隧道工程施工及技术

1、目 录一、前言二、隧道施工组织设计与施工管理三、新奥法简介四、隧道的施工方法五、浅埋暗挖法施工技术六、几点体会十月 221前 言十月 222隧道工程发展现状与发展趋势一、隧道的概念及种类1隧道的概念 狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物。 广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。2隧道的种类 按不同的分类方式不同的分类方法：土质隧道石质隧道按所处的地质条件浅埋隧道深埋隧道按隧道的埋置深度山岭隧道城市隧道按所处的地理位置 水底隧道铁路隧道公路隧道地下铁道人行通道交通类隧道引水隧道尾水隧道导流隧道泄洪隧道水工隧道给水隧道排水隧道管路隧道市

2、政隧道采矿巷道运输巷道矿山隧道按隧道的用途人防隧道铁路隧道的长度等级划分：1、长度在500m及以下为短隧道；2、长度在500m以上至3km为中长隧道；3、长度在3km以上至10km为长隧道；4、长度在10km以上为特长隧道；十月 226铁路隧道的开挖断面等级划分： 1、断面积在10m2及以下为小断面；2、断面积在10m2以上至50 m2为中等断面；3、断面积在50m2以上至100 m2为大断面；4、断面积在100 m2以上为特大断面；十月 227二、我国隧道及地下工程发展的现状 (一)规模 1交通类隧道 (1)铁路隧道 据有关部门统计，我国大陆2013年底运营铁路隧道有11074座，总长893

3、878km；2014年在建的铁路隧道有4206座，长度779515km；已规划有4600余座铁路隧道，总长10600km。目前运营铁路最长的隧道为关角隧道，长32645m；运营最长的水下隧道是狮子洋隧道，长度10800m。在建最长的铁路隧道为中缅铁路大通道大（理）至瑞（丽）铁路高黎贡山隧道，长34538m。 武广222座172.152km广深24座32.016km郑西38座76.876km石太32座74.904km合武37座64.706km甬温59座88.115km温福59座149.423km福厦37座40.406km广珠4座4.172km在建客运专线隧道 (2)公路隧道 截至2013年底，我

4、国大陆有公路隧道11359座，总长96056km，与2012年相比净增1337座，长度增加15529km。进入21世纪以来，我国高速公路增长迅速，20102013年，高速公路的增长率为290%，而其隧道总里程与座数的增长率分别为467%和 350%，远高于公路本身的增长率。目前运营最长的公路隧道为秦岭终南山隧道，长18020m；其次为麦积山隧道，长12286m；第3位为包家山隧道，长11193m。在我国公路隧道方面，跨江越海隧道工程蓬勃发展。 (3)地下铁道 截至2013年末，中国大陆已有19个城市开通了地铁，拥有83条运营线路，总里程达2746km；至2014年底，运营里程会超过3000km

5、。另有15个城市的首条地铁线正在建设中。目前全部在建的地铁线路达106条，总里程超过2400km。2水工隧洞 据不完全统计，截至2013年，已建成的地下水电站已超过3000座，已建成的各类水工隧洞超过10000km；正在建设的引水隧洞超过1000km；已规划的引水隧洞工程长度超过2000km。目前在建的、长度比较长的引水隧洞有引汉济渭工程秦岭特长输水隧洞（全长983km）、引红济石工程隧洞（全长1976km）、引洮工程隧洞（长9635km）、引大济湟工程隧洞（全长2417km）、辽西北供水工程隧洞（全长230km）、吉林中部引松供水工程隧洞（全长134631km，隧洞直径66m，采用TBM施工

6、）。3地下工程 城市地下空间的开发与利用：地下商场，地下车库，地下仓库等地下建筑物以及各大中型平战结合工程相继建设。 地下共同管沟：如石家庄同其他城市一样供电线路基本要穿行于地下隧道中。 地下储、输油气工程(二)技术状况1长大隧道 钻爆法施工(大瑶山隧道、秦岭铁路隧道平导、秦岭公路隧道) 快速掘进(月进尺500m，已达世界水平) 出碴运输系统 通风系统 TBM施工(秦岭隧道、在建大伙房隧道) TBM快速掘进与对不良地层的适应性 出碴运输系统 大瑶山隧道标志性工程新奥法成功应用施工进度全隧道最高年成洞4245m,月成洞521m单口月成洞218m，开挖205m，衬砌303m大瑶山隧道秦岭隧道标志性

7、工程20世纪建成的最长铁路隧道TBM成功应用施工进度TBM施工最高日进尺40.5m,月进尺528.1m钻爆法施工最高月进尺456m秦岭隧道乌鞘岭隧道标志性工程通过4条区域性大断层和3000m千枚岩地层创造了单线隧道施工进度最快纪录级围岩单工作面436m/月级围岩连续5个月进度200m、级围岩交错情况下平均月掘进324m、级围岩交错情况下单工作面最高成洞271.8m/月，连续6个月成洞超过200m乌鞘岭隧道标志性工程软岩深埋复杂应力隧道的修建技术取得突破高地应力软岩大变形富水乌鞘岭隧道风火山和昆仑山隧道标志性工程高海拔4995m冻土设计施工双层模筑混凝土多道防水措施保温隔热措施低温早强耐久性防水

8、混凝土洞内空调风火山隧道昆仑山隧道2不良地质隧道施工技术 富水断层破碎地质 流砂地质 岩溶地质 高地应力岩爆 高地应力挤压大变形 煤系地层 湿陷性黄土 3设计理论 隧道结构或地下结构与地面结构所处环境不同，它是处在岩土地层或通称为围岩中，既受到围岩的荷载作用，又受到围岩的约束有利作用。荷载结构地层结构目前的设计理论收敛约束经验类比 针对不同条件采用不同的设计理论。 水平压力e竖直压力q脱离区拱棚边墙变形后外轮廓线仰拱抗 力 区底压力弹性抗力 4施工方法 明挖法 暗挖法 盾构法 掘进机法 盖挖法 顶进法 沉埋法太行山隧道四 长大隧道工程概况 太行山特长隧道位于石太客运专线孤山车站和盂县车站之间，

