隧道施工方法原创

隧道施工方法

隧道施工是修建隧道及地下洞室的施工方法，施工技术和施工管理的总称。第一节概述

隧道施工过程通常包括：在地层内挖出土石，形成符合设计断面的坑道，进行必要的支护和衬砌，控制坑道围岩的变形，保证隧道施工安全和长期安全使用。

隐蔽性大作业的循环性强作业空间有限作业的综合性一、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

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：

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。二、隧道施工方法及其选择矿山法因最早应用于矿石开采而得名，又称为钻爆法。

选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归纳为：施工条件围岩条件隧道断面积埋深工期环境条件

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矿山法中大致有全断面法、台阶法和分部开挖法三大类。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。三、隧道施工技术的发展“四化”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（部已重视，颁布了机械配套指南）工序标准化，各道工序都建立标准，严格按标准作业(部已重视，颁布了施工工序作业指南）。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。探测定量化，物探、钻探、检测等尽量定量，用数据说话。第二节开挖方法按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法。

（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6-2)。图8-2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

全断面法适用于岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。必须具备大型施工机械。隧道长度或施工区段长度不宜太短。根据经验，这个长度不应小于1km。3.全断面开挖法的优缺点

优点（1）较大的工作空间，（2）适用于大型配套机械化施工，施工速度较快，（3）因单工作面作业，便于施工组织和管理。（4）有较大的断面进尺比，且爆破对围岩的震动次数相对较少，有利于围岩的稳定。缺点要求进行分段段装药，严格格的控制爆破破设计。要求具有较强强的开挖、出出渣能力和相相应的支护能能力。(二)台阶开挖法台阶开挖法一一般是将设计计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型型。台阶法包括长台阶法、短短台阶法和超短台阶法等三种，根据以下两个个条件来决定定采用何种台台阶法：初次支护形成成闭合断面的的时间要求，，越差，越短短上断面施工所所用的开挖、、支护、出碴碴等机械设备备施工场地大大小的要求软弱围岩中应应以前一条件件为主，兼顾顾后者，确保保施工安全。。在围岩条件件较好时，主主要考虑发挥挥机械效率．．保证施工的的经济性，故故只要考虑后后一条件。a、长台阶法长台阶法开挖挖断面小，有有利于维持开开挖面的稳定定，适用范围围较全断面法法广，一般适适用于Ⅰ∽Ⅴ级围岩长台阶法12>5L12L(2)优缺点及适用用条件：工作空间足够够，施工速度度较快，但上上下部作业有有一定的干扰扰。相对于全全断面法其每每循环的工作作量较小只需需配备中型钻钻孔台车即可可施工。凡是在全断面面法中开挖面面不能自稳，，但围岩坚硬硬不要用底拱拱封闭断面的的情况，都可可采用长台阶阶法。b.短台阶法12L12>(1~2)L短台阶法短台阶法适用用于地质条件件差的Ⅲ、Ⅳ、V级围岩，台阶阶长度定为10~15m。短台阶法可缩缩短支护闭合合时间，改善善初期支护的的受力条件，，有利于控制制围岩变形。。缺点是上部出出渣对下部断断面施工干扰扰较大，不能能全部平行作作业。123~5m微台阶法12Lc、微台阶法适用于Ⅴ、Ⅵ级围岩，一般般为3~5m的台阶长度。。微台阶法上下下断面相距较较近，机械设设备集中，作作业时相互干干扰大，生产产效率低，施施工速度慢。。(3)分部开挖法分部开挖法包包括环形开挖挖预留核心土土法、双侧壁壁导坑法、中中洞法、中隔隔壁法(CD法)等。a、环形开挖留留核心土法环形开挖留核核心土法常用用于Ⅵ级围岩单线和和V～Ⅵ级围岩双线隧隧道掘进。③①②②③①②19施工要求：环形开挖进尺尺一般为0.5～2.0m；开挖后应及时时施作喷锚支支护、安设钢钢架支撑，每每两榀钢架之之间采用连续续钢筋连接，，并加锁脚锚锚杆；当围岩地质条条件差，自稳稳时间较短时时，开挖前在在拱部设计开开挖轮廓线以以外，进行超超前支护特点：开挖工作面稳稳定性好施工干扰大、、工效低20b、侧壁导坑法法根据侧壁导坑坑开挖的个数数，分为单侧侧壁导坑法及及双侧壁导坑坑法。单侧壁导坑法法单侧壁导坑法法一般将断面面分成三块：：侧壁导坑、、上台阶、下下台阶。侧壁导坑宽度度不宜超过0.5倍洞跨，高度度以到起拱线线为宜。导坑坑与台阶的距距离没有硬性性规定，一般般以施工互不不干扰为原则则。