我對(duì)隧道工程的基本認(rèn)識(shí)課件

老生常談----我對(duì)隧道工程的基本認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)一

樹(shù)立以“圍巖為本”的基本理念

以“圍巖為本”是由圍巖的基本特性所決定的。圍巖的基本特性

圍巖――結(jié)構(gòu)的主體；圍巖本身是具有自支護(hù)能力的，也就是我們所謂的自穩(wěn)性或穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)施工中，我們要充分發(fā)揮和利用圍巖的這個(gè)能力；圍巖――構(gòu)成結(jié)構(gòu)體的主體材料―其特征是客觀存在的多變性和不確定性；圍巖――施加結(jié)構(gòu)的荷載－開(kāi)挖后的變形與支護(hù)的相互作用是形成荷載的基本原因；它是由圍巖性質(zhì)和施工技術(shù)所決定的，是一個(gè)不可捉摸的變量；作為一個(gè)隧道工程技術(shù)人員，要牢牢記住：“結(jié)構(gòu)體－作用荷載－構(gòu)成材料”“三位一體”是隧道工程的重要的，獨(dú)一無(wú)二的特征。這是隧道工程最具特色的、與其他工程截然不同的特性。這個(gè)特性決定了隧道工程的設(shè)計(jì)、施工、維修管理的基本理念。隧道的一切，從規(guī)劃、調(diào)查、設(shè)計(jì)、施工到維修管理都是由這個(gè)特性決定的。

認(rèn)識(shí)二

掌握圍巖

所謂“掌握圍巖”首先就是要掌握隧道開(kāi)挖后的圍巖動(dòng)態(tài)。也就是開(kāi)挖后圍巖的穩(wěn)定性。因此，如何搞清楚圍巖開(kāi)挖后的動(dòng)態(tài)？、如何評(píng)價(jià)開(kāi)挖后的圍巖穩(wěn)定性？就成為隧道及地下工程中的重要課題。也是我們一直想解決的問(wèn)題。圍巖開(kāi)挖后的動(dòng)態(tài)圍巖開(kāi)挖后的動(dòng)態(tài)，也就是穩(wěn)定性受到許多因素的影響，是多種多樣的。但其外觀的綜合表現(xiàn)，就是變形、掉塊、滑移或松弛。僅僅用變形一詞是很難概括隧道開(kāi)挖后的動(dòng)態(tài)的。開(kāi)挖后動(dòng)態(tài)的不同，決定了對(duì)應(yīng)的支護(hù)對(duì)策的不同。變形掉塊滑移松弛圍巖開(kāi)挖后的動(dòng)態(tài)，按圍巖構(gòu)造及特性可按下表分類

圍巖堅(jiān)硬、軟弱但構(gòu)造完整的圍巖大、中塊狀圍巖，包括層狀圍巖土砂（包括碎塊狀）圍巖特殊圍巖圍巖開(kāi)挖后動(dòng)態(tài)彈性變形掉塊松弛擠壓性變形塑性變形滑移大變形膨脹性變形流變變形流變變形從開(kāi)挖后的穩(wěn)定性看，可按下表進(jìn)行定性的劃分。圍巖級(jí)別ⅠⅡⅢ、ⅣⅤ、Ⅵ穩(wěn)定性長(zhǎng)期穩(wěn)定基本穩(wěn)定暫時(shí)穩(wěn)定不穩(wěn)定現(xiàn)象及措施一般不需要支護(hù)，僅進(jìn)行表面防護(hù)毛洞有一定的自穩(wěn)時(shí)間，可能有局部掉塊或滑移，必要時(shí)采用局部錨桿、或噴混凝土支護(hù)自穩(wěn)時(shí)間較短，開(kāi)挖后圍巖發(fā)生松弛，初期支護(hù)基本上可以使變形收斂，無(wú)需采用輔助工法開(kāi)挖后可能立即崩落，僅用初期支護(hù)難以控制變形的發(fā)展，需要進(jìn)行預(yù)支護(hù)，先行控制可能發(fā)生的變形及松弛。與圍巖構(gòu)造的關(guān)系堅(jiān)硬、構(gòu)造完整的圍巖大塊狀、厚層的堅(jiān)硬圍巖中塊狀圍巖，包括層狀圍巖土砂（包括碎塊狀）圍巖、特殊圍巖開(kāi)挖后的圍巖動(dòng)態(tài)穩(wěn)定、以彈性變形為主以局部掉塊為主彈塑性變形為主松弛、坍塌為主、極易發(fā)生大變形隧道周邊圍巖的動(dòng)態(tài)因此在隧道設(shè)計(jì)、施工中，掌握隧道開(kāi)挖后的動(dòng)態(tài)是非常重要的。這里必須指出，隧道的穩(wěn)定性決定于隧道周邊圍巖的穩(wěn)定性。我們知道隧道周邊圍巖不穩(wěn)定我們是無(wú)法施工的。只要隧道周邊圍巖是穩(wěn)定的，隧道就是穩(wěn)定的。因此，“掌握圍巖”的重點(diǎn)，是掌握隧道周邊圍巖的動(dòng)態(tài)。隧道的周邊圍巖是三維的，不僅僅指橫向范圍內(nèi)的圍巖，也包括掌子面前方的圍巖。前面所述的變形、掉塊、滑動(dòng)、松弛等，基本上都是在周邊圍巖中發(fā)生的。隧道開(kāi)挖對(duì)周邊圍巖的影響是有限的。其范圍大致在1~2D（D：隧道開(kāi)挖的寬度）左右。過(guò)去我們十分關(guān)注隧道橫向的影響范圍，初期支護(hù)的選定基本上是以此范圍的圍巖動(dòng)態(tài)決定的。實(shí)際上，在軟弱圍巖中，掌子面前方圍巖的穩(wěn)定性更為重要。必須強(qiáng)調(diào)的是：掌子面，實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)支護(hù)構(gòu)件，開(kāi)挖過(guò)后它起著極為重要的支護(hù)作用。施工中出現(xiàn)的問(wèn)題，多數(shù)與掌子面的穩(wěn)定有關(guān)。因此，在隧道施工中，盡可能地掌握由于開(kāi)挖、支護(hù)引發(fā)的周邊圍巖的動(dòng)態(tài)是非常重要的。我們?cè)O(shè)計(jì)、施工的基本出發(fā)點(diǎn)，就是千方百計(jì)地使隧道周邊的圍巖穩(wěn)定下來(lái)。而使圍巖穩(wěn)定的基本原則就是維護(hù)和提高周邊圍巖的自支護(hù)能力，特別是掌子面的支護(hù)能力。這一點(diǎn)必須體現(xiàn)在隧道的規(guī)劃、調(diào)查、設(shè)計(jì)、施工、維修管理的全過(guò)程。認(rèn)識(shí)三