9、是本线的重点控制工程，隧道通过该段太行山山脉的主峰越宵山，越宵山最高高程为1320m，隧道最大埋深445m，太行山隧道设计为双洞单线隧道，两线线间距35m。隧道左线进口里程为DK69+276，出口里程为DK97+168，隧道全长27892 m；隧道右线进口里程为右DK69+286，出口里程为右DK97+163，隧道全长27877 m。大瑶山隧道群 大瑶山一号隧道、二号隧道和三号隧道共3座隧道组成，长度分别为10081m、6024m和8387m。双线隧道，线间距5m，最高时速350km/h，有效断面积100m2。总工期40个月。 一号隧道右侧设置2268m的平导，出口左侧设置885m的横洞； 二

10、号隧道进出口左侧分别设置长约340和320m的横洞； 三号隧道进出口左侧分别设置长约256m和1272m的平导。大瑶山隧道狮子洋隧道 位于广深港客运专线东涌站至虎门站区间，穿越珠江口狮子洋河段，是中国第一座水下铁路隧道，行车目标值350km/h。 工程范围全长10800m，隧道长度10490m，引道敞开段长310m。明、暗挖加盾构法施工。隧道采用双洞单线结构，断面净空有效面积约65m2。盾构段结构内径9.8m，外径10.8m，管片厚度50cm，采用7+1分块方式，单层钢筋混凝土衬砌。左右线之间的联络横通道23处。盾构段采用4台泥水平衡式盾构施工，总工期41个月。狮子洋隧道函谷关隧道 郑西客运专

11、线，全长7851m，最大埋深220m，中国最长及断面最大的黄土隧道。设计为单洞双线，线间距5m，行车目标值350km/h。断面净空有效面积约165m2。 设计施工工期34个月，设置1个横洞和三个斜井。函谷关隧道浏阳河隧道 武广客运专线，全长10100m。下穿京珠高速公路、星沙开发区、浏阳河与长沙市机场高速公路。设计为单洞双线，线间距5m，行车目标值350km/h。断面净空有效面积约100m2。 设计施工工期27个月，设置3座竖井和1个斜井。竖井采用矩形结构，位于隧道顶；斜井采用无轨运输。浏阳河隧道宜万线岩溶隧道 全长正线378km，隧道长度所占比例高达60%，全线隧道总数为161座，总长约33

12、延长km，其中岩溶隧道有92座，总长为247km。 级风险的隧道8座，施工中曾多次发生突水、突泥，采用综合超前地质预报、注浆堵水、限量排水等措施，确保施工安全。吕梁山隧道 全长20780m，设计为双洞单线，线间距30m，设计行车速度200km/h，并满足通行双层集装箱列车的条件。 设5个斜井，采用无轨运输方式。太中银铁路吕梁山隧道关角隧道 青藏线西宁至格尔木段增建第二线穿越青海南山的隧道，设计全长32645m，为目前国内最长的铁路隧道。设计为双洞单线，线间距40m，行车目标值160km/h，预留200km/h的条件。于2007年11月6日开工， 2014年4月15日贯通。采用钻爆法施工，共设置

13、了11座斜井（合计15.26公里）及9.8公里的平行导坑辅助正洞掘进。西宁至格尔木段增建第二线关角隧道向莆铁路隧道 向莆铁路从向塘至莆田，正线全长607km，全线共有隧道114座，总长约290km，其中福建境内90座，长约274km，占该段线路的66.4%，尤其以福建建宁至永泰段隧道比重最大，在277km的线路长度内有74座隧道，长约209.8km，隧线比高达75.6%。大于10km的特长隧道有11座，总长度约176km，大于20km的隧道有3座，最长隧道为戴云山隧道，长度约27.8km。 向莆铁路隧道 长度大于15km的戴云山、高盖山、青云山和雪峰山隧道采用双洞单线隧道方案，其余均采用单洞双

14、线隧道方案，行车目标值250km/h。 计划6座特长隧道采用10台全断面掘进机和2台小断面掘进机施工，其余隧道采用钻爆法施工。兰渝铁路隧道兰渝铁路西秦岭隧道，隧道长28236米，为我国第二长铁路隧道（含在建），仅次于在建的新关角隧道，隧道位于甘肃省陇南市武都区。为双洞单线隧道， 由中国隧道集团及中铁十八局采用两台TBM和钻爆法施工。 西秦岭隧道于2008年8月开工，2014年7月19日贯通。TBM施工最高日掘进43米、最高月掘进833米，创造了亚洲山岭隧道大断面TBM硬岩掘进的新纪录。兰渝铁路西秦岭隧道二、隧道施工组织设计与施工管理隧道施工组织设计主要内容（三）钻爆法施工组织设计主要内容 1、

15、工程概况：突出水文地质、断层、岩层交界面2、工程数量表3、工程特点和难点4、施工区段划分及施工场地布置5、施工进度、工期、网络进度图6、施工机具配置表、材料供应表、组织机构及劳力计划7、不同区段施工方法及技术要求8、安全、质量、环境、进度保障体系2.4 施工进度计划二、隧道施工组织设计与施工管理2.3 施工场地布置2.1 施工准备2.2 施工组织设计审核设计文件控制桩的复核和复测 施工调查 确定施工方案 培训专业人员编制实施性施工组织设计2.1.1技术准备技术准备包括以下内容2.1 施工准备十月 2253 （一）施工调查： ？ 1、核对现场地形地貌、围岩地质情况、地表建筑物、隧道周边环境情况等

