开始始兴兴起起，预预计计的的几几十十公公里里长长的的隧隧道有的已经进入实施阶段。道有的已经进入实施阶段。这些隧道几乎都是以采用大断面掘进机（TBM）为前提的。8/12/202461新圣哥达隧道（瑞士）新圣哥达隧道（瑞士） 57km 铁路隧道铁路隧道作为铁道王国的瑞士，提出了铁道改良计划“铁道2000”和以长隧道
5、为主体的“新阿尔卑斯横断铁道计划（NEAT）”向向21世世纪纪的的经经济济增增长长和和环环境境保保护护挑挑战战。“铁道2000”是强化瑞士东西干线的计划，“NEAT”是用长隧道南北贯穿阿尔卑斯山的计划。实际上，意大利和瑞士在1882年就兴建了圣哥达隧道（14.998km）。但随着南北货运量的大幅度增加，欧洲共同体强烈要求采用铁道方式把增加的货运量运出去。再加上1999年的勃郎峰公路隧道的火灾事故，促使了“NEAT”计 划 的 实 施 。 NEAT计 划 中 的 隧 道 有 东 部 线 的Zimmerberg（19.7km）、Gotthard（57km）和Ceneri等3座隧道，其中包括正在修建
6、的长57km的新圣哥达隧道（比老圣哥达隧道标高降低600m）（图2）。西部线有长36km的Lotschberg（列奇堡）隧道。东西线的3座隧道全部完成后，目前运行的特快列车从3小时40分钟缩短到1小时30分钟。目前这几座隧道，作为第1期工程的Lotschberg（列奇堡）隧道和圣哥达隧道已开始施工。8/12/202478/12/20248GotthardBase隧道是穿越阿尔卑斯山的长达57km的隧道工程，是由能够相互换乘的2条单线隧道构成。其中设置了2座紧急用的多功能的地下站。紧急时，列车可以停在站上，其他隧道和竖井可以作为通道使用（图3）。隧隧道道经经过过对对施施工工计计划划、设设施施的的
7、维维修修管管理理、安安全全性性、建建设设营营运运经经费费及及建建设设期期间间和和经经费费的的相相互互关关系系分分析析，决决定定设设置置2座座相相互互距距离离40m的的单单线线隧隧道道，每每隔隔325m用用联联络络坑坑道道联联络络。因因隧隧道道长长度度达达57km，为为了了缩短工期采取了在中间能够设置辅助坑道的线形（图缩短工期采取了在中间能够设置辅助坑道的线形（图6）。）。8/12/202498/12/202410中中间间作作业业坑坑道道根根据据地地质质条条件件和和各各工工区区的的尽尽量量同同等等负负担担的的原原则则设置了3个（2斜1竖）。阿姆斯特斜坡道长1.8km，坡度1.1%。Sedrum竖
8、井深800m，直径8.0m。法伊斯斜坡道长2.7km，坡度12%。竖井也作为开挖的作业基地使用。Sedrum工区的竖井，已经于2000年1月完成。隧隧道道的的标标准准断断面面是是以以TBM掘掘进进为为前前提提的采用了41.6m2的的圆圆形形断断面面（图5）。8/12/2024118/12/202412隧道采用喷混凝土和金属网、锚杆，必要时设置钢支撑和防水板的双层衬砌。基本上是以单层衬砌为主体的。TBM预计掘进42km。全长57km中的53km是良好的3种片麻岩，埋深在1000m以上的地段约20km，2000m以上的约5km，最大埋深达2300m。Sedrum工区的围岩主要是片麻岩、片岩、页岩，
9、最大埋深约2300m。隧隧道道开开挖挖时时可可能能遇遇到到膨膨胀胀现现象象的的地地段段达达6km，从从竖竖井井向向南南北北两两侧侧开开挖挖为为了了研研究究这这一一地地段段的的施施工工方方法法进进行行了了由由36个个空空隙隙水水压压计计控控制制的的排排水水和和非非排排水水实实验验。并参考了意大利、日本、澳大利亚、土耳其、瑞士等国家的17个事例，最后决定采用能够采用各种大型施工机械的大断面施工，开挖时容许一定变形以减轻支护和衬砌上的地压。此工区的围岩的物性值为：E=2GPa、=30、C=250kPa。8/12/202413设定的隧道开挖规格列于表1。表1隧道开挖规格项目规格隧道开挖直径超挖开挖断面
10、积一次掘进长度钢纤维混凝土（保护层）钢拱架间距重量喷混凝土锚杆长度抗拔力数量/m掌子面补强锚杆长度抗拔力数量/m衬砌5.096.54m0.300.70m81134m1.0m0.05mTH44/701.000.33m2.59.4t0.350.50m812m320kN96288m1218m320kN80210m0.301.20m8/12/2024142列奇堡隧道长列奇堡隧道长36km“新阿尔卑斯横断铁道计划（NEAT）”的西部线的列奇堡隧道长36km，于2000年已经开工修建，预计在2007年完成。根据深深达达1300m的的大大深深度度钻钻孔孔和和9437m的的地地质质调调查查用用的的隧隧道道开挖
11、及土质试验等的地质调查结果，没有发现妨碍快速施工的地质风险。此调查坑道是在主洞西侧30m，用直径5mTBM掘进的。平均日进19.5m，最大日进44.3m。比预计的提前2年完成。调查隧道的仰拱设置了兼用排水沟的管片。调查隧道将作为主洞的服务坑道和避难坑道利用（图1）。仰仰拱拱管管片片是是用用钢钢纤纤维维混混凝凝土土制制作作的。在最初的160m区间设置了100榀实验管片，对其性能进行试验。一榀管片重量约6t，钢纤维混入量约40kg/m3。8/12/2024158/12/2024163阿尔卑斯隧道（图阿尔卑斯隧道（图1）阿尔卑斯隧道是由2个相距30m，内径8m，净净空空断断面面积积43m2单单线线隧
12、隧道道构成。采用TBM施工。单单线线间间每每隔隔400m设设一一联联络络坑坑道道，作为旅客火灾避难之用作为旅客火灾避难之用（图2）。图1隧道位置图8/12/202417图2隧道断面及联络通道8/12/202418隧道在标高3500m的西阿尔卑斯山穿越，长52.11km。最大埋深2500m（图3）除从2洞口施工外还设置了4个辅助坑道。在在隧隧道道中中央央附附近近埋埋深深最最小小处处（约约400m）设设了了一一个个车车站站（图图4）。此此站站不不是是处处理理旅旅客客的的，而而是是设设置置紧紧急急时时的的旅旅客客避避难难救救援援设设备备、通通风风排排烟烟设设备备、货货物物列列车车待待避避线线、渡渡线
