一種高鐵隧道的實訓基地及其建造方法
2023-05-15 02:12:06 2
一種高鐵隧道的實訓基地及其建造方法
【專利摘要】本發明公開了一種高鐵隧道的實訓基地，包括依次設置的進口成洞段、二次襯砌施工段、防排水施工段、仰拱及填充施工段、監控量測段、初期支護施工段、臺階法開挖段、超前預報及工法操作展示段、明洞及出口洞門施工段，解決了高鐵隧道缺少模型，無法通過模型獲得高鐵隧道的實際結構及相關參數的技術問題，並且通過高鐵隧道的實訓基地使高鐵隧道技術人員和相關施工人員獲得高鐵施工中的感性認識，提高了高鐵隧道技術人員和相關施工人員獲得高鐵施工中的學習效果。
【專利說明】一種高鐵隧道的實訓基地及其建造方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬於建築領域，涉及高鐵隧道的模型及其建造方法，尤其是一種高鐵隧道的實訓基地。
【背景技術】
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[0002]高鐵隧道工程量大、工期長，結構複雜，建造過程困難，現有技術通常採用計算的方式獲得高鐵隧道的實際參數並且通過預估判斷建造過程可能存在的技術問題，但是高鐵隧道技術人員和相關施工人員難於在建造高鐵隧道前獲得實際的建造經驗，並且也無法提前獲知高鐵隧道的實際參數及可能存在的技術問題。並且上述方式獲得的數據與實際情況存在較大的差異，也沒法讓高鐵隧道技術人員和相關施工人員獲得高鐵施工中的感性認識，從而不能減少高鐵隧道建造過程中問題發生的概率。
[0003]國內外一些科研院所通過建立一些高鐵隧道模型來模擬高鐵隧道的結構及其建造過程中可能存在的一些技術問題，並且通過這樣的一些高鐵隧道模型對技術人員和相關施工人員進行培訓，使高鐵隧道模型對技術人員和相關施工人員獲得感性認識，主要有以下三種類型:
[0004]學校自建隧道實訓基地分為兩種方式，一種是建立隧道實體，代表單位是江西交通職業技術學院，它的特點是建立一座比例為3:1縮小實體，用混凝土做成的襯砌結構暴露於地面，長度小，內容不全面，只能用於參觀和了解隧道結構，不能反映隧道施工過程及相關參數，不能進行施工、檢測、監測、安全方面的實訓，作用不明顯，功能不強。另一種是建立隧道實訓室，這樣的單位很多，比如重慶工程職業技術學院，它的特點是在室內配置隧道施工的模型、演示裝置、和必要的教學儀器設備，學生在室內做炮眼布置實驗、錨噴實驗、爆破演示實訓實驗、危巖觀測實驗、錨杆支護及壓力測試實驗等，通過模擬來學習隧道的施工和檢測，缺點是不能反映隧道施工真實場景，和實際施工操作差距大，學生操作能力、綜合能力提高有限，優點是費用較低，便於管理。
[0005]現在的很多施工企業都有自己的員工培訓機構，綜合性的企業培訓機構完整，專業企業培訓內容更專一，代表單位浦江橋隧隧道管理公司，它的特點是通過人力資源部建立隧道培訓基地來完善人力資源培訓體系，基地建在城市，教學地點設在教室，一方面為新進人員培訓業務知識，另一方面為企業員工回爐提升業務水平，為公司運營管理和維修養護崗位培養、輸送更多高素質的生產技術管理人才，促進公司可持續發展。這說明學生在校教育有缺陷，不能滿足施工企業的用人要求，降低了用人單位對學校的認可程度，影響學校的就業率和學生的就業競爭力。這種企業自建隧道培訓基地一般只對本企業員工進行培訓，而不接納在校學生。
[0006]校企合作建立隧道實訓基地是各校常採用的一種方式，包括單位很多，代表單位是隧道公司與天津大學共建的隧道實訓基地，它的特點是學校在企業建立實訓基地，就是以企業為依託，通過企業為學生提供實踐訓練，實現院校和企業共同完成對學生的教育培養。實訓基地的培訓，充分實現學生的「真實上崗」，與崗位無縫對接，提高其專業技能和發現、分析、解決問題的能力以及綜合職業素質，強化學生職業技能、職業道德、質量意識、安全意識和協作精神，為就業打下堅實基礎。實訓基地的建立對學生的實習實訓和企業發展將會產生雙贏的效果，實訓基地有助於為企業培養既熟悉本企業的組織文化，又願意長期為企業效力的管理類實際操作人才，全面提升企業在隧道施工領域的技術和管理水平，通過合作，學校能夠進一步發揮自身優勢，在人才供給、技術服務和員工培訓等方面為企業提供充分支持。它的缺點是學生在學完專業課後才到企業鍛鍊，不能跟上課程學習的步伐，在校學習的過程中對隧道施工、檢測、監測、安全方面的知識理解不夠、體會不深。
