隧道工程规范篇1
【关键词】系统聚类分析；公路隧道；围岩分级；方法
随着经济和科技的发展，我国交通领域的公路建设成为工程建设研究的重点，隧道围岩分级是进行隧道设计与施工的基础，是评价围岩稳定性、设计断面形状、施工方式和支撑、衬砌等合理性的重要依据，一个符合隧道工程实际情况的围岩分级对提高隧道掘进速度保证施工质量十分重要。
1基于系统聚类分析的公路隧道围岩亚级分级方法
公路隧道的围岩分级中通常采用的方法有系统聚类，系统聚类是目前应用最为广泛的一种聚类方法，基于系统聚类分析的公路隧道围岩亚级分级的方法有：
1.1使用过SpSS软件进行系统聚类分析。
（1）确定待分类样品的指标；（2）收集数据；（3）对数据进行变换处理；（4）使各个样品自成一类，即n个样品一共有n类；（5）计算各类之间的距离，得到距离对称矩阵，将距离最近的两个类合并成一个新的类；（6）并类后，如果类的个数仍然大于1，那么重新计算各类之间的距离，继续并类，直至所有样品都归为一类为止；（7）绘制系统聚类谱系图，根据不同的分类标准或不同的分类原则，得到不同的分类结果。
1.2亚级分级方法
根据岩石的完整程度和岩石的坚硬程度的得到的基本质量指标，称为BQ指标，根据其性质特征分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五个等级，Ⅰ级和Ⅱ级围岩的稳定性较强，在公路隧道施工的过程中很少出现，对工程建设施工的影响较小，所以本文侧重讨论后三个等级的围亚级划分的研究。通过系统聚类分析，找到产生主要影响的主导因素和次主导因素，并据此对围岩级别进行细化。具体步骤如下：
（1）在进行公路隧道围岩的施工过程中，根据BQ分级方法对围岩进行分析，并准确的寻找到Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩。
（2）测定指标指数。在进行公路隧道围岩的施工过程中选取测定样本，尽可能多的收集样本，为不同精度的需求分级累计尽量多的样本量，为最短时间内达到要求的精度。挑选最具有特征的样本为标记样本，制定指标的指数，对之后的分析结果进行对比。
（3）样本的聚类分析。在公路隧道围岩的施工过程中，尽量使用SpSS软件进行分析运算，由于软件的操作方便、简单易懂，要及时的进行数据系统的聚类分析，得到样本指数的矩阵表、聚类分析的凝聚状态表和聚类结果树状图等输出项。
（4）总结以上的几种分类方法与BQ分级相结合，称为亚级分级。根据隧道的围岩质地特征和岩体的稳定性进行级别的划分，是BQ分级方法，而根据隧道围岩的岩体的不同类别进行分类，是系统聚类分析。这两类方法的分析思路不相同，BQ分级是等级的纵向划分，系统聚类分级是横向的划分，两个类别进行相互结合的方法，对隧道工程建设的设计和质量更具有科学指导性。
2公路隧道围岩分级中存在问题
对于公路隧道围岩的分级方法有明确的明文规定，上世纪九十年代出台了公路隧道围岩分级规范根据时代的发展，现代公路隧道工程建设的需要，新规范的颁布对高规范进行了较大程度的修正改进。近年来，对新规范的使用情况出现不同的质疑声，有人称新规的分级方法造成了低估围岩承受能力的现象，这样的方法过于保守，尤其是对相同地质区域进行工程建设时，现象更为明显。下面通过新旧两种规范的对比，对于公路隧道围岩分级问题进行分析。
（1）老规范的公路隧道围岩分类标准，参照的是我国在工程实践中自己总结的经验，是在铁路的隧道建设工程中日积月累的的经验概括，这些经验在我国的铁路隧道建设中具有不可替代的重要作用。这种隧道围岩的分类标准分为两个方面内容：一是在进行隧道的工程建设施工过程中对开采的地质条件进行勘察，另一方面是针对隧道围岩的施工过程中围岩的稳定性。这种隧道威严的分类标准虽然也进行各种综合算法的标准来确定，但是由于施工检测的方法不具有普遍性和易操作性等原因，使这个隧道围岩分类方法没有的得到大面积实施。
（2）公路隧道的施工建设过程对专业性的施工人才的需求，是公路隧道工程建设的质量保证，在公路隧道的围岩分类标准上，仍然以定性指标为分级标准，具有经验丰富，专业理论知识强大的技术工程人员，是对公路隧道工程施工过程的一种保障。在公路隧道工程的施工建设过程中，有些施工队伍缺乏工程的技术知识以及工程施工的经验，对于隧道围岩的分级方法无从下手，对隧道围岩的分类标准也缺乏精准性，无法准确的判断出围岩的等级，影响工程施工建设的进度和质量。
3公路隧道围岩分级研究的结论与建议
（1）在进行公路隧道围岩分级事，通常使用根据围岩的质地特质和围岩稳定性的制定指标标准――[BQ]，进行围岩分级，但采用这种分级往往存在围岩定级普遍偏高的现象。
（2）导致在实际工程应用中围岩定级偏高的主要原因是：在公路隧道围岩指标确定的情况下通常隧道工程施工人员会直接进行围岩定级，工程技术人员没有重新进行围岩的特征定性，单纯依赖于[BQ]的参数值。
（3）在进行公路隧道的围岩分级时，过多依赖于[BQ]定级的分级方法，缺少了与实际情况相结合的状况。在长期的隧道工程建设过程中，对于隧道围岩的分级有着丰富的实践经验，根据积累的经验，总结为隧道围岩分为六类，这个经验结果被广泛的使用到隧道工程建设的过程中，成为隧道工程设计者的指导性参考依据。在新规范的明文中主要采用的是[BQ]定级的方法，这种定量定级缺少实践的检验，缺少工程经验，因此，在新规范的隧道围岩分级中应该强调[BQ]主要作为辅助作用，重要的还是要以定性为主。
（4）在进行公路的隧道围岩分级时，要重视对工程建设的现场施工、实践效果、围岩的地质特性进行总结，使得根据[BQ]值跟指标参数是对应参考的关系，使得隧道围岩的分级方法更加具有科学性和实用性。
4结束语
在进行公路隧道的设计与施工过程中，基于系统聚类分析的隧道围岩分级是对围岩的特征进行分析的依据，是对设计断面的形状的合理性的根本，是整个公路隧道施工建设的基础，所以可以总结为基于系统聚类分析的公路隧道围岩分级方法是公路隧道工程施工的重要保证。关于根据不同的分级情况，对于隧道围岩分级的方法有很多种类，本文着重研究了基于系统聚类分析的公路隧道围岩分级方法研究，为公路建设提供更好的依据。
参考文献：
[1]闫明.基于系统聚类分析的公路隧道围岩分级方法研究[D].长春：吉林大学，2013（04）.
[2]任洋.高地应力公路隧道施工阶段围岩分级方法研究及应用[D].成都：成都理工大学，2002（09）.
隧道工程规范篇2
环境与发展是当今国内外普遍关注的重大问题，过去相当长一段时间内，人类社会的传统发展模式是以资源的过度消耗和环境恶化为代价来换取社会物质文明的，结果造成了诸如自然资源的可持续利用率降低、环境污染、地质灾害频繁、生态平衡遭到破坏等重大问题。
长期以来，正是由于缺乏持续科学发展的观点，对保护环境的意识淡薄，在公路建设等大规模工程的勘察设计、施工及使用阶段，都未把环境评估这一重要内容列入工作计划之中。隧道等地下工程修建于地壳表层，位于地下水最为活跃的部位，在岩土中开凿的隧洞，它将可能成为其四周特别是工程上部地质内的地表、地下水的汇集场所或新的排泄通道，这势必改变工程范围内的水文地质、工程地质环境，进而影响地区的生态环境。过去修建隧道等地下工程，除少数特殊工程采用以堵为主的全面防水措施外，大多数工程，特别是山区隧道工程都采用排堵结合、以排为主的防治方针。因此，，众多隧道等地下工程在修建中和建成后长期存在着涌、漏水灾害和环境恶化等问题。
隧道和矿山坑道等长期大量涌水或大量排放地下水，造成工程地区含水层被疏干，使生态环境恶化，主要表现为：地表水和泉、井枯竭；生活、工农业用水缺失；地表沉降、岩溶塌陷、土壤沙化、水土流失；建筑物被破坏。镇胜高速公路槽箐头隧道施工中的大量涌水，使地表“四道沟”所有泉水干枯，从而截断了该沟下游发电用的水源和农业用水。岩溶地区隧道内的长期涌水，引起的环境问题也更加严重。
2隧道环境水文地质工作
隧道环境水文地质工作是一项十分重要的工作，既要查明工程地区的水文地质条件及变化趋势，又要对由于水的作用可能引起的地质灾害和环境恶化的可能性和程度作出预测预报。水文地质工作应贯穿工程建设的全过程，不同阶段的工作重点有共同点又有不同点。
2．1勘测设计阶段
2.1.1水文地质勘测主要任务
(1)探明工程区内水文地质条件，进行水文地质划分，查明含水层的位置、水理性质、水位等水文地质参数和地下水的补给来源和排泄路径；
(2)对隧道内在施工阶段的最大涌水量和运营期间的稳定涌水量作出预测，并预测可能发生集中(或突发)涌水的地段；
(3)评价地下水对围岩分类、隧道掘进和支护结构的影响；
(4)评估排出地下水后对工程周围生态环境的影响程度和发展趋势，充分估计隧道开挖引起表水漏失、地面沉降、岩溶塌陷等的程度和范围，提出防治意见。
2.1.2勘测的重点地段
根据调查研究和大量的工程实践，认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段，也是水文地质勘测的重点地段。
根据调查研究和大量的工程实践，认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段，也是水文地质勘测的重点地段。
(1)岩体破碎带．包括断裂带、节理裂隙密集带、褶曲轴部等；’
(2)渗漏层与非渗漏层交界面(带)．主要有地层不整合接触带、可溶岩与非可溶岩交互带、不同岩性和不同结构岩体接触带等；
(3)地表水系发育或汇合地段，主要有：地表水体、古河床、山间河谷、盆地等地段；
(4)岩溶地区主要有：岩溶洞穴、洼地、地下河发育地段。
上述重点地段的勘测，除应按有关规范、规则执行外，还应注意如下工作内容，
①对岩体结构破碎带，应查明断层的力学属性、产状、上下盘岩层和岩体裂隙发育程度及断层带的充填、胶结性质；对节理裂隙密集带及褶曲轴部，主要应查明裂隙发育程度及裂隙的张开性、延伸性。上述地质因素，决定着岩体的导水性和富水性。
②对渗漏层与非渗漏层交界面(带)，主要查明交界面的产状、交界面(带)的特性以及交界面底板的渗漏特性。若沿交界面有发育岩溶洞穴时，应查明洞穴标高与隧道标高的关系及洞穴的充水特性。
