[摘要]針對(duì)隧道和地下工程的施工特點(diǎn)，結(jié)合施工力學(xué)基本原理，提出了隧道和地下工程的信息化施工技術(shù)，較好地解決了隧道和地下工程施工過程的安全性問題。
　　[關(guān)鍵詞]隧道工程論文，地下工程論文，信息化施工
　　1隧道和地下工程現(xiàn)狀及信息化發(fā)展
　　隧道工程在土木工程領(lǐng)域占著重要地位。我國(guó)自從1890年在臺(tái)灣基隆至新竹窄軌鐵路上修建中國(guó)第一個(gè)鐵路隧道—獅球嶺隧道(總長(zhǎng)216m)以來，截止2002年底，累計(jì)完成鐵路和公路隧道8658座，總長(zhǎng)度4374km，其中鐵路隧道6876座，總長(zhǎng)度3670km，總長(zhǎng)度為世界第一；公路隧道1782座，總長(zhǎng)度704km,總數(shù)量為世界第一。其復(fù)雜多變的地質(zhì)條件、傳統(tǒng)固定的管理結(jié)構(gòu)、專業(yè)各異的參與人員等在很大程度上代表了土木工程的典型特點(diǎn)。
　　受工作條件的限制，我國(guó)隧道施工已被視為環(huán)境條件差、危險(xiǎn)程度高、技術(shù)含量高、質(zhì)量事故高、工作效率低的傳統(tǒng)行業(yè)，但其相對(duì)橋涵工程較高的利潤(rùn)率對(duì)施工企業(yè)仍有較大的吸引力，因此，如何提供隧道施工整體水平是許多企業(yè)考慮的重要問題。近年來隧道工程的施工方法雖然有了較大的改進(jìn)，但與其它行業(yè)相比，先進(jìn)技術(shù)(尤其是高新技術(shù))的開發(fā)、研究和應(yīng)用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后。部分新技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，也大多應(yīng)用于測(cè)量(如地質(zhì)超前預(yù)報(bào))、爆破(如液體炸藥)、開挖(如電腦臺(tái)車)等單個(gè)環(huán)節(jié)。目前文獻(xiàn)中出現(xiàn)了隧道施工技術(shù)專家系統(tǒng)，其實(shí)指的是上海隧道股份公司周文波牽頭開發(fā)并研制的“盾構(gòu)法隧道施工專家系統(tǒng)”，其核心是對(duì)盾構(gòu)機(jī)功能的改進(jìn)與完善，其結(jié)果并不適用于一般隧道的施工與管理程序。
　　2施工力學(xué)及基本原理論文
　　為了維護(hù)地下工程的穩(wěn)定，有許多可供采用的工程措施，基于地下工程的開挖施工存在分期、分塊的特點(diǎn)，在各項(xiàng)措施中，以采取合理的開挖順序、適時(shí)有效的支護(hù)力案最為經(jīng)濟(jì)有效，這就是施工力學(xué)的基本思想。
　　巖體動(dòng)態(tài)力學(xué)具備6條基本原理：
　　(1)復(fù)雜巖體中的工程施工受到自然不確定性因素的影響，是個(gè)開放的系統(tǒng)，使得圍巖穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)的估價(jià)判斷和分析成為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要全面而正確地認(rèn)識(shí)各種因素的影響，不僅要研究自然因素如地質(zhì)條件、初始應(yīng)力、巖體的力學(xué)物性等)，還需要研究人為的工程因素。
　　(2)在巖體工程的施工期和竣工后的運(yùn)行期間,圍巖穩(wěn)定性及有關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益不僅和其最終狀態(tài)有關(guān)，而且和達(dá)到竣工最終狀態(tài)所采取的開挖途徑和力法有關(guān)，這是因?yàn)槭┕ぶ腥舾蓭r體邊界在時(shí)空域中是不斷變化的。從力學(xué)角度來說，這是個(gè)非線性過程，不只與其最終狀態(tài)有關(guān)，而且和應(yīng)力路徑與應(yīng)力歷史相關(guān)。
　　(3)對(duì)這類工程的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及施工支護(hù)設(shè)計(jì)，要運(yùn)用上述觀點(diǎn)在施工前進(jìn)行巖體動(dòng)態(tài)施工力學(xué)的優(yōu)化分析，尋求最優(yōu)或幾個(gè)較優(yōu)的方案，以供決策。在分析中應(yīng)把施工支護(hù)因素也包括在施工內(nèi)容中。
　　(4)對(duì)復(fù)雜條件的巖體工程，要特別注意施工過程的設(shè)計(jì)與控制，科學(xué)地遵循圍巖的動(dòng)態(tài)影響規(guī)律，在經(jīng)濟(jì)合理的前提下，因地制宜地運(yùn)用開挖和支護(hù)手段，把有害的影響及隱患控制在較低的限度內(nèi)。
　　(5)根據(jù)優(yōu)化方案進(jìn)行施工時(shí)，要不斷深入和修正原有認(rèn)識(shí)，做好圍巖動(dòng)態(tài)影響的觀察和監(jiān)測(cè)工作。用這些新的資料與原來預(yù)計(jì)情況進(jìn)行對(duì)比，以判斷現(xiàn)有方案的合理性，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整現(xiàn)有的施工和支護(hù)方案，保證后續(xù)工程進(jìn)程的安全及經(jīng)濟(jì)性。
　　(6)強(qiáng)調(diào)勘察、設(shè)計(jì)、施工、科研4個(gè)環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，互相滲透，不能刻板遵循前環(huán)節(jié)的結(jié)論安排，不顧條件的變化照?qǐng)D施工，應(yīng)在施工過程中不斷修改、調(diào)整原有的結(jié)論或設(shè)計(jì)，使之符合實(shí)際情況。
　　3信息化施工技術(shù)論文
　　3.1地下工程施工順序優(yōu)化分析
　　在隧道和地下工程的開挖施工全過程中，進(jìn)行三維數(shù)值模擬，按不同施工階段和施工工序以及各個(gè)施工工況就三維問題分析研究，找出在最不利施工條件下圍巖結(jié)構(gòu)系統(tǒng)各部分的變形位移，進(jìn)而針對(duì)周圍環(huán)境的各個(gè)被保護(hù)對(duì)象做出有理論依據(jù)的工程險(xiǎn)情預(yù)報(bào)和變形控制決策。
