公路隧道工程第七八章

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

全断面法适用于岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。3.全断面开挖法的优缺点

优点有较大的工作空间，适用于大型配套机械化施工，施工速度较快，且因单工作面作业，便于施工组织和管理。有较大的断面进尺比(即开挖断面面积与掘进进尺之比)，可获得较好的爆破效果，且爆破对围岩的震动次数相对较少，有利于围岩的稳定。一般应尽量采用全断面开挖法。

缺点要求进行分段装药，严格的控制爆破设计，尤其是对于稳定性较差的围岩。因开挖面大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，因此要求具有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力。(二)台阶开挖法台阶开挖法一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型。台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法等三种，其划分是根据台阶长度来决定如图7-2所示。至于施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定：初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求在软弱围岩中应以前一条件为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件较好时，主要考虑是如何更好地发挥机械效率．保证施工的经济性，故只要考虑后一条件。图7-2台阶法施工形式长台阶法上、下断面相距较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。施工时上下部可配属同类机械进行平行作业，当机械不足时也可用一套机械设备交替作业，即在上半断面开挖一个进尺，然后再在下断面开挖一个进尺。当隧道长度较短时，亦可先将上半断面全部挖通后，再进行下半断面施工，即为半断面法。长台阶法的作业顺序为：上半断面开挖：用钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机开挖安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射混凝土(2)优缺点及适用条件：有足够的工作空间和相当的施工速度，上部开挖支护后，下部作业就较为安全，但上下部作业有一定的干扰。相对于全断面法来说，长台阶法一次开挖的断面和高度都比较小，只需配备中型钻孔台车即可施工。凡是在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不要用底拱封闭断面的情况，都可采用长台阶法。

用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外下半断面开挖：用钻孔台车钻眼、装药爆破、装碴直接运至洞外安设边墙锚杆(必要时)和喷混凝土用反铲挖掘机开挖水沟，喷底部混凝土2.短台阶法台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨。上下断面采用平行作业。短台阶法的作业顺序和长台阶相同

优缺点及适用条件：短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初次支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值，Ⅰ～Ⅴ级围岩都能采用，尤其运用于Ⅳ、Ⅴ级围岩，是新奥法施工中经常采用的方法。缺点是上台阶出碴时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。3.超短台阶法上台阶仅超前3～5m，只能采用交替作业。

(1)超短台阶法施工作业顺序用一台停在台阶下的长臂挖掘机或单臂掘进机开挖上半断面至一个进尺安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑，喷拱部混凝土用同一台机械开挖下半断面至一个进尺。安设边墙锚杆、钢筋网或接长钢支撑，喷边墙混凝土(必要时加喷拱部混凝土)

开挖水沟、安设底部钢支撑，喷底拱混凝土。灌注内层衬砌(2)优缺点及适用条件由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形、更有效的控制地表沉陷。所以，超短台阶法适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。当然，也适用于机械化程度不高的各类围岩地段。缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大生产效率较低，施工速度较慢。在软弱围岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可对开挖面进行预加固或预支护。(三)分部开挖法分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，故也可称为导坑超前开挖法。分部开挖法可分为三种变化方案：台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法，见图7-3、图7-4、图7-5。1.台阶分部开挖法(又称环形开挖留核心土法)

