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　　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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　近年来，随着城市建设的不断发展，城市规模的不断扩大，特别是在西部山区城市的市政工程项目中，山岭隧道这种特殊的构筑物不断涌现。同时，受市政工程项目自身特点的影响，隧道断面型式变化较多，隧道开挖跨度较大，设计和施工的难度越来越大。

　　受市政工程道路断面型式和地形条件及规划条件等因素的影响，隧道工程呈现断面型式多、结构形式可选性小、浅埋超浅埋现象突出等特点。

　　市政道路横断面一般由机动车道、非机动车道、人行道、绿化带等组成，可组合型式较多。这种现状造成了隧道断面型式多，一般有检修道+两个机动车道+人行道、检修道+三个机动车道+人行道、检修道+两个机动车道+一个非机动车道+人行道和检修道+三个机动车道+一个非机动车道+人行道等组合型式。隧道断面呈现多样化、跨度大、断面标准化难度大等特点。

　　受地形条件和规划条件的控制和影响，市政工程在道路选线之初，可选择余地小，平面布线方式有限，导致隧道工程的结构形式选择性小，双连拱隧道和小净距隧道在市政工程建设中较为普遍。

　　本隧道为德阳市市政道路工程上的一座隧道，属于检修道+三个机动车道+一个非机动车道+人行道的断面型式。隧道单洞长度335米，采用小净距的平面布置形式。隧道建筑限界宽度16.25米，高5.0米；隧道净宽16.78米，净高8.91米，内净空面积121.7平方米；隧道最大埋深62.7米，最小埋深3.73米；双洞之间最小净距约13.2米，单洞最大开挖跨度19.5m，属于超大跨度小净距隧道。

　　隧道进出口段地表为第四系覆盖层，下部主要为粉砂质泥岩及泥岩的互层；隧道洞身段地表为第四系覆盖层，下部主要为粉砂质泥岩、砂岩及泥岩的互层；隧道穿越地层主要为粉砂质泥岩，围岩级别为Ⅳ级和Ⅴ级

　　根据隧道围岩类别、洞室埋深条件和地质条件等因素，按照新奥法的设计原理，分别采用荷载-结构法和地层―结构法对隧道结构初期支护和二次衬砌进行验算分析，同时结合相关规范要求和工程类比，确定支护体系的各种参数。各类围岩复合式衬砌支护参数如表1。

　　施工过程中，根据现场实际情况结合监控量测结果，对隧道支护结构进行了优化调整。各类围岩复合式衬砌支护参数如表2。

　　从现场施工情况、监控量测结果和结构计算分析看，上述隧道的支护参数能满足结构安全的同时，保证了现场施工过程中的安全，同时减小了工程投资，达到了优化设计的目的。

　　从市政隧道工程的现状看，隧道工程呈现出断面多样化、埋深浅、双洞之间净距小、单洞开挖跨度大等特点，给实际设计和施工带来了很多难题和挑战，这就要求隧道设计过程中除了进行必要的理论计算，还要结合现场的实际情况和监控量测数据结果，进行合理的分析处理，达到最优的设计效果。

　　在近年北京、广州、南京、长沙、上海等多个城市因暴雨发生严重内涝后，致使部分地区出现积水情况严重，一些道路基本中断，也殃及地铁车站、地下车库被淹，部分地铁线路停运。也充分暴露出城市在现化代建设的进程中对城市排水系统的规划设计、建设管理等方面的严重落后。2011年06月23日下午北京地铁停运，水淹京城；2010-05-16广州地铁二号线因为磨碟沙站附近隧道进水，赤岗站-万胜围站段停运。面对城市排水系统不堪重负的情况下，如何确保地铁运营安全，应成为地铁设计者和建设者在今后地铁防洪设计、建设方面思考的重点。本文对地铁车站水淹的原因及一些解决措施进行探讨，希望对地铁车站防洪问题的解决提供一点帮助

　　2.1 城市排水系统的规划设计、建设、管理和高速发展的城市现代化不配套成为城市被淹和地铁被淹的主要原因和直接原因之一。在地区长时间暴雨的情况下，由于城市排水管线瘫痪不能及时泄洪，当道路积水水位达到地铁出入口、风亭百叶设计高程时，作为地平线以下的地铁车站就成为泄洪的场所，轻则车站被淹，重则列车停运。

　　2.2 地铁车站防洪规范、法规的不完善。地铁在我国的公共交通行业中属于发展较晚的一种,在国内防洪相应的规范与标准中难以对地铁有较明确的规定和要求，更没有一本针对地铁行业的专门的规范进行执行，中华人民共和国国家标准《防洪标准》(GB50201-94)、《水法》以及建设部颁发的《六级人民防空地下室设计规程》中都没有列入地铁的防洪标准，地铁防洪设计时只能参考其中接近地铁模式的相关条文。唯一能直观指导地铁防洪设计的规范只有《地下铁道设计规范》（GB50157-92）,与防洪有关的为第十二章第七节防水淹技术要求,其中第12.7.1条:“车站出入口及通风亭的门洞下沿,应高出室外地面150～450mm,必要时应该设置临时防水淹措施。”和第12.7.2条:“位于水域下的区间隧道两端应该设电动、手动防淹门。”

