关键词：市政隧道工程；BIM技术；设计阶段
BIM技术是20世纪70年代下的产物，随着建筑行业的不断兴起，BIM在房建领域的运用已经比较成熟，但是在市政建设方面的应用还有很多不足，范围也较小。隧道工程对设计和施工更是高要求，在有限的时间内保证隧道按时按质的完工必须借助新型的技术，在设计阶段利用BIM技术能有效的帮助提升隧道工程完成的效率和质量。
1BIM技术概述
BIM技术是一种数据化的工具，通过对建筑的数据化和信息化，帮助工程技术人员对各种建筑信息做出正确的判断和理解。BIM主要是通过电脑建立虚拟的三维模型，再通过数字化技术将与实际情况相符合的建筑工程信息呈现出来，构成一个完整的信息库。在这个数据库中，对建筑项目有着功能性的数字表达，贯穿整个建筑施工的周期，在整个过程中为工程技术人员提供相关的知识资源。BIM有五个特点，分别是可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性，这些优点都为建筑工程提供了更加便利的平台，大大提高了建筑工程的信息化程度。BIM技术的运用能有效协同设计团队、施工单位和其他各个部门之间的合作，提高工作效率，保证建筑质量，实现可持续发展。
2BIM技术应用现状
我国BIM技术的运用已经越来越广泛，在建筑行业里也在不断走向成熟，但是在市政隧道工程里的应用水平还有待提高。市政隧道工程中传统的手工绘制图纸的模式逐渐被计算机辅助绘图给取代，但是效率仍然不高，设计水平也有所欠缺，整体还处于一个资源管理较松散的状态。隧道工程的长度很长，呈带状分布，和一般的建筑施工有所不同。隧道工程都处于地下施工，对技术要求比较高，需要良好的地址勘测技术，监测出实际的地质条件才能保证隧道的设计质量。因为隧道工程和一般建筑的差异性较大，所以并不能直接复制BIM在一般建筑行业里的应用经验，导致隧道工程设计阶段没有较好的利用BIM技术，阻碍了隧道工程的快速发展。随着经济的发展，建筑行业的兴起，我国越来越重视BIM技术在市政隧道工程设计阶段的应用，总体在呈一个上升的趋势，但应用并不成熟，需要进一步的推广和尝试。
3BIM技术在市政隧道工程设计阶段的应用
3.1隧道工程设计阶段BIM应用概述。在运用BIM技术之前要构建人员组织架构，梳理出各项负责人，从技术到项目管理，每一项都应该清晰的标注出来。其中比较重要的是设计人员和BIM项目的主要负责人，项目负责人应该具备全面的BIM技术知识以及管理技能，需要对整个项目负责；另外设计人员要进行更细的区分，将结构、道路、桥梁、建筑和机电工程师明确划分出来。市政隧道工程设计阶段首先要对各个方面进行模型设计，给出符合实际条件的骨架、隧道主体、路基面等模型架构，以此指导后期工程的具体实施；另外再根据模型完善建筑、机电和桥梁等方面的设计内容。BIM技术在隧道工程设计阶段还应该顾及到工程的完整性，对与隧道相关联的其他专业之间要进行相互测试和检查，保证工程的整体质量。通过BIM技术实现隧道全面的技术应用和检查测试，因此优化设计方案，降低施工过程中可能会出现的误差。工程设计阶段利用BIM技术创建隧道的三维立体模型，将单环和多环的建模方式都设计出来，对每一个中心坐标进行勘测和定位，根据实际的地质情况开展最适合的隧道设计。市政隧道工程比一般的建筑工程要复杂，涉及的范围较广，需要设计和考量的方面较多，如使用传统的一些软件平台并不能清晰有效的展示出来，但是BIM技术能帮助解决很多问题，通过先进的技术建立清晰的各类模型，根据实际情况及时调整优化设计，呈现出最合适的方案，有效提高隧道工程的完成质量和科学合理性。3.2隧道工程设计阶段BIM技术具体的应用。BIM技术在设计阶段可以采用ProjectWise协同管理平台，此平台能够规范的整理整个项目的文件，通过清晰的目录结构展示出来，为运维人员管理相关图纸和文档提供了便利。同时也能更加安全高效的保管数据，所有的信息数据都能确保安全、完整和准确，在需要的还是也能及时的根据目录找到文件，节省时间提高了效率。隧道一般为地下施工，勘测阶段的地质条件会比较差，可利用无人机去开展测量作业，根据无人机倾斜摄影测量的数据创建出高精度的工程实景模型，便能清楚明了的对设计的每一个点、实际的地形地貌进行分析，得出最佳的方案。BIM技术还可以提供行车模拟测试，通过模拟软件展示出行车的画面，准确分析设计的出入口等隧道各方面，判断其准确性和可行性，为工程的实际开展提供更多有效的科学依据。可视化方案设计能够帮助确定隧道的灯光外观对整个地区的影响，通过BIM呈现出隧道贯通的不同方案，进行对比选择，可以优化出与周边环境相协调的景观设计，在不影响市民生活的同时也提高了整体景观的舒适度。同时可视化方案设计还能提供隧道方案的对比，根据BIM技术呈现，选择合适的长度和宽度，选择出最优化的工程造价和合理的道路设置。
关键词地铁隧道突变大断面施工方法数值模拟
引言