(1)开挖面分部形式一般将断面分成为环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。

图7-3环形开挖临留核心土物法示意图(3)优缺点及纯适用条件能迅速及睁时地建造魄拱部初次崇支护，开姓挖工作面挪稳定性好些。核心土特和下部开迹挖都是在侨拱部初次庸支护保护智下进行的炼，施工安摔全性好。泳这种方法扇适用于一凑般土质或示易坍塌的雅软弱围岩码中。(2)施工作璃业顺序用人工或积单臂进机厅开挖环形小拱部。或蓄根据断面涌的大小，伯环形拱部思又可分成券几块交替膜开挖安设拱部五锚杆、钢吊筋网或钢熟支撑、喷界混凝土在拱部狠初次支扫护保护悔下，用衬挖掘机睬或单臂药掘进机智开挖核顾心土和乒下台阶固，随时炒接长钢崇支撑和炊喷混凝估土、封涌底根据初次菜支护变形传情况或施锤工安排建钉造内层衬命砌2.单侧壁导拢坑法图7-4中隔壁法遵（CD法）与交客叉中隔壁旗法（CRD法）示意逼图CRD工法超浅样埋大跨度挨施工技术开挖面分漆部形式一般将断步面分成侧作壁导坑、速上台阶、爹下台阶，渣见图7-4。侧壁导急坑尺寸应民本着充分刷利用台阶泳的支撑作测用，并考众虑机械设夹备和施工液条件而定命。(2)优缺点改及适用摆条件单侧壁导偏坑法是将锯断面横向筝分成3块或4块，每互步开挖茶的宽度磨较小，躬而且封笋闭型的吴导坑初伐次支护难承载能裁力大，图所以，农单侧壁赠导坑法石适用于伐断面跨遵度大，适地表沉酱陷难于萝控制的被软弱松幼散围岩秒中。3.双侧壁导唐坑法(又称眼怖镜工法)(1)开挖面分溉部形式一般将断算面分成四定块：左、余右侧壁导辛坑1、上部核逢心土2、下台阶3，见图7-5。导坑尺蔑寸拟定的爆原则同前哈，但宽度毒不宜超过玻断面最大新跨度的1/3。左、腿右侧导竖坑错开汁的距离鲁，应根衡据开挖引一侧导况坑所引秀起的围昌岩应力脊重分布蚁的影响驶不致波假及另一句侧已成际导坑的石原则确秃定。(2)施工作业猴顺序开挖一抹侧导坑比，并及富时地将注其初次赠支护闭翻合相隔适吩当距离优后开挖鹅另一侧正导坑，狡并建造会初次支咳护开挖上让部核心种土，建颗造拱部腥初次支旬护，拱穿脚支承诊在两侧乏壁导坑提的初次爆支护上(3)优缺点及纷适用条件当隧道跨夹度很大，厅地表沉陷航要求严格追，围岩条艰件特别差钳，单侧壁探导坑法难毒以控制围型岩变形时垫，可采用乖双侧壁导攀坑法。现住场实测表哄明，双侧源壁导坑法屿所引起的箭地表沉陷篇仅为短台廉阶法的1/2。双侧胶壁导坑身法虽然蝇开挖断顽面分块棵多，扰亮动大，辰初次支你护全断畏面闭合再的时间踏长，但妻每个分堵块都是跑在开挖悲后立即慌各自闭总合的，呆所以在怀施工中豆间变形水几乎不尺发展。箩双侧壁钢导坑法沈施工安养全，但驳速度较桨慢，成盒本较高偷。开挖下主台阶，垫建造底蓬部的初著次支护湾，使初潮次支护墨全断面渣闭合拆除导坑饼临空部分岛的初次支梦护建造内抽层衬砌图7-5双侧壁佛导坑法右示意图三线大跨惨隧道双侧涝壁导坑法碰施工（四）抵连体隧绍道施工斗方法连拱隧赠道一般以具有埋街深浅、伏跨度大果、地质名条件复别杂、受彼雨季地略表水影喘响大的炼特点，重一般采舱用中导徒洞法施贼工，由掌于按两斤个独立饭单洞考斥虑的开沾挖法成故功经验闷很少，翻应慎重牧采用。中导洞法荣开挖均宜份先贯通中涨导洞、浇跳筑中隔墙旧，然后依茫次开挖主认洞。根据两侧谷主洞开挖顽方法的差四异中导洞揪法又可细渴分为“先要左洞后右统洞开挖法酷”、“中谋导洞-两侧下蚊导洞开规挖法”密、“中占导洞-正洞台叶阶开挖罢法”、金“中导雨洞-双侧壁厅三导洞牺开挖法盈”。图7-6先左洞壳后右洞剩开挖法宣示意图图7-7中导洞-正洞台阶盆开挖法示跟意图图7-8中导洞-双侧壁毫三导洞痒开挖法杀示意图（四）刊小净距跨隧道施演工方法应综合喇考虑小途净距隧拼道工程陷地质、紫水文地宪质条件户、隧道校断面形卡式、尺饿寸、埋瓜深、施音工机械睬设备、锤工效、编工序转巡寿换和工骑序配合车等因素畜制定施肆工单项涂技术方蛮案，方惭案应遵懂循“少敢扰动、碎快加固牢、勤量姐测、早按封闭”苦的原则点，将中坏岩柱的凳稳定与追加固作贪为小净家距隧道黄的施工唤重点，鸭严格贯饭彻设计口意图。先行洞走的开挖培可采用娱与分离艺隧道相欣同的施网工方法丝式，但应演重视爆洒破振动皮对中岩臭柱的影予响。后聋行洞的咸开挖，飘当采用避中隔壁仁法时，洒宜先开根挖靠近万中岩墙材侧。图7-9先行洞翅全断面羡法-后行洞前台阶法酱示意图图7-1闭0先行洞台菠阶法-后行洞腔中隔壁烫法示意切图图7-11先行洞中虾隔壁法-后行洞漠中隔壁鼻法示意叮图1.合理分拥配建设投资2.动态设铺计施工普管理3.规悲避施工槽质量通恼病第八章谢隧抢道工程制建设管悲理8隧道施工建设围管理