16、与设计文件是否一致，洞口地形地质调查是重点。（可利用谷歌地球等工具软件，条件允许的话，建议沿隧道走向对隧道地表情况进行一次详细踏勘，这一点对浅埋隧道尤为重要。）2、调查当地气候、水文、交通运输、电力通讯、材料、和生活资源等供应情况。3、调查生产、生活房屋、洞口场地、弃碴场、搅拌站等临时设施布置条件情况。十月 2255 （二）内业技术准备 主要包括：认真阅读、审核施工图纸；进行临时工程设施的具体设计；编写实施性施工组织设计；编写各种针对性的保证措施；结合工程施工特点，制定技术管理办法和实施细则；备齐并学习参考图、标准图、施工规范、验收标准、施工手册等必要的参考资料；进行施工和技术人员岗前培训。

17、十月 2256 （三）外业技术准备 主要包括：现场详细调查与地质勘探；现场桩橛交接埋设与复测；进行地材调查、室内试验；各种检测仪器设备的标定，办理计量合格证书；各种砼、砂浆配合比的配制选定；施工作业中所涉及的各种外部技术数据收集。 对隧道施工中的各种材料、机械（具）需要量及其供应计划、来源、采购、运输等都要做到件件落实。 特别要保证五大材（木材、钢材、水泥、油料、炸药）的需求。物资准备包括以下内容2.1.2 物资准备2.1 施工准备场地控制网的测量 测出占地范围，测设方格网。设置永久性的坐标桩场地、三通一平 场地平整，清理地上及地下障碍物。 修建施工临时道路，施工用水、用电。 排水防洪设施，蒸

18、汽、压缩空气等能源的供应。大型临时设施准备 附属生产企业（如预制厂、搅拌站等），施工用仓库及行政管理和生活福利设施等。现场准备包括以下内容2.1.3 现场准备2.1 施工准备建立施工指挥机构，集结施工力量。与分包单位和地方劳务签订合同。在大批施工人员进入现场以前，做好后勤工作的安排，保证正常的生活条件。2.1.4 施工力量的调集和后勤的准备2.1 施工准备隧道工程的施工组织设计主要包括:指导性施工组织设计初步施工组织设计实施性施工组织设计 2.2.1 施工组织设计的内容2.2 施工组织设计 施工总体规划工程总体介绍 主要工程数量表主要机具设备表人员配备 指导性施工组织设计内容2.2 施工组织设

19、计 施工图组织设计隧道进出口、斜井、竖井、横洞、平行导坑洞口施工场地布置隧道各口施工通风设计各口施工通风风道及机械安装设计施工排水设计施工动力及照明线路布置隧道防尘及其它必要措施设计 指导性施工组织设计包括以下内容2.2 施工组织设计工程概况 施工准备工作的安排 工程数量 材料数量 机械（具）配备 劳动力组织 平面布置图施工组织进度图 质量及安全措施 实施性施工组织设计内容2.2 施工组织设计 隧道的各种设计文件、标准图、工程数量 工期要求 劳力、材料、机械（具）、运输等条件 现场调查资料、预先选定的施工方案 各种定额指标 各种质量、安全规划及管理制度2.2 施工组织设计2.2.2 隧道实施性

20、施工组织设计编制依据 1施工进度控制，保证按期或提前完成隧道施工任务2隧道工程质量及施工安全3经济性 采用新技术、新工艺、新方法。 提高机械化施工及预制装配化施工。 统筹安排施工及尽量做到均衡生产。 充分利用现有设施，尽量减少临时工程。 就地取材的原则，尽量利用当地资源。2.2.3 隧道实施性施工组织设计编制原则 2.2 施工组织设计主控原则 1合理组织冬、雨季施工2注意水土保持和重视环境保护3统筹布置隧道施工场地，确保施工安全，方便生产和生活2.2 施工组织设计辅控原则 编制隧道施工组织设计时，既要遵守一定的程序，还要按照隧道施工的客观规律，协调和处理好各个因素的关系，采用科学的方法进行编制

21、，编制程序下图所示。2.2.4 隧道实施性施工组织设计编制程序 2.2 施工组织设计施工组织设计编制程序 某隧道长1.5km，单口施工，有效净空面积92，线间距4.6m，围岩级别为级。以级围岩为例，开挖净宽14.22m，净高12.23m（未计沉降量），每断面土石方为141m，断面较大，按照设计，采用上下台阶法开挖。通用的双线铁路隧道月进度指标为级120m，级70m，级40m，我们将按照这个指标进行计算分析和资源配置。2.2.5 隧道施工人员组织和机械设备配置2.2 施工组织设计配置原则隧道施工机械配置应根据隧道长度、断面大小、辅助坑道设置、地质条件、施工方法、工期要求等综合因素进行配置，需满足

22、以下原则（1）施工机械配置须与施工方法相配套，与施工工期相适应；（2）施工机械配置的生产能力应大于均衡施工能力，均衡施工能力大于施工进度指标要求（3）施工机械配置应注重科学发挥机械的总体效率；（4）施工机械应有备用设备；（5）优选排污达标、噪音小的机械。进入隧道施工的机械，尽可能的优先选用电力机械（6）隧道施工机械管理人员应进行专门培训，特种机械操作持证上岗。一、空压机站配置空压机站的生产能力，如果按照隧道1.5km的计算值为100 m/min ，那他需要5台4L(1)-20/8型空压机串联，其排气压力为0.8Mpa，排气量为20 m/min，一般情况下是1台空压机配置46把YT-28型凿岩机