2.2施工阶段
施工阶段环境水文地质工作的重点是调查分析3地表水、地下水露头的变化；隧道内涌水、漏水状况；水对围岩稳定性的影响以及各种防治措施的作用和效果。
(1)水文地质观测2①地表水体(如河水、沟流水、山塘、水库)水位、流量及下渗量观测；②井泉流量、钻孔水位等观测；⑧洞内涌水、漏水调查，观测出水部位、出水量、水质、含泥沙量变化规律。
(2)调查隧道内涌、漏水对围岩稳定的影响以及地下水与隧道内各种地质灾害的关系。
(3)调查分析隧道内大量涌水或排放地下水的环境效应，进行因地下水位迅速降低造成周围生态环境恶化的可能性和灾害程度的预测预报，了解环境影响的范围及发展趋势。
(4)调查分析防水治水措施的作用和效果。
2．3运营阶段
隧道建成后，若仍有地下水涌入和渗漏入隧道内，则运营阶段仍需加强水文地质工作，其重点是：
(1)调查水对隧道工程的衬砌、道床及线路上部建筑物的影响程度中建立工点履历卡片；
(2)进行隧道内工作环境分析；
(3)进行地表生态环境现状调查和发展趋势预测；，
(4)提出灾害治理措施及环境保护措施。
3新建公路隧道水文地质及生态环境影响的评估
回顾以前的有关规范、规则，几乎都未把隧道工程建设与环境工程作为一个系统来考虑，没有关于隧道开挖对生态环境影响评价的专门条款和规定。在公路隧道设计规范中，对隧道防排水提出“以排为主，排、截、堵相结合的原则”，在实施中，由于突出了以排为主，大多数隧道工程(特别是山区公路隧道)，不论涌、渗水的补给来源及水量大小与否，施工中多不作预防处理，因而隧道成了泄水洞，把周围大量的地下水吸夺过来，破坏了原有的水文地质环境
在总结前人经验和教训的基础上，通过近年来的研究，我们认为在新建公路隧道工程及其它地下工程项目的整个过程中，要把隧道工―环境水文地质―生态环境影响作为一个系统工程来考虑，把稳定原有隧道水文地质环境和保护生态环境作为环境影响评估的重点。
3．1隧道环境水文地质评估方法
3．1．1环境水文地质及影响的评估范围
隧道水文地质勘测和环境影响评估的范围与水文地质条件复杂程度以及隧道埋深和长度有关。根据我国若干隧道因开挖改变地下水环境、并影响地表生态环境的实例，隧道两侧的影响宽度为400～2600m或更大，因此，隧道环境水文地质勘察和环境影响评估的范围以隧道两侧各1000～5000m为宜。这较“公路工程建设项目环境影响评价技术标准”第3.1.1条规定的“一般情况下宜为线路两侧各300m”范围值要大。
3．1.2环境水文地质评估项目与方法
(1)环境水文地质评估项目,主要包括:地形地质；水文地质条件；水文地质分区；水文地质参数计算、选择；预报涌水量的方法、公式、成果。
(2)环境水文地质评估方法
3.1.3环境因素调查的主要项目及内容
(1)地表水体(河流、井、泉、水库、贮水池、水渠等)的长度、面积、容量、水位及其重要性分类；
(2)农田、林业用地的类型、面积，需保护的重要性或名贵植物的数量和范围；
(3)人口密度；
(4)建筑物和构筑物的数量、类型和分布，特别注意有无重点保护文物景点；
(5)其它，如弃碴堆放场地的地形和水文条件、水土流失状况、不良地质现象等。
3.2隧道环境影响的评估方法和标准
当隧道通过强富水区(段)及中等富水区(段)，以及岩溶发育区(段)时，即工程施工及运营期间大量地下水涌入或从中排放时，对周围环境将有较大的影响。因此，在新建铁路隧道时应对环境影响的内容)程度和范围进行评价，并应提出有关补救措施或相应对策。
3.2.1生态环境评价内容
主要评价由于隧道内大量涌水或排水引起的环境问题。
(1)地表水、地下水的可能疏干程度，生产、生活用水缺失程度；
(2)浅埋隧道地面下沉的程度和范围，对地面建筑物基础的可能破坏程度；
(3)地表沉降、岩溶塌焰发生的程度和范围；
(4)地表水、地下水可能被污染的程度；
(5)隧道内环境可能恶化的程度；
(6)隧道开挖弃碴堆放引起的泥石流等环境问题的可能程度；
(7)工程竣工后，排出的地下水作为水资源的可利用程度；
(8)防治发生上述灾害及环境恶化问题的对策。
3.2.2隧道环境影响评估技术标准
(1)隧道环境影响评估范围，一般情况下为隧道轴线两侧各1000m，岩溶发育区范围可扩大至隧道轴线两侧3000m～5000m。
(2)隧道生态环境影响评估，不同的地下水类型和埋深状态其评价的主要项目及评价的深度不同，可按表3建议的进行。
3.2.3隧道工程防排水原则
隧道工程防排水措施是否恰当，是隧道环境保护质量好坏的关键之一。就大多数隧道工程而言，施工和运营隧道的防排水，“以防、截、排、堵相结合及因地制宜综合治理的原则”进行是合适的，但从环境保护的目标出发：只是一般性的规定是不够的，应该根据隧道等地下工程的长、短、重要性和隧道水文地质条件的复杂性，以及隧道地区的人口密度、农牧业发达程度等生态环境，采用不同的防治措施。
(1)浅埋隧道、城市地下铁道及水下隧道，为防止表水疏干、地表下沉、地面塌陷等灾害，应采取截、堵表水下渗和洞内全封闭、洞内不允许渗漏水的防治措施。
(2)山岭隧道工程，可按下列情况采用不同的防排水对策：
①非岩溶隧道.若覆盖层较薄或围岩属强渗透性的地层，对地表水应及早处理，以采用防止表水大量下渗的措施为主；若隧道埋深超过50m，除通过断层破碎带等富水区段采用预注浆堵水措施外，一般可按常规措施来处理。
②岩溶隧道．若隧道标高处于岩溶水循环的充气带，可不作防水的特殊处理；若隧道标高处于季节性充水带或水平循环带及深循环带，一般以采用地表截堵、防止表土流失、洞内注浆堵水等措施为主，其中若碰到原有动、静水压变化较大的集中股流(如暗河管道流)，视对环境影响的程度，即可采用辅助工程引排，又可采用在未揭穿集中股流前进行预注浆封堵的措施进行处理。岩溶隧道地表覆盖层若厚度较薄(小于20m)时，则应在隧道开挖前作地面预处理，以防止地面塌陷。
③生态环境需特殊保护地区的隧道工程。无论隧道长短和埋深如何，修建时均应采取全封堵水的措施。
4结束语
隧道工程对环境水文地质条件及周围的生态环境会带来程度不同的影响，其中地表、地下水的大量涌入或隧道内地下水的大量排放是其主要原因。因此，我们认为，今后在新建隧道等地下工程时．-要认真开展隧道水文地质环境变化规律及其对生态环境影响的评估这一重要工作。
(1)新建隧道环境影响评估应贯穿于隧道勘测设计、施工及运营各个阶段。
(2)新建隧道环境影响评估范围应规定为隧道轴两侧各1000～5000m为宜，特长岩溶隧道可根据需要适当扩大评估范围。
(3)从保护环境的大目标出发，新建隧道工程的防排水原则应以截、堵措施为主，以改变过去山岭隧道建设中，以排为主的做法。
(4)环境影响评估应包括地表环境影响程度、范围的评估和对隧道内环境影响的评估两方面的项目和内容。
参考文献
[1]唐承石.《我国铁路隧道水害概况》.《隧道工程》，1984，4．
[2]马国英.《运营铁路隧道病害探讨》.《中国土木工程学会隧道及地下工程学’会第八届年会论文集》，1991．10．
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[4]陈梦熊.《环境地质学的基本理论与发展前景》.《工程地质学报》Vo.3（3），1995，9．
[5]杨忠耀.《环境水文地质学》.原子能出版社，1990.12.
隧道工程规范篇3
1涌水量预测方法的探讨
关于隧道涌水量预测的方法，《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)、《铁路工程地质勘察规范》(tB10012－2007)《水力发电工程地质勘察规范》(GB50487－2008)和《水力发电工程地质勘察规范》(GB50287－2006)中并未提及。《公路工程地质勘察规范》(JtGC20－2011)只提出“隧道的地下水涌水量应根据隧址水文地质条件选择水文地质比拟法、水均衡法、地下水动力学方法等进行综合分析评价。”并未给出具体的计算方法。《铁路工程水文地质勘察规程》(tB10049－2004)给出了几种预测隧道涌水量的方法:简易水均衡法(包括地下径流深度法、地下径流模数法及降雨入渗法)、地下水动力学法(古德曼经验公式、佐藤邦明非稳定流式、裘布依理论公式及佐藤邦明经验式)和水文地质比拟法。
1.1水均衡法水均衡法是地下水资源评价的一种基本方法，根据质量守恒原理，视均衡区为一整体时，某一均衡时段内地下水补给量与消耗量之差，应等于该均衡区含水层中地下水总量的变化量(林坜等，2011)。基于水均衡的原理，可以查明隧道施工期水量的补给与消耗之间的关系，进而可以获得施工段的涌水量。常用的水均衡方法有地下径流深度法(式1)、地下径流模数法(式2)和大气降水入渗法。由式1可见，地下径流深度法预测隧道涌水量，需要考虑的因素很多，包括渗流域的气候、降水量及其强度、植被、地形地貌和地质(岩性、构造)条件等，而且关系复杂。地下径流模数法(式2)和大气降水入渗法(式3):假设隧道涌水是通过大气降水入渗造成的，入渗到隧道的水量受地下径流模数(m)和降水入渗系数(α)的影响。而这两个参数又受地形地貌、植被、地质和水文地质条件的影响。由此可见，水均衡法只能针对独立的地表水流域内或水文地质单元，预测进入施工段总的“可能涌水量”，而不能用来计算单独隧道的涌水量，更不能对隧道进行分段预测涌水量。由于水均衡法考虑的是地下水的补给与排泄之间的关系，而补给的主要来源是大气降水，因此，采用水均衡法计算时，要求有比较丰富的气象、水文及水文地质资料。此外，埋深较大时，水量的变化受外界影响较小，因此，水均衡法一般适用于浅埋隧道。