13、线、维维修修列列车车停停置置线线等等之之用。用。图3隧道纵断面图8/12/202419图4隧道内设站状况图8/12/202420隧道施工时的辅助坑道也作为旅客避难救援、通风排烟之用。该该隧隧道道通通过过航航空空及及卫卫星星摄摄影影、弹弹性性波波探探察察、钻钻孔孔调调查查等等编编制制了了详详细细的的地地质质纵纵断断面面图图，特特别别是是实实施施了了超超过过1500m的的钻钻孔孔测测定定了了地地下下水水位和围岩内的温度。位和围岩内的温度。图5是该隧道的地质纵断面图。8/12/2024218/12/202422地质大致分为7个地段从法国侧洞口到4km附近是砂页岩互层，其上分布冰河堆积物和岩堆。接着的
14、3km是比较复杂的不良的石灰岩类，其次的15km是比较稳定的砂岩、粘板岩。在车站附近是比较复杂的结晶片岩，也比较稳定。车站东侧是石灰质片岩因与河流交差，在施工上是比较困难的地段。在法、意边境的16km范围内是良好的片麻岩，但埋深超过2000m，有可能出现岩爆和高压的突发涌水。该地域的岩石强度超过200MPa是比较硬的，特别是结晶片岩的石英质岩非常硬。在6,5km附近和30km处有较大的断层构造，形成石膏层。此石膏层遇水膨胀，同时使河水污染。从钻孔得知，在隧道底版附近的温度可能达50。目目前前工工程程正正在在进进行行详详细细的的导导致致调调查查并并开开始始修修建建辅辅助助坑坑道道，预计2006年
15、主洞开工2015年开通。到2000年地质调查费用已投入约1亿3000万欧元（ECU）。隧道的建设费包括轨道、电气、其他设备等约2200亿里拉。8/12/2024234Zimmerberg隧道（瑞士）长隧道（瑞士）长19.7km这是一座长19.7km内内径径10.84m的的双双线线铁铁路路隧隧道道。从隧道北口向南进8.5km和分岔到Thalwil的2.3km合计10.8km是Bahn2000工程的一部分。残余的11.2km是AlpTransit工程的一部分（图1）。图1隧道线路8/12/202424隧道的标准断面示于图2。图2隧道标准断面8/12/202425该隧道的作业基地设在距北口3.5km
16、处，设设了了2个个相相距距75m的的竖竖井井。从2个竖井分别向北掘进2,7km，向南掘进5.7km。该隧道总共设了5个竖井，参见图1。隧道通过的地质条件是：南工区主要是石灰质青砂岩，单轴抗压强度在300800，是比较稳定的围岩。北工区距竖井约2km间是冰河堆积物，从KollerWiese中间竖井到北口的约0.7km是含有地下水脉的软弱地层。南北工区的开挖都是采用德国的TBM。由于围岩条件的不同，机械和管片的规格也略有不同（表1）。8/12/202426表1TBM和衬砌概况北工区南工区TBM外径12.29m长度8.7m刀头76个73个切削能力21t/刃）包括后方台车全长220m出碴螺旋皮带运输机
17、衬砌初期支护（现场制作的管片）螺栓联结，7个，t=30cm无螺栓联结，5个，t=30cm防水板聚乙烯板t=3mm二次衬砌t=30cm的模筑混凝土8/12/202427施工基地因空间比较大，设了2个竖井以容纳各种设施。主要设施有：（1）竖井南竖井：直径22m，深度32m；北竖井：直径20m，深度30m；竖井间距离：75m是装配TBM和材料运输所要求的距离。（2）竖井塔式吊机高度19m。臂长50.5m，起吊能力4019.5t。（3）管片制造工厂钢筋加工出厂，蒸汽养护室等。（4）混凝土拌合站（5）混凝土制品堆放场（6）开挖弃土处理设施（7）铁道货物线：运送开挖弃土（8）信息及展示室：公开的展示模型以
18、及信息处理等。施工由7个会社组成的共同企业体联合运营。作业时间是8小时2班制。地质条件比较好的南工区TBM的掘进进尺约2534m/d。隧道洞内，照明充分，并设有直径2000mm的通风管，粉尘少，作业环境好。开开挖挖弃弃土土用用皮皮带带运运输输机机集集中中到到集集碴碴场场，而而后后用用货货物物列列车车运运出出，每每天天约约运出运出12000t。运到瑞士和德国边境附近，再生碎石后加以利用。运到瑞士和德国边境附近，再生碎石后加以利用。8/12/202428二日本新干线的隧道工程二日本新干线的隧道工程8/12/202429日本新干线的修建把日本的隧道技术水平提高到一个新的起点。其中一个重要标志，就是长
19、隧道的涌现。例如日本的东北新干线在盛岗八户间约94.5km的线路上，有70%左右（约69km）是隧道。其中岩手隧道是长25.8km的长隧道。在东北新干线的八户新青森间的81.2km的线路上，隧道约占60%（49.89km）。其中八甲田隧道长26.455km，比岩手隧道（25.8km）略长一些。2000年3月所有工区都陆续开工。北陆新干线的长野上越间隧道约占65%，其中饭山隧道长22.2km，是目前施工难度比较大的一座长隧道。长野高琦间的五里峰隧道长15.2km也政治施工中。另一个特点就是，在新干线隧道工程中采用了不少新技术，新工艺、新材料。8/12/2024301岩手隧道（日本）岩手隧道（日本
20、） 25.8km 日本的东北新干线在盛岗八户间约97km的线路上，有70%左右（约69km）是隧道。其中岩手隧道是长25.8km的长隧道。岩手隧道分7个工区，1991年一户工区开工，到1997年3月乌越工区开工后，所有的工区都开工了（图1）。到1998年3月已经有乌越、一户、女鹿和小系4个工区约11.3km贯通。目前全隧道已经贯通。岩手隧道的地质大体上分3段：距入口约17km是粘板岩，间有花岗闪绿岩等，中间段约5km的凝灰岩，是膨胀性围岩。隧道出口约4km是粘板岩，出口有很厚的岩堆分布。其中位于中间地段的女鹿工区，是凝灰岩质的软岩（埋深230m），采用机械开挖和钢纤维混凝土二次衬砌。8/12/
21、2024318/12/2024322 八甲田隧道（日本）八甲田隧道（日本） 26.455km 在东北新干线的八户新青森间的81.2km的线路上，隧道约占60%（49.89km）。其中八甲田隧道长26.455km，比岩手隧道（25.8km）略长一些。该隧道分6个工区于1998年7月开工。2000年3月所有工区都陆续开工（图1）。隧道的线路大致是东西方向，隧道入口附近及中间部是R=8000m的曲线区间。隧隧道道的的纵纵断断面面考考虑虑排排水水、工工区区划划分分、中中间间部部的的基基地地等等，采采用用人人字字坡坡，坡坡度度为为1%。隧道开挖在2洞口工区，是直接从洞口进洞。中间的4个工区都是采用斜坡道