23、（即大家俗话说的风枪，每分钟耗风量3.34.9 m，），最多可同时带动30台风枪同时作业，考虑人员、机械的合理高效率利用，现场配置20把风枪，45台空压机即可满足需求。在隧道施工中， YT-28型凿岩机使用非常广泛，其以效率高，吹洗炮孔功能强,转钎力矩大而优于同类产品。空压机生产的压缩空气压力一般在0.70.8MPa，为保证工作风压不小于0.5 MPa，则钢管终端的风压不得小于0.6 MPa，即钢管风压损失不得超过0.10.2 MPa，选择钢管直径，我们一般采用的是20cm钢管。空压机站供风能力计算压缩空气由空气压缩机生产供应。空气压缩机有内燃及电动等类型，空压机通常集中安放在洞口附近，称为空

24、压机站。空压机站的供风能力Q值，取决于由储气筒到风动机具设备沿途的损失、各风动机具有耗风量、以及风动机具的同时工作系数和备用系数，即空压机站的生产能力（或供风能力）Q可用下式计算：Q=（1+K备）（qK+q漏）Km式中：同时工作系数，凿岩机110台时取1.00.85,1130台时取0.850.75； 备空压机的备用系数，一般要用75%90%； q风动机具所需风量，m3/min（可查阅风动机具性能表）一台YT-28凿岩机耗气量为3.34.9 m m3/min； m空压机所处海拔高度对空压机生产能力的影响系数见表； 漏管路及附件的漏耗损失，其值为q漏=dL，m3/min；其中：每公里漏风量，平均为

25、1.52.0 m3/min；L管路总长（km）。高压风管道安装使用1、高压风管内径选择隧道开挖工作面风压应不小于0.5MPa。空气压缩机生产的压缩空气的压力一般为0.70.8MPa左右。为保证风动机具有的风压，要求钢风管终端的风压不得小于0.6MPa，这样通过胶皮管输送至风动机具的工作风压才不小于0.5MPa。压缩空气在输送过程中，由于管壁摩擦、接头、阀门等产生沿程阻力，使其压力减少，一般称为风压力损失。钢管的风压力损失P可由下式计算。式中：摩阻系数，见下表。输送高压风管管路长度（m）。送风管径（m）。重力加速度，g=9.81m/s2。压缩空气容重，在大气压下，温度为0时，空气容重为12.90

26、N/m3；温度为t时其容重为t=12.9（273（273+t）（N/m3），此时，压力为P的压缩空气的容重应为=t（P+0.1）0.1（N/m3），P为空气压缩机生产的压缩空气的压力，由空压机性能可知，单位为MPa。压缩空气在风管中得速度（m/s），根据风量和风管面积可求得。以上计算的风压力损失值若过大，则应选用较大管径d值的风管，以达到减少压力损失值，使钢管末端风压不得小于0.6MPa。 风管摩阻系数值胶皮风管连接钢管与风动机具，由于其压力损失较大，一般应尽量缩短其长度，从而保证压缩空气的工作气压小于0.5MPa。风管内径(mm)风管内径(mm)500.03711500.0264750.03

27、242000.02451000.02982500.02341250.02823000.0221二、通风设备配置在进行风机购置安装前，我们需要先进行计算，按照以下四种情形取最大值算风量（1）按洞内同时工作的最多人数计算风量，通常200 m/min能满足需求；（2）按同时爆破的最多炸药计算风量，大部分隧道采用压入式通风，通常1300m/min能满足需求；（3）按内燃机作业废弃稀释的需要计算风量，通常1500m/min能满足需求； (4)按洞内最小风速计算，这个值一般比较小，1000m/min即可让施工人员正常工作；算上漏风和摩阻系数，根据前面的计算结果，只要是风机在正常情况下能够提供2000m/m

28、in的新鲜空气就可以满足隧道施工所有机械人员的正常需求，我们常见的2*110KW的风机参数如下，可以满足一般隧道的施工需求 轴流风机的参数名称型号技术参数速度（r/min）风压（Pa）风量（m3/min）功率（KW）轴流风机SDF(C)-NO12.5高速13785355155029121102中速629244510521968342低速35513758401475162拉链式软风管PVC1000平均百米漏风率0.015，摩阻系数0.02，每节长度/节或/节（/节占75%以上）。 三、供电资源配置隧道施工供电，包括生产用电(含电动机机械用电和施工照明用电)及生活用电等。施工供电首先要确定总用电量

29、，以便选用合适的发电机、变压器、各类配电开关设备和线路导线，以做到安全、可靠地供电、节约用电、减少投资等。根据实践经验表明，确定施工现场总用电量时，并不能简单地将所有用电设备的容量相加，因为实际生产中，并非所有电动设备都同时工作，并且处于工作状态的用电设备也不是都在额定工作状态。对于中小隧道（隧道长度在2km以下），可用400/230V三相四线系统两端送电，选用的导线断面应使末端电压降不超过10%；对于长隧道，如洞内用电设备不多，在选用经济合理的导线断面后，末端电压降未超过允许范围时，仍可按上述规定办，否则应采用6-10KV高压送电。在线路不远处有15KV的农用电可以接入，我们采用800KVA

30、变压器一个进行变压处理后送入隧道，以满足施工需求，铝线采用240mm2。隧道施工总用电量估算1、施工现场动力和照明总用电量2、单考虑动力用电量当照明用电量相对于动力用电量所占比例较少时，为简化计算，可在动力用电量之外再加10%20%，作为施工总用电量，其计算式如下：式中：动施工现场动力设备所需用电量。其他符号含义同上，当使用大型用电设备时，K1可取1.0计算。、施工供电变压器使用一般变压器容量应按电气设备总用量确定，即根据上述估算的施工总用电量来选择变压器，其容量应等于或稍大于施工总用电量，一般在实际使用时，使变压器承受的用电负荷达到额定容量的60%左右为佳。具体可按下述方法进行计算确定。1、