隧道施工必須堅(jiān)持的兩大原則原則一:“施工”要做到：不使周邊圍巖“松弛”或者“少松弛”原則二:“施工”要做到：圍巖、初期支護(hù)及二次襯砌成為一體的結(jié)構(gòu)物

原則一

“施工”要做到：不使周邊圍巖“松弛”或者“少松弛”

開(kāi)挖產(chǎn)生的周邊圍巖的松弛是隧道施工安全的“死敵”，減少松弛就意味提高施工的安全性，兩者是密切相關(guān)的。松弛的圍巖是隧道開(kāi)挖后產(chǎn)生變形，降低圍巖承載性能，加重人工支護(hù)負(fù)擔(dān)的主因。因此，施工中不使周邊圍巖“松弛”或者“少松弛”是非常重要的。目前我們的施工方法和施工技術(shù)，還滿足不了這個(gè)原則。一些隧道中發(fā)生的所謂的“大變形”等，均與此有關(guān)。。如何盡可能地不讓圍巖松弛或少松弛，只有兩種方法方法一：開(kāi)挖后及早使開(kāi)挖斷面閉合；方法二：開(kāi)挖前預(yù)先加固圍巖。實(shí)質(zhì)上，在軟弱圍巖隧道施工中都是兩種方法的組合。

及早使開(kāi)挖斷面閉合

所謂“斷面閉合”有2個(gè)概念。一個(gè)是橫斷面的斷面閉合，一個(gè)是縱斷面的斷面閉合。兩者是相互配合的。實(shí)際上，斷面閉合多數(shù)是指縱向的斷面閉合?？v向的斷面閉合，可以用時(shí)間或距離表示。例如在幾小時(shí)內(nèi)閉合，或在幾m內(nèi)閉合。這與圍巖條件有極大的關(guān)系。圍巖越差，要求的斷面閉合時(shí)間越短，也就是斷面閉合的距離越短。實(shí)際上，開(kāi)挖斷面閉合就是隧道底部與上部的閉合。因此要特別關(guān)注隧道底部結(jié)構(gòu)的形成。根據(jù)日本近期研究的成果，以早期斷面閉合（這里稱為“早期閉合仰拱”）為重點(diǎn)，把其按時(shí)期和程度（剛性）劃分3個(gè)水準(zhǔn)，其概要和優(yōu)缺點(diǎn)列于表1。

水準(zhǔn)Ⅰ：主體仰拱閉合初期仰拱早期閉合水準(zhǔn)Ⅱ：噴混凝土仰拱早期閉合水準(zhǔn)Ⅲ：仰拱橫撐早期閉合示意圖設(shè)置在設(shè)計(jì)斷面內(nèi)設(shè)置在設(shè)計(jì)斷面外設(shè)置在設(shè)計(jì)斷面內(nèi)設(shè)置在設(shè)計(jì)斷面外表4早期閉合仰拱設(shè)置方法分類日本建議在臺(tái)階法施工條件下，閉合距離一般控制在相當(dāng)隧道開(kāi)挖跨度左右的距離（此條件相當(dāng)于開(kāi)挖跨度12m左右），開(kāi)挖跨度越大，閉合距離越短。按此原則來(lái)組織隧道的施工作業(yè)和機(jī)械配置。在軟弱圍巖隧道中?！翱焱凇⒖熘?、快閉合”已經(jīng)成為我們的共識(shí)，正在一步一步地向這個(gè)方向邁進(jìn)。開(kāi)挖前預(yù)加固圍巖

近幾年，隧道施工技術(shù)一個(gè)重要的發(fā)展，就是輔助施工方法體系的形成與應(yīng)用。這是礦山法擴(kuò)展應(yīng)用的需要，是提高施工安全的需要，也是愛(ài)護(hù)圍巖意識(shí)提高的表現(xiàn)。，僅用初期支護(hù)，不管如何加強(qiáng)，也很難把圍巖變形或松弛控制住，這已為實(shí)踐所證實(shí)。在這種情況下，唯一的對(duì)策，就是對(duì)周邊圍巖進(jìn)行預(yù)加固（補(bǔ)強(qiáng)）。所謂開(kāi)挖前預(yù)加固技術(shù)是指：在開(kāi)挖前對(duì)可能造成松弛的圍巖或者是已經(jīng)判定為松弛的圍巖，事前進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的技術(shù)，意圖提高周邊圍巖的承載性能，大幅度地減少圍巖開(kāi)挖后可能發(fā)生的松弛。預(yù)加固的重點(diǎn)部位大致如下圖所示。圖中的“長(zhǎng)”，通常指長(zhǎng)度超過(guò)8m以上的長(zhǎng)度。預(yù)加固技術(shù)，主要是針對(duì)掌子面周邊圍巖的，包括正面前方的圍巖。因此應(yīng)對(duì)周邊圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行判定。在大斷面隧道進(jìn)行大斷面開(kāi)挖的場(chǎng)合，周邊圍巖的穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在：掌子面的穩(wěn)定性---掌子面前方圍巖的擠出、拱頂崩塌；拱腳圍巖的穩(wěn)定性---拱腳下沉；底部圍巖的穩(wěn)定性---底部鼓起。因此，預(yù)加固技術(shù)的形成與發(fā)展與此有關(guān)。預(yù)加固技術(shù)可以從地表面實(shí)施，也可以從洞內(nèi)進(jìn)行。這些技術(shù)包括：·控制掌子面前方圍巖松弛的技術(shù)――先行位移·控制掌子面圍巖松弛的技術(shù)――掌子面擠出位移·控制腳部下沉的技術(shù)――拱腳及底部下沉――整體下沉·控制地表面下沉的技術(shù)――地表面下沉――整體下沉不能不承認(rèn)，在這個(gè)領(lǐng)域中我們與國(guó)外的差距是比較大的。差距主要表現(xiàn)在施工機(jī)械設(shè)備上。（詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參考軟弱圍巖施工技術(shù)一書）。原則二“施工”要做到：圍巖、初期支護(hù)及二次襯砌成為一體的結(jié)構(gòu)物

