地铁隧道工程篇1
关键词：软土地区；联络通道；勘察要点
在整个地铁隧道工程中，有多个联络通道将一段段承载路程的主隧道相连接，地铁隧道联络通道具有安全通行、及时逃生等重要作用。而在整体地铁隧道的建筑中，联络通道的建筑重要性一般不受主要重视。但在上海地铁四号线隧道崩塌事故发生后，地铁隧道联络通道的建设与勘察等工作备受重视。而通过上海地铁隧道事故的调查发现，造成事故的原因有三大块。一个是由于联络通道土层的结构问题；一个是由于土层水文地质的问题；另一个是由于周围地质环境问题，包括周围地貌、地质类型和潜在隐患等。为了减少地铁隧道联络通道事故的发生，相关部门应提高对隧道联络通道设计与施工的重视，而基于设计与施工之上的条件是勘察，因此要加强对地铁隧道联络通道的工程勘察工作，下面文章就上述三点主要勘察要点及合理的安排勘察工作等四个方面，进行软土地区地铁隧道工程勘察工作的分析，具体内容如下。
1加强软土地区地铁隧道联络通道土层的分层勘察工作
加强土层分层的分析是对土质性质的判断，尤其在沿海地区，土层中都伴有夹层、间层或互层等多种土层，因此对土层的分析是保证联络通道建筑是否坚固的首要条件。而按照岩土分层的方法，将ip大于10的土分成黏土和粉质黏土，将ip小于等于10的土叫做黏质粉土，而这些土层内都含有砂质性和粉层性，将它们按照颗粒成分的不同进行分层命名是为了准确的判断土质的软、硬性，从而确保施工的固定和安全性。因此勘探人员对土质的测定、试验、分类非常重要，它关系到施工的牢固与安全问题。而土层的勘探均需要现场的实际观察并结合试验进行命名和确定。而在联络通道的土质分类上，一定将含有砂质、粉层、黏性土的土层单一划分，此类均为软性土。必须将其粉层厚度、剖面，砂质厚度、硬度，黏性土的夹层、密度等进行测定，尤其对黏性土中的粉层、砂质等观察与测定必须严密，并做好通道模拟试验，为设计、施工前的勘探工作做好万全准备。一旦在测试、勘察中有疏忽或遗漏，为日后施工完成通行中会留有极为严重的潜在危险，一旦发生事故，会造成人们严重的伤亡事故、交通链阻断、工程停用、费用加剧和周边环境影响等各种不良后果。
2做好软土地区地铁隧道联络通道相应的水文地质工作
由于软土地区的土层中，所含的砂质、粉层等均含有自然的承压水，而地铁隧道施工时必然会进行地下挖掘隧道并对含承压水的土层进行挠动，为了减少地基及挖掘后周围环境稳定性的破坏，勘察时必须要做好含水层的检测工作。并通过承压水的突涌计算测评施工中土层的稳定性，也是为采用冻结法施工做好前提保证。计算需要了解地下土层的温度、含水量、含盐量、饱和度、地下水流速度及地表热物理指标等预算数据。而关于计算与土层的稳定性都与水文地质工作密切相关，在正常自然状态下，地下含水质的土层、砂质等均处于一个相对径流缓慢、稳定和处于停滞的态势，而一旦对其进行挠动、破坏，其原有的平衡状态则会被破坏，从而造成地下地上地表水体的直接接触，同时在施工中还要采用人为冻结法进行施工，因而形成一种水质需控制的局面。因此在采取冻结法时，需根据每段施工的实际进度进行就地取材计算，而采取的数据一定是该段含水质的土层。
3做好软土地区地铁隧道联络通道的地质调查和地质灾害评估工作
地铁隧道施工是在黑暗的地下进行，工程施工时会动用大量挖掘机、运输车辆等对地下土层进行挖洞与土体运输，从而破坏了土层原有的生态平衡及周边环境。自然生态下，地下土层、砂质、粉层等含有的水质均处于稳定、舒缓、平衡的相对供给、流走的运动态势。而当大兴土木建筑时，影响了原有的平衡状态，造成含有水质的土层、砂质或粉层由于外界干扰导致水汽蒸发而快速形成干质状，从而对周边事物造成影响。所以，在隧道施工时采用冻结法将隧道周围环境进行人工制冷冻结避免发生事故，同时还要加强对周边因地质变动引起的灾害问题进行评估。包括对周围地下的建筑结构、管道铺设、缆线走向及其相关设置位置等，进行了解并估测施工后因地质破坏而造成的相关影响；同时对隧道施工中含有水质的土层、砂质、粉层及地下水等情况进行测评，估测并预计出一旦采取冻结法施工失败后引起的灾害程度及涉及范围等。
4合理安排软土地区地铁隧道联络通道的勘察工作
有时候工作人员在地铁隧道联络通道图纸的初期设计中，已经将联络通道的设计加进去，当综合测评并确定联络通道的设定以后，工作人员在勘察主体隧道后会对联络通道进行单独勘探。对于软土地区的勘探，初次勘察时可设置一个勘探口，若出现流沙或粉尘土层灌注时，在下次详勘时应设置两个以上的勘探口，通过密切的观察土层及质地，设置具有抵住岩土、砂层土质的措施。而在设置勘探口时，设置的方式可采取两侧联络点各一个钻探孔，中间设置一个静探口的方法，钻探孔的勘察需要地上地下同时取土进行研究，目的是为了在采用冻结法加固施工时设定加固程度。
5结束语
软土地区地铁隧道施工中联络通道的建设安全，是近年来随着事故发生后，相关部门提高重视的一项工程。而在联络通道设计、施工前较为重要的任务就是勘察工作，勘察是工程设计、施工与正常使用的前提条件。它可以确保施工的安全性，并具有危险因素的提前预知性。在软土地区施工中，冻结法是施工中比较常用的一种建筑方法。它通过人工制冷，将周围被挖掘后的含水质的土层进行冻结，确保施工者与机械在隧道内安全施工的一种方法，而且冻结法对含有砂质、粉层的土层及黏土具有固定性，为施工安全加上了一层保险。通过文章的探讨分析我们可以了解到，引起软土地区发生联络通道出现事故的主要原因包括土层分层问题、土质问题、水文地质问题等。因此在工程勘探工作中，这几个方面是勘探的重点，所以勘探人员需加强对土层分层的细致测评与试验；做好水文地质的预测与分析；做好施工周围环境地质的勘察与灾害评估；同时加强勘探工作的合理分配。通过勘察工作的细致性和全面性，来提高软土地区地铁隧道联络通道施工的牢固性与安全性。
参考文献
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地铁隧道工程篇2
关键词：隧道工程机电系统设计分析
中图分类号：U45文献标识码：a
隧道工程机电系统做为一个综合性的监测、控制平台，在运用当中，取得了一些技术上的突破，积累了丰富的经验，在我国地铁隧道方面已经取得快速发展和举世瞩目的成就。
1机电系统的规划设计
地铁隧道工程机电系统的设计实施是整个设计的主要环节，也是中心环节，为此，需要从以下几个方面进行设计分析:
1.1发供电系统
发供电系统是地铁隧道工程机电系统的关键设计，主要包括:（1）高压配电（2）低压变电（3）电力传输网（4）远程电力监控。同时为了保证安全用电，在中央总控制室设有电力模拟屏，可以将各变配电所的各项运行参数在电力模拟屏上得到反映，以便及早发现问题，防止事故发生。因此在设计的过程中，我们要通过几个方面来进行考虑：一是要结合系统本身的运行情况，综合考虑外界环境的影响，有针对性的采取措施，避免不利因素。二加强工程的成本控制，在机电系统的经济性上下功夫。三是采用节能环保低碳的设备，在保证系统正常运行的前提下，打造绿色环保工程理念。
1.2交通指示和信号控制系统
指示和信号控制系统主要包括（1）交通信号灯（2）交通流量检测器（3）车道指示器（4）可变限速标志（5）可变情报板（6）交通控制器等，隧道内所有的信号检测和控制都由控制器来完成.通过监测系统反映的各项信息，对隧道内的车辆运行进行科学有效的调度。如果出现交通事故和火灾，就能快速的做出反应，从而控制和疏散事故点的车辆和行人，防止事故的扩大，并可视事故大小改变车辆运行模式，提高隧道的利用率.因此在设计的过程中，应根据实际情况，采到科学的设计原理，对地铁和行人进行调度管理和监控。
1.3计算机中央控制系统