1.2地下水动力学法1962年polubarinova-Kochina(1962)导出了隧道单位长度涌水量的近似计算公式，自此之后许多学者以地下水动力学理论为基础，基于如图1所示的计算模型，对隧道涌水量进行了预测研究，推导出来了一系列的公式。这两个公式是用日本2个隧道、前苏联1个坑道和我国2个隧道的最大涌水量、正常涌水量、平均渗透系数、平均含水体厚度和涌水影响宽度等实际资料，经相关分析得出的。所以，这两个公式在实际应用中存在一定的局限性，计算结果一般比上述理论公式要大，和实际结果相比，其预测值也较大。第四纪松散沉积物中的孔隙水分布较均匀，含水层内水力联系密切，具有统一的潜水面或测压面。位于第四纪松散覆盖层中的隧道，在预测其涌水量时，上述各公式计算结果与实际较符合。对于山岭隧道，围岩多为裂隙岩体，地下水以基岩裂隙水为主。相对于孔隙水，裂隙水的分布与运动要复杂得多。简单地利用上述公式进行涌水量预测，误差较大，需要开展专门的研究。但是，对于多数隧道工程，一般不会开展专门的地下水预测研究，而是利用上述公式中的几种进行预测。从上述公式中可以看出，要准确预测隧道涌水量，需要解决两个问题:地下水位和渗透系数。
2地下水位的确定
从式(1)～(10)中可以看出，不论哪一个公式，地下水位的确定是进行计算的关键。在隧道工程中，尤其是山岭隧道，只有在钻孔处知道准确的地下水位。相对于裂隙而言，基岩中的孔隙很小，尤其是在水体的赋存方面，基岩中的孔隙水可以忽略不计。因此，基岩中的地下水一般为裂隙水。和第四纪松散覆盖层中的孔隙水相比，基岩裂隙水的埋藏和分布情况复杂。岩石裂隙是基岩裂隙水的储存空间和运移通道(图2)，而岩体裂隙的大小和形状受地质构造、地层岩性和地貌条件等控制。这些因素造成了基岩裂隙水无统一的地下水面，有时呈无压水和承压水交替出现的情况，很难确定地下水位，依靠几个钻孔，无法建立连续的地下水位线。而且在实际工作中，钻孔数量相对较少，《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)规定，初步勘察时钻孔间距宜100～200m，详细勘察时山区地下洞室钻孔间距不应大于50m;《油气田及管道岩土工程勘察规范》(GB50568－2010)规定，陆上隧道初步勘察时钻孔间距400～600m。如上所述，基岩裂隙水没有统一的地下水面，实际上不存在连续的地下水位线(图2)。而在勘察阶段对涌水量预测时，需要一个连续的地下水位。因此，需要对裂隙岩体的渗流模型进行假设。目前常用的渗流模型有等效连续介质模型、离散裂隙网络模型及二者联合起来的混合模型(王海龙，2012)。从理论上讲，离散裂隙网络模型最符合实际情况，但在应用中需要掌握岩体中每条裂隙的分布情况和几何形态。在实践上是不可能的。因此，目前的计算，一般把裂隙岩体简化为等效连续介质模型，在此基础上确定地下水位。基岩裂隙富水，导致岩体的地球物理特性表现为明显的低阻性;地下水的存在，会在一定程度上对岩石起到软化作用，其波速也会降低。基于含水岩体的这些地球物理特性，可以利用地球物理勘探的方法探测地下水。如地震法、电法等物探方法在探测地下水中得到广泛应用。隧道工程在勘察阶段一般不进行地下水探测，但为查明地下地质条件，一般要采取地球物理勘探方法。如《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)要求地下洞室在初步勘察阶段，应采用在浅层地震剖面法或其他有效方法圈定隐伏断裂、构造破碎带，查明基岩埋深、划分风化带;在详细勘察阶段，可采用浅层地震勘探和孔间地震Ct或孔间电磁波Ct测试等方法，详细查明基岩埋探、岩石风化程度、隐伏体的位置。在分析地球物理数据时，可以结合当地的实际情况，分析地下水的赋存情况。由于裂隙水不存在连续的地下水位线，在实际工作中应结合物探结果和钻孔中的地下水位，给出虚拟的连续地下水位线。
3渗透系数的确定
从上述各式中可以看出，确定地下水位后，为准确预测涌水量，还需要准确的渗透系数。目前确定渗透系数的方法主要是进行水文地质试验，包括抽水、压水、注水和提水试验等。这些水文地质试验都是在钻孔中进行的。一般在隧道勘察阶段都需要选择一定数量的钻孔，在一定的深度进行水文地质试验，测定岩体的渗透系数。通过水文地质试验求得的岩体渗透系数应该是最符合实际的。但水文地质试验是在钻孔内进行的，所求的渗透系数是地下水向钻孔渗流时的系数。基岩裂隙水在岩体中的流动与裂隙的产状有密切关系，岩体中裂隙的各向异性导致裂隙水渗流的各向异性。也就是说，渗透系数也表现为明显的各向异性。利用地下水向垂直钻孔渗流测得的渗透系数，很难适用于近水平隧道的地下水的渗流。即水文地质试验测得的是水平方向的渗透系数，而隧道涌水量预测时需要的是垂直方向的渗透系数。目前几乎没有在勘察或设计期间求取垂直方向上的渗透系数。一般直接利用钻孔水文地质试验的结果。岩体及其渗透系数的各向异性均受岩体裂隙的控制。渗透系数与裂隙的密度、产状应该有密切的关系。同一岩体，水平方向和垂直方向上的差异应该主要表现为裂隙倾角的差异。勘察阶段进行的工程地质测绘及钻孔岩芯编录，可以得知岩体裂隙的优势倾角。因此，已知岩体水平方向上的渗透系数，可以通过裂隙倾角的修正，求得更符合实际的垂直方向上的渗透系数。
4工程实例
西气东输某隧道围岩主要是上元古界黑云石英片岩、上元古界长英质糜棱岩和断层破碎带，地表覆盖很薄的第四系碎石土(图3)。在勘察阶段，测出了钻孔中的地下水位，如图3中所示;同时进行了钻孔注水试验，测得了不同岩性的渗透系数。在对隧道涌水量进行预测时，首先根据物探结果(图4)，建立了虚拟的连续地下水位线，如图3中所示。其次，根据结构面的发育情况和对渗透系数进行了修正。根据现场调查结果，片理是工程区最主要的结构面，其平均产状为199°∠89°，与隧道轴线(走向131°)方向呈小角度相交。工程区的节理以陡倾角为主(图5)，受区域构造的影响，其主导走向105～114°，间距0.1m～1.0m，与隧道轴线(走向131°)方向呈小角度相交。由此可知，隧洞围岩向隧洞方向的渗透系数要比钻孔测得的渗透系数大。在进行涌水量预测计算时，所取的渗透系数K值比表1所列的值大，黑云石英片岩取K=0.9m/d，长英质糜棱岩取K=0.5m/d。根据上述建立的虚拟的连续地下水位线和修正的渗透系数，对隧洞涌水量进行了预测，其结果和当地其他隧道开挖的实际涌水量相近，符合该隧洞的实际情况。但渗透系数的具体修正值和修正方式，需等到该隧洞开挖后和实际涌水量进行对比，才能得出更可靠的结论。
5结论
隧道工程规范篇4
1.1风险与风险管理
风险发展至今，广义上的含义指的是未来结果的未知性，或者指的是对未来期望结果与未来真实结果所出现的不一性。受不同行业领域就风险侧重点不一致影响，使得社会对风险含义存在各式各样的理解，当前相对而言较为普遍的风险理解包括以下内容:
①风险指的是造成损失形成的未知性;
②风险指的是潜在的损失隐患;
③风险指的是形成损失的可能性;
④风险指的是人身财产损失;
⑤风险指的是未来期望结果与未来真实结果所出现的不一性等等。不同行业领域对于风险的理解存在一定的差异，但这些理解均有着两个基本特点，分别为损失性和未知性。风险管理属于风险的衍生物，风险管理是社会发展阶段，人类根据过往的历史经验以及先进的科学技术，探寻风险控制技术及风险引发规律的一门管理学科。以获得令人满意的成效。
1.2隧道工程安全风险管理
在隧道工程中，风险指的是安全事故引发的可能性与安全事故引发所造成的损失的组合。安全事故指的是在隧道工程中出现人员伤害、伤亡或者财产损失、经济损失等不利情况;安全事故引发所造成的损失指的是在隧道工程施工过程中所有存在的、潜在的不利后果或者负面情况，好比人身财产受损、社会不良影响等。基于上述含义，隧道工程安全风险管理指的是隧道工程施工方经过对施工安全风险展开计划、识别、评估、预测及处置等，对各类风险管理技术进行优化调配，就隧道工程开展针对的风险控制、风险处理，有效缩减由风险所造成的影响，实现通过低成本取得高安全保障的管理活动。
2隧道施工安全风险识别
隧道风险识别过程主要包括两方面主要内容:
①对隧道相关资料进行采集研究，为进行有效的风险识别，第一步应当组建专业的咨询专家队伍，队伍成员应当包括隧道专业工程师、隧道工程项目总工程师、隧道专业教授以及隧道专业工程师等，经咨询专家组对隧道相关资料进行全面的采集，并展开充分的研究，以实现对隧道工程实际情况的科学合理把握，提升隧道风险识别准确程度;
②由咨询专家队伍成员展开头脑风暴，评估预测隧道工程的首要潜在风险，可事先设立头脑风暴的主要目的，即对隧道风险进行识别，并制定相关问题由咨询专家队伍成员进行讨论作答，问题内容是:预测分析隧道工程施工期间存在哪些风险;预测分析造成风险的相关因素有哪些等。经过咨询专家队伍成员对风险的有效识别，得出隧道工程潜在风险情况。
1)隧道工程施工安全风险事故中，塌方事故约占其中的50.0%，导致隧道工程引发塌方风险事故的因素有很多。基于新奥法相关原理，隧道工程塌方的主要原因包括以下方面:
①隧道工程施工环境地质条件不良，围岩自稳水平不足，施工过程中没有采取支护方式便出现塌方;
②施工过程中，没有对相关条件差地质体开展超前支护、注浆支护等预防处理，开挖爆破效果不足，使得围岩应力集中，引发滑塌情况;
③隧道工程规划环节并未对隧道区域地质环节进行准确的分析、判断，未就施工现场实际地质情况展开实时分析，使得在开挖进尺、支护参数设计内容等不规范。
2)导致隧道工程引发瓦斯风险事故的因素多种多样，引起瓦斯爆炸有三种必要条件，分别是一定的瓦斯浓度、一定的温度或者冥火、一定的氧气浓度。瓦斯爆炸事故必须要有一定的氧气浓度，在没有氧气的情况下是不可能出现瓦斯爆炸的。但另一方面，为了确保隧道工程施工人员的人身安全，保证隧道工程施工的顺利进行，不得不供给充分的氧气。相关风险管理研究指出，施工人员的不规范施工行为、施工设施设备的不安全状态以及施工管理制度的不完善情况等，均可能引发瓦斯爆炸。
3隧道施工安全风险管理
3.1风险自留
风险自留，即对风险进行接受，指的是承受风险的主体对风险进行自行承担，同时采取相关的应对工作。隧道工程施工方应用风险自留策略过程中，要求施工方能够对风险有着全面的了解，并组织安排科学合理的风险应急解决计划，实施有效、有针对性的风险防范策略，最大限度的将风险出现的可能性降至最低值，缩减潜在的风险损失。采取风险自留策略包括以下三方面情况:
①主动风险自留情况，即通过评估预测得到风险引发可能性较低，风险出现所导致损失较小，自行承担风险的情况;还有一种对于风险评估预测没有十足把握，自行承担风险的情况;
②被动风险自留情况，即难以对风险进行有效转移、回避，只能够自行承担风险的情况。隧道工程施工方不管是选择哪一种风险自留情况，第一步都应当开展好风险评估预测工作，通过对各式各样潜在的风险进行有效的评估预测，对于风险引发概率、风险损失程度做到心知肚明，尽可能防止受风险评估预测不合理影响，而造成对风险认识不足，最终只能够毫无计划地选应用风险自留策略。若通过有效的风险评估预测，认识到风险引发概率较低、风险损失程度较小，隧道工程施工方就可对风险展开计划性自留。同时，隧道工程施工方采取风险自留策略后，还应当实施相应的风险控制手段，全阶段对风险展开监控，一经发现风险出现转变，应立即更新风险控制手段。风险控制不但能够对风险源、风险因素引发进行防范及缩减，还可以将涉及风险的人、物与风险源及风险因素进行有效剥离，尽可能降低风险导致的损失。
3.2风险转移
风险转移，指的是原风险承担主体经采取相关方法把风险转移至另一主体。风险转移不仅转移了风险，还转移了风险可能产生的收益。现阶段，风险转移策略得到广泛应用，其被认为是当前最行之有效的一种风险处置策略。隧道工程行业通常应用的风险转移方法有:
①采取担保方式，由担保人作为风险转移的主体对象，例如，在相关双方签订合同时，一方要求另一方必须履行合同要求的保证金;
②找寻合作伙伴的方式，受人属性优劣特征有别影响，使得每个人对于风险的承受能力不尽相同，即一些风险对于不同的人可能会出现不同的损失引况，例如，隧道工程施工方可将一些专业性强、难度较大的施工项目通过邀请专业的施工队伍得以完成;
③购买保险的方式，由保险公司作为风险转移的主体对象，例如，我国相关法律法规特别强调，施工单位必须要为从事危险职业的职工办理人身意外保险，并支付保险费用。
3.3风险回避
风险回避指的是风险承担主体对风险源、风险因素进行有效消除，防止风险出现的可能性。风险回避属于防范风险的一种有效手段，但同时风险回避会使得风险造成的收益丧失。由此可见，在应用风险回避前，应全面分析风险实际情况，就风险引发的概率及风险引发的损失程度有着十足的驾驭能力。自另一方面风险管理角度而言，风险回避属于一项负面的风险处置策略。
3.险利用
风险是存在两面性的，一方面风险会给人们造成损失，另一方面风险能够带来一定的收益，即并非任何风险都会使人遭受损失，人们通过对风险的有效利用，同样能够化风险为收益。隧道工程施工方可采取风险利用策略，但不是任何风险都能够被利用，风险也不是任何人都能够利用的。隧道工程施工方采取风险利用策略过程中，应当注意以下几点:
①对风险展开严格密切监控，隧道工程施工方风险管理人员须对风险展开严格密切的监控，对风险损失、收益两面的转变情况进行第一时间反应，实施应对策略，顺着风险发展的趋势，向有利于获取收益的方向加以引导;
②实事求是，隧道工程施工方应客观认清自身实力，并对外界和寻求的实力展开整体评价，只有对自身实力、外界实力有了明确的认识，才不至于在对风险进行利用时力不从心，此外还应当认识到风险利用策略不但要求要有充足的经济实力，而且还要求要有十足的驾驭水平;
③科学合理应对，采取风险利用策略前，应当进行全面充分的前期准备，制定好风险利用成功或失败的应急防范预案，不至于在风险利用失败后没有后路可退。
3.5建立安全管理控制体系
建设单位应当协同施工单位到施工现场开展安全技术交底程序，并结合施工现场相关危险因素，对规划的隧道工程施工、安全技术方案进行分析，辅助规范应急预案，制定监控策略，避免引发安全事故。隧道工程相关方结合自身切实情况，做好严谨的隧道工程施工安全风险引发应急预案。制定预案所涉及的内容务必要全面、规范，同时要具备目标性、针对性以及合理性等特征。加强对隧道工程主体管理的重要性认识，强调指定要求、考核，经指定人员贯彻实施，提升隧道工程全体施工人员的安全风险管理责任。为了确保安全风险控制管理工作的顺利进行，隧道工程施工方还应当将施工建设相关的各个单位部门统一收纳风险控制管理信息系统，建立安全管理控制体系，在隧道工程施工全体人员参与、不同侧重的实施模式，促进隧道工程施工全面安全风险管理工作进一步完善，安全管理工作效果显著。
3.6强化对施工人员的管理
现阶段，我国隧道工程施工存在安全风险管理技术落后的问题，隧道工程安全风险管理技术所涉及的内容十分广泛，且施工环境存在复杂的特征，而我国很大部分隧道工程施工企业中的技术人员所拥有的专业技术并不能满足风险管理需求，使得隧道工程安全风险管理效果不尽如人意。从现阶段隧道工程施工安全风险管理技术落后问题出发，隧道工程施工方应当结合自身实际情况，对安全风险管理人员开展针对性的技术培训、安全教育培训工作，全面整合风险管理技术框架，注重科技创新，逐步完善安全风险管理理念;施工方还应当组织安全风险管理人员对隧道实际工程施工情况进行专题分析，提升安全风险管理人员主观能动性，全面提升安全风险管理人员专业技术水平、风险防范意识;同时在隧道工程施工准备阶段，按照隧道工程特征进行一系列专业技术培训，一方面传授施工实用的技能，包括混凝土常规知识、配比准则、混凝土拌合方法、施工缝隙处理以及钢筋正负筋调节等，应当有针对性地开展风险防范、风险规避等知识的学习，一方面开展工作职责教育，加深施工人员对安全施工重要性的认识，塑造其良好的责任心及道德素养，以在隧道工程施工过程中更好地进行安全风险管理工作。
4结束语
隧道工程规范篇5
关键词：环境影响；生态环境；措施
中图分类号：S891文献标识码：a
现阶段隧道规划和设计一般遵循能充分发挥隧道功能、安全且经济地建设隧道的基本原则。为缩短行车里程，提高交通便捷，这是修建公路隧道的基本目的；同时，隧道可从根本上免除公路路线上的土石方坍塌、泥石流、雪崩等道路病害；隧道建设可以不直接改变地形自然原貌，保护了环境，还利用地下空间，节省了公路建设用地。因此，隧道是路线上非常有价值的一种构造形式。但是长期以来，在公路隧道建设的勘察设计、施工及运营阶段，都未能就其对所建山体地下水和生态环境影响做一个较为准确的评断。
隧道等地下工程修建于地壳表层，位于地下水最为活跃的部位，在岩土中开凿的隧洞，将可能成为其四周特别是浅埋段工程上部的地表、地下水的汇集场所或新的排泄通道，这势必改变工程范围内的水文地质、工程地质环境，进而影响地区的水和生态环境。过去修建隧道等地下工程，除少数特殊工程采用以堵为主的全面防水措施外，大多数工程，特别是山区隧道工程都采用排堵结合、以排为主的防治方针。因此，众多隧道等地下工程在修建中和建成后长期存在着涌、漏水灾害和同时导致周边水及生态环境恶化等问题。
一、特长隧道的建设对地下水平衡破坏以及生态环境的影响分析
岩层受到内力和外力地质作用的联合影响，风化卸载带及其附近的新鲜岩带内各种成因、不同序次的非连接结构面十分发育，使其成为岩石圈中连续性、整体性最差的圈层。同时，该层位又是地下水最为集中的部位，陆地部分宏观上看就像岩石表面笼罩着一层地下水。因此，隧道工程建设往往是修建在由水、岩、热、气等构成的一个复杂的巨型系统之内的。天然情况下，岩土具有自身的（动态）边界（力学、补给或排泄），系统各构成要素或不同要素之间维系着一种动态平衡的关系。隧道的开挖，相对于在一定空间范围内改变了系统的边界（对于岩体）或增加了输出边界（对于流体）。这样，系统本身就必然按照其固有的运动规律对此作出反应，具体表现则为隧道附近一定范围内的围岩破坏，水、热、瓦斯气向隧道排泄，或者寻求新的动态平衡。地下水埋藏在岩体里面分布着的大量空
隙，这些空隙既是地下水储存场所，也是其转移通道。隧道开挖不可避免的会破坏一些地下水的储存点和转移通道，引起地下水的转移，造成地下水的重新分配，从而形成新的含水层和地下水转移通道。而原来的含水层和转移通道中地下水将减少甚至枯竭。将会导致隧区局部地下水位降低。便演化为施工中乃至建成后对各类水文地质的影响，进而延伸至对岩体表面附着的生态环境影响，出现地表植物大面积枯萎甚至死亡等生态危机。
二、新建公路隧道水文地质及生态环境影响的评估
近年来的研究，我们认为在新建公路隧道工程项目的整个过程中，要把隧道---环境水文地质---生态环境影响作为一个系统工程来考虑，把稳定原有隧道水文地质环境和保护生态环境作为环境影响评估的重点。
（一）环境水文地质及影响的评估范围
隧道水文地质勘测和环境影响评估的范围与水文地质条件复杂程度以及隧道埋深和长度有关。隧道排水与大口径井抽水类似，将在洞顶含水层中形成疏干漏斗，其引用半径R0=R+B/2。隧洞排水引发的洞顶环境灾害主要发生在疏干漏斗的范围内。由于隧道长度远大于宽度，加之洞口段含水量的厚度往往变小，因此洞顶疏干漏斗与井点降落漏斗的形态还有区别，其空间形状不是倒圆锥体而是倒椭圆锥体，其地面范围不呈圆形而近似于椭圆形。根据我国若干隧道因开挖改变地下
水环境、并影响地表生态环境的实例，隧道两侧的影响宽度为400～2600m或更大，因此，隧道环境水文地质勘察和环境影响评估的范围以隧道两侧各1000～5000m为宜。
（二）环境水文地质评估项目
1、环境水文地质评估项目，主要包括：地形地质；水文地质条件、分区、计算参数选择；预报涌水量的方法、公式、成果等。
2、环境因素调查的主要项目及内容
（1）地表水体（河流、井、泉、水库、贮水池、水渠等）的长度、面积、容量、水位及其重要性分类；
（2）农田、林业用地的类型、面积，需保护的重要性或名贵植物的数量和范围；
（3）人口密度；
（4）建筑物和构筑物的数量、类型和分布，特别注意有无重点保护文物景点；
（5）其它，如弃碴堆放场地的地形和水文条件、水土流失状况、不良地质现象等。
（三）公路隧道环境影响的评估内容和标准
当公路隧道通过强富水区及中等富水区，以及岩溶发育区时，即工程施工及运营期间大量地下水涌入或从中排放时，对周围环境将有较大的影响。因此，在新建隧道时应对环境影响程度和范围进行评价，并应提出有关补救措施或相应对策，对于公路隧道重要程度尤为突出。
1、生态环境评价内容
