隧道结构构造、围岩分类及施工要点

1、隧道结构构造、围岩分类及施工要点隧道发展史及国内外发展现状隧道的分类及隧道的结构构造隧道围岩分类及隧道工程地质隧道施工方法与隧道施工要点一、隧道发展史及国内外发展现状1.1隧道的概念1.2隧道的起源1.3隧道的发展1.1 隧道的概念 隧道是一种修筑在地层中的地下工程建筑物，是路面交通线上的一种，广泛地应用于公路、铁路、矿山、水利、市政和国防等方面。1970年OECD(世界经济合作与发展组织)隧道会议从技术方面将隧道定义为：以任何方式修建，最终使用于地表以下的条形建筑物，其空洞内部净空断面在2m2以上者均为隧道。1.2 隧道起源隧道的产生可追溯到原始时代，在原始新石器时代，人类利用兽骨、石器开挖

2、、 修筑可自身稳定而无需任何支撑的山洞来防御自然的威胁。我国古代在地下工程发展具有悠久的历史，我国远在几千年就能开采矿石。古代为统治者修建的规模浩大墓穴显示了我国古代在建筑方面卓越的水平。我国最早的交通隧道是建于公元66年汉中县的“石门”隧道，是供马车和行人通行的。隧道技术的进步是在进入罗马时代后，测量技术的出现，人们利用棚架支撑岩层和利用卷扬提升土石；1818年布鲁内尔发明了盾构，意大利物理学家欧拉顿提出以压缩空气平衡软弱地层涌水压力防止地层坍塌方法。 1.3 隧道的发展目前世界上已建成的隧道首推长16.9km的圣哥达隧道，在建的AurlandLaerdal公路隧道，长度达24.5km。我国

3、在建的秦岭终南山隧道长18.1km。隧道技术的发展表明:今后隧道技术的研究方向为非爆破的机械化施工、合理规划与环境保护、设计可靠合理、使用安全等方面。我国是发展中国家，经济和技术力量还不强，需在引进的同时，立足国内技术力量，提高我国的隧道技术水平。二、隧道的分类及隧道的结构构造2.1 隧道的分类2.2 隧道的结构构造2.1 隧道的分类从不同的角度，可得出不同的隧道分类方法：按地层分：可分为岩石隧道（软岩、硬岩）、土质隧道。按所处位置分：可分为山岭隧道、城市隧道、水底隧道。按施工方法分：可矿山法、明挖法、盾构法、沉埋法、掘进机法等。按埋置深度分：可分为浅埋隧道和深埋隧道。按断面形式分：可分为圆形

4、、马蹄形、矩形隧道等。 按国际隧道协会（ITA）定义的断面数值划分标准分，可分为特大断面（100平方）、大断面(50100平方)、中等断面（1050平方）、小断面（310平方）、极小断面（3平方以下）。按车道数分，可分为单车道、双车道、多车道。 2.2 隧道的结构构造 隧道的结构是由主体构筑物和附属构筑物两大类组成。 主体构筑物是为了保持岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久构筑物，通常指洞身衬砌和洞门构筑物。 附属构筑物是除主体构筑物以外的其他构筑物。2.2.1 洞身衬砌洞身衬砌大致有以下几类：直墙式衬砌 曲墙式衬砌 喷混凝土衬砌 喷锚衬砌 复合式衬砌为了使喷混凝土结构受力状态更趋合理化，要求

5、用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型正确，减少超欠挖。然后在适当的时间喷射混凝土，即为喷射混凝土衬砌。根据实际情况，先装设锚杆，再喷混凝土即为喷锚衬砌。如果以喷混凝土、锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，待初次支护的变形基本稳定后，进行浇筑混凝土二次衬砌，即为复合式衬砌。为使衬砌的防水性能可靠，保持无渗漏水，采用塑料板作复合式衬砌中间防水层是比较适宜的。2.2.2 特殊断面形式的衬砌矩形断面衬砌：用沉管法可以施工矩形断面形式的隧道。用明挖法施工时，尤其修筑多车道隧道其断面广泛采用矩形，回填土厚度较小，加之在软土中修筑隧道软土不能抵御较大的水平推力，因而不宜修筑拱形隧道