　　2.3 查阅近年来各城市地铁车站在地区暴雨城市内涝的情况下地铁被淹的直接原因，不外乎以下几种：

　　2.3.1 从地铁出入口、风亭、出入线段向车站或隧道涌入大量的雨水造成车站或隧道被淹；例如2011年06月23日下午北京地铁水淹停运。

　　2.3.2 从正在施工的新线隧道涌入大量的雨水流进正在运营的线路，造成隧道被淹；例如2010年广州地铁正在施工机场线隧道大量洪水涌入正在运营的地铁三号线广州东站至林和西站区间造成地铁三号线 通过各穿越地铁车站结构墙的室外地铁管线套管向车站或隧道涌入大量的雨水，造成地铁被淹； 例如 2010年05月16日广州地铁二号线因为磨碟沙集中冷站冷冻水管穿越隧道壁的套管内保温层被浸泡进水，导致赤岗站-万胜围站段停运。

　　2.3.5 地铁车站或区间现有排水设备在洪灾情况下无法及时排出大量的洪水。

　　2.4地铁防洪抢险应急预案不完善，常态化的险情预测、抢险制度、抢险物资、抢险人员不能及时组织到位，不能及时控制险情地进一步恶化，也是地铁被淹的原因之一。

　　3.1 积极和城市各级排水行政主管部门联系，了解城市各区以往被淹的区域、路段历史记录，做好地铁车站周边市政排水管网堵塞情况的调查，地铁周边发现市政管网堵塞及时打报告要求政府主管部门及时抢修，对无法及时抢修的管线，相应车站应做好防洪抢修应急预案，有效合理地组织抢险物资、设备、队伍以备急需。积极和城市气象行政主管部门联系，做好暴雨、台风的预测.，可根据天气预报及时做好存在防洪风险地铁车站、隧道的临时防水淹措施。

　　3.2加强地铁防洪法规及规范的完善。目前颁布的防洪标准中,在交通设施部分中未将地铁的内容列入,而地铁与防洪之间又有其特殊的关系,随着我国城市轨道交通的快速发展,全国已有28个城市将要新建一批地铁项目,使得今后地铁建设时对防洪有章可循。由于我国南北方的雨量、江海河流的洪(潮)水位变化规律变化都不一样，制定防洪标准时要有针对性和合理性。建议应组织有关部门将此部分内容尽快补充列入。

　　3.3 要严格灵活地执行已有的规范标准，在地铁设计、建设初期要充分了解站点周边水淹情况、城市历史最大雨量和台风数据、要做好地铁出入口、风亭百叶窗底设计高程和周边地势城市相对高程的对比数据分析、和城市规划部门了解站点周边市政道路、绿化、市政建筑的城市相对高程，及时最好出入口、风亭风亭百叶窗底设计高程的调整。

　　3.4 《地下铁道设计规范》（GB50157-92）第十二章第七节防水淹技术要求,其中第12.7.1条:“车站出入口及通风亭的门洞下沿,应高出室外地面150～450mm,必要时应该设置临时防水淹措施。”建议在今后地铁规范修订时对该条要予以调整，以往有几个车站出入口及通风亭设计严格执行规范，但车站周边的地势都比地铁出入口风亭的城市相对高程高，暴雨时车站周边成为水塘，洪水从出入口风亭倒灌车站。面对城市排水系统瘫痪以及地铁出入口风亭的城市相对高程比周边地势低的情况下“车站出入口及通风亭的门洞下沿,应高出室外地面150～450mm”的规定应该是不合适的。

　　3.5 面对城市排水系统瘫痪以及逐年刷新的暴雨记录，地铁出入口风亭成为洪水涌入地铁主要途径，《地下铁道设计规范》中要求“对有盖的出入口风亭不设排水设备”的内容对目前的具体情况有点不合适，从地铁防洪的角度以及降低水淹损失的角度考虑，车站要落实逐级防洪和排水，尽量将水挡在地面，一旦洪水涌入出入口风亭，应在此部位将洪水及时反抽回地面，避免洪水通过出入口风亭涌进车站或隧道，造成运营安全事故。地铁设计、建设时要根据站点的具体情况具体对待。

