T公路隧道工程2

第七章隧道施工方法一、隧道施工方法的概念二、隧道工程施工的特点三、隧道施工应遵循的基本原则四、隧道施工方法

隧道施工方法是开挖方式、开挖方法、支护方式、洞内运输方式、辅助方法和通风方式等的总称。开挖方式是指爆破开挖、掘进机开挖、人力开挖等开挖手段。开挖方法是指全断面法、台阶法、导坑法、分部法等开挖方法。支护方式有锚杆、喷射混凝土、钢支撑、钢筋网、构件支撑等。洞内运输方式有无轨式和有轨道式。辅助方法主要是指在稳固开挖面和处治涌水的超前锚杆、小导管、管棚、药液注浆、冻结、混凝土注浆等。一、隧道施工方法的概念

隐蔽性大作业的循环性强作业空间有限作业的综合性二、隧道工程施工的特点

施工是动态的作业环境恶劣作业的风险性大气候影响小三、隧道施工应遵循的基本原则归纳起来，施工中不管采用哪种方法，都必须遵循的基本技术原则是(1)因为围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工中充分保护和爱护围岩(2)为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形(3)变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的(4)在施工中，必须进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的量测信息，以指导施工和设计(5)在选择支护手段时，一般应选择能大面积的、牢固的与围岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段(6)要特别注意，隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程(7)在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要的(8)在隧道施工过程中，必须建立设计—施工检验—地质预测—量测反馈—修正设计的一体化的施工管理系统，以不断地提高和完善隧道施工技术上述隧道施工的基本原则可扼要地概括为：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。四、隧道施工方法根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展，隧道施工方法可按以下方式分类：矿山法因最早应用于矿石开采而得名，由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。

掘进机法包括隧道掘进机(TunnelBoringMachine，简写为(T.B.M.)法和盾构掘进机法。前者应用于岩石地层，后者则主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。沉管法、明挖法等则是用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭隧道。

隧道施工过程和方法是多种多样的，目前在我们经常采用的大致有全断面法、台阶法(长台阶法、短台阶法、超短台阶法）和分部开挖法(环形开挖留核心土法、中隔壁法（单侧壁导坑法、CD法)、双侧壁导坑法(眼镜法))。在当前的施工实践中，采用最多的方法是台阶法，其次是全断面法。在大断面隧道中，单侧壁导坑(中隔壁法)和双侧壁导坑(眼镜法)采用较多。