6、，矩形断面的利用率较高。圆形断面衬砌：岩石隧道掘进机是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械，其开挖断面通常为圆形，开挖后可以用喷混凝土衬砌、喷锚衬砌拼装预制构件衬砌等多种形式。 2.2.3 洞门洞门定义是隧道两端的外露部分，也是联系洞内衬砌与洞口外路堑的支护结构，其作用是保证洞口边坡的安全和仰坡的稳定，引离地表水，减少洞口土石方开挖量。 2.2.3.1 洞门（一）洞门形式主要有端墙式、翼墙式和环框式。端墙式洞门适用于岩质稳定的IV类以上围岩和地形开阔的地区，是最常用的洞门形式。翼墙式洞门适用于地质较差的III类以下围岩，以及需要开挖路堑的地方。由端墙和翼墙组成。翼墙增加端墙的稳定性，同时对路堑边坡

7、起支撑作用。洞门顶面一般设水沟汇集地表水并引入路堑侧沟内。环框式洞门用在洞口岩层坚硬整体性好，节理不发育且不易风化，路堑开挖后仰坡极为不稳定，并且没有较大的排水要求时采用。环框与洞口衬砌整体灌注。2.2.3.2 洞门（二）洞门的作用附近的岩土体通常比较松软、失稳、易坍塌。洞门是隧道的咽喉，选择合理的洞门形式，在保障行车安全的同时还应当进行洞门的美化和环境的美化。洞门必须具备拦截、汇集、排除地表水的功能，使地表水沿排水渠道有序排离洞门，防止流入洞内，因此，洞门上方女儿墙应有一定高度，并有排水沟渠。当岩土体有滚落碎石的可能时一般应接长明洞，减少对边仰坡的扰动，使洞门墙离开仰坡底部一段距离，确保落石

8、不会落在车行道上。2.2.3.3 洞门（三）洞口仰坡地脚至洞门墙背应有不小于1.5m的距离，以防仰坡土石掉落到路面上，威及安全。洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底与衬砌拱顶外缘的高度不小于1.0m，以免落石破坏拱圈。洞门墙顶应高出仰坡脚0.5m以上一方水流溢出墙顶，也可防止掉落土石弹出。水沟底下填土应夯实，否则会使水沟变形产生漏水影响衬砌强度。洞门墙应根据情况设置伸缩缝沉降缝和泄水孔以防止洞门变形。洞门墙的厚度可结合其它工程类比，但墙身厚度最小不得小于0.5m。洞门墙基础必须置于稳固地基上，基底埋入土质地基的深度不应小于1.0m，嵌入岩石地基地深度不小于0.5m。松软地基上可根据情况采用扩大基础、换

9、土、桩基、压浆加固地基等措施。地基为冻涨土层时要求基底设置在冻结线以下不小于0.25m。 2.2.4 明洞明洞当隧道埋深较浅，上覆岩土体较薄，难采用暗挖法时，则应采用明挖法来开挖隧道。用明挖法修筑的隧道结构通常称明洞。明洞具有地面地下建筑物的双重特点，即抵抗边仰坡坍方、落石、滑坡等，又用于深路堑、浅埋地段不宜暗挖隧道时，取代隧道的作用。明洞净空必须满足隧道建筑限界要求，洞门一般做成直立端墙式洞门，常采用拱形明洞和棚式明洞。 明洞 （一）拱形明洞 整体性好能承受较大的垂直压力和侧压力其形式有：路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型、半路堑单压型。拱形明洞的边墙一般采用直墙，采用偏压拱形明洞要特别注