　　3.6从正在施工的换乘车站或延长线新线隧道涌入大量的雨水流进正在运营的线路，造成正在运营的隧道被淹也成为地铁水淹的风险之一。

　　3.6.1建议车站设计阶段设计必须对换乘车站或延长线分界点隧道防洪封堵方案、临时排洪方案等出具详细方案和图纸指导施工；

　　3.6.2建设管理阶段需统一新建线路各工点敞口部位的挡水墙、换乘车站或延长线分界点挡水墙、土建施工区域和机电施工区域挡水墙设置标准，包含高度、强度、防水要求等内容；对不需要进行吊装作业的新线各工点敞口部位要加防雨顶棚减少雨水进入车站、隧道；

　　3.6.3要落实逐级防水、排水方案，尽量将水挡在施工现场地面，对地理位置低洼的各工点敞口部位挡水墙外地面设置雨水收集井以便安装移动式水泵进行排水，出入口、风亭集水坑、土建施工区域和机电施工区域分界点挡水墙土建施工区域内设置临时排水泵及时将涌入车站的雨水、结构渗漏水排走，临水水泵的型号要设计核实满足防洪排水要求；

　　3.6.4施工中对预留管线未施工的预留孔洞采用临时封堵方案，不影响今后永久管线施工，已施工好的管线要求施工单位进场前报防洪排涝方案报监理业主审批，施工好的挡水墙、孔洞封堵组织专项验收，作为安全生产专项检查的制度之一。

　　3.7地铁车站的电力、通讯、信号、集中冷站空调水、给水、排水管线都要穿过地铁的结构墙或顶板预留的套管和地面连接，套管未封堵或封堵不严，也成地铁车站或隧道水淹原因之一。建议车站设计时设计必须对管线的封堵方案出具详细方案和图纸指导施工，尤其对空调保温水管穿越结构墙要出具专项设计方案。在建设管理阶段，施工单位监理要对管线封堵逐个检查、检验、验收，做好隐蔽工程验收记录。

　　3.8从地铁车辆段出入段线以及高架区间向地下区间隧过度的出入洞口涌入大量的雨水造成隧道被淹。这种险情由以下几个原因造成：

　　3.8.2对出入段线、出入洞口、高架区间以及周边的雨水汇集面积计算过小；

　　3.8.3洞口雨水泵房的设置位置设计不合理，在条件允许的情况下最好设计在两条轨道的中间，如果雨水泵房设计在一条隧道的单侧，在暴雨情况下从轨道高处的洪水径流在通过未设置泵房的隧道排水拦截沟时无法进行有效充分的拦截，导致大量雨水涌入隧道，区间废水泵房不堪重负的情况下造成隧道被淹。如果条件不允许，雨水泵房只能设计在一条隧道的单侧，那么雨水泵房前的雨水拦截沟设计要有合理、有效地深度和坡度将大部分的雨水拦截进另一侧隧道雨水泵房，就近排出地面。

　　3.9 隧道结构渗漏造成地铁接触网断电导致地铁停运也是地铁运营安全风险点之一。按设计总体要求车站的顶板和区间隧道等结构的顶板,不允许渗漏水,而对车站及隧道等的侧墙则控制其渗漏水量

　　3.10 地铁车站或区间主废水泵房现有排水设备在洪灾情况下无法及时排出大量的洪水，导致险情扩大，事故升级，损失扩大。如何缩短险情排除的时间，将影响和损失控制在最小的范围内，除了有效的抢险机制，快速的应急反应外，加大防洪设备设计也是必须的。新线设计和旧线改造中设计应对地铁车站隧道被水淹的不利点进行评估，对可能历史水淹的水量数据进行分析，确定合适地险情排除时间，综合考虑防洪水泵的选型、电气容量配置以及数量的多少。

　　3.11对于越江地铁隧道必须严格按地铁规范设置防淹门，遇到地震或特殊灾害性天气时与有关部门,建立网络联系,加强对非常灾害的预测预报,及时做好关闭防淹门的各项措施,包括暂时中断地铁运营,疏散地铁乘客及有关人员,以应付突发事故的发生,使灾害的危害程度降到最低。

　　3.12 要加强安全与防灾意识。在新线的设计、建设期要综合全面地考虑防洪设计和施工，前瞻性地预测后期运营的防洪风险点；在运营期间要根据实际情况动态预测、监测地铁线路防洪风险点，做好应急抢险预案，组织充裕的抢险物资和人力，遇到险情时要快速反应、积极抢险尽最大可能降低损失。

　　地铁作为城市公共交通的一种在人们出行中占越来越重要地位，乘坐地铁的安全性也成为广大市民和媒体关注重点和焦点。地铁防洪作为确保地铁安全运营的措施之一，应作为地铁设计、建设、运营管理的重点之一。我们相信随着地铁防洪规范法规的完善以及地铁防洪技术的提高，洪灾对地铁安全运营的影响也越来越小。

