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)分部炉开挖躁法分部桐开挖异法是渠将隧痰道断艺面分妥部开乱挖逐觉步成售型，摩且一赏般将争某部烤超前异开挖染，故满也可吹称为额导坑留超前刃开挖枕法。象分部锣开挖梅法可碰分为是三种倾变化耀方案鸟：台阶毛分部链开挖看法、种单侧兴壁导掏坑法调、双匀侧壁鸽导坑打法，见漫图7-来3、图7-抗4穴、图7-封5。1.台阶蕉分部尚开挖粥法(又称粮环形广开挖走留核恐心土从法)(1状)开挖狮面分楚部形演式一般粘将断愉面分愉成为疯环形刺拱部睬、上阳部核去心土灶、下与部台滑阶等撒三部西分。图7-递3环形阴开挖爸留核哗心土凯法示监意图(3纸)优缺鲜点及瘦适用次条件能迅凯速及孝时地桂建造棋拱部雨初次搅支护甘，开摸挖工田作面透稳定凯性好率。核励心土表和下纸部开任挖都定是在于拱部血初次次支护难保护针下进牺行的隔，施倒工安待全性仁好。君这种庙方法刘适用粗于一焦般土岔质或铃易坍隶塌的冤软弱疲围岩闲中。(2纸)施工躬作业寻顺序用人细工或瞒单臂扶进机抬开挖票环形今拱部跨。或爱根据妙断面胜的大掌小，锹环形挥拱部凶又可档分成莫几块笔交替己开挖安设薯拱部豆锚杆午、钢堂筋网膏或钢让支撑逢、喷简混凝孕土在拱毙部初涌次支洗护保屠护下海，用亩挖掘奖机或恰单臂垦掘进陶机开零挖核梦心土招和下纠台阶狮，随短时接肿长钢萍支撑败和喷堂混凝隐土、须封底根据艺初次疗支护仔变形鼓情况雁或施宏工安违排建肯造内委层衬栽砌2体.单侧骡壁导凭坑法图7-贡4中隔驳壁法正（CD法）灶与交黑叉中超隔壁持法（CR郊D法）泛示意尾图CR王D工法朝超浅雪埋大厕跨度研施工默技术开挖临面分么部形慌式一般惭将断核面分影成侧黄壁导凳坑、捏上台档阶、睡下台参阶，顷见图7-探4。侧怀壁导天坑尺竿寸应询本着区充分箭利用粱台阶需的支愁撑作迈用，泳并考挎虑机勺械设便备和愁施工加条件顾而定疮。(2畏)优缺弦点及痒适用走条件单侧狗壁导苹坑法叙是将句断面嚷横向晒分成3块或4块，垦每步碰开挖烤的宽教度较词小，宫而且屠封闭蜓型的爬导坑极初次蒸支护农承载龟能力治大，孩所以别，单候侧壁许导坑慕法适旨用于狸断面激跨度脉大，蹈地表猛沉陷呈难于款控制回的软践弱松评散围零岩中肯。3.双侧指壁导抱坑法(又称美眼镜半工法)(1锅)开挖贩面分素部形叛式一般笑将断敬面分馆成四冲块：乡丰左、茧右侧占壁导委坑1、上油部核族心土2、下沈台阶3，见脏图7-宪5。导梦坑尺升寸拟爱定的贪原则篮同前愚，但涉宽度霜不宜坚超过遮断面夺最大筑跨度榨的1/亿3。左传、右招侧导酸坑错畜开的朗距离钩，应援根据吗开挖塔一侧伤导坑盛所引汇起的壶围岩升应力佩重分剥布的牧影响闸不致驰波及声另一委侧已凉成导辣坑的应原则李确定快。(2查)施工提作业蓝顺序开挖霞一侧缓导坑骨，并蜜及时艰地将眨其初拴次支母护闭私合相隔贝适当童距离柏后开谎挖另竹一侧湿导坑若，并垒建造钱初次哀支护开挖拔上部厘核心扭土，穗建造歼拱部沿初次没支护景，拱膨脚支羡承在秆两侧蜓壁导能坑的缺初次百支护秋上(3师)优缺童点及击适用惹条件当隧里道跨抽度很目大，串地表莫沉陷应要求讽严格芹，围饿岩条伶件特疼别差钟，单固侧壁扑导坑想法难用以控片制围屿岩变秋形时听，可觉采用浮双侧命壁导千坑法赵。现安场实照测表薄明，仍双侧衫壁导蹦坑法猜所引资起的熊地表寸沉陷厘仅为假短台抄阶法甩的1/淹2。双美侧壁涛导坑泊法虽晨然开铃挖断衬面分海块多僚，扰命动大促，初尝次支符护全遇断面俭闭合舞的时细间长飘，但厉每个细分块霉都是归在开弄挖后尝立即掩各自范闭合朋的，吗所以挠在施计工中闲间变毫形几吵乎不亚发展烤。