【發明內容】
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[0007]本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提供一種高鐵隧道的實訓基地，解決了高鐵隧道缺少模型，無法通過模型獲得高鐵隧道的實際結構及相關參數的技術問題，並且通過高鐵隧道的實訓基地使高鐵隧道技術人員和相關施工人員獲得高鐵施工中的感性認識，提聞了聞鐵隧道技術人員和相關施工人員獲得聞鐵施工中的學習效果。
[0008]本發明的目的是通過以下技術方案來解決的:
[0009]一種高鐵隧道的實訓基地，由隧道實體、地下工程監測實訓室和隧道檢測實訓室三部分組成，所述隧道實體包括依次設置的進口成洞段、二次襯砌施工段、防排水施工段、仰拱及填充施工段、監控量測段、初期支護施工段、臺階法開挖段、超前預報及工法操作展示段、明洞及出口洞門施工段；所述隧道實體中部設置有橫洞。
[0010]所述進口洞門採用牆式洞門、直切式洞門、倒切式洞門、弧形擋牆式洞門、曲線正切式洞門、喇叭口式洞門、倒切直線漸變式洞門或變異型洞門；所述出口洞門採用明洞接長，為斜切式洞門。
[0011 ] 所述二次襯砌施工段長度為22米，在進口洞門向內0-10米範圍為成型二襯段，成型二襯段內設置多媒體、電腦、黑板、桌椅、文件櫃、規範或圖紙，成型二襯段洞壁設置隧道開挖工藝流程圖、施工圖片和各種規章制度，成型二襯段的結構混凝土設置病害用於二襯鋼筋混凝土質量檢查；成型二襯段之後設置二襯施工段，二襯施工段前段由6米長的鋼筋綁紮段和6米長的模板安裝段構成，鋼筋綁紮段包括成型檢查段和實訓操作段，模板安裝段包括成型檢查段和實訓操作段。
[0012]所述防排水施工段長度為11米，由第一段、第二段、第三段和第四段依次連接構成，第一段為3米長的防水板成型及施工段，第二段3米長，第二段內設置外貼式止水帶、防水板、安裝焊接設備及焊縫氣密性檢查設備，第三段3米長，第三段內布設土工布，第四段2米長，第四段內布設環向、橫向、縱向排水盲管。
[0013]所述仰拱及填充施工段長度為9米，在0-1米內設置仰拱填充模型，在1-2米內設置仰拱及中埋式止水帶，在3-9米內設置仰拱鋼筋、中埋式止水帶和端頭模板。
[0014]所述監控量測段長度為8米:在整個初期支護範圍不同位置設置監控量測設備；
[0015]a.在噴射混凝土施工段埋設周邊收斂量測的測點；在該段初期支護表面設置壓力盒測量與二次襯砌層間支護壓力；
[0016]b.在鋼拱架施工段的鋼拱架後埋設測量鋼支撐內力壓力盒或在鋼拱架側面焊接鋼筋應力計或表面應變計；在該段圍巖表面埋設測量圍巖與初期支護層間壓力的壓力盒；
[0017]c.在錨杆施工段設置測量錨杆內力的鋼筋和鋼筋應力計，埋設測量拱頂下沉的測點和圍巖內部位移的測點；地表下沉觀測點設置在出口洞頂位置。
[0018]所述初期支護施工段長度為10米，在0-5米內設置噴射混凝土設備及材料模型，在6-10米內設置鋼筋網、鋼拱架及鎖腳小鋼管；所述初期支護施工段內設置有錨杆及施工設備。
[0019]所述臺階法開挖段包括0-3米內的環形開挖留核心土法施工段和4-9米內的臺階法施工段；所述環形開挖留核心土法施工段長度為3米，設置弧形導坑、核心土堆、拱部設置超前支護用的超前錨杆和小導管，掌子面模擬圍巖面；所述臺階法施工段長度為5米，分為上下臺階兩部分，在臺階法施工段0-1米範圍內設置上臺階，在上臺階處拱部設置超前支護用的超前錨杆和小導管，掌子面設置風鑽實體、鑽孔臺車模型和火工器材模具；在臺階法施工段2-5米範圍內設置下臺階，下臺階在襯砌的混凝土結構做後用土砂回填，下臺階掌子面模擬圍巖面，用於地質素描。
[0020]所述超前預報及工法演示段長度為11米，包括在臺階法下臺階內部設置不同圍巖材料模擬圍巖，用於超前地質預報；在在臺階法下臺階表面用仿石真漆噴塗成掌子面圍巖用於掌子面素描；所述超前預報及工法演示段合適位置設置有用木材、鋼化玻璃、鋁材相結合製作的能拆卸和安裝的工法模型。