10、意处理好外墙基础，防止因外墙下沉而引起拱圈开裂。棚式明洞 当山坡坍方，落石数量较少，山体偏压不大，或因受地质地形条件限制难以修建拱形明洞时，可采用棚式明洞。棚式明洞顶板是梁式结构，内侧边墙一般采用重力式挡墙，外墙结构形式决定棚式明洞的类型，主要有：墙式棚洞、钢架式棚洞、柱式棚洞、悬臂式棚洞。 明洞（二）明洞基础应置于稳固的地基上，当基岩埋深较浅时基础可设置于基岩上，当基础位于软弱地基上基础可采用仰拱、整体式钢筋混凝土底板等结构，外墙基础趾部应有一定的嵌入深度并应设在冻结线以下0.25m且保证一定的护基宽度。明洞填土明洞顶设计填土厚度新规范确定为1.5m，明洞顶设不小于2的横坡排除坡面水，为防止

11、落石滑坡应设安全储备，明洞顶设计坡度为1：51：3。明洞应重视拱背和墙背的回填，重视拱背回填是为了保护拱背及拱脚，增强拱脚的固结，增加其稳定性起加强作用，墙背回填的好坏直接关系到墙背岩土体稳定、侧压力的大小，也影响到墙背抗力的大小。实际采用的回填措施应根据明洞类型、山坡岩土类别、设计要求、施工方法确定。一般III、IV、V类围岩回填要求用片石混凝土或浆砌片石回填密实并与围岩面良好结合。对I、II类围岩墙背回填料的内摩擦角也应高于围岩的内摩擦角。三、隧道围岩分类与工程地质3.1 隧道围岩分类3.2 隧道工程地质3.1 隧道围岩分类隧道围岩分级是正确进行隧道设计和施工的基础，提供选择施工方法的根据

12、和开挖的难易程度，确定结构上的载荷或给出隧道临时支撑与衬砌结构的类型和参考尺寸等。 我国铁路隧道围岩分级过去曾以岩石抗压强度与岩石天然容重为基础，运用土石方工程的土石的简单分级方法，后来借用苏联的“普氏系数分级法”，大量的工程实践证明：这种单纯以岩石坚固性指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态，并逐渐认识到：隧道的破坏主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性因素很多，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。 隧道围岩分类（续）围岩分级的指标大体有以下几种：单一的岩性指标：抗压和抗拉强度、弹性模量、岩石的抗钻性、抗爆性等工程指标。单一的综合岩性指标：岩体的弹性波

13、传播速度、岩石的指标指标（RQD）（综合放映岩体的强度的岩体破碎程度的指标，所谓岩石质量指标是指钻探时岩心复原率或称岩性的采取率。）。复合指标：是一种利用两个或两个以上的岩性指标或综合指标所表示的复合性指标，如巴顿提出的岩体质量Q指标。我国国防工程围岩分级方法，是当前围岩分类方法的发展方向，优点很多，只是部分定量指标仍需凭经验确定。隧道围岩分类方法很多，无统一格式，目前国内许多学者都认为，隧道围岩分级的详细程度，在工程建设的不同阶段应有所不同。铁路隧道围岩分类表（一）类别 围岩主要工程地质特征 围岩开挖后的稳定状态 原隧道围岩分类f值 主要工程地质特征 结构特征和完整状态VI硬质岩石Rb60M

14、pa，受地质构造影响轻微，节理不发育，无软弱面。 呈大块状整体结构无坍塌可能产生岩爆围岩稳定6 V硬质岩石Rb30Mpa,受地质构造影响较重，节理较发育，有少量软弱面和贯通微张节理，其产状和组合关系不致产生滑动。 呈大块状整体结构可能出现局部小坍塌，侧壁稳定，层间结合差，顶板易塌落。 5软质岩石Rb30Mpa,手地质构造影响轻微，节理不发育。呈巨块状整体结构 34 IV硬质岩石Rb30Mpa,受地质构造影响严重，节理发育，有层状软弱面，其产状和组合关系不致产生滑动。 呈块（石）碎（石）状镶嵌结构 拱部无支护可能产生小坍塌，侧壁基本稳定。爆破震动过大易坍塌。1.52 软质岩石Rb在530 Mpa

