党智安
中国水利水电第三工程局有限公司 陕西西安 710024
摘要：随着我国的经济在不断的发展，我国的隧道建设在不断的增多，为形成多年冻土区隧道动态信息反馈施工控制技术，主要研究了隧道施工冻融圈响应规律与控制要点。结果表明：喷射混凝土前，由洞内至围岩围岩内部，其温度逐渐下降。同一深度处围岩温度又会随时间缓慢增长；喷射混凝土后，尽管围岩越深部其温度逐渐降低，但浇筑混凝土产生的水化热对整个围岩温度场影响显著，总体来看，距离洞壁深度与水化热效果影响成反比，当深度超过2m，围岩受水化热作用轻微。喷射混凝土越晚，同一深度处围岩温度越高，冻融圈深度越大。
关键词：多年冻土；隧道工程；施工控制；冻融圈
引言
目前，人们的生活水平不断提高，道路运输的需求量也越来越大，为了缓解日益增加的交通压力，我国对桥梁和隧道工程建设提供了极大的支持，而隧道工程施工有其特殊性，相对而言较为隐蔽也比较复杂，施工时风险较多，而且施工环境较为恶劣，地质情况不确定因素较多，因此，为了排除隧道施工中的隐患，在施工中要注重工程管理工作。
1隧道施工概述
新世纪以来，我国社会经济得到了快速的发展，人们的生活水平有了很大的改善，各项基础建设也在不断的发展与完善，其中交通运输行业更是取得了举世瞩目的成果，随着交通枢纽不断的延伸，在实际施工建设过程中，也面临着许多问题，众所周知，我国幅员辽阔，且地形较为复杂多样化，在很大程度上，也增加了施工建设的难度。国民经济在不断增长的同时，交通运输压力也在不断增加，为了进一步改善我国当前的交通运输压力，在交通建设过程中，隧道以及桥梁工程建设已经逐渐成为重要的施工环节。隧道施工建设在实际施工过程中，隐蔽性较强，且施工技术难度较大，存在着一定的安全隐患，危险性较高，再者，隧道工程往往所处的环境比较复杂，地质状况极为恶劣，存在着许多不确定因素，所以，为了最大程度上保障隧道建设的质量以及安全，在具体施工过程当中，应当注重工程整体的管理，为施工项目能够顺利进行提供保障。
2冻土隧道动态信息反馈施工控制技术
2.1多年冻土区隧道动态信息反馈控制施工方法
动态反馈施工方法，首先要求在隧道施工过程中布置监测系统，通过测量多年冻土区隧道温度场、应力场及位移场的现场监测数据，进行围岩稳定性及支护结构合理性的判断，进而反馈于隧道的设计及施工决策。根据多年冻土区隧道施工过程中影响施工的典型监测指标（洞内气温、围岩温度、冻融圈深度、隧道收敛变形值、拱顶沉降值及变形速率等）的量值及其变化规律，对多年冻土隧道进行不同条件下的施工措施控制。当各监测指标数据在安全范围之内时，隧道可进行正常施工；当监测数据超过安全范围，但仍处于可控范围之内时，应启动黄色预警，并在施工同时对隧道加强监测；当监测数据超过可控范围，但仍低于危险值时，应启动橙色预警，同时暂停施工，待各监测数据恢复至可控范围内后继续施工；当监测数据超过危险值时，应启动红色预警，同时停止施工，进行安全处理后继续施工。
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2.2科学编制施工管理方案
进行隧道建设前，施工单位需要进行详细的准备工作，对于当地的地质地貌以及气候环境水文环境进行深入的考察和了解，在隧道监测过程中存在的一些隐患，获取各种可能导致事故的情况，按照考察结果进行总结，以此制定科学合理的施工方案。施工方案制定后，需要由专业的审核人员进行全面的审核，审核通过后才能用于施工。
2.3加强围岩测量质量管理
在隧道围岩测量过程中，应当采取等级制度进行管理，结合不同等级制定科学合理的测量方案，此外，一般情况下，隧道坍塌属于一个较为缓慢的过程，所以，施工单位应当结合实际状况，设立专门的测量人员、设备以及固定的时间对围岩进行测量，并时刻注意围岩周边发生的变化，当出现风险的时候，应当立即停止挖掘，并分析具体的原因，降低风险等级，此外，施工单位还应当结合围岩测量的实际结果，对后续施工及时进行施工方案调整，应当采取相应的手段，尽可能降低施工安全风险。
