一种高铁隧道的实训基地及其建造方法

摘要

本发明公开了一种高铁隧道的实训基地，包括依次设置的进口成洞段、二次衬砌施工段、防排水施工段、仰拱及填充施工段、监控量测段、初期支护施工段、台阶法开挖段、超前预报及工法操作展示段、明洞及出口洞门施工段，解决了高铁隧道缺少模型，无法通过模型获得高铁隧道的实际结构及相关参数的技术问题，并且通过高铁隧道的实训基地使高铁隧道技术人员和相关施工人员获得高铁施工中的感性认识，提高了高铁隧道技术人员和相关施工人员获得高铁施工中的学习效果。

说明书

技术领域：

本发明属于建筑领域，涉及高铁隧道的模型及其建造方法，尤其是一种高铁隧道的实训基地。 

背景技术：

高铁隧道工程量大、工期长，结构复杂，建造过程困难，现有技术通常采用计算的方式获得高铁隧道的实际参数并且通过预估判断建造过程可能存在的技术问题，但是高铁隧道技术人员和相关施工人员难于在建造高铁隧道前获得实际的建造经验，并且也无法提前获知高铁隧道的实际参数及可能存在的技术问题。并且上述方式获得的数据与实际情况存在较大的差异，也没法让高铁隧道技术人员和相关施工人员获得高铁施工中的感性认识，从而不能减少高铁隧道建造过程中问题发生的概率。 

国内外一些科研院所通过建立一些高铁隧道模型来模拟高铁隧道的结构及其建造过程中可能存在的一些技术问题，并且通过这样的一些高铁隧道模型对技术人员和相关施工人员进行培训，使高铁隧道模型对技术人员和相关施工人员获得感性认识，主要有以下三种类型： 

学校自建隧道实训基地分为两种方式，一种是建立隧道实体，代表单位是江西交通职业技术学院，它的特点是建立一座比例为3：1缩小实体，用混凝土做成的衬砌结构暴露于地面，长度小，内容不全面，只能用于参观和了解隧道结构，不能反映隧道施工过程及相关参数，不能进行施工、检测、监测、安全方面的实训，作用不明显，功能不强。另一种是建立隧道实训室，这样的单位很多，比如重庆工程职业技术学院，它的特点是在室内配置隧道施工的模型、演示装置、和必要的教学仪器设备，学生在室内做炮眼布置实验、锚喷实验、爆破演示实训实验、危岩观测实验、锚杆支护及压力测试实验等，通过模拟来学习隧道的施工和检测，缺点是不能反映隧道施工真实场景，和实际施工操作差距大，学生操作能力、综合能力提高有限，优点是费用较低，便于管理。 

现在的很多施工企业都有自己的员工培训机构，综合性的企业培训机构完整，专业企业培训内容更专一，代表单位浦江桥隧隧道管理公司，它的特点是通过人 力资源部建立隧道培训基地来完善人力资源培训体系，基地建在城市，教学地点设在教室，一方面为新进人员培训业务知识，另一方面为企业员工回炉提升业务水平，为公司运营管理和维修养护岗位培养、输送更多高素质的生产技术管理人才，促进公司可持续发展。这说明学生在校教育有缺陷，不能满足施工企业的用人要求，降低了用人单位对学校的认可程度，影响学校的就业率和学生的就业竞争力。这种企业自建隧道培训基地一般只对本企业员工进行培训，而不接纳在校学生。 

校企合作建立隧道实训基地是各校常采用的一种方式，包括单位很多，代表单位是隧道公司与天津大学共建的隧道实训基地，它的特点是学校在企业建立实训基地，就是以企业为依托，通过企业为学生提供实践训练，实现院校和企业共同完成对学生的教育培养。实训基地的培训，充分实现学生的“真实上岗”，与岗位无缝对接，提高其专业技能和发现、分析、解决问题的能力以及综合职业素质，强化学生职业技能、职业道德、质量意识、安全意识和协作精神，为就业打下坚实基础。实训基地的建立对学生的实习实训和企业发展将会产生双赢的效果，实训基地有助于为企业培养既熟悉本企业的组织文化，又愿意长期为企业效力的管理类实际操作人才，全面提升企业在隧道施工领域的技术和管理水平，通过合作，学校能够进一步发挥自身优势，在人才供给、技术服务和员工培训等方面为企业提供充分支持。它的缺点是学生在学完专业课后才到企业锻炼，不能跟上课程学习的步伐，在校学习的过程中对隧道施工、检测、监测、安全方面的知识理解不够、体会不深。 