[0021]所述超前預報及工法操作展示段和明洞及出口洞門施工段之間設置有養護維修區，養護維修區長度為10米，養護維修區內壁的混凝土外部結構內再澆築一層混凝土用來設置運營隧道常見病害。
[0022]本發明的有益效果在於:本發明高鐵隧道的實訓基地，解決了高鐵隧道缺少模型，無法通過模型獲得高鐵隧道的實際結構及相關參數的技術問題，並且通過高鐵隧道的實訓基地使高鐵隧道技術人員和相關施工人員獲得高鐵施工中的感性認識，提高了高鐵隧道技術人員和相關施工人員獲得高鐵施工中的學習效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0023]圖1為本發明高鐵隧道的實訓基地結構示意圖；
[0024]其中:1為進口成洞段；2為二次襯砌施工段；3為防排水施工段；4為仰拱及填充施工段；5為監控量測段；6為初期支護施工段；7為臺階法開挖段；8為超前預報及工法操作展示段；9為明洞及出口洞門施工段。
【具體實施方式】
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[0025]下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述:
[0026]參見圖1，一種高鐵隧道的實訓基地，由隧道實體、地下工程監測實訓室和隧道檢測實訓室三部分組成，所述隧道實體包括依次設置的進口成洞段、二次襯砌施工段、防排水施工段、仰拱及填充施工段、監控量測段、初期支護施工段、臺階法開挖段、超前預報及工法操作展示段、明洞及出口洞門施工段。
[0027]所述進口洞門採用牆式洞門、直切式洞門、倒切式洞門、弧形擋牆式洞門、曲線正切式洞門、喇叭口式洞門、倒切直線漸變式洞門或變異型洞門；所述出口洞門採用明洞接長，為斜切式洞門。
[0028]所述二次襯砌施工段長度為22米，在進口洞門向內0-10米範圍為成型二襯段，成型二襯段內設置多媒體、電腦、黑板、桌椅、文件櫃、規範或圖紙，成型二襯段洞壁設置隧道開挖工藝流程圖、施工圖片和各種規章制度，成型二襯段的結構混凝土設置病害用於二襯鋼筋混凝土質量檢查；成型二襯段之後設置二襯施工段，二襯施工段前段由6米長的鋼筋綁紮段和6米長的模板安裝段構成，鋼筋綁紮段包括成型檢查段和實訓操作段，模板安裝段包括成型檢查段和實訓操作段。
[0029]所述防排水施工段長度為11米，由第一段、第二段、第三段和第四段依次連接構成，第一段為3米長的防水板成型及施工段，第二段3米長，第二段內設置外貼式止水帶、防水板、安裝焊接設備及焊縫氣密性檢查設備，第三段3米長，第三段內布設土工布，第四段2米長，第四段內布設環向、橫向、縱向排水盲管。
[0030]所述仰拱及填充施工段長度為9米，在0-1米內設置仰拱填充模型，在1-2米內設置仰拱及中埋式止水帶，在3-9米內設置仰拱鋼筋、中埋式止水帶和端頭模板。
[0031]所述監控量測段長度為8米:在整個初期支護範圍不同位置設置監控量測設備；
[0032]a.在噴射混凝土施工段埋設周邊收斂量測的測點；在該段初期支護表面設置壓力盒測量與二次襯砌層間支護壓力；
[0033]b.在鋼拱架施工段的鋼拱架後埋設測量鋼支撐內力壓力盒或在鋼拱架側面焊接鋼筋應力計或表面應變計；在該段圍巖表面埋設測量圍巖與初期支護層間壓力的壓力盒；
[0034]c.在錨杆施工段設置測量錨杆內力的鋼筋和鋼筋應力計，埋設測量拱頂下沉的測點和圍巖內部位移的測點；地表下沉觀測點設置在出口洞頂位置。
[0035]所述初期支護施工段長度為10米，在0-5米內設置噴射混凝土設備及材料模型，在6-10米內設置鋼筋網、鋼拱架及鎖腳小鋼管；所述初期支護施工段內設置有錨杆及施工設備。
[0036]所述臺階法開挖段包括0-3米內的環形開挖留核心土法施工段和4-9米內的臺階法施工段；所述環形開挖留核心土法施工段長度為3米，設置弧形導坑、核心土堆、拱部設置超前支護用的超前錨杆和小導管，掌子面模擬圍巖面；所述臺階法施工段長度為5米，分為上下臺階兩部分，在臺階法施工段0-1米範圍內設置上臺階，在上臺階處拱部設置超前支護用的超前錨杆和小導管，掌子面設置風鑽實體、鑽孔臺車模型和火工器材模具；在臺階法施工段2-5米範圍內設置下臺階，下臺階在襯砌的混凝土結構做後用土砂回填，下臺階掌子面模擬圍巖面，用於地質素描。
