注册监理工程师网络继续教育：公路工程第6章 隧道施工技术

第六章隧道施工技术

第一节现代马路隧道的特点和长大隧道发展所面临的问题

其次节隧道施工监理与信息化施工技术

第三节不良地质地段的隧道施工技术

第四节长大隧道施工的工程地质预料预报技术

第五节高速马路隧道监理案例

新奥法施工方法

1、全断面法

常适用于I〜III级硬岩的石质隧道，可采纳深孔爆破施工。

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2、台阶法

多适用于IV、V级围岩中。

（1）长台阶法

（2）短台阶法

（3）超短台阶法

3、分部开挖法

（1）台阶分部开挖法

适用于一般土质或易坍塌的懦弱围岩地段。

(2)单侧壁导坑法

适用于围岩稳定性较差，隧道跨度较大，地表沉陷难于限制地段。

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（3）双侧壁导坑法

适用于在懦弱围岩中，当隧道跨度更大或因环境要求，且要求严格限制地表

沉陷地段。

4、其它施工方法

中隔墙法（简称“CD”法）和交叉中隔墙法（简称“CRD”法）

是两种适用于懦弱地层的施工方法，特殊是对于限制地表沉陷有很好的效

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新奥法施工中可能发生的问题及其处理措施

施工中现象措施A措施B

1.缩短掘进长度，保留核心1.缩小开挖断面，变更

土施工方法。

净空位移量增大，

位移速率变快，掌2.向掌子面或隧底喷射混凝2.预支护围岩（打超前

子面变得不稳定。±,形成封闭支护导管等）

3.必要时设置钢支撑

1.加钢支撑

开挖面顶部出现掉

马上施喷混凝土和打锚杆2.预支护围岩

块

3.变更施工方法

1.加速混凝土硬化（增加速1.加强排水措施（井点

凝剂等）降水等）

开挖面出现涌水或

2.喷射混凝土前作好排水2.注浆止水

涌水量增加

3.设置钢筋网，或将钢筋网

3.变更施工方法

格加密。

1.加厚底脚处的喷射混凝

1.缩短掘进长度

±,增加支撑面积。

地基承载力不足，

下沉增大或产生底2.尽快施作仰拱，形成闭合

2.预加固地层

鼓。支护

3.变更施工方法

1.挂钢筋网

喷混凝土层出现明

开挖后尽快喷射混凝土，并

显裂缝、脱离甚至2.打局部锚杆

适当加厚喷层或封闭支护。

塌落

3.设置系统锚杆

1.增补锚杆（根数、直径、1.缩短掘进长度，尽快

锚杆轴力增大，垫密度）闭合支护。

板松弛或锚杆断

裂。2.变更锚杆型号或类型（如

2.变更施工方法

将砂浆锚杆改为中空锚杆）

1.瓦斯检测并进行稀释1.全断面开挖

瓦斯或岩爆

2.超前预裂爆破、切缝

2.注水

等释放能量

新奥法施工程序

新奥法施工基本原则

基本原则为“少扰动，早支护，勤量测，紧封闭”。

锚杆

2、锚杆的种类

钢拱架

在围岩条件较差地段或地面沉降有严格限制时，应在初期支护内增设钢拱

架。

五、喷射混凝土

1、喷射混凝土的特点

是用喷射机把渗有速凝剂的粗细骨料混凝土以适当的压力，高速喷射到隧道

岩壁表面凝聚而成的混凝土。

2、喷射混凝土的喷射方式

干喷、潮喷、湿喷。

PBT20第通•漏冷充用机

4、喷射混凝土的机械（具）设备

混凝土喷射机

5、喷射混凝土堵管问题的处理

6、喷射混凝土的质量检查

当前马路隧道建设特点及存在的主要问题

■数量多、规模大、长度长

■技术难度大

■高风险隧道较多

■平安形式严峻

■设计、施工、建设管理人员相对欠缺

■其他（如：受拆迁等因素影响工期惊慌）

1、突发性的地质灾难