22、进洞。斜斜坡坡道道考考虑虑汽汽车车出出碴碴，最最大大坡坡度度取取10%，大大约约每每100m设设一一扩扩大大断断面面和和24m的的错错车车设设备备（坡坡度度3%）4个斜坡道的长度分别为718m、740m、1330m和985m。考虑排水，逆坡的开挖长度控制在000m以内。本隧道的地质主要是安山岩，有一部分凝灰岩。8/12/2024338/12/202434斜坡道的标准支护模式示于图2。图2斜坡道断面图8/12/202435主洞的标准支护结构示于图3。图3主洞标准断面图8/12/202436目前6个工区已经全面开工。在施工中采用了一些新技术如在市渡工区洞口附近140m采用明挖施工，进洞后采用短台阶
23、法机械开挖。出出碴碴采采用用在在掌掌子子面面后后方方临临时时设设置置容容器器，弃弃碴碴处处理理作作业业完完成成后后，把把临临时时装装在在容容器器的的弃弃碴碴投投入入到到锟锟式式碎碎石石机机破破碎碎，在在用用皮皮带带运运输输机机运运出出洞洞外外。（照照片片1、2）。采采用用此此工工法法可可以以大大幅幅度度地地削削减减卡卡车车的的走走行行，不不仅提高了出碴的效率，也改善了洞内的环境和劳动卫生的条件。仅提高了出碴的效率，也改善了洞内的环境和劳动卫生的条件。8/12/2024378/12/202438大坪工区的局部地段采采用用了了单单臂臂掘掘进进机机（照照片片4）后因围岩变硬而改为爆破法。梨梨木木工工
24、区区有有一一段段约约300m的的富富水水未未固固结结层层，施施工工中中采采用用深深度度超超过过150m的的深深井井点点降降水，无事通过。水，无事通过。照片4单臂掘进机概貌8/12/2024393日本饭山隧道长22.2km日本北陆隧道仅次于东北新干线的八甲田隧道（26.5km）和岩手隧道（25.8km），是日本第3长的陆上隧道。饭山隧道在规划时，预计到会遇遇到到强强大大的的膨膨胀胀性性土土压压。因此施施工工前前开开挖挖了了9个个调调查查坑坑道道进进行行了了许许多多调调查查。9个调查坑道的概况列于表1。8/12/202440表1名称长度（m）与主洞的水平距离（m）断面积（m2）斑尾300021汛1
25、917006.6关屋1501007.136饭山72107.59.1长泽1号1411006.67.5长泽2号1862006.67.5新井5194006.736饭泽39915016西贝屋80504.4主要用于调查膨胀性围岩的隧道中可能呈露的部位。8/12/202441饭山隧道的地质纵断面图示于图1。图1隧道地质纵断面图8/12/202442饭山隧道周边的围岩主要是新第三纪末期到第四积的脆弱的堆积软弱围岩，是瓦斯、天然气的胚胎，因此围岩的塑性变形和天然气造成的围岩挤出是隧道施工上最大的难题。为此，在各工区相继开工后又进行追加调查。追加调查的目的是追加调查的目的是：掌握围岩的强度；进行钻孔调查，划分地
26、层，进行单轴抗压强度试验并分类；掌握向斜轴附近和饭食河附近的单轴构造；进行约10km的地表勘察；掌握地质沿深度的变化及综合评价；在隧道线路上进行高精度的弹性波探查。从单轴抗压强度的调查结果，对地层进行了重新分类。并把西山层、椎谷层从强度上分为扰乱带和非扰乱带。两者在强度上差异显著（图2、3）。8/12/2024438/12/202444地表勘察的调查结果明确了中栗向斜轴附近的地质构造（图4）8/12/202445饭食河周边的地质构造（图5）。8/12/202446弹性波探查采用新开发的高精度屈折法，在隧道线路上进行探查和再分析。解析结果的弹性波速度是指隧道施工基面位置的值（图6）。结果表明：向
27、斜轴附近的灰抓层的速度值大致在2.53.0km/s左右，160.7km处的速度值为2.42.5km/s，与周围比较低一些。8/12/202447从地质调查结果进一步研究了对施工的可能影响。例如，对预计是扰乱带的区间，将围岩等级根据围岩物性值和埋深分出一个特s级。此区间的单轴抗压强度：泥岩场合的平均值为32kg/cm2，砂岩场合的平均值为1350kg/cm2，围岩强度比小于2。因此开挖时要采取对策。在调查结果的分析中，与类似的工程（锅立山隧道、赤仓隧道）的数据进行了比较。如单轴抗压强度（图10）、自然含水比（图11）、盐基性交换容量（图12）、粒径2m以下的含有率（图13）等的比较。8/12/2
28、024488/12/202449比较综合结果列于表3。表3围岩物性值和膨胀性水平饭山扰乱带饭山非扰乱带锅立山中工区锅立山东、西工区赤仓单轴抗压强度（kg/cm）31.575.56.839.961.6围岩强度比1.63.40.362.13.1内摩擦角（残余）1619101515塑性应变比1.11.01.41.11.0软化应变比1.31.01.91.21.1破坏应变比1.71.32.71.51.3壁面应变比1.320.6465.50.950.66膨胀性水平激烈无非常激烈无无8/12/202450另外，用弹塑性解析结果和净空位移量测值进行了比较，其结果示于图15。图15解析结果和净空位移的比较8/1
29、2/2024514日本的清水、新清水、大清水的时代建筑日本的清水、新清水、大清水的时代建筑上越线的清水、新清水、大清水隧道在日本铁路隧道的发展中占据重要的地位。清水隧道（长9072m，单线）的建成（1929年12月）基本上解除了运输的瓶径，缩短线路约98km，运输时间缩短4小时。1958年随着日本经济的高速发展，为了增强运输能力，开始修建新清水隧道（长13.49km，单线），采用全断面钻孔台车，于1963年8月开通。大大清清水水隧隧道道（长长22.22km，新新干干线线断断面面），在当时是世界上最长的隧道。工程于1972年6月开工，引进大型台车，分为6个工区，从竖井、斜井、横洞等同时开工，于1