主要评价由于隧道内大量涌水或排水引起的环境问题。
（1）地表水、地下水的可能疏干程度，生产、生活用水缺失程度；
（2）浅埋隧道地面下沉的程度和范围，对地面建筑物基础的可能破坏程度；
（3）地表沉降、岩溶塌焰发生的程度和范围；
（4）地表水、地下水可能被污染的程度；
（5）隧道内环境可能恶化的程度；
（6）隧道开挖弃碴堆放引起的泥石流等环境问题的可能程度；
（7）工程竣工后，排出的地下水作为水资源的可利用程度；
（8）防治发生上述灾害及环境恶化问题的对策。
2、隧道环境影响评估技术标准
（1）隧道环境影响评估范围，一般情况下为隧道轴线两侧各1000m，岩溶发育区范围可扩大至隧道轴线两侧3000m～5000m。
（2）不同的地下水类型、地质条件和埋深状态，隧道生态环境影响评价的主要项目及评价的深度不同。
三、公路隧道避免对水文地质及生态环境影响的措施
结合目前公路隧道建设的实际情况，就大多数隧道工程而言，其防排水，“以防、截、排、堵相结合及因地制宜综合治理的原则”进行是合适的，但从环境保护的目标出发，只是一般性的规定是不够的，应该根据隧道等地下工程的长短、重要
性和隧道水文地质条件的复杂性，以及隧道地区的人口密度、农牧业发达程度等生态环境，采用不同的防治措施。可以从设计勘察、施工建设以及运营监控三个阶段分别采取一定必要措施，以减少公路隧道对水文地质以及生态环境的影响。
（一）设计勘察阶段
设计勘察阶段需要深入调查设计隧道穿越山体的汇水区域地下水的分布、类型、含水量、补给方式、渗流方向等参数。并依据地质情况推测其影响范围，结合所在地区降雨、地表耕作及作物性质、是否有旅游资源影响等多方面对其影响程度进行分级。并依据分级对隧道工程设计采取不同类型和级别的防排水设计，对于影响级别高的隧道可以采取详细防排水设计，以及相关的设计预案，在目前公路隧道设计遵循的“以防、截、排、堵相结合及因地制宜综合治理的原则”的基础上建议增加“引”的工程措施，即将地下水提供一定的疏导渠道引渡到隧道断面之外，不改变其原来总体走向，以尽量减少隧道对地下水文地质的重大改变。同时，要做好隧道理论影响区域的地下水监测网络设计，要求运营期间长期监测。
（二）施工建设阶段隧道工程防排水措施是否恰当，是隧道环境保护质量好坏
的关键之一。也只有在施工阶段才能更直接、真切的了解地下水的情况和地质的具体情况，结合设计调查的大环境情况，可以将隧道对地下水文地质影响做出比较准确的判定，并将相关参数详尽记录存档，采用设计的相应等级的防排水设计，以减弱隧道对地下水文地质的重大影响。
施工中采取的具体的防水防渗的具体措施有：
1、加强衬砌的防水功能，在局部涌水量较大的位置，在衬砌后面设置衬砌夹层防水层。
2、围岩破碎及涌水地带采用向围岩注浆，对于用水量大的位置可采用化学注浆，然后在衬砌背后压浆。
3、二衬采用C25防渗砼；有水、富水区域必须采用封闭式衬砌结构。
4、施工缝根据具体涌水量设置止水条、中埋式止水带、e型背贴式止水带等各种防水止水设施。
5、对于特殊情况可以采取预埋管道系统或者采取预留连续小空腔等工程措施作为地下水疏导通道。
同时，高度重视防排水施工质量不仅对于隧道本身在施工和运营期间的安全至关重要，其对减弱隧道对地下水文地质影响亦极其重要。
（三）运营监控阶段
运营监控阶段主要是在一定时间范围内（建议通车后5年作为一周期，2000米以上隧道至少监控期限为一个周期。）实时关注防排水工程在运营期间的运作状态，以及对影响区域地下水位监测网络的监测点数据做好详尽记录。并及时对比分析，对整个山体或者周边山体生态环境的影响观察评价。如果发现隧道内排水量随季节规律性、常态化的起伏，且历年纵向对比没有偏离，则可判定该隧道的防排水设计是科学的、切实可行的，是满足环境保护要求的。反之，如果发现地下水监测网络地下水位偏离季节规律性、常态化的起伏，或者地表生态等明显出现异常，需要对比监测记录，结合施工记录情况，甚至采取必要的补充钻孔等地质调查手段了解地下水位情况，来综合分析影响原因。并依据原因立即采取一定的工程补救措施，防止影响扩散、加剧乃至进一步恶化。处治之后监控期限延长一个周期。
隧道工程规范篇6
设计水平
自2002年初机电系统开始招投标以来，许多具有设计资质，但设计力量薄弱的单位都加入隧道机电设计行列中来，在针对隧道的设计中，忽视隧道的特点，仅靠模仿、照搬其他隧道的布置、功能需求等．甚至分包给个人设计。此外．设计能力较强的设计单位，虽能较好地抓住各隧道的运营特点和管理需求．并灵活掌握标准进行设计．但在隧道机电方面仍缺乏深入研究．创新意识不强，缺少与国外在隧道方面具有成功经验和成熟技术的国家进行交流合作．只能在原有水平上灵活应用，起不到带动整个国内隧道机电设计水平的作用，也很难适应我国高速公路飞速发展而急需短时间内提高设计水平的需求。
设计界面
隧道设计一般涉及到主体、监控、安全通风、消防、照明、供电、房建等部分，各部分一般由不同的设计单位、不同的设计部门、不同的设计人员来设计．这就需要合理划分设计界面，避免重复设计或设计遗漏。但现在隧道设计中经常出现一些不合理的界面划分，如隧道电力监控一般由供配电设计单位负责．而交通监控一般由机电设计单位负责．经常出现电力监控与交通监控分威两个系统设计，甚至出现因供配电设计单位人员不熟悉信号采集、控制、传输和处理等而遗漏电力监控设计。
设备选型
隧道机电系统实施好坏与采用的设备质量关系很大，这就要求设计中应细划设备性能标。明确设备应达到的功能，最大限度防止一些质量不好、未被正规检测单位检测的设备应用到工程中。但现在很多承包人为降低投标价或在工程实施中为提高工程利润，选用的设备参差不齐，有很多甚至是刚出厂的实验品，给隧道后期运营带来很多问题，尤其是一些关键设备在异常事故情况下影响检测或救援．造成不必要的损失。
隧道机电研究问题
近年来．已制定了一些隧道机电系统方面的标准规范，如高速公路隧道监控系统模式、公路隧道交通工程设计规范、隧道通风照明设计规范等．一些省份也在隧道机电方面开展了一些研究．如某特长公路隧道关键技术研究、隧道机电控制工程关键技术研究、广东省某长大公路隧道建设与运营管理成套技术研究等，但总的来说．隧道机电系统研究仍然存在许多问题。
缺乏制定完善的应急预案
隧道事故固然可怕，但在事故发生后，如果没有相应合理的应急预案实施，那后果更可怕。众所周知的原因，国内正在积极投入高速公路的建设当中，各科研设计单位对设计施工当中的课题投入的精力有限．而对于隧道的后期运营关心就更少了，对于隧道事故应急预案很少有机构进行研究，即使一些隧道管理单位在实际运营管理中形成了一些事故处理方案，但是否合理、是否可推广使用却没有机构对此做调查、分析的工作。
软硬件设备大部分依靠进口
纵观国内已经通车的隧道，隧道或隧道管理站的绝大部分设备都是国外品牌，如一氧化碳／能见度检测器、风速风向检测器、光强检测器、火灾检测器、监视摄像机、服务器、交换机、路由器、计算机、光端机、本地控制器、监视器等，仅仅情报板、信号灯、车道控制设备、标志灯、车辆检测器等一些科技含量低的设备为国产品牌。国外设备价格非常高．如果在国内没有维修点．还需将设备寄回到国外维修，成本高、周期长。
隧道软件开发方面虽然有一定的发展．但仍停留在实现简单的信息采集、处理、存储，要完全满足隧道管理的需要仍需时日。
隧道运营管理问题
隧道运营管理对于确保隧道安全运营以及较好的社会效益和经济效益十分重要。随着越来越多的隧道投八运营之中，国内隧道在运营管理方面取得了一定的成绩．但仍然普遍存在问题．特别是隧道事故数量有所增长。由于隧道特殊的环境．一旦发生交通、火灾事故将导致人员伤亡、设施毁坏、交通中断、甚至环境破坏．造成无法估计的经济损失。
隧道普遍存在安全隐患
在隧道事故中，有许多事故是由于隧道设施配置不合理、不完善引起的。一般有如下原因：
隧道内路面材料不合理．没有考虑到各种环境下的使用情况，如：水泥路面在雨天或路面灰尘多时，路面摩擦系数减小容易引起交通事故：
隧道内避难设置与路线衔接处的棱角易引发撞击交通事故，如：路面滑、刹车失灵等车辆易撞到棱角处，引起严重的车毁人亡事故：
隧道内主体工程的材料使用不当，如：易燃、抗温不高、有毒、抗暴烈不强的材料：
隧道内坡度过大，对于长隧道或特长隧道而言坡度不易过大、过长。对于上坡段行使的车辆尤其是大货车将释放大量的烟和有毒气体，对于下坡路段的车辆尤其是大货车易造成超速或刹车失灵：
横洞、避难通道的配套设施不完善．如：横洞无防火卷帘门、避难逃生通道无指引设备等：
隧道内设备位置不合理，如：紧急电话应考虑在紧急停车带增设摄像机应考虑在横洞、避难逃生通道等处增设：
隧道内设施不完善，如：横洞指示标志、避难逃生指示标志、设备
指示标志等不完善：
隧道内通风、照明设备不完善，如：风力不够、照明亮度不够等。
运营管理不完善
隧道运营管理是一个比较复杂的系统工程，涉及到部门协作、各种型号的设备、先进的技术等多方面的因素。隧道运营管理的好坏对于减少隧道事故发生、防止隧道事故扩大、减少事故损失具有非常重要的作用。目前，国内隧道的运营主要由监控(分)中心或隧道管理站进行实时监控．由公路管养机构负责救援及维修养护。对超速行使等违规行为的执法由交警部门负责．与消防、医疗部门的联系依靠报警电话。各部门之间相互关系松散．界面不清晰，如果洞内出现事故，公路、交警部门均可拖走损坏车辆，有时还发生纠纷．不利于迅速清理现场、恢复正常交通运营。
应惫救援逃生预案不完善
目前．我国现已开通运营的隧道除个别省份开通较早的隧道已有一定的运营管理经验外。多数隧道部处于摸索阶段，没有形成完善、成熟、有效的运营管理办法，更谈不上成熟、可行的应急救援和逃生预案。有些隧道管理部门制定了复杂、烦琐的救援预案不利于紧急情况下使用于，毫无经验的过路司乘人员，救援人员也会因现场混乱不能很好地实施预
案，鉴于国外和国内经验，预案应简单可行。
自救宣传教育不够
隧道事故、火灾时应贯彻以防为主、消防结合、自救为主的原则，但对于如何自救的宣传工作与国外隧道管理单位相差很多。由于对过路司乘人员没有宣传手段，大多数人员在事故时没有隧道遇险的自救知识，因而延误或失去了脱险的机会，造成的损失本可以避免或减轻。