突变大断面隧道在城市地铁中较为常见，一般出现在相同区间两条平行地铁线之间的渡线处和不同地铁线之间的联络线处，其特点是开挖宽度大，接口变换频繁，结构复杂多变。城市地铁一般埋深较浅，通常位于软弱、破碎、自稳时间极短的围岩中，如果施工方法不妥，极易发生岩体塌方或地表有害沉降。在综合考虑进度、经济和安全等因素下，对于不同的截面，应采用不同的施工方法和支护措施。
1工程及地质和水文概况
北京地铁五号线和平西桥站~北土城东路站区间隧道在竖井横通道K15+060往大里程方向设置有两处大断面，其断面类型有D型、B型、E型、F型、G型、H型及J型，断面之间采用突变转换，每一断面长度基本为12m，即每隔12m要进行一次突变断面转换，左线与右线中心距14.8~18.8m，平面见图1。
区间隧道自南向北横穿永定河冲洪积扇，地层由上至下依次为人工堆积层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层。本区段地下水主要为上层滞水、潜水及承压水。
2隧道施工方法分析
由于突变大断面隧道在左线和右线具有相似性，建立模型时只选取左线隧道。本文重点研究F型断面、G型断面和H型断面的施工方法。
2.1施工方法
根据以往施工经验和相关文献资料[1]，初步确定F型断面和G型断面采用双侧壁导坑法，H型断面采用三导洞法(中洞法)或两导洞法。
2.2突变断面过渡施工技术
区间左线隧道从竖井往大里程方向开挖后，须直接从小断面过渡到大断面，断面间相互错台达1.6m以上。为保证土体稳定及施工安全，采取从小断面以1:2坡度喇叭口方式扩挖至大断面，以D型断面过渡到B型断面为例，一侧错台尺寸为1.8m，最大错台为1.9m。开挖方式由短台阶法过渡为CD法，设计为超前小导管支护，为保证安全过渡到大断面，采取超前护顶稳扎稳打，步步成环的可靠施工方法。断面错台采取喇叭口扩宽顺接方式，顺接长度以最大错台长度为准按1:2坡度顺接，顺扩地段设在小断面(即D型断面)内完成。待施作二次衬砌时，扩挖部分用同级二衬混凝土回填。二次衬砌内轮廓仍按台阶过渡。其横断面示意图、纵断面示意图分别见图2、图3。
2.3双连拱隧道转入标准断面施工技术
2.3.1双连拱隧道原设计施工方案
左线隧道在H型截面施工时需要进行工法转换，由双连拱隧道转入标准断面。采用三洞法施工，首先施工中洞，然后施工左右侧隧道洞室，将其中心混凝土柱作为两侧隧道边墙的一部份。其施工断面见图4。该种设计的优点是混凝土柱有足够的宽度，开挖两侧隧道时较稳定;缺点是施工过程中须在混凝土柱顶预留防水层与两侧隧道施工防水层搭接，由于防水层已预先埋设在喷射混凝土里面，两侧隧道施工防水层时要把预留的防水层弄出来与其连接，防水层容易遭到破坏。
2.3.2双连拱隧道优化设计施工方案
优化设计是将双连拱隧道中洞法施工的三洞改为双洞，见图5。经过优化设计后，原中洞法三洞改为双洞，其混凝土柱仅作为置换中间部分土体，两侧隧道边墙单独施作，施工时可根据需要增设临时仰拱。这种设计的优势在于防水层施作的整体性好，有利于隧道防水;缺点是混凝土柱的宽度可能不足，导致稳定性不够。一般可根据情况在一侧隧道施做二次衬砌的同时，在另一侧隧道加设支撑，以保证混凝土柱稳定。
3数值模拟
3.1参数选取
本文数值模拟选用的参数按地质勘察资料取用。围岩支护参数指标见表1。小导管注浆区域按加固土体来处理，模拟的工况按实际开挖和支护的过程分步进行。
3.2岩体本构模型
软弱地层的岩体一般表现出弹塑性性质，因而在研究该段地层时采用弹塑性本构模型。由于Drucker-Prager准则考虑了围岩静水压力对屈服特性的影响，并且能反映剪切引起膨胀的性质，因而在模拟弹塑性岩体中被广泛应用。D-P准则形式为式(1)。
式中I1为应力张量第一不变量;J2为应力偏张量第二不变量;c为围岩粘聚力;φ为围岩内摩擦角。围岩进入塑性区后，每一点的摩尔-库仑圆都是不同的。摩尔包络线为一组具有相同φ但c不同的平行直线，可见c的变化对计算结果影响很大[2]。
3.3F型和G型断面计算结果分析
通过三维弹塑性有限元分析可知，施工完成时地表最大沉降量约为5.165mm，均满足施工期间地表的沉降量环境控制要求(≤30mm)。施工期间隧道围岩的最大沉降值均位于G型断面的拱顶部位以及双连拱隧道拱顶部位，最大下沉值约为2.396mm，最大隆起量约为18.13mm，也位于这些部位的仰拱底部。计算结果一方面表明施工期间围岩处于稳定状态，另一方面也表明这些部位是施工中的薄弱环节，应高度重视和密切关注，加强对这些部位的监控量测。
取几组不同的粘聚力c、内摩擦角φ和弹性模量E的围岩进行对比和分析，还可以发现，当隧道处于软弱围岩地层中，掌子面处的土体出现塑性区。因此，在大断面隧洞施工时，为防止围岩坍塌，要及时封闭掌子面和施做临时仰拱，使各单洞室初支尽快封闭成环。
3.4H型断面双连拱隧道两种施工方案比较
3.4.1施工进度比较
采用三洞法施工，必须待G型断面双侧壁导坑中间的土体施工完成后才能施工双连拱隧道，且双侧壁导坑法施工每侧洞室均要错开15m以上，按单洞室2m/d的进度，待G型断面中间土体施工完成至少需要12天，加以施工中洞及核心柱施工，至少需要10天，然后才能进行左线隧道施工。当三洞法改两洞法施工后，仅需要G型断面双侧导坑中的左线隧道施工完成后，即可进入双连拱隧道左侧隧道施工，可节省工期至少22天。
