【关键词】铁路；协同管理；智能化设备
1BIM模型设计
1.1建立隧道模型
在传统的二维图纸设计中，发现有不合理不协调的状况很难进行修改，对整体施工进度产生影响。随着BIM技术的普及，在隧道工程设计中实现了设计的可视化，在对隧道工程进行整体施工建造前，建造一个模型，直观展示工程中的过轨管分布、接触网槽道预埋、钢筋安装等施工工作。采用CSD软件分段建立隧道BIM设计模型，再按施工要求对设计模型自动切分、自动生成和绑定编码，最终形成隧道施工BIM模型（见图1）。
1.2BIM可视化管理
三维模型精细呈现设计细节。通过三维建模首先使技术人员在建模过程中更加深刻理解工程内容，通过三维模型进行技术交流和探讨。基于BIM模型的成果和设计数据，通过基于GIS的管理平台，全面整合各项数据，如里程桩号、地形地貌、环水保线、穿既有线等各种场景的信息，以更加清晰逼真的形式体现工程实景。同时，通过三维展示方式可以任意角度查看，在主体模型与既有地形模型相结合后，方便施工方案的制定和审核[1]。
2协同管理
。全员参与，建立起项目的高效协同。以BIM技术搭建的三维模型为基础，以协同管理为手段，在施工过程的管理中建立全员参与的协同管理体系，实现各项信息共享，按照不同的权限、角色建立起职责履行清单。以工序为纽带加强现场把控，实现建造过程痕迹保留，建立以工序过程为核心的过程控制体系。工序作为施工过程的重要环节，实现了基于工序的自动关联进度。工序开始，反映到模型上：显示结构物正在施工，进行到关键工序时自动关联检、验、批，必须验收合格以后才允许进入下道工序。同时，基于工序建造过程的时间节点、责任人、现场影像资料同步自动生成，形成了完整的建造过程的痕迹保留。基于BIM技术，推动标准化、规范化、精细化的管理体系。BIM技术的本质是以信息化为驱动。在建设BIM体系的过程中要求管理体系标准化，同时结合规范化的措施和精细化的管理要求，确保所有信息有序流动，最终关联到模型。在检、验、批现场填报，现场确认时，结合手机端GPS定位，实时现场确认，落实规范标准的管理体系。
3隧道施工设备
3.1ZYS113全智能三臂凿岩台车
3.1.1超前地质预报的应用采用ZYS113全智能三臂凿岩台车进行超前地质预报，结合超前钻孔及加深炮孔法等方法，实现快速预报。钻孔时，钻孔深度30m～50m，实时监测推进速度、冲击压力、推进压力、回转压力、水压力和水流量等参数，并通过MWD软件分析复原地质情况，形成地质报告。对掌子面前方情况进行综合分析，科学判定前方地质情况；对掌子面稳定性做出分类，为现场施工提供准确的依据，并基于此在BIM模型上建立隧道大数据地质库，指导现场施工。
3.1.2钻爆开挖及初期支护智能化建造的应用导入作业面爆破设计图，与隧道坐标结合，在凿岩台车电脑上生成开挖循环的隧道轮廓与爆破图，不需要测量人员标注隧道轮廓和钻孔孔位，将断面图及炮孔图显示在凿岩台车电脑上，操作人员完全按照电脑显示，控制炮孔的角度和深度，根据电脑指示摆臂架的角度。系统锚杆施工前，台车预先输入锚杆设计参数以及断面数据，进而确定锚杆位置信息，台车依据系统预设实现自动移臂对孔定位、自动钻孔。
3.2SCDZ133智能型多功能作业台车
SCDZ133智能型多功能作业台车配套设施有底盘行走系统、发动机系统、臂架系统、定位系统、扫描系统、智能控制系统、电气控制系统等。①智能型多功能作业台车装有定位系统，通过系统换算将大地2000坐标系转换为系统内部可识别坐标，实现台车在隧道坐标系下的精准定位。②台车车前装有扫描系统，对断面进行扫描，同时采集数据，车内设有设备对采集数据进行处理，形成三维隧道断面点云模型，通过与BIM模型相连，在模型上与设计断面对比分析出隧道超欠挖情况。。
3.3HPSZ3016S湿喷台车
HPSZ3016S湿喷台车是在HPS3016S的基础上进行智能化升级改造的产品，其配套设施有底盘行走系统、发动机系统、臂架系统、泵送系统、定位系统、扫描系统、智能控制系统、电气控制系统等。①湿喷台车车前安装扫描系统，对断面进行扫描采集数据，车内设有设备对数据进行处理，形成三维隧道断面点云模型，自动精确计算各处超欠挖值。通过对隧道轮廓的三维建模与计算，施工中指导喷射方式并评估喷射质量。电脑图像实时指示各区域喷射厚度，对喷射厚度进行精准量化控制。通过三维扫描提前预估喷射方量，喷射完成后计算实喷方量、回弹率，评估喷射质量。②湿喷台车安装有智能控制系统，通过对隧道轮廓的三维建模与计算，进行设计喷射数据处理，控制臂架系统、泵送系统、扫描系统进行自动喷射。
3.4数字化衬砌台车
数字化衬砌台车配套装置有滑移轨道系统、发动机系统、双灌注系统、电气控制系统、高频气动振动系统、软搭接系统、定位系统、压力传感系统、参数观测系统、实时监控系统、全自动打磨涂脱模剂系统、信息化系统等。①衬砌台车装有定位系统，通过前端架设扫描仪，后端架设全站仪，分别对隧道内的三个激光靶标进行半自动和自动照准；获取的台车中轴定位坐标，可通过台车控制系统与油缸自动调节至与隧道中轴线重合，实现台车自动定位功能。②衬砌台车具备参数观测系统，可进行混凝土灌注方量测量、灌注压力监测、拱顶饱满度测量、入模温度记录等功能。对实时灌注流量及总量，通过混凝土流量计进行测量统计，混凝土的预浇筑方量可通过车载式3D自动扫描仪或激光断面仪测量。③改变传统振捣方式，在台车模板上加装高频气动振动系统引进欧洲台车的主流振动技术，减少拱顶局部堵塞，解决混凝土密实问题。④采用双灌注系统，下灌注系统采用机械手分窗分层自然流下浇筑，上灌注系统采用“拱顶部水平压入浇筑工法”实现带压浇筑。提高了混凝土质量，减少气泡产生。⑤混凝土浇筑过程中，通过实时采集数据，关联至BIM模型，展示出混凝土的状态，可及时检查衬砌混凝土是否饱满、混凝土入模温度能否达到要求、振捣是否到位等问题。
【Abstract】This article based on the measurement technology inside the tunnel， introduces the significance of controlling the measurement technology inside the tunnel and common measurement methods in the tunnel construction ， then presents the matters need to attention in the process of measurement inside the tunnel， finally summarizes the importance of the measurement methods inside the tunnel.