计算机控制系统可以说是整个系统的主控系统，它汇集了所有的现场检测信号和控制信号于一身，由中央控制室计算机实施对各个系统的管理和控制，控制和调度各子系统的联动和控制，并采取人机对话的方式实现人工管理和系统自控有机的结合。所以在设计的时候，就要保证各设备的正常工作和运行。在中央控制系统中，最关键的环节是各种模块程序的设计，设计人员在模块设计时，既要功能明确，设计简单，还要保证模块之间结构清晰，联系有效，既要便于维护，又要保证模块功能相互独立，互不冲突。
1.4隧道照明系统
隧道照明系统是机电工程中最重要的设施之一，它不同于一般的道路照明，在地铁隧道建设和监控系统中占有重要地位，是地铁隧道安全运营的基本保障。我国隧道照明在现有的经验基础上，借鉴国外公路隧道的成功经验和先进技术，于2000年1月颁布了《JtJ026.101999隧道通风照明设计规范〕，该规范在照明系统构成、洞外亮度和减光、隧道各照明段的长度与亮度、照明总均匀度与纵向均匀度、调光分级、光源分级、灯具及布置、照度与亮度计算推荐方法等方而做出了详细的说明。具体设计里，应根据照明条件和要求以及隧道运行模式编写不同的控制程序，进行自动控制和故障报警，达到相应的控制功能和维护功能，在满足隧道安全运行的前提下，要尽可能的节约能源、降低隧道运行成本。比如选择节能灯具，合理布光，在最经济的条件下达到最好的照明效果，除考虑亮度分布外，还要考虑闪光、诱导性、灯具维修方便等，在照明系统上加装节能控制设备，目前最为经济和实用的照明控制调控装置主要有以下几种：(l)可控硅斩波型照明节能装置（2)自藕降压式调控节能装置(3)太阳能照明节能装置(4)智能照明调控节能装置
1.5通讯系统
地铁通信系统一般包括传输系统、无线通信系统、公务专用电话系统、广播系统、闭路电视系统、时钟系统集中录音系统、集中告警系统、大屏幕系统和电源系统组成。在我国地铁的建设中，通讯技术大多以光缆铺设和无线网络技术应用为主，在地铁内的通讯技术程度比较复杂，由于地铁内钢架建筑结构比较多，因此对电磁波的阻拦和干扰程度比较大，所以建设地铁通讯技术的无线通讯就需要格外注意，一般要在无线网络覆盖薄弱的地铁隧道合适位置进行信号加强，因此大多地铁站内都设有信号集成器。在地铁传输通讯系统的发展中，主要有以下几种方法：开放式传输系统技术和同步数字传输系统。
1.6通风系统
通风系统一般分为自然通风，纵向通风和竖井吹吸式分段纵向组合通风方式。在具体设计里，应根据隧道长度和最大设计交通流量来计算所需的通风量，确定隧道通风方式，选择风机大小和数量，并确定正常双洞双向交通、单洞双向交通和洞内发生火灾时的各种不同情况条件下的通风控制模式。为了满足通风标准，根据隧道不同长度和不同通风方式，在隧道不同区安装一氧化碳、能见度和风速仪等检测仪器，通过通风控制计算机(pLC)自动采集这些数据，并根据工况选定不同的通风控制模式实现风机的自动控制，以提供所需的风量和达到通风标准，满足环保要求。
1.7警报系统
地铁隧道内一旦发生火灾，火烟便会迅速充满整个隧道，对附近车辆和人身危害特别大，因此火灾检测与报警系统也是隧道机电工程中最重要的系统之一。在地铁隧道中普遍采用的是差温式火灾检测器和感温电缆火灾探测器。这两种探测器的工作原理都是利用探测器周围环境温度的突然变化而确认是否有火灾发生。由于发生火灾时，火灾发生点和被测点存在距离偏差，同时隧道内较长时间闭锁的空间增大，对隧道及人员造成的危险更大。因此如何快速准确地发出火灾报警这一问题必须引起设计技术人员的关注。目前国外较多采用双波长火灾探测器，这种检测器具有不误报、不漏报、不易受干扰等特点，是一种较先进的火灾探测器
2地铁隧道机电系统的应用与分析
地铁隧道工程机电系统做为一个综合系统，包括了检测、控制、电路、电子、照明、通讯、警报等多个子系统，而这些系统只要就是通过中央计算机控制模块和通讯网络形成有效的连接，而计算机做为整个系统主要的控制中枢，通过信息的采集，将信息按照性质分类，同时利用传感器将数据输出。其次在进行数据处理时，需要将系统调整为最佳运行状态，针对装置的运行情况进行分析，全面了解系统管理现状。在隧道工程机电系统中，系统控制策略也是保证系统运行的一个重要环节，需要在系统运行中，结合相关参数，改善装置的运行
效果，控制机电设备的稳定性，确保整个系统处于良好的运行状态，从而来实现科学有效的控制。
结束语：地铁隧道工程机电系统是一个综合体系，需要设计者对于每个子系统的功能设计有着很丰富的专业知识和设计经验，同时还要求我们在设计时采用现代先进设计理念和技术，提高系统运行的稳定性和运行效率，全面实现现代化管理，让大家的绿色出行更有保障！
参考文献
[1林国辉，李勘，隧道供配电系统中存在的问题及解决方案[J]道路交通技术，2004,
[2]李辉波，对地铁工程建设管理的研究与探讨[J]科技向导2014（02）
地铁隧道工程篇3
关键词:地铁隧道工程、风险分析、控制
中图分类号：U45文献标识码：a文章编号：
一、前言
随着我国经济的高速发展，国内许多大城市越来越重视城市地铁建设。但是隧道工程建设受到许多不确定因素的影响,怎么才能对工程中出现的各种风险进行有效预测？使我们必须要重视的问题。针对地铁隧道工程开展风险分析,能够使人力、资源及财产损失等大大减少,是现阶段工程中亟待解决的问题。
二、地下工程风险分析
以风险来源为依据,我们可以将地下施工的风险分为人为因素风险、自然环境中的风险以及机械材料设备风险三类。
1、人为因素风险
（1）施工质量没有保证,没有根据规程进行操作,偷工减料现象时有发生；如围岩爆破用药过量,导致围岩扰动,强度下降；锚杆超前管棚型号、规格有误,数量不够；喷射混凝土质量、厚度不达标准；忽视危岩检查,没有正确危石等。
（2）施工技术不适合:例如选择开挖方式、爆破方式不当,没有有效的地下水控制措施、未及时进行锚喷支护等。
（3）施工决策不当:例如量测不及时、未能及时反馈信息,导致决策失误,在紧急情况缺乏有力措施等。
（4）施工管理问题:例如施工管理方式不符合现代施工要求,没有形成流畅的施工管理信息,施工不按工序,抢工图快,只顾追求进度等。
（5）人员技术力量薄弱:主要有施工技术水平较低,熟练程度有待提高,缺乏对管理人员素质的培养等。
2、自然环境风险
（1）岩土体分布空间变异性较大:例如岩土体材料物理力学性质与参数的变异性、地层分布的不确定性等。
（2）存在水文地质、不良地质:例如软弱断层、夹层、破碎带以及风化槽、风化囊、岩石覆盖层过薄段等。
（3）不可抗力风险:气候条件太过恶劣、地震、洪水等自然灾害。
3、材料设备风险
主要包括材料质量风险、特殊材料和新材料的应用、供应风险、设备类型不当、设备故障等。
三、现阶段地铁隧道风险管理存在的不足之处
对地铁工程暗挖施工对邻近建筑物产生影响的评价是决定能否保证施工安全的关键一环。如下图1，为地铁隧道施工风险管理流程。
图1地铁隧道施工风险管理流程图
1、风险分析
风险分析主要有两部分组成：风险辨别以及风险评估。风险辨别是风险管理的基础，主要是找出有可能产生风险的因素和产生风险的位置，通常有两种方法：表格分类分析法和专家调查法,两种方法能够结合进行。风险评估概念是定量预测危险发生的概率及其后果。风险评估一般有以下几种方法:概率树、概率分布法、蒙特卡罗法、外推法等。
2、风险因素
许多因素都能够对工程风险产生影响,部分属于技术层面,部分属于非技术层面。本文主要对非技术层面的风险因素进行分析。
（1）低价抢标
工程质量差的主要因素包括工期太紧、经费不足,以及从业的工程人员缺乏敬业精神等。俗话说一分钱一分货,在以价格作为决标条件的情况下,要求做出高水准的成果确实存在许多困难。出于对激烈竞争的考虑,承包商必须以低价才能得标,而得标之后又必须东省西省才能存活。新加坡尼诰大道灾变调查委员会建议,在审标时将承包商的资质列入评分,承包商的安全记录、风险管理以及紧急应变能力都应纳入考虑。