15、，受地质影响严重，节理较发育，层状岩层为薄层。 呈大块状整体结构 铁路隧道围岩分类表（二）类别 围岩主要工程地质特征 围岩开挖后的稳定状态 原隧道围岩分类f值 主要工程地质特征 结构特征和完整状态III硬质岩石Rb30Mpa,受地质构造影响严重，节理很发育，层状软弱面已基本破坏。 呈碎石状压碎结构拱部无支护可能产生较大坍塌，侧壁有时失去稳定。 1.52 软质岩石Rb在530 Mpa，受地质影响严重，节理发育。 呈块（石）碎（石）状镶嵌结构土：略具压密或成岩作用的粘性土及砂类土；黄土（Q1、Q2）；一般钙质铁质胶结的碎卵石土、大块石土。 呈大块状压密结构或巨块状整体结构。 II石质围岩位于挤压强

16、烈的断裂带内，裂隙杂乱，呈石加土或土加石状。 呈角砾碎石状松散结构。 围岩易坍塌，侧壁经常小坍塌，浅埋时易出现地表下沉。 1 .0一般第四系的半干硬硬塑的粘性土及稍湿至潮湿的一般碎卵石土，圆粒角粒土及黄土（Q3、Q4） 非粘性土呈松散结构，粘性土及黄土呈松软结构。 I石质围岩位于挤压极强烈的断带层内，呈角砾、砂、松软体。 呈松软结构 围岩极易坍塌变形有水时土砂经常与水一起涌出，浅埋时易坍塌到地表。 0.6 软塑状粘性土及潮湿的粉细砂等。 粘性土呈蠕动的松散结构，砂性土呈潮湿松散结构。 3.2 隧道工程地质倾斜岩层对隧道施工影响岩层构造 无软弱结构面 有软弱结构面 缓倾的 一般层后大于1.0m的

17、稳定性好，中厚层0.41.0m的次之，薄层最差节理密易顶部易坍塌掉块。 软弱面位于隧道顶部易造成顶板坍塌，软弱面位于底部影响隧道支护及稳定。 陡倾的 层面与节理结合不良时易发生滑动偏压现象。 软弱面位于隧道顶部易出现坍塌，可能出现应力集中，软弱面位于中部易产生偏压滑动。 陡立的一般情况围岩稳定较缓倾的和陡倾的好。 软弱面位于隧道内可能出现局部塌顶，如位于两侧可能产生坍帮偏压。 隧道工程地质（续）褶皱构造对隧道施工的影响是： 隧道在向斜层开挖多出现掉块和坍塌；隧道在平行褶皱轴通过易产生较大的偏压；向斜构造中一般轴部多储存大量地下水，且多有承压性质；在石灰岩中多出现岩溶，背斜中岩溶发育多为漏斗及井

18、穴，而向斜中岩溶多为暗河；在柔性岩层中易产生小褶皱，使岩层更为破碎，强度极度降低。断层对隧道施工的影响主要决定于断裂破碎带的宽度及破碎带胶结情况： 隧道通过断层带极易发生坍塌和涌水直接影响坑道稳定；断层带中由于填充物处于压缩状态，开挖后潜在应力释放发生较大的膨胀压力使坑道变形；断层面倾向隧道且倾角大于10度者对隧道禅师那个偏压；在软硬不同岩层中，断裂面的柔性岩石往往形成不透水层而在脆性岩地破碎角砾带极易储存大量地下水。节理对隧道的施工影响： 节理愈密，张开愈大，队开挖影响愈大，围岩整体形愈差，拆换支护时常发生坍塌；对软弱介质充填的节理或饱水节理围岩，稳定性差，顶部支护压力加大；受爆破震动易掉块

19、坍塌。四、隧道施工方法与施工要点4.1 隧道施工方法的选取4.2 隧道开挖4.3 隧道支护4.3 隧道防排水4.5 不良地质段隧道施工4.1 隧道施工方法的选取隧道施工方法有矿山法、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。新奥法是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”简称新奥法（NATM）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，是矿山法的一种。也是一系列指导隧道设计和施工的原则，基本原则可概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。新奥法施工按其开挖断面的大小及位置基本上又可分为：全断面法、台

