隧道工程施工技术发展状况

1、隧道工程施工技术发展状况我国是一个多山国家，山地面积占2/3以上，高原起伏，群山连绵， 崇山峻岭密布，水系发育，江河纵横，地质复杂，构成交通运输网建设的 障碍。随着我国经济建设的高速发展，高速增长的资源流动性需求，使得 我国交通路网建设呈现迅猛的发展态势，隧道工程在交通路网中的比重 越来越大，复杂的地质条件与施工环境，从衡广复线大瑶山双线铁路隧道 开始采用新原理、新方法、新结构、新技术、新设备、新工艺全面建成开 始，中国隧道施工技术日臻成熟，已步入了世界先进水平的行列，在勘 测设计、施工、运营、科研等方面取得了许多重大的成就和创新。我国铁路隧道发展几个里程碑工程。沙木拉达隧道：全场6379m是

2、当时中国最长的铁路隧道，1966年贯 通。隧道的施工中采用了轻型机具，分部开挖的“小型机械化”施工， 修建速度达到了每月“百米成洞”的水平。大瑶山隧道：全长14294m采用新奥去原理设计与施工，配套大型机 械化作业。改变了中国传统的风钻等小型机具作业为主的模式。秦岭隧道：全长18456m采用敞开式全断面掘进机（TBM）施工，标 志着中国铁路隧道机械化施工跨入世界先进行列。乌鞘岭隧道：全长20050m双洞单线隧道，钻爆法施工，建筑长度上 升到201亍列工期仅 用30个月。太行山隧道：全长27839m双洞单线设计时速250km/h2007年12 月24日贯通，是我国目前已建成的最长山岭隧道。关角隧

3、道：全长32645m双洞单线，隧道设计长度达到30km行列。我国代表性公路隧道工程。陕西秦岭终南山公路隧道单洞长18.02km，双洞共长36.04km , 2007 年1月20日通车。是世界第一座最长的双洞高速公路隧道。四川大相岭泥巴山隧道全长10007m，2011年12月24日，实现双 线贯通。湖南雪峰山隧道全长7039m，位于上海到瑞丽高速公路湖南邵 阳至怀化路段之间，为双洞双车道隧道，2007年11月19日通车，是 当时全国高速公路第三长隧道。我国代表性海底隧道。胶州湾隧道：全长7800米，双向6车道。2010年4月28日全线 贯通。厦门翔安海底隧道，全长8695m，2010年4月26日

4、中国 大陆第一条海底隧道厦门翔安海底隧道建成通车。我国代表性输水隧道工程。大伙房水库特长隧洞： 一期工程隧洞全长85.32km，2009年9月21日，顺利实现贯通输水。1.2隧道工程施工特点隧道工程是属于地下结构物，地下结构是多种多 样的，构筑地下结构的施工方法和技术也是多种多样的。施工技术形成与发展和地下结构物自身以及所处地层地质 的特点有关。隧道工程施工特点：.隐蔽性强，地层地质未知因素多。作业空间有限，工作面狭窄，施工工序干扰大。施工过程作业的循环性强，因隧道工程是纵长的，施工严格地按 照一定顺序循环作业，如开挖就必须按照“钻孔一装药一爆破一通风一 出渣”的顺序循环。.施工作业的综合性强

5、，在同一工作环境下进行多工序作业（掘进、 支护、衬砌等）。.施工过程的地质力学状态是变化的，围岩的物理力学性质也是变 化的，因此施工也应是动态的。.作业环境恶劣，施工噪声大，粉尘、烟雾，潮湿，光线暗，地质条 件差及安全问题等给施工人员带来了不利的工作环境。.作业风险性大。风险性是和隐蔽性和动态性相关联的，在施工过程 中，施工人员必须随时关注隧道施工的风险性。1.3隧道工程施工方法在隧道修建方法中，根据不同的结构用途、水文地 质条件、周边环境要求、安全风险分析、成本投入、工程规模以及我国国情等条件根据支护结构设计理念的不同， 产生了不同设计、施工特点的隧道施工方法。目前在公路、铁路、水工隧道施工