招标方式也会影响工程风险的大小。现阶段，设计、施工总承包越来越普遍,相较于传统的发包方式,尽管工期短、费用低,但难免在一定程度上牺牲了质量。总包工程的规范必须更加严谨,方可将这一缺失弥补,但严谨的规范无法保证质量。从另一个方面来讲,传统的发包方式也存在不足之处,尽管设计相对会较为保守和安全,然而设计者不认识施工者,施工者不一定会接受设计者的理念,设计者所规划的安全机制难以实践。在地铁工程中有来自不同国度的众多设计者以及承包商,每个设计者及承包商都有不同的理念以及不同的做法。理念的不能贯彻常是灾变的原因,如果设计者在施工过程中不能参加监理,这情形会更为严重。
（2）管理系统紊乱,权责不明
在进行工程施工过程中,每个人都要深刻了解其职责以及因疏忽职守所面对的法律责任。权责必须分明,每个人都负该负的责任,而且每一阶层的人员必须有合格的资质才能胜任。
（3）信息不能流通
在项目管理中信息流通具有极为关键的作用,相关安全的信息必须要立即通报,还要进一步将强对监测资料的管理,妥善加以运用。利用现代化计算机技术,能够轻易将监测资料和其他相关信息与地理信息系统结合,利用网际网络通知各单位；还能够利用网际网络预警,保证各单位可以及时应对。
通过对地质勘察资料的分析,南京地铁二号线施工地质条件相对较为复杂,在进行施工时需穿越粉土、淤泥质粉质粘土、粉砂、粉质粘土、粉土夹粉质粘土等地层,并通过文物遗址及其重要建筑。施工难度增大,地下工程施工存在很大的风险。
现阶段,中国的城市化进程不断向前推进,城市交通压力必然会促使地铁建设热潮的产生。而且,由于经济不景气的影响也会使部分承包商偷工减料或降低标准。此时政府更有必要清醒的认识到地铁建设的高风险特性,强化安全意识,加大对各个环节的监管力度。杭州地铁工地事故反映出,政府对地铁建设的高风险特性缺乏清醒认识,未对地铁工程建设的安全引起足够重视。在4亿元大投资启动前夕,杭州地铁事故再次敲响了安全警钟。
3、风险应对
按照风险评估的结果,针对集庆门大街站有可能产生的风险制定并实施相应措施：
（1）受该车站基坑较宽(标准段48.2m)的影响,基坑开挖深度较大,草去长大内支撑体系,优化支撑体系，成为钢筋混凝土支撑梁结合609×16mm钢管支撑的支撑体系,当结构混凝土强度大于80%时再进行支撑撤出,并加大监测基坑开挖的力度。
（2）出于对该地区地下水位较高,土质差,易产生突涌、流砂等现象的考虑,降低地下水低于坑底以下3.0m；此外，通过地铁一号线本地区的车站基坑降水经验,对降水方案进行优化,提高降水效果，保证附近建筑物安全。
（3）由于该段施工期正处于南京梅雨季节,雨水很大程度制约了工程施工的开展,而且该地区地质条件并不好,很容易形成基坑塌方等危险,所以在进行施工时必须要加强雨季防汛工作,使基坑外排水系统处于畅通状态,要对坑边拦截水系统的位置及所需材料数量加以明确。
（4）加大施工监测力度,利用监测所取得的数据,通过相应的手段加以分析计算,对下一阶段工程施工时可能出现的新动态进行预测,为施工过程中优化设计以及合理施工提供可靠的依据,最大程度降低施工安全风险。
四、结语
综上所述，通过实践可以证明地铁隧道施工过程中应用风险管理,将有助于业主及时准确的发现施工过程中所存在的风险,制定并实施有效的风险应对措施来规避风险或降低风险所带来的损失。因此，我们在地铁隧道施工管理中必须要重视风险分析与控制，不断加强风险管理，推动企业快速发展，为我国经济建设贡献新的力量。
参考文献：
杨艳：《浅谈风险管理在地铁隧道工程中的应用》，《山西建筑》，2010年05期
地铁隧道工程篇4
为了准确掌握隧道区工程地质特点、水文地质环境、不良地质情况，对围岩状况进行级别分段，为隧道工程的建设与设计提供科学的工程地质资料与合理有效的处理方案，地质勘察基于遥感判释运用了隧道工程地质调绘、地质钻探、高密度电物探法、地震勘探与钻孔超声波检测、抽水与压水试验、瓦斯检测等多种方式予以综合勘察。
1．1隧道工程地质调绘地质调绘的方法主要包括追索法与路线穿越法，对工程整个地质单元与隧道区两部分控制地质体与不良地质。与以往的方法进行比较，打破了调绘范围的限制，让调绘内容更细致、更准确。通过调绘方式，能够查明岩堆、危岩、软土、瓦斯、地下水等不良地质的分布情况，尤其是在隧道中部发育的岩溶管道水水流方向。隧道工程的地质调绘为下一步工作的实施奠定了坚实的基础。
1．2地质钻探由于隧道区域地层与岩性变化的多样性，进行地质钻探时需要布置多个钻孔，加大钻孔分布范围。钻探方式主要是采用金刚石或合金钻进，一部分煤系地层地带的岩石粉碎，采用的是无水反循环钻进工艺。钻孔的深度除有特殊要求的钻孔外，都应当深入隧道设计标高2m～3m以下。钻进岩芯采取率要求破碎岩层与强风化层不小于50%;完整基岩不小于80%;覆盖层不小于50%。钻探钻进过程中，仔细测定地下水位，并及时记录，记录内容包括岩土分层、地下水位、钻进速率、水的颜色等。利用详细与具有代表性的钻探方式，隧道洞室围岩的岩性与整体情况能够直观显示;利用钻孔实施抽水、钻孔声波测试、压水测试、煤层瓦斯检测等一系列工作，以定性与定量两方面为隧道围岩的分段与分级带来有效的地质依据。
1．3高密度电物探法若存在钻探方式难以查证的地质，则能采用高密度电物探法，物探仪器为拥有我国先进水平的重庆奔腾数控技术研究所研究的wGmD-1型高度探测系统，方法是用α排列方式予以高密度数据采集，采用国际水平的Surfer软件与ReS2DinV软件进行二维电阻率成像反演。能够准确判断地质情况，改善隧道工程施工的危险性，降低严重社会问题的发生率，有时还能避免路线更改，从而节约建设项目的投资资本。
1．4地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速因其隧道区域地层岩性多样化，地表风化程度严重，钻探取芯能力弱，岩芯大多为碎块、砂状以及块状。地质人员大都是通过人为因素来判断岩石风化程度，很少客观判断岩体基本质量，未能科学划分隧道围岩类型。因而，地震勘探与钻孔超声波测井以及探测岩石波速技术逐渐被应用。地震勘探仪器采用的主要方式为折射波法，通过定性划分结合定量指标的整体分析，确定了岩石风化情况与隧道围岩类型，该方式更为合理，更具创新特色。
1．5抽水与压水检验方式若隧道区域属于条带状岩层组成的山岭，其水文地质单元更加复杂，含有较多含水单元与隔水层，其透水性与含水单元具有较大差异。为了能检验出准确的洞身段各岩石的裂隙性与透水性，准确预判隧道涌水量，于钻孔施工结束后分别实施抽水与压水试验。抽水及压水试验使用的是自制提桶与专业高扬程空气压缩机抽水与压水设施，其中提桶抽水试验应用于地下水位浅的地段，空气压缩机抽水和压水设施应用于地下水位深或不存在地下水的岩层内。并且还对一些钻孔实行了将抽水与压水相整合的试验，以便同单一试验进行对比。
1．6瓦斯检验对专门施工的ZK11钻孔，采用一套煤管、一套瓦斯解吸仪、两个取样瓦斯灌予以瓦斯检验，其具体方法为:在钻孔钻遇煤层后，下采煤管采煤同时迅速装灌后封闭，5min内进行解吸，获得现场瓦斯解吸量，最后采用图解法算出瓦斯耗损量，二者相加即为煤层瓦斯逸出量。该方式简易可行，结果接近实际情况，具有相对开拓性。
2关于工程地质环境对隧道工程的影响
在建设长隧道、深埋隧道以及大隧道过程中，会遇到各种各样的地质环境问题，不仅会对工程工期与造价造成影响，还会给隧道的施工与运行带来安全隐患。下述对影响隧道工程的几种地质环境作了探讨。