30、980年5月完成。与新清水比，工期缩短1/3，工程费节省1/6。8/12/2024523座隧道的位置比较示于图1。18/12/202453大清水隧道的纵断面示于图2。图2大清水隧道的纵断面图8/12/202454完成后的大清水隧道内部概貌示于图3。图3大清水隧道的内部概貌8/12/2024553座隧道的施工概况列于表3。表3清水隧道的施工概况项目清水新清水大清水长度9.702km13.490km22.221km工期75个月（7.7个月/km）55个 月 （ 4.1个 月/km）85个月（3.8个月/km）开挖断面积30.0m235.4m288.6m2地质花岗岩花岗岩花岗岩开挖方法下导坑先拱后墙
31、法全断面法全断面法开挖数量29.1万m3（1.0）47.8万m3（1.64倍）196.9万m3（6.77倍）钻孔手持式风钻支架式风钻液压钻孔台车爆破狄纳米特狄纳米特狄纳米特装碴人力100型装碴机RS95装碴机出碴运输电气机车（6t）电瓶车（8t）电瓶车（10t）支护木H型钢H型钢、锚杆衬砌混凝土砌块，t=30cm混凝土泵，t=30cm混凝土泵，t=50cm涌水量（最大）3m3/min35m3/min58m3/min通风142m3/min300m3/min1000m3/min测量误差中 心 25,7cm； 上 下0.9cm；距离121cm中 心 42.0cm； 上 下1.5cm；距离117cm中
32、心6.5cm；上下3.9cm；走行时分26分30秒20分45秒8分50秒8/12/202456三三 意大利高速铁道意大利高速铁道（BolognaFirenze间）间）8/12/202457欧洲共同体的实现，各国间的联络交通网的整备是不可缺少的要素。为此各国都在进行高速铁道网的整备。基本方针是：各国的高速铁道要跨越国境相互接续。意大利正在实施以300km/h为目标的长期计划其中包括南北线的建设。从BolognaFirenze间是隧道比较集中的地段，因为要穿越阿平宁山脉。在78.2km的线路上，有超过总延长85km的隧道。其中73km是正线隧道，另外12km是为实施工程的辅助隧道。长隧道有15.0
33、7km的Firenzuola隧道和长18.346km的Vaglia隧道以及长10.367km的Raticosa隧道。隧道主洞的开挖断面积是120m2，横洞是70m2，主洞完成后的断面是82m2。线路最小曲线半径是5540m，最大坡度是1.8%。在这段线路的隧道中最主要的问题是：有膨胀性围岩出现；有广泛分布的瓦斯地层；未固结的围岩等。因此，稳定掌子面是修建成功的关键。施工中要采用注浆的预衬砌工法，压注化学浆液法以及超前支护等辅助工法。8/12/202458为了正确地掌握掌子面变形的影响，开发了ADECO-RS系系统统。并把它作为隧道新的设计施工方法。其基本概念如下。量测隧道开挖掌子面前方40m间
34、的围岩动态，一边预测开挖引起的隧道位移，一边进行管理；补强相当与隧道宽度（D）的周边的围岩，而后进行开挖为前提；隧道前方40m，是作为地层没有位移的固定点进行量测；隧道原则上采用全断面法施工；配合预测的隧道围岩分级，决定施工模式，一边施工一边进行量测管理，根据管理值一边评价围岩，一边进行开挖；基本上以事前决定的施工模式，签定合同，以降低工程费用；根据最近的施工事例，修正施工模式并标准化。8/12/202459在隧道中采用的各种稳定掌子面的工法如图1所示。8/12/2024608/12/202461图1各种掌子面稳定的施工方法隧道施工中最重要的是量测管理。本本系系统统的的量量测测是是在在掌掌子子
35、面面前前方方设设置置孔孔内内位位移移计计进进行行量量测测。孔内位移计的测定是在掌子面向开挖方法钻40m长的钻孔，在孔中插入带有量测标记的PVC套管（67mm）在其周边压浆固定。移动带有探头的导管，量测开挖时的位移并进行评价（图2）。8/12/2024628/12/202463Raticosa隧道的地质图及围岩分级、长度如图3所示。8/12/202464C2级围岩的施工顺序及断面图示于图4。图4施工顺序及断面图8/12/202465图5是超超前前支支护护采采用用的的专专用用机机械械。开挖10m需96小时，相当每天进尺0.9m。最高达1.25m。图5超前支护的钻机8/12/202466采用的预衬砌
36、预衬砌例示于图6。图6预衬砌法概貌8/12/202467四四 Laerdal隧道（挪威）隧道（挪威） 24.5km 特长公路隧道特长公路隧道8/12/202468目前已经贯通（2000年8月24日），历时6年。建设费约172亿日圆。换算人民币约13.76亿元。隧道的开挖是通过一个横洞（长2.1km）把隧道分为各长13.5km和11.0km的2个工区。地质条件是片麻岩，涌水小的良好围岩。最大埋深1450m，约20km长的地段的埋深在800m以上。开挖断面积：64.4m2，开挖半径：4.85m。隧道坡度：0.72.7%。图1是隧道地质纵断面图。8/12/2024698/12/202470图2是隧道
37、的标准断面。图2隧道标准断面8/12/202471采用爆破开挖，一次掘进长度5.0m，一循环时间约6小时，日进1015m。开挖采用2班制，配备3个开挖班，工作3周，休息1周。爆破采用直眼掏槽，4个中孔（直径110mm）全断面钻100个炮眼（图3）。炸药消耗量为2.22.3kg/m3。钻孔采用计算机控制的台车。为控制超挖，在合同规定超挖为设计断面的10%。8/12/2024728/12/202473支支护护采采用用2.55.0m的的锚锚杆杆和和纤纤维维喷喷混混凝凝土土。不设二次衬砌（图4）。锚杆平均设7根/m。共施设20000根锚杆。锚杆的垫板采用三角形和圆形并用的垫板。喷混凝土的设计强度采用4
38、00kgf/cm2，钢纤维的混入量为50kg/m3。同时在喷混凝土中加入了硅灰。回弹量为5%，采用液体速凝剂。出碴采用6m3的装碴机和20m3的大型卡车。配合进度在掌子面后方500m铺设路面，以提高运行的效率和安全。在出现岩爆地段采用爆破后用高压水冲洗浮石。而后打锚杆（L=5m）和喷混凝土。8/12/202474为了不使运行单调，采用缓和曲线和短直线相结合的线形配置能够通视1000m前方的光源。在洞内设置3处大型车辆能够回转的场所通风：在隧道顶部设置风机，安装能够改变后方气流的装置，在隧道最高的地点设置集尘机（距出口10km）。为了长隧道的施工安全，在隧道内设置了以下设备。每200m设紧急用电