隧道結(jié)構(gòu)物只有與圍巖成為一體才能發(fā)揮其功能。特別是要確保圍巖與初期支護(hù)形成一個(gè)具有要求承載能力的支護(hù)結(jié)構(gòu)體。這里所謂的成為一體，就是我在施工要點(diǎn)集中一再?gòu)?qiáng)調(diào)的“三密貼”。噴混凝土與圍巖密貼、防水板與噴混凝土密貼、二次襯砌與防水板密貼，在其間不要留有空隙或空洞。而目前的現(xiàn)狀是噴混凝土基本上可以做到與圍巖密貼，但防水板與圍巖是不密貼的，二次襯砌與防水板也不是密貼的。鋼架也不是與圍巖或噴混凝土密貼的。錨桿在初期支護(hù)中，最有爭(zhēng)議的是錨桿。錨桿不是有用和無(wú)用的問(wèn)題，而是如何設(shè)置，如何更好地發(fā)揮其支護(hù)作用的問(wèn)題。工程實(shí)踐表明：在任何的支護(hù)條件下，錨桿支護(hù)都是有效果的。在多數(shù)場(chǎng)合是可以采用的。但也有不宜采用的情況。如在拱部采用超前支護(hù)的圍巖條件下，不宜設(shè)置拱部錨桿；在淺埋、易于發(fā)生整體下沉的圍巖條件下，拱部錨桿的支護(hù)效果不能發(fā)揮的場(chǎng)合，也可以不設(shè)置錨桿等。層狀圍巖錨桿配置例其次，在層狀圍巖中，錨桿的配置應(yīng)考慮層狀圍巖的具體情況設(shè)置。下圖是一些設(shè)置事例，可供參考。初期支護(hù)的施工步驟例在初期支護(hù)中，一般說(shuō)錨桿都是最后打設(shè)的。下圖是日本規(guī)范中建議的施設(shè)步驟。鋼架問(wèn)題這里有個(gè)重要問(wèn)題，需要提醒大家關(guān)注。就是鋼架的問(wèn)題。特別是型鋼鋼架。不管開(kāi)挖如何精心，開(kāi)挖后的斷面也是凹凸不平的。架設(shè)型鋼鋼架很難與圍巖密切接觸，甚至沒(méi)有接觸。完全失去鋼架的支護(hù)功能。在型鋼鋼架上設(shè)楔形塊，使之與圍巖接觸，是國(guó)內(nèi)外普遍的做法。下面是日本的鋼架試驗(yàn)結(jié)果，可供參考。在其建議的步驟中，錨桿都是最后，而且都是在兩榀鋼架中間的位置，離開(kāi)掌子面一定距離施做的，這與我們的做法有所不同。而最先的步驟都是噴混凝土，而后是立鋼架。日本在08年的“山嶺隧道設(shè)計(jì)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”中，建議“采用鋼架，錨桿和噴混凝土的場(chǎng)合，應(yīng)按鋼架、噴混凝土、錨桿的順序施工，在圍巖穩(wěn)定有問(wèn)題的場(chǎng)合，開(kāi)挖后應(yīng)迅速初噴混凝土，再按鋼架、噴混凝土錨桿的順序施工”。

認(rèn)識(shí)四

“工欲善其事，必先利其器”

施工機(jī)械化是隧道安全快速施工的基本保證，也是確保形成支護(hù)結(jié)構(gòu)體的基本保證。人員技術(shù)素質(zhì)施工裝備精細(xì)管理隧道施工動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)隧道安全施工的主要因素中，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到與國(guó)外存在相當(dāng)大的差距。主要體現(xiàn)在機(jī)械開(kāi)發(fā)上的差距。例如大容量的噴射機(jī)及機(jī)械手；打設(shè)長(zhǎng)掌子面錨桿的鉆孔注漿一體化機(jī)械、特別是適用于事前進(jìn)行腳部補(bǔ)強(qiáng)的機(jī)械以及土質(zhì)隧道的插板法機(jī)械、超長(zhǎng)鉆孔機(jī)械以及機(jī)械施工的集約化等方面，差距尤為突出。我們已經(jīng)充分意識(shí)到，在軟弱圍巖隧道施工中，早期斷面閉合的重要性，但實(shí)施起來(lái)存在許多問(wèn)題，其中一個(gè)困難就是缺乏“順手”的配套機(jī)械。使我們處在“巧婦難為無(wú)米之炊”的尷尬的境地。眾所周知，在城市土質(zhì)隧道中，盾構(gòu)法是主流方法。這與盾構(gòu)法，實(shí)質(zhì)上是“斷面閉合時(shí)間”為0，或者說(shuō)是“極少松弛”的方法。整個(gè)盾構(gòu)的施工過(guò)程是盾殼的保護(hù)下完成的。如果說(shuō)，圍巖發(fā)生“松弛”，也是在盾尾離開(kāi)的瞬間出現(xiàn)的。而在采取“同步回填”，這種可能發(fā)生的圍巖松弛，也得到了控制。因此，日本明確提出“地表面沒(méi)有下沉的盾構(gòu)技術(shù)“。而礦山法很難做到這一點(diǎn)。例如日本在礦山法施工中，為了提高施工的安全性和達(dá)到快速施工的目的，最近開(kāi)發(fā)了所謂“隧道機(jī)組工作站”的施工系統(tǒng)。稱之為“TWS”。例如圖1就是以鉆孔臺(tái)車為基礎(chǔ)把各種專用施工機(jī)械組合成一臺(tái)的臺(tái)車的多功能型的全斷面開(kāi)挖機(jī)（TWS）。圖2TWS的各種施工機(jī)械搭載例以泥巖為主體的軟巖為對(duì)象，是按早期閉合的快速施工為目的，由自由斷面掘進(jìn)機(jī)、鑿巖機(jī)、噴射機(jī)、全周模板、皮帶運(yùn)輸機(jī)等組成機(jī)械開(kāi)挖方式的全裝備型大斷面用TWS。以凝灰角礫巖為主體的中硬巖的復(fù)合圍巖隧道為對(duì)象，組成由鑿巖機(jī)、噴射機(jī)、鋼支撐架設(shè)機(jī)等能夠進(jìn)行爆破開(kāi)挖及機(jī)械開(kāi)挖的萬(wàn)能型大斷面隧道用TWS。以花崗巖為主體的硬巖隧道為對(duì)象，組成鑿巖機(jī)、噴射機(jī)等能夠進(jìn)行爆破開(kāi)挖的快速施工的大斷面隧道用TWS。腳部預(yù)加固機(jī)械作為支護(hù)腳部下沉的對(duì)策，我們基本上是采取鋼架下設(shè)置墊板、擴(kuò)大拱腳、打鎖腳錨桿（管）的方法。日本基本上采用以腳部鋼管為代表的腳部補(bǔ)強(qiáng)樁。但在過(guò)去的對(duì)策中，因?yàn)槭窃谏习霐嗝骈_(kāi)挖后進(jìn)行施工，其抑制初期下沉的效果比較小。同時(shí)還存在采用水進(jìn)行鉆孔也會(huì)擾亂圍巖，助長(zhǎng)下沉等問(wèn)題。因此開(kāi)發(fā)出采用彎曲大口徑腳部補(bǔ)強(qiáng)樁工法，針對(duì)以上問(wèn)題，預(yù)先在圍巖開(kāi)挖前在預(yù)計(jì)設(shè)置鋼架的位置打支持樁，而后進(jìn)行開(kāi)挖并架立鋼架。對(duì)控制腳部下沉的效果極佳。