　　2、郑健吾地铁工程的防洪对策与措施研究 《城市道桥与防洪》2005年第7期 ；

　　*年，在宁的十位院士集体给市委、市政府主要领导提出了“综合整治南京母亲河——秦淮河”的建议。工程立项后，首先遇到的难题是如何解决30亿元的巨额投资资金？问题很明显，南京城市建设的传统模式是无力解决这个难题的。市政府将这一难题交到了**手上。经过一段时间的艰苦工作，**以项目融资的新理念和引导社会投资参与的新办法，通过政府的政策支持和城市资源的优化配置，解决了30亿元工程的融资难题。时任市长的罗志军批示称，这个方案是“我市基础设施投融资改革的一个典范”。该方案经过三年实施，如今的秦淮河已变成一条“美丽的河、流动的河、繁华的河”。联合国副秘书长、人居环境署主任海蒂·蒂贝琼斯—行专程考察后给予高度评价，并决定2008年10月由联合国人居环境署与中国政府一道在南京举办第四届世界城市论坛。**为推动南京城市建设和投融资体制改革所做的贡献，得到了市政府和上级机关的充分肯定，*年度，被南京市秦淮河环境综合整治工程指挥部授予“先进个人”称号。

　　南京市作为长三角中心城市，由于长江的分割，江南、江北发展长期处于不均衡状态。江北地区面积占全市三分之一，人口占全市四分之一，在*年时经济总量却仅为全市的十分之一。城乡差距、南北差距长期制约着全市经济的发展、富民的步伐和全面建设小康社会的进程。为此，市委、市政府决定，加快推进国务院批准的南京市城市总体规划，实现以江为轴、跨江发展的新格局，把过江隧道建设提上议事日程。市政府决定由市发改委承办南京长江隧道工程的前期工作和建设任务。并批准成立了南京长江隧道工程前期办公室(项目指挥部)。南京长江隧道工程是国家、省、市重点工程，总投资33亿元。**作为工程项目的主要负责人，按照市领导“严谨论证、科学决策、确保经得起历史检验”的要求，围绕解决建设15米超大直径盾构通道所面临的一系列“世界级难题”，精心组织，集思广益，聘请了6位院士、8位大师在内的数十位专家，历时3年，对规划论证、方案选型、风险防范等若干重大课题进行研究和比较，成功地解决了项目前期遇到的诸多难题，顺利完成了各项前期工作。于*年3月开工，预计2009年建成通车。

　　**注重改革和创新，认真落实市领导关于南京长江隧道项目法人招标的要求，积极调研学习市场化运作模式，科学地进行了城市重大基础设施项目法人招标的实践。作为重大工程的投资、建设、运营、管理和移交制度条款的设计者、项目法人招标市场化运作的组织者，从招标方案设计到投融资方案、特许协议条款的制订，招标文件编制等都提出了许多行之有效的办法，解决了项目法人招标过程中的诸多难题。例如，在招投标文件的制度设计中，明确由中标单位的法定代表人出任南京隧道工程的法定代表人，并通过市政府批复的特许经营实施方案加以落实。世界500强中排名384位的中国铁道建筑总公司中标后，董事长亲自接任南京长江隧道有限责任公司法定代表人，并从全公司22万职工中抽调精兵强将，达到了充分整合企业内部资源的目的。最终，招标文件和特许经营实施方案经市长办公会讨论通过并付诸实施，实现了我省城市重大基础设施项目投融资体制改革和机制创新。

　　南京长江隧道工程由于创新了政府投资的新模式，成功地吸引了30个亿的社会资金，整个项目从策划到开工，市财政没有消耗一块钱，为市政府节省了千万元以上的前期费用和数亿元的资本金投入，创造了巨大的经济效益和社会效益，引起了财政部财政科学研究所的关注和重视。财科所研究员韩凤琴专题调研并撰写了《项目法人招标——政府投资领域的制度创新及政策建议》一文。南京长江隧道项目法人招标的组织方法和工作经验，被国家发改委投资司领导评价为：“在推进政府投资改革的过程中，南京市为全国探索出一条城市基础设施项目投融资新路径，南京市发改委要认真总结经验，向全国逐步推广”。南京市委办公厅专题进行了总结。*年—*年，南京长江隧道工程前期办公室连续三年南京市委授予“完成全市国民经济和社会发展奋斗目标有功单位”。

　　南京长江隧道工程是一个具有世界级水准的越江工程。在长江上建设15米超大直径盾构工程，江底埋深深度达到-60米，穿越段地质结构复杂，现有水下工程建设标准和规范难以涵盖。**作为高级项目管理师，高度重视项目建设管理的难度，全力以赴帮助长江隧道公司迎接世界级难题的挑战。在工程建设之初就提出了“强强联合严把设计质量第一关”，由设计中标单位铁四院进行工程设计，力邀上海隧道院承担设计咨询和施工图纸审查。经过反复沟通和协调，上海隧道院接受了南京长江隧道办的建议，在三年的设计咨询中提出书面咨询意见1000条以上，95％以上被铁四院采纳。**的创造性建议有效地保障了工程设计质量，为工程建设风险防范打下了坚实的基础。

