隧道信息化施工建设课件

石林隧道标准化施工工艺隧道信息化管理中铁一局集团有限公司2012年5月隧道信息化管理1隧道信息化管理概述为了平稳、高效推进云桂铁路的建设，尤其为确保石林隧道安全、有序施工，根据铁道部“四化”（机械化、工厂化、专业化、信息化）建设要求，按照云桂公司“科学管理、精细管理、严格管理”的总体要求，我们将信息化建设作为科学管理、精细管理的重要推手，提高认识、加强领导、积极探索完善，初步实施了信息化管理，提升了对现场的管控水平。

石林隧道信息化管理系统主要包括安全监控系统和RCPMIS系统、监控量测系统3大模块，2011年3-5月期间，在石林隧道4个洞口设置了安全监控系统，实现了进洞人员自动识别和定位；在4个洞口和6个拌合站设置了视频点，全天候监控现场动态；2011年12月，在集团公司项目经理部和分部建立了二级远程网络监控，实现信息的及时传递和对作业现场的实时监控。

利用RCPMIS系统平台，初步实现了“工程进度”、“地质预报”、“围岩量测”、“物资管理”、“材料消耗”等几大模块的日、周、月报的动态管理。

石林隧道通过信息化建设和推进，初步实现了对施工现场的实时管控，为各项管理工作有序、有效进行创造了一个良好基础。

2. TSAQ-1安全监控系统2.1 视频监控子系统根据石林隧道现场施工的特点的特点，及整个安全监控系统的系统的实际情况，为了随时掌握隧道各个作业面和拌合站的安全状况，石林隧道安装了视频监控子系统，通过互联网，在授权的条件下通过电脑终端监控隧道口及拌合站生产情况。

该系统技术水平先进、运用现代监控技术具有可设置性，可实现24小时不间断监视，可支持多种协议(TCP/IP, ARP, ICMP, FTP, DHCP, HTTP，PPPOE，DNS，组播)，视频帧率、码率可根据带宽自动调节，不影响办公区正常业务使用带宽等特点。

视频监控子系统设备由M-CV-2060IR型摄像头、视频传输线和监控终端工控机两部分组成。

隧道施工特点
工程量大、施工环境复杂、技术 要求高、安全风险大等。
隧道施工的重要性
01
02
03
促进地区经济发展
隧道建设可以改善地区交 通条件，促进物流和旅游 业发展，提高地区经济水 平。
提高交通效率
隧道可以缩短交通距离， 提高运输效率，缓解交通 拥堵问题。
保障国家安全
在军事领域，隧道建设可 以保障国家战略通道的安 全，提高国防能力。
在隧道内使用模板、支架等设施 ，浇筑混凝土形成衬砌。
喷锚衬砌
通过喷射混凝土和锚杆加固地层 ，形成隧道衬砌。
辅助施工方法
地层加固
通过注浆、搅拌桩等施工方法对隧道周围地层进 行加固，提高隧道施工安全性。
超前支护
在隧道开挖前，对掌子面进行超前支护，防止围 岩坍塌。
监控量测
对隧道施工过程中的围岩、支护结构等进行监测 和量测，及时掌握施工安全状况。
盾构法施工
采用盾构机进行隧道挖掘，具有施工 速度快、对周围环境影响小等优点。
隧道施工机械自动化技术
利用自动化设备进行隧道挖掘、喷射 混凝土等作业，提高施工效率和质量 。
隧道施工监控技术
采用传感器、摄像头等设备对隧道施 工过程进行实时监测和记录，及时发 现和处理施工中的问题。
发展趋势分析
绿色施工
强调隧道施工过程中的环境保 护和资源节约，降低能耗和排
问题2
隧道内涌水严重。
03
解决方案
04 设置排水沟和集水井，采用水
泵排水，加强隧道防水层施工 。
问题3
05 隧道施工对周边环境影响较大
。
解决方案
06 合理规划施工场地，控制施工
噪音、粉尘和废水的排放，加 强环境保护措施。