39、话；每125m设消防用的灭火剂（6kg/个）；每1.5km设掉头区，每6km设大型车掉头区；每500m设避难所；无线广播；在隧道可利用携带电话的设备等。8/12/202475 五五 几点认识几点认识8/12/2024761在经济发展的今天，由于环境保护意识的增强，高速铁路进入一个新的发展时期。由于新的铁路干线的修筑是以高速为前提的，这必然会出现大量的隧道群，其中超过十公里或几十公里的长隧道也必然出现。这些隧道共同的特征是：长；断面变化多；埋深大；地质条件变化多。因此对隧道的设计、施工包括运营管理都提出了不同的目标要求。修建这些隧道的目标要求可以归纳为：品质，要具有良好的耐久性、易于维修管理；不
40、能对周边环境造成长期的影响；创造一个安全、舒适的作业环境；工期短、造价低。隧道的设计施工技术应该满足这些起码的目标。8/12/2024772长隧道的修建，必然会遇到各种各样的问题。尤其是地质和水文地质问题。因此，重视和加强施工前的地质调查也是必然的。我们从秦岭长隧道的修建起，也对此给予了极大关注。但我们采用的调查手段和方法与国外有所差异。例如，国外基本上是以地质调查坑道或大深度钻孔调查等直接方法为基础的；我们则是以各种物探的间接方法为基础的。基本上没有采用调查坑道的方法。国内水电系统，例如锦屏水工隧洞就是以调查坑道为主要的调查方法；其次调查结果的分析不仅仅是分析获得的各种情报数据，更重要的是，
41、要与类似工程的数据进行对比分析，就象日本饭山隧道、八甲山隧道那样。在地质调查中，应该发展物探方法，特别是要开发掌握地层构造的3维技术和掌握高精度的地层物性技术。因为这是设计的基础资料。8/12/2024783隧道的开挖，TBM方法占据主导地位，但也不排除矿山法。特别是在地质不良的地段，各种辅助工法都是建立在矿山法的基础之上的。因此，发展各种稳定掌子面的辅助工法并使之模式化是极为重要的。例如前面提到的预衬砌方法、超前支护方法等。日本、意大利在这方面都做了极有成效的工作。把超前支护纳入预设计作为设计项目之一，是近几年隧道支护技术发展的一个重要标志。“超前支护”一词，是指开挖前预先构筑的支护体系而言
42、，即我们通常所谓的“先支后挖”的支护技术。根据不同的形状、不同的材料、不同的施工方法，可以在极为广泛的范围内采用。因此，超前支护在此处是指矿山法中以稳定掌子面和地层下沉为目的的拱形薄壳结构体而言。即：不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在横断方向还具有拱形结构支护效果的支护。超前支护，因在掌子面前方构筑的薄壳结构，在提高掌子面稳定的同时，也可以作为支护结构的一部分加以利用，适用于以控制地表下沉和相邻结构物的影响为主要目的的场合。8/12/202479超前支护由于构筑方法的不同，有的是以横向刚性大的拱形构造为主，有的是以纵向连续性强的梁构造为主，也有具有两者功能的。其分类列于表4-6-。表4-6-超
43、前支护方法分类超前支护的分类预计的功能混凝土拱壳方式隧道横向刚性大（拱结构）水平喷射注浆方式隧道纵向刚性大（梁结构）长钢管注浆方式8/12/202480（1）混凝土拱壳方式混凝土拱壳方式是开挖前沿掌子面的隧道外周开挖厚约的拱形槽，开挖后立即用混凝土或砂浆充填，形成一个拱形的壳体。此方式因在隧道横断方向形成连续的刚性大的拱形结构，故在下列制约条件严格的场合采用。土砂等强度极低的场合；埋深浅，需控制地表下沉的场合；近接重要结构物会受到开挖影响的场合。8/12/202481化的设计参数。1）混凝土拱壳超前支护方式混凝土拱壳超前支护方式可用厚约混凝土壳或砂浆壳，比较柔软的拱壳，也可以用厚约的比较刚性大
44、的拱壳。柔软的拱壳主要用于稳定掌子面，刚性大的拱壳用于控制地表下沉。其标准参数如下。超前支护厚度：设置范围：（）设置角度：（）纵断方向钻孔长度：.纵断方向充填长度：.搭接长度：.超前残余长度：.（.）铁道和公路隧道的横断面的标准模式和纵向的标准模式示于图4-6-1。图4-6-1设计断面8/12/2024828/12/202483（2）水平喷射注浆方式此方式是在开挖前于掌子面前方的隧道外周形成长约左右的管状拱形结构体。结构体的形成，是与钻孔的同时用高压喷射搅拌硬化材（水泥砂浆）形成的。可以形成一个沿隧道横向的拱形连续的结构。但与混凝土拱壳方式比，连续体差一些。2）水平喷射注浆方式其标准断面如下：
45、喷射改良体直径：设置范围：（）设置角度：（）纵断方向钻孔长度：.（）纵断方向改良长度：搭接长度：.超前残余长度：.（.）设置间距：（）标准设计断面示于图4-6-2。8/12/2024848/12/202485（3）长钢管注浆方式此方式，是开挖前在掌子面前方沿隧道外周配置长的钢管，形成拱形结构。为使钢管和围岩间形成一体，应在其间充填水泥浆；压注水泥浆和其他压注材。长钢管压浆方式标准断面如下：钢管直径：设置范围：（）设置角度：（）纵断方向钻孔长度：.（）纵断方向注浆长度：（m）搭接长度：.超前残余长度：.（.）设置间距：（）标准设计断面示于图4-6-3。8/12/2024868/12/202487
46、4在支护技术上，除日本外，基本上是采用单层衬砌技术。单层衬砌技术的发展与喷射技术、纤维混凝土技术的发展息息相关。各国都在单层衬砌的模式、设计理论和方法以及施工工艺、材料等方面进行研究和实践。例如德国就提出了单层衬砌的标准化的模式。这里所谓的单层衬砌是一个力学概念的反映。即：不设隔离层衬砌的总称。其力学动态是一体的。由于技术的发展，这种类型的衬砌可以是单层的，也可以是多层的，可以是模筑混凝土的，也可以是喷混凝土的和纤维混凝土的。其组合形态是多种多样的。过去有一个误解。认为单层衬砌只能用于坚硬围岩的隧道。实际上，我国和欧洲的经验都证实：在软弱破碎的围岩中，其应用前景更为广泛。为了总结这方面的经验，