該鉆機(jī)具有以下特點(diǎn)：1.采用彎曲鉆孔能夠?qū)φ谱用媲胺侥_部圍巖進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。2.因?yàn)椴捎脧澢摄@鉆孔，能夠不擾亂圍巖施工。3.能夠造成φ500mm、深3.5ｍ的大口徑?高強(qiáng)度的改良體。4.適応地質(zhì)范圍廣，包括粘性土、砂質(zhì)?礫質(zhì)土、固結(jié)粉砂巖、泥巖等。因此加強(qiáng)隧道施工機(jī)械化的研究和開(kāi)發(fā)是非常必要的。隧道施工機(jī)械化的目標(biāo)第1步是實(shí)現(xiàn)單項(xiàng)作業(yè)的機(jī)械化；第2步是實(shí)現(xiàn)掌子面各項(xiàng)作業(yè)的自動(dòng)化（遠(yuǎn)距離控制），把作業(yè)人員從掌子面（最危險(xiǎn)地段）撤離出來(lái)；第3步實(shí)現(xiàn)施工的機(jī)組化，把單項(xiàng)作業(yè)集中在一個(gè)機(jī)組中，實(shí)現(xiàn)安全、快速施工；第4步是全面實(shí)現(xiàn)隧道施工的自動(dòng)化、機(jī)械手化及遠(yuǎn)距離控制。一個(gè)構(gòu)思

認(rèn)識(shí)五

實(shí)現(xiàn)真正的情報(bào)化設(shè)計(jì)施工的關(guān)鍵是“情報(bào)”

實(shí)現(xiàn)情報(bào)化設(shè)計(jì)施工的前提條件是要有能夠充分表現(xiàn)隧道開(kāi)挖后圍巖和支護(hù)構(gòu)件動(dòng)態(tài)的“動(dòng)態(tài)情報(bào)”；其次是獲得這些“情報(bào)”的可靠“方法”。這2個(gè)條件缺一不可。這里所謂的情報(bào)，主要是反映圍巖和支護(hù)構(gòu)件的位移和應(yīng)力、應(yīng)變等數(shù)據(jù)。情報(bào)的“質(zhì)”和“量”是分析情報(bào)的基礎(chǔ)。而獲得這些情報(bào)的方法，就是觀察、量測(cè)、試驗(yàn)和前方圍巖的探查方法等。在具備“情報(bào)”和“方法”的前提條件下，就是如何“處理情報(bào)”，“整理情報(bào)”、“分析情報(bào)”、“評(píng)價(jià)情報(bào)”，進(jìn)而“利用情報(bào)”的問(wèn)題，這就需要解決以下2個(gè)問(wèn)題，才能真正的實(shí)現(xiàn)“管理”情報(bào)化施工