长沙隧道（双. 线，长714m）
4、20世纪80年代 （1）普遍采用新奥法施工； （2）开挖方法普遍采用全断面、半断面法； （3）采用光面深孔爆破、预裂爆破、弱爆破技术减少对围
岩的扰动； （4）喷锚支护技术大发展； （5）编制铁路隧道新奥法指南； （6）应用监控量测进行信息化设计和施工； （7）进入大型机械配套时期，引入凿岩台车、装运碴机械、
.
.
台阶法上断面. 开挖
台阶法上断面. 开挖
台阶法上断面. 开挖
台阶法上断面. 开挖
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分部开挖法
分部开挖法是开挖软弱岩层或土层隧道的一种施工方法， 主要适用于隧道断面较大或围岩稳定性较差的条件下。它 将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖。
“导坑超前开挖法”
先行开挖形成的坑道称为“导坑” 导坑的作用主要是超前探察前方岩体的工程地质条件。
开挖成形后即对暴露围岩加以适当的支撑或支护，继而提供
必要的永久性人工结构以保持隧道长期稳定的施工方法。矿
山法又因其采用“钻眼爆破”方式破岩，故隧道工程中也称
之为“钻爆法”。
“传统矿山法”
“新奥法”
.
6.2 新奥法
一、新奥法（NATM）概述
1963年，由奥地利学者L腊布兹维奇教授命名为“新奥地 利隧道施工法（New Austria Tunneling Method）”， 简称“新奥法（NTAM）”正式出台，它是以控制爆破或 机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要 支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。 同时又是一系列指导隧道设计和施工的原则。
Ⅴ
Ⅴ 2
4
4
3
2
4
3
6
漏斗 6

智能照明控制
设计智能化的照明控制系统，实现照 明的自动调节和节能控制。
03
铁路隧道施工
施工方法
明挖法
直接在地面开挖隧道，适用场地开阔、地下 水位较浅的情况。
盾构法
使用盾构机在地下挖掘隧道，适用于长距离 、大直径的隧道。
暗挖法
在地下挖掘隧道，适用场地受限、地下水位 较深的情况。
顶管法
使用顶管机将管道顶入地下，适用于穿越河 流、道路等障碍物的情况。
定期清理隧道内外的垃圾、淤泥和积水，保持隧 道整洁。
安全监控
安装和维护隧道安全监控系统，实时监测隧道内 的各项指标，预防安全事故的发生。
维护保养的方法与技术
定期检查
按照规定的时间间隔对隧道进行全面检查， 及时发现并处理问题。
预防性维护
采取预见性的措施，对可能出现问题的部位 进行提前维护，防止问题扩大。
附属结构设计
设计合理的消防、通风、照明 等附属设施，提高隧道的运营
效率和安全性。
通风设计
风量计算
根据隧道长度、断面尺寸、列 车流量等因素，计算合理的通
风风量。
通风方式选择
根据实际情况选择合适的通风 方式，如机械通风或自然通风 。
通风设备选型
根据所需风量和风压要求，选 择合适的通风设备，并确保其 可靠性和节能性。
《铁路隧道》ppt课件
目 录
• 铁路隧道概述 • 铁路隧道设计 • 铁路隧道施工 • 铁路隧道维护与保养 • 铁路隧道事故预防与处理 • 铁路隧道发展趋势与展望
01
铁路隧道概述
定义与特点
基本属性
铁路隧道是铁路线路中穿越山岭或河流等障碍物的建筑结构，允许列车在其中通行 。
特点包括封闭性、坚固性和耐久性，以保障列车安全、快速、舒适地通过。