2.4围岩温度监测
多年冻土地区的隧道，在修建期间施工措施的扰动以及运营期间洞内气温受大气温度以及通行车辆散热的影响，衬砌背后的多年冻土将形成一个冻融交替的冻融圈。以冻融圈深度，即围岩中0℃等温线与围岩表面的距离，作为衡量冻融圈范围的指标，通过监测施工、运营期间围岩温度场的变化情况，并通过插值法计算不同时刻0℃等温线的深度即可得到围岩冻融圈的演化规律。
2.5喷射混凝土对围岩温度场影响
围岩冻融圈随着暴露在空气中的时间的增长而增大，因此，开挖多长时间后施作喷射混凝土支护是影响围岩温度场的一个因素。喷射混凝土支护施作后，混凝土水化热释放，在围岩及空气中传递，喷射混凝土支护越厚，放热总量越多，其对围岩温度场的扰动就越大。喷射混凝土作为柔性支护，在隧道开挖后应尽快施作，在此，取围岩岩性为页岩和凝灰岩，围岩级别为Ⅳ级和Ⅴ级（共6个裂隙率），开挖后8h、1d、2d时施作喷射混凝土支护，混凝土初始温度为5℃，厚度分别为20cm、25cm、30cm，设定围岩初始地温为－0.7℃，风速分别取1.0m/s，洞内气温为5℃。
2.6加强围岩测量质量管理
在隧道围岩测量的过程中，需要对围岩进等级划分，按照等级的差异对围岩实施不同的测量计划。一般情况下，隧道坍塌是一个比较缓慢的过程，是由于围岩的稳定性出现问题导致。所以，施工单位需要安排专业人员对围岩进行测量，并且要使用先进的设备对其进行定期检查，如果围岩的稳定性不符合要求，要立即停止挖掘，分析围岩出现变化的原因并采取支护措施，防止出现安全问题。
2.7交工测量
工程竣工后需要对工程施工和设计要求的符合性进行分析，以能够为设备安装以及运行管理提供参考依据，基于此展开竣工测量并完成竣工图。在验收中先要对隧道中心线进行检测分析，在隧道直线段以50m距离，曲线段以20m距离设置检测点，最少需要设置有两个地下永久性水准点。如果是长隧道工程，每1km均需要设置一个永久性水准点。同时需要开展纵断面测量和横断面测量。其中在纵断面检测中，可以依照中心方向实现对底板以及拱顶高程的检测，各个监测点的距离设置为10～20m，检测完毕需要完成竣工纵断面图，在绘制图上完成坡度线实施对比分析。直线隧道以10m距离，曲线隧道以5m距离分别设置横断面。采用直角坐标法或极坐标法对横断面实施检测分析，在检测过程中，纵轴为横断面中垂线，横轴则为起拱线，检测分析起拱线至拱顶的纵向距离以及起拱线至底板中心的高度，在检测完毕后绘制得到竣工横断面图。（2）测量中直线地段距离为50m、曲线地段距离为20m，需要对隧道实际净空实施检测，获取起拱线宽度、拱顶高程以及路面水平宽度。（3）洞内相隔1km需要埋设水准点，如果隧道长度是在1km以内应该至少设置一个水准点并在隧道边墙上设置标志。（4）将隧道工程的贯通测量技术成果书、贯通误差的实测成果和说明、净空断面测量和永久中线点、水准点的实测成果及示意图上交。
结语
隧道开挖，洞内空气与围岩对流换热，围岩温度升高，可引起一定深度围岩内部冰体的融化。冻融圈深度随裸露围岩暴露时间逐渐增加。喷射混凝土水化热可显著影响围岩温度场。喷射混凝土的厚度影响冻融圈深度，其厚度与水化热释放量、围岩温度场扰动程度成正比变化。此外，浇筑一次模筑混凝土，冻融圈深度初期增大约20cm。
参考文献：
[1]韩常领，姚红志，董长松．多年冻土区公路隧道围岩荷载计算方法［J］．中国公路学报，2015，28（12）：114－119．
[2]姚红志，张晓旭，董长松，等．多年冻土区公路隧道保温隔热层铺设方式及材料性能对比分析［J］．中国公路学报，2015，28（12）：106－113．
论文作者:党智安
论文发表刊物:《防护工程》2019年16期
论文发表时间:2019/12/13
标签：围岩论文; 隧道论文; 冻土论文; 测量论文; 混凝土论文; 深度论文; 水化论文; 《防护工程》2019年16期论文;