實(shí)現(xiàn)真正的情報(bào)化設(shè)計(jì)施工管理必須解決的2個(gè)問(wèn)題：·設(shè)計(jì)、施工、決策一體化，這是體制問(wèn)題；·管理技術(shù)的電子化、信息化和數(shù)字化，這是技術(shù)問(wèn)題。從我們目前的管理體制看，實(shí)現(xiàn)真正意義上的動(dòng)態(tài)管理，可能是一句空話，也就是說(shuō)與一些國(guó)家相比，差距是很大的。從技術(shù)方面看，迅速地組織力量，建立一個(gè)完整的信息化、數(shù)字化的設(shè)計(jì)、施工、管理系統(tǒng)，是非常必要的。這也是當(dāng)前隧道技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面，不容忽視。情報(bào)化施工例如，意大利在修建長(zhǎng)Vaglia隧道中，采用了ADECO-RS（AnalysisofControlledDeformationinRocksandSoils）系統(tǒng)進(jìn)行隧道的設(shè)計(jì)和施工。該系統(tǒng)是一個(gè)控制圍巖開(kāi)挖后變形的系統(tǒng)，對(duì)該隧道的圍巖從調(diào)查階段的地質(zhì)調(diào)查信息，來(lái)正確地掌握地質(zhì)條件的變化，在設(shè)計(jì)階段則根據(jù)地質(zhì)條件的工程劃分級(jí)別，給出基準(zhǔn)，最后根據(jù)開(kāi)挖時(shí)發(fā)生的應(yīng)力、應(yīng)變的特性給出適合地質(zhì)條件的施工方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)。而其中的開(kāi)挖后的應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)（情報(bào)）是通過(guò)觀察、量測(cè)方法取得的。情報(bào)化施工最近日本建設(shè)省對(duì)情報(bào)化設(shè)計(jì)施工管理系統(tǒng)，給出的定義是：在工程建設(shè)的調(diào)查、設(shè)計(jì)、施工、維修管理的實(shí)施過(guò)程中，以施工為重點(diǎn)，利用在各過(guò)程中獲得的與施工有關(guān)的電子情報(bào)和從各種作業(yè)中獲得的電子情報(bào)，根據(jù)使用機(jī)械和電子儀器、量測(cè)儀器的組合加以連動(dòng)控制或?qū)崿F(xiàn)電子網(wǎng)絡(luò)的一元化施工管理，以提高整個(gè)施工的安全性和生產(chǎn)性。這是一個(gè)立足于電子技術(shù)和信息技術(shù)的建設(shè)工程生產(chǎn)管理系統(tǒng)。它監(jiān)控了設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)管理全過(guò)程。情報(bào)化施工在這個(gè)思想的指導(dǎo)下，日本的一些會(huì)社，都在開(kāi)發(fā)“動(dòng)態(tài)管理”的應(yīng)用系統(tǒng)。例如佐藤工業(yè)（株）開(kāi)發(fā)的“SIT系統(tǒng)”，是一個(gè)把洞內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)、測(cè)量數(shù)據(jù)、機(jī)械和運(yùn)輸車輛的運(yùn)行數(shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)等情報(bào)信號(hào)，用單一的通信線路進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)洞內(nèi)施工的一元化管理。西松建設(shè)（株）也開(kāi)發(fā)了“隧道綜合管理系統(tǒng)”。該系統(tǒng)是由情報(bào)化施工、設(shè)計(jì)支援和質(zhì)量管理、隧道形狀管理四個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的。其中情報(bào)化系統(tǒng)是由TSP（彈性波探查）、DRISS（鉆孔探查）、TDEM（電磁探查）三個(gè)掌子面地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)組合而成。設(shè)計(jì)支援系統(tǒng)則由過(guò)去的施工實(shí)績(jī)和支護(hù)模式、輔助工法等構(gòu)成。同樣地，在TBM的掘進(jìn)管理中也開(kāi)發(fā)了類似的系統(tǒng)。總之，歐洲、日本等國(guó)已紛紛開(kāi)始隧道工程動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研制，有的已開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。對(duì)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，提高生產(chǎn)效率、降低成本、減少風(fēng)險(xiǎn)都起著十分重要的作用。實(shí)際上在這個(gè)領(lǐng)域中，我們也有長(zhǎng)足的進(jìn)步，但問(wèn)題仍然存在。情報(bào)化施工我們目前存在的問(wèn)題主要在情報(bào)的“質(zhì)”和“量”上。首先是情報(bào)的“質(zhì)”：情報(bào)不可靠或不可信，數(shù)量再多也沒(méi)有價(jià)值。其次是情報(bào)的“量”，沒(méi)有足夠數(shù)量的情報(bào)，很難進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從情報(bào)中找出規(guī)律。否則，情報(bào)化設(shè)計(jì)施工就是一句空話。也就是說(shuō)我們情報(bào)的質(zhì)量和數(shù)量還不能真實(shí)地反映隧道開(kāi)挖全過(guò)程各個(gè)階段的動(dòng)態(tài)。情報(bào)化施工情報(bào)的“質(zhì)”，要能夠滿足分析開(kāi)挖后圍巖動(dòng)態(tài)規(guī)律的要求。如在量測(cè)中必須切實(shí)掌握：①初始值（初始位移速度）②距掌子面1D的位移值、③拱頂下沉與拱腳下沉的比值收斂值等的數(shù)據(jù)（情報(bào)）④多點(diǎn)同時(shí)量測(cè)的可靠性等。情報(bào)化施工情報(bào)的“量”，是分析問(wèn)題的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（參見(jiàn)各種圍巖的動(dòng)態(tài)分析）獲取情報(bào)的途徑和方法是多種多樣的。其中從途徑上看有：①掌子面前方圍巖的探查、②掌子面觀察、③量測(cè)、④各種試驗(yàn)（室內(nèi)的、原位的）以及⑤施工數(shù)據(jù)等。目前我們主要依賴于量測(cè)，途徑比較單一。日本2009年修改的“觀察、量測(cè)指南”對(duì)此規(guī)定如下表，可供參考。量測(cè)項(xiàng)目量測(cè)目的量測(cè)類型洞內(nèi)觀察調(diào)查·掌子面自穩(wěn)性、毛開(kāi)挖工作面穩(wěn)定性·掌握巖質(zhì)、斷層破碎帶、褶皺構(gòu)造、變質(zhì)帶等的性質(zhì)·掌握噴混凝土等支護(hù)構(gòu)件的變異狀況·對(duì)圍巖分級(jí)的再評(píng)價(jià)A1原位置調(diào)查、試驗(yàn)洞內(nèi)彈性波測(cè)定·對(duì)圍巖分級(jí)的再評(píng)價(jià)·松弛區(qū)域·地層的裂隙、變質(zhì)程度·掌握巖層的強(qiáng)度等B1鉆孔調(diào)查·掌握巖質(zhì)、斷層破碎帶、褶皺構(gòu)造、變質(zhì)帶、瓦斯等的性質(zhì)·采取圍巖試驗(yàn)用試件利用鉆孔的調(diào)查·掌握地基承載力（標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)）、水壓、滲透系數(shù)（涌水壓試驗(yàn)）、變形系數(shù)（孔內(nèi)水平加載試驗(yàn)）等巖層直剪試驗(yàn)·掌握圍巖的初期抗剪強(qiáng)度、殘余強(qiáng)度及變形系數(shù)千斤頂試驗(yàn)·掌握變形系數(shù)、地層反力系數(shù)點(diǎn)荷載試驗(yàn)·點(diǎn)荷載強(qiáng)度注2）施密特錘試驗(yàn)·施密特錘反彈值注2）針貫入度試驗(yàn)·針貫入坡度