2．1软土地基在湖相与滨海相等古地质环境中，软土大都沉积在相对停滞与相对运动迟缓的水环境内，此类沉积软土颗粒细软、土质软弱、孔隙度大、含水量高、容易形成蠕变、凝聚力小几乎可以被忽略。在这种地质条件上建设隧道，必须考虑工程的地质问题。1)该地质土性较软，受到隧道重负荷时容易发生沉陷，从而厚度发生改变，形成不均匀沉陷，导致隧道内衬砌等结构发生形变;2)隧道结构会受软土蠕变的影响，及时进行支护与衬砌有重要作用;3)软土一般存在于地下还原环境中，微生物作用容易形成甲烷气体，聚积在软土层孔隙内，隧道挖进时工作人员可能会受甲烷气体的危害，若遇到火源还可能引起爆炸。建设隧道时，对于软土地基，长度不长的隧道应采用盾构穿越更为简易;然而长度过长的隧道，因其软土的蠕变特点，会形成超量切削，导致在隧道盾构掘进的前端会出现蠕变凹槽，如果软土层厚度不够，容易使得上方活河水与海水大量潜入隧道。因此，在海域上存在众多沉积软土地带时，借助盾构穿越软土层，必须充分重视所存在的安全隐患。
2．2砂卵石层地基在多样化地质条件如平原、河流、滨海、盆地中，会存在不同成因的砂卵石沉积层。各地砂卵石层的结构由于沉积时受到古地质地理环境的影响，各结构间存在差异。砂卵石层的沉积韵律和颗粒级配受到沉积时水动力条件的影响。砂卵石层危害隧道工程的几个方面主要是:1)因为隧道施工排水，使得周边砂层的机械塌陷与管涌;2)砂层涌入会引发丰富地下水;3)砂层地质结构的不同，形成不规则沉陷，为隧道带来安全隐患;4)砂层内夹杂的大块卵石，影响盾构施工，严重时会卡住刀片。采用沉管法在湍急河流的砂卵石层中建设隧道，容易使沉管下砂层形成冲刷，损害沉管隧道。在厚砂层上建设隧道时，要注重下述几点:1)抽水起始水位降低引发地面沉降、冲刷、潜蚀;2)进行大量抽水后，水位降低迟缓，产生压力水头，极易使得下方的大量砂层溃入;3)下方存在相对隔水层时，因为上方隧道抽水降低水压，下方高压水汇合;4)透水层凸起，形成众多越流向上补给，影响隧道运行。
2．3碳酸盐岩地层在分布有可溶碳酸盐地层地区，受到不同程度的喀斯特化作用，作用结果为在地表上形成奇特山峰，地下形成多个洞穴与通道。活跃在洞穴和通道中的喀斯特水包括孔隙水与裂隙水等，存在不同的特点。喀斯特水有五个对立统一的特点，具体包括:1)独存与半独存的管道水流和拥有统一水力相关的地下水力面与扩散流同时存在;2)不含水岩体与含水岩体同时存在;3)非承压水流同承压水流之间互相变换;4)层流运动和紊流运动同时存在;5)非均质含水性和均质含水性复杂变化。在喀斯特化地层中，具有相当明显的三相流，即是气体、固体、液体三相物质混合形成的三相流。三相流具备一个重要特性，泥砂等固体流与水等液体流是不能被压缩的，而气体能被压缩，受压气体还会发生多种变化。
3结语
地铁隧道工程篇5
【关键词】地铁隧道；火灾；防火
【中图分类号】U231.+9
【文献标识码】a
【文章编号】1672—5158（2012）10-0199-01
1 城市地铁隧道工程火灾特点
1.1 烟、热危害严重
因地铁出入口少，空气流通不畅，通风不足，氧气供应量不足，发生不完全燃烧，致使一氧化碳、二氧化碳等有毒气体的浓度迅速升高，高温烟气的扩散流动，不仅使所到之处的可燃物蔓延燃烧，更严重的是导致疏散通道能见距离降低，即使在强力照明条件下能见度也只在1.0m以内，影响人员疏散和消防队员扑救火灾。由于地铁的内部空间比较封闭，发生火灾后，烟、热不能及时排出去，使热量集聚，内部空间温度上升很快，发生“轰燃”的时间也比较短，但发生“轰燃”后，由于通风量的限制，轰燃之后的燃烧速度比地面建筑慢，而且燃烧产物中的毒性成分、一氧化碳等浓度较高，散热慢，由烟、热造成的危害更大。
1.2 人员疏散困难
地铁疏散由于受到条件限制，出入口少，疏散的距离较长；火灾时，人员疏散只能步行通过出入口或联络通道，地面建筑火灾时使用的云梯车之类的消防救助工具对地下的人员疏散就无能为力。最重要的是火灾时，平时的出入口在没有排烟设施或排烟设施效果较差时，将成为喷烟口，高温的浓烟的流动方向与人员逃生的方向一致，都是从下至上，而烟气的扩散流动速度比人群的疏散逃生速度快的多，人们就在高温浓烟的笼罩下逃生，能见度大大降低，使人群心理更加恐慌，同时烟气中的有些气体，如氨气、氟化氢和二氧化硫等的刺激使人的眼睛睁不开，使人心理极度恐惧，可能会瘫倒在地或盲目逃跑，造成不必要的伤亡。
1.3 扑救困难
地下建筑的火灾比地面建筑的火灾扑救要困难得多。我国地下建筑发生的数起大火中，最长的一次延烧时间为41天。这次火灾共邀请了28个单位540名专家研究灭火方案，救火人员死亡4人，80多人受伤；抢救和灭火工作十分艰苦。地铁发生火灾时究竟发生在哪个部位，无法直观火场，需要详细询问和研究工程图，分析可能发生火灾的部位和可出现的情况和危险，才能作出灭火方案。而且由于灭火线路少，出入口又经常是火灾时的冒烟口，消防队员在高温浓烟的情况下很难接近着火点
1.4 火灾蔓廷快
隧道内一旦起火，由于烟囱效应，温度和烟气会迅速传播，大部分能量被用去加热通风的空气。此时，顺风侧空气的温度可达到1000℃以上，炽热的空气在流经途中可把它的热量传递到任何可燃的材料上，这样火可以从一个燃料火源跳跃一个长度引燃下一个着火点。这个跳跃的长度约为隧道直径的50倍。由于地铁相对封闭，和外界的联系只有出入口和换风口，故烟、热不能及时排出，使热量聚集，内部空间温度上升很快，地铁工程火灾具有减光性。当烟气弥漫时，可见光因受到烟粒子的遮蔽而减弱能见度大大降低，同时烟气中的有些气体如氨气、氟化氢、二氧化硫等的刺激使人的眼睛睁不开从而妨碍人员的疏散。火灾时的浓烟滚滚使人们的心理产生恐怖感，有的失去活动能力瘫倒在地，有的失去理智盲目逃跑造成不必要的伤亡。正因为地铁隧道的这些特点使得在地铁隧道内消防措施应该采用最技术先进、行之有效的方法。
2 地铁工程的防火手段与发展
我国地铁工程现有的消防设施系统主要有消火栓灭火系统，化学灭火设施，自动报警系统，自动喷水灭火系统，防火防烟分区，防排烟系统，安全疏散和结构耐火的设计。而现在“消”方面在隧道区间主要采用的仍是比较传统的自动报警+消火栓灭火系统，只有在设有商业网点的车站站厅才设自动喷水灭火系统，在车站管理用房和设备用房内，因其设备的特殊性通常采用化学灭火设施。
2.1 消火栓灭火系
消火栓灭火系统目前仍是地铁消防设计中采用的主要灭火工具，因其价格便宜，安装方便而被普遍采用。消火栓用水量按全线同一时间发生一次火灾考虑，消火栓的布置要保证任何位置失火，都能同时有两股水柱到达。
2.2 自动喷水灭火系统
自动喷水灭火系统具有很高的灭火、控火率，且不污染环境，应该有很广阔的应用前景。但目前在地铁工程消防的设计中应用的很少，只有在设有商业网点开发的车站才设自动喷水灭火系统，原因是多方面的。不采用的原因经济上是因为费用太高，在灭火效果上的原因是认为使用自动喷水会使烟气层高度降低，扰乱烟气层的流动规律，不利于排烟和疏散。但是，自动喷水也有很多优点：（1）可扑灭初期火灾，消火栓灭火系统灭火要经历发现火灾、报警、然后消防员去救火。等到消防员赶到出事地点时可能火灾已经发展到无法控制的地步，错失了灭火的良机。而且地铁内着火外部很难发现具体的着火点，又给扑救带来了困难。（2）采用细水雾，可降低烟气浓度，且用水量少。（3）可靠性更高。（4）因地铁建设费用本来就很高，90年代建成的广州的两条地铁线。
2.3 防火分区和防排烟系统
车站每一个防火分区最大允许使用面积不大于1500平方米，采用水幕保护的防火卷帘。防烟分区面积最大为750平方米。发生火灾时，人员的伤亡绝大多数是被烟气熏倒、中毒、窒息所致。因此，地铁工程中的防排烟系统就特别重要。以免影响疏散。安全疏散系统：车站内设最高优先权的防灾广播。且确保车站乘客在6秒内疏散完毕，即列车远期高峰小时满载的乘客和站台上候车的乘客以及工作人员在内全部安全撤离，设计时确保下车乘客至就近通道和楼梯问的最大距离不超过50m。
2.4 结构耐火设计与性能化防火