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种高铁隧道的实训基地，解决了高铁隧道缺少模型，无法通过模型获得高铁隧道的实际结构及相关参数的技术问题，并且通过高铁隧道的实训基地使高铁隧道技术人员和相关施工人员获得高铁施工中的感性认识，提高了高铁隧道技术人员和相关施工人员获得高铁施工中的学习效果。 

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的： 

一种高铁隧道的实训基地，由隧道实体、地下工程监测实训室和隧道检测实训室三部分组成，所述隧道实体包括依次设置的进口成洞段、二次衬砌施工段、 防排水施工段、仰拱及填充施工段、监控量测段、初期支护施工段、台阶法开挖段、超前预报及工法操作展示段、明洞及出口洞门施工段；所述隧道实体中部设置有横洞。 

所述进口洞门采用墙式洞门、直切式洞门、倒切式洞门、弧形挡墙式洞门、曲线正切式洞门、喇叭口式洞门、倒切直线渐变式洞门或变异型洞门；所述出口洞门采用明洞接长，为斜切式洞门。 

所述二次衬砌施工段长度为22米，在进口洞门向内0-10米范围为成型二衬段，成型二衬段内设置多媒体、电脑、黑板、桌椅、文件柜、规范或图纸，成型二衬段洞壁设置隧道开挖工艺流程图、施工图片和各种规章制度，成型二衬段的结构混凝土设置病害用于二衬钢筋混凝土质量检查；成型二衬段之后设置二衬施工段，二衬施工段前段由6米长的钢筋绑扎段和6米长的模板安装段构成，钢筋绑扎段包括成型检查段和实训操作段，模板安装段包括成型检查段和实训操作段。 

所述防排水施工段长度为11米，由第一段、第二段、第三段和第四段依次连接构成，第一段为3米长的防水板成型及施工段，第二段3米长，第二段内设置外贴式止水带、防水板、安装焊接设备及焊缝气密性检查设备，第三段3米长，第三段内布设土工布，第四段2米长，第四段内布设环向、横向、纵向排水盲管。 

所述仰拱及填充施工段长度为9米，在0-1米内设置仰拱填充模型，在1-2米内设置仰拱及中埋式止水带，在3-9米内设置仰拱钢筋、中埋式止水带和端头模板。 

所述监控量测段长度为8米：在整个初期支护范围不同位置设置监控量测设备； 

a.在喷射混凝土施工段埋设周边收敛量测的测点；在该段初期支护表面设置压力盒测量与二次衬砌层间支护压力； 

b.在钢拱架施工段的钢拱架后埋设测量钢支撑内力压力盒或在钢拱架侧面焊接钢筋应力计或表面应变计；在该段围岩表面埋设测量围岩与初期支护层间压力的压力盒； 

c.在锚杆施工段设置测量锚杆内力的钢筋和钢筋应力计，埋设测量拱顶下沉的测点和围岩内部位移的测点；地表下沉观测点设置在出口洞顶位置。 

所述初期支护施工段长度为10米，在0-5米内设置喷射混凝土设备及材料 模型，在6-10米内设置钢筋网、钢拱架及锁脚小钢管；所述初期支护施工段内设置有锚杆及施工设备。 

所述台阶法开挖段包括0-3米内的环形开挖留核心土法施工段和4-9米内的台阶法施工段；所述环形开挖留核心土法施工段长度为3米，设置弧形导坑、核心土堆、拱部设置超前支护用的超前锚杆和小导管，掌子面模拟围岩面；所述台阶法施工段长度为5米，分为上下台阶两部分，在台阶法施工段0-1米范围内设置上台阶，在上台阶处拱部设置超前支护用的超前锚杆和小导管，掌子面设置风钻实体、钻孔台车模型和火工器材模具；在台阶法施工段2-5米范围内设置下台阶，下台阶在衬砌的混凝土结构做后用土砂回填，下台阶掌子面模拟围岩面，用于地质素描。 