【关键词】交通运输；隧道工程；控制测量
【Keywords】transportation； tunnel engineering； control survey
【中图分类号】U455 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）05-0141-02
1引言
我国幅员辽阔、地形复杂多变，因此公路、铁路的建设离不开桥梁与隧道的修建，而隧道工程的建设地点多为山区，地形较为复杂。在隧道工程洞内施工时，洞内空间、视野有限，而洞内控制测量正是依据经过校核过的隧道洞口投点，将其引伸入洞，作为隧道开挖和衬砌的依据，保证工程的顺利进行。因为隧道的建设地点多为山区，在隧道建设时容易遇到意料之外的情况，所以隧道施工时洞内控制测量的重要性不言而喻，但我们需要知道测量方法的选择并不是唯一的，方法的选择需要根据隧道的具体情况，灵活运用各种方法进行，保证工程正常进行。
2 长大隧道洞内控制测量方法
2.1 长大隧道工程测量技术的研究背景
近几年来我国铁路尤其是高铁的建设尤为迅猛，已建成并投入运营的高铁总路程占全世界的60%以上。在“十二五”期间我国已基本建成了“五纵五横”的高铁网，紧接着“十三五”规划中指出了我国要大力发展城际快速铁路和轨道交通，并拟定在“十三五”期间，高铁再增建一万公里以上。发展城际快速铁路和轨道交通离不开隧道工程的建设，作为隧道工程建设的前提，测量技术的运用尤为重要。
2.2 研究长大隧道洞内控制测量方法的意义
在隧道施工中，从设计到后期管理，每一步都离不开测量数据的指导，测量数据的准确性关乎整个工程的施工效率与质量。当测量工作产生的数据误差不在允许范围内时，不仅会造成人力财力的严重浪费，还会导致工程延误，进而增加隧道的工程造价，尤其是在复杂地形条件下的长大隧道工程更甚。
2.3 国内外对隧道洞内控制测量方法的研究
正如前文所述，在隧道工程的建设施工中测量技术的运用极为重要，因此更应对其进行深入研究。目前国内外的隧道工程测量都取得了长足发展，测量仪器大都实现了智能化、高效率、高自动化。在实际中GPS测量、全站仪测量等先进测量技术都得到了广泛运用，大大降低了工作强度，提高了工作效率。国内外专家在测量布网方面提出了种种先进的布网方式，尤其是西南交大刘成龙等人提出的自由测站边角交会网（图一）显著地降低了测量误差，提高了精度。
3 长大隧道洞内控制测量的常用方法
3.1 全站仪测量
全站仪测量主要运用的是三角测量，它以GPS点为首级测量边，包含隧道洞口三角网点，同时测向已知的GPS点进行检查，确定无误后向洞内延伸。在实际工作中为了保证洞内测量数据的精度，我们需要对所测数据进行检查。我们在工作中主要采用徕卡 TCA1800 全站仪对洞内进行控制测量，选择最有利的测量时间，采用两测回与六测回两种方法，六测回主要是在水平角测量时采用，测量距离时就用两测回，在测量时需要测定当时的气压、温度等环境因素，最后用仪器进行校正[1]。
3.2 GPS测量
GPS测量是利用后方距离交汇原理实现定位的，在实际的测量工作中，必须有3台及以上的GPS接收机进行同步测量，使用4颗及以上的GPS或者格洛纳斯才能取得精确的定位结果，实现精密控制测量。运用GPS测量的好处就是能够实现全天候作业，并且测量时的自动化程度较高、测量简单迅速，定位精确度很高的同时控制布网结构简单，能够大量减轻测量工作量。
3.3 陀螺定向测量
陀螺定向测量工作就是利用陀螺经纬仪测量控制网边上的陀螺方位角，经过相应的换算以后得到此边的方位角。陀螺定向测量以其良好的效果在矿井、隧道等方面得到了大量运用，积累了丰富的使用经验。但我们也需要看到陀螺定向测量的一些缺点，在陀螺定向测量时陀螺方位角容易受到子午线收敛角的影响，因此在利用陀螺定向测量完毕后需要对数据进行一些处理，消除子午线收敛角对其的影响。
4 长大隧道洞内控制测量及注意事项
4.1 长大隧道洞内测量布网
。
相对一般隧道而言，长大型隧道洞内测量受环境因素的影响较大，因此长大型隧道洞内导线的布设形式主要由单个或若干个呈带状的闭合导线圈，互相连接组成的导线网。布网的具体导线长度需要综合隧道的长度、工程施工方法、线路的平面形状以及断面的具体宽度等因素来确定，一般而言隧道越长导线就越L。
洞内的控制测量是由洞外引测的，因此在第一阶段工作完成后必须对原导线的相邻边以及水平角度进行检查、验算，判断其是否符合规范要求。
在隧道洞内导线测边时需要考虑到气压与温度对精度的影响，尤其是距离测量时更需要把当时的气压与温度值输入全站仪中，进行数据精度修正。洞内导线测角主要采用方向观测法（左、右角观测法）。
4.2 测量时的注意事项
在一些长大隧道的控制测量中，因为洞内的先天条件了测量工作，所以在一些测量地段需要临时停工，保证测量精度。在测量过程中，由于测量仪器是精密仪器，因此需要考虑到气温、环境对其的影响。
5 结语