关键词：无固定控制点；摄影测量；隧道监测；应用研究
中图分类号：O434文献标识码：A
引言
隧道监控量测是检验隧道施工稳定性的重要依据，对隧道各施工工序衔接有着重要的指导意义。随着摄影测量及数码相机技术的发展与进步，非量测数码相机己广泛应用于近景摄影测量中，使得数字近景摄影测量在工程施工安全监测领域拥有巨大的发展潜力。
一、无固定控制点的摄影测量在隧道监测系统中影像获取的方式分析
隧道影像质量的好坏直接关系到隧道影像信息的采集精度。实验通过分析非量测数码相机隧道影像及地物信息的属性和分布特性，对隧道监控量测过程中摄影方式的选择、物方控制体系的选取、相机参数的确定、摄影机的选择、人工标志的设计与制作、监测时间的选择、摄影机摆放位置与照明等进行叙述，这些问题都是保证获取优质隧道影像的重要影响因素。
1、非量测数码相机隧道影像分析
隧道施工时，照明只能靠外置的人工照明，使得隧道地物的明亮程度会随着摄影空间位置的变化而变化。由于摄影机摆放位置、监测时间选择以及摄影方式选择的差异等因素，非量测数码相机获取隧道地物影像时很难在同一摄影条件下进行，同一地物近景摄影的成像效果也会产生不同。同时，隧道施工开挖、爆破等工序会造成隧道内的粉尘含量增高，甚至有些粉尘形成颗粒大的形状，严重影响非量测数码相机隧道近景摄影的影像质量，拍摄的隧道影像不能真实的反应隧道硐室空间信息变化，拍摄影像严重失真，如图1所示。
图1隧道失真影像
隧道监控量测关心的是隧道围岩收敛及拱顶沉降变形等信息，监测的地物信息分布在影像的边缘位置，隧道近景摄影中心线方向区域则失去了监测价值。而非隧道近景摄影测量则主要关心的是近景摄影中心线方向的变形信息，主要地物信息置于影像的中心区域。由于隧道近景影像地物信息分布的特殊性，加大了非量测数码相机影像畸变对隧道监控量测精度的影响，监测目标距影像中心线方向越远，畸变值越大。因此，由于隧道施工环境的复杂性以及监控量测的特殊性，非量测数码相机的隧道影像及地物信息具有其自身的属性和分布特性。
2、隧道监控量测系统的摄影方式
2.1近景摄影测量的基本摄影方式
正直摄影方式和交向摄影方式是近景摄影测量中的两种基本摄影方式。正直摄影方式是指在进行立体像对摄影时，两摄影机主光轴彼此平行，且垂直于两摄站间的摄影基线占的摄影，如图2所示。
图2正直摄影方式图3交向摄影方式
交向摄影方式是指在进行立体像摄影时，两摄影机的主光轴大于同一平面但互不平行、呈相交或发散成一个角度，且不垂直于两摄站间的摄影基线召的摄影，如图3所示。角度为交向摄影的交会角。
随着摄影技术和计算机技术迅猛发展，等偏摄影和等倾摄影等其他摄影方式的应用也日益扩大。其中，等偏摄影是指两摄影主光轴相对于摄影基线占以相同的方向旋转同样的角度的摄影。根据主光轴在摄影基线的垂线位置的不同，可分为左偏摄影和右偏摄影。等倾摄影是指左右两个主光轴分别对水平面有一个相等倾角的摄影，包括正直等倾摄影和等偏等倾摄影两种方式。
2.2单相机摄影
单相机摄影是指利用一台数字相机(量测型或非量测型均可)，分别在单摄站、双摄站和多摄站摄影，通过在被测物体周围拍摄多张相片或者利用一个带有三个以上位置关系己知特征点的辅助测量棒实现对被测物体的三维坐标测量，如图4所示。由于隧道监测环境的复杂性，在使用非量测相机获取隧道数字影像时，是无法实现正直摄影、等偏摄影和交向摄影的，摄影方式应该是任意的。隧道监控量测过程中在确保监测精度的基础上，更多的是使用单相机摄影方式。
图4单相机摄影示意图图5双相机摄影示意图
2.3双相机摄影
双相机摄影是指采用两台数字相机联机作业，对目标物进行摄影，图像处理得到相应的像点坐标，通过同名像点匹配前方交会获取待测目标的三维坐标信息，非常适用于动态测量和实时在线检测。正直摄影方式和交向摄影方式属于双相机摄影方式中的两种常用摄影方式。双相机摄影拥有实时性和快速性等优势和测量特点，提高了测量灵活性和测量范围，但现场标定是一大难题。隧道监测过程中，采用双相机摄影方式适合进行隧道断面轮廓测量。双相机摄影如图5所示。
二、基于无固定控制点的摄影测量在隧道监测系统中的应用研究
1、工程概况
笔者根据查阅资料，最终选定位于新建兰州～重庆铁路LYS，14标段的人和场隧道为本次试验的依托工程。该工程起讫里程DK947+510～DK951+960，全长4450m。隧道岩体结构复杂，以粉岩质泥岩、风化砂岩等软岩为主，属浅埋隧道，围岩稳定性差。该隧道为双线隧道，上跨既有铁路，下穿在建渝利铁路、城市隧道、道路、水库、高楼等重要建筑物，且未施工段隧道上方通过房屋密集，属高风险隧道。为确保隧道施工顺利进行，须对隧道进行监控量测，以保障施工安全，优化施工方案。人和场隧道具体下穿建筑物见表1。
表1人和场隧道下穿区段表
2、隧道监测技术路线
该工程隧道实地监控量测实验采用非量测数码相机及无固定控制点摄影测量方法监测隧道收敛及拱顶沉降变形。技术方法实施的技术路线有以下几方面：