21①②③①②③由于单侧壁导导坑法每步开开挖的宽度较较小，而且封封闭型的导坑坑初期支护承承载能力大，，所以它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。22双侧壁导坑法法①①①②②③③适用于V～Ⅵ级围岩双线或或多线隧道掘掘进。具有控制地表表沉陷好，施施工安全等优优点，但进度度慢，成本高高。23施工要求：侧壁导坑高度度以到起拱线线为宜；侧壁导坑形状状应近于椭圆圆形断面，导导坑断面为整整个断面的1/3；侧壁导坑领先先长度一般为为30～50m，以开挖一侧侧导坑所引起起的围岩应力力重分布不影影响另一侧导导坑为原则；；导坑开挖后应应及时进行初初期支护，并并尽早封闭成成环。24c、中洞法中洞法适用于于双连拱隧道道。采用先施施作隧道中墙墙混凝土，后后开挖两侧的的施工方法。①②②②①③③③25施工要求：中洞法开挖高高度应大于中中墙高度1m，开挖宽度应应大于5m；中洞开挖长度度根据隧道长长度、宽度以以及地质情况况综合考虑，，一般为50~80m；中洞开挖后应应及时施作初初期支护，再再分段灌筑中中墙混凝土，，在中墙混凝凝土达到设计计强度后方可可拆模，并进进行临时横向向支撑。d、中隔隔壁法(CD)①②③④④⑤⑥①②③⑤⑥适用于V~Ⅵ级围岩的浅埋埋双线隧道。。中隔墙开挖挖时，应沿一一侧自上而下下分为二或三三部进行，每每开挖一步均均应及时施作作锚喷支护、、安设钢架、、施作中隔壁壁，底部应设设临时仰拱，，中隔壁墙依依次分步联结结而成，之后后再开挖中隔隔墙的另一侧侧，其分步次次数及支护形形式与先开挖挖的一侧相同同。28施工要求：各部开挖时，，周边轮廓尽尽量圆顺，减减小应力集中中；各部的底部高高程应与钢架架接头处一致致；每一部的开挖挖高度约为3.5m；后一侧开挖应应全断面及时时封闭；左右两侧纵向向间距一般为为30~50m；中隔壁设置为为弧形或圆弧弧形。e、交叉中隔壁壁法(CRD)交叉中隔壁法法适用于V～Ⅵ级围岩浅埋的的双线或多线线隧道。采用用自上而下分分为二至三步步开挖中隔墙墙的一侧，并并及时支护，，待完成1～2部后，即开始始另一侧l～2部开挖及支护护，形成左右右两侧开挖及及支护相互交交叉的情形。。⑥①①②②③③④④⑤⑤⑥三线大跨隧道道双侧壁导坑坑法施工CRD工法超浅埋大大跨度施工技技术大跨隧道软弱弱围岩施工第三节新新奥法一、隧道施工工应遵循的基基本原则归纳起来，施施工中不管采采用哪种方法法，都必须遵遵循的基本技技术原则是隧道施工的基基本原则可扼扼要地概括为为：“少扰动、早喷喷锚、勤量测测、紧封闭”。在实际施工过过程中，这些些原则也不是是一成不变的的，应该结合合实际情况进进行完善和提提高。二、新奥法的的分类及施工工工序新奥法施工，，按其开挖断断面的大小及及位置，基本本上又可分为为以下几种：：全断面开挖法法台阶法其中包括：(1)长台阶法(2)短台阶法(3)超短台阶法分部开挖法(1)台阶分部开挖法(环形开挖留核心土土法)(2)中隔壁法(单侧壁导坑法、CD法)(3)双侧壁导坑法(眼镜法)等新奥法的施工工序序可用以下框图(图8-1)表示：图8-1第四节岩土控制制变形分析法简介介铁建设［2007］88号文第二十三条：：软弱破碎围岩宜宜积极采用岩土控控制变形分析法施施工技术岩土控制变形分析析（ADECO-RS）施工工法是通过过对隧道掌子面超超前核心岩土体的的勘察、量测，预预报围岩的应力——应变形态并将其划划分为A、B、C三种类型，据以信信息化设计支护措措施，确保隧道安安全穿越复杂地层层和实现全断面开开挖的一种设计施施工指导原则。ADECO-RS工法理论基础ADECO—RS工法，是意大利人人PietroLunardi在研究围岩的压力拱理论和新奥奥法施工理论的基础上提出的，，(掌子面超前核心土土的稳定为主要研研究对象）。隧道结构承受最大应力力的阶段并不是隧道施工完完成后,而是在隧道开挖阶阶段。在此阶段，，原岩地应力沿着着隧道开挖轮廓线线产生“拱部效应应”。ADECO-RS工法根据压力拱在在隧道径向的形成成和远近把压力拱拱分成三个类型:：在近部立即形成、在在远离隧道深部形形成、不能形成，如图1。隧道“拱部效应””的形成及其位置置，取决于隧道开开挖介质对开挖施施工“变形反应””的特性以及大小小。隧道开挖时是否存存在拱部效应以及及如何形成拱部效效应，下一步才是是选用适当的隧道道开挖和支护措施施。在此种认识的基础础上通过对1000多例隧道的研究，，形成了ADECO-RS工法的核心观点：：掌子面前方超前前核心岩土的滑动动与隧道塌方之间间存在着紧密联系系，隧道塌方总是是发生在核心土体体滑动之后。掌子面超前核心岩岩土的强度、稳定定性以及对变形的的敏感性在隧道施施工中起到决定性性作用。ADECO-RS工法主要指导思想想和原则ADECO-RS工法是一种通过研研究隧道掌子面超超前核心岩土的变变形状态为基础形形成的设计施工指指导原则，其特点点如下：a这种方法采用的新新型地下工程概念念是基于开挖参数数——掌子面超前核心岩岩土体系的应力—应变分析方法。强调对掌子面超前前核心岩土体变形形的监控量测，掌握变形反应。。突出了掌子面超前前核心岩土的预加加固要求。b基于ADECO-RS工法的隧道设计是是依据施工信息的的动态设计，不再有明显的设设计阶段和施工阶阶段划分。c此工法的应用目的是控制前方岩岩土体的力学性质质，尽量使它的力学学性质保持一致，，即使在相当复杂杂的地质条件下，，也能满足隧道有有序开挖掘进和机机械化全断面施工工的要求。支护方式支护断面示意图稳定短期稳定不稳定A