6、中常采用的方法有：.明挖法。.矿山法（钻爆法）:台阶法、全断面法、分部开挖法。.浅埋暗挖法。.掘进机法TBM或盾构法）。沉埋管段法。明挖法和浅埋暗挖法主要用于市政工程施工中， 主要针对结构埋深浅、穿越软弱地层、环保要求高、施工难度大等特点，强调保护、提高围岩自承能力，主要采取注 浆、降水、管棚、冷冻等辅助工法，因对辅助工法进行了说明，对明挖 法和浅埋暗挖法未对单独描述。-2 -1.4隧道工程施工技术隧道施工技术，主要是研究解决隧道工程施工的 技术方案和技术措施，隧道工程施工过程中的爆破、衬砌、支护、通风、防尘、防瓦斯、防有害气体，及照明、 水、风和电的作业方式及操作技术标准和要求，围岩变化的测

7、量监控方法等等。隧道施工技术 的发展方向：施工机械化，各道工序逐步实现机械化，以设备保工艺、 以工艺保质量、以质量保安全；工序标准化，各道工序都建立标准，严格按标准 作业；构件工厂化，管片、仰拱块、混凝土搅拌、钢拱架、预埋件、连接 件等尽量厂制；施工信息化，采用物探、钻探等手段探明地质情况、采用 监控量测技术有效掌握施工过程中地质变化，以保证隧道施工安全。掘进技术1 .人工开挖人工开挖是一种比较原始的掘进方法，主要适用黄土隧 道，或破碎松散岩石及土质隧道。一般是采用轻型手持式风镐，十字镐等手持工具进行开挖，采用小型机具 出砟。人工开挖对围岩扰动小能有效地保护围岩防止围岩受扰过大 而产生坍方，但

8、开挖速度慢，工人劳动强度大。.钻爆开挖钻爆开挖是通过机械钻孔，用炸药爆破坑道范围内的岩体、采用大型机械设备出砟的方法。钻爆法对围岩的扰动破坏较大，一般适用 于石质隧道。机械开挖单臂掘进机开挖是采用装在可移动式机械臂上的切削头来破碎岩 体。单臂掘进机掘进对围岩的扰动破坏小，故一般适用于稳定性差的软 岩隧道及土质隧道中。TBM掘进机（含盾构）掘进TBM掘进机的破岩机理是挤压，切削 破岩；出砟一般采用大型矿车或皮带机运输方式。采用掘进机施工具 有快速，连续作业、机械化程度高、安全、劳动强度小、对地层扰动 小，衬砌支护质量可控，通风条件好，减少辅助工序等优点。支护技术隧道开挖后，改变了岩体的应力状态，

9、岩体产生了趋向隧道内的变形位移。当围岩变形量过大时，会造成围岩失稳，直至坍塌，因此，隧道开挖后应及时进行支护。 目前支护的方法主要有复合式衬砌支护结构和管片支护结构两种方法，其中复合式衬砌结构为 锚喷支护（初期）+二次衬砌支护。锚喷支护是从80年代起采用的一种围岩支护手段。采用锚喷支护 可以充分发挥围岩的自承能力，提高了作业的安全性和作业效率。主要 有以下支护形式：1 .锚杆支护。2.钢支撑、锚喷联合支护。-3 -喷射砼支护。浇筑混凝土衬砌。辅助施工技术对不能自稳或自稳时间短的浅埋、偏压、软弱地层及岩溶、断层破碎带等特殊不良地质，施工中可采取相应的辅助施工技术，提前或在施工过程中加固围岩，以确

10、保施工安全，常用的辅助施工措施主要有：.地面砂浆锚杆（洞口浅埋段。）.超前锚杆（超前小导管）注浆。.超前管棚。.水平旋喷。.玻璃纤维锚杆（掌子面。）超前帷幕幕注浆或全断面注浆。.降水。.冻结法。监控量测技术监控量测是隧道信息化施工的核心内容之一，通过现场量测获得的围岩和支护结构体系状态的相关数据（信息）通过数据（信息）整理和分析，判断围岩和支护结构体系的稳定性及工作状态，并优化施工方法和修正支护参数以指导设计和施工。量测的内容 主要包括变形监测和应力监测。超前地质预报技术隧道工程的特点之一是地质条件的不确定性，因此，通过技术手段在施工过程中对作面前方的地质进行超前预报是确保隧道安全的关键措施之