2.1隧道监控量测中控制模式的改进
传统的以近景摄影测量为基础的隧道监控量测方法一般要使用固定控制点，这在隧道施工中是一件较麻烦的事情，也使近景摄影测量的优越性大为降低。本次隧道试验使用简便的相对控制方式而完全不依赖于固定控制点，这对于隧道监控量测中控制模式的改进非常有必要。
由于隧道断面上的监测点和控制点位于一个平面上，采用数字近景摄影测量方法测定这些点的物方坐标时，可以使用平面相对控制。可以通过在隧道断面竖立特制的标准尺来解决，标准尺能够精确量测。理论上只需1条标准尺，但为了保证监测点坐标的解算精度，在隧道断面两端竖立2条或更多的标准尺，使其更能接近真实的摄影比例尺，同时对独立坐标系的建立也可以起到控制检校的作用。
2.2无固定控制点摄影测量的数据处理方法
传统的以近景摄影测量为基础的隧道监控量测方法有：直接线性变换双像解析摄影测量法、连续像对法、单像解析法、相对定向的P-H解法等，本文采用的数据处理方法是无固定控制点摄影测量方法，包括相对控制的单片、双像摄影测量方法应用。单片摄影测量方法采用单相机物方控制体系，包含相对控制、单片摄影、二维线性变换等方法的综合应用；双像摄影测量方法采用双相机物方控制体系，包含相对控制、连续法相对定向等方法的应用。
坐标计算采用独立坐标系，不需要知道物点的绝对坐标，只使用相对坐标来求解控制点物方坐标。摄影比例尺的解求可以通过焦距厂和拍摄距离H的比值而得到，或者通过待测物实际长度与像方长度的比值计算。隧道现场实验时采用竖立标准尺方式，假定控制点在标准尺上。使用无固定控制点摄影测量方法解算隧道收敛及拱项沉降点的点位坐标，监测点位移变形值是通过不同周期对隧道同一区域拍摄，依据各周期点位物方坐标信息解算其实际位移变形量。
3、隧道监测应用实验
3.1隧道监测方案设计
人和场隧道断面尺寸约为14mx6m，相邻断面间距大约5m，每个断面布置5个监测点，分别观测4个周期。隧道现场拍摄时，相机架设在距离隧道观测断面15m左右的中心线位置，其相机主光轴垂直于断面拍摄。严格控制相机位置和姿态，使其在不同周期观测时位置不变，每个断面拍摄6张像片。由于隧道内部环境复杂，拍摄时使用数码相机配套的闪光灯和外置快门等辅助设备。
3.2隧道监测方法应用
（1）单片摄影测量方法
图6为现场拍摄的隧道断面里程DK950+230单片摄影示意图。采用相对控制的单片摄影测量方法对隧道围岩进行收敛及拱顶沉降变形监测，表2和表3分别为隧道收敛及拱顶沉降监测数据。表3中测线H1-3表示拱顶监测点3到收敛监测点1的高差，其它测线类似；周期1、2、3、4表示不同时段的监测数据；令周期1的数值变形值为零，收敛及拱顶沉降变形值表示后续周期数值分别减去第一周期数值的差值。
图6隧道单片摄影图
表2收敛监测数据表
表3拱顶沉降监测数据表
由表2和表3可知，通过对同一测线在不同周期进行监控量测，其收敛及拱顶沉降发生了变形，但变形值所反应的变化趋势一致，符合隧道围岩变形规律。当变形趋于稳定后，隧道收敛及拱顶沉降变形误差在1～2mm之间。采用相对控制的单片摄影测量方法能够满足隧道监控量测精度要求，在隧道监测领域有较大的应用和推广价值。可以预料，如果改善现场隧道施工条件，监测精度可以进一步提高。
（2）双像摄影测量方法
图7为现场拍摄的隧道断面里程DK950+230双像摄影示意图。采用相对控制的双像摄影测量方法对隧道围岩进行收敛及拱顶沉降变形监测，表4和表5为隧道收敛及拱顶沉降监测数据。表5中H3-4表示拱顶监测点3到收敛监测点4的高差，其它测线类似；令周期1的数值变形值为零，收敛及拱项沉降变形值表示后续周期数值分别减去第一周期数值的差值。
图7隧道双像摄影图
表4收敛监测数据表
表5拱顶沉降监测数据表
由表4和表5可知，同一测线在不同监测周期收敛及拱顶沉降发生了变形，但变形值所反应的变化趋势一致。当变形趋于稳定时，收敛及拱顶沉降变形误差在3mm左右，监测精度基本达到实验预期。由于近景摄影环境对双像摄影测量监测精度有较大影响，通过改善隧道监测环境、增加像点观测数等措施，采用相对控制的双像摄影测量方法在隧道监控量测领域有较大的研究发展空间。
结束语
综上所述，基于无固定控制点的摄影测量隧道监控量测系统应用于隧道实地监控量测，分析收敛及拱顶沉降监测结果表明，采用相对控制的单片摄影测量方法能够满足隧道监控量测精度要求，具有较高的可靠性。由于外部环境影响，采用相对控制的双像摄影测量方法比单片摄影测量监测精度低。在实际应用中，采用相对控制的单片摄影测量方法具有较高的实用性。
参考文献：
[1]冯海涛.基于普通数码相机的隧道影像匹配研究[D]．北京交通大学硕士学位论文,2008．
关键字：超深埋地铁；无轨运输；地下水
中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
引言