地铁的地下工程及出入口、风亭、地面车站均应按一级耐火等级设计，装修材料按一级防火要求。采用钢筋混凝土结构，且要对钢结构进行防火保护处理。地铁工程火灾的防护应严格执行地下工程防火规范，贯彻“预防为主，防消结合”的方针，进一步完善人防工程防火设计及施工规范，尽快组织专家编写地下工程的消防设计规范和施工技术规范。随着社会经济的飞速发展和建筑科技的长足进步，新型建筑的大量出现使性能化防火设计成为一种新型的防火设计方法。
3 结论
因为传统的处方式设计已经不能满足新型建筑的防火需要。但在地铁防火设计中，性能化防火设计采用的还很少。在我国，性能化防火设计方法已受到越来越多的人们的重视，发展与采用性能化防火设计已成为人们的共识，制定性能化防火设计规范也成为许多学者和设计人员谈论的重要话题。
参考文献
地铁隧道工程篇6
【关键词】地铁换乘车站与市政隧道资料收集站位选择结合形式换乘关系
一、前言
随着经济发展及城市规模的快速扩张，为了解决日益严重的交通拥堵问题，地铁及市政隧道等市政工程正处于高速建设阶段，因地铁及市政隧道工程均沿城市主干道敷设，地铁换乘车站越来越多，同时它们与市政隧道的交集越来越多，随之而来的是工程的设计越来越复杂。本文主要针对地铁乘车站与规划或正准备实施的市政隧道结合体进行论述。
二、设计特点
1、复杂性
影响方案设计因素多，较单一地铁车站及市政隧道更为复杂。
2、一次考虑到位，分期实施
地铁换乘车站与市政隧道结合工程一般为三个单体工程的结合体，应根据规划情况确定建设时序，而工程设计时需一次考虑到位，充分研究工程的可实施性，从而明确工程实施分期范围，尽量减小近期工程的投资。
3、综合投资兼顾地铁车站功能
本工程需是综合投资与地铁车站功能的完美结合，在综合投资尽可能小的情况下获得较好的地铁车站使用功能及换乘功能。
三、设计前准备
设计前准备主要内容为收集及掌握资料，主要需收集资料有地铁车站站址环境、地上构（建）筑物、周边规划、道路交通、地下管线、市政隧道相关技术资料、客流资料、配线形式及其他地铁相关技术资料等。
四、设计技术要点
1、根据收集资料分析确定工程设计的重难点
（1）地下管线
地下管线主要决定地铁车站站位及整个地铁与市政隧道结合体的覆土及埋深，而一般市政隧道位于城市主干道路中。
（2）市政隧道相关技术资料及地铁车站配线形式
往往很多市政隧道均处于规划意向阶段，相关技术要求并不明确，因此此处作为工程设计的重难点列入。在此情况下，应及时建议业主提请规划部门明确市政隧道是否实施及相关技术要求，同时应咨询具有同类隧道设计经验的单位进行前期设计。
配线形式也是决定结合体方案及规模的重要因素，如不明确，很容易造成设计方案的反复，因此在设计之初应提请业主尽快明确。
（3）地铁车站站位的选择
地铁车站位的选择主要受地上构（建）筑物、地下管线、客流及市政隧道的影响，需根据以上资料合理确定地铁车站的站位。
（4）结合形式的选择
根据市政隧道的规划情况确定市政隧道与地铁车站的空间关系，如市政隧道仅下穿单个路口，市政隧道埋深较浅，应采用市政隧道在上，地铁在下的空间关系；如市政隧道长度长、规模大，则可采用市政隧道在下，地铁在上的空间关系，此种关系对地铁影响较小。同时需根据地铁车站站位与空间关系的选择来确定合理的结合形式。
（5）换乘关系的选择
换乘形式常见的主要通道换乘和节点换乘两种，节点换乘又包含平行换乘、岛岛换乘，岛侧换乘。
节点换乘根据两站站台相交形式的划分，换乘形式又可分为“十”字形换乘、“t”形换乘及“L”形换乘。设计人员需根据设计边界条件选择合理的换乘关系。
2、站位的选择
（1）车站与下穿隧道平行
下穿隧道一般位于地下一层，地铁车站位于其下方，此种情况下应考虑车站跨路口设置，便较好的吸引路口四个象限的客流。
（2）车站与下穿隧道相交
车站跨路口设置则可充分吸引路口四个象限的客流，但下穿隧道位于车站站厅中部，使车站站厅形成两个端站厅，车站的使用功能略差。
车站不跨路口设置则可使车站站厅位于下穿隧道一侧，虽车站使用功能好，但客流吸引较差。
是否跨路口设置尽管需根据各地设计习惯及民众对端站厅的认知决定，但笔者认为应尽量考虑跨路口设置，完善客流吸引功能。
3、结合型式的选择
为减小结合体的底板埋深，应尽量考虑下穿隧道底板与车站顶板合建。
（1）车站与市政隧道平行，市政隧道位于地下一层，地铁站厅层位于地下二层，地铁站台层位于地下三层，其结合形式如图1所示。深圳市城市轨道交通11号线南山站工程即采用这种形式，如图2所示。
图1车站与下穿隧道平行结合形式横剖面图2南山站与市政隧道横剖面
（2）车站与市政隧道相交，市政隧道与地铁车站位于地下一层，地铁站台层位于地下二层。
地铁车站跨路口设置，则市政隧道将地铁站厅层隔断，东莞市城市快速轨道交通R2线工程旗峰公园站即采用此种形式，其结合形式如图3所示。
地铁车站不跨路口设置，则地铁车站公共区公位于市政隧道一侧，长沙市轨道交通5号线工程晚报大道站即采用此种形式，其结合形式如图4所示。
图4所示为车站站厅及站台不跨路口，将活塞风道设于路口另一侧，如设计边界条件不允许，可考虑将车站完全置于市政隧道一侧。
4、换乘关系的选择
地铁换乘形式有很多种，设计人员应根据设计边界条件合理选择换乘形式，总的原则是：
（1）换乘车站为近期线应考虑节点换乘，近期实施车站应预留地下三层换乘节点；
（2）换乘车站为远期线应考虑通道换乘，近期实施车站在站厅预留换乘通道接口。
5、换乘车站功能的优化
换乘车站与市政隧道结合工程空间关系较为复杂，为减小综合体的综合投资，必然造成地铁车站功能的下降，因此需考虑措施完善车站功能。
（1）地铁车站跨路口设置，市政隧道将车站站厅分为两个端站厅，造成车站两端无法连通，使用不便，因此需新建一连通道将两端站厅进行连通。
（2）换乘车站与市政隧道结合工程的空间关系一般地下一层为下穿隧道，地下二层、地下三层分别为换乘车站的两条线的站台层，故换乘站的两站站厅不在同一层，两站出入口的提升高度也不同，如两站均采用一次提升到位方案，则造成两线出入口相对独立，无法连通共用，故建议站厅位于地下二层的车站出入口分段提升，中间与同一象限的换乘车站出入口相连，完善出入口流线。连通形式主要有两种，如图6、图7所示。
五、结束语
以上为笔者对地铁换乘车站与市政结合工程的实际设计经验的一些总结，希望能对类似工程设计起到一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]北京城建设计研究总院，GB50157-2013，《地铁设计规范》
[2]深圳市城市轨道交通11号线南山站初步设计、施工图设计文件，中铁隧道勘测设计有限公司
地铁隧道工程篇7
关键词：开挖卸荷效应地铁隧道数值分析
中图分类号：U45文献标识码：a文章编号：1672-3791（2016）09（b）-0048-02
随着经济的快速发展，我国的地铁建设越来越多，施工安全问题受到越来越广泛的关注。而计算机技术应用推进了数值模拟方法的发展，该方法可以模拟隧道施工中的开挖面空间效应，与实际工程较为符合，被认为是现阶段解决隧道工程中各种问题的最有效的方法之一。
1地铁隧道施工中的开挖卸荷效应
地铁隧道施工处于地下，原来岩石的应力和施工中的支护力在加载上是不具同步性的，通常是“先受力、再开挖、最后支护”，开挖施工中首先加载的是原岩应力，在该力加载上一定的时间后，支护力才能加载上去。C合考虑地铁隧道施工现场的条件以及各种参数，促使土体形成产生最原始的应力场，然后在土体处于原始应力的情况下，实施隧道的分步骤开挖施工。值得注意的是，在开挖施工的过程中，由于开挖层面上受到一定的推力，前面还没有开挖的土体会产生一定的支撑力，所以，开挖施工后周围岩石的弹塑性会发生变形，并且随着距离开挖面的不同，变形程度会发生不同的变化。
2开挖卸荷效应的作用过程及数值模拟案例
2.1开挖卸荷效应的作用过程
（1）开挖环节。