47、德国1995年提出了单层衬砌结构的技术规定。日本也在“钢纤维混凝土设计施工手册”对在隧道工程中采用单层衬砌作了具体规定。法国也有类似的指南。总之，最近几年大家对单层衬砌技术给予了特别的关注，是不言而喻的。铁路隧道在近几年也开始了用喷混凝土和钢纤维喷混凝土做单层衬砌进行了试验研究，也取得了一定的成果。8/12/202488德国建议的单层衬砌的构造形式示于表6-3-2。表6-3-2单层衬砌的构造形式构造形式第1层第2层1钢纤维喷混凝土钢纤维喷混凝土2钢纤维喷混凝土钢纤维模注混凝土3钢纤维喷混凝土钢筋喷混凝土4钢纤维喷混凝土钢筋混凝土5钢筋喷混凝土钢纤维喷混凝土6钢筋喷混凝土钢纤维模注混凝土8/12
48、/2024898/12/202490在瑞士费拉纳隧道的第2工区，采用了3层的合成构造，其规格列于表6-3-4。表6-3-4费拉纳隧道的单层衬砌规格喷混凝土L1L2L3适用范围掌子面迅速支护二次支护稳定围岩后方永久支护喷混凝土厚度（cm）2448815工法湿喷骨料08mm抗压强度（N/mm2）B40/30B40/30B50/4012h强度（N/mm2）157试验喷射的强度富裕（N/mm2）5868810透水性40mm以下30mm以下20mm以下回弹率（）10以下粉尘量（mg/m3）4以下从表6-3-4可以看出，单层衬砌对喷混凝土性能的要求是比较严格的。8/12/202491日本在单层衬砌方面也进
49、行了大量研究和实践。并以双车道公路隧道为对象提出了单层衬砌的基本参数（表）。表双车道公路隧道的单层衬砌构件BC1C2D1D2喷混凝土15cm20cm20cm25cm40cm锚杆3m1.5m3m1.5m3m1.5m3m1.2m4m1.2m钢支撑-H-1001.2mH-1001.0H-1501.0m8/12/202492瑞典的双车道隧道的单层衬砌一例示于图。图瑞典单层衬砌例8/12/2024935在出碴技术上也有了重大的转变。例如，在日本八甲田隧道，出碴采用在掌子面后方临时设置容器，弃碴处理作业完成后，把临时装在容器的弃碴投入到锟式碎石机破碎，在用皮带运输机运出洞外。采用此工法可可以以大大幅幅度度
50、地地削削减减卡卡车车的的走走行行，不不仅仅提提高高了了出出碴碴的的效率，也改善了洞内的环境和劳动卫生的条件。效率，也改善了洞内的环境和劳动卫生的条件。在很长一段时期内，隧道施工中，不是采用有轨运输系统，就是采用无轨的汽车运输系统。目前这2种运输系统，仍然的隧道出碴处理的主要方法。但因施工环境要求的提高以及减少作业人员的劳动强度等，在某些场合，也开始寻求新的出碴处理系统。下面介绍的几种出碴处理系统，就是这方面的发展。8/12/202494 皮带运输出碴系统在山岭隧道中提高出碴处理技术是一个重要的课题。过去我们主要是在无轨和有轨2种方式中选择。但随着隧道的长度增加和维护作业环境的要求，都迫切感到要
51、采用新的出碴系统的必要。日本在九州新干线的饭田隧道以及田上隧道均采用了皮带运输机的出碴系统，直接地把掌子面的石碴，运到洞外。田上隧道长6988m，因与临近的另一座长3440m的隧道紧紧相临，不得不将2座隧道并作一个隧道施工，因此隧道总长度达10428m。一个口的掘进长度达5240m。隧道采用超短台阶法施工，开挖断面积约74.5m2。采用皮带运输机的理由是：无轨方式，为了维护洞内的安全和环境，需要大量的通风设备和劳力，根本的解决办法是采用不使用内燃机的运输系统。皮带运输机运输从过去的定置式的改为一定长度固定式的皮带运输机（图1）。皮带运输机的规格是：皮带宽度610mm；皮带速度168m/min；
52、运输能力300t/h。动力是一台440V的主马达（112kW）驱动。在2500m以后，再增加一台，最终是2台驱动。皮带运输机每10m延伸一次。8/12/2024958/12/2024968/12/202497采用皮带运输机出碴系统的效果是：改善了洞内的作业环境；提高了安全性；缩短工期；提高了作业效率；简化了洞外设备；降低了洞外噪声；洞内路面维护容易；对洞内污染小。8/12/2024988/12/202499 集装箱出碴系统 在日本关越公路隧道，曾采用了集装箱出碴系统。其概况如下。 关越隧道长约11km，为了快速施工，在开挖、出碴、支护等作业中，均采用大型的施工机械。其中出碴系统采用了集装箱系统
53、。一般隧道出碴方式，都是在掌子面用汽车将石碴运出洞外的弃碴场，再返回掌子面，反复进行之。但在关越隧道中这种往返就需要1个小时以上，为了连续的运输，就需要投入大量的汽车，不仅增加了运输费用，也造成洞内环境的恶化。 集装箱出碴系统（图2），是在掌子面后方，先准备好大型的集装箱（22m3），爆破后运到掌子面装碴，再放到掌子面后方200400m处，临时放置。装碴采用CAT988B装碴机，集装箱运搬用K250大型叉车。在洞内临时设置的集装箱，在洞内进行钻孔、喷混凝土、锚杆等作业的同时运出洞外。 此方式的特征是：准备好与一次爆破相适应数量的集装箱，用少量叉车就可以完成，比较省力；与隧道长度无关，运输距离固
54、定，可保持稳定的循环；因集装箱容量大，采用大型装碴机，装碴时间大为缩短；叉车台数少，对洞内污染小；集装箱是临时设置的，洞内环境井然；对较大块石碴也能适应。8/12/20241008/12/20241015-35-3气体输送出碴系统（管道输送系统）气体输送出碴系统（管道输送系统）日本在长8km的秋间铁路隧道，试行了空气输送出碴系统，同时也是衬砌混凝土材料的输送系统。此系统是充满气体的管道内，设置小车，利用前后的气体的压力差，让小车走行。气体是有鼓风机提供的。整个系统的主要规格列于表1。8/12/2024102表1 输送系统的主要规格项目主要规格输送能力最大坡度最小半径输送长度小车装碴量发射间隔平
55、均走行速度管路 形式 净空输送动力石碴约100m3/h混凝土材料约40m/h10%50m洞内7km左右洞外3km左右3辆联结石碴约1.11m3/车混凝土约1.0m3/车120秒7m/sec钢筋混凝土箱形结构90cm90cm重车输送鼓风机260m3/min2空车 输送鼓风机380m3/min1混凝土输送鼓风机450m3/min18/12/20241038/12/20241046施工通风方面主要发展通风-集尘一体化技术。8/12/20241056-2车载型集尘机施工通风系统车载型集尘机施工通风系统集尘机系统，由集尘机本体、送风机、高压发生盘和控制盘、风管等构成，均安装在4t的汽车上，其基本构造示于