与浅埋暗挖相对应，深埋暗挖隧道施工技术是针对埋置深度较深的岩层施工而采用的施工方式。伴随着我国城市化的发展，我国城市轨道交通的建设得到了快速的发展，超深埋暗挖隧道技术也得到了广泛的应用。我国一系列的工程，如锦屏二级水电超深埋引水隧洞、南水北调细线工程、大伙房调水工程等，都使用了超深埋地铁暗挖隧道施工技术，超深埋地铁暗挖隧道施工技术的优越性越来越明显。
超深埋地铁暗挖隧道施工技术
在规定的时间内完成施工是隧道施工过程中面临的一个严峻的问题，施工方法、运输方式的选择往往对提高施工速度起关键作用。采用无轨运输方式就是提高施工进度的有效方式。
施工工艺流程
超深埋地铁暗挖隧道施工流程图如图1所示。
图1超深埋地铁暗挖隧道施工流程图
施工原理就是在减少施工中的爆破可能对围岩造成扰动的基础上，充分利用围岩的承载能力，使用新奥法指导施工组织，完成开挖过程。装药爆破采用周边非电导爆管起爆或欲裂爆破等方式，同时采用小导管超前注浆方式。施工过程中要对围岩的周边眼距离进行严格的控制，要综合考虑围岩和断面的实际情况进行钻爆设计，实现爆破操作。同时在施工过程中要时刻对围岩破碎段进行及时的测量，从而避免围岩挤压情况的发生，并且根据测试的数据指导施工。
施工工序的合理性直接关系到施工时间，施工的效率，合理的施工工序可以节省时间，提高施工效率。施工过程中开挖、测量和出渣是影响施工工序的关键所在，这几个过程是循环执行的，在施工过程中占较高时间比例。
地下水超前预报方法
现阶段隧道施工中主要使用的超前预报地下水方法有两大类：物探法和地质分析法。
物探法
电磁波法属于物探法的一种，电磁波就是利用电磁波可以在不均匀的介质中传播并能产生投射和反射的现象从而可以进行地下水预报，根据使用电磁波发射设备不同可以分为地质雷达发射、瞬变电磁发射法、钻孔电磁发射法。地质雷达发射电磁波的优点是探测结果图像直观，效果良好，结果便于整理分析，并且对施工过程干扰小；缺点是可预报地下水的距离相对较短。瞬变电磁发射法主要是利用了天线向所要测试部分发送脉冲电磁场，这种方法的优点是效率高、适应能力强、设备装置轻便、扫描时的速度更快、可分辨能力强等。钻孔电磁发射法是一种使用电法完成预报地下水的方法。这种方法采用聚焦电流激发，利用岩体空隙中电力存储能力和电阻率的变化情况通过计算来预报岩体的含水性和完整性。该方法的优点是结果容易分析、图像直观等。
地质分析法
目前地质分析法主要应用水平超前探孔法，水平超前探孔法主要是通过在施工隧道中使用水平钻孔机打孔，通过分析所钻孔眼的资料从而计算推断所要测试隧道的地下水情况，做出合理的预报。这种方法主要是通过分析钻孔速度变化，钻孔冲洗液的气味和颜色，岩石粉末等情况来做出的判断。该方法可以很好的反映所钻孔岩石的基本情况，结果比较直观，然而这种方法也存在不足，主要是在复杂地质情况下，这种方法的预报效果比较差。
地下水处理
地下水处理方案
超深埋地铁暗挖隧道施工中主要考虑的是集中高压大流量出水点的处理，这种情况主要发生在岩溶非常发育区，该区域的垂直厚度比较大，而且补给水源与出水点的高度相对较大。一旦隧道施工破坏其渗流平衡，地下水就会大量喷发，形成高压水流。这种情况是十分复杂的，不同的出水点有不同的特点，所以只能采用综合处理的手段进行处理，处理的方式“先排后堵、深排浅堵、远排近堵。择机收口”，处理的原则是“先固后堵、先分流后收口”。对于超深埋地铁暗挖隧道施工中的集中高压大流量出水点可以按照以下处理流程进行：物探测试—锚杆加固—分流—封堵—分流孔灌浆—封闭。
物探测试：通过物探测试对涌水点进行探查，根据测试结果，主要寻找透水带的规模和位置，为后续灌浆做准备。
锚杆加固：对隧道内结构松散的围岩要使用锚杆进行加固，锚杆要进行灌浆处理，这样可以加强施工过程的安全，可以防止松散围岩的脱落。
分流：根据测试情况，判断岩溶发育情况，对于涌水集中的区域要采用多孔分流排水的方式进行减压。
封堵：分流排水后对于涌水量减小的区域，可以采用灌浆技术对主通道进行封堵处理。
分流孔灌浆：主通道处理结束后要对分流孔进行灌浆施工。可以采用高压、大流量灌浆泵对分流孔进行灌浆，灌浆采用由近孔到深孔依次灌浆的顺序，浆液选择防扩散、可控时间的特种浆液。
封闭：封闭操作主要对最后灌浆的分流孔的操作，可以采用高压、大流量的浆液灌注，不必使用特种浆液，可以大量灌浆，扩大灌浆范围，使主水流充分与岩壁隔离。
地下水封堵措施
超深埋地铁暗挖隧道施工中为了防止地下水，可以在潜在涌水点处2米深的位置设置锚杆加固，锚杆孔深5~10m，用螺纹钢作为锚杆，进行锚杆灌浆。同时打设减压分流孔，分流孔的直径可以设置在65mm。利用三臂钻和液压非中空止浆塞的方法完成封堵，封堵完成后可以对掌子面进行止水墙的施工，止水墙与隧道壁之间可以使用水泥和化学浆液进行注浆，待注浆达到规定强度时就可以使用三臂钻和一体机进行超前注浆封堵。
对掌子面进行止水墙的施工处理，可以先对预埋口周围的涌水点进行处理，然后对主流涌水点的进行6~9MPa的灌浆压力处理，与此同时，用6.0m的射浆管对主流涌水点进行灌浆。对止水墙进行3.0m的回填灌浆，然后再进行6.0m的固结灌浆，从而增强止水墙与掌子面之间的整体性。对主流涌水点的操作首先应该对掌子面附近大面积灌入速凝浆液从而实现临时止水，然后进行封堵灌浆，可以采用化学浆液配合水泥进行灌浆，从而完成地下水封堵操作。