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隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
2.4.必测量测项目 2.4.1 量测内容： –地质及支护状况观察描述 –地表沉降观测 – 拱顶下沉量测 – 围岩周边位移量测
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隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
2.4 必测量测项目
2.4.2 测试仪器及设备： •精密水准仪、塔尺、钢圈尺 （测地表沉降、拱顶下沉）； •周边收敛仪（测周边收敛）。
隧道新奥法设计及施工监控量测
第二部分
隧道现场围岩监控量测
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隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
隧道现场监控量测是指在隧道施工过程中，对 围岩和支护、衬砌受力状态的量测。现场监控量测 是监视围岩稳定，判断支护、衬砌结构设计是否合 理，施工方法是否正确的一种手段；也是保证新奥 法安全施工、提高经济效益的重要条件；为施工中 可能有的工程变更提供科学依据；它贯穿隧道施工 的全过程。为此《公路隧道施工技术规范》（JTJ 042-94）中第9.1.1条作出下列规定：采用复合式衬 砌的隧道，必须将现场监控量测项目列入施工组织 设计，制定监控量测计划，并在施工中认真实施。
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隧道新奥法设计及施工监控量测
2、隧道监控量测
2.4.必测量测项目
– 围岩周边位移量测 在预设点的断面,隧道开挖爆破以后,沿隧
道周边的拱顶、拱腰和边墙部位分别埋设测桩。 测桩埋设深度30cm，钻孔直径φ42，用快凝水 泥或早强锚固剂固定，测桩头需设保护罩，测 桩每断面6组共12根。采用钢尺式周边收敛仪 量测周边收敛变形。所有测点布置在量测断面 位置。
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十、装运渣
• 装运渣时间是隧道施工重要作业环节，在掘进循 环中占比重很大。
• 装渣机械：按行走方式：轨行式、轮胎式、履带 式；
• 按动力方式：风动、电动、内燃； • 按作业方式：铲斗式、立爪式、耙斗式； • 一般采用装载机、铲斗装渣机、立爪装载机。 • 运渣方式：有轨运输（平板车、矿车、槽式列车
）和无轨运输（自卸汽车）。
• 双侧壁导坑法施工断面更小，工序更复杂，临时 材料用量大，主要为人工施工，施工沉降量小。
双侧壁导坑法施工工序示意图
八、浅埋暗挖法施工
浅埋暗挖法是王梦恕院士于20世纪80年代在北京地铁创 立的，2004年12月出版了《地下工程浅埋暗挖技术 通论》，详细介绍浅埋暗挖法施工。
浅埋暗挖法采用了新奥法基本原理，创建了信息化量测 反馈设计与施工的新理念，采用先柔后刚的复合式衬 砌新型支护结构体系，初期支护承担全部基本荷载， 二次衬砌作为安全储备，初期支护和二次衬砌共同承 担特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加 固围岩，调动部分围岩的自承能力；采用不同的开挖 方法，及时支护封闭成环，与围岩共同形成暖联合支 护体系；施工中应用监控量测、信息反馈和优化设计 ，实现不塌方，少沉降。
• 在不良地质、浅埋隧道二衬应提前施作。 • 二衬台车要有足够的强度，保证多次使用不变形
。台车面板非活动部分尽量焊接成整体后，采用 砂轮打磨光滑。 • 二衬砼采用高性能砼或防水砼，砼掺合料多，强 度增长慢。砼拌合时间要符合要求，砼养护要到 位，防止砼强度不够。砼运输中不得随意加水， 砼入模防止离析，震捣时防止漏捣。
钻爆设计
• 隧道开挖根据地质条件、开挖断面、开挖方法、 循环进尺、钻眼机具、爆破器材及环境要求进行 钻爆设计。
• 钻爆设计的内容：炮眼（掏槽眼、辅助眼、周边 眼、底板眼）布置、深度、斜率、数量，爆破器 材，装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序， 钻眼机具和钻眼要求，主要技术指标及必要的说 明。

隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明、风水电作业的方 式方法和对围岩变化的量测监控方法。
（2）隧道施工组织主要研究的问题
解决施工组织设计（如施工方案的选择、施工技术措施、场地布置、
进度控制、材料供应、劳力及机具安排等）和施工中的技术管理、计 划管理、质量管理、经济关理、安全管理。
实用文档
第
施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑 衬砌。根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。
分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设 计轮廓进行扩大开挖。分部开挖主要是为了减少对围岩 的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、 支护类型而定。
在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分 部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部 开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。
新奥法原理：
充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间 约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支 护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松 弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、 测量来指导地下工程的设计与施工。
实用文档
第
7 章
7.3 隧道施工典型工法
隧
道
施
工 7.3.2 暗挖施工 ——钻爆法
（2）新澳法（New Austrian Tunnelling Method） 新奥法施工的主要原则
效快速可使工程提前完工，提前创造价值。
在松软地层中掘进隧道的TBM——盾构法
适用于软弱性围岩施工的隧道掘进机，是目前城市地铁建设中速度快、 质量好、安全性能高的先进技术。采用盾构机施工的区间隧道，可以 做到对土体弱扰动，不影响地面建筑物和交通，减少地上、地下的大 量拆迁。
实用文档