所述超前预报及工法演示段长度为11米，包括在台阶法下台阶内部设置不同围岩材料模拟围岩，用于超前地质预报；在在台阶法下台阶表面用仿石真漆喷涂成掌子面围岩用于掌子面素描；所述超前预报及工法演示段合适位置设置有用木材、钢化玻璃、铝材相结合制作的能拆卸和安装的工法模型。 

所述超前预报及工法操作展示段和明洞及出口洞门施工段之间设置有养护维修区，养护维修区长度为10米，养护维修区内壁的混凝土外部结构内再浇筑一层混凝土用来设置运营隧道常见病害。 

本发明的有益效果在于：本发明高铁隧道的实训基地，解决了高铁隧道缺少模型，无法通过模型获得高铁隧道的实际结构及相关参数的技术问题，并且通过高铁隧道的实训基地使高铁隧道技术人员和相关施工人员获得高铁施工中的感性认识，提高了高铁隧道技术人员和相关施工人员获得高铁施工中的学习效果。 

附图说明：

图1为本发明高铁隧道的实训基地结构示意图； 

其中：1为进口成洞段；2为二次衬砌施工段；3为防排水施工段；4为仰拱及填充施工段；5为监控量测段；6为初期支护施工段；7为台阶法开挖段；8为超前预报及工法操作展示段；9为明洞及出口洞门施工段。 

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述： 

参见图1，一种高铁隧道的实训基地，由隧道实体、地下工程监测实训室和隧道检测实训室三部分组成，所述隧道实体包括依次设置的进口成洞段、二次衬砌施工段、防排水施工段、仰拱及填充施工段、监控量测段、初期支护施工段、台阶法开挖段、超前预报及工法操作展示段、明洞及出口洞门施工段。 

所述进口洞门采用墙式洞门、直切式洞门、倒切式洞门、弧形挡墙式洞门、曲线正切式洞门、喇叭口式洞门、倒切直线渐变式洞门或变异型洞门；所述出口洞门采用明洞接长，为斜切式洞门。 

所述二次衬砌施工段长度为22米，在进口洞门向内0-10米范围为成型二衬段，成型二衬段内设置多媒体、电脑、黑板、桌椅、文件柜、规范或图纸，成型二衬段洞壁设置隧道开挖工艺流程图、施工图片和各种规章制度，成型二衬段的结构混凝土设置病害用于二衬钢筋混凝土质量检查；成型二衬段之后设置二衬施工段，二衬施工段前段由6米长的钢筋绑扎段和6米长的模板安装段构成，钢筋绑扎段包括成型检查段和实训操作段，模板安装段包括成型检查段和实训操作段。 

所述防排水施工段长度为11米，由第一段、第二段、第三段和第四段依次连接构成，第一段为3米长的防水板成型及施工段，第二段3米长，第二段内设置外贴式止水带、防水板、安装焊接设备及焊缝气密性检查设备，第三段3米长，第三段内布设土工布，第四段2米长，第四段内布设环向、横向、纵向排水盲管。 

所述仰拱及填充施工段长度为9米，在0-1米内设置仰拱填充模型，在1-2米内设置仰拱及中埋式止水带，在3-9米内设置仰拱钢筋、中埋式止水带和端头模板。 

所述监控量测段长度为8米：在整个初期支护范围不同位置设置监控量测设备； 

a.在喷射混凝土施工段埋设周边收敛量测的测点；在该段初期支护表面设置压力盒测量与二次衬砌层间支护压力； 

b.在钢拱架施工段的钢拱架后埋设测量钢支撑内力压力盒或在钢拱架侧面焊接钢筋应力计或表面应变计；在该段围岩表面埋设测量围岩与初期支护层间压力的压力盒； 

c.在锚杆施工段设置测量锚杆内力的钢筋和钢筋应力计，埋设测量拱顶下沉的测点和围岩内部位移的测点；地表下沉观测点设置在出口洞顶位置。 

所述初期支护施工段长度为10米，在0-5米内设置喷射混凝土设备及材料模型，在6-10米内设置钢筋网、钢拱架及锁脚小钢管；所述初期支护施工段内设置有锚杆及施工设备。 