31、配备电动机械的单台电动设备最大容量占总用量的1/5及以下时，变压器最大容量Se为：Se=11/cos （kw）2、配备电动机械的单台最大容量占总用电量的1/5以上时，变压器最大容量Se为：Se=511/cos （kw）式中：配备电动机械的单台最大一台的容量与总用电量的比值。通风供电设备配置表序号机械（工种）规格型号单位数量备注1空压机4L(1)-20/8台45每洞口2凿岩机YT28台20303钢管20cm米按需4轴流风机SDF(C)-NO12.5台15PVC风管1000米按需6变压器800KVA台17铝线240mm2m按需8电工、机修工人2四、开挖资源配置根据钻爆设计，考虑最小抵抗线、周边眼间

32、距、装药的不耦合系数后，我们可以计算得出上台阶炮眼级围岩157个，级围岩161个，级围岩177个，下台阶炮眼级围岩89个，级围岩95个，级围岩99个。我们按照炮眼数量最多的级围岩177个来进行计算。图中是隧道施工常见的简易钻和YT28气腿式凿岩机，我们从上台阶的简易钻眼台架可以看出，它是分三层的，顶层可容纳6台凿岩机，中间层4台，下层6台，同时最多可容纳16台凿岩机进行工作，每台凿岩机配置1个工人。凿岩机各级围岩钻设炮眼所需时间见下表。 凿岩机效率计算表围岩（上台阶）月进度炮眼数量炮眼深度耗时（min）级围岩1201573.3260级围岩701613240级围岩401771.8160按照前面空

33、压机站的计算，我们每台空压机可同时带6台风枪，在上台阶只用了16把风枪，所以可以同时进行下台阶和仰拱的炮眼钻设。爆破完成后，需要进行装渣运输。装碴机械的选择应使之能在开挖断面内高效作业，并和运输机械相匹配，灵活方便，污染小，维修费用低。出碴量应为开挖后的松散碴体积，装碴数量可按下式计算（理论计算）：V=RSL式中：V单循环爆破后石碴数量，m；R岩体膨胀系数，一般情况下级围岩1.3，级围岩1.6，级围岩1.7；为超挖系数，一般采用1.151.25，我们这里取中间值1.2；L为设计循环进尺，m；S开挖断面面积，；出碴方量计算围岩（上台阶）进尺（m）膨胀系数R断面面积出碴量（m）级围岩3.31.36

34、8.5352.6级围岩31.670.5406.1级围岩1.81.774.4273.2运输设备的配套应首先考虑隧道施工环境的要求，根据技术条件与经济条件选择设备的型号，在满足施工环境要求的前提下应尽可能地选择运输方量较大的运输设备；在数量确定上应保证装碴设备随时保持装碴作业，不能出现装碴设备等车现象。根据本项目工程实际情况，隧道洞内出碴采用无轨运输方式，2mZL40型轮胎式装载机装碴，自卸汽车运碴至弃碴场。隧道施工供电，包括生产用电(含电动机机械用电和施工照明用电)及生活用电等。施工供电首先要确定总用电量，以便选用合适的发电机、变压器、各类配电开关设备和线路导线，以做到安全、可靠地供电、节约用电

35、、减少投资等。按照级围岩406m的出碴量，我们来计算需要多少的装载机和自卸车配合。装载机的斗容量为2m，工作循环时间20s，考虑必须的休息和低负荷工作时间，每小时可装载130m。如果在2小时内把碴装上自卸车运出隧道，则需要2台2mZL40型轮胎式装载机。我们一般采用的是20 m的自卸车进行出碴作业，考虑松散系数，实际每车可装16 m。他的作业时间由装车时间t1，负荷运输时间t2，空返时间t3组成，分别计算如下2辆装载机装满1车需要时间的时间t1=20*60/(2*130)=9min；从隧道到碴场按照2km计算,时速按20km/h计算，则t2=2/20=10min；空返时间t3，时速按30km/

36、h计算，则t2=2/30=7min；考虑中间可能出现的等待和卸车时间5min，则t总=9+10+7+5=31min。则出碴406m需要车辆数=406/20=26辆，考虑在3小时内把碴出完，则需要26*31/(3*60)=4.8辆=5辆另需要配置一台挖掘机进行找顶排险和仰拱出碴，一般选择225以上的挖掘机，并配置1个破碎头，进行欠挖的开凿。 开挖资源配置表序号机械（工种）规格型号单位数量备注1凿岩机YT28台20302爆破员人13风枪班个16254挖掘机225以上台1带破碎头5装载机2mZL40台26机械司机个3特种作业人员7自卸车20 m台58汽车司机个5五、初支配置隧道初期支护，包括喷射混凝

37、土、挂钢筋网、立架、锚杆钻设与注浆，涉及到的机械设备和人员比较多，在施工过程中须合理配置，高效率的施工，杜绝出现人等机、机等料、或者机械低负荷工作的情况发生。喷射混凝土采用的是湿喷机，比较好的是成都中铁岩锋TK500型，每小时能够喷射混凝土5m，一般要求在3小时内把混凝土喷射完，则需要30.1/5/3=2台湿喷机，配合工人按照每台3人计算则需要6人。若是下台阶两侧同时进行喷射混凝土作业，则另需增加1台湿喷机和3个工人才能满足需求。混凝土喷射量计算表（注：考虑超挖系数1.2和回弹量50%。）围岩（上台阶）进尺（m）混凝土厚延米面积砼（m）级围岩3.30.1221.7715.5级围岩30.2522

38、.3430.1级围岩1.80.2822.7420.625中空锚杆和22砂浆锚杆一般采用YT28凿岩机进行钻设， 1:1的水泥浆和M20水泥砂浆均可采用HS-6注浆机，由于每循环需要的注浆量较少，2台即可满足需求。 初支资源配置表序号机械（工种）规格型号单位数量备注1凿岩机YT28台20与开挖班共用2湿喷机岩锋TK500台33喷砼班个154立架班105注浆机HS-6台26注浆班6六、防排水资源配置防排水施工主要的工作任务是进行土工布和防水板的挂设，需要制作一个简易防水板台架来配合施工，上面配置1台卷扬机用以提升材料，土工布的挂设采用的是射钉枪，防水板用热熔垫圈与土工布连接，防水板与防水板搭接则采