56、图17。此系统在3个隧道中进行了实验。基础效果最高达86%。该系统的主要规格列于表8。图17车载型电气集尘机8/12/2024106表8车载型集尘机规格项目主要规格处理风量全长全宽全高重量电源送风机规格集尘机规格洗净附属机器2000m/min6400mm2400mm2700mm约5200kg3相3线440V47/48kVA轴流式电气集尘需要水量：约2m/次供给压力：0.5/0.9MPa洗净时间：约50min自动洗净喷嘴集尘机系统设置在掌子面后方约100m的地方。排气方向面向洞口。伴随掌子面的移动，车载型集尘机也随之移动，风管也随之延长。通风设备采用最大2000m/min的通风机，设置在洞口，用
57、直径1400mm的风管向洞内送风。78/12/20241076施工通风方面主要发展通风-集尘一体化技术。不管是利用平导或上导，导坑贯通后，都可采用配有集尘机的巷道通风系统。日本在第2名神高速公路的栗东隧道（2636m、开挖断面积约155,6m2）中，采用了此系统。该隧道是采用小断面掘进机先行开挖上导坑，而后在上导坑中，隔一点距离设置集尘机，进行施工通风，获得良好效果。施工中的集尘机是以消除爆破和出碴时的粉尘、喷混凝土作业时的粉尘以及施工车辆的煤烟等为集尘对象的，在粉尘没有沉淀前，消除漂浮的粉尘。为了在导坑内设置集尘机，集尘机的尺寸应尽可能地小些。此集尘机的处理风量为2200m3/min，通风机
58、的动力为30kW，集尘的动力为2kW。集尘机的外形示于图15。图15集尘机外形施工中的集尘机是以消除爆破和出碴时的粉尘、喷混凝土作业时的粉尘以及施工车8/12/20241088/12/20241097隧道的防排水设计隧道的防排水设计应该指出，在隧道的防排水设计上，我国的经验是十分丰富的，但存在的问题也是最多的。最近几年，隧道的防排水问题引起了各方面的关注，也出现了许多新型的防排水材料和制品，新的防排水方法也不断引用，对提高隧道防排水质量起到了重要作用。8/12/2024110一隧道防排水类型的划分在隧道防排水设计中，首先要确定隧道防排水的类型。目前比较一致的看法是：把隧道分为防水型隧道和排水型
59、隧道两大类。两者的唯一区别是前者承受水压的作用，而或者则不承受水压的作用。这样在隧道结构的设计上，就有不同的考虑。例如，图1是意大利在某条线路上，从水压角度出发，把隧道断面分为图1的四种类型。第一种是排水式隧道，其类型有在基底下设排水管的（分平底的图1a，仰拱的图1b）和在基底设置过滤层的（图1c）和防水型隧道（图1d）。地下水压大于的区间，释放水压。其他区间采用防水型衬砌。在释放水压地段，于喷混凝土和二次衬砌间设隔离板。8/12/20241118/12/2024112德国在Euerwang隧道中，于困难地质地段曾采用图2的断面。在有底版的构造中，在底版下挖去500mm的岩层，而后用适当的材料
60、（具有排水性能的材料）填充好空隙形成排水层，排水管设在其下方（图2a），与意大利的图1c雷同。在有仰拱的隧道构造中，排水管设在仰拱的下方（图2b）。也是按防水型隧道进行设计的。8/12/20241138/12/2024114下图是意大利在列其堡隧道的调查坑道中采用的带有排水沟的仰拱，是利用借鉴的一种方式。8/12/2024115一般说，大多数隧道是按排水型隧道进行设计的，而在以下场合，应考虑采用防水型隧道的设计环境要求严格限制排水对周边环境的影响，特别是在城市条件下以及大量排水会对水理条件、地表枯水、生态环境等造成重大影响的场合；洞口地段，对地表下沉有重大影响，而危及周边环境的场合；地下水具有
61、腐蚀性，而需要将地下水与混凝土隔离的场合等。8/12/2024116即使是排水型隧道，在下述场合，也要沿全周施工防水板。地下水位特别高，需要防止包括路基在内的全周漏水的场合；存在对混凝土有害的酸性水等地下水，需要对结构物加以防护的场合。在排水型隧道中全周设置防水板的场合，为了不让隧道衬砌受到水压的作用，地下水要导入中央排水沟，进行适当的排水。最近为了保护地下水环境，而遮断地下水流入隧道内，并且不能用中央排水沟等排水的情况越来越多。因修建深度等条件，不能采用自然流出的排水方式的城市隧道，与强制排水比较后也多采用非排水型隧道。在这种隧道中，应在隧道全周设置防水板。衬砌和防水板要承受水压的作用。因此
62、，要按防水型隧道进行设计。在防水型隧道中，不仅要考虑衬砌的构造，也要要求防水板有一定的耐水压的性能，要选择防水性能好的防水板。8/12/2024117根据涌水量选择背后排水工的原则：滴水（水滴落下的状态）采用复合防水板时，应设背后排水工；采用肋式防水板时，因肋间空隙就可起到排水的作用，可以不设背后排水工。条水（数L/min）的状态采用复合防水板时，应设背后排水工；采用肋式防水板时，超过肋间空隙的通水能力的场合，要设背后排水工。背后排水工通常采用厚310cm、宽2030的透水的网状物。涌水量多的场合，采用直径100mm的有孔管。横向排水工的设置间隔在1050m左右，涌水量大的区间应适当增加，采用
63、510m或与衬砌一次灌注长度相等。8/12/2024118意大利在隧道中采用了图12的排水方式。在边墙下部虹吸管式的排水管进行排水和在仰拱及基底的下部设过滤层向峒口方向排水（图1）。8/12/2024119日本在涌水大的隧道中，采用了排水性能好的立体网状的排水板兼防水板（图13）。可以耐压2.0kg/cm2（一般混凝土灌注压力在0.3kg/m2）。也可采用弹簧排水板（图14）或橡胶排水板（图15）。为了不堵塞导水管和过滤层，喷混凝土的质量管理是极为重要的。立体网状排水板橡胶排水板弹簧排水管8/12/2024120在防水型隧道设计中要注意以下2点：衬砌是承受水压的；衬砌一般采用防水钢筋混凝土结构