常规维护不到位
目前国内普遍存在日常维护不能坚持按照规章执行，由于缺乏定期维护、维修，很多设备不能正常发挥作用。尤其在交通事故、火灾发生前和发生时不能及时报警或执行控制功能等，造成本不应有的损失。
高速公路隧道机电系统急需解决的问题
隧道设计和运营管理的综合研究
隧道(特别是特长隧道)的交通防灾、通风、照明、消防、安全等综合性研究是目前急需开展的课题，具有现实意义，研究成果发挥的效益将非常显著。在研究开展之初可以结合部分已开始或完成的课题．也可以对已通车运营的隧道进行广泛调查，吸取运营单位的成功经验．缩短研究时间。
制定、修订标准规范
我国隧道已建成很大规模，隧道标准体系急需建立。根据现有设计、施工、运营的经验并结合国外最新的动态，对已实施的标准规范进行修订，避免在工程设计、实施和运营当中出现已被证实错误的条款再度使用。随着我国道路工程技术标准的修订，一些已制定的标准规范也应做进一步的调整和修改。此外，在如下方面应加紧标准规范的制定：在设计方面，应解决设计方法、设计规模、设计深度的问题，既避免功能不足，又避免功能过剩在产品选型方面(目前已对部分设备制定了标准)，制定公路隧道机电设备技术要求或产品指南，既满足工程招标的需要．又可使产品逐步标准化、通用化在施工方面，制定施工规程与规范，工
程严禁无资质的单位施工，减少分包层次：在运营管理方面，制定隧道机电养护和救援规范，制定隧道使用手册(包括隧道构成、设备配置、设备功能及使用、异常情况司机、乘客的正确行动方式等制定隧道通行车辆管理规范等。
研究并制定紧急预案体系
根据目前已通车隧道的运营情况并结合国外成功经验研究并制定适合我国的隧道防灾、救灾紧急预案体系，预案体系应详细规定灾害应急救援标准作业程序、健全救援组织机构和设备、健全灾害应急救援演习计划、制定隧道管理人员训练计划、制定隧道使用者应急手册、建立隧道设施机电系统备用材料程序、制定隧道机电设施养护手册等。充分利用现代科学技术手段、科学方法，建立合理的灾害事故救援预案，提高高速公路隧道管理水平，避免由于事故处理不及时或不正确导致的二次事故发生．达到简单易行的目的。
建立监测和研究中心
目前国内隧道科研课题并不少，但非常分散、研究力量不足。为避免国内目前科研课题重复、科研成果分散、科研力量薄弱、隧道事故运营管理经验缺乏交流等问题，建议在隧道较多的省份(直辖市)设置省内隧道监测中心。在力量雄厚、条件卓越、便于交流的科研单位成立全国性隧道交通工程监测和研究中心，监测包括隧道的设计、施工、运营各个环节的技术应用、问题解决、成功经验等，并建立数据库，以便行业内部人员查询，实现研究成果共享。
建立研究中心有利于固定研究队伍、综合研究成果、长期观察研究效益，避免在研究道路上花冤枉钱、走冤枉路，便于技术交流，很多发达国家都采取该方式。
规范设计市场
随着我国交通行业设计市场开放，吸引了大量企事业单位从事交通设计。为在激烈的市场竞争中争取一席之地，很多设计单位由于自身技术力量薄弱采取不合理、恶意竞争方式，甚至行贿受贿，导致设计质量下降，有的设计项目出现设计过程中变更单位的现象。相关部门应出面规范设计市场。
加强人员培训和技术交流
近年来，国内许多企事业单位组织了隧道设计、运营单位的人员进行培训和技术交流，取得了一定的效果，但仍然有部分人员在技术水平有限的情况下进行着隧道的设计和运营管理。相关部门应加强人员培训和技术交流的力度。
另外，由于我国高速公路发展的时间短、科研力量薄弱，很多设计还处在不断地照抄、照搬中，很多问题还处在探讨、摸索中，很多国外成熟的新技术、新方案仍然没有得到有效应用。因此，我们应在国内选择经验丰富、实力强的科研单位长期和发达国家相关部门建立合作关系，派出技术较好、接受能力强的技术人员去学习，交流经验，并规范学习检查验收制度，避免一些打着学习交流的口号出国游玩的现象出现。
隧道工程规范篇7
[关键词]隧道施工；安全管理；有效措施；安全风险
安全施工是衡量隧道工程管理水平的主要标志，它直接关系到人身安全和重要设备的安全，并且与工程质量密切相关。为了高质量、高效率的建设公路隧道工程，需要在隧道施工的过程中合理安排和落实安全管理工作，有效控制和处理安全隐患，尽量避免安全风险的发生，如此不仅可以提高隧道施工质量，还能提高隧道工程建设的经济效益[1]。所以，在公路隧道工程施工中切实有效进行安全管理工作是非常必要的。
1公路隧道工程案例说明
重庆市“三环十射三联线”高速公路网规划中重庆忠县至万州的高速公路段需要进行隧道工程建设。此段项目起点位于忠县磨子乡，通过丰忠高速的罗家湾枢纽互通与丰忠高速、垫利高速相接；终点位于万州区长岭镇，与万利高速相接；沿线主要经过西沱、盐井等地。因此，对高速公路工程建设的规划是沿长江南岸布设，从西南向东北方向展开，距2.6~7.8km走廊顺江而下。另外，由于本段高速工程是三峡库区开发的主要通道，是重庆出渝入陕、入鄂的便捷通道，施工单位一定要根据地质条件、施工条件等良好的进行隧道工程建设，促进重庆高速公路网不断完善，实现产业互动，优势互补，提高城市综合竞争力，带动库区社会经济全面发展。
2公路隧道施工过程中安全事故产生原因的分析
基于以上重庆市高速公路段的了解，可以确定此段高速公路隧道工程建设具有一定的难度，在工程施工中不仅要考虑公路隧道本身建设问题，还要思考工程建设对三峡库区的影响，因此，隧道施工的难度，且存在诸多安全隐患，增加隧道工程施工安全风险发生的可能性。为了尽可能的避免重庆市忠县至万州高速公路段隧道工程建设不会引发安全事故，在此笔者结合以往公路隧道工程建设情况，分析隧道施工中安全事故产生的原因。具体为：1）施工场地存在地质灾害。因施工场地的地质灾害而引起的安全事故较多。因隧道施工是在地下进行的，地质情况对隧道施工有直接的影响。所以，施工单位在进行隧道工程项目施工的过程中，需要对施工现场地质进行仔细的勘察，了解施工现场地质具体情况，进而提出有针对性的隧道施工方案，为高质、安全的建成隧道工程创造条件。2）隧道支护强度下降。在隧道工程施工中，主要是利用基岩自身结构的承载力、初期支护层、超前支护加固层、二衬和仰拱的拱圈来共同承载隧道围岩的压力，保证隧道不会出现坍塌的情况。为了达到这一目的，在隧道支护设计中，一定要结合隧道工程建设目的及隧道围岩的压力，明确隧道支护参数，进而提出适合、实用、有效的方案，规范、合理的展开隧道支护施工。而从以往隧道工程支护施工情况来看，一些施工人员在爆破施工中，并未合理分析钻爆力度、钻爆位置、钻爆时间等，导致钻爆施工效果不佳，使岩层遭到破坏，降低围岩结构的承载力，促使隧道支护施工强度减低；一些施工人员在超前支护和初期支护施工中并未结合施工图纸、施工技术要求等，合理设置钢筋、钢架、锚杆等施工材料，导致超前支护和初期支护因为施工材料运用不合理，降低其支护强度，无法有效的承载围岩强大的压力。此种情况的发生，也不利于隧道安全施工。3）开挖方法不当，监控测量不准确。上文已经提及隧道工程施工受地质条件影响较大，在具体隧道施工中需要根据地质条件选用适合的开挖方式来进行隧道开挖，这有利于提高工程质量。但一些施工单位并没有意识到这一点，在隧道施工中盲目选择开挖方法，导致开挖方法应用不佳，这很可能引发塌方事故的发生。另外，隧道施工中监控测量工作不能有效落实，也会给隧道施工带来安全风险。原因是监控测量工作的落实，可以及时了解支护变形情况、盈利变化情况等，以便施工负责人及时处理异常问题，避免安全事故发生。但控制测量人员未提供准确且有效的数据，施工负责人就不能及时发生安全隐患，这会导致安全事故的发生[2]。
3公路隧道施工安全管理的有效措施
综合以上隧道施工安全事故发生原因的分析，可以确定诱发安全事故发生的因素较多，如若想高质量建成重庆忠县至万州高速公路段隧道工程，就要科学、合理、有效的落实安全管理工作。那么，如何在高速公路隧道施工中有效落实安全管理工作？笔者给出的建议是：1）完善隧道施工安全组织机构。隧道施工安全组织机构是由企业安全、质量监督管理组织、项目经理部安全监督组织、基层安全管理组织组成，对高速公路隧道工程施工安全管理予以全方位的把控，合理规划安全管理工作，对隧道施工流程、施工技术、施工人员、施工材料等相关方面进行有效控制，为规范、合理的建设隧道工程创造条件。所以，隧道施工安全组织机构的建立是非常有意义的。2）建立完善的施工管理体系。重庆忠县至万州段高速公路工程建设对公路的使用、三峡库区的使用有很大影响。为了良好的开发忠县至万州段高速公路，促进库区社会经济全面发展。在高速公路隧道工程施工中，为了高质量建成隧道，且不影响三峡库区的正常使用，需要建立完善的施工管理体系，对隧道施工予以严格、合理的监控，提高隧道施工质量。对于隧道施工管理体系的建立，则是了解隧道施工内容，明确隧道施工重点和难点，进而对隧道施工管理提出具体的管理要求，促使管理人员能够严格监控隧道施工。例如在开挖施工中，管理人员需要详细询问施工人员打眼数量、打眼位置、打钻方法等，并将所了解的情况反映给相关单位，制定合理施工和安全管理方案对开挖施工予以合理管理，提高开挖质量。3）制定安全事故的应急预案。由于隧道施工的特殊性，地质条件的复杂性，事故的发生往往具有突发性和不可预见性。为了避免高速公路隧道施工中出现安全事故，影响隧道施工和三峡水库，施工单位需要制定安全事故的应急预案，尽量防范安全事故的发生。对于安全事故应急预案的制定，施工单位应当将所了解的情况及时的反映给业主和设计单位，共同探究和分析隧道施工中可能出现的安全事故，进而制定适合的应急预案，如安排安全措施的落实、准备应急救援设施等，为避免安全事故发生而做出努力。
4结束语
在当前公路隧道工程施工存在诸多危险因素的情况下，为了避免安全事故的发生，合理规划和落实安全管理工作显得尤为必要。统筹安排施工管理工作、安全管理工作等，充分发挥安全管理的作用，尽量将安全隐患扼杀在摇篮，提高隧道施工的安全性。
[参考文献]
[1]虞海.浅析隧道施工的安全管理[J].城市建设理论研究(电子版),2011.