20、阶法、分部开挖法三大类。矿山法因最早用于矿山开采而得名，多数情况下都需采用钻眼爆破掘进又称钻爆法。掘进机法包括隧道掘进机法（Tunnel Boring Machine,简写TBM）和盾构掘进机法，前者适用于岩石地层后者用于土质地层，尤其适用于软土、流沙、淤泥地层。沉管法用来修建水底隧道、地铁、市政隧道等。新奥法施工几种方法一、全断面法按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法叫全断面法。 它的施工顺序是： 用钻孔台车凿眼装药联接导火线； 退出钻孔台车引爆炸药开挖出整个隧道断面； 排除危石安设拱部锚杆和喷第一次混凝土； 装碴出碴； 安设边墙锚杆和喷混凝土； 必要时可喷拱部第二层混凝土和隧底混凝土；

21、 开始下一轮循环； 在初期支护变形稳定后灌注内层衬砌。 全断面开挖法适用于IVVI类岩质较完整的硬岩中，必须具备大型施工机械，隧道长度不宜太短应大于1000m。全断面开挖法工序少，相互干扰少，便于组织大型机械化施工，因此施工进度高，最高月进洞300m。台阶法施工台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法，至于施工中究竟应采用何种台阶法要根据初期支护形成闭合断面的时间要求选择，围岩越差闭合时间要求越短。对所有台阶法施工中开挖下半断面是要求做到以下几点： 落底应在上半断面初期支护基本稳定后进行，采用单侧落底或双侧交错落底，视围岩状况严格控制落底长度一般采用13m并不得大于6m。 下部边墙开挖后必须立

22、即喷射混凝土并按要求做初期支护。 量测工作必须及时，当发现位移太大应立即进行仰拱封闭缩短进尺，加强支护，分割掌子面等。台阶法施工（续）长台阶法一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。长台阶法只需配备中型钻孔台车即可施工，对维持开挖面稳定十分有利，比全断面开挖法运用广泛，凡在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不用底拱封闭断面的情况都可采用长台阶法。短台阶法两个开挖断面相距较近，台阶长度小于5倍但大于11.5倍洞跨。由于短台阶法可缩短支护结构闭合时间，能改善初期支护的受力条件，所以适用范围广泛，IIVI类围岩都能采用，尤其对于II、III类围岩是新奥法施工的主要方法之一。缺点是上台阶出碴时对下半

23、断面施工的干扰极大，不能全部平行作业，为解决这个问题可采用皮带机或在上下导坑设过渡坡道运碴。要求初期支护要在距开挖面30m内。初期支护变形、下沉显著时要提前闭合，要研究在保证施工机械正常工作前提下台阶的最小长度。超短台阶法上台阶仅超前下台阶35m，只能交替作业，超短台阶闭合时间更短，适用于膨胀性围岩和土质围岩，也适用于机械化程度不高的各类围岩地段，缺点是机械设备集中作业相互干扰较大，生产效率较底。施工时，在软弱围岩中施工时应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时刻采用辅助施工措施，如在围岩中注浆或打入超前水平小导管，对开挖面预加固和预支护。分部开挖法有： 台阶分部开挖法、 单侧壁导坑法、 双侧壁导

24、坑法。 适用于大跨度隧道。 分部开挖法漏斗棚架法是最常用的一种分部开挖法，是下导坑法的一种。先开挖下导坑，并架设棚架，然后向上拉槽，分两层挖到拱顶，随后再由拱部两侧向下开挖，一般分三次挖到墙底，再以先墙后拱的顺序完成整个施工顺序。4.2 隧道开挖在目前条件下开挖隧道的主要方法主要是钻孔爆破法。开挖工作的主要内容有：钻眼、装药、爆破等，对于开挖工作应做到下面几点要求：按设计要求开挖出断面（包括形状、尺寸、表面平整、超欠挖等要求）；石碴的块度应便于装碴作业；掘进速度快少占作业循环时间；爆破在充分发挥其能力的前提下减少对围岩的震动破坏，减少对设工机具及支护设备的破坏；隧道施工所采用的爆破方法中用的最