在盾构刀盘推进的过程中，开挖层面上的土体逐渐被清除，这就产生了临空面。但是，盾构机产生的推力会在一定程度上起到支撑开挖面的作用，促进开挖面保持一定的稳定。通常情况下，盾壳的直径是小于盾构刀盘直径的，再加上土体开挖时超挖等问题的影响，土体、盾壳两者之间会产生各种各样的空隙，该空隙通常是环形的，并且呈现出上大下小的规律。这时的土体是处于临空状态的，会马上产生弹塑性变形，一直到空隙被填满，也就是土体接触到盾壳甚至压实为止。在该环节中，开挖步数的确定是根据围岩弹塑性变形的程度来确定的。在开挖施工之后，当围岩产生的变形充满了土体、盾壳之间的空隙时，这是划分该环节的标准。
（2）临时支护环节――增设盾壳。
在土体、盾壳之间的空隙被填满使得两者相互接触时，盾壳就会具备暂时的支护功能，起到一定的支护作用，并形成相应的支护反作用力，来防止土体弹塑性变形的持续发生，一直到土体、盾壳处于平衡的状态。在该环节中，通常按照盾壳长度来确定增设盾壳的步数。
（3）临时支护环节――移除盾壳。
在盾构机不断推进的过程中，衬砌管片在离开盾尾的时候，可能会因为盾壳厚度、管片和盾壳间空隙等的影响，进而导致临空面的产生。为了在最大程度上避免地层的变形，通常会采取盾尾注浆的措施。
（4）永久支护环节――增设衬砌管。
在管片、土体之间的空隙被浆液填满使得两者接触时，管片就会具备永久支护的功能，并起到一定的支护作用，同时产生相应的支护反作用力，防止土体进一步发生弹塑性变形，一直到土体、管片处于平衡的状态，变形不再继续。在该环节中，通常情况下按照开挖的长度来确定管片支护步数[1]，如图1所示。
2.2开挖卸荷效应的数值模型的建立
经过以上4个环节的区分、实施，可以实现基于开挖卸荷效应的地铁隧道施工过程数值分析。由于FLaC3D现在还不能对盾构机推进过程进行直接的动态模拟，因此要对其进行一定的简单化处理。一般情况下是将推进过程视为非连续的，是一个逐步推进的过程，并将每次向前推进的距离视为1个衬砌管片的宽度。根据上述4个阶段，在初始地应力条件下对整个隧道施工进行模拟，在每一段过程中的不同时间点均会产生开挖卸荷效应，对上述4个阶段进行不断循环，也就是盾构机不停地向前推进的过程。图2是以某地铁隧道为案例的开挖卸荷效应的FLaC计算中的应力和位移图片。
3影响开挖卸荷的主要因素
3.1注浆对地表沉降的影响
增设管片衬砌的时间会明显影响地表的沉降。据相关研究表明，当增设管片衬砌的时间比较晚时，最大沉降值会大约提高13mm，与总的沉降值相比，其增加的程度比较大，而增设管片衬砌时间的早晚主要表现在填充浆液后孔隙没有被充满的大小。增设管片的时间越晚，表明没有被浆液填充的孔隙越大。
3.2支护时机对地表沉降的影响
在开挖卸荷数值模拟的过程中，增设盾壳的时间会明显影响地表的沉降。据相关研究表明，当增设盾壳的时间比较晚时，最大沉降值会大约提高15mm，与总的沉降量相比，其增加的程度比较大，这一现象说明支护的时间会明显影响地表的沉降。
3.3开挖工作面对开挖卸荷数值模拟的影响
据相关研究表明，与保持开挖面稳定时需要的最小支护力相比，如果开挖工作面上的支护力偏大，那么随着开挖面逐渐向前移动，在开挖面前面的地表会产生隆起的现象，在开挖面经过此处时，地表会产生下沉的现象，而开挖面后方逐渐稳定。但是，当开挖工作面上的支护力偏小时，那么随着开挖面逐渐向前移动，在开挖面前面的地表不会产生隆起的现象，会产生持续沉降的现象，一直到开挖面后方逐渐稳定[2]。
4结语
通过将地铁隧道开挖卸荷还分成4个环节，对开挖卸荷效应进行了数值模拟，而且相关研究表明其模拟结果会受到多种因素的影响。所以，在地铁隧道施工中应当选择合适的平衡力、把握好注浆与支护的时机、减少超挖现象等等，为地铁隧道的开挖施工提供一定的理论依据。
参考文献
地铁隧道工程篇8
【关键词】隧道渗漏水；地铁道路；成因分析；治理技术
1.引言
近年来，为了适应经济快速发展对于交通基础设施的需要，我国地铁轨道交通设施建设里程高速增长，相应地为了解决我国复杂的地理地质条件，地铁隧道建设数量和建成里程数也不断增加。这些都为保障我国国民经济的持续健康地快速发展奠定了强有力的硬件基础。但是，不可否认、的是，伴随着地铁隧道的建成运营，一系列严重的工程问题也暴露出来，其中，地铁隧道渗水问题就严重地影响了地铁路段轨道交通安全，造成了一系列的交通隐患和生命财产损失。因此，必须结合我国的地铁隧道工程渗漏水现状，对隧道渗水的形成机理进行深入研究，找到有效的治理方法，增强隧道的防渗水能力，从而保障我国地铁路段轨道交通安全畅通，确保国民经济持续健康发展。
2.我国地铁隧道渗水现状
新中国成立以来，我国轨道交通基础设施建设快速发展，建成了一系列的轨道基础设施，其中，地铁隧道工程就占据了很大比重。并且，中华人民共和国交通运输部近日的《交通运输“十二五”发展规划》中提到，到“十二五”期末，我国基本建成国家高速公路网，总里程数将达到10.8万公里，覆盖90%以上的城镇人口在20万以上的城市。由此，我国轨道交通隧道工程的建设也必将不断增长，但由于我国国土面积广大，地理条件复杂，隧道工程所处地质环境也越来越复杂，我国轨道隧道工程渗漏水情况十分普遍。
从我国现已建成的地铁隧道来看，由于大多数都没有进行防水处理，渗漏水现象都十分严重。而近年来一些新建的地铁隧道工程，由于管理运营维护等的不完善，大约1/3在隧道运营期间出现了不同程度的渗漏水现象，影响地铁隧道的使用寿命和正常通车条件。
3.地铁隧道渗水危害
隧道渗水将导致很大的危害，主要表现在一下几个方面：
（1）地铁隧道渗水、道床翻浆冒泥造成轨道线路积水，隧道顶滴水更会造成地铁接触网漏电，影响地铁行车安全。
（2）隧道渗水尤其是当围岩附近的地下水具有侵蚀性时，会加速工程内部加固钢筋、衬砌以及内部设施的腐蚀，对隧道工程的结构可靠性、安全性以及设备的耐久性等都会产生严重危害。
（3）如果隧道渗水发生在隧道施工时，会增加施工难度，恶化施工环境。其中，最突出的特点就是对初次喷涂混泥土质量和掌子面的稳定性的影响，尤其当掌子面周边涌水渗透压过高时，极易造成掌子面坍塌，影响施工质量。
（4）冬季冻融的地铁隧道渗水侵蚀围岩和衬砌之间的空隙，并且不断在反复的冻胀的过程中会引起衬砌结构的开裂，从而影响隧道工程的结构稳定性。
由此可见对地铁隧道渗漏水的研究已经刻不容缓。
4.地铁隧道渗水成因分析
由于地铁隧道工程是涉及众多因素的复杂地下线系统轨道交通设施，关系到各种复杂的地上地下的地理地质环境条件，造成了隧道渗水原因的复杂性和多样性，包括勘测、设计、施工、管理和工程材料等。
5.1勘测方面
地铁隧道工程多处于水文地质条件复杂的地下环境，对其全面精确的的勘测是十分困难的。早期地铁隧道工程基本采用较为简单的踏勘、初勘、详勘进行勘测，难以满足地质条件复杂、通筑深度大的隧道的勘测要求，无法给后期的设计提高全面可靠的设计参数，也造成了后期施工中由于勘测不全而形成的对岩石完整性、地下水径流的二次破坏，为隧道渗水埋下了隐患。
5.2设计方面
地铁隧道的建设必然会造成已经处于动态平衡的地下水渗流场的失稳，地下水侵蚀隧道结构。早期在设计中对地下水以排为主，但依然难以解决地下水向隧道区域汇集、渗出，渗水含有大量泥砂，容易堵塞排水管道，引发隧道衬砌渗漏。
5.3施工方面
隧道防排水施工中常出现以容易引发隧道渗水的工程问题：（1）隧道中应对沉降缝、施工缝等采取的防排水措施不过关。（2）浇注混凝土之前，没有及时排出围岩裂隙水，导致混凝土的水灰比的改变，出现混凝土离析、孔眼等现象。（3）防水板施工过程中，拐角处、破损处采用的手工热融焊接满足不了防水焊缝的密封要求，且防水层在施工时易被破坏。
5.4管理方面
隧道防排水工程缺乏严格的施工管理和必要的监督检测手段，使得本来就是隐蔽工程的隧道防排水系统工程质量难以保证，为隧道渗水留下了隐患。