　　南京长江隧道作为国家重点工程，采用全世界超大直径的盾构设备，盾构直径位列世界第二。**作为工程关键技术研究的负责人之一，和中铁十四局、长江隧道公司、上海超级计算中心的们一道，利用超级计算机的超级计算功能，采用三维数值仿真技术模拟盾构机在各种复杂因素下的真实掘进过程，将盾构机掘进在计算机里进行一次“彩排”，尤其是对盾构机始发、穿越江堤、穿越江中浅覆土层等施工难点提供优化比选方案。该课题不仅加深了对工程领域各种问题本质的理解，达到整合国内更高层次技术资源和先进手段优化工程设计、完善施工方案、提升建设管理水平的目的，还形成了以国家重点工程建设为平台，以企业为主体形成“产学研”相结合的创新体制，培育出盾构工程对接世界舞台的国家级龙头企业和人才队伍。**在长江隧道工程项目管理中的重大贡献，得到了院士和专家们的一致好评。

　　福州市二环路金鸡山隧道位于福州市主城区，是福州市二环线的一部分，是城区通往火车站的主要通道。金鸡山既有隧道为分离两车道市政公路隧道，为满足通行要求将原有隧道拆除扩建为四车道，该隧道扩建工程是大跨度小间距既有隧道拓宽工程，该隧道施工技术难度大、安全风险高、工程工期紧、社会影响大。由于隧道穿越地层地质主要为强风化-中风化花岗岩，岩体受原隧道施工应力释放后破碎程度进一步加强，属中硬岩，开挖时需要分断面钻爆作业。原设计开挖方案为CRD（交叉中隔壁）开挖方案。CRD开挖的临时支撑对上下台阶交通干扰影响，爆破作业对临时竖撑和横撑的破坏，对隧道整体安全产生较大影响，按照原方案施工作业难以开展。为能解决上述问题，针对原设计的CRD开挖方法进行优化，总结出适合类似岩层大断面隧道开挖方法。

　　隧道原设计开挖方法为：V级、V级加强段采用交叉中隔壁（CRD）施工法施工，IV级段采用中隔壁（CD）法施工，中隔壁及临时仰拱均采用I14工字钢+18cm厚C25喷射混凝土，其中IV级围岩地段不设临时仰拱， V级围岩地段交叉中隔壁原设计开挖施工工序详见下图：

　　1、按照原设计先开挖既有隧道侧，上台阶临时中隔壁I14工字钢拱脚落在既有隧道初期支护背后围岩松散区，该处由于围岩出现不同程度松散，在竖向荷载作用下下沉变形大，不利于中隔壁稳定，为此我部经优化后将临时中隔壁置于既有隧道衬砌混凝土上，能提高临时中隔壁竖向承力能力有效控制初期支护沉降量。同时若按照设计弧度设置中隔壁，对既有衬砌产生水平向围岩推力，由于背后有松散空洞区，容易将衬砌混凝土推裂造成中隔壁失稳，为此将原设计弧形中隔壁调整为垂直中隔壁，有利于竖向荷载的传递。优化方案如下图所示：

　　2、本隧道均为石质围岩，需要进行爆破作业，爆破时对已完成的临时支撑影响极大，极易造成对已施工的永久支护松动脱落，造成重大安全风险。

　　3、原方案中上台阶开挖支护时就安装临时仰拱，临时将上下台阶分隔成两个空间，机械设备无法到作业掌子面施工，各作业面仅能靠人工开挖及支护，施工效率低下，一般土质隧道CRD方法开挖月进尺30米左右。石质隧道若没有大型设备出渣，施工进度将比土质隧道CRD开挖方法慢的多，工程进度难以保障。

　　开挖方案优化原则：在保证隧道质量、安全的前提下，以监控量测数据为依据，对隧道原设计CRD工法进行了局部优化。保证优化后的方案能满足结构安全要求，能有效控制隧道拱顶及两侧收敛，同时便于大型设备施工，以提高工作效率。首先对临时支护进行调整，将原设计弧形临时支撑优化为直线型，使型钢能较好的传递竖向或水平荷载；其次对开挖顺序进行优化，先后开挖施工上台阶两个导洞，再开挖施工下台阶两个导洞；由于下台阶爆破作业时是采取松动抬爆，对临时横撑造成冲击从而对整个初期支护造成影响。若上台阶开挖施工时完成上台阶竖向支撑体系施工但不施工临时仰拱，临时横撑待下台阶开挖支护一段后再施工，能保证上下台阶交通畅通，发挥大型设备的工作效率，施工工期能满足要求。若按原设计的CRD施工方法，上台阶仅能靠人工进行开挖出碴工效低，若为土质围岩人工开挖施工可以实施，但本隧道围岩均为石质人工无法开挖。