39、用爬焊机。等到防水板焊接好后要进行气密性实验。 防排水源配置表序号机械（工种）规格型号单位数量备注1简易防水板台架台1带卷扬机2热合焊接机台23热风焊接机台24射钉枪把若干5打气筒个16压力表个17检漏器个18工人个3七、二衬资源配置隧道二次衬砌是最后的一个施工环节，所需要的人员和机械设备也是最多的，分为模板班、钢筋班、混凝土班。隧道的钢筋作业与普通房建、桥梁作业的程序差不多，也是需要调直机、切断机、弯曲机、电焊机等，按需配置钢筋工、电工、机修工，设备应有备份，防止出现一台机械损坏影响其他机械的正常运转。隧道二衬钢筋的绑扎是利用防水板简易台架做工作平台，运输采用的是平板车。钢筋绑扎完成后，即可

40、进行二衬台车的就位、调整，纵向侧边空处采用小木板封闭。灌注混凝土采用的是混凝土拖式地泵，一般采用80或者90泵。 二衬资源配置表序号机械（工种）规格型号单位数量备注1二衬台车台12混凝土泵90KW台13混凝土工个84钢筋工个85模板工个66钢筋调直机台27钢筋弯曲机台18钢筋切断机台19电焊机台3八、管理辅助人员如上所述，每个隧道队伍在正常施工情况下需要大约100110个工人（包括司机），大型机械设备数十台，管理难度非常大，需要按照班组设置工班长，分级管理，另须配置电工、实验工、测量工、机修工进行全隧道的施工管理，还要有厨师、生活车辆等。 管理辅助资源配置表序号机械（工种）规格型号单位数量备注

41、1管理人员个82电工个13实验工个24测量工个25机修工个26厨师个57生活车辆台3 2.3 施工场地布置 弃碴场 材料库 隧道施工生产房屋和生产设施 隧道工地生活房屋隧道施工主要占用场地 弃碴场宜设在空地的低洼处，尽量少占用农田。 如无弃碴场地而弃于河道中，应满足水流畅通和通航要求；并应检查各种水位时弃碴是否会影响本岸和彼岸坡面稳定。 运距不远时可考虑弃碴做洞外路基填方和桥头路堤填土，考虑弃碴做施工场地的填筑及填补沟壑造田。 注意环境保护。 2.3 施工场地布置（1）弃碴场 材料运进工地方便，易于卸车 靠近使用地点 注意防洪、防潮及防火的要求 便于加工搬运和施工使用2.3 施工场地布置（2）

42、材料库 大宗材料（如砂、石料、水泥、木材、钢材等）的存放地点（砂、石料堆放场地，水泥仓库，木材仓库，钢材仓库）及木材、钢材加工场地的布置，应考虑： 通风机房和空压机房应靠近洞口，尽量缩短管道长度。 搅拌机应尽量靠近洞口，靠近砂石料，便于装车运输。 炸药和雷管要分别存放。 隧道施工机械场所，要求便道可直达，用电用水方便。 临时道路通畅，行政管理和生活福利设施方便生产、生活。 2.3 施工场地布置（3）隧道施工生产房屋和生产设施 （4）隧道工地生活房屋的布置2.3 施工场地布置 生活用房要与洞口保持一定距离，以保证工人和工作人员有一个较安静的休息环境，但又不宜过远及工人上下班行走方便。洞口临时房屋

43、应修建在没有地质灾害和洪涝灾害的地点。 总而言之，隧道施工场地布置要尽量做到“占山不占地、占地不占田、修路又造田”。十月 2299变 压 器 房十月 22100空 压 机 房十月 22101钢 筋 加 工 棚十月 22102火 工 品 仓 库十月 22103十月 22104十月 22105 施工进度计划反映了最佳施工方案在时间上的安排，采用先进的计划理论和计算方法，综合平衡进度计划，使工期、成本、资源等通过优化调整达到既定目标。在此基础上，编制相应的人力和时间安排计划，资源需要计划，施工准备计划。 即优化的“工”“料”“机” 配置2.4 施工进度计划概念 2.4 施工进度计划 1.将隧道工程对

44、象的施工划分工序 2.计算各工序的工程量 3.计算各工序的劳动量和机械台班量 4.计算各工序的生产周期 5.安排各工序的施工进度 6.检查和调整施工进度计划 7.隧道施工资源需求量计划及其它图表 8.特殊地段的施工进度图绘制隧道施工进度计划编制步骤2.4 施工进度计划以洞口工程为例，划分的工序包括：1. 土石方工程：一般包括洞口排水系统，消除洞口上方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石，拉槽等；2. 洞口支挡工程：包括边坡、仰坡等；3. 洞门工程：包括开挖进洞、基础开挖，端墙施工等；4. 其它工程：包括绿化，洞门装饰等。2.4.1 划分工序 2.4 施工进度计划 工序列好以后，即可根据施工图纸及有

45、关工程数量的计算规则，按照施工顺序的排列，计算工程数量。2.4.2 工程数量计算 2.4 施工进度计划 劳动量：工程量与相应的时间定额的乘积。 劳动量可以是劳动力数量与生产周期的乘积，也可以是机械台数与生产周期的乘积。 人工操作时叫劳动量，机械操作时叫作业量。2.4.3 计算各工序的劳动量或机械台班数量 2.4 施工进度计划劳动量可按下式计算： 劳动量的计量单位，对于人工为“工日”，对于机械则为“台班”。计算劳动量时，应根据现行的相应定额(施工定额或预算定额)计算。 2.4 施工进度计划 以施工单位的人力、机械数量来确定完成该劳动量所需的持续时间(周期)，有两种计算方法： 工程量/产量定额 工