25、多的是炮眼爆破法。爆破方法要研究的主要问题是炮眼的布置、炮眼参数及装药起爆的问题。4.2.1 隧道掘进炮眼布置周边眼的控制爆破爆破参数选择4.2.2 炮眼布置掘进工作面的炮眼可分为：掏槽眼辅助眼周边眼掏槽眼掏槽眼的作用是将开挖面上一部位的岩石掏出一个槽，以形成一个新的临空面，为其它炮眼的爆破创造有利条件。掏槽眼一般比其它炮眼深1020cm，以保证爆破后开挖深度一致。掏槽眼形式可分成斜眼掏槽和直眼掏槽两大类。斜眼掏槽是掏槽眼与开挖面斜交，优点是可以按岩层的实际情况选择掏槽形式和掏槽角度，容易把岩石抛出，而且所需掏槽眼个数少，缺点是眼深受坑道断面尺寸限制，也不便于多台钻机同时凿岩。为防止相邻炮眼或

26、相对炮眼之间的殉爆，装药炮眼之间的距离不能小于20cm。直眼掏槽可以实行多机凿岩、钻眼机械化和深眼爆破从而为加快掘进速度提供有利条件。目前多采用直眼掏槽，直眼掏槽的炮眼数目和单位用药量增多，炮眼位置和钻眼方向要求高度准确，才能保证良好的掏槽效果。直眼掏槽的形式很多，常用的有龟裂掏槽、五梅花掏槽和螺旋掏槽。辅助眼辅助眼的作用是进一步扩大掏槽眼体积的增大爆破量，并为周边眼创造有利的爆破条件。其布置主要是解决间距和最小抵抗线的问题，可由工地经验决定，最小抵抗线约为炮眼间距的6080。周边眼周边眼的作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和规格。周边眼原则上是沿设计轮廓均匀布置，间距和最小抵抗线比辅助眼小

27、，以便爆出比较平顺的轮廓。眼口距设计轮廓线约0.10.2m以便钻眼。周边眼底端对于松软岩石应放在设计轮廓线之内，对于中硬岩层可放在设计轮廓线上，对于坚硬岩层则应略超出设计轮廓线外，为避免超欠挖，底板眼底端一般都超出设计轮廓线。周边眼控制爆破隧道爆破施工中，首要要求炮眼利用率高，开挖轮廓及尺寸准确，对围岩震动小。采用光面爆破和预裂爆破技术可以控制爆破轮廓尽量保持围岩地稳定。光面爆破是指爆破后断面轮廓整齐，超挖和欠挖符合规定要求的爆破，其主要标准是： 开挖轮廓成型规则，岩面平整岩面上保存50以上的孔痕并无明显得爆破裂缝爆破后围岩壁上无危岩。新奥法施工中采用光面爆破对围岩地扰动比较轻微，围岩松弛带的

28、范围只有普通爆破法的1/91/2，大大地减少了超欠挖，节约了大量的混凝土和回填片石。加快了施工进度，围岩壁面平整、危石少，减轻了应力集中现象，避免局部坍塌，促进了施工安全并为喷锚支护创造了条件，从围岩地稳定性着眼，愈是地质不良地段更要采用光面爆破。 光面爆破光面爆破的基本原理： 实现光面爆破就是要使周边炮眼起爆后优先沿各孔的中心线形成贯通裂缝，然后由于爆炸气体的作用使裂解的岩体向洞内抛散。裂缝的形成原理，现在大都学者认为是应力波和爆炸气体压力的共同作用的结果。光面爆破主要参数和技术规措施 确定合理的光面爆破参数是获得良好的光面爆破效果的重要保证。光面爆破的主要参数包括周边眼的间距、光面爆破层的

