浅谈隧道工程动态设计与信息化施工.pdfVIP

浅谈隧道工程的动态设计与信息化施工 徐加民 北京市市政工程设计研究总院 隧道工程是处在各种地质环境中的地下结构物，地质环境的不可预知性决定了隧道工程的高 风险和复杂性，而现行设计理论尚不成熟，多采用类比和经验设计，同时强调动态设计与信息 化施工，但现实中设计、施工分属于两个不同的单位，往往不能做到很好的结合，酿成事故或造 成浪费时有发生，本文将探讨如何进行动态设计与信息化施工。 隧道；动态设计；信息化；施工； 建议 982 第六届中国公路科技创新高层论坛论文集 目前隧道设计、施工现况大致如下。 1．预设计指导施工 现实中隧道工程一般由设计单位先做设计，设计单位根据勘察资料结合工程类比及相关经验进行 施工图设计(按流程应为预设计)，预设计经过建设单位组织审查后交付施工单位。预设计侧重功能和 结构设计，充分考虑建成使用的需要，对使用功能和主体结构的强度、稳定性、耐久性都着重进行设计， 往往缺失施工工况的模拟或简单模糊处理，支护及措施一般采用参照和类比的方式，甚至是照搬照套， 对围岩开挖及支护是否稳定，对采用措施是否恰当等状况分析较少，将开挖、支护这样的关键环节交由 施工考虑。 施工方接收的施工图文件被视为合同文件之一，进场后被要求按图施工、按图计价，过程中若出现 地质环境变化或意外状况由施工方建议变更设计，经建设单位和设计单位的同意后实施变更。变更流 程较为复杂，且可能导致合同费用的改变，不仅仅是技术问题，还涉及合同问题。为了合同履行简洁、严 肃，一般都避免合同变更。总体来说，施工过程中主要还是预设计指导施工。 2．设计图与实施存在差距 由于隧道工程一般由预设计指导甚至贯穿施工的特点，设计单位对预设计都非常重视，投入较大， 经过较多的设计、计算和校审等流程，还可能通过外部的强制性审查，图纸本身拟合程度较高，也预留了 一定的安全系数。但与实施往往有差距，与实际也不一定匹配。除常见的地质环境的变化和意外状况 外，还存在其他差距。 1)预设计和施工实施的隧道断面存在差距 预设计的隧道断面在建筑限界基础上考虑了一定的裕量，基于经济性考虑裕量有限，且根据相关文 件规定，结构、构件尺寸及工程量计算均不考虑围岩超、欠挖及变形情况，对施工及测量误差考虑也有 限。但在说明中会对围岩变形量做出一个估计，并提请施工方进一步考虑施工及测量误差情况。也就 是说，设计图仅对结构及内轮廓做出明确界定，将围岩开挖、支护等内容提交施工方充分考虑。施工方 拿到图纸后还不能直接使用，必须根据本企业的施工能力、水平等确定施工误差，同时在考虑预留变形 量基础上再拟定断面及构件尺寸，进行再设计重新编制施工图。尽管差别细微不会导致受力的根本变 化，但这样形成重复设计，有限的照“图”施工，为设计、施工脱节埋下伏笔，部分施工单位不了解规则盲 目照图施工至二次结构施工时发现净空不足，处理起来难度和风险较大，且增加一笔不必要的支出，劳 民伤财。 2)预设计未考虑具体施工方机械、工艺特点 预设计往往在施工方进场前完成，对具体施工实施方面考虑有限，在工法、措施及分部尺寸的划分 上未充分考虑或未考虑具体施工方的机械、工艺特点等。施工方进场后一般根据设计图开展施工组织 设计和施工方案研究：一方面需要选用合适的机械、工艺；另一方面基于成本或便于施工的角度需要进 行局部尺寸的调整，如何调整应与设计方进行沟通。一些施工单位为了施工方便擅自进行尺寸调整，可 能改变受力特点，从而导致变形过大甚至引发安全事故。 3．动态设计、动态施工不足，应变能力不强 进入施工实施阶段，合理的状况是动态设计和动态施工，根据已暴露的地质情况、监测的信息情况 及施工中发生的各种变异现象，及时修正和完善预设计，或及时调整和优化施工方案和工艺，或采取安 全措施，使隧道施工处于受控状态，从而有效降低隧道的风险和造价。 但现况往往是设计方提交预设计图，进行设计交底，派出人员配合施工。配合中没有建立对应的体 系去实施动态设计，没有建立起符合动态设计的计算模式和分析方法，对预设计很少进行变更和修正， 对设计的不足之处寄希望于施工方的现场控制。设计变更的提出往往来自施工方，但一般都是要求加 强支护并增加费用的，时效性和合理性大打折扣。 施工方作为项目实施主体，对项目认识和理解来源于设计方和工程的实践，重点关注的是项目的组