46、程量时间定额 对生产周期起控制作用的那个劳动量称为主导劳动量。一般取生产周期较长的劳动量作为主导劳动量，如新奥法施工的主导劳动量是爆破掘进，而衬砌、铺底等不是。2.4.4 生产周期计算2.4 施工进度计划 施工进度计划的表现形式施工进度计划一般采用施工进度图的形式表示，施工进度图表现形式： 2.4.5 施工进度图的编制 横道图法 垂直图法 网络图法 2.4 施工进度计划(1)横道图优点：简单、直观；缺点：各工序相互关系不明确、施工里程不明确。横道图图例1 2.4 施工进度计划横道图图例22.4 施工进度计划（2）垂直图2.4 施工进度计划垂直图评价 优点：表示整座隧道的施工过程,各工序关系，施

47、工的紧凑程度和施工进度都十分清楚；工程的分布情况和施工日期一目了然。 缺点：反映不出某工序对整个进度的影响程度；不能明确表达哪些是关键工序；计划安排的优劣程度很难评价；不能使用计算机进行优化。2.4 施工进度计划(3)网络图 网络图：是一种表示整个计划中各道工序（或工作）的先后次序，相互逻辑关系和所需时间的网状矢线图。 从定义可以看出，网络图应该能够反映出各工序的施工顺序，相互关系。 如混凝土施工有支模板、扎钢筋、浇混凝土三道工序，施工顺序为：支模（a） 扎筋（b）浇混凝土（c）。施工进度计划网络图图例1 2.4 施工进度计划优点：能清楚地反映出各个工序之间的相互关系，从而可以通过计算机进行优

48、化。缺点：不直观施工进度计划网络图图例2 2.4 施工进度计划 三种表达方式的比较 由于隧道施工具有循环的特点，钻爆或掘进工作以重复循环的方式展开，其具体的工序并不多，所以在横道图、垂直图与网络图这三种方式中，前两种以其简洁、直观、方便的特点在隧道工程中普遍采用。 四、新奥法简介十月 22121一、新奥法（NATM）概述二、新奥法施工的基本程序三、新奥法施工的基本原则四、新奥法与传统的矿山法的主要区别五、需要采用超前支护或预先进行注浆加固的情形一、新奥法（NATM）概述“新奥法”，即奥地利隧道施工新方法，是奥地利隧道学家腊布希维兹教授在总结锚喷支护技术的基础上首先提出的，简称为NATM (Ne

49、w Austrian Tunnelling Method）、它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，采用锚杆和喷射混凝土作为初期支护，把理论、量测和经验结合在一起，达到坑道的基本稳定，待隧道开挖成形后，再逐步地施作内层衬砌作为安全储备，以保持隧道长期稳定的施工方法。同时又是一系列指导设计和施工的原则。新奥法主要采用锚杆和喷射混凝土作为维护围岩稳定的初期支护，以帮助围岩获得初步稳定，施作后的锚喷支护即成为永久性承载结构的一部分而不予拆除，然后在此基础上再施作内层衬砌作为安全储备（内层衬砌也称为后期支护）。初期支护、内层衬砌与围岩三者共同构成了永久的隧道结构承载体系。 十月 22124新奥法三大要

50、素 ？光面爆破喷锚支护监控量测(一)新奥法的基本要点可归纳如下： 1岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。新奥法将围岩视为隧道承载构件的一部分，因此，施工时应尽可能全断面掘进，以减少隧道周边围岩应力的扰动，并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动，以保全其整体性。同时注意隧道表面尽可能平滑，避免局部应力集中。十月 22126 2为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致

51、过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加施作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。十月 22127 3、为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。 4允许围岩由一定量的变形，以利于发挥围岩的固有强度。同时隧道的支护结构，也应具有预定的变形量，以缓和隧道压力。 十月 22128二、新奥法施工的基本程序三、新奥法施工的基本原则“少扰动、早支护（锚喷）、勤量测、紧封闭” （1）少扰动，是指在进行隧

52、道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。 （2）早支护（早锚喷），是指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。 （3）勤量测，是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩（或围岩加支护）的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法，确保施工安全和顺利进行。（4）紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减，尤其是对于易风化的软弱围岩。另一方面更为重要的是指要适时对围岩施作封闭形支护，而且可以使支护和围岩能进入良好的共同工作状态。四、新奥法与传统的矿山法的区别（一）传统矿山法（背板

53、法）简介（二）传统矿山法施工的基本程序（三）传统矿山法典型工法（五）传统矿山法施工的基本原则（四）钢木支撑（六）传统矿山法的优缺点（七）新奥法与传统的矿山法的主要区别（一）传统矿山法（背板法）简介“传统矿山法”是采用木构件或钢构件作为临时支撑，抵抗围岩变形，承受围岩压力，获得坑道的临时稳定，待隧道开挖成形后，再逐步地将临时支撑撤换下来，而代之以整体式单层衬砌作为永久性支护的施工方法。它是人们在长期的施工实践中逐步自然发展起来的。（二）传统矿山法施工的基本程序（三）传统矿山法典型工法1、漏斗棚架法2、上下导坑先拱后墙法1、漏斗棚架法（下导坑漏斗棚架法、下导坑先墙后拱法） 它是硬岩层中修筑隧道的一