29、厚度、周边眼密集系数、周边眼线装药密度等。为获得良好的光面爆破效果可采取一些技术措施。如：周边眼孔距适当缩小可以控制爆破轮廓，避免超欠挖，又不致于过大增加钻眼工作量。E=(818)d。预裂爆破预裂爆破实质上也是光面爆破的一种形式，其爆破原理与光面爆破原理相同。只是在爆破的顺序上光面爆破是先引爆掏槽眼接着引爆辅助眼，最后引爆周边眼；而预裂爆破则是首先引爆周边眼使沿周边眼的连心线炸出平顺的预裂面。炮眼参数包括炮眼直径、炮眼数目和炮眼长度。炮眼直径对于凿岩生长率、炮眼数目和单位炸药消耗量和平整度均有影响。药卷与炮眼之间的空隙通常为炮眼直径的1015。炮眼数目：主要与开挖断面、岩石性质与炸药性能有关（

30、N=qs/ar）。炮眼长度决定着每一掘进循环的钻眼工作量、出碴工作量、循环时间和次数以及施工组织。一般根据下列因素确定：考虑围岩的稳定性并避免过大的超欠挖；考虑凿岩机的允许钻眼长度；考虑掘进循环安排，保证充分利用作业时间。4.3 隧道支护为了有效地约束和控制围岩地的变形，增强围岩地稳定性，防止坍方，保证施工和运营作业的安全。必须及时可靠的进行临时支护和永久支护。临时支护主要有木支撑、钢支撑、钢木混合支撑、钢筋混凝土支撑、锚杆支护、喷射混凝土支护、喷锚联合支护等，永久支护一般采用混凝土衬砌。4.3.1 隧道临时支护选择各种临时支护的选用与围岩地稳固程度有关,一般来说VI类围岩不需临时支护，V类围

31、岩采用锚杆支护，IVIII类围岩采用喷射混凝土支护、锚杆喷混凝土联合支护、锚杆钢筋网喷混凝土联合支护，II类围岩采用喷射混凝土钢支撑联合支护或其它支撑支护，I类围岩采用木、钢、钢木混合支撑。对于IV类及IV类以上的围岩可先挖后支，支护车开挖面距离一般不宜大于510m，IIIII类围岩随挖随支，支护需紧跟工作面，III类围岩先支后挖，如条件合适尽量将临时支护和永久支护结合使用。4.3.2 永久支护（二次衬砌）作用：一般除了地质坚硬不易风化的VI泪围岩外都应施作混凝土衬砌，二次衬砌除了起饰面和增加安全度的作用外，实际上也承受了在其施工后发生的外部水压、软弱围岩的蠕变压力、膨胀地压或者浅埋隧道受到的

32、附加荷载。施工顺序：一般有现墙后拱或先拱后墙两种形式，在全断面开挖时则应尽量使用金属模板台车灌注混凝土整体衬砌。4.3.2.1 衬砌施工方法对于先墙后拱法施工，拱架是架设在墙架的立柱上，先拱后墙法施工拱架是架设经复核检查中线及拱部净空无误后在拱脚放线定位，直接支撑在地层上，现场广泛采用38kg/m的旧轨弯制钢拱架。拱架的标高要预留沉落量，先墙后拱法不大于5cm，现拱后墙法如下表： 围岩类别 IV类及以上 IIIII I 预留沉落量（cm） 5 510 1015 1520 衬砌施工注意几点拱墙和边墙模板支架的间距一般采用1m，最大不超过1.5m，各拱架和边墙模板支架之间应设置纵向拉杆最后一排应加

33、设斜撑并连接牢靠。模板结合如有缝隙应嵌塞严密，防止模板走动和漏浆。衬砌混凝土灌注应划分环节进行，在松软地层一般每个环节长度不超过6m，混凝土灌注时的自由倾落高度不宜超过2m，分层灌注，保证连续。灌注边墙混凝土要求两侧混凝土保持分层对称均匀上升，以免两侧边墙模板受力不均而倾斜或移位。灌注拱圈混凝土时应从两侧拱脚开始，同时向拱顶分层对称进行，层面要保持辐射状，当灌注到拱顶时需要改为沿隧道纵向进行灌注，边灌注边铺封口模板这种封顶方法叫“活封口”，当衬砌灌注到最后一个节段时只能在拱顶中央预留5050cm的缺口进行“死封口”封顶。 衬砌施工中的回填压浆问题隧道拱圈和边墙后的背后的空隙必须回填密实，并应与