　　3.2地下工程的施工監(jiān)控與反饋設(shè)計(jì)
　　地下工程施工過程中，明挖深基坑會(huì)對(duì)周圍的土體、建筑物、道路、管線等造成影響，因此必須選擇合適的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。地下連續(xù)墻是一種較為有效的力法。
　　基坑開挖過程中，有必要借助儀器設(shè)備和其他一些手段對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)。根據(jù)前段開挖期間監(jiān)測(cè)到的各種變化，預(yù)測(cè)下階段施工過程中可能出現(xiàn)的新動(dòng)態(tài)，對(duì)后期開挖方案與開挖步驟提出建議，對(duì)施工過程中可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情進(jìn)行及時(shí)的預(yù)報(bào)。
　　基坑開挖之前，應(yīng)結(jié)合本工程的實(shí)際情況，做出系統(tǒng)的開挖監(jiān)測(cè)方案，對(duì)于不同的工程，其監(jiān)測(cè)內(nèi)容、使用的儀器、監(jiān)測(cè)的頻率、警戒值、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置、精度要求應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行相應(yīng)的確定。
　　雖然隧道和地下工程的設(shè)計(jì)是建立在地質(zhì)研究的基礎(chǔ)之上，但地質(zhì)條件千變?nèi)f化，在隧道和地下工程的開挖中，常常發(fā)現(xiàn)實(shí)際地質(zhì)條件與設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)有出入，加上工程巖體的復(fù)雜性，人們對(duì)地質(zhì)情況的把握往往很難準(zhǔn)確，因此，隧道和地下工程的信息化施工監(jiān)控與反饋設(shè)計(jì)是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目的是為了做到信息化施工，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，馬上進(jìn)行處理，并及時(shí)更改設(shè)計(jì)和施工中的不足，為下一步安全施工做準(zhǔn)備，杜絕工程事故，確保工程的安全。其核心內(nèi)容為：以量測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，制定和修改施工方案，確定支護(hù)參數(shù)，達(dá)到工程目標(biāo)。
　　4隧道施工安全管理技術(shù)
　　近年來，新奧法施工技術(shù)在高速公路隧道施工中得到了廣泛應(yīng)用，量測(cè)信息的價(jià)值越來越重要，在某種程度上，量測(cè)信息是反映隧道施工過程中圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定安全與否的晴雨表。它對(duì)指導(dǎo)隧道施工過程中的設(shè)計(jì)變更、維護(hù)隧道安全施工等具有十分重要的意義。
　　首先，按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行隧道斷面的開挖，隨著掌子面的不斷推進(jìn)，利用各種量測(cè)儀表在隧道工程施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行量測(cè)獲取各種信息，如用各類收斂?jī)x量測(cè)獲得的洞室收斂位移、多點(diǎn)位移計(jì)量測(cè)獲得隧道圍巖域內(nèi)的位移、應(yīng)力盒量測(cè)獲得支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖應(yīng)力等。
　　進(jìn)而根據(jù)各類量測(cè)信息對(duì)隧道圍巖與支護(hù)變形等進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，同時(shí)依據(jù)隧道施工規(guī)范和隧道工程的具體條件，分析確定圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的安全閾值。
　　最后分析比較預(yù)測(cè)值與安全閾值之間的接近度，判定隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)是否安全穩(wěn)定，如果滿足安全條件則可進(jìn)行下一道工序施工，否則應(yīng)通知施工人員立即停比施工，并會(huì)同相關(guān)部門對(duì)隧道施工安全性進(jìn)行綜合評(píng)估，必要時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整隧道開挖的施工工序，甚至變更隧道的設(shè)計(jì)方案，以確保隧道工程的施工安全。
　　5結(jié)語(yǔ)
　　隧道和地下工程的施工信息化能跟蹤檢查施工并能指導(dǎo)施工，較好地解決了隧道和地下工程施工過程的安全性問題，可以避免施工過程中重大事故的發(fā)生，是安全施工的保障。由于在施工中實(shí)行多種監(jiān)測(cè)手段和信息化施工，使基坑周邊的環(huán)境安全有了可靠保證，是在周圍建筑物密集的地區(qū)進(jìn)行施工的關(guān)鍵，值得今后在大型地下工程中推廣應(yīng)用。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]王忠勛.隧道圍巖變形監(jiān)控量測(cè)的實(shí)踐[J].鐵道建筑，2000,(2)：7-10
　　[2]朱永全，景詩(shī)庭，張清.時(shí)間序列分析在隧道施工監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1996,15(4)：353-359