　　⑴先扩挖既有隧道侧上台阶，并完成初期支护及临时竖撑及横撑施工，紧靠临时支护侧多开挖30-50cm，使临时竖撑施工完毕后扩挖侧岩壁与竖撑留有30-50cm空间，防止扩挖侧爆破时冲击临时竖撑。洞口30m范围内尽量采用机械开挖，若有机械难以开挖的局部松动爆破后再使用机械开挖。

　　⑵滞后既有隧道上台阶10米左右开挖扩挖隧道上台阶部分，并完成上台阶初期支护施工，此时隧道初期支护两侧拱脚垂直落底具有较好的承力能力。临时竖撑能有效支撑拱顶位置，减少拱顶下沉收敛。两侧钢支撑在竖向压力下产生水平向外的推力，能有较好的抵抗两侧围岩向内收敛。建议临时横撑不施工喷射混凝土，左侧导洞增加2排纵向I14工字钢连接，右侧导洞增加3排工字钢连接。以减轻临时横撑重量。

　　⑶既有隧道上台阶进尺30米左右后，开始开挖既有隧道侧下台阶。洞口段开挖逐榀开挖逐榀支护，待洞口段支护5-10米后可进入正常开挖支护，正常每次保持在2-3榀一次。下台阶钢架拱脚加长30cm，拱脚深入隧底基岩内起到临时仰拱作用。下台阶开挖时加强对拱顶及两侧监控量测，一旦发现下沉及收敛过大时停止施工，并采取有效措施进行加固。待洞口段施工30m左右后，通过监控量测观察围岩下沉收敛情况，若初支处于稳定状态，可将临时仰拱滞后至下台阶开挖后再施工。

　　⑸滞后左侧台阶5米左右开挖左侧隧底，施工隧底支护并将竖撑接长至隧底，使左侧导洞封闭成环。洞口段隧底开挖一次控制在2-3榀，洞内段控制在3米左右。 临时竖撑在仰拱及填充段内不施做喷射混凝土，施工仰拱时将工字钢浇筑在仰拱及填充内。

　　⑹滞后右侧5米左右开挖既有隧道侧隧底并完成隧底支护，隧底开挖一次控制在3米以内，开挖后立即完成隧底支护，使隧道支护封闭成环。

　　⑺待隧道初期支护落底成环后拆除临时横撑，每拆除6-9米后利用仰拱栈桥分幅浇筑仰拱及填充。

　　⑻待仰拱填充完成一段后，开始逐榀拆除临时支撑，临时支撑拆除要逐步推进，及时完成防水板、钢筋布设，并立即浇筑衬砌混凝土，要求拆除的临时至已完成的二衬混凝土距离不超过20米。同时加大对临时支撑拆除段支护监控量测频率，一旦发现支护下沉收敛加剧后立即停止拆除，并采用刚度较大的300*6的钢管支撑，并对支护后围岩进行注浆加固。

　　优化后方案对施工顺序导洞开挖顺序、中隔壁进行了优化，同时根据洞口段施工情况再适当调整临时横撑的施工时间，即洞口段开挖上台阶后施工临时横撑，待施工30米后且围岩变形收敛趋于稳定时，将临时横撑滞后至下台阶开挖后再施做，有利于上下台阶通行，使得上台阶能充分利用机械设备。能大大加快施工进度同时隧道施工安全也能得到保证。

　　安全风险比较：原设计方案为标准隧道CRD开挖方法，对于土质软岩隧道更为适合，能有效控制软弱围岩下沉量及收敛，但对需爆破的石质隧道来说，临时横撑及竖撑紧贴岩面使得原有岩体临空面封闭增加爆破难度，临时支撑紧贴待爆破岩面，爆破时爆破能量及震动直接通过岩体作用到临时支撑上，极易造成临时支撑移位、变形甚至破坏，从而导致永久支护松动损坏，对安全不利。优化后方案临时支撑没有与岩面接触，不受爆破施工影响，另外竖向支撑自开挖至隧道初期支护成环始终能保持竖向持力，对控制隧道拱顶下沉较为有利，隧道开挖下台阶边墙收敛最不利时及时加上横撑，能有效控制隧道边墙收敛值。

　　施工进度比较：原方案受临时横撑影响将隧道上下台阶隔断，上台阶与下台阶无法通行交通，上台阶施工仅能依靠人工和小设备施工，正常土质隧道全断面施工进度在20-30米/月，石质隧道施工进度将更受制约，按30米每月计算，右线米，按照原设计方法隧道双头掘进V级围岩需要7个多月，IV级围岩需要1个月，开挖施工需要近9个月时间。优化后方案上下台阶间能够通行，大型设备可在掌子面作业，施工较为便利，除洞口段施工进度在40米左右外，洞内施工进度在60-90米/月（V级与IV级基本一致），双头掘进隧道5个月能实现贯通。