隧道围岩监控量测信息管理系统
隧道围岩监控量测信息管理图
4
超前地质预报系统
超前地质预报管理系统
开挖前对地质情况的了解，对于隧洞建设有着十分重要的作用。 通过超前预报，及时发现异常情况，预报掌子面前方不良地质体的 位置、产状及其围岩结构的完整性与含水的可能性，为正确选择开 挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧洞涌 水、突泥、突气等可能形成的灾害性事故及时提供信息，使工程单 位提前做好施工准备，保证施工安全，同时还可节约大量资金。所 以隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、 避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。
隧道人员定位管理系统图 隧道围岩量测监控信息系统为工作人员提供最及时的监测数据及现场信息，为隧道及地下工程施工人员规避施工风险提供有效保障。
依靠系统完成图像分析和数据分析，在铁路工程建设过程中完成全方位监控、上下联动、管控一体，实现施工和安全管理的科学化、智能化、 信息化目标。 通过在隧道洞口、隧道内架设读卡器，施工人员佩戴标识卡等措施，对施工人员进出隧道的情况进行实时监控，对处于危险区的工作人员进行 统计，人员数越线时报警，提高隧道施工的安全性。 隧道围岩监控量测信息系统
超前地质预报管理系统
超前地质预报管理图1
超前地质预报管理图2
信息化管理更是确保工程标准化、精细化、现代化、效能最大化的有效手段。 隧道施工现场视频监控系统图 所以隧洞超前预报对于安全科学施工、提高施工效率、缩短施工周期、避免事故损失、节约投资等具有重大的社会效益和经济效益。 信息化管理更是确保工程标准化、精细化、现代化、效能最大化的有效手段。
三维激光扫描技术在隧道测 与其他非接触式测量方法相比，该技术具有较大的偏置距离和测量范围，对某一区域扫描时，采集点位密度大，数据信息丰富，可以更真实地

隧道工程施工基础知识讲义
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• 掏槽眼常用的为楔形掏槽
单 位 ： cm
隧道工程施工基础知识讲义
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4、爆破
• 光面爆破： • 光面爆破的目的是沿设计轮廓线爆破后留下的围岩光滑平整，控制超
欠挖，降低对周边围岩的干扰，充分利用围岩的自稳能力。 • 光面爆破：沿设计轮廓打一排小间距眼（眼孔位小些更好），小药量
隧道工程施工基础知识讲义
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三、隧道施工工序
• 隧道主要施工工序：
• 洞口边仰坡开挖 洞口排水施做 洞口大管棚
施做 开挖 出渣
初支
二衬
隧道工程施工基础知识讲义
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1、洞口边仰坡处理
• 隧道进出口一般处于浅埋、风化岩层地段， 一般采用φ108管棚进行超前加固后再进洞开挖。 洞口刷边坡一般宜避开雨季，先检查边、仰坡以 上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石，按设 计进行刷坡，对不稳定段应开挖一段支护一段， 保证山体的稳定，尽早施做洞口排水系统。
隧道工程施工基础知识
2007
前言
• 我们公司隧道项目较少，技术人员也较少 人员参与过隧道施工，针对该情况本讲义的 思路是先就我国隧道的情况做下简要介绍， 就新奥法隧道道设计的基础理论做简要介绍， 再按隧道施工的基本流程对一些实际施工的 理论与操作、注意事项等做一些介绍。使参 加培训人员对隧道工程施工有一个大概的认 识。
隧道工程施工基础知识讲义
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一、我国隧道建设基本概况
隧道工程施工基础知识讲义
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隧道工程施工基础知识讲义
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隧道工程施工基础知识讲义
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隧道工程施工基础知识讲义
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隧道工程施工基础知识讲义
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隧道工程施工基础知识讲义