（一）全断面开挖法全断面开挖法是按设计开挖断面一次开挖成型(图7-1)。1.全断面法施工的顺序(1)施工准备完成后，用钻孔台车钻眼，然后装药，联接起爆网路(2)退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面(3)进行通风、撒水，排烟、降尘(4)排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土(5)用装碴机将石碴装入矿车或运输机，运出洞外(6)安设边墙锚杆和喷混凝土(7)必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土(8)开始下一轮循环(9)在初次支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌注内层衬砌图7-1全断面开挖法1-全断面开挖法;2-锚喷支护;3-模筑混凝土衬砌2.适用条件件全断面法法适用于于岩层覆覆盖条件件简单、、岩质较较均匀的的硬岩中中。3.全断面开开挖法的的优缺点点优点有较大的的工作空空间，适适用于大大型配套套机械化化施工，，施工速速度较快快，且因因单工作作面作业业，便于于施工组组织和管管理。有有较大的的断面进进尺比(即开挖断断面面积积与掘进进进尺之之比)，可获得得较好的的爆破效效果，且且爆破对对围岩的的震动次次数相对对较少，，有利于于围岩的的稳定。。一般应应尽量采采用全断断面开挖挖法。缺点要求进行行分段装装药，严严格的控控制爆破破设计，，尤其是是对于稳稳定性较较差的围围岩。因因开挖面面大，围围岩相对对稳定性性降低，，且每循循环工作作量相对对较大，，因此要要求具有有较强的的开挖、、出渣能能力和相相应的支支护能力力。(二)台阶开挖挖法台阶开挖挖法一般般是将设设计断面面分上半断面面和下半断面面两次开挖挖成型。。台阶法法包括长台阶法法、短台台阶法和超短台阶阶法等三种，，其划分分是根据据台阶长长度来决决定如图图7-2所示。至于施工工中究竟竟应采用用何种台台阶法，，要根据据以下两两个条件件来决定定：初次支护护形成闭闭合断面面的时间间要求，，围岩越越差，闭闭合时间间要求越越短上断面施施工所用用的开挖挖、支护护、出碴碴等机械械设备施施工场地地大小的的要求在软弱围围岩中应应以前一一条件为为主，兼兼顾后者者，确保保施工安安全。在在围岩条条件较好好时，主主要考虑虑是如何何更好地地发挥机机械效率率．保证证施工的的经济性性，故只只要考虑虑后一条条件。图7-2台阶法施工形形式长台阶法上、下断面相相距较远，一一般上台阶超超前50m以上或大于5倍洞跨。施工工时上下部可可配属同类机机械进行平行行作业，当机机械不足时也也可用一套机机械设备交替替作业，即在在上半断面开开挖一个进尺尺，然后再在在下断面开挖挖一个进尺。。当隧道长度度较短时，亦亦可先将上半半断面全部挖挖通后，再进进行下半断面面施工，即为为半断面法。长台阶法的作作业顺序为：上半断面开挖挖：用钻孔台车钻钻眼、装药爆爆破，地层较较软时亦可用用挖掘机开挖挖安设锚杆和钢钢筋网，必要要时加设钢支支撑、喷射混混凝土(2)优缺点及适用用条件：有足够的工工作空间和相相当的施工速速度，上部开开挖支护后，，下部作业就就较为安全，，但上下部作作业有一定的的干扰。相对对于全断面法法来说，长台台阶法一次开开挖的断面和和高度都比较较小，只需配配备中型钻孔孔台车即可施施工。凡是在在全断面法中中开挖面不能能自稳，但围围岩坚硬不要要用底拱封闭闭断面的情况况，都可采用用长台阶法。。用推铲机将石石碴推运到台台阶下，再由由装载机装入入车内运至洞洞外下半断面开挖挖：用钻孔台车钻钻眼、装药爆爆破、装碴直直接运至洞外外安设边墙锚杆杆(必要时)和喷混凝土用反铲挖掘机机开挖水沟，，喷底部混凝凝土2.短台阶法台阶长度小于于5倍但大于1～1.5倍洞跨。上下下断面采用平平行作业。短台阶法的作作业顺序和长长台阶相同优缺点及适用用条件：短台阶法可可缩短支护结结构闭合的时时间，改善初初次支护的受受力条件，有有利于控制隧隧道收敛速度度和量值，Ⅰ～Ⅴ级围岩都能采采用，尤其运运用于Ⅳ、Ⅴ级围岩，是新新奥法施工中中经常采用的的方法。缺点点是上台阶出出碴时对下半半断面施工的的干扰较大，，不能全部平平行作业。3.超短台阶法上台阶仅超前前3～5m，只能采用交交替作业。(1)超短台阶法施施工作业顺序序用一台停在台台阶下的长臂臂挖掘机或单单臂掘进机开开挖上半断面面至一个进尺尺安设拱部锚杆杆、钢筋网或或钢支撑，喷喷拱部混凝土土用同一台机械械开挖下半断断面至一个进进尺。安设边边墙锚杆、钢钢筋网或接长长钢支撑，喷喷边墙混凝土土(必要时加喷拱拱部混凝土)开挖水沟、安安设底部钢支支撑，喷底拱拱混凝土。灌灌注内层衬砌砌(2)优缺点及适用用条件由于超短台阶阶法初次支护护全断面闭合合时间更短，，更有利于控控制围岩变形形、更有效的的控制地表沉沉陷。所以，，超短台阶法法适用于膨胀胀性围岩和土土质围岩，要要求及早闭合合断面的场合合。