第1部分-隧道设计与施工的基本原则

主讲:李兴高隧道设计与施工北京交大隧道中心2012年隧道设计与施工的基本原则

1、洞门前不设路堑，必须早进晚出，不破坏山体环境。

（1）洞口位置不当，产生偏压的理念。

（2）洞口间距过大，不利管理和节约土地，可以小间距的理念。

（3）优选切削式不受力洞门的理念。

（4）洞口不设深路堑（应小于１０ｍ）的理念。*低于原地面的挖方路基称为路堑

（5）上下行洞口错开，设挡墙防止废气进入另一洞口、气流短路的理念。

（6）美化洞口及周边环境的理念。

（７）洞口段、洞门、明洞之间合理施工方法的理念。

（８）洞口变坡点合理设置的理念。2、全隧道不设变形缝，特殊地段设置诱导缝，8级地震区在洞口段40～50m处设减震缝。3、必须重视岩溶地区的综合地质超前预报，长短结合以短为主，预报范围前方≥30m，隧道周边外1倍洞径，做为工序列入。4、一次支护要强，承受部分水压和全部土荷载，浅埋和海底隧道则承受全部水荷载和土荷载，二次模筑初砌做为安全储备。5、全部采用网构钢拱架，取消型钢拱架，靠近工作面的第一排钢拱架不受力，喷混凝土后的网构拱架承受10倍荷载，工钢则承受4倍荷载，工钢后部混凝土喷不上，容易产生渗漏水。6、一次支护由钢筋网、钢拱架、喷混凝土组成，钢拱架接头联结处设锁脚锚管（灌浆）。7、取消系统锚杆。

软弱地层不设锚杆，只设索脚锚管。

Ⅴ～Ⅵ级围岩不设锚杆。

Ⅲ～Ⅳ级围岩局部破碎设置锚杆和钢筋网。

锚杆在设计计算中是不予考虑。

锚杆是施工时临时加固的手段。

锚杆施作的时空效应很难实现。8、软弱地层必须采用潮喷混凝土，不提倡湿喷混凝土。9、必须采用复合式衬砌结构型式，一次支护和二次模筑衬砌之间必须设半包式防水隔离层，不允许全包(山岭隧道)，采用无钉铺设防水板，无纺布后部必须设置系统排水盲管。水的处理有两个理念：一是以堵为主，限排为辅。二是全堵方案，但要给水有排出的通道。10、取消中部排水沟。11、反对长隧短打。

提倡设置平行导坑，可提高正洞2倍速度。

斜井设置仅是0.5倍的正洞速度。

竖井是0.1～0.3倍的正洞速度。

斜坡道不同于斜井，是无轨运输，仅是0.5倍的正洞速度。

12、正台阶施工不允许分长、中、微台阶，台阶长度为一倍洞径，第一个上台阶高度必须为2.5m，小导管长度为台阶高度加1m。13、支护结构施工必须是一次支护从上向下施作，二次模筑衬砌必须从下向上施作。14、隧道宜近不宜联，可采用小间距隧道，反对双联拱、多连拱，（尽可能）取消盾构隧道的横通道。15、大断面硬岩隧道宜采用小导洞超前爆破，可减震30%，也可采用小TBM超前，钻爆法扩大。隧道及路堑边坡采用光面爆破，不准预裂爆破。全断面开挖改为小TBM超前打通，后部用钻爆法扩大。优点：（1）可以超前预报；（2）爆破减振30%，炸药比全断面爆破减少5—10%；（3）扩大爆破，炮眼利用率为100%，所以提高开挖速度2—3倍；（4）炮眼半孔保存率80%,线形超挖<10cm;

（5）爆破碴堆、碴块均匀、集中，便于快速出碴；（6）纵向爆破冲击波小,对后部工序影响小。16、隧道施工洞口无主扇风机，U形气流射流风机，通风技术。

该技术适用于上下行、分离式双洞隧道。这是打破常规的新模式，取消了在洞口采用大功率主扇压入式向洞内输送新风的模式。采用在洞内横通道之间设置射流风机（15—30KW/台），风机本身产生高速气流（30m／s）的卷吸作用，产生很大的压力差，从而强迫诱导大量新风，在U型风道中产生单向巨大风流，达到换气目的。