测量工作在隧道工程的建设中起到的作用是十分巨大的，如果没有测量工作取得的各种地理地形地势数据，隧道工程的建设将变得十分困难。长大隧道洞内控制测量方法是多种的，因此在实际操作中方法的选择就尤为重要，适当的控制测量方法对有利于工程的开展。综上所述，在隧道工程施工中测量工作不能缺少，而隧道洞内控制测量更甚，我们必须深化隧道洞内控制测量方法的研究，才能在有需要的时候选择合适的测量方法进行测量，提高工程的效率与质量。
关键词：管理效率；隧道工程；管理信息化
一、现阶段隧道工程管理中的信息化现状
（一）隧道位置网络条件较差影响隧道工程建设中信息技术应用的主要因素之一在于隧道所处位置网络条件较差。隧道的建设一般选在山岭地区，这些地方大多数地方较为偏远，因此有线网络的条件较差。。
（二）技术创新程度不足技术创新程度不足，主要表现在现有的隧道质量安全管理系统还不能做到覆盖施工的关键过程。在隧道施工的过程中，极易发生诸如坍塌的事故，影响施工人员的人身安全。现阶段勘察技术的导致不能有效实现对事故发生的提前预备和监控测量。因此，信息技术无法运用于隧道施工的关键环节，现阶段隧道工程建设中运用信息技术进行管理的实用性不高，有待于专业技术人员进行技术创新，提高信息技术的实用性。
（三）信息化系统与规章制度结合不紧密信息化系统和规章制度结合不紧密，会影响隧道施工中信息技术运用的实用性。现阶段，部分施工单位尚未认识到信息技术在推动施工质量提高中的重要作用，因此在施工中对于信息技术改进和创新的人力、财力投入不够，不利于信息技术的完善和发展，而且未对其使用做出系统规定，导致了信息技术的实用性不高。
（四）施工人员不具备信息化知识部分施工单位认为隧道施工本身技术要求较低，因此未对其施工投入相应的人才和资金，导致施工人员素质偏低，这些施工人员大多没有接受过系统的、专业的信息技术使用培训，因此在施工中运用信息技术的意愿和能力都较低。此外，施工过程中所需的管理人员也不具备专业的信息化知识，导致施工中不能很好实现信息化管理。
二、隧道工程管理信息化的基本思路
（一）项目管理标准化注重对于技术人员的管理。主要包括完善技术人员的准入制度，未隧道工程施工选择高素质的专业性设计人才，同时要注重对设计人员设计方案的审核和可行性研究，因此来提高施工的效率。对于施工人员的管理做好对施工人员的施工前培训，包括对基础施工安全准则的讲解和培训，同时要运用相应的奖惩制度，让施工人员树立高度的责任意识。
（二）项目管理精细化运用信息技术进行隧道工程建设的控制时要注重遵循项目管理精细化的原则。项目管理精细化即对于项目施工标准进行更为精细的改进和优化，以此来做好隧道工程建设中的管控工作，从而提高隧道工程施工的有效性，提高施工单位的经济效益。在设计阶段也要注重运用信息技术来提高其精细化程度，例如可以通过信息技术来实现对施工环境的检测，通过分析检测到的数据来判断当地是否适合隧道施工，通过保证施工细节来消除施工中的安全隐患。
（三）经济节约化隧道工程施工由于其本身的施工项目内容较多，因此其属于典型的资源消耗性项目，这更需要施工单位格外重视施工成本的控制，在进行成本管理的时候也要注重制定相应的成本控制方案。现阶段往往将信息技术融合到成本控制过程中来提高其有效性，例如通过科学分析经济效益来制定出更为高效的成本控制方案，从而提高施工的经济效益。
（四）项目行为的合规性在隧道工程建设中运用信息技术要注重保证其施工行为的合规性。施工单位要始终以国家规定的法律法规为主来制定相应的施工方案，在施工过程中也要时刻注意按照法律的要求，保证对施工技术的管理和控制落到实处。
三、隧道工程建设中信息技术应用的策略
（一）重视信息技术运用的重要性虽然现阶段我国在隧道施工领域运用信息技术的能力尚未成熟，但是施工单位还是要注重信息技术的重要作用，对项目施工中使用信息技术持乐观积极的态度，针对客观因素导致的隧道无线网络条件较差的问题，在施工中可以选用合适的无线网络传输设备来解决，以此来提高无线网络传输效率。同时，要注重从自身出发鼓励技术创新，部分有条件的施工单位要积极进行技术创新，拓宽视野，学习其他国家先进的信息技术并加以运用，以此推动隧道施工工程的信息化程度提高。
（二）鼓励技术创新提高信息技术在隧道工程建设中的运用有效性，关键在于鼓励技术创新，通过技术创新来形成自身的竞争优势。施工企业通过加大其人财物等必要资源的投入来推动技术创新。针对信息技术施工中的重难点要积极攻关，以此来带动整个行业的信息化水平提高。注重在工程管理项目中运用信息技术，通过提高工程项目管理智能化水平。例如通过大数据、移动通讯来实现安全管理，完善安全管理信息化水平。主要应用在于通过对各种安全信息诸如地质预报结果、进洞人员、机械设备等形成大数据来提高施工的质量和水平。在施工过程中也要注重对各类人员信息技术的应用培训，使得相关人员掌握基本的信息化运用能力，在施工过程中也可以通过完善薪酬制度来激励技术人员不断进行技术创新，提高施工的信息化水平。同时，施工人员也要充分认识到信息技术的重要作用，在工作中不断进行自我完善，提高自身的信息技术运用能力。
合同编号