調(diào)查的項(xiàng)目和內(nèi)容圍巖試件試驗(yàn)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)·掌握單軸抗壓強(qiáng)度、靜彈性系數(shù)、靜波松比B2超聲波傳播速度測(cè)定·掌握P波速度、S波速度、動(dòng)彈性系數(shù)、動(dòng)波松比單位體積重量試驗(yàn)·掌握單位體積重量、含水比吸水率試驗(yàn)·掌握吸水率壓裂拉伸試驗(yàn)·掌握壓裂拉伸強(qiáng)度蠕變?cè)囼?yàn)·掌握蠕變常數(shù)粒度分析試驗(yàn)·土砂圍巖的場(chǎng)合，作為判斷掌子面穩(wěn)定性的資料·泥巖、溫泉余土等場(chǎng)合，作為判斷膨脹性的資料浸水崩解度試驗(yàn)·軟巖場(chǎng)合，作為判斷對(duì)水的穩(wěn)定性的資料三軸壓縮試驗(yàn)·掌握粘著力、內(nèi)摩擦角及殘余強(qiáng)度X線回析試驗(yàn)·判定粘土礦物的種類（有無(wú)膨脹性粘土）陽(yáng)離子交換容量（CEC）·推定粘土礦物的含有量量測(cè)拱頂下沉測(cè)定·監(jiān)視隧道拱頂?shù)慕^對(duì)下沉量，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性A凈空位移測(cè)定·根據(jù)位移值、位移速度、位移收斂狀況、斷面變形狀態(tài)等判斷隧道周邊圍巖的穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工的妥當(dāng)與否以及襯砌的施設(shè)時(shí)間A地表下沉測(cè)定·在洞口段和埋深小的區(qū)間，測(cè)定隧道縱向的地表下沉，評(píng)價(jià)隧道開(kāi)挖對(duì)地表面的影響和隧道的穩(wěn)定性A3）量測(cè)拱頂下沉測(cè)定·監(jiān)視隧道拱頂?shù)慕^對(duì)下沉量，了解斷面的變形狀態(tài)，判斷隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性A凈空位移測(cè)定·根據(jù)位移值、位移速度、位移收斂狀況、斷面變形狀態(tài)等判斷隧道周邊圍巖的穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工的妥當(dāng)與否以及襯砌的施設(shè)時(shí)間A地表下沉測(cè)定·在洞口段和埋深小的區(qū)間，測(cè)定隧道縱向的地表下沉，評(píng)價(jià)隧道開(kāi)挖對(duì)地表面的影響和隧道的穩(wěn)定性A3）洞內(nèi)地中位移測(cè)定·了解隧道周邊的松弛區(qū)域和位移值，判斷錨桿長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)施工妥當(dāng)與否B錨桿軸力測(cè)定·根據(jù)錨桿的應(yīng)變，計(jì)算錨桿軸力，確認(rèn)其效果，判斷錨桿長(zhǎng)度、直徑是否合適噴混凝土應(yīng)力測(cè)定·根據(jù)作用在噴混凝土背后的土壓、噴混凝土應(yīng)力，確認(rèn)其支護(hù)效果，判斷是否增噴混凝土等B5）地表、地中的位移測(cè)定·判斷隧道開(kāi)挖對(duì)地表的影響和防止下沉對(duì)策的效果。推定隧道周邊的松弛區(qū)域B鋼支撐應(yīng)力測(cè)定根據(jù)鋼支撐應(yīng)力，判斷鋼支撐的大小、間距是否合適。并推定作用在鋼支撐上的土壓大小、方向、側(cè)壓系數(shù)襯砌應(yīng)力測(cè)定·確認(rèn)襯砌的穩(wěn)定性、雙設(shè)隧道有無(wú)相互干擾底鼓測(cè)定·判斷仰拱的必要性和效果AE測(cè)定·評(píng)價(jià)巖爆現(xiàn)象發(fā)生的危險(xiǎn)度錨桿拉拔試驗(yàn)·確認(rèn)錨桿的錨固效果，根據(jù)拉拔承載力選定合適的錨桿錨固方式及錨桿類型注6）前方探查洞內(nèi)彈性波探查·掌握掌子面前方的斷層、破碎帶等的位置和寬度鉆孔檢層法·計(jì)算鉆孔速度和鉆孔能量，掌握圍巖狀況比較好地掌握斷層、破碎帶等的位置和寬度鉆孔巖粉·簡(jiǎn)易地掌握掌子面前方的地質(zhì)狀況和地下水狀況（1）收集數(shù)據(jù)新的礦山法數(shù)據(jù)庫(kù)（以下稱為DB），收納了雙車道公路隧道施工的量測(cè)數(shù)據(jù)，其中包括1997~2010共14年的數(shù)據(jù)，180座隧道，210個(gè)區(qū)間，斷面數(shù)達(dá)10347個(gè)。上半斷面水平凈空位移（最終位移值）的頻率分布初期位移速度和最終位移值的關(guān)系

掌子面評(píng)價(jià)點(diǎn)與凈空位移值隧道情報(bào)化施工的目的是積累通過(guò)施工中的觀察和量測(cè)獲得的情報(bào)，并確實(shí)地把分析的結(jié)果反饋到施工中，以便從安全性和經(jīng)濟(jì)性兩方面具體實(shí)現(xiàn)隧道施工的合理性。在重視地表面下沉的隧道施工條件中，確保施工安全從確實(shí)地保護(hù)第三者財(cái)產(chǎn)和生命的觀點(diǎn)出發(fā)，是特別重要的。但為了避免過(guò)度的增加工費(fèi)的對(duì)策和合理的管理體制看，考慮經(jīng)濟(jì)性的合理施工對(duì)策也是必要的。情報(bào)化施工是在具有許多不確定性因素的隧道施工條件下，追求安全性和經(jīng)濟(jì)性，力圖使施工最佳化上起著不可忽視的作用。從這一點(diǎn)看，施工中的設(shè)計(jì)變更是必然的。是情報(bào)化施工的一個(gè)基本特征。認(rèn)識(shí)六