双跳侧壁售导坑诞法施叔工安愚全，尽但速氏度较框慢，些成本半较高海。开挖积下台敏阶，线建造殿底部疑的初姑次支窜护，厚使初稍次支梯护全乳断面火闭合拆除躬导坑个临空钳部分储的初假次支吗护建造傻内层撞衬砌图7-壤5双侧撕壁导申坑法就示意舱图三线励大跨撤隧道数双侧革壁导瓶坑法延施工（四悟）连橡体隧棕道施蒙工方兄法连拱合隧道法一般痛具有长埋深天浅、隐跨度个大、程地质公条件页复杂吨、受熊雨季霞地表炭水影壁响大恭的特壤点，出一般索采用骆中导御洞法毕施工钥，由呼于按章两个御独立穴单洞誉考虑访的开历挖法烘成功兴经验矛很少倘，应呼慎重支采用童。中导仍洞法气开挖茎均宜论先贯征通中疫导洞苗、浇议筑中鸣隔墙敌，然耗后依挥次开慰挖主殿洞。根据碍两侧草主洞隙开挖敞方法缎的差鱼异中尝导洞棒法又毛可细亮分为鱼“先技左洞握后右锣洞开到挖法把”、固“中榴导洞-两侧告下导爆洞开拉挖法症”、机“中秃导洞-正洞仁台阶疤开挖踏法”刺、“惯中导脏洞-双侧叙壁三匠导洞农开挖店法”头。图7-县6先左番洞后帆右洞典开挖前法示雅意图图7-掩7中导喇洞-正洞积台阶绒开挖腥法示尼意图图7-逗8中导汇洞-双侧幼壁三润导洞银开挖碗法示到意图（四厨）小县净距低隧道冠施工左方法应综谊合考军虑小旋净距悟隧道所工程神地质挑、水颤文地工质条棚件、乌隧道酸断面搏形式森、尺昂寸、肌埋深栏、施摇工机奴械设竞备、剥工效锻、工杏序转邻换和投工序路配合徒等因斗素制答定施决工单香项技北术方乐案，隔方案建应遵境循“风少扰桃动、罩快加嚷固、爹勤量欢测、录早封押闭”齿的原外则，妈将中回岩柱伏的稳首定与欣加固冶作为取小净极距隧衬道的淹施工蝴重点省，严垮格贯追彻设弊计意鱼图。先行窃洞的絮开挖咬可采探用与闯分离锣隧道尿相同誉的施洞工方拳法，哈但应毒重视缠爆破历振动装对中姥岩柱颂的影淹响。有后行荷洞的蜜开挖吸，当纷采用俱中隔包壁法芽时，概宜先搂开挖累靠近冰中岩挎墙侧待。图7-前9先行泄洞全军断面乞法-后行猾洞台科阶法穿示意粪图图7-沾10先行棒洞台皮阶法-后行谅洞中肿隔壁早法示驼意图图7-宽11先行垂洞中耀隔壁厨法-后行烦洞中洲隔壁喜法示抓意图1.合理握分配建设投资2.动态身设计除施工吗管理3.口规避恩施工峡质量加通病第八逃章咳隧循道工闲程建呈设管农理8隧道施工辜建设假管理纱8认.1遥合理焦分配宁建设斑投资象重解视工休程结隶构一厨样重抬视超烦前预捕报象重拉视主秒体工弃程一手样重表视附嗽属工苍程象重抱视建诊设时投期一间样重逮视运娱管时两期8隧道施工暴建设踩管理粘8册.1离合理削分配潜建设拖投资8.丘1.脊1象重事视工代程结雹构一伍样重由视超定前预前报由于叶本隧平道黄险土状港土发弱育，晶对黄渠土中询溶洞启和陷喜穴暂唱未有雨揭示趟。另旋外，危隧道拿穿越椒多条奖断层课破碎佩带，家尤其疫是F担7断蚂层规她模较醋大。建这些济不良弃地质册问题责均需置要在温施工律中依雄靠超央前地剃质预桂报进搏一步绩探明苹验证，这晨对于莲降低杜工程择风险相、节聪约工夸程造贫价都托大有迁益处浙，这虹些工本作与配工程樱结构房诚本身盼同样筋重要丝式，由芦此而录付出四的经勇济代傻价、使工期科代价炸都是华值得顶的。8隧道施工奇建设碗管理牵8壁.1之合理娇分配掩建设猜投资8.脱1.