　　社会和经济性比较：原方案上台阶支护材料均需要人工从下台阶搬运至上台阶，上台阶出渣需要小型机具倒运至下台阶处再装运，增加多次倒运费用，且由于上台阶不能使用大型设备仅靠人工和小型机具作业，施工效率极低。若采用原方案施工，施工费用将成倍增加，且施工工期也成倍增加，对于原本拥堵的市区内环线将形成很不好的社会影响，施工单位、建设单位、交通主管部门和政府等各级部门压力极大。

　　围岩下沉收敛情况：右幅隧道开挖支护已完成，监控周报显示各监测断面拱顶下沉速率在0.15mm/d左右，周边收敛速率在0.2mm/d左右，地表下沉最大速率在0.4mm/d左右，其中累计拱顶最大下沉50mm、累计周边最大收敛均小于25mm。说明优化后施工顺序较为合理，能有效控制隧道支护的下沉及收敛。

　　施工进度情况：该隧道自2014年4月19日开始爆破作业，在出口因拆迁问题8月份开始爆破，仅进口端掘进的前提下，通过7月份中间开口后，于9月10日上台阶全部贯通，下台阶于9月20日全部贯通，各个作业面每月全断面掘进进度在70米左右，大大缩短了施工工期。

　　经济效益情况：通过优化方案隧道上下台阶各个作业面都能按照正常爆破作业，大型设备出渣，不存在人工出渣和倒运材料的情况，大大提高了工作效率，工程施工成本得到有效控制。

　　通过对金鸡山隧道扩建CRD开挖方法进行优化，找出了石质大断面隧道采用传统CRD开挖方法的不足，通过优化使得隧道施工更安全、高效，在不到5个月的时间完成576米隧道开挖支护，取得了良好的经济和社会效益。通过该隧道的施工探寻了石质大断面隧道开挖方法的一些规律，为今后该类隧道施工起到一定的参考作用。

　　【1】赵鹏社《关于大断面隧道施工CRD工法的优化》 铁道建筑 2010年第8期

　　市政隧道工程的规模和数量在不断增加，对工程的质量要求也在不断提高。因此，在具体建设过程中对各个环节都要合理把握，准确定位，从设计、施工到后期的维护和管理都要有相应的措施为其提供保障。尤其是供配电系统，在设计的过程中要根据实际情况进行专业的设计，满足隧道工程对供配电系统的使用要求，对各个环节都要准确把握，采取针对性的措施，满足相关的技术要求和设计标准，只有这样才能保证隧道供配电系统的安全运行。

　　市政隧道工程中的供配电设计不同于其他工程，环境复杂，在设计时技术要求较高，经过总结，主要的特点有以下几方面：

　　首先就是对供电可靠性的要求较高。市政隧道工程中的供电一旦出现问题，将对人民的生命和财产造成较大损失，特别是对于火灾的预防更为重要，所以按照国家的相关规定，隧道工程的供配电系统设计要按照一级负荷进行，供电部门要提供不小于两路的独立电源，保证供电的可靠性；其次是对于一些规模较大的隧道工程在具体设计时所涉及到的设备较多，需要进行严格的质量控制，减少设备故障所产生的安全问题，并能满足使用要求，适应实际环境；再次是对于市政隧道工程除了电气设计环节要做到科学合理之外，还要注重相应的配套工程的建设，必须保证相互间的协调性，只有这样，才能保证后期的高效优质运行。比如说排水工程、消防设计、通风设计、监控设计等等；另外是隧道照明设计时要充分考虑环境条件、土建设计、交通状况等等，设计过程中的影响因素较多，设计过程较为繁杂；最后是隧道工程具有一定的特性，在设计时还要考虑隧道的使用功能、通行量、规模大小、地质条件等情况。

　　在市政隧道工程中都会涉及到防火设计，保证能及时发现火灾隐患，及时扑灭，使用的主要就是消防设施和火灾报警系统，在设计时是否应该采用双电源末端切换的方式来保证防火系统的安全运行非常重要，虽然相关的设计规范对此没有进行明确规定，但是作者认为要根据实际情况进行综合考虑。如果使用此种模式将会使低压柜出现回路，增加电缆的使用数量，增大供电面积，造成工程成本的大幅度增加，且由于隧道内的环境特殊，容易对末端切换箱造成腐蚀和损坏，影响切换功能，但是使用此种模式之后，可以在一路电缆发生故障时，仍可由另一路继续供电，保证供电安全。在实际应用过程中，隧道内的电缆基本都处于并列铺设的状态，一旦其中一条发生机械破坏，其他也会受到影响，且每条电缆都有短路保护装置，过流损坏的现象较少，为了防止鼠害，还可以采用铠装电缆。除此之外，在供电系统设计时，隧道工程变电所内都会设置两路电源，采用单母线分段联络的接线模式，在消防负荷的首端采取双电源自动切换的设计方式，使用电缆放射式供电，这样一来，可以加强供电的可靠性。