G*-**
密级
集团公司 2018 年度科技发展计划课题合同
课 题 名 称：
承 担 单 位：
课题负责人 ：
起 止 年 限： 2018年 月 至 年 月
填 写 说 明
1. 1、本合同由集团公司科技管理部与课题承担单位签订，甲方为集团公司科技管理部，乙方为课题承担单位。
2. 2、本合同一式六份，甲方三份，乙方两份，课题负责人一份；
3. 3、合同采用A4纸打印上报，填写内容采用小4号宋体。
4. 4、合同编号以“集团公司年度科技发展计划”中合同号为准。
5. 5、合同密级由课题承担单位提出建议，集团公司科技管理部审定。
一、国内外现状及简要说明
我国幅员辽阔，有70%的国土面积为山区，地质条件十分复杂，是世界上喀斯特地貌分布面积最广的国家之一。我国境内可溶岩分布面积达3400000km2，约占我国国土面积的1/3。其中，裸露于地表的碳酸盐岩面积为910000km2，接近我国国土面积的1/lO。如此广阔的岩溶面积，严重影响着我国交通基础设施的建设和发展。喀斯特地貌不良地质条件给隧道的施工和运营造成了严重的威胁。
喀斯特地貌岩溶隧道问题的研究可以追溯到上世纪30年代的前苏联，当时召开了第一届全苏喀斯特会议，此会议由舍维亚科夫院士发起。在70年代，德国也首次举行了主题为“与可溶岩有关的工程地质问题”的国际研讨会。
当前岩溶隧道施工技术在溶洞施工处治工艺和施工方法的研究方面比较丰富。但由于问题的复杂性，喀斯特地貌高速铁路隧道系统研究还不足够，距解决隧道施工中出现的复杂问题尚有差距。
二、主要研究内容、关键技术及研究方法
1、 复杂艰险重山区大临便道施工（1）研究内容
在复杂艰险重山区进行大临便道建设，不仅要面临喀斯特地貌重山区带来的多种建设难题，还要在规划选线之初将所有自然环境因素考虑进去，尽可能规避自然灾害对基础设施的负面影响，如暴雨、飓风、滑坡、泥石流、滚石等。施工难度有多高，可想而知。
（2）关键技术与研究方法
①施工便道规划选线
施工便道规划选线应在充分调查工程所在地自然环境、地质状况、社会风俗、既有房屋利用条件等的基础上，根据工程规模、特点和施工组织要求等进行规划选线，确定施工便道标准。
②施工便道安全风险预控
施工便道无论在施工期还是运营期都应当以人为本，坚持安全发展，坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针。同时应建立应急管理制度、成立组织机构、明确人员职责，根据现场可能发生的紧急情况，编制应急预案。
2、加工场智能建造（1）研究内容
加工场使用大量的智能机械达到高度的自动化加工，减少人工操作；提高工作效率和生产效率；使整个工艺的加工流程稳定，提高产品的质量与标准。
（2）关键技术与研究方法
设备选型根据工程规模及加工场至各工点运距主要设备配置按照专业化、自动化流水作业配置。
主要设备包括双柱卧式金属带锯床、小导管箭头成型机、多功能联合冲剪机、数控弯拱机、数控龙门式等离子切割机、智能钢筋弯箍机器人、8字筋对焊机、8字筋液压成型机、数控小导管打孔机、智能钢筋焊网机、数控全自动调直切断机等。通过智能机械生产，对比传统加工方法，研究其经济价值。
3、拌和站管理系统（1）研究内容
拌和站是现场施工最重要的基础保证，通过拌和站管理系统达到“提高效率、节省成本、保障安全、轻松管理”的精细化管理目标，减轻各个岗位人员的负荷，减少各种错误率，提升生产效率。
（2）关键技术与研究方法
根据工程规模，合理配置拌和站管理系统中生产管理、实验室管理、原材料管理、设备监控、手机APP等各功能模块，对接拌和站厂家的工控系统，保证数据准确，传输稳定，流程化管理，图形化操作。
4、信息化系统（1）研究内容
依托铁路工程管理平台，实现信息资源共享、各单位及时沟通、管理模式及业务流程的优化，达到优化管理过程，提升高速铁路建造品质的目的。
（2）关键技术与研究方法
根据工程规模，合理配置铁路工程管理平台各模块的应用，在原有工作的基础上，实现各种数据的自动抓取、自动分析、自动形成各种直观的图形化报表，便于各方了解项目有关信息，第一有利于提升工作速度，第二有利于提升管理质量。让工程的透明度提升，使大家可以更准确、深入掌握工程建设情况。利用共享的信息平台为有效的建设项目管理提供了基础数据信息。
。
5、岩溶隧道体外排水系统（1）研究内容
隧道围岩范围内岩溶水的存在使得隧道工程地质和水文地质条件发生变化，造成围岩强度降低，渗透水压力增加；而岩溶水的渗透、结晶问题将导致隧道运营病害，同时又具有侵蚀性，对隧道结构、防排水工程等的侵蚀作用不可忽视。所以隧道排水非常重要，本研究就是为了研究岩溶隧道的体外排水系统，减少水害。
（2）关键技术与研究方法
配合中铁二院对复杂岩溶新型衬砌结构体系研究的科研成果，隧道排水采用双侧沟+中心水沟排水；拱墙衬砌背后设φ50环向盲管，两侧边墙角附近铺设φ80纵向盲管，隧底设置φ50环向盲管，围岩集中出水点设置专管引排至中心水沟；侧沟壁与道床板间设纵向排水槽，排水槽与中心水沟间设置横向水沟；边墙设置泄水孔，孔径φ110；可溶岩地段中心水沟两侧交错设置竖向泄压孔，并设弯管引入中心水沟。仰拱及填充浇筑时预留φ110PVC管。