隧道岩爆
隧道发生岩爆情况，会造成严重的后果，轻则影响施工进度，重则对施工人员的安全构成威胁，所以加强隧道岩爆的预防尤为重要。
隧道施工中岩爆的防治主要是充分利用自然条件，合理调整认为因素的策略，建立隧道岩爆防治管理的对策，避免岩爆的发生。岩爆的防治主要从隧道设计、施工各阶段防治、强化质量管理三方面出发。
隧道设计方面主要考虑隧道的选址，隧道选址应该尽量避开有岩爆发生的地域，如果不能避免时应该从隧道断面和隧道轴线设计出发达到防爆目的；另外隧道设计时对隧道轴的设计应该与隧道的最大主应力方向平行，使隧道的结构受力条件最佳。
隧道施工的不同阶段岩爆防治对策不同。隧道施工采用分步开挖的方式可以使围岩释放的弹性在一定区域内减少，达到有效抑制岩爆的目的；对于爆破阶段，可以优化爆破方式，减少引发岩爆的因素，对此需要加强技术员的自身素质，所以要对技术员特别培训；为减少围岩在施工过程中的振动应以TBM方式代替钻爆开挖，这样可以避免局部应力集中；如果遇到岩爆强烈发生地带要采取适当应力释放措施；一旦岩爆发生，必须彻底关闭机器、停止施工，记录岩爆情况、做出全面的检查，合理的加固支护；施工时应加设临时防护网，从而保证作业区的安全。
强化质量管理主要是从人为因素考虑，施工时应该成立由专家组成的科研组，适时调整施工工艺，对施工质量和施工程度有所掌控；施工时要做好超前预报工序，详细预报是防治灾害的最好措施；为了施工的质量要坚持“早封闭，强支护”的原则；对施工人员要有严肃的施工纪律，明确规定施工人员的行为准则；对施工人员的技术培训可以使施工人员对质量标准更熟练。
施工通风
对于无轨运输的隧道施工条件，机械设备产生的废气稀释难度大，施工通风技术的难度要远远大于有轨运输的隧道施工作业。对此可以选择巷道通风的方案，因为这种方案的优点是可以不用设置控制风门，有利于机械车连的运行，使用的通风设备少，可以通过增减风机数来控制风量的大小。如图2是巷道通风方案的系统布置图，该方案采用隧道射流风机和通风机的结合，空气可以从B线进入，经过射流风机F1和管道到达B线，B线通过射流风机F0引风进A隧道；风机F2和管道将风流压向A线区。除F2和F0所有风门都封闭状态、
图2巷道通风方案的系统布置图
总结
目前超深埋地铁暗挖隧道施工技术在城市地铁建设中的作用越来越突出，实践表明该技术为施工的顺利进行提供的可靠的保障。无轨运输在施工中是优越性得到充分的体现，超深埋地铁暗挖隧道施工技术在解决施工过程中可能遇到的问题方面，提供了可靠的方案，对施工过程中的地下水防治和处理都给出了合理的解决方案，然而该方法也存在一些问题，解决这些问题需要我们在实践中总结经验。不同的隧道工程都有自身的特点，施工过程中会遇到不同的问题，解决问题的方法要灵活选择。
参考文献
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张志龙.越岭长大公路隧道地质预报中的关键技术问题研究[D].成都理工大学博士论文,2006.
关键词：大断面隧道；施工技术；混凝土
隧道工程项目是建筑项目中不可或缺的一部分，也是工程质量的关键点，该工程涉及范围具有一定的广泛性特点，相对的在施工过程中，对施工技术及操作工艺的要求普遍较高，并且隧道施工效率及质量还会受到外界因素直接影响，一旦控制不当，山体滑坡及坍塌等问题就很有可能会发生，而隧道施工就会被迫停止，隧道质量也会遭到直接破坏，特别是在大断面隧道施工中，不良作用会进一步加剧。以此，为了进一步提高施工质量，确保隧道施工环境更加安全，就需要对施工技术进行优化选择，使其施工效用能够充分发挥。
一、大断面隧道施工控制要点
1.提高大断面隧道施工工艺水准
在开展任何施工项目前，都需要将前期工作准备妥当，尤其是在大断面隧道施工中，施工方在推进施工项目前，需要对施工技术进行针对性选择，并采取积极有效的措施优化施工结构，更新技术应用框架，使其更加符合隧道工程的技术应用指标，与此同时，还需要对引进并学习先进的施工技术，并将其熟练、高效的应用到隧道工程中。例如：从当前形势来看，大断面隧道施工中所应用的施工技术是以先拱后墙为主体，并且其侧重点区域大多集中在地质结构复杂、断层不够完整的劣势环境下。
这种方法明显与现阶段的隧道施工需求难以契合，因此，在现代技术水平不断提升的现实作用下，先拱后墙的施工方法已经与大断面的隧道需求之间呈现出了难以相符的不良特点，因此，在目前的隧道施工中该方法已经被其他方法所取代，相对的台阶施工方法由于具有一定的技术优势，而被广泛应用于施工项目中。在实际应用过程中，台阶施工方法能够提升隧道施工的安全指标、强化施工结构的稳固性，使其与预期目标高度符合，这样不仅能够实现对施工项目的有效缩减，更能降低施工成本，提高工程经济效益，提升隧道工程整体能效。
2.对施工图纸进行严格审核