54、种基本的传统方法，也是我国20世纪80年代前修筑公路、铁路隧道采用得最广泛的方法之一。 下导坑的形状一般为梯形，坚硬围岩中也可用矩形。其宽度2. 83.0m。（铺单运输线）或3. 84. 4m（铺双运输线），高度视装渣机装载高度而定，一般约2. 83. 0m，见图10. 3. 2。在中长隧道中为运输畅通多采用双线导坑。 采用漏斗棚架法施工时应注意如下问题： 下导坑开挖是领先工序，它的开挖速度直接影响整个隧道的施工进度，因此，要千方百计予以保证。漏斗棚架是卸、装渣的关键结构，必须具有足够的强度和刚度以承受爆破时石渣的冲击作用。挑顶时如发现拱顶有坍塌的预兆，应立即用圆木支顶住。 漏斗棚架法施工的优

55、点： 便于人力、小型机具开挖；挑顶、扩大的石渣通过漏斗棚架装车，效率高，节省人力和机械；工作面多，可以安排较多的人力和机具进行平行作业，加快施工进度。漏斗棚架法的缺点： 设置棚架需消耗大量木材和钢材；断面分块多，对围岩扰动大，而且拱顶围岩暴露过长，所以，只适用于较稳定围岩；工作面多虽可平行作业，但相互干扰大，尤其刷帮开挖容易损坏风、水管、电力线和堵塞运输 2、上下导坑先拱后墙法是软地层中修筑隧道的一种基本的传统方法，也是我国以往修筑隧道采用得最广泛的方法之一。 （拱圈支承法）优点缺点衬砌整体性差，开挖两个导坑成本高、速度慢。拱部围岩暴露时间短，开挖马口、灌注边墙都是在拱圈保护下进行的，施工安全

56、，能适用于较软弱的围岩。上下导坑法施工（四）钢木支撑1、钢支撑2、木支撑 1、钢支撑钢支撑具有承载力大，经久耐用，倒用次数多，占用空间小，节约木材等优点；但一次投资，费用高，比木支撑重，装拆不便。一般适于在围岩压力较大的隧道施工中使用。钢支撑一般采用1020号工字钢、槽钢、828kg/m的钢轨等制成，其形式有钢框架、钢拱架、全断面钢拱架、无腿钢拱支撑等。 钢支撑的间距应根据围岩压力的大小和支撑杆件的断面尺寸计算分析，并参照工程类比予以确定，一般为0.612m。各排钢拱之间应用槽钢、角钢等做好纵向联结，保证支撑的纵向稳定。对于围岩压力很大而施工困难的地段，可将钢拱架焊接为整体，与锚喷支护联合使用

57、，或完全埋入混凝土衬砌中，成为永久支护的一部分。在此情况下，为了增强钢拱架与混凝土的勃结力，多采用螺纹钢筋焊接制成的花拱。为了适应隧道爆破后岩面轮廓凹凸起伏较大的情况，有的施工单位也采用不规则多边形钢拱架与喷射混凝土联合支护。 2、木支撑 木支撑是传统的支撑方式，它具有易加工、质量轻、拆装运输方便等优点。其形式主要有框架或半框架式支撑、拱形支撑、无腿支撑等。可用于导坑、拱部扩大、挖底、马口、下导坑漏斗棚架以及洞口等部位的支撑，各部位的支撑均各有其特点，但又大同小异，比较复杂的是拱部扩大支撑。 木支撑一般使用圆木、梁、柱等主要杆件的直径不应小于20cm，纵撑等杆件应不小于15cm，木板厚度不小于

58、5cm。木材应使用坚固、有弹性、无显著节疤、无破裂多节的松木和杉木，脆性木材不宜使用。 由于木支撑易损坏，倒用次数少，利用率低，消耗大量木材，且占用净空多，不利于机械化施工，故应尽量不用。只宜在抢险应急场合用之。 （五）传统矿山法施工的基本原则“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。 （六）传统矿山法的优缺点传统矿山法将围岩与整体式厚衬砌之间的关系等同于地上的“荷载（围岩）结构（衬砌）”力学体系。它作为一种维持坑道稳定的措施，是很直观和奏效的，也容易被施工人员理解和掌握。 因此直至现在，这种方法常被应用于不便采用锚喷支护的隧道中，或处理坍方等。传统矿山法的一些施工原则也得以继承和发展，如曾经使用过

59、的“插板法”和现在经常使用的“超前管棚法”及“顶管法”，可以说是传统矿山法改进和松弛荷载理论发展的极至。但由于衬砌的实际工作状态很难与设计工作状态一致，以及临时支撑存在的一些缺陷等，在一定程度上限制了它的发展和应用。 （七）新奥法与传统的矿山法的主要区别这不仅仅是技术手段上的不同，更重要的是对工程问题认识的不同、理论解释的不同和施工原则的不同。新奥法与传统的矿山法的主要区别在于支护方式的不同。新奥法的锚喷初期支护与传统矿山法的钢木构件临时支撑相比较，具有显著的灵活性、及时性、密贴性、深入性、柔韧性、封闭性等工程特点。它强调采用锚喷支护，而不大量采用钢、木支撑；强调要及早闭合支护环；提倡采用复合

60、式衬砌，而不是采用刚度较大的单层衬砌；要求加强施工量测等。它是人们对隧道及地下工程问题认识和理解的一次重要进步，也是人们对隧道及地下工程理论的继承和发展。 五、需要采用超前支护或预先进行注浆加固的情形当隧道围岩软弱破碎，而地应力也很大时，无论是浅埋还是深埋，围岩都表现为较强的流变性，随时会发生坍塌，有时甚至不挖自坍，工作面不稳定，难以形成自然拱。此类情形，施工就不能顺作，而应当按“先支护后开挖”的逆作程序进行。必要时还应当先对围岩进行注浆加固，然后开挖。“先支护（或先加固）、后开挖，逆序施作；短进尺、弱爆破，万勿冒进；强支护、快衬砌，适时封闭；重观察、勤量测，莫等坍方；锚喷行、钢架好，拱部注浆