6、大型机械化配套施工（1）研究内容
目前，我国铁路隧道在建设配套技术水平、施工装备以及国产化还处于隧道施工机械化初期，该项主要为铁路隧道施工Ⅰ、Ⅱ级机械化配套方案的实施与优化，达到“自动化减人，机械化省人”的目的，同时，减少安全隐患，满足安全目标。
（2）关键技术与研究方法
以开挖钻孔作业线（全电脑三臂凿岩台车）、加强支护作业线（多功能拱架安装台车）、喷混凝土作业线（湿喷机械手）、仰拱作业线（移动式仰拱栈桥、自行式弧形模板）、二次衬砌作业线（防水板铺挂台架、轻型二衬台车、蒸汽养护台架）、水沟电缆槽作业线（水沟电缆槽台车）6条生产作业线为主，对作业线所需工装、配套设备进行优化调整，形成铁路隧道施工Ⅰ、Ⅱ级机械化配套方案。
7、复杂地质隧道超前地质预报系统（1）研究内容
隧道超前的目的是为了进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工顺利进行；降低地质灾害发生的几率和危害程度；为优化工程设计提供地质依据；为编制竣工文件提供地质依据。超前地质预报的要内容为地层岩性、地质构造、不良地质、地下水进行预测预报。
（2）关键技术与研究方法
铁路隧道超前地质预报采用地质调查法、超前钻探法和物探法，做到地质调查与勘探相结合、物探与钻探相结合、长距离与短距离相结合、地面与地下相结合、超前导坑与主洞探测想结合，并对各种方法预报结果综合分析，相互验证，提高预报准确性。
8、艰险山区长大隧道精密控制网测量技术（1）研究内容
隧道工程测量是在隧道工程的规划、勘测设计、施工建造和运营管理的各个阶段进行的测量。为保证隧道能按规定的精度正确贯通及相关的建筑物与构筑物的位置正确，从而要求：规划阶段，提供隧道选线用的地形图和地质填图所需的测绘资料；勘测设计阶段，在隧道沿线布测测图控制网，测绘带状地形图，实地进行隧道的洞口点、中线控制桩和中线转折点的测设，绘制隧道线路平面图、纵断面图、洞身工程地质横断面图、正洞口和辅助洞口的纵断面图等工程设计图；施工建造阶段，根据隧道施工要求的精度和施工顺序进行相应的测量，首先根据隧道线路的形状和主洞口、辅助洞口、转折点的位置进行洞外施工控制网和洞口控制网的布没及施测，再进行中线进洞关系的计算及测量，随隧道向前延伸而阶段性地将洞内基本控制网向前延伸，并不断进行施工控制导线的布测和中线的施工放样，指导并保证不同工作面之间以预定的精度贯通，贯通后进行实际贯通误差的测定和线路中线的调整，施工过程中进行隧道纵横断面测量和相关建筑物的放样，以及进行竣工测量；在施工建造和运营管理阶段，定期进行地表、隧道洞身各部位及其相关建筑物的沉降观测和位移观测。
（2）关键技术与研究方法
①隧道平面控制测量应结合隧道长度、平面形状、辅助坑道位置以及线路通过地区的地形和环境条件等，采用GPS测量、导线测量、三角形网测量及其综合测量方法。
②隧道高程控制测量采用水准测量、光电测距三角高程测量。
③隧道变形测量在隧道主体工程完工后进行，变形观测期不少于3个月。
④运营及养护维修阶段，对各级控制网的复测、构筑物变形监测、区域沉降地段变形监测、轨道几何状态检测等。
9、复杂岩溶隧道综合施工技术（1）研究内容
复杂岩溶地区的隧道工程施工具有危害大、预防难的特点，是目前隧道工程中尚未很好解决的难题。若冒然施工，极有可能会产生突泥涌水，造成重大安全事故。从超前预报指导施工，到揭示后溶洞处理措施，最后保证施工安全、运营安全为主要研究内容。
（2）关键技术与研究方法
复杂岩溶隧道的关键技术在于准确的超前地质预报、安全的掘进方法、合理的处理措施。
三、课题预期目标、经济技术指标和成果形式
1、预期目标（1）编制复杂艰险重山区大临便道施工图；
（2）编制智能加工场实施标准指导手册；
（3）编制信息化拌和站实施标准指导手册；
（4）编制高速铁路建设期信息化系统指导手册；
（5）岩溶隧道体外排水技术专利；
（6）高速铁路大型机械化配套施工指导手册；
（7）复杂地质高速铁路隧道超前地质预报施工指导手册；
2、经济技术指标（1）目前高速铁路建设期人工费约占20%，设备费约占15%，而且随着我国经济的快速发展，施工建设期较中标时的人工费、设备费、材料费等增长迅速，若不能采取措施则会造成巨额亏损。从规划开始，结合工程实际情况，使用信息化手段，大量采用智能化机械、设备，规范化管理、集约化生产、标准化控制，做到源头能控制,过程可追溯,质量有保证，降低人工费占比，增加设备的利用率，减少材料浪费，提高经济效益。
（2）复杂艰险重山区，尤其是岩溶发育地段的高速铁路隧道施工安全风险高，不可预见因素多，以“预防为主、防治结合、综合治理”为原则，降低建设期与运营期的安全风险，创造经济效益。