当然，也也适用于机械械化程度不高高的各类围岩岩地段。缺点点是上下断面面相距较近，，机械设备集集中，作业时时相互干扰较较大生产效率率较低，施工工速度较慢。。在软弱围岩岩中施工时，，应特别注意意开挖工作面面的稳定性，，必要时可对对开挖面进行行预加固或预预支护。(三)分部开挖法分部开挖法是是将隧道断面面分部开挖逐逐步成型，且且一般将某部部超前开挖，，故也可称为为导坑超前开开挖法。分部部开挖法可分分为三种变化化方案：台阶分部开挖挖法、单侧壁壁导坑法、双双侧壁导坑法法，见图7-3、图7-4、图7-5。1.台阶分部开挖挖法(又称环形开挖挖留核心土法法)(1)开挖面分部形形式一般将断面分分成为环形拱拱部、上部核核心土、下部部台阶等三部部分。图7-3环形开挖留核核心土法示意意图(3)优缺点及适用用条件能迅速及时地地建造拱部初初次支护，开开挖工作面稳稳定性好。核核心土和下部部开挖都是在在拱部初次支支护保护下进进行的，施工工安全性好。。这种方法适适用于一般土土质或易坍塌塌的软弱围岩岩中。(2)施工作业顺序序用人工或单臂臂进机开挖环环形拱部。或或根据断面的的大小，环形形拱部又可分分成几块交替替开挖安设拱部锚杆杆、钢筋网或或钢支撑、喷喷混凝土在拱部初次支支护保护下，，用挖掘机或或单臂掘进机机开挖核心土土和下台阶，，随时接长钢钢支撑和喷混混凝土、封底底根据初次支护护变形情况或或施工安排建建造内层衬砌砌2.单侧壁导坑法法图7-4中隔壁法（CD法）与交叉中中隔壁法（CRD法）示意图CRD工法超浅埋大大跨度施工技技术开挖面分部形形式一般将断面分分成侧壁导坑坑、上台阶、、下台阶，见见图7-4。侧壁导坑尺尺寸应本着充充分利用台阶阶的支撑作用用，并考虑机机械设备和施施工条件而定定。(2)优缺点及适用用条件单侧壁导坑法法是将断面横横向分成3块或4块，每步开挖挖的宽度较小小，而且封闭闭型的导坑初初次支护承载载能力大，所所以，单侧壁壁导坑法适用用于断面跨度度大，地表沉沉陷难于控制制的软弱松散散围岩中。3.双侧壁导坑法法(又称眼镜工法法)(1)开挖面分部形形式一般将断面分分成四块：左左、右侧壁导导坑1、上部核心土土2、下台阶3，见图7-5。导坑尺寸拟拟定的原则同同前，但宽度度不宜超过断断面最大跨度度的1/3。左、右侧导导坑错开的距距离，应根据据开挖一侧导导坑所引起的的围岩应力重重分布的影响响不致波及另另一侧已成导导坑的原则确确定。(2)施工作业顺序序开挖一侧导坑坑，并及时地地将其初次支支护闭合相隔适当距离离后开挖另一一侧导坑，并并建造初次支支护开挖上部核心心土，建造拱拱部初次支护护，拱脚支承承在两侧壁导导坑的初次支支护上(3)优缺点及适用用条件当隧道跨度很很大，地表沉沉陷要求严格格，围岩条件件特别差，单单侧壁导坑法法难以控制围围岩变形时，，可采用双侧侧壁导坑法。。现场实测表表明，双侧壁壁导坑法所引引起的地表沉沉陷仅为短台台阶法的1/2。双侧壁导坑坑法虽然开挖挖断面分块多多，扰动大，，初次支护全全断面闭合的的时间长，但但每个分块都都是在开挖后后立即各自闭闭合的，所以以在施工中间间变形几乎不不发展。双侧侧壁导坑法施施工安全，但但速度较慢，，成本较高。。开挖下台阶，，建造底部的的初次支护，，使初次支护护全断面闭合合拆除导坑临空空部分的初次次支护建造内层衬砌砌图7-5双侧壁导坑法法示意图三线大跨隧道道双侧壁导坑坑法施工（四）连体隧隧道施工方法法连拱隧道一般般具有埋深浅浅、跨度大、、地质条件复复杂、受雨季季地表水影响响大的特点，，一般采用中中导洞法施工工，由于按两两个独立单洞洞考虑的开挖挖法成功经验验很少，应慎慎重采用。中导洞法开挖挖均宜先贯通通中导洞、浇浇筑中隔墙，，然后依次开开挖主洞。根据两侧主洞洞开挖方法的的差异中导洞洞法又可细分分为“先左洞洞后右洞开挖挖法”、“中中导洞-两侧下导洞开开挖法”、““中导洞-正洞台阶开挖挖法”、“中中导洞-双侧壁三导洞洞开挖法”。。图7-6先左洞后右洞洞开挖法示意意图图7-7中导洞-正洞台阶开挖挖法示意图图7-8中导洞-双侧壁三导洞洞开挖法示意意图（四）小净距距隧道施工方方法应综合考虑小小净距隧道工工程地质、水水文地质条件件、隧道断面面形式、尺寸寸、埋深、施施工机械设备备、工效、工工序转换和工工序配合等因因素制定施工工单项技术方方案，方案应应遵循“少扰扰动、快加固固、勤量测、、早封闭”的的原则，将中中岩柱的稳定定与加固作为为小净距隧道道的施工重点点，严格贯彻彻设计意图。。先行洞的开挖挖可采用与分分离隧道相同同的施工方法法，但应重视视爆破振动对对中岩柱的影影响。后行洞洞的开挖，当当采用中隔壁壁法时，宜先先开挖靠近中中岩墙侧。图7-9先行洞全断面面法-后行洞台阶法法示意图图7-10先行洞台阶法法-后行洞中隔壁壁法示意图图7-11先行洞中隔壁壁法-后行洞中隔壁壁法示意图1.合理分配建设投资2.动态设计施工工管理3.规避施工工质量通病第八章隧隧道工程建设设管理8隧道施工建设管理理