疮2象重验视主哑体工牲程一辩样重泪视附话属工命程隧道大防排役水的沙质量午好坏剪对主精体结遍构工颜程有卖着至撇关重要笑的影愁响，暗尤其婚是黄轮土隧掌道中择的防血排水享工程钟，如犁果防托水不斧利、疼排水抖不畅拘，在盾衬砌坐背后康形成鉴较大由的水届压，殊使隧喘道黄铅土围久岩物岸理力吹学性骗质发婚生突网变，尽围岩伐荷载绵变大芝，地勾基承颜载力进下降警，使幼隧道炒衬砌露出现胜变形然裂缝澡、整阻体沉谋降等挎诸多浸工程枣问题筝，后校期处析理难利度极许大。8隧道施工同建设庙管理化8言.1咐合理僵分配动建设蹲投资8.蛛1.间2象重疼视主铜体工歼程一吹样重解视附锤属工躺程通风蒜、照姥明、垒消防堵、配太电等粉工程车使隧亏道成尖为一垒个安呼全、品舒适惊、顺定畅的擦通行婆环境拨，其缺重要浴性不研亚于钻主体聚工程弄结构间。相厕关设狡备应屈满足滤技术匙先进别、性涝能可开靠、茎节约欢能源所、可检维护板性强欢的要歉求。8隧道施工丽建设乌管理惩8玩.1这合理哑分配滨建设宽投资8.呜1.眠3象重院视建阴设时陆期一起样重单视运政管时铺期隧道底工程海与其巨它工愚程一僵样，纯同样担面临狠着重守建设惰轻管抗理的哨现实滔。维登修养键护工驻作跟碌不上秩，对菠于隧供道工丽程的渴运营粱安全闻、使担用寿勒命都指会形缎成很请大影喇响。令运营毛管理悔时期游的维群修养模护成使本是蚕全寿窗命周案期成消本的蜜重要券组成蔑部分胞，必球须加软以重巴视。8隧道施工虾建设吓管理或8示.2愤动态绿设计销施工尚管理选择秋合适馋的方茄法进蜂行超抛前地炊质预佳报加强狂对监恋控量堂测数撑据的黑分析也管理及时适确定括变更贵方案跟踪将验证枯实施珠效果8隧道施工液建设茫管理质8油.2透动态击设计省施工性管理8.秩2.逢1选择女合适请的方判法进承行超组前地蜡质预乔报针对枯可能厌存在名的黄捡土溶横洞、依陷穴外和断植层破机碎带诵的规宇模产亏状等捏不良轰地质哑问题赴，应矿分别扭选取脊超前扔水平椒地质果钻探林和地畏震波秋法、无反射略波法俘、地漏质雷蛮达法垦等一砌种或艰几种秒综合聋物探撇技术订进行票超前战地质绍预报荐。8隧道施工拣建设灯管理复8呜.2登动态随设计寺施工规管理8.历2.攻2加强驱对监萍控量撤测数订据的罚分析况管理监控御量测穿数据域应有既专人驻负责黄按设苹计要阳求进嫌行采躁集、匆整理巡寿、分哈析，咱出现接异常泰时应煎及时拖将分象析结防果报没送业最主、糖总监歪办和设隙计部敲门，支以期骆最快坑取得虽变更健设计物方案极。后鹊期应挨对所插有数恨据进阿行存烤档备牌案。樱必要芽时可谷委托湾第三市方负应责监剪控量盼测工兽作。8隧道施工淘建设决管理董8礼.2矛动态器设计愉施工套管理8.听2.强3及时锐确定惑变更刃方案在隧降道施颂工中碎，若机发现注地质雁情况沿与原星设计幼不符没，或革监控助量测森分析洗结果轮出现两异常样，应货及时胜采取恐一些利必要智的应且急措康施，键同时杂将具削体情劣况按塌管理服程序沫通报壮给业搂主、萌总监套办、怒设计嚷代表释，尽巴早共兴同现彩场踏味勘，妹确定皮设计打变更售方案胃。变践更方伐案的价及时州性是危现场估最需柱要的富。8隧道施工狐建设行管理接8痕.2嗓动态缠设计驴施工筐管理8.帮2.闪4跟踪扮验证斯实施袄效果在设孝计变杆更方拒案实易施的弯过程乔中，指应时锈刻注负意是遭否有片新的抗不利语情况乡丰出现科，必秒要时有重新好调整捕变更艇方案拉。在勿变更朋方案饼实施海后，始应通驱过支允护结悄构内幅力、娘变形抚等监桂控量费测数贞据分兵析验万证变询更方牙案实检施的轨效果贩。8隧道施工阅建设面管理牲8登.3舞规避砖施工炎质量刘通病开挖艺前期开挖讯支护销期防排榜水设叫施安侄装期二次啄衬砌耗模筑湿期运营此设备毅安装爸期8隧道施工每建设阻管理型8睡.3迫规避齿施工长质量铅通病8.数3.尽1开挖再前期波：严格终控制牺管棚