所述台阶法开挖段包括0-3米内的环形开挖留核心土法施工段和4-9米内的台阶法施工段；所述环形开挖留核心土法施工段长度为3米，设置弧形导坑、核心土堆、拱部设置超前支护用的超前锚杆和小导管，掌子面模拟围岩面；所述台阶法施工段长度为5米，分为上下台阶两部分，在台阶法施工段0-1米范围内设置上台阶，在上台阶处拱部设置超前支护用的超前锚杆和小导管，掌子面设置风钻实体、钻孔台车模型和火工器材模具；在台阶法施工段2-5米范围内设置下台阶，下台阶在衬砌的混凝土结构做后用土砂回填，下台阶掌子面模拟围岩面，用于地质素描。 

所述超前预报及工法演示段长度为11米，包括在台阶法下台阶内部设置不同围岩材料模拟围岩，用于超前地质预报；在在台阶法下台阶表面用仿石真漆喷涂成掌子面围岩用于掌子面素描；所述超前预报及工法演示段合适位置设置有用木材、钢化玻璃、铝材相结合制作的能拆卸和安装的工法模型。 

所述养护维修区长度为10米，养护维修区内壁的混凝土外部结构内再浇筑一层混凝土用来设置运营隧道常见病害。 

本发明中创造性的将现有技术中高铁隧道中采用的各种施工方法及技术综合性的整合，并通过这些施工方法和技术创造出了高铁隧道施工模型，并用此高铁隧道施工模型作为高铁隧道的实训基地进行高铁隧道的技术研发、建造过程的展示以及技术人员的实训，现有的高铁隧道一旦建成，是不可能再展示其建设过程中产生的断面及所使用的技术，并且已有的高铁隧道也不可能综合使用所有的现有施工方法和技术，本发明的高铁隧道的实训基地作为高铁隧道施工模型完美的解决了上述问题。 

本发明的技术方案具有展示功能。一是展示隧道洞口、洞身、防排水结构、风水电管线；二是展示隧道台阶法、双侧壁导坑法、CRD法等典型工法及其工序的施工工艺；三是展示隧道真实施工场景与企业文化等。 

本发明的技术方案具有实训功能。一是训练隧道施工作业能力，包括：测量放样、炮眼布置、装药连线、锚喷支护、监控量测、防排水施工、钢筋绑扎、模板架设等工序作业能力；二是训练隧道施工质量检测能力，包括：对隧道超前支 护、洞口工程、洞身开挖、初期支护、二次衬砌、防排水工程等分部分项工程施工质量检测与验收能力等；三是训练地下工程监控量测能力，包括：隧道周边收敛监测、拱顶下沉监测、地表下沉监测、锚杆轴力监测、钢支撑应力监测等项目监测能力；四是训练隧道养护维修的能力，主要包括：衬砌裂损检查维修、隧道水害整治、隧道加固等；五是训练隧道安全管理能力，主要包括：施工现场安全、工种安全、工序安全、应急救援等安全管理能力。 

本发明的优点在于：结合国内隧道实训基地的实际情况，本发明的出发点是在校内建立综合隧道实训基地，足不出户就能在真实的场景中、在教学的过程中训练学生从事隧道施工、质量检测、监控量测等作业能力，培养学生的职业素养和安全意识。隧道实训基地可由隧道实体、地下工程监测实训室和隧道检测实训室三部分组成。隧道实体既可展示隧道结构和施工场景，又可现场训练学生隧道施工作业能力、质量检测能力、监控量测能力和安全管理能力。隧道监控量测实训室和隧道检测实训室作为隧道实体的配套设施，一方面作为教室讲解隧道监控量测和质量检测的仪器使用，另一方面提供隧道实体内监控量测和质量检测的仪器。整个隧道实训基地建成后不仅是隧道教学做一体化的教学场所和隧道工职业技能鉴定场所，也可用于技术服务与研发。地下工程监测实训室和隧道检测实训室在很多院校和施工企业已有比较成熟的方案和设施，因此，本专利的创新点是隧道实训实体的建设方案。 

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。