公路隧道施工的动态设计技术分析

　　摘要：公路隧道工程，是公路这一关系社会公共利益、公众安全的基础设施项目的重要组成部分。随着土木工程科技技术的持续发展，公路隧道的施工技术也得到了不断地开发，科学地分析公路隧道施工的动态设计技术，有利于推动现代交通工程建设的可持续发展。
　　关键词：公路隧道，工程施工，动态设计
　　前言：公路隧道工程，做为公路这一基础设施项目的重要组成部分，其施工与设计的科学合理性，直接关系到人民群众的生命财产安全，影响着社会经济的良性发展。
　　1.公路隧道施工实施动态设计的必要性及特征
　　目前，随着土木工程科技的不断创新和研发，“新奥法”作为公路隧道工程的施工新技术，在路桥工程设计中被广泛应用。新奥法隧道工程施工技术的设计原理，是根据工程地质环境的前期钻探勘察获得的信息资料，采取工程类比法进行设计。由于隧道工程地质环境条件的复杂性和不确定性，在隧道施工过程中往往会遇到岩层断裂、破碎带、瓦斯聚集、风化层严重等不同的特殊性地质变化，现代的技术条件下，地质勘探技术不可能完全真实地反映出隧道地质的变化情况，因此，为满足公路隧道施工所面临的实际工况要求，必须进行针对性的、合理的动态设计。
　　动态设计，是在动态过程中针对具体目标的实际复杂变化情况，所实施的调整性设计。公路隧道施工动态设计是在原有设计方案的基础上，对衬砌结构进行合理性修改，以便适应更为实际的地质围岩环境。相关动态设计决策机构根据隧道施工过程中所反馈的各种地质超前预报、监控量测数据和实际地质变化等各种有效信息数据进行分析与比对处理。根据地质变化情况，对隧道施工的技术、断面开挖程序、爆破参数以及支护方式等进行合理的调整，以保证隧道施工的安全性和稳定性，然后按照现行规范要求，督促原设计部门针对施工设计方案进行修改，经主管机构审定，相关单位在实施过程中，依据修改后的设计方案，再次获取信息进行循环式反馈、调整或修改的动态管理，直至工程完工运行。
　　2.超前地质预报分析
　　2.1断层参数预测法
　　由于隧道内岩溶陷落柱、溶洞暗河等不良地质多数与断层破碎带有关，利用断层构造带内的特殊节理及其集中分布的规律性特点，通过技术预算，进行超前预测隧洞断层破碎带的位置和规模，依据地质学原理，推断其它不良地质体的情况。
　　2.2超前钻探预测法
　　根据施工要求，在掌子面进行若干地质钻孔，记录钻孔施工信息并进行相关力学试验，获取地层岩性、力学参数、裂隙分布、节理发育等地质内容，同时观测掌子面前方涌水状态，以此判断隧道前方围岩级别及各种地质病害的定位。
　　2.3TSP超前预报法
　　TSP超前地质预报，是利用地震波在不均匀地质结构中产生的反射波特性，判定并预报隧道掘进面前方及周围邻近区域的地质状况，具有适用范围广、预报距离长、施工干扰小的特点，是目前地质勘测领域中最为先进的技术。
　　2.4地质雷达预测法
　　采用高频电磁波技术进行地下界面扫描，检测地下介质的地质特征和岩性分布，探测其内部结构形态。地质雷达预测技术能发现隧道施工开挖面前方二、三十米地层的变化，对于断裂带含水带、破碎带地层具有很好的预报效果。
　　2.5地质编录预测法
　　地质编录预测法又称掌子面地质素描技术，主要是通过对公路隧道掌子面已经显现外露的地质岩体进行及时的观测与编录，并根据相关数据信息，利用地质学原理，对掌子面的出露地质体向掌子面前方延伸状况进行科学的推断。
　　3.施工监控量测分析
　　3.1监控量测的计划
　　隧道施工现场的监控量测计划，应根据施工隧道的地质岩层结构条件、爆破参数、开挖支护类型和施工技术等相关条件进行合理规划。其内容应包括隧道施工的监控量测项目、方法、仪器的选定、测量点的布置、数据信息的处理等。
　　3.2监控量测的任务
　　隧道施工现场监控量测，主要是针对施工过程实行全程监管，掌握隧道围岩开挖和支护动态，根据相关数据信息及时进行技术处理、预测和反馈，为隧道施工提供相关动态设计的有效数据，它是验证施工设计方案是否科学的关键环节。
　　3.3监控量测的内容
　　通过收集施工过程中的动态信息，判定隧道围岩的稳定状态，预设合理的开挖支护参数和施工方式。量测内容包括隧道岩体与支护结构的位移、形变或下沉监测，围岩内外压力、衬砌表面应力及内应力量测，围岩弹性波测试等。
　　3.4量测数据反分析
　　隧道工程反分析是根据工程现场的相关有效量测数据，来反演初始地应力和岩体性态参数的方法，通过利用现场量测的围岩结构位移、形变、应力或压力等变化信息，运用既定材料或模型，来反演工程介质材料的性状参数和初始荷载。
　　4.动态反馈设计分析
　　4.1设计要点
　　根据施工现场反馈的有效的围岩性质级别信息，重新设计合理的结构参数、开挖技术、支护类型及施工方式；根据监测数据增长状况，优化施工方案；重视超前地质预报信息的作用，通过反分析方法确定围岩地层的初始应力等相关参数。
　　4.2 设计内容
　　①施工技术的变更：不同的施工技术与工况环境导致的围岩支护应力状态不同，当某种方式不能满足围岩稳定性要求时，应及时变更施工方法及选择有效的施工技术。
　　②施工工序的变更：如果是由于施工工序造成的隧道围岩结构不稳定时，必须根据相关技术需要进行合理的动态设计，改变施工工序，促使围岩支护体系趋向稳定。
　　③预留变形量修正:当事先采用的理论计算确定的预留变形量与现场量测结果不符时，应及时修正未开挖地段的预留变形量参数，以满足隧道开挖和衬砌的实际需求。
　　结束语：
　　总之，公路隧道的开发建设与施工，要求有完备的施工技术做为保障。科学地分析和实施公路隧道工程施工的动态设计管理技术，能够有效地推动和促进现代交通工程建设的可持续发展。
　　参考文献：
　　【1】《现代工程动态设计》张明交通与管理2008
　　【2】《公路隧道施工技术分析》李云现代交通2004

《公路隧道施工的动态设计技术分析》

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文章名称： 公路隧道施工的动态设计技术分析

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