34、混凝土灌注工作同时进行。用先拱后墙法施工时拱脚以上1m范围内应与拱圈同级的混凝土一起灌注。边墙基底以上1m范围内宜用与边墙同级的混凝土灌注。在不良地质段除必须回填密实外，可视具体情况进行压浆加固。向衬砌背后压浆能填充衬砌与围岩之间的空隙，防止围岩进一步变形。压浆工作应在衬砌达到设计强度后或拱架拆除前及时进行每段长度2030m，在衬砌两侧同时自上而下压注。仰拱的灌注在拱圈和边墙修筑后可修建仰拱。当围岩压力较大时，每环衬砌的拱圈和边墙修筑好后立即修仰拱，然后再灌注下一环。灌注仰拱时必须把隧道底部的虚碴、杂物和淤泥清除干净，仰拱超挖部分应用与仰拱同级的混凝土回填。 模筑混凝土衬砌的综合机械化施工 综

35、合机械化是指把配料、混凝土搅拌、运输、立模、捣固等主要过程的机械化配套进行，其中机械化搅拌站、混凝土运输泵和活动式模板的配套使用为主。金属模板台车是衬砌灌注综合机械化的重要设备，长度一般为812m，如双线隧道施工的GKK型钢模板台车分为拱模、侧模和底模，整个模板可以上下左右移动，最大行程300mm。 4.3 隧道防排水水不仅是影响隧道正常施工的因素之一，也是影响隧道正常运营的重要因素之一。在施工期间，地下水不仅降低围岩的稳定性增加开挖难度，增加支护难度和费用，甚至需要采取超前支护或预注浆堵水加固围岩。在运营期间地下水常从混凝土衬砌的施工缝、变形缝、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏到隧道中，造成洞内

36、通信供电照明设备处于潮湿环境中而发生锈蚀，使路面积水或结冰造成打滑。由于结冰膨胀和侵蚀性地下水的作用，使衬砌受到破坏。为避免和减少水的危害，已总结出“截、堵、排相结合“的综合治水原则，并以模筑混凝土衬砌作为防堵水的基本措施。隧道防排水措施截，就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使之不能进入隧道工程范围内。截水措施有：在地表水上游设截水导流沟，地下水上游设泄水洞或洞外井点降水。堵，就是以衬砌混凝土为基本防水层，以其它防水材料作为辅助防水层，阻隔地下水，使之不能进入隧道内的防水措施，必要时还可以采用注浆堵水措施。常用的堵水措施有：喷射混凝土堵水、塑料板堵水、混凝土衬砌堵水，充分利用混凝土衬砌的

37、防水性能是经济合算的最基本防水措施。在工程中改善和利用混凝土衬砌的抗渗防水性能可以从两方面考虑：其一，是防水混凝土的抗渗标号及抗压强度应满足设计要求，其配合比选取注意：1、水灰比不得大于0.6；2、水泥用量不得小于280kg/m3；3、砂率应适当提高，并不得低于35。其二，防水混凝土衬砌施工必须采用机械振捣。排，就是人为设置排水系统，盲沟(在衬砌和围岩之间提供过水通道并使之汇入泄水孔)、泄水管、渡槽、中心排水沟或排水侧沟等将地下水排出隧道。4.5 不良地质段隧道施工在修建隧道中常遇到不利于施工的特殊地质段，如膨胀土围岩、黄土、溶洞、松散地层、流沙、岩爆等，在开挖、支护和衬砌过程中，由于各种因素影响都可能发生土石坍塌、坑道支撑变形、衬砌结构断