施工D纸是推进施工项目的首要条件及基础动力，也就是说施工质量会受到图纸直接影响，因此，一旦大断面隧道施工图纸不能精准反映施工实际情况，或者存在其他问题及缺陷，施工项目的顺利推进就会受到直接阻碍，施工周期也会有所延长，这就需要大断面隧道施工人员肩负起自身职责，在没有进行施工前对图纸进行严格审核，如果发现问题就需要将问题记录下来，并通过相关人员及时将其修正。除此之外，在对施工图纸整体内容及涵盖项目进行研究及审核时，还要将施工环境及施工设备等必要因素纳入重点考量范畴中，一旦发现其与现场施工存在差异的细节及问题，也需要在第一时间进行修改，确保施工图纸与施工情况完全契合，只有这样才能进行下一步施工。
3.严格监督大断面隧道施工操作流程
大断面隧道工程在整个施工过程中，易受很多因素所影响，如施工工艺、施工材料、施工技术或是其他因素等，因此，隧道施工单位施工人员在实施隧道施工的过程中，需严格监督施工操作流程，做好隧道工程项目施工管理及严格监督，特别对隧道施工材料，需要严加监管，针对一些易爆、易燃、易造成污染的材料，需严密监管，以保证隧道施工材料保存、运输的安全性。而且在整个施工期间，可能会伴发一些危险因素，如果难以较好地避免，则会造成施工人员损伤严重。在此种情况下，需进一步贯彻及执行有关监管制度，以合理、科学地安排施工人员进行监督，从而制定较为详细地施工方案，以便将大断面隧道施工安全隐患降到最低。
二、大断面隧道施工技术的有效运用
1.做好大断面隧道突水防治工作
大断面隧道施工技术应用过程中，需做好地质预报工作，经运用液压钻孔台车超前钻挖来预报隧道施工项目现场地质状况，以充分明确大断面隧道的开挖前方实际地质水文状况。一般情况下，施工人员可将6m～7.5m的距离当作开挖探水的长度，当开挖5m，可保留一个大约2.5m的探水作业，避免隧道开挖时发生严重突水。若大断面隧道工程施工时，隧道涌水量较大，且完全超出规定标准，需立即选用全断面来进行堵水注浆。且注浆的材料一般选择水泥―水玻璃浆液，在选择水泥时，通常以42.5号普通硅酸盐水泥为首选，且凝胶时长需按照施工现场实际施工情况来确定，这样有利于及时制止隧道涌水。
2.大断面隧道锚杆施工技术的运用
大断面隧道施工过程中，将锚杆施工技术运用于其中，可大大提升现场施工效率及施工质量，具体作用机制主要表现为：第一，在有效运用锚杆钻孔施工技术开展各项工程施工时，需要先采用岩凿机于整个隧道预设点做相应的施工操作，且在整个操作过程中，施工人员需要将预设点上各种铁锈、杂质等完全清除干净；第二，为了进一步防治施工时岩屑影响到锚杆施工技术的运用，施工前，施工人员应该将锚杆岩屑内的残余污染物、孔洞等彻底清除干净，认真检查各个孔洞是否整洁，且保证清洁度和施工规定要求完全相符，而后将之前所配备好的药包直接放置在锚杆孔洞内，需要注意的是，相关人员在放置药包过程中，应该多加注意，需在保证可将药包完全固定于锚杆孔内的同时，又要确保药包没有发生任何变形或是泄露；最后，施工人员将事先准备好的杆体直接插到岩石的孔道内，确保钢筋和杆体网焊可完整连接。
3.大断面隧道混凝土喷射施工技术的有效运用
大断面隧道工程中的混凝土进行施工时，有效运用喷射施工技术，主要包括施工技术、湿喷施工技术两种，其中，施工技术重点用于改善施工现场环境，经节省速凝剂运用量，以缩减大断面隧道施工成本；而湿喷施工技术运用时，每次所喷射厚度保持在5cm～10cm间，其回弹力偏低，可大大提升混凝土喷射工程施工粘结性、支护能力。同时，施工人员应准确控制混凝土喷射各项施工指标，如厚度、喷射密度、强度等，重点查看所选规格应与项目施工标准相符，加大混合材料配比，缩减速凝剂运用量等，以进一步增强墙体粘合性。
4.大断面隧道洞口、明洞施工技术的有效运用
针对目前大断面隧道工程施工情况分析，需在洞口破土开展施工之前，综合考虑不同施工现场周边的施工环境，且对各个施工环境做仔细调研，调研内容包括：施工现场的天气状况、地质条件、地下水变换等，尤其要全面、细致地调研仰坡以及周边环境，并立即查看施工附近有无悬石、危石等。
施工人员在开展大断面隧道工程施工工作时，通过做好大断面隧道施工控制关键点，并有效运用各种隧道施工技术，以在确保大断面隧道工程得以安全、顺利实施的同时，提升工程施工效率及施工质量。例如，施工人员需不断完善及健全大断面隧道工程组织设计，进一步优化工程项目各个施工环节，确保施工操作规范性的同时，使隧道施工技术运用后的效果充分发挥出来，以保证大断面隧道施工质量。
参考文献：
关键词：铁路隧道；施工方法；优缺点；适应性；
中图分类号：U455.7文献标识码：A文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01
由于铁路隧道的施工条件十分严格，工程周期长，工作任务重，并且对技术性要求相当高，但是当时我国的社会发展缓慢，经济和科学技术水平都远远不及一些发达国家，在很长一段时期内，无法独立进行铁路隧道的修建工作。在新中国成立后，尤其是在改革开放以来，我国的社会发展进程加快，科学技术水平有了很大的提高，铁路隧道事业也逐渐兴起发展，经过不断的探索与实践，形成了一些比较成熟完善的铁路隧道施工方法，并且适应性很强。