64、，全周设置防水板；选择防水性能好的防水板，防水板厚度要厚些，欧洲一般推荐采用23mm以上的防水板。日本采用1.5mm以上的EVA防水板或厚2mm的ECB防水板和厚3mm的背后缓冲层。为了施工中不对混凝土施工产生障碍，要进行临时排水，衬砌完成后再行封闭。8/12/2024121日本在九州新干线一座砂质隧道中试验性的采用了透水性矿渣路基。其概貌见图1。在地下水位以下的砂质隧道中，一反常态，从过去的采用钢筋混凝土仰拱，改为采用透水性高的材料，做成透水性的路基，把隧道周边的水位降低到路基以下。为此，在实验施工前，进行了大量的实验研究。如在列车反复荷载作用小的耐久性和透水性试验、并研究了大型捣固机械的捣
65、固效果和施工管理方法等。图1矿碴的透水性路基8/12/20241228/12/20241238关于动态设计“动态施工”的概念，很早就已经出现了，过去我们在隧道施工中，基本上，也是按照“动态施工”的思想，进行设计和施工的。但因获取信息手段发展的迟缓、信息传输系统的不完善以及隧道施工环境和管理体制的限制等等原因，并没有实现，也不可能实现真正意义上的“动态施工”。但最近一段时期，由于信息技术、通信技术以及各种获取信息手段和方法的迅速发展，特别是设计施工体制的改革，给真正实现隧道的“动态施工”创造了良好的条件和基础。例如，在新建的渝怀铁路的一些隧道中，就强调了实现真正的“动态施工”的管理体制，并建立了
66、相应的“动态施工组”。意大利在修建长Vaglia隧道中，采用了ADECO-RS（Analysis of Controlled Deformation in Rocks and Soils）系系统统进进行行隧隧道道的的设设计计和和施施工工。该该系系统统是是一一个个控控制制岩岩土土变变形形的的系系统统，对对该该隧隧道道的的围围岩岩从从调调查查阶阶段段的的地地质质调调查查信信息息，来来正正确确地地掌掌握握地地质质条条件件的的变变化化，在在设设计计阶阶段段则则根根据据地地质质条条件件的的工工程程划划分分级级别别，给给出出基基准准。最最后后根根据据开开挖挖时时发发生生的的应应力力、应应变变的的特特性性给
67、给出适合地质条件的施工方法和支护结构。出适合地质条件的施工方法和支护结构。最近日本建设省对动态施工系统，给出的定义是：在在工工程程建建设设的的调调查查、设设计计、施施工工、维维修修管管理理的的实实施施过过程程中中，以以施施工工为为重重点点，利利用用在在各各过过程程中中获获得得的的与与施施工工有有关关的的电电子子情情报报和和从从各各种种作作业业中中获获得得的的电电子子情情报报，根根据据使使用用机机械械和和电电子子仪仪器器、量量测测仪仪器器的的组组合合加加以以连连动动控控制制或或实实现现电电子子网网络络的的一一元元化化施施工工管管理理，以以提提高高整整个个施施工工的的生生产产性性。这是一个立足于电
68、子技术和信息技术的建设工程生产管理系统。它监控了设计、施工及运营管理全过程。8/12/2024124在这个思想的指导下，日本的一些会社，都在开发“动态施工”的应用系统。例如佐藤工业（株）开发的“SIT系系统统”，是是一一个个 把把洞洞内内的的量量测测数数据据、测测量量数数据据、机机械械和和运运输输车车辆辆的的运运行行数数据据、通通信信数数据据等等情情报报信信号号，用用单单一一的的通通信信线线路路进进行行传传输输，实实现现洞洞内内施施工工的的一一元元化化管管理理。而西松建设（株）也开发了“隧隧道道综综合合管管理理系系统统”。该该系系统统是是由由情情报报化化施施工工、设设计计支支援援和和质质量量管
69、管理理、隧隧道道形形状状管管理理四四个个子子系系统统构构成成的的。其其中中情情报报化化系系统统是是由由TSP（弹弹性性波波探探查查）、DRISS（钻钻孔孔探探查查）、TDEM（电电磁磁探探查查）三三个个掌掌子子面面地地质质超超前前预预报报技技术术组组合合而而成成。设设计计支支援援系系统统则则由由过过去去的的施施工工实实绩绩和和支支护护模模式式、辅辅助助工工法法等等构构成成。同同样样地地，在在TBM 的的掘掘进进管管理理中中也也开开发发了了类类似似的的系系统统。日本地层科学研究所的“隧隧道道量量测测和和掌掌子子面面情情报报快快速速管管理理系系统统，操操作作简简单单、判判断断迅迅速速，并并能能够够
70、显显示示出出掘掘进进情情况况、掌掌子子面面情情报报、量量测测结结果果等等，也也可可以以表表示示初初期期位位移移速速度度，施施工工管管理理基基准准值值等。总之，欧洲、日本等国已纷纷开始隧道工程动态设计系统的开发和研制，有的已开始产业化应用。对促进产业现代化，提高生产效率、降低成本、减少风险都起着十分重要的作用。8/12/2024125应该指出，这些系统的开发，都是企业自主开发的，也是把现代技术融合到施工管理中的必然趋势。我国的施工企业，也应该充分认识这种自主开发的巨大作用和给企业带来的巨大效益。8/12/20241261系统的构成从目前已经开发的系统看，一个完整动态施工管理系统应该是一个能够收集
71、传输信息、分析评价、决策以及实施作业的系统。即由以下子系统构成。1）信息收集和通信子系统；2）信息整理、分析和评价子系统；3）决策及实施子系统；这几个子系统，有机地构成了一个用电子网络联系在一起的大系统。8/12/2024127图1信息化管理系统的功能隧道工程的信息化管理系统收集、通信子系统分析、评价子系统决策、实施子系统施工管理系统信息收集项目声音画像量测数据文字图表控制数据信息范围固定时间移动体间固定移动体间隧道外部目的信息化设计、施工、管理的监视控制运行监视记录联络系统输出文字图表决策（设计施工的效率化合理化）质量、进度、造价等该系统的概念图示于图1。8/12/2024128 ADECO-RS系统系统量测隧道开挖掌子面前方40m间的围岩动态，一边预测开挖引起的隧道位移，一边进行管理；补强相当与隧道宽度（D）的周边的围岩，而后进行开挖为前提；隧道前方40m，是作为地层没有位移的固定点进行量测；隧道原则上采用全断面法施工；配合预测的隧道围岩分级，决定施工模式，一边施工一边进行量测管理，根据管理值一边评价围岩，一边进行开挖；基本上以事前决定的施工模式，签定合同，以降低工程费用；根据最近的施工事例，修正施工模式并标准化。8/12/20241298/12/2024130