隧道工程规范篇8
关键词：公路工程；大断面公路隧道；过程设计方法；隧道荷载
1引言
隧道围岩松动荷载的主要计算方法包括：基于围岩分级系统的经验方法，如Barton公式；基于室内、现场试验（监测）的经验方法，如泰沙基公式、普式压力拱；基于围岩与支护系统相互作用的理论解析方法，如收敛-约束法；基于数值模拟的计算方法。中国公路隧道设计主要采用公路隧道设计规范（沿用铁路隧道设计规范），由大量实际工程总结出来的塌方公式作为松动荷载。该设计理
论的适用范围主要为3车道以下的小跨度隧道，对于4车道以上的大断面公路隧道并不完全适用。例如，公路隧道设计规范中只给出了大断面隧道松动荷载的建议公式，对于具体设计则缺乏依据。本文统计了几条早期单洞4车道公路隧道较差围岩条件下的初衬和二衬厚度。早期大断面公路隧道主要采用公路隧道设计规范进行设计，衬砌厚度较大，随着设计经验的积累，支护参数逐渐优化，例如洞口浅埋段二衬厚度由80cm逐步渐变为65cm，显然人们意识到最初的大断面隧道设计方案是不够合理的。
2基本施工方法
从目前的施工技术水平来看，适合于大断面隧道的开挖方法主要有：
（1）上半断面台阶法（短台阶法、上半断面临时封闭台阶法）
（2）中隔壁法（CD法、CRD法）
（3）双侧导坑开挖法（双侧导坑超前开挖法、眼镜法）等三类六种基本施工方法。①上半断面台阶法可采用可靠性强的超前支护以确保掌子面稳定。虽然超前支护作为支护构件的效果不十分清楚，但从改善开挖前地层的角度来看，可在一定程度上控制拱顶范围的松弛。如果在超前支护、辅助工法的效果不明显或不经济时可改为CD法施工。同时因其开挖空间大，适合大型机械快速施工。施工条件有利于作业，可以说该方法在超前支护、辅助工法的配合下，能适应各类围岩条件下的施工并能形成有效的支护体系，适应性强。②中隔壁法因纵向分割断面，能确保掌子面的稳定性，其开挖断面较大，若支护及时，可防止隧道周边的松弛范围的扩大。在CD法和CRD法的施工过程中，拆除中壁作业复杂，施工条件相对较差，不宜采用大型机械快速施工。这种方法属于大断面分割施工，在大型电站和城市地下工程中应用广泛，在埋深小的情况下，能控制地表沉降，施工安全，在地质不良地段也可以使用。③双侧壁导坑法又称眼镜工法，该方法因分割断面细，能确保掌子面的稳定和有效控制隧道周边的松弛范围。超前的导坑能探明前方的地质情况，遇到不良地质时可在开挖前采取预防措施，但当地质变好时改变工法困难。另外因开挖断面小，大型机械适用受限，施工条件差。该方法多用于城市地下工程，对地表沉降要求严格的工程以及不良地质地段。施工中与上半断面台阶法、中壁法互换困难，隧道全长均采用同一方法，开挖效率低。
3过程设计方法
过程设计方法的基本思想为：根据施工开挖步骤，将隧道断面分成几个单独的小洞室；基于一定规则简化各个小跨度洞室，得到各自的几何参数，并分别求得各小洞室的松动压力；最后在各小洞室的基础上，通过规律组合得到总设计荷载并进行隧道设计。过程设计方法体现了系统科学内容，即将隧道作为一个整体，其开挖步骤视为整体中的要素；在按照基本假设和抽象的基础上，对各个要素进行分析和研究，并最终实现对隧道整体的研究，从而得到隧道整体的力学特征和荷载模式。它体现了系统科学中的由总到分，再由分到总的设计原则。过程设计方法重点考虑了隧道施工过程的影响，更加符合实际情况。
4现场监控试验
过程设计方法的核心问题是要寻找随开挖过程的松动区范围发展规律。本文通过某隧道现场试验来分析施工过程中动态松动区范围的发展规律。该隧道在K5+870断面埋入3套地表预埋式多点位移计，其中第2、3套数据有效。该断面围岩主要为全～强风化花岗岩，是V级围岩向iV级围岩的过渡段。隧道开挖工序依次为：（1）左导洞上台阶开挖，（2）右导洞上台阶开挖，（3）右导洞下台阶开挖，（4）左导洞下台阶开挖，（5）核心土上台阶开挖，（6）核心土下台阶开挖。
5过程设计方法的应用建议
过程设计方法是针对大断面隧道提出的，在应用过程设计方法计算松动荷载时，要注意以下几个方面的问题：
（1）过程设计方法适用于求解围岩条件较差，能够产生松动压力或松动荷载的情况。
（2）采用过程设计方法计算时，应注意对开挖方法进行合理的简化和抽象。
（3）过程设计方法的应用中引入了影响系数η，它是一个经验值，由专家或经验丰富的设计人员确定，与围岩条件、开挖洞室的几何尺寸等因素有一定的关系。
（4）采用过程设计方法时，可以从新的角度对一些问题进行讨论和解答。例如，以松动荷载为目标函数，认为荷载最小即为最优，则能够获得相同条件下最优的开挖方法和开挖顺序，能够得到相同条件的某一开挖方法下的最优开挖几何尺寸。
6过程设计方法与状态设计方法的联系与区别
状态设计方法与过程设计方法两者之间具有一定的联系。
（1）状态设计方法的荷载计算公式是过程设计方法的基础和前提。普氏理论、公路隧道设计规范等方法为一次开挖计算公式，属于状态设计方法范畴。过程设计方法在计算小洞室的松动荷载时，需要采用普氏理论、公路隧道设计规范等方法进行计算。
（2）过程设计方法在一定程度上包含了状态设计方法。过程设计方法注重每一步开挖过程的分析和计算；而每一步骤的计算归根结底就是一个状态设计过程。例如，当隧道的开挖方法简化为一次开挖时，过程设计方法即简化为状态设计方法。
7结论
（1）隧道设计荷载与施工工序有关。在一定程度上，每个工序的开挖受到相邻工序的影响，但其影响程度不大；每个工序可以认为是一个独立的小洞室隧道，并可由规范或普氏理论等求得。
（2）建立了过程设计方法的计算公式。给出了三导洞开挖方式下，基于普氏和泰沙基公式的总垂直均布荷载公式。并在同济曙光有限元软件平台下开发了过程设计方法模块。
（3）通过将过程设计荷载计算值与实测荷载对比表明：实测的松动压力整体上小于过程荷载计算值，过程荷载计算方法具有一定可靠性和实用价值，可作为过程设计方法的基本依据。
（4）过程设计方法与状态设计方法既有区别又有联系。过程设计方法在计算小洞室的松动荷载时，需要依赖普氏理论等传统的状态设计方法。两者的本质区别在于：状态设计方法为静态设计，过程设计方法则体现了动态设计的概念。当隧道的开挖方法简化为一次开挖时，过程设计方法即简化为状态设计方法。
参考文献
隧道工程规范篇9
关键词：全寿命；隧道结构；风险；分析模型
中图分类号:tn753.94文献标识码：a
一、研究背景
隧道结构具有建造费用高、服役期长、影响因素多等特点，作为地下工程是不可逆工程，不具备拆除重建的条件，因此必须是遗产工程，不允许是遗憾工程和灾害工程。
工程结构的安全性和可靠性问题不仅仅存在于正常使用阶段，也普遍存在于工程结构的整个生命周期，即设计、维护使用和老化各个阶段，因此，需要从结构生命周期的角度对结构的安全性和可靠性进行全面的分析、评价和控制。各种工程结构都有其生命周期，在其服役过程中，由于各种环境、荷载、材料内部因素等的不利影响下工程结构都不可避免地产生累积损伤、抗力衰减、功能退化；同时由于结构的使用期限很长，期间可能出现的各种无法预见的灾害和意外超载情况，也会对工程结构产生损伤。当结构的功能退化和损伤到达一定的程度时，就可能导致工程事故的发生，甚至造成重大灾难，使生命财产受到损失。
工程结构在设计、施工、使用过程中存在大量不确定性因素，例如地质条件的不确定性、材料质量的不确定性、构件尺寸、施工水平以及荷载的不确定性等。鉴于隧道的重要性，研究隧道结构随时间变化的风险性分析模型很有必要，可以为隧道的设计、施工及运营管理提供参考依据。
二、研究现状
1、设计过程中隧道风险性评价
现有结构设计规范并没有完全解决工程结构全寿命周期的安全性与可靠性问题。
(1)造成这样大差距的原因主要是：
1)设计规范侧重于对正常施工条件下结构的安全性与可靠性进行控制；而对结构在施工阶段所面临的各种风险以及与这些风险有关的安全性问题尚缺乏有效的控制措施；
2)设计规范是针对在正常使用条件下各种荷载引起的失效；而很少针对一些特殊事件,例如恐怖活动引起的爆炸、火灾等导致的失效；
3)设计规范没有充分考虑由于环境因素所引起的材料性能劣化的影响。
设计过程中对各种荷载和作用估计不足、对结构性能缺乏充分的理解、过低的强度储备、建筑材料性能的劣化是导致结构失效的主要原因。
(2)隧道结构可靠度指标随设计基准期的变化可分为三个阶段[1][2]:
1)0～30年，混凝土强度先提高后降低，钢筋没有锈蚀，混凝土强度对可靠性指标的影响大于时变荷载的影响，可靠度指标不变；
2)30～60年，随着混凝土强度的降低，时变荷载对可靠度指标的影响成为主要影响因素，可靠度指标缓慢减小；
3)60～100年，钢筋锈蚀成为可靠度指标的主要影响因素，可靠度指标快速减小。
图1拟建隧道可靠度指标在设计基准期的变化趋势
按现行规范进行设计，在设计阶段，无法判断围岩与支护结构在施工开挖和支护后的稳定性问题，只能通过施工中的监控量测，如喷射混凝土是否出现裂缝及其开展情况、洞周相对收敛值和拱顶下沉等数据和现象进行经验上的判断，而且，这些都属于事后判断，往往还未来得及采取工程措施，围岩或支护结构就已经失稳或破坏，有时，即使成功地进行了加强支护，可是发生的补救费用却很高。
2、施工过程中隧道风险性评价
在结构施工建造期，由于结构还未形成整体的受力骨架、混凝土尚未达到设计龄期、施工中的荷载作用与结构使用期的设计荷载作用有显著差别等因素，结构往往表现出较高的失效概率；施工期是工程材料从“图纸结构”变为现实空间实体的过程，因此，结构的耐久性问题伴随着结构的建造过程在施工期己经产生并潜伏于其中。然而，相比服役期混凝土(硬化后)耐久性的研究,施工期混凝土材料特性的研究滞后。因此，应开展相关研究内容，包括：混凝土材料级配，外加剂，施工条件等因素对混凝土早期性能影响规律；混凝土施工期材料特性与其服役期耐久性能指标之间的关系；不同施工条件和混凝土结硬后暴露条件的耦合影响等[3]。
导致施工过程中的质量问题和安全问题的因素大致可归纳为如下几方面：
(1)缺乏有效的规范体系保证；
(2)施工中的各种统计数据不完备；
(3)施工期结构和荷载的时变性；
(4)施工中的人为错误；
3、运营期结构状态风险性评价
实际过程中，在自然环境、使用环境和材料内部因素的共同作用下，隧道结构的材料性能会随时间劣化，从而导致其抗力不断下降，使结构的可靠度下降，安全风险加大。图3给出了结构抗力和荷载效应随时间的变化过程。
图3结构抗力和荷载效应随时间的变化过程
与使用期的安全性问题不同，在结构老化期各种构件的承载能力降低，变异性显著增大，而且结构实际承受的荷载往往与设计时的荷载有较大的差异。新版《混凝土结构设计规范》列入了局限于环境分类和材料方面的要求的耐久性方面的规定，没有对混凝土结构老化期的设计目标进行量化规定，规范的要求无法在设计过程中很好的执行。
4、现有评价模型
在结构施工建造期，由于结构还未形成整体的受力骨架、混凝土尚未达到设计龄期、施工中的荷载作用与结构使用期的设计荷载作用有显著差别等因素，结构往往表现出较高的失效概率；在结构竣工交付使用后，由于这些因素被消除或得到控制，结构的失效概率降低；在结构使用若干年以后，结构由于材料性能的退化、使用过程中累积起来的各种损伤等因素，使得结构的失效概率再次升高。结构在全寿命周期的失效概率的变化形成了所谓的“浴盆曲线”,如图4所示，其中pf为结构的失效概率，pf0为容许的失效概率。为确保结构的安全性和可靠性，必须对结构全寿命周期各个阶段的失效概率或者风险进行分析与控制。
图4结构生命周期与失效概率的关系
三、分析模型建立
1、影响因素分析
(1)总结隧道有关可靠度及全寿命周期管理的相关研究，本文重点分析隧道在寿命周期的不同阶段所面对的风险因素，各阶段风险因素见表1，评估各阶段对隧道结构寿命的影响程度，给出隧道全寿命周期结构风险性分析模型。