19、必须坚持动态设计、动态施工、动态管理，设计人员必须及时修改图纸，必须尊重施工信息。20、设计人员必须提高业务素质，要超越规范，创新设计；有新理念、新创新。应用新技术、新工艺、新材料、新设备、新仪器，反对抄袭图纸。21、要实事求是，确定合理工期，合理造价。不合理工期、不合理造价是造成质量差、工程寿命短及安全事故发生的主要原因。22、要要建建立立循循环环经经济济的的理理念念；；要要有有系系统统地地下下工工程程的的理理念念；；要要有有方方便便运运营营维维修修的的理理念念；；要要有有保保护护环环境境的的理理念念；；要要有有重重视视方方案案设设计计比比选选的的理理念念。。23、隧隧道道顶顶部部允允许许塌塌方方空空洞洞存存在在，，拱拱顶顶上上方方要要有有2m土厚厚保保护护。。24、运运营营的的隧隧道道应应简简化化通通风风、、照照明明、、防防灾灾、、监监控控，，简简化化思思路路，，节节约约能能源源。。建建议议小小于于１１km隧道道不不设设通通风风、、照照明明。。25、从从安安全全风风险险角角度度出出发发，，上上下下行行隧隧道道必必须须分分洞洞修修建建，，分分洞洞运运营营。。26、黄黄土土隧隧道道施施工工要要点点：：（1）黄黄土土湿湿陷陷系系数数：：与与黄黄土土四四个个物物理理指指标标有有关关。。黄黄土土的的天天然然含含水水量量ω(%);自重重r(KN/m3)；天天然然孔孔隙隙比比e；饱饱和和度度sr（%）；；黄黄土土湿湿陷陷性性与与天天然然孔孔隙隙比比呈呈正正比比（（正正相相关关））；；黄黄土土湿湿陷陷性性与与天天然然含含水水量量、、自自重重、、饱饱和和度度呈呈反反比比(负相相关关)。（2）降降水水施施工工是是确确保保黄黄土土隧隧道道最最安安全全、、可可靠靠的的辅辅助助措措施施。。由由于于降降水水作作用用，，黄黄土土地地表表一一些些地地段段会会形形成成呈呈椭椭园园形形的的陷陷坑坑和和缝缝隙隙，，陷陷坑坑直直径径约约13m左右右，，缝缝宽宽约约20cm左右右（（地地裂裂缝缝）），，但但当当水水位位在在负负10m左右右时时采采用用洞洞内内降降水水及及回回灌灌时时只只涉涉及及地地面面有有微微量量沉沉降降。。（3）不不易易直直接接将将湿湿陷陷性性黄黄土土层层作作为为地地基基持持力力层层，，应应详详细细查查清清自自重重湿湿陷陷性性黄黄土土范范围围，，判判别别湿湿陷陷性性系系数数。。27、浅浅埋埋暗暗挖挖法法施施工工要要点点：：（1）首首先先系系统统采采用用小小导导管管超超前前支支护护技技术术，，靠靠近近工工作作面面架架设设的的第第一一排排钢钢拱拱架架，，是是不不受受力力的的。。（2）设设计计采采用用8字形形格格栅栅拱拱架架，，做做到到在在x，y两个个方方向向实实现现等等强强度度、、等等刚刚度度、、等等稳稳定定度度，，取取代代工工字字钢钢，，并并进进行行了了系系统统室室内内外外加加载载破破坏坏试试验验，，网网格格拱拱架架喷喷射射混混凝凝土土提提高高10倍，，承承载载力力、、工工字字钢钢则则提提高高4倍。。（3）开开挖挖方方法法采采用用正正台台阶阶环环形形开开挖挖留留核核心心土土，，第第一一个个台台阶阶取取2.5m高，，合合理理的的初初期期支支护护必必须须从从上上向向下下施施作作，，一一次次支支护护稳稳定定后后方方可可施施作作二二次次模模筑筑衬衬砌砌。。（4）采采用用监监控控量量测测技技术术控控制制地地表表下下沉沉和和防防塌塌方方是是最最可可靠靠的的方方法法。。（（5）突突出出快快速速施施工工，，考考虑虑时时空空效效应应，，做做到到四四个个及及时时：：及及时时支支护护、、及及时时量量测测、、及及时时反反馈馈、、及及时时修修正正。。（（6）采采用用复复合合式式衬衬砌砌结结构构，，一一次次支支护护由由喷喷射射混混凝凝土土、、钢钢筋筋网网、、网网构构钢钢拱拱架架组组成成。。钢钢拱拱架架联联结结处处设设索索脚脚锚锚管管和和钢钢拱拱架架焊焊接接，，取取消消系系统统锚锚杆杆，，形形成成一一次次支支护护。。（7）浅埋暗暗挖法18字方针是是施工的的原则和和要点的的精辟总总结，即即：“管超前、、严注浆浆、短进进尺、强强支护、、早封闭闭、勤量量测”。（（8）必须遵遵循信息息化反馈馈设计、、信息化化施工、、信息化化动态原原理。（9）拓宽浅浅埋暗挖挖法在有有水、不不稳定地地层中应应用时，，要采用用以注浆浆堵水为为主，以以降水为为辅的原原则。采采用劈裂裂注浆加加固和堵堵住80％的水源源，降掉掉20％的少量量裂隙水水，以达达到减少少地表下下沉的目目的。（10）选择适适宜的辅辅助施工工工法：：常常用的有有：环形形开挖留留核心土土、喷射射混凝土土封闭开开挖工作作面、超超前锚杆杆式、超超前小导导管支护护、超前前小导管管周边注注浆支护护、设置置上台阶阶临时仰仰拱、跟跟踪注浆浆加固地地层、水水平旋喷喷超前支支护、洞洞内真空空泵降