（3）复杂岩溶隧道体外排水系统为新型衬砌结构体系，具有巨大的发展空间与经济价值，在室内实验、理论分析及数值计算的基础上，本项目通过对各个问题的分析，拟建立最优化的隧道体外排水系统，为以后的类似工程提供宝贵的参考依据。
3、成果形式（1）施工技术总结及指导手册；
（2）发明专利及著作权；
（3）科研论文。
四、课题的年度计划及年度目标
年度
计划及目标
2018
2019
2020
2021
2022
1、
2023
1、整理、分析试验数据，撰写试验报告；
2、形成复杂岩溶隧道综合施工技术的科研成果；
五、课题参加单位及主要研究人员
参加单位
研究任务及分工
中铁十八局集团有限公司贵南高铁项目经理部
制定总体研究方案，并具体实施，负责成果总结。
课题
负责人
性
别
年
龄
职务
职称
研究任务
及分工
全时率
所在单位
（全时率取100%、75%、50%、20%）
六、经费预算 单位：万元
经费支出预算
科目
预算数
科目
预算数
4545
支出预算合计
一、集团公司计划拨款
一、人员费
二、国家拨款
二、设备费
三、省市拨款
1、购置费
四、单位自筹款
4545
2、试制费
五、银行贷款
3、租赁费
三、相关业务费
1、材料费
2、燃料及动力费
3、测试及化验费
4、会议差旅费
5、资料费、咨询费
6、国际合作与交流费
7、文整费
四、课题管理费
五、其他费用
说明：全部课题经费由项目自筹解决，课题所发生费用计入项目研发经费。
七、拨款计划 单位：万元
计划拨款总额
首次拨款
（ 年）
中间拨款
（ 年）
结题拨款
-
-
-
-
八、合同签定双方意见
集团公司科技管理部（甲方） （章）
负责人（签字） 年 月 日
课题承担单位（乙方） （章）
课题负责人（签字）
开户银行：
帐户名称：
帐 号：
九、共同条款
1、合同双方共同遵守《集团公司科研发展计划合同管理办法》，《集团公司科研费用管理办法》，若有争议时，按办法中有关规定处理。
2、乙方必须按要求编报年度计划执行情况及时上报甲方，逾期不报，甲方有权终止拨款。
3、合同执行过程中，乙方如需变更合同，应根据“办法”中有关规定，向甲方提出变更内容及理由的申请报告，经甲方审核批准后实施。甲方提出变更合同书有关内容时，要与乙方协商达成书面协议后实施。在变更合同未经双方确认前，双方仍应履行原合同书内容。
4、乙方课题经费开支应符合财务管理有关规定和《集团公司科研费用管理办法》经费开支范围要求。
5、甲方根据“办法”的规定，及时向乙方拨付经费，并监督经费使用情况。对不符合规定的开支，甲方有权提出调整意见。
6、遇下列情况之一，甲方可通知乙方终止合同：
（1）课题所需自筹资金等条件长期不落实的；
（2）经论证，课题所选技术路线、方案已无实用价值，或依托的工程项目发生较大变化致课题无法进行的；
（3）参加研究开发的合作单位或课题人员发生较大变化，致课题无法进展的。
（4）乙方违反财经纪律弄虚作假、截留、挪用、挤占课题经费情节严重的。
关键词：隧道初期，支护更换拱架，施工
中图分类号： U45 文献标识码： A
前言
随着我国公路建设数量的不断增加，隧道工程量呈上升趋势，但是，参建各方由于施工的经验欠缺，隧道塌方或初期支护侵入净空等病害时有发生。为此，本文将结合某隧道工程的具体实例，介绍隧道初期支护更换拱架的施工。
1、工程概况
某隧道起讫里程 DK209 + 355 ～ DK211 + 980，全长 2625m。出口段为 “明暗明”结构，DK211 +720 ～ + 807 为明洞，长 87m; DK211 + 807 ～ + 885为暗洞，长 78m; DK211 + 885 ～ 1 + 966 为明洞，长 81m。DK211 + 807 ～ + 885 暗洞段最大埋深 12m，最小埋深 1. 7m; 上伏松软状粉质粘土，松散角砾土; 下伏强 ～ 弱风化砾岩，砾状构造，节理发育，岩体破碎; 岩溶发育中等，围岩级别为Ⅴ级，衬砌方式为Vb 型复合式衬砌 ( 浅埋) 。
2、洞内变形情况
经测量，DK211 +799 ～ +852 段暗洞 ( 含 8m 延长段) ，共计 53m 范围内，初支上部钢架侵入二衬累计最大值为 332mm，平均值为 263. 6mm，需进行换拱处理。
3 、换拱前施工准备
( 1) 由于 DK211 + 799 ～ + 825 段隧道前期上部初支变形较大，导致局部拱部支护砼出现不均匀沉降开裂、边墙落底过程中拱架连接错位，存在较大安全隐患，在仰拱施工后，换拱前须对以上初支段落采取如下加强措施，以策安全:①在初支钢拱架内侧施做内衬拱，内衬拱拱脚落于二衬仰拱表面，拱脚及连接板处各点施做 4 根 4m长锁脚锚管，衬拱与原钢架间按 1m 间距用对口木楔加紧，必要时在衬拱处喷射混凝土加强。②对于边墙拱架连接错位但初支混凝土未开裂处，也可增加斜撑或对口撑对原有支护进行加强。衬拱及支撑在换拱过程中逐榀拆除。
( 2) 做好洞内洞外监控量测点埋设工作。洞内监控量测断面间距为 2m，洞外为 5m，埋设位置按规范要求办理。指定专人对洞内围岩及地面位移变形情况进行观测，根据量测数据分析结果，及时指导施工。