隧道的防排水工程是一个复杂的整体系统，其中的各个环节都必须运行良好。如果在运营管理中某一环节封堵，就可能影响其他环节的排水，产生连锁反应，导致隧道渗水。
5.5防水材料方面
由于我国目前存在的防水材料检测项目与工程设计要求脱节的现象，使得隧道工程防水材料的防水性能难以满足工程实际的需要，造成了隧道防排水体系的工程质量难以保证。
5.隧道渗水的治理技术
6.1提高勘测精度
首先，地质勘测要贯穿于隧道施工的始整个过程。针对施工中出露的地质现象对设计进行修正。其次，使用地质雷达在隧道工程中进行超前预报。最后，二次设计要考虑合理的安全系数以确保隧道结构的可靠性。
6.2优化地铁隧道设计
隧道设计需避开建筑、桥梁的基础。排水系统需与城市市政排水相通而又不影响其正常功能。隧道防排水系统设计要依照“防、排、截、堵相结合”的原则，防排水体系设计为“一堵两排两防”的圈层构造，先用一圈围岩注浆堵水，然后喷射混凝土与防水层间、防水层与衬砌间形成两圈排水，专用防水层和衬砌混凝土两层防水。特别是要对对砼板体合理设置诱导缝，从而释放变形产生的附加应力。这样就有效防止了隧道渗水的发生。
6.3提高施工质量
完善隧道工程施工监理制度，严把质量关，严格把控建模、浇筑、振捣，少留施工缝。及时发现并排除工程问题；提高施工技术和施工人员的工程质量意识，保证工程质量。
6.4加强隧道运营管理
隧道工程建成运营之后要定期进行巡查养护，确保排水系统通畅，避免因地下水堵塞引发的隧道渗水。
6.5使用优质防水材料
在保证隧道工程用防水材料具有优良的的耐酸碱、抗水渗透和耐久性的条件下，综合考虑防水材料的对外界温度和外力的适应性环保性、经济性，根据隧道排防水工程的实际需要和工程设计的具体要求选用符合工程标准的防水材料。
6.结语
地铁隧道渗水严重影响隧道工程质量和隧道交通工程可靠性，隧道防排水工程是一个复杂而重要的系统，必须在勘测设计、施工监督、运营管理等方面严格管理，才能有效地防止隧道渗水，保障地铁隧道路段的轨道交通安全可靠。
参考文献：
[1]李硕金.轨道交通中隧道渗水浅析[J]中国高速公路，2013（3）：53-42.
[2]鲁晓平.地铁养护管理体会[J].地质出版社，2005（2）：39-40.
地铁隧道工程篇9
关键词：地铁隧道台阶法施工数值模拟剪切应变
中图分类号：tU443文献标识码：a文章编号：1674-098X（2015）04（b）-0054-02
地铁隧道已成为特大型城市、省会城市和经济发达的沿海城市的主要交通运输手段。地铁规划、设计和施工需要消耗大量资源，而且由于各地区的工程地质水文差别巨大、周围环境也各不相同，施工时容易发生周围岩体变形过大、甚至发生塌方破坏的危险，因此对地铁隧道施工过程中产生的位移场、应力场和剪切应变场进行深入分析，研究其变化规律成为重要的工程问题[1-3]。
文献[4]对软弱围岩隧道台阶法施工进行了分析，并对不同台阶高度选择值进行了数值模拟，分析了不同台阶高度选择值对拱顶位移和掌子面挤出变形的影响，得到了一些有益的结论。文献[5]针对Ⅳ级以上围岩软弱破碎，岩土体强度低等特点，对某隧道CRD法与上下台阶法开挖进行了数值模拟，分析了隧道开挖过程中围岩的应力、位移及塑性区发展情况。
1工程实例
本区间起于张士站东端，沿开发大路向东前行，在辽宁金帝建设集团股份有限公司第二建筑工程公司材料供应处前，线路略向右偏，后折向北，穿越沈阳市西部石材市场进入太湖街，沿太湖街至沈新路站。隧道采用暗挖法施工，马蹄形断面，复合衬砌。线路呈“∨”坡，隧道结构底最大埋深19.634m（覆土厚度13.184m），最小埋深13.524m（覆土厚7.074m），平均埋深16.580m（覆土厚度10.130m）。
2台阶法施工模拟
2.1建立模型
本次数值模拟采用沈阳地铁一号线工程某段作为数值计算的原型，按照三维模型建立地铁隧道有限元模型，本次地铁隧道模型的总高度为40m，地铁隧道横向宽度取50m，前后方向取20m，这主要考虑到较小的尺寸会产生明显的边界影响；数值模型的节点总数为13241个，总单元个数为10800个。
2.2本构模型及参数选取
本次数值分析采用摩尔-库伦本构模型，这是由于摩尔-库伦本构模型可以较好地模拟岩土材料的摩擦特性。摩尔-库伦本构模型是一种弹-塑性本构模型，在应力-应变曲线达到屈服点之前，力与变形保持线性关系，卸载后无残留变形；屈服之后，应力-应变曲线不再保持一一对应的关系。相关物理力学参数见表1所示。
2.3边界条件及开挖过程
本次数值模型的边界条件如下：左右采用约束x方向位移，前后采用约束y方向位移，上顶面为自由表面、无约束，底部采用约束z方向位移，称之为箱型边界条件；开挖过程如下：首先开挖上台阶并保留核心土，支护；然后开挖核心土；最后开挖下层台阶，并支护。
3结果分析
3.1竖向位移分析
不同开挖及支护阶段，地铁隧道竖向位移云图如图2所示。通过分析图1（a）可以发现：在地铁隧道台阶法开挖第一阶段，拱顶下沉约为1cm左右，发生在拱顶正上方；拱底底鼓约为11.0cm左右，发生在预留核心土部分，在拱底中心底鼓最为严重；在地铁隧道台阶法开挖第二阶段，拱顶下沉没有发生太明显变化，但随着核心土被挖掉，拱底底鼓情况更为严重，应及时支护。在地铁隧道台阶法开挖第三阶段，地铁隧道的拱顶、拱底的变形都逐渐趋于稳定。综上分析可以看出：在预留核心土台阶法施工的过程中，第一次开挖的过程中，拱顶、拱底发生的变形最大，地铁隧道最容易发生破坏，施工时应特别注意。
3.2竖向应力分析
不同开挖及支护阶段，地铁隧道竖向应力云图如图2所示。通过分析图2（a）可以发现：在地铁隧道台阶法开挖第一阶段，在地铁隧道两帮与隧道地面的交接处发生应力集中，且集中现象较为严重；核心土部分竖向应力约为0kpa，这是由于核心土上部没有约束；在地铁隧道台阶法开挖第二阶段，地铁隧道两帮与隧道地面的交接处应力集中现象得到缓解；在地铁隧道台阶法开挖第三阶段，地铁隧道两帮发生一定的应力集中，但较前两次开挖时的应力集中现象明显减轻，也可以看出地铁隧道拱顶受力状态明显比地铁隧道拱底受力状态有利。
3.3剪切应变增量分析
不同开挖及支护阶段，地铁隧道剪切应变云图如图3所示。通过分析图3（a）可以发现：在地铁隧道台阶法开挖第一阶段，在地铁隧道两帮与隧道地面交接处的剪切应变增量较大，并形成一个双曲线形状的剪切带，说明在两帮处容易发生剪切破坏。在地铁隧道台阶法开挖第二阶段，剪切带有变大的趋势，说明开挖对围岩应力状态造成了不利影响；在地铁隧道台阶法开挖第三阶段，剪切带扩大并逐渐趋于稳定，在地铁隧道两帮处形成双曲线类型的剪切带。
3.4拱顶竖向位移分析
地铁隧道拱顶位移随时间变化规律如图4所示。由图4可以看出：在台阶法施工的第一阶段，拱顶竖向位移增长最快，并增长速度逐渐变小；数值模拟显示24h后拱顶位移能达到总沉降的70%～80%，而后期沉降相对较小；监测数据与数值模拟大致相同，但监测数据显示约5day后沉降才趋于稳定，这与数值模拟存在一定的出入。
4结论
该文基于拉格朗日有限差分程序FLaC3D对预留核心土台阶法施工进行了数值模拟，得到了主要结论如下：
（1）通过对地铁隧道竖向位移云图分析可知：在预留核心土台阶法施工的过程中，第一次开挖的过程中，拱顶、拱底发生的变形最大，地铁隧道最容易发生破坏，施工时应特别注意。
（2）通过对地铁隧道剪切应变增量云图分析可知：在地铁隧道台阶法开挖施工过程中，将会在两帮处产生一个双曲线形状的剪切带，随着开挖逐渐扩大并最终趋于稳定。
（3）拱顶位移表明：台阶法开挖施工开始时，拱顶位移增长速度较大，随时间增长变形速率逐渐减小，并趋于稳定。
参考文献
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[3]霍润科，于振振，岳齐贤.隧道台阶法施工的数值模拟与分析[J].水利与建筑工程学报，2011（1）：6-9+46.