[0037]所述超前預報及工法演示段長度為11米，包括在臺階法下臺階內部設置不同圍巖材料模擬圍巖，用於超前地質預報；在在臺階法下臺階表面用仿石真漆噴塗成掌子面圍巖用於掌子面素描；所述超前預報及工法演示段合適位置設置有用木材、鋼化玻璃、鋁材相結合製作的能拆卸和安裝的工法模型。
[0038]所述養護維修區長度為10米，養護維修區內壁的混凝土外部結構內再澆築一層混凝土用來設置運營隧道常見病害。
[0039]本發明中創造性的將現有技術中高鐵隧道中採用的各種施工方法及技術綜合性的整合，並通過這些施工方法和技術創造出了高鐵隧道施工模型，並用此高鐵隧道施工模型作為高鐵隧道的實訓基地進行高鐵隧道的技術研發、建造過程的展示以及技術人員的實訓，現有的高鐵隧道一旦建成，是不可能再展示其建設過程中產生的斷面及所使用的技術，並且已有的高鐵隧道也不可能綜合使用所有的現有施工方法和技術，本發明的高鐵隧道的實訓基地作為高鐵隧道施工模型完美的解決了上述問題。
[0040]本發明的技術方案具有展示功能。一是展示隧道洞口、洞身、防排水結構、風水電管線；二是展示隧道臺階法、雙側壁導坑法、CRD法等典型工法及其工序的施工工藝；三是展示隧道真實施工場景與企業文化等。
[0041]本發明的技術方案具有實訓功能。一是訓練隧道施工作業能力，包括:測量放樣、炮眼布置、裝藥連線、錨噴支護、監控量測、防排水施工、鋼筋綁紮、模板架設等工序作業能力；二是訓練隧道施工質量檢測能力，包括:對隧道超前支護、洞口工程、洞身開挖、初期支護、二次襯砌、防排水工程等分部分項工程施工質量檢測與驗收能力等；三是訓練地下工程監控量測能力，包括:隧道周邊收斂監測、拱頂下沉監測、地表下沉監測、錨杆軸力監測、鋼支撐應力監測等項目監測能力；四是訓練隧道養護維修的能力，主要包括:襯砌裂損檢查維修、隧道水害整治、隧道加固等；五是訓練隧道安全管理能力，主要包括:施工現場安全、工種安全、工序安全、應急救援等安全管理能力。
[0042]本發明的優點在於:結合國內隧道實訓基地的實際情況，本發明的出發點是在校內建立綜合隧道實訓基地，足不出戶就能在真實的場景中、在教學的過程中訓練學生從事隧道施工、質量檢測、監控量測等作業能力，培養學生的職業素養和安全意識。隧道實訓基地可由隧道實體、地下工程監測實訓室和隧道檢測實訓室三部分組成。隧道實體既可展示隧道結構和施工場景，又可現場訓練學生隧道施工作業能力、質量檢測能力、監控量測能力和安全管理能力。隧道監控量測實訓室和隧道檢測實訓室作為隧道實體的配套設施，一方面作為教室講解隧道監控量測和質量檢測的儀器使用，另一方面提供隧道實體內監控量測和質量檢測的儀器。整個隧道實訓基地建成後不僅是隧道教學做一體化的教學場所和隧道工職業技能鑑定場所，也可用於技術服務與研發。地下工程監測實訓室和隧道檢測實訓室在很多院校和施工企業已有比較成熟的方案和設施，因此，本專利的創新點是隧道實訓實體的建設方案。
[0043]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的【具體實施方式】僅限於此，對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定專利保護範圍。
【權利要求】
1.一種高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於:由隧道實體、地下工程監測實訓室和隧道檢測實訓室三部分組成，所述隧道實體包括依次設置的進口成洞段、二次襯砌施工段、防排水施工段、仰拱及填充施工段、監控量測段、初期支護施工段、臺階法開挖段、超前預報及工法操作展示段、明洞及出口洞門施工段；所述隧道實體中部設置有橫洞。
2.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於:所述進口洞門採用牆式洞門、直切式洞門、倒切式洞門、弧形擋牆式洞門、曲線正切式洞門、喇叭口式洞門、倒切直線漸變式洞門或變異型洞門；所述出口洞門採用明洞接長，為斜切式洞門。