风险是一个二位概念。其广义表达式为：
R=p[performance]*potentialworthofloss(1)
式中：R为风险；
p[performance]为性能的不确定性(失效概率)；
potentialworthofloss为对应的潜在损失,包括人员伤亡、财产损失和环境影响等。
(2)风险指数确定[9]
表1隧道结构概率等级划分
概率范围中心值概率等级描述概率等级
>0.31很可能5
0.03-0.30.1可能4
0.003-0.030.01偶然3
0.0003-0.0030.001不可能2
注：(1)当概率值难以取得时，可用频率代替概率；
(2)中心值代表所给区间的对数平均值。
表2隧道结构风险等级划分
后果严重
概率等级轻微的较大的严重的很严重的灾难性的
12345
很可能5高度高度极高极高极高
可能4中度高度高度极高极高
偶然3中度中度高度高度极高
不可能2低度中度中度高度高度
很不可能1低度低度中度中度高度
表3隧道结构风险接受准则
风险等级接受准则处理措施
低度可忽略此类风险较小，不需采取风险处理措施和监测
中度可接受此类风险次之，不需采取风险处理措施，但需予以监测
高度不期望此类风险较大，必须采取风险处理措施降低风险并加强监测，且满足降低风险的成本不高于风险发生后的损失
极高不可接受此类风险最大，必须高度重视并规避，否则要不惜代价将风险至少降低到不期望的程度
表4隧道全寿命周期各阶段风险因素
全寿命周期阶段影响因素风险指数
失效概率潜在损失
设计阶段规范不完善、可操作性不强0.2无
荷载计算偏差
材料性能劣化
安全储备不足
耐久性设计指标无法定量化
地质情况不明确
施工阶段施工荷载估算偏差0.7严重
施工工艺选择不当
地质灾害
人为错误
监控量测不到位
运营阶段日常养护不及时0.1较重
长期超负荷运行
维护方法不当
2、风险分析模型
(1)设计阶段：全寿命设计理念指结构的整个生命周期，而不仅仅是某一个阶段(比如结构使用期)，统筹考虑设计、施工、运营和管理各个环节以寻求恰当方法和措施,使结构的全寿命性能(安全、适用、耐久、经济、美观、生态等)达到最优或优化。该设计理念对于提高结构的耐久性和使用性能、降低全寿命总成本、促进结构技术水平的进步具有现实意义[6]。
(2)施工阶段：在施工期隧道围岩中原有应力平衡被破坏，喷射混凝土及锚杆的强度还在增长过程当中，随时可能遇到各种险情隧道开挖初始时刻，初期支护结构具有较高的可靠度；在一倍洞径左右时可靠度指标达到最小，两倍洞径左右之后，不同开挖速率工况下的可靠度指标基本趋于相同[8]。
(3)运营阶段：隧道进入老化期后，受到自然环境和使用环境腐蚀介质的长期作用,导致结构抗力不断下降，且由于围岩介质具有流变效应，衬砌所受到的作用不断增长，导致隧道结构在这一时期呈现较高的风险。风险率较低的使用期,在灾害性地震作用下，隧道结构风险率又上升到较高的水平。
通过引入全寿命周期结构风险性分析理念，对比已有“浴盆曲线”，建立如图5所示全寿命周期风险性分析模型，该模型给出现有结构经常存在的三种状态，进行比较性分析。
图5隧道结构风险（失效概率）与寿命周期的关系
四、结论
隧道结构在全寿命周期内，面临的各种风险，贯穿设计、施工到运营管理各个阶段，针对目前大规模修建的隧道存在众多风险因子以及安全隐患，有必要对隧道的规划、设计、施工和运营过程建立全寿命的风险管理体系以及数据监测采集系统，针对项目的不同阶段不同工程需求进行工程参数信息化收集、管理、分析、处理，确定项目在各阶段存在的风险因素以及安全隐患，并制定相应的风险处理方案，及时识别、处理隧道在全寿命周期中可能存在的各种风险，降低工程风险，并通过对这些工程资料的收集整理为以后的科学研究以及工程设计提供参考，确保隧道工程的百年大计[7]。
（1）完善结构设计相关规范内容，提高规范条文的可操作性；
目前隧道结构设计亟需解决的问题就是寻求合理的理论和措施改进现有的隧道结构设计方法，使得隧道结构全寿命中的各种不确定性因素及其影响能够得到合理的考虑，以满足隧道结构全寿命安全性、适用性、耐久性和经济性等各方面要求。
隧道工程中存在大量不确定性因素，将风险评估的相关理论知识应用到隧道结构设计中，可以对这些不确定性因素进行定性、定量评价，从而为结构设计和决策提供更全面可靠的信息和依据。
（2）加强施工监管，加强施工及监理单位日常考核，采用新材料、新工艺，提高作业人员整体素质，实行优胜劣汰制度，减少施工过程中产生的各种对隧道结构寿命周期有影响的因素，提高工程质量；
（3）规范隧道结构日常养护管理制度，完善相关机制，加强隧道结构老化的现场观测和试验研究，建立更加符合隧道使用环境的结构抗力衰减模型。使隧道结构老化期可靠度评估更加符合实际情况，从而指导隧道结构的维修与养护。
本文提出的基于风险的隧道结构全寿命设计方法仅仅是概念和框架，里面有许多问题有待解决，如隧道结构设计中不确定性因素的定性与定量评价方法，不同类型隧道结构长期服务性能以及维护方案研究，隧道结构全寿命费用分析的参数研究，隧道结构设计决策准则的研究等,需要尽快开展进一步的研究。
参考文献
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Discussingonthestructuresafetyriskmodelinwholelife-cycleoftunnel
（ningbo.etc）
(Shaanxirailwayengineeringinstitute,weinan,China,714000)
abstract:onthebasisofexistingresearchresultsinthetunnelstructurereliability,Seizethetunnelstructurecharacteristicsofthethreestagesoflifeprocesstoriskanalysis,inviewoftheexistingproblemsintheprocessofthetunnelstructuredesign、constructionandoperation.bringingintheriskandtheconceptofwholelifeintothetunnelstructure,applicationofthetheoryofriskassessmenttoimprovetheexistingdesignmethods.putforwardthetunnelstructurelife-cycleriskanalysismodelbasedonrisk.thispaperisdiscussedaccordingtothecharacteristicsofthetunnelstructureriskassessmentmethodandconten,Giventhetunnelstructurelife-cycleriskanalysismodelbasedonrisk,anddiscussestheproblemsneededtobestudied.
隧道工程规范篇10
关键词：市政山岭隧道；超大跨度；隧道断面；支护参数；施工工法
由于城市的快速发展，现有的市政道路等级及数量已经不能满足人们的出行要求，需要新建多车道的高标准市政道路。新建道路的路面更宽，线型更好，有时为满足技术要求及节约城市用地，需采用大跨度隧道穿越山体（特别是山区城市）。由于市政道路的特殊性，往往需要同时兼具车行和人行的功能，市政山岭隧道的跨度一般都很大，隧道开挖宽度一般能达到18m，甚至更大。
超大跨度市政山岭隧道的支护体系更为复杂，支护体系对施工安全有着重要影响，加强对支护体系设计的研究，有助于超大跨度山岭隧道施工的正常进行[1]。我们需要从隧道断面拟定、支护参数的选取、施工工法的选择、超前预支护的设计入手，加强对支护体系设计的研究，有助于超大跨度山岭隧道的成功应用。下面结合某超大跨度隧道的支护体系设计展开探讨。
一、隧道工程概况
（一）工程及水文地质情况
本隧道位于东南沿海，隧道范围基岩为以中风化、微风化闪长玢岩为主，块状构造，节理较发育，上部岩土层依次为素填土、含角砾粉质粘土、全风化闪长玢岩、强风化石闪长玢岩岩。地下水主要包括第四系松散岩类孔隙潜水和基岩裂隙水，隧道区水量贫乏，地下水对隧道施工总体影响不大。各岩土层主要物理力学参数如下表1：
（二）工程设计技术标准
隧道所处的道路为城市主干道，设计车速为60km/h（隧道内为50km/h）。根据国内外的工程经验，分离式隧道左右线间距一般为30m比较合适，本隧道按31m取值，采用双洞分离式小净距形式，双洞之间净距14m。根据相关市政道路及隧道规范[2～3]，本隧道拟定限界净宽：2.25m（非机动车道）+0.5m（路缘带）+10.5m（行车道）+0.5m（路缘带）+0.75m（检修道）=14.5m；隧道建筑限界净高在检修道、非机动车道均为2.5m，行车道取5m，具体界限见图1。
图1：隧道建筑限界
二、隧道支护体系设计措施与分析
（一）衬砌断面拟定
隧道衬砌断面需要从净空断面的利用率、围岩与支护结构力学效应两个方面考虑。隧道拱墙、仰拱的矢跨比与结构受力密切相关，根据研究表明，仰拱矢跨比宜为1/10～1/12[4]，拱墙矢跨比宜为0.65～0.5，结构受力比较合理。本隧道采用五心圆断面，隧道断面（含仰拱）净高9.752m，净宽15.21m，断面净空面积为120.202m2，仰拱矢跨比为1/11，拱墙矢跨比为0.5，具体见图2。
图2：隧道净空断面
（二）衬砌支护参数选取
在隧道支护体系设计中，要遵循新奥法的基本原理，采取初期支护结合二次浇筑混凝土的复合式衬砌，初期支护包括系统锚杆、钢筋网、喷射混凝土等，然后从经济性、技术性和工程类比的角度，来计算确定最终衬砌支护参数，以保证衬砌结构强度、稳定性和耐久性良好。在本隧道中，不同级别围岩的复合式衬砌支护参数见表2。
（三）施工工法选择
本隧道大部分位于中风化石英斜长斑岩地层，地层条件相对较好，但隧道覆土较浅，跨度比较大，建议Ⅲ级围岩、Ⅳ级围岩深埋段采用“台阶法”施工，Ⅳ级围岩浅埋段、Ⅴ级围岩段采用四步CD法施工。靠山脚侧隧道先行施工，左右洞掌子面开挖距离不小于50m。四步CD法施工时，单洞左右导坑掌子面开挖距离不小于30m。四步CD法横断面图如下：
图3：四步CD法横断面图4：四步CD法纵断面
（四）超前与支护设计
1、超前长管棚：设于两端洞口，通过注浆提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件。管棚钢管均采用Φ108×6mm热轧无缝钢管，环向间距0.5m。钢管设置于衬砌拱部，管心与衬砌设计外轮廓线间距大于200mm，与路面中线夹角1°布置。
2、超前小导管：适用于隧道Ⅳ级围岩地段。通过小导管注浆提高围岩自身承载能力，提高岩体对结构的弹性抗力，改善结构受力条件，小导管采用Φ42热扎无缝钢管（壁厚3.5mm），长4.5m，环向间距约0.4m，外倾角约12°～15°，纵向搭接长度不小于1.0m。
三、总结
本隧道现已完成土建施工，施工过程中未出现异常情况，根据监测信息反馈，各项监测项目均满足要求。综上所述，在当前超大跨度山岭隧道工程越来越多的情况下，对其支护体系设计展开研究，为相近地层中的隧道设计提供参考，有助于超大跨度山岭隧道的成功应用，有着十分重要的现实意义。
参考文献：
[1]王m，王传琦，方冬慧.超大跨度市政山岭隧道支护体系设计研究[J].中国高新技术企业，2014，05：116-117.
[2]《公路隧道设计规范》JtGD70/20-2014