一、铁路隧道施工方法概述
铁路隧道的修建工程的周期比较长，工作任务繁重，对技术与施工环境的要求都很苛刻，在施工的过程中存在着很多的风险，比如，复杂的地质、水文条件会造成安全隐患；对机械设备操作不当使得风险概率增加等，因此有效控制铁路隧道施工风险，保证其质量安全是十分必要的，这就需要在施工过程中运用科学有效的施工方法，并进行正确规范的操作，从而提高铁路隧道的经济效益与社会效益。
我国的铁路隧道从简单的人力挖掘，经过多年的探索与实践，在技术、材料、设备、工艺等方面都有了很大的改革与创新，使我国的铁路隧道修建技术水平得到了很大的进步与提高。就目前针对山岭隧道施工方法，在我国发展较成熟、应用较广发的当属于钻爆法和掘进机法。所谓钻爆法，是指通过打眼、放炮等一系列方式掘进、开采隧道。目前采用的是将传统的钻爆法与新奥法原理相结合的施工方法，这样可以充分发挥围岩的自承作用，使喷射混凝土与锚杆加固围岩，以增强其承受力。钻爆法在未来的发展方向定位在提高隧道施工机械化、自动化水平，加快开挖成洞的速度，降低工程成本的同时，保障质量合格、安全。所谓掘进机法，是指采用隧道掘进机开采隧道，用盾构挖掘软土地层，用TBM挖掘岩石地层的方法。可见，其还有很大的进步发展空间。
二、不同施工方法的优缺点比较
由于以上两种铁路隧道施工方法在我国发展的时间不同，技术完善程度也不一样，分别有以下优点：
第一，钻爆法的优点：首先，钻爆法在我国经历了很长时期的发展，技能比较简单，容易掌握，对机械设备的要求也比较随意，可以很大程度上节约隧道修建工程的成本，在实际操作中得到了广泛的应用；其次，它对复杂的地址有着很强的适应性，不受断面形状的影响，在面对不良的、恶劣的地质、地形时有着很强的机动性、灵活性；最后，它能够提高很多的工作岗位，均衡我国过剩的劳动力，十分有利于我国的社会与经济发展。
第二，TBM技术的优点：首先，TBM技术综合了破岩、出碴、支护等修建流程，将他们集中于一体，加快了隧道开采、掘进的进程，实现了高效率工作，使得隧道修建工期大大缩短，很大程度上节省了人力、物力、财力，提高了经济效益与社会效益；其次，相对于爆破法来说，比较易于控制，可以有效的避免超欠挖情况的发生，也不会产生污染物，减少了爆破过程中的辅助导洞数量，很大程度上实现了对生态环境的保护；最后，TBM技术比较安全可靠，在施工过程中采用了激光导向、计算机控制、通讯技术等，机械化、自动化程度较高，改善了工作人员的在隧道内的施工条件。
但是金无足赤，人无完人，两种施工方法也不是绝对完美的，它们分别存在以下缺点：
第一，钻爆法的缺点：首先，在钻爆的过程中，会不可避免的出现超欠挖的情况，对隧道修建工程的质量与进度有着很大的不良影响，同时，还使得经济效益低下；其次，由于钻爆的不易控制性，以及工作人员的不规范操作，经常引起周围地面塌陷，使周围的建筑物开裂、倒塌的现象也时有发生；再次，由于隧道修建工程一般都位于人烟稀少的地方，施工环境与天气条件都比较恶劣，使得工作人员的工作任务繁重，在施工进行中不免顾此失彼，忽略掉一些安全隐患，导致危险事故的发生，对人身与财产造成极大的损害；最后，在利用钻爆法开采、掘进隧道的时候会产生大量的污染物，对生态环境造成很大程度的破坏，使得环境保护工作不能顺利开展。
第二，TBM技术的缺点：首先，TBM技术在我国经历的时间比较短，核心技术还不成熟，仍有待于进一步发展优化，因此，要想利用TBM技术来开采、掘进隧道，需要从国外先进的施工设备，并引进一批综合型的管理操作人员，这就使得隧道修建工程的成本大幅度增加；其次，虽然它集多道开采程序于一体，但是在面对一些复杂的地质、地形时，不能够像爆破法那样做到灵活的程度，没有很强的适应性；最后，要想利用TBM技术需要很长的施工准备时期，加长了隧道修建工程的周期，同时，由于其设备比较庞大、精确，因而对施工环境与场地要求比较高。
三、铁路隧道施工方法的适应性
要想选择科学合理的隧道施工方法，需要高素质的专业人员在衡量很多因素之后，才能进行决策、定夺，这对他们的学识、经验以及创新精神有很严格的要求，并且需要考虑以下方面：（1）施工现场的地质条件是否良好；（2）工程是否重要；（3）机械设备是否齐全；（4）施工技术是否完善；（5）带来的经济效益是否能达到预期的效果；（6）是否能够使危险事故的发生几率降到最低。如果选择的施工方法既能做到缩短隧道修建的周期，还能在降低生产成本的同时，保证质量过关、安全，经得起时间的考验，并带来较大的经济效益与社会效益，这就说明该种施工方法有着很强的适应性。
四、结语
在对爆破法与掘进机法中的TBM技术的优缺点进行全面系统的分析后，在进行隧道修建工程之前，应该使高素质的、有实践经验的专业人员对地质条件、机械设备、施工技术、经济效益等因素进行综合考虑后，做出科学合理的决策，以使选择的施工方法能够有很强的适应性，能够带来很大的经济效益与社会效益，从而促进我国铁路隧道修建工程事业的发展。
参考文献：
[1]赵国栋.软弱围岩隧洞施工的安全问题研究[J].科技信息.2013（03）