11、一，目前常用的超前 地质预报技术有物探和钻探两大类，实施中多以两方法结合，按照“物探先行，钻探验证”的原 则组织实施。目前已作为施工工序纳入施工组织进行管理。防排水技术 隧道防排水施工一般应达到“防水可靠、排水通畅、经济合理”的目的。对水资源保护有严格要求的隧道，防排水应采取以堵为主、限量排放”的原则。在环境敏 感地区以及水量过大影响施工时，应通过围岩注浆控制排放流量。排水施工应注重将防水板背 后的水流引入排水沟，避免诱发衬砌水压力。隧道防水目前隧道的防水常规作法是：在隧道初期支护和二次衬 砌之间施作防水层。二次初砌选择采用防水混凝土。重视接缝防水，在变形缝和施工缝间设止水带、止水条； 对管片

12、衬砌，提高管片自防水性能，并在接缝处设防水条。防水施工应保 证防水板的铺设质量以及衬砌接头止水带的安装质量。隧道排水隧道施工排水结合实际情况引水归槽，集中引排，设 置排水系统，确保排水畅通，主要排水形式有：顺坡排水、反坡排水、钻孔排水、辅助坑道（或洞室）排水 等。隧道结构排水主要是通过安装环向排水盲管、纵向排水盲管将 隧道衬砌背后渗水引入洞内侧沟或中心排水沟，最后排出洞外。1.5隧道工程施工组织设计 施工组织设计是保证工程按设计要求的质 量、进度和成本，安全顺利地完成施工任务的关键施工策划。它贯穿于工程从准备阶段，施工阶段到竣工验收阶段整个全过程。施工准备 施工准备主要包括 施工机构组织设置、

13、技术准备及现场基本条件准备-4 -施工中可根据工程的规模、重要性等布置施工现场和设置组织机械。确定机构的原则是：机构精简，分工明确，责任到人。现行隧道施工中，施工机构 一般为项目经理部。技术准备工作主要有：熟悉、审查图纸及有关设计资料，了解设计 意图，对总体布置、工程的结构形式和特点都要认真研究，并对相应资 料进行交接、复核。在施工现场范围内，必须具备的基本条件有：修通道路，接通施工 用水、用电，架设通讯 线路，平整施工现场，搞好临时房屋，简称“三 通一平”施工组织设计编制施工组织设计应通过全面的调查研究，按照 建设项目的工期要求和投资计划，有计划地合理组织和安排好工期、施工方案、施工方法，并

14、提出劳动力、材料、机 具设备等生产资源的合理配置。各阶段的施工组织设计及内容主要有：初步施工组织设计是在 隧道工程设计阶段，由勘测设计单位编制，并编入相应的设计文件；指导性施工组织设计和实施性施工 组织设计均由施工单位编制，并用于指导施工。编制施工组织设计的依据原则主要是法令性文件、相关的合同书及投 标书。在编制的过程中我们要遵守一定的程序，要按施工的客观规律、协 调和处理好各个因素的关系，用科学的方法进行编制。施工方案选定根据实际情况选用合理的开挖方式，适宜的运输方法，采取可靠的支护措施以及相配套的机械设备、劳动力与材料，结合施工进度计划经过技术、经济、工期 的比较，择优确定。施工场地布置 施工场地布置主要有弃碴场地及卸碴道路的布 置、大宗材料的堆放场地和料库的布置、生产房屋和生产设施的布置、 生活房屋的布置、污水处理设施布置。弃渣场地及卸渣道路的布置处理弃砟的原则：一是变废为用，把弃 渣用于路基填方或用于弃渣造田，另一个是变有害为无害，就是当必须占用农田时，力争把废渣场变为耕地，以此补弃渣占用 的耕地。大宗材料的堆放场地和料库的布置大宗材料的存放地点 应考虑材料运进工地方便，易于卸车，并靠近使用地点。生产房屋和生产设施的布置 要特别注意防洪、防砸、防沉陷、防塌埋。生活房屋的布置条件