8违.1漫合理台分配建设躺投资象重视崇工程结歇构一样街重视超恭前预报象重视为主体工确程一样福重视附耳属工程象重视建漫设时期一故样重视运孟管时期8隧道施工建衡设管理趁8.肉1龟合死理分配备建设投统资8.1.呢1象重视磨工程结字构一样颠重视超烛前预报由于本隧罪道黄土状沿土发育，狠对黄土中姓溶洞和陷煤穴暂未有叉揭示。另辈外，隧道格穿越多条穴断层破碎谋带，尤其裂是F7断苹层规模较禁大。这些膊不良地质共问题均需今要在施工飘中依靠超柴前地质预反报进一步爽探明验证，这对哭于降低勒工程风介险、节习约工程彩造价都骗大有益脆处，这旨些工作懒与工程座结构本廊身同样酷重要，药由此而垮付出的鱼经济代惭价、工冻期代价篇都是值午得的。8隧道施工建设梦管理

8颗.1架合理呼分配建设奴投资8.1.喇2象重视药主体工笔程一样纯重视附厚属工程隧道防课排水的艘质量好潜坏对主动体结构痰工程有地着至关重要的影裤响，尤其隔是黄土隧歌道中的防骨排水工程千，如果防碑水不利、阶排水不畅清，在衬砌爆背后形成巡寿较大的水脖压，使隧箱道黄土围续岩物理力下学性质发藏生突变，暖围岩荷载钱变大，地押基承载力棍下降，使泉隧道衬砌啄出现变形绕裂缝、整选体沉降等迎诸多工程墨问题，后奸期处理难摄度极大。8隧道施工建控设管理猪8.范1宵合捆理分配毅建设投视资8.1部.2象重视鸽主体工挪程一样肥重视附蝴属工程通风、照球明、消防宗、配电等集工程使隧脏道成为一宝个安全、蛋舒适、顺纽奉畅的通行锅环境，其啊重要性不日亚于主体职工程结构询。相关设志备应满足塌技术先进督、性能可钉靠、节约珠能源、可递维护性强俯的要求。8隧道施工建锣设管理跃8.原1聋合津理分配化建设投怜资8.1你.3象重视建喉设时期一拔样重视运瘦管时期隧道工单程与其保它工程苏一样，探同样面啄临着重民建设轻围管理的损现实。公维修养妇护工作待跟不上糟，对于苹隧道工砍程的运三营安全宁、使用眉寿命都付会形成揪很大影冻响。运半营管理贱时期的汇维修养童护成本刷是全寿息命周期蜜成本的宿重要组喘成部分灰，必须跃加以重剃视。8隧道施工建喊设管理供8.坛2故动婆态设计田施工管榴理选择合适递的方法进在行超前地过质预报加强对粉监控量朴测数据圈的分析抹管理及时确定农变更方案跟踪验证障实施效果8隧道施工建设劳管理

8浆.2落动态贺设计施工售管理8.2色.1选择合趴适的方贞法进行民超前地滔质预报针对可轻能存在倘的黄土誉溶洞、独陷穴和鞋断层破业碎带的浊规模产联状等不躲良地质利问题，汇应分别秋选取超托前水平假地质钻签探和地秩震波法扯、反射钥波法、彩地质雷秒达法等鹊一种或聋几种综辆合物探企技术进劲行超前奶地质预榜报。8隧道施工建设群管理

8腥.2发动态墙设计施工跑管理8.2.忙2加强对遇监控量悦测数据停的分析贞管理监控量梅测数据绳应有专遗人负责省按设计婚要求进熔行采集桨、整理炊、分析围，出现锁异常时威应及时粗将分析桨结果报利送业主低、总监捞办和设计部剥门，以期吗最快取得贩变更设计盲方案。后指期应对所亡有数据进宁行存档备吓案。必要发时可委托哈第三方负姐责监控量井测工作。8隧道施工建设与管理

8咐.2锯动态顿设计施工享管理8.2壳.3及时确针定变更百方案在隧道施智工中，若乐发现地质现情况与原医设计不符己，或监控或量测分析其结果出现裹异常，应株及时采取叫一些必要苍的应急措位施，同时昨将具体情丝式况按管理僻程序通报纳给业主、愉总监办、厨设计代表隶，尽早共你同现场踏葬勘，确定铅设计变更隶方案。变番更方案的肤及时性是丹现场最需咬要的。8隧道施工建设躁管理

8水.2滔动态锻设计施工梨管理8.2贤.4跟踪验证碰实施效果在设计船变更方金案实施府的过程装中，应县时刻注煤意是否车有新的童不利情编况出现绍，必要泰时重新逮调整变闷更方案街。在变参更方案断实施后围，应通污过支护观结构内构力、变形形等监涝控量测早数据分蚊析验证蓬变更方庙案实施帝的效果靠。8隧道施工建设就管理

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