( 3) 换拱施工人员应使用具有相关施工经历的成熟作业班组。人员组成: 现场领工 2 人，开挖工 6人，支护拆除、立架 8 人，喷射混凝土 10 人。
( 4) 换拱班组进场后，对于施工情况及换拱实施方案技术人员要组织集中交底，对工序要求及安全注意事项应集中培训，保证方案高质量落实。
( 5) 根据换拱工程量提报材料需求计划，做好原材料储备工作。换拱前要根据拱架侵限实测数据，逐榀计算须置换拱架总弧长及每节长度，并对拱架半成品试拼验收，做好半成品储备工作。
( 6) 机械机具: 220 型挖机配破碎锤一台，电焊机 2 台，气割设备两套，注浆机一台，并制作一台换拱台架。
4 、换拱方案
此次换拱是在隧道仰拱回填施工完成后进行，原则上拱架置换完成一个二衬台车长度及时安排二衬拱墙施工，若置换后初支未见收敛，应及时缩短长度施做二衬。
4. 1 施工工艺流程
超前小导管 开槽 拆除侵限拱架 拱架安装 喷锚支护 施做二次衬砌
4. 2 施工工序
换拱从 DK211 + 854. 5 ～ + 800 方向逐榀施工，换拱台车紧跟破碎锤施工。由于破碎锤最大伸展长度不能满足隧道净空高度，需在仰拱填充面上实施回填土，创建破碎锤做业平台。隧道初支与仰拱填充面高度为 10. 3m，破碎锤最大伸展高度为 9m，则至少需要回填土 1. 3m，才能满足破碎锤做业需求。
4. 3 超前支护
在拱部 180°范围内，须换拱段及两侧 1. 5m 范围施做超前小导管，Φ42mm 超前小导管，长 3. 5m，间距 40cm，插打角为 15 ～ 20°，每 2 榀一循环，超前小导管从拱架肋板开孔处打进，并将超前小导管尾部与前一循环已置换钢架牢固焊接。
4. 4 开槽
开槽顺序: 使用破碎锤按先从边墙后拱顶的顺序逐榀开槽破除混凝土，并以人工风镐辅助方式清理拱架附着残余混凝土。头榀采用刻槽拆换，其余的按顺序逐榀凿除。
4. 5 拆除侵限初支
按设计开挖轮廓线，人工采用风镐挖除欠挖部份围岩土之后，及时割除影响施工的钢筋网片、连接筋和锚杆，然后按照先边墙后拱顶的顺序拆除拱架，每次凿割 1 榀钢架，气割分解已凿出的拱架，每榀钢架凿割长度每次控制在 1. 5m 左右，逐步拆除。
4. 6 拱架安装
拱架安装按照由边墙至拱顶的顺序施工。置换后拱架预留变形量暂定 10cm，施工中应根据初支监控量测结果按照宁大勿小原则及时调整预留沉落量数值，确保置换后二衬厚度满足设计要求。安装过程中，每节钢架的节点处必须设置锚杆，锁脚锚管参数为 L = 4. 0m，Φ42mm 4 根，锁脚锚杆呈下倾 30°打入。
4. 7 喷锚支护
喷锚支护维持原设计 ( Vb 偏压) 参数施工: 挂设 Φ8 的钢筋网片，网格间距 20 × 20cm; 采用 C30喷射混凝土，厚度为 30cm，拱部设置 Φ25 中空锚杆，L － 4. 0m，边墙设置 10 根 Φ25 砂浆锚杆，L －4m，锚杆间距 1. 2m × 1. 0m ( 环向 × 纵向) 。
4. 8 施做二次衬砌
换拱过程中，二衬应紧跟已换拱段，根据量测数据，必要时二衬应每 6m 一节及时施做，支护变形，确保已换拱段二衬厚度满足设计要求。
5 、安全保证措施
( 1) 洞内洞外做好监控量测，洞内监控量测断面间距为 2m，洞外为 5m，指定专人对洞内围岩及地面位移变形情况进行观测，根据量测数据分析结果，及时指导施工。
( 2) 做好换拱工作面照明，便于现场施工人员观察支护安全状态。
( 3) 施工过程中，洞内设专职安全人员监视初期支护安全状态，当出现异常情况，必须立即通知现场负责人采取应急措施; 紧急情况下，通知现场施工人员迅速撤离。
( 4) 坚持班前讲话制度，对当班施工中安全隐患及安全注意事项详细交底，安全警钟长鸣。
( 5) 换拱施工期间，隧道施工范围内严禁爆破作业。
( 6) 破碎锤作业前，对操作手交代清楚破除范围，破除厚度以及破除顺序; 在施工中，安排专人负责用强光指挥作业。
( 7) 换拱台车前后悬挂相关安全警示标志，并安排专人指挥台车下道路通行。
( 8) 换拱操作台架下设大于 5m2不小于 1m 厚沙堆，在支护出现异常情况下，便于施工人员迅速撤离。
结语
文章首先简要介绍了某隧道工程的工程概况，进而详细阐述了换拱前施工准备以及换拱方案，最后简要分析了安全保证措施，以供参考。
参考文献
［1］ 潘江鹏，朱建群，孟庆生． 隧道地质预报与监控量测的综合运
用［J］． 土工基础，2012，26( 4) : 129-131．
［2］ 王鑫，涂忠仁． 水平岩层公路隧道监控量测分析［J］． 交通科技
与经济，2012( 6) : 93-96．
［3］ 高双槐． 中国交
通信息化，2012( 11) : 116-117．
【关键词】超前地质预报;TSP203;隧道;突水
1.概述