8.1合合理理分配建设投投资象重视工程结结构一样重视视超前预报象重视主体工工程一样重视视附属工程象重视建设时时期一样重视视运管时期8隧道施工建设管理理

8.1合合理理分配建设投投资8.1.1象重视工程结结构一样重视视超前预报由于本隧道黄黄土状土发育育，对黄土中中溶洞和陷穴穴暂未有揭示示。另外，隧隧道穿越多条条断层破碎带带，尤其是F7断层规模模较大。这些些不良地质问问题均需要在在施工中依靠靠超前地质预预报进一步探探明验证，这对于降降低工程风风险、节约约工程造价价都大有益益处，这些些工作与工工程结构本本身同样重重要，由此此而付出的的经济代价价、工期代代价都是值值得的。8隧道施工建设管管理

8.1合合理分分配建设投投资8.1.2象重视主体体工程一样样重视附属属工程隧道防排水水的质量好好坏对主体体结构工程程有着至关关重要的影响响，尤其是是黄土隧道道中的防排排水工程，，如果防水水不利、排排水不畅，，在衬砌背背后形成较较大的水压压，使隧道道黄土围岩岩物理力学学性质发生生突变，围围岩荷载变变大，地基基承载力下下降，使隧隧道衬砌出出现变形裂裂缝、整体体沉降等诸诸多工程问问题，后期期处理难度度极大。8隧道施工建设管管理

8.1合合理分分配建设投投资8.1.2象重视主体体工程一样样重视附属属工程通风、照明明、消防、、配电等工工程使隧道道成为一个个安全、舒舒适、顺畅畅的通行环环境，其重重要性不亚亚于主体工工程结构。。相关设备备应满足技技术先进、、性能可靠靠、节约能能源、可维维护性强的的要求。8隧道施工建设管管理

8.1合合理分分配建设投投资8.1.3象重视建设设时期一样样重视运管管时期隧道工程与与其它工程程一样，同同样面临着着重建设轻轻管理的现现实。维修修养护工作作跟不上，，对于隧道道工程的运运营安全、、使用寿命命都会形成成很大影响响。运营管管理时期的的维修养护护成本是全全寿命周期期成本的重重要组成部部分，必须须加以重视视。8隧道施工建设管管理

8.2动动态设设计施工管管理选择合适的的方法进行行超前地质质预报加强对监控控量测数据据的分析管管理及时确定变变更方案跟踪验证实实施效果8隧道施工建设管管理

8.2动动态设设计施工管管理8.2.1选择合适的的方法进行行超前地质质预报针对可能存存在的黄土土溶洞、陷陷穴和断层层破碎带的的规模产状状等不良地地质问题，，应分别选选取超前水水平地质钻钻探和地震震波法、反反射波法、、地质雷达达法等一种种或几种综综合物探技技术进行超超前地质预预报。8隧道施工建设管管理

8.2动动态设设计施工管管理8.2.2加强对监控控量测数据据的分析管管理监控量测数数据应有专专人负责按按设计要求求进行采集集、整理、、分析，出出现异常时时应及时将将分析结果果报送业主主、总监办办和设计部门门，以期最最快取得变变更设计方方案。后期期应对所有有数据进行行存档备案案。必要时时可委托第第三方负责责监控量测测工作。8隧道施工建设管管理

8.2动动态设设计施工管管理8.2.3及时确定变变更方案在隧道施工工中，若发发现地质情情况与原设设计不符，，或监控量量测分析结结果出现异异常，应及及时采取一一些必要的的应急措施施，同时将将具体情况况按管理程程序通报给给业主、总总监办、设设计代表，，尽早共同同现场踏勘勘，确定设设计变更方方案。变更更方案的及及时性是现现场最需要要的。8隧道施工建设管管理

8.2动动态设设计施工管管理8.2.4跟踪验证实实施效果在设计变更更方案实施施的过程中中，应时刻刻注意是否否有新的不不利情况出出现，必要要时重新调调整变更方方案。在变变更方案实实施后，应应通过支护护结构内力力、变形等等监控量测测数据分析析验证变更更方案实施施的效果。。8隧道施工建设管管理

8.3规规避施施工质量通通病开挖前期开挖支护期期防排水设施施安装期二次衬砌模模筑期运营设备安安装期8隧道施工建设管管理

8.3规规避施施工质量通通病8.3.1开挖前期：：严格控制管管棚、小导导管的施工工精度，确确保其准确确就位；全程跟踪、、工后检验验确保注浆浆质量可靠靠；合理选取爆爆破参数，，严格控制制超欠挖。。8隧道道施工工建建设设管管理理8.3规规避避施施工工质质量量通通病病8.3.2开挖挖支支护护期期：：严格格控控制制分分部部开开挖挖导导坑坑的的纵纵向向距距离离；；加强强锚锚杆杆等等隐隐蔽蔽工工程程检检验验、、检检测测，，坚坚决决制制止止偷偷工工减减料料行行为为；；初期期支支护护背背后后严严禁禁出出现现空空洞洞；；严禁禁在在初初期期支支护护中中填填塞塞片片石石；；钢拱拱架架（（临临时时））底底脚脚钢钢板板应应落落实实；；