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3~5 m
3~5 m
⑥
3~5 m
3~5 m
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二 隧道开挖方法 开挖方法—双侧壁导坑法
该工法是先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护 及临时支护，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分 采用二部或三部开挖的方法
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三 初期支护
初期支护主要包含： 1. 湿喷混凝土 2. 锚杆支护 3. 钢筋网 4. 钢拱架 5. 超前小导管/管棚
道塌方的前提。2、通过合理的选择各种参数严格控制装药量，合理的
炮眼布置、爆破器材，利用围岩的抗拉强度远小于抗压强度这一特征，
在隧道周边实行“密眼小爆破”的技术，使隧道周边形成规则的轮廓线
，并尽可能使轮廓线以外的岩石少受扰动，保持围岩的自身强度。3、
良好的初期支护和超前预支护是预防塌方的有效手段。4、监控量测是
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二 隧道开挖方法
④隧道施工安全意识淡薄，防塌意识不强。
开挖方法—交叉中隔壁法（CRD法） 2、初期支护局部侵限未检测到，发现有侵限情况后未及时处理。
另外，台阶开挖会增加对围岩的扰动次数。
该作业台架便于不同断面的隧道作业， 既方便又安全。
引 遇到地下暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。
该工法是将大断面隧道上、下、左、右分块开挖，并施作初 措施：严格按照设计要求进行安装。
三 洞口坍塌 ②爆破施工作业不合理，光面爆破效果差。
措施：检查现场检查，术，强化现场文明施工及标准化工地建设，给隧道施工提供一个良好的施工环境。 运用较多的锚杆主要包含砂浆锚杆、中空注浆锚杆和自进式锚杆三种形式
四 开挖 1、安装环向、纵向排水盲管土工布包裹严密，安装牢固，线形按顺坡方向顺直。
2、通过合理的选择各种参数严格控制装药量，合理的炮①眼布置、爆破器材，利用围岩的抗拉强度远小于抗压强度这一特征，在隧道周 边实行“密眼小爆破”的技术，使隧道周边形成规则的轮廓线，并尽可能使轮廓线以外的岩石少受扰动，保持围岩的自身强度。

说明：代表性：不同围岩类别、衬砌型式至少设一个断面；特殊性：断层、破碎带、洞口等隧道特殊部位应设监测断面；各种位移监测项目应尽量布置在同一监测断面上；各种力的监测项目应尽量布置在同一监测断面上；施工初期阶段，监测断面间距取小值，随后适当增大．测点埋设不超过掌子面2米，并不超过开挖后24小时。
２、洞周收敛测点的布置形式十字形：底部施工已基本完成的隧道；三角形：常用，易于校核监测数据；多个三角形或交叉形：较宽或较高的隧道；说明： 断面较小时，可采用较简洁的布置形式； 数据作为反分析使用，采用多个三角形的布置形式； 边墙很高时，可沿墙高设置多个水平测量基线。
弹性波，形变电阻法弹性波，超前钻，探地雷达,TSP测震仪声发射检测仪
一、洞内观察
隧道内地质条件的变化情况；
节理、裂隙的发育和扩展情况；
渗漏水情况；
隧道暴露面无松动岩石；
锚杆有无松动、喷层有无开裂；
中墙衬砌上有无裂隙出现。
二、拱顶沉降仪器：水准仪监测方法：在拱顶用短锚杆设置挂钩，用铟钢丝悬挂标尺（或收敛计）；可借助于渔杆将标尺（或收敛计）挂到挂钩上。三、洞周收敛监测 洞周收敛是隧道周边或结构物内部净空尺寸的变化。穿孔钢卷尺式收敛计（图4－7a、图4－8a）；
量 程
525mm
2550mm
5080mm
250mm
重调范围
20mm
150mm
300mm
1000mm
三、监测部位的确定和测点的布置1、监测断面位置的确定公路隧道施工技术规范（TJT042-94）（表4－2）洞周收敛和拱顶下沉降监测断面的间距： Ⅱ类：5～20米；Ⅲ 类：20～40米； Ⅳ 类：40米以上。地表沉降监测断面的间距： 埋深大于两倍洞径：20～50米； 埋深在一倍洞径与两倍洞径之间：10～20米； 埋深小于洞径：5～10米。表4－2中B类监测项目的监测断面的间距：200～500米。