解決隧道耐久性問(wèn)題的根本，是提高混凝土或鋼筋混凝土二次襯砌的耐久性這個(gè)問(wèn)題，我們談?wù)摰暮芏?。但究竟如何認(rèn)識(shí)和解決這個(gè)問(wèn)題？，各自表述。在隧道結(jié)構(gòu)物的性能設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的耐久性是一個(gè)重要的內(nèi)容。耐久性的定義：隨著時(shí)間，起因于材料特性的變化使結(jié)構(gòu)物和構(gòu)件性能變化的抵抗性能。因此，耐久性主要是以起因于材料特性變化而產(chǎn)生的影響為對(duì)象的。根據(jù)國(guó)內(nèi)外近期的調(diào)查顯示：·存在混凝土二次襯砌，沒(méi)有經(jīng)過(guò)補(bǔ)修而使用超過(guò)百年的事例；·經(jīng)過(guò)適當(dāng)補(bǔ)修，補(bǔ)強(qiáng)的二次襯砌可以延長(zhǎng)其使用年限；·運(yùn)營(yíng)中的隧道有隨時(shí)間逐漸劣化的趨勢(shì)。其劣化的原因多數(shù)是由于施工中質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求所致。把這個(gè)原因除外，造成隧道結(jié)構(gòu)劣化的原因主要來(lái)自兩個(gè)方面：一個(gè)是二次襯砌背后的圍巖的劣化，一個(gè)是二次襯砌本身的劣化所造成的。因此，研究隧道的耐久性必須從這兩個(gè)方面著手。一般說(shuō)，圍巖的劣化，當(dāng)隧道建成后，圍巖受施工影響的部分，在超前支護(hù)和初期支護(hù)的作用下，基本上是穩(wěn)定的。如果說(shuō)，隨著時(shí)間，施工中施做的支護(hù)失效，最多是圍巖恢復(fù)到?jīng)]有支護(hù)前的狀態(tài)。此外，既使圍巖劣化，其過(guò)程也是極為緩慢的，不會(huì)是突發(fā)性的（地震、暴雨、海嘯等突發(fā)原因除外）。因此，在耐久性設(shè)計(jì)中，可用不考慮圍巖劣化的問(wèn)題。另一個(gè)原因是二次襯砌的劣化問(wèn)題。歸根結(jié)底，隧道的耐久性還是由二次襯砌來(lái)體現(xiàn)?；炷恋哪途眯曰旧鲜怯善鋸?qiáng)度決定的。日本在2009年版的JASS5中，計(jì)劃使用期間的級(jí)別改訂為超長(zhǎng)期、長(zhǎng)期、標(biāo)準(zhǔn)及短期4類。耐久設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度為超長(zhǎng)期36N/mm2，長(zhǎng)期30N/mm2，標(biāo)準(zhǔn)24N/mm2及短期18N/mm2。保護(hù)層的厚度，超長(zhǎng)期的增加10mm。山嶺隧道的二次襯砌主要是素混凝土的，部分是鋼筋混凝土的。素混凝土的二次襯砌的劣化是混凝土的劣化。造成素混凝土劣化的原因有：凍融循環(huán)；化學(xué)侵蝕及堿性－骨料反應(yīng)。鋼筋混凝土二次襯砌的劣化主要是鋼筋的腐蝕，而造成鋼筋腐蝕的原因有：開(kāi)裂、炭化及氯離子侵蝕。從目前國(guó)內(nèi)外的隧道現(xiàn)狀看，隧道二次襯砌從耐久性角度出發(fā)，應(yīng)滿足以下條件?！けM可能地不采用鋼筋混凝土襯砌，必要時(shí)可采用纖維混凝土代替；·如必須采用鋼筋混凝土，其保護(hù)層厚度應(yīng)滿足百年使用期的要求，即不小于50mm（炭化可能的深度）；·混凝土的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度（混凝土強(qiáng)度等級(jí)）不低于C35；·無(wú)特別理由，二次襯砌都應(yīng)設(shè)置仰拱，仰拱的厚度（包括噴混凝土之內(nèi)）應(yīng)大于拱墻的厚度；或者拱墻采用混凝土，仰拱采用纖維混凝土；加強(qiáng)底部是提高二次襯砌耐久性的重要對(duì)策之一，不容忽視；·必須使仰拱和拱墻成為一體的封閉型結(jié)構(gòu)；·改善混凝土配比、澆筑、搗固、養(yǎng)護(hù)等一系列作業(yè)，盡可能地提高混凝土的質(zhì)量；·減少混凝土襯砌的初始缺陷，特別是初始潛在的開(kāi)裂。為了提高混凝土襯砌的耐久性，日本提出初期開(kāi)裂為0的技術(shù)。此法由以下8項(xiàng)技術(shù)構(gòu)成①品質(zhì)隧道襯砌拱頂搗固系統(tǒng)（搗固）②浮動(dòng)管式（帶傳感器）雷達(dá)系統(tǒng)（搗固）③拱頂部水平壓入澆筑工法（澆筑）④混凝土充填管理系統(tǒng)（充填壓力）⑤噴霧養(yǎng)生工法（養(yǎng)生）⑥隔壁養(yǎng)生工法（養(yǎng)生）⑦省力、省人澆筑系統(tǒng)（澆筑）⑧搗固工法（搗固）這充分說(shuō)明，減少混凝土襯砌初始缺陷是非常重要的。根據(jù)表2的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，前者比后者約大15％。日本目前對(duì)隧道的耐久性的認(rèn)識(shí)，例如以各自治體的隧道維護(hù)管理實(shí)例（石川縣例）為例，在隧道中，是不考慮使用壽命。因?yàn)橐r砌混凝土剝落等是能夠補(bǔ)修的，并不是壽命中止的狀態(tài)。隧道與橋梁等不同，是基本上不考慮更換的結(jié)構(gòu)物。因此，只按考慮進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S修管理就能夠繼續(xù)永久使用，其耐用年限是永久的，是不考慮壽命的結(jié)構(gòu)物。因此，日本提出預(yù)防管理的要求。因此，根據(jù)隧道健全度指數(shù)THI（TunnelHealthIndex）指標(biāo)來(lái)決定對(duì)策前的剩余壽命和應(yīng)采用的對(duì)策。該縣的健全度指標(biāo)TNI示于下表。

健全度THI值對(duì)策前剩余壽命狀態(tài)、定義對(duì)應(yīng)不良地質(zhì)其它1小于201年以內(nèi)立即采取對(duì)策進(jìn)行調(diào)查設(shè)計(jì)、實(shí)施對(duì)策220～403年以內(nèi)及早采取對(duì)策340～6010年以內(nèi)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)視，必要時(shí)有計(jì)劃的采取對(duì)策實(shí)施調(diào)查監(jiān)視量測(cè)定期檢查460～8060年以內(nèi)以后采取對(duì)策定期檢查580以上無(wú)變異，即使有，也沒(méi)有影響認(rèn)識(shí)七

從對(duì)大斷面隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)正向高強(qiáng)度、薄型化方向發(fā)展

鐵路、公路的高速化，迫使隧道向大斷面方向發(fā)展，目前日本的東名·名神高速公路隧道的斷面，已經(jīng)達(dá)到150~200m2，我國(guó)的300km/h時(shí)速的鐵路隧道的斷面積也超過(guò)150m2。在這種條件下，隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)也必然發(fā)生變化。解決方法有二：一個(gè)是把原來(lái)的參數(shù)，如噴混凝土加厚、錨桿加密或加長(zhǎng)、鋼架密或采用重型鋼架，二次襯砌加厚并采用鋼筋混凝土襯砌等；一個(gè)方法是改變材料規(guī)格，如采用高強(qiáng)度噴混凝土、錨桿、鋼架及二次襯砌，而不改變其厚度或加密等。我們目前基本上是按第一種方法處理的。日本則主要采用第2種方法處理。為了進(jìn)行比較，現(xiàn)把日本東名·名神高速公路隧道及我國(guó)350km/h的支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)的比較列于下表。圍巖級(jí)別支護(hù)模式標(biāo)準(zhǔn)一次掘進(jìn)進(jìn)尺(m)錨桿噴混凝土(高強(qiáng)度)厚度(cm)鋼支撐襯砌變形富裕(cm)長(zhǎng)度(m)承載力(kN)橫向間距(m)[m2/根]縱向間距(m)上半斷面下半斷面拱/墻仰拱上半斷面超前工法BB2.0上半4.0下半4.0上半170下半1702.0[3.8]2.010(只在上半斷面采用纖維噴混凝土)----40-0Ⅱ局部，2.5m5-3535*455C1C11.5上半6.0下半4.0上半290下半1702.0[2.9]1.515HH-154-40550Ⅲ3.01.51.212405010C2C21.2上半6.0下半4.0上半290下半1701.6[1.8]1.215HH-154HH-15440550Ⅳ3.51.21.225隧底10拱墻Φ22格柵1.045*55*15D1D11.0上半6.0下半6.0上半290下半1701.5[1.4]1.020HH-154HH-15450700Ⅴ4.01.21.028全環(huán)Φ25格柵0.8或I-20050*60*20D2個(gè)別設(shè)計(jì)D3洞口段設(shè)計(jì)從比較中可以看出：1錨桿采用的充填材料是早強(qiáng)砂漿;錨桿的設(shè)計(jì)承載力,上半斷面采用290kN,但根據(jù)量測(cè)結(jié)果認(rèn)為承載力沒(méi)有問(wèn)題的場(chǎng)合,可改為170kN;錨桿在位移大的場(chǎng)合,要采用羅紋棒鋼,承載力不足的場(chǎng)合,可增加錨桿的根數(shù);錨桿長(zhǎng)度基本上是4~6m；3鋼支撐采用高規(guī)格的鋼支撐;其鋼架的高度，基本上不超過(guò)160mm,間距1.0m;4噴混凝土采用高強(qiáng)噴混凝土(纖維噴混凝土),設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度36MPa，噴混凝土厚度最大不超過(guò)20cm；5二次襯砌，基本上采用素混凝土，必要時(shí)可采用單筋混凝土或纖維混凝土，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)強(qiáng)度為36MPa；6不留變形富余量；注：日本的隧道開(kāi)挖斷面積150~200m2左右，我國(guó)的約在150~170m2左右認(rèn)識(shí)八