　　市政隧道工程中所用到的电力设备较多，变压器是其中的关键，在设计时，对变压器的容量选取要科学合理，只有这样才能保证供电安全。变压器容量的选择要根据实际的情况来确定，最常用的选择方法是对隧道变电所的总负荷进行准确计量，然后用两台容量相同的变压器进行分别承担，每台变压器承担一半的负荷，一旦其中一台变压器发生问题时，可以先由另一台进行承担，此种方法要求变压器容量选取时要按照整体负荷量来确定，这样就出现了超负荷运转的情况，对变压器损伤较大。除此之外，隧道内的用电负荷主要集中于照明和通风两方面，在设计时分长期和短期，由于隧道的不同，长短期之间的规划设计量会存在着较大的差异，在进行变压器选取时会造成一定的容量浪费，所以在设计时建议先按短期负荷进行设计，一旦发生变化，可以通过更换大容量变压器或者是增设变压器来满足用电需求，单台变压器的容量要能承受全部一级负荷，变压器的负载率在0.6～0.8之间，在变压器容量选取时还要考虑到环境因素的影响，降低温度可以提高变压器的输出功率，减少对变压器的损耗。

　　在供配电系统中，保护装置是保证电力系统运行安全的关键，变压器的保护装置多采用断路器，对于负荷开关加熔断器的模式采用的较少，但作者根据对比得出，后者优点较多，更为实用。实际用电过程中，使用开关进行负荷切换的现象发生较多，短路保护发生的相对较少。负荷开关加熔断器的形式可以由负荷开关来进行负荷切换，由熔断器来进行短路保护，且限流熔断器可在10ms内完成保护，应用前景广阔，有些城市还对此进行了明文规定。比如说深圳市供电部门规定：单台变压器容量不大于1600kVA时，保护措施采取负荷开关加熔断器的形式，当单台变压器的容量大于1600kVA时，可以采用断路器进行保护，对于公路隧道，要根据实际情况和相关规范进行针对性的选取保护方案，根据10kV供电系统设计规范中的要求，对于容量不大于500kVA的配电变压器，可以采用高压熔断器来保护，当配电变压器的容量高于500kVA时，适宜使用高压断路器。

　　公路隧道要注意事故隐患的防范，需要设置应急电源，应对突况，保证应急照明、消防用电、监控设备等正常工作。在设计时，应急电源选取要根据隧道的应急负荷类型、转换时间、具体的工作时间等方面进行综合考虑。在通常情况下，用于隧道应急电源的有以下四种，来自电网本身的与馈电回路分开的电源、采用柴油机发电机组的应急电源、利用蓄电池作为电源、组合类型的应急电源，在进行电源选择时最主要的就是安全可靠，尤其是一些地理环境复杂，隐患较大的隧道工程，在具体设计时要采取多种应急电源，增加可靠性。比如说一些长度较大的隧道，如果只采取柴油发电机组作为应急电源，虽然可以不受供电时间的影响，但是需要的转换周期相对较长，在15s左右，为了解决这一不足之处，在设计时可以添加蓄电池应急电源，来维持过渡期的电量需求，形成优势互补。

　　为了保证隧道的供电安全，在具体设计时，可以使用低压断路器的失压脱扣器附件，一旦发生问题，将会减去一些非重要负荷，保证重要负荷供电的稳定性，但是这种装置有些环节需要人工操作，并没有形成自动化的模式，麻烦较大。除此之外，失压脱扣器处于长时间带电的状态，噪音较大，浪费电能，对隧道环境要求较高，一旦过于潮湿或者电网电压升高，就会烧坏失压脱扣器，针对于这种情况，建议在设计时将重要负荷和非重要负荷设计在不同的母线之上，当突然失电时，跳掉非重要负荷母线总进线断路器，然后由应急电源对重要负荷进行供电。

　　市政隧道工程中的供配电系统尤为重要，是保证隧道安全运行，应对突况的关键设施，在具体设计过程中要注重安全性、可靠性、简捷方便、经济实用，这就要根据隧道的实际情况来进行相关设备的选择和方式的确定。除此之外，设计人员还要多参考一些供配电的新技术和成功案例，不断地改善隧道供配电设计。

　　[1]叶新民.浅析市政长隧道低压电气设计与计算[J].江西建材，2017（02）：219-220.