随着国民经济的日益强盛，带动了铁路建设的飞速发展，尤其是最近几年客运专线的大规模修建，隧道工程的规模、数量、长度和跨度的不断增加，大大增加了隧道勘察阶段工作的难度。在这样的背景下，对隧道围岩及含水情况进行准备期的超前预报工作，成为了隧道设计与施工中亟待解决的关键问题，具有重要的理论意义和重大的工程价值[1]。
2.基本原理
Tunnel Seismic Prediction系统是瑞士安伯格测量工程技术公司为隧道超前地质预报而专门研究设计的，是目前隧道超前地质预报中最新的地球物理探测方法之一，属于多波多分量地震勘探方法。池坑斜井隧道使用的TSP203plus系统是是在TSP202经验基础上开发研制的，具有卓越的特色。TSP203plus系统不仅仅改善了有关的硬件，而且出现了全新的TSPwin软件，该软件集数据采集、处理和评估为一体，高度智能化。
其工作原理属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的震源点（通常在隧道的左或右边墙，大约24个炮点）用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收。数据通过TSPwin软件处理，便可了解隧道工作面前方不良地质体的性质（软弱带、破碎带、断层、含水等）和位置及规模。
；②正反射振幅（红色）表明正的反射系数，也就是刚性岩层；负反射振幅（蓝色）指向软弱岩层；③若S波反射比P波强，则表明岩层饱含水；④Vp/Vs较大的增加或泊松比δ突然增大，常常因流体的存在而引起；⑤若Vp下降，则表明裂隙密度或孔隙度增加。
3.TSP203在池坑斜井隧道含水层预测中的应用
池坑斜井隧道埋深较浅，坡度较大（8.6%），处于构造裂隙带影响范围内，掌子面围岩整体较破碎，地下水发育，掌子面渗水频繁，严重影响施工进度，为保证隧道施工安全，保质保量地按期完成隧道施工，在隧道施工中应用TSP203进行超前地质预报，取得了良好的效果。现对XDK0+633～XDK0+490段进行的TSP为例，说明TSP在隧道含水地层预报工作中的成功应用。
利用TSPwin软件对现场采集的数据进行分析，得到隧道掌子面前方的2D视图与岩体物性图（见图1），根据前述评价原则，对成果图进行解释如下：①XDK0+633～XDK0+620段，横纵波速和泊松比稳定、动态杨氏模量和密度小幅增加，推断该段岩体与掌子面围岩一致，整体较破碎；②XDK0+620～XDK0+602段，纵波速度小幅增加、横波速度较稳定，密度和杨氏模量降低，推断该段围岩强度变差，同时Vp/Vs和泊松比在+620和+602处突然增大，推测该段含水量增加，会发生突水涌水事故；③XDK0+602～XDK0+594段，横纵波速、Vp/Vs、泊松比、密度、动态杨氏模量均增大，推断此段岩体强度变高，整体性较强；④XDK0+594～XDK0+582段，横纵波速、密度和杨氏模量降低，推断该段岩体强度变差，Vp/Vs和泊松比在+588和+582处小幅增加，推测这两处含水量丰富，会有股状水流出；⑤XDK0+582～XDK0+552段，各个指标均稳定，岩体较完整；⑥XDK0+552～XDK0+490段，纵波速度小幅降低、横波速度小幅增加，岩体完整性稍微变差，Vp/Vs和泊松比在+546、+514处小幅增加，推测这两处会有地下水外流。
在+620和+602处，Vp/Vs明显增加，分别从1.75和1.76增加到2.06和2.21，泊松比也从0.25和0.26增加到0.33和0.37，因此推断这两个地方为较大的突水位置。
在池坑斜井隧道实际开挖过程中，XDK0+633～XDK0+490段的围岩与预报基本一致，在XDK0+618和XDK0+598处分别出现大量涌水，出水量分别达到150m3/h和500m3/h，并在预报范围段内出现多处小量渗水现象，与TSP预报成果基本吻合。
4.结语
隧道施工地质超前预报技术对于隧道施工安全、施工质量和施工进度极为重要，TSP203系统作为较成熟的先进的长距离的探测技术,为提高隧道施工安全和预防隧道施工地质灾害做出贡献，为施工单位采取预防措施提供了依据，也为隧道安全施工提供了可靠保障。
参考文献
[1]王梦恕.对岩溶地区隧道施工水温地质超前预报的意见[J].铁道勘察,2004(1):7-8
[2]肖书安,吴世林.复杂地质条件下的隧道地质超前探测技术[J].工程地球物理学报,2004 (2)
[3]李忠.TSP-202探A9系统在新保纳随道地质超前预报中的应用研究[C].地质与勘探,2002(1):86-
[4]王洪勇.综合超前地质预报在圆梁山隧道中的应用[J].现代隧道技术，2004 (3):58-
[5]孙克国.TSP在岩溶区山岭隧道预报中的应用研究[J].山东大学学报，2008(2):74-79
[6]曹哲明.超前地质预报在隧道施工中的应用[J].铁道勘察,2007(3):57-59
[7]王艳芳.超前地质预报在大瑶山隧道施工中的应用[J].公路交通技术,2007(5):88-91
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容