地下水問(wèn)題仍然是當(dāng)前隧道的主要問(wèn)題

運(yùn)營(yíng)隧道發(fā)生的許多病害，施工隧道發(fā)生的許多災(zāi)害幾乎都直接或間接地與地下水有關(guān)。在這方面我們積累了很多經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，地下水處理要符合以下3個(gè)原則。原則一：運(yùn)營(yíng)中的隧道洞內(nèi)不能成為地下水流經(jīng)的通道。我們目前在洞內(nèi)拱腳兩側(cè)設(shè)置排水溝的做法是值得商榷的。原則二：必須用防水層把地下水隔斷在隧道的外面。要此根本上解決防水層的鋪設(shè)問(wèn)題原則三：隧道襯砌背后必須形成一個(gè)縱橫交錯(cuò)的、不易堵塞的、通暢的排水系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)第1個(gè)原則的基本措施是把排水管（溝）移設(shè)到仰拱的填充層或仰拱的下面，也有把排水管（溝）設(shè)置在襯砌拱腳的外側(cè)。這也是國(guó)外隧道中比較普遍的做法。實(shí)現(xiàn)第2個(gè)原則的基本措施是在襯砌背后設(shè)置隔離地下水進(jìn)入隧道的防水層。目前我們主要是采用防水板作為防水層的主要方法。這是隔離地下水最基本的方法。我們一定完善鋪設(shè)防水板的技術(shù)，使之真正達(dá)到隔離地下水的目的。目前一些國(guó)家如日本、歐洲等都在開(kāi)發(fā)噴涂防水層的技術(shù)。我們也在研究。今后很可能是防水板和噴涂防水層并用的時(shí)代，特別是在洞內(nèi)一些防水板不易鋪設(shè)的位置，采用噴涂方法是有利的。日本，為了改進(jìn)防水板的鋪設(shè)工藝，近期在修建東京都最后一條通向筑波的一些鐵路隧道中采用了一種改進(jìn)的防水板鋪設(shè)方法。此法是把防水板直接鋪設(shè)在防水板臺(tái)車上，焊接成要求寬度的防水板。并用活動(dòng)模板臺(tái)車把防水板設(shè)置在規(guī)定的位置，固定好，而后向防水板和噴混凝土間的空隙灌注回填的充填材。其施工順序示于圖。工程試驗(yàn)的結(jié)果證實(shí)，此法的特長(zhǎng)如下。1）提高防水性·可把一定長(zhǎng)度的防水板，在廠內(nèi)加工成要求的長(zhǎng)度搬入，減少了現(xiàn)場(chǎng)的焊接作業(yè)；·減少了錨桿頭部的突出對(duì)防水板的破損；·減少了鋼筋組裝作業(yè)的破損，補(bǔ)修容易；·因?yàn)榉浪迮c噴混凝土是密著的，能夠形成確實(shí)的防水屏障。2）提高襯砌混凝土的品質(zhì)·拱厚一定而且均勻；·提高襯砌與噴混凝土的隔離作用；·不妨礙防水板側(cè)的混凝土充填，形成與混凝土密著的構(gòu)造；3）降低成本，與過(guò)去的防水板鋪設(shè)方法，成本基本相同·即使降低防水板的品質(zhì)，防水效果也是充分的；·不需要修補(bǔ)噴混凝土地凹凸部，對(duì)掌子面循環(huán)無(wú)影響；·能夠適應(yīng)不同情況（全斷面、半斷面等）的防水要求。4）降低作業(yè)環(huán)境、周邊環(huán)境的負(fù)荷·防水板的鋪設(shè)可以采用人力或機(jī)械的，作業(yè)強(qiáng)度低；·實(shí)現(xiàn)了防水板從焊接到鋪設(shè)、回填壓注一體化施工實(shí)現(xiàn)第2個(gè)原則的另一個(gè)對(duì)策就是在富水、大量涌水的隧道中，必須設(shè)置一定厚度的注漿防水層。把地下水隔離距隧道一定范圍以外。也就是說(shuō)，適當(dāng)降低隧道周邊一定范圍內(nèi)的圍巖的透水性能。必要時(shí)要把隧道周邊圍巖也做成隔離地下水的一個(gè)屏障――注漿。日本在青函海底隧道，實(shí)際上就是用注漿方法形成滲透系數(shù)比較小的防滲透層，而取得成功的。實(shí)際上我們?cè)谝恍┧淼乐幸彩沁@樣做的。以隧道為對(duì)象進(jìn)行注漿的目的大體上分為圍巖補(bǔ)強(qiáng)和止水兩種。其注漿工法和材料沒(méi)有特別的不同。日本規(guī)定在大壩的注漿中，主要采用水泥漿作為注漿止水的標(biāo)準(zhǔn)工法，作業(yè)方法和管理步驟均已標(biāo)準(zhǔn)化。隧道的止水注漿可以參考，其改良目標(biāo)規(guī)定見(jiàn)下圖。從以上條件看，隧道的止水注漿比大壩的條件要嚴(yán)格些。為此，在注漿材料和注漿工法等方面要加以改善，但施工條件是千差萬(wàn)別的，要根據(jù)具體情況具體對(duì)應(yīng)?！び克坎还軒r類和強(qiáng)度，均與圍巖自身的透水系數(shù)有關(guān)。如改善透水系數(shù)小于10-6cm/s時(shí)，就能夠開(kāi)挖；如果與圍巖的滲透系數(shù)聯(lián)系起來(lái)看，10-5~10-6滲透系數(shù)（呂容值小于1），相當(dāng)于下表中的微滲透的狀態(tài)。施工是可以接受的。因此，原則上，只要滲透系數(shù)在這個(gè)范圍內(nèi)，就可以不采取任何措施進(jìn)行施工。也就是我們所謂的“無(wú)水條件”。如果滲透系數(shù)大于此范圍值，視對(duì)周邊環(huán)境的影響，就需要采取排水或止水的措施。滲透系數(shù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)巖體特征滲透系數(shù)k（c