3.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於:所述二次襯砌施工段長度為22米，在進口洞門向內0-10米範圍為成型二襯段，成型二襯段內設置多媒體、電腦、黑板、桌椅、文件櫃、規範或圖紙，成型二襯段洞壁設置隧道開挖工藝流程圖、施工圖片和各種規章制度，成型二襯段的結構混凝土設置病害用於二襯鋼筋混凝土質量檢查；成型二襯段之後設置二襯施工段，二襯施工段前段由6米長的鋼筋綁紮段和6米長的模板安裝段構成，鋼筋綁紮段包括成型檢查段和實訓操作段，模板安裝段包括成型檢查段和實訓操作段。
4.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於:所述防排水施工段長度為11米，由第一段、第二段、第三段和第四段依次連接構成，第一段為3米長的防水板成型及施工段，第二段3米長，第二段內設置外貼式止水帶、防水板、安裝焊接設備及焊縫氣密性檢查設備，第三段3米長，第三段內布設土工布，第四段2米長，第四段內布設環向、橫向、縱向排水盲管。
5.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於:所述仰拱及填充施工段長度為9米，在0-1米內設置仰拱填充模型，在1-2米內設置仰拱及中埋式止水帶，在3-9米內設置仰拱鋼筋、中埋式止水帶和端頭模板。
6.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於: 所述監控量測段長度為8米:在整個初期支護範圍不同位置設置監控量測設備； a.在噴射混凝土施工段埋設周邊收斂量測的測點；在該段初期支護表面設置壓力盒測量與二次襯砌層間支護壓力； b.在鋼拱架施工段的鋼拱架後埋設測量鋼支撐內力壓力盒或在鋼拱架側面焊接鋼筋應力計或表面應變計；在該段圍巖表面埋設測量圍巖與初期支護層間壓力的壓力盒； c.在錨杆施工段設置測量錨杆內力的鋼筋和鋼筋應力計，埋設測量拱頂下沉的測點和圍巖內部位移的測點；地表下沉觀測點設置在出口洞頂位置。
7.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於: 所述初期支護施工段長度為10米，在0-5米內設置噴射混凝土設備及材料模型，在6-10米內設置鋼筋網、鋼拱架及鎖腳小鋼管；所述初期支護施工段內設置有錨杆及施工設備。
8.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於: 所述臺階法開挖段包括0-3米內的環形開挖留核心土法施工段和4-9米內的臺階法施工段；所述環形開挖留核心土法施工段長度為3米，設置弧形導坑、核心土堆、拱部設置超前支護用的超前錨杆和小導管，掌子面模擬圍巖面；所述臺階法施工段長度為5米，分為上下臺階兩部分，在臺階法施工段0-1米範圍內設置上臺階，在上臺階處拱部設置超前支護用的超前錨杆和小導管，掌子面設置風鑽實體、鑽孔臺車模型和火工器材模具；在臺階法施工段2-5米範圍內設置下臺階，下臺階在襯砌的混凝土結構做後用土砂回填，下臺階掌子面模擬圍巖面，用於地質素描。
9.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於: 所述超前預報及工法演示段長度為11米，包括在臺階法下臺階內部設置不同圍巖材料模擬圍巖，用於超前地質預報；在在臺階法下臺階表面用仿石真漆噴塗成掌子面圍巖用於掌子面素描；所述超前預報及工法演示段合適位置設置有用木材、鋼化玻璃、鋁材相結合製作的能拆卸和安裝的工法模型。
10.如權利要求1所述高鐵隧道的實訓基地，其特徵在於: 所述超前預報及工法操作展示段和明洞及出口洞門施工段之間設置有養護維修區，養護維修區長度為10米，養護維修區內壁的混凝土外部結構內再澆築一層混凝土用來設置運營隧道常見病害。
【文檔編號】G09B25/04GK104464500SQ201410674180
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】毛紅梅, 焦勝軍, 姜留濤, 賈良, 宋秀清, 張曉瑋, 李昭暉, 楊波, 李根慶, 歐陽豔, 劉錦, 高攀科, 王小鳳 申請人:陝西鐵路工程職業技術學院