地铁隧道工程篇10
【关键字】铁路隧道；施工技术；探讨；支护
中图分类号:F530.34文献标识码：a
0.引言
目前，我国的铁路总里程已经突破十万公里，铁路网的建设已经位居亚洲第一，铁路实力让世界惊叹。随着我国经济的不断发展，以及对西部大开发的推进，铁路建设紧跟国家政策和时展，鉴于西部地区特殊和复杂的地理环境，拥有很多的山区，所以铁路建设面临着很多的隧道工程，尤其是一些很长很大的隧道建设。所以，对铁路隧道施工技术进行探讨很有必要，
1.我国铁路隧道的未来发展趋势
随着西部大开发的推进，以及我国铁路建设的不断发展，铁路的修建已经从平原进军到山区地段，所以隧道工程将会越来越多，这就考验我国铁路建设的施工技术和能力。所以，未来我国的铁路隧道将会出现又长又大的隧道工程，考验着我国铁路建设队伍的选线灵活度，考验着我国的铁路队伍的智慧。
2.铁路隧道施工的简要介绍
由于铁路隧道一般是穿越山区和丘陵地带，所以，跟平原相比，建设铁路需要首先采用钻爆方法进行开挖。钻爆方法指的就是隧道施工中，首先需要采用钻孔、然后装药，进行爆破的方式进行隧道内部的一个施工。当然，由于我国山岭地区较多，以及科技力量的不断雄厚，采用的钻爆方法很多，比如光面爆破、微差爆破等，这些爆破方法都能够很好节约成本，降低很大一笔资金和费用。当然，采用哪一种爆破方式具体还是要根据铁路建设的具体地段，不同的铁路建设地段地理条件和地质情况不同，而且断面大小也无法进行预测，只能根据具体情况在进行相应的爆破方法选择，选择字号还要进行相关的实验，要制定爆破方案，如果不合适要及时进行的修改，从而使得爆破成功，以便于铁路隧道的施工。
3.超前支护
铁路隧道施工需要进行超前支护，主要就是针对特殊的施工地段，比如施工地段中存在着软弱不良的地层表面，需要采取相应的辅助施工措施，防止出现施工过程中的塌陷状况。当然，超前支护需要提前进行设计，需要讨论参数是否科学和合理，需要进行及时的核实和检验，以便进行方案的更改和优化。目前，超前支护的主要施工工艺包括以下几种。
3.1利用注浆进行加固
利用注浆进行加固主要就是发挥注浆设备的作用，将浆液提前配置到最佳比例，然后注入地层当中，浆液进行凝胶之后，就会发挥其作用，主要就是填充裂隙，而且还会将砂土颗粒进行粘结，同时，还会提高岩体的稳定效果和能力，一定程度上对施工起到稳定作用，具有一定的防水功能。注浆加固的具体操作步骤，首先需要确定进行施工的地理条件如何，以及施工前需要查看设计图，以及注浆材料的配比是否符合设计要求，做好这些检查之后才能开展后续的施工工艺。其次，要对注浆进行试验，从而检验注浆参数，做到一个及时的修改和变动，检验合格之后再进行施工作业。
3.2超前小导管
在隧道开始正式挖掘之前，可以利用超前小导管进行超前支护，也就是沿着隧道外面打入带孔的钢管，当然是要严格按照一定的角度进行开挖，然后将浆液注入到钢管内部，并且和钢架练成一体，从而对岩石进行有效的加固。超前小导管也需要根据具体的地质和地形进行选择，特别软弱的地段需要做双层小导管进行加固。具体的施工程序是进行钻孔，第二是清洁小孔，第三是顶管，第四是将浆液注入孔内，。
3.3利用大管棚。
隧道洞口埋深较浅的情况下，就需要利用大管棚，因为岩石风化较高，所以在进洞之前需要做大管棚支护，从而保证在隧道内的施工作业一直安全进行。具体的施工过程就是首先进行测量然后防线，其次施做套拱，再次是进行钻孔，然后顶管在进行浆液的注入。不妥要注意套拱施工中需要在拱架上安装导向管，需要两米左右，要在架内浇筑混凝土。同时，施工的具体过程中需要对套拱施工中导向管安装内角进行控制。
4.铁路隧道施工的一些开挖方法
4.1方法之一——中隔壁法
面对iV到V级别的围岩，通常需要采用中隔壁法。也就是铁路隧道施工可以将隧道内部分为两部分，同时进行开挖，这种方法就是中隔壁法。其具体的施工方法如下：第一，在隧道的一侧进行开挖，同步进行的就是喷锚支护，然后施做中隔墙壁，将这个墙壁作为临时的支护。第二，在利用分台阶将隧道的另一个侧面进行开挖，当然，要确保分布的次数两边是相同的，确保两边的支护形式也是一样的。两侧之间的间隔应该保持在30米到50米之间，不能太长或者太短。当然，中隔壁法也可以用于一些浅埋地层的隧道施工。
中隔壁法的具体施工过程，需要注意以下几点，首先是对各个施工过程进行严格和全程的监督和管理。其次是确保施工的质量，保证不同的施工程序之间形成一个有机的联系。再次，开挖之前要做好相应的准备，对地形和地质进行一个详细的监测。
4.2方法之二——全断面法
铁路隧道施工中，也会有一些地质较好的围岩，一般面对地质较好的i级别和ii级别的围岩，通常不需要采用中隔壁法，而是全断面法，这样施工的速度会比中隔壁法快很多，因为主要的施工设备是大型的机械设备。全断面法主要是讲隧道进行一次开挖，成型之后进行第二次的衬砌和施工，当然全断面法施工之前也需要做好相应的设计工作。为了保证全断面法的顺利施工，保证其施工质量，并且提高其施工速度，可以采用深孔爆破技术，采用先进的机械设备，从而开挖支护平行作业等技术。因为全断面法施工较为简单，而且速度较快，不需要耗费过多的人力财力和物力，所以很多铁路隧道的施工单位都喜欢采用这种开挖方法。
5.总结
铁路隧道的开挖方法还有许多，比如台阶方法、双侧壁导坑法等，这些方法都需要一定的技术要求。铁路隧道的施工技术还有很多，比如铁路隧道的防排水工作也需要很多的技术，要确保施工过程中防排水工程的施工质量，保证排水通畅；铁路隧道的支护施工能够保证铁路隧道使用性，只有做好这些具体的施工工艺和程序，才能提高铁路隧道施工的整体质量。
【参考文献】
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[3]管德鹏,倪光斌.完善施工工艺标准加强施工过程质量控制——《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》主要内容介绍[J].铁道标准设计.2009(03)