•隧道通过突水、突泥、岩溶地段

•隧道通过顺层、滑坡地段

­隧道通过煤层、瓦斯、采空区

•辐射

•岩爆

・高地温

隧道灾难事故种类比例

口隧道塌方

□突水突泥

□洞内火灾

□火工品爆炸

■其他

图-125起隧道灾害事故种类比例示意

XX隧道发生突水事故4人死亡1人失踪

08年4月11日下午5时10分左右，位于恩施市屯堡乡的XX隧道洞内突然

发生涌水，十几万立方米的瞬间涌水当场造成1人死亡、4人失踪。12日上午，

接连发觉了3名失踪人员的遗体。

2、对围岩稳定性判释不准，设计支护措施偏弱

部分发生塌方的隧道，是由于在勘测设计阶段对影响围岩稳定性的工程地质

状况相识不足，而在施工过程中又没有刚好地进行变更设计，致使采纳的支护措

施偏弱，稍有不慎，就会发生大规模的塌方。

3、施工不到位，初期支护措施的力度不能满意围岩稳定的要求

许多隧道在施工时，没有严格依据设计文件的要求实行工程措施，有的隧道

是擅自变更工法，有的是施工工序质量不合格，有的是偷工减料，有的是施工方

法不当。例如某隧道原设计采纳双侧壁导坑法施工，施工时改为CRD法，但横向

支撑施工不刚好，数量偏少，造成坍塌；有的隧道是由于拆换侵限的初期支护拱

架时发生塌方；有些隧道是由于上台阶施工太长，没有刚好进行封闭，衬砌滞后，

造成坍塌。

4.现场施工平安措施不健全，施工管理不到位

对施工现场的爆破器材管理不善，用电线路、钢筋焊接等作业平安措施不到

位，台车拼装和边坡刷方作业平安意识淡薄等。例如某隧道由于风枪打眼时遇到

了隧道内的哑炮上，发生了爆炸造成人员伤亡，某隧道是洞内火工品爆炸造成了

平安事故。某隧道斜井工区由于洞内漏电爱护器失灵、电线过热引燃排架和防水

板，某隧道斜井因为电焊钢筋头引燃排水盲管和防水板造成火灾；另外有些隧道

是由于洞口边坡滑塌造成平安事故。

隧道案例1高阳寨隧道进口塌滑事故

高阳寨隧道口边坡垮塌过程

高阳寨隧道口边坡埼塌过程

隧道案例2XX马路XX隧道工程特殊重大瓦斯爆炸事故

一、事故经过

2005年12月22日14时40分，XX马路建设工程项目X合同段XX隧道工程

右线隧道发生特殊重大瓦斯爆炸事故，造成44人死亡，11人受伤，干脆经济损

失2035万元。

（一）隧道工程及事故相关单位概况

董家山隧道是都汶高速马路工程项目的重点限制工程之一，位于四川省都

江堰市。该隧道设计为上下行左右线隧道，洞口线间距39m,其中左线隧道进口

里程K12+350,全长4060m。

该隧道工程地质祥勘工作由四川省地质工程勘察设计探讨院完成；设计单位

为XX省交通厅马路规划勘察设计院。中标施工单位为XX一局四公司；中标工程

监理单位为XX工程询问有限公司西南分公司。

（二）隧道工程地质状况

依据地质勘察报告、设计文件和相关资料描述，该隧道地质条件困难，隧道

穿越地层为三叠系上统须家河组，穿越层位共16层，其中9层不同程度有炭质

泥岩及薄煤层（厚度一般为0.1〜0.3m）,岩性主要为炭质泥岩、砂岩、泥岩砂

岩互层、煤岩，止匕外，在砂岩段中零星分布冲刷煤屑或包体，有瓦斯设防段、涌

水段和岩爆段，其中V级围岩呈间隔分布，共有5个段落、左右洞V级围岩合计

1740m,占管隧道总长度5065m的34.35%□

发生瓦斯爆炸地段的掌子面位于龚家背斜组成的复式褶皱中，为挤压剧烈、

地应力相对集中地段。该地带节理裂隙发育、岩层非常破裂，构成瓦斯并存的空

间。

地质详勘报告指出，此段隧道穿越一组背斜，在其褶曲轴部地带中的炭质泥

岩及薄煤层中并存有瓦斯等有害气体，有瓦斯聚集涌出的可能，施工中应按防瓦

斯平安规程进行重点设防，加强通风及瓦斯的监测工作。

（三）隧道施工状况

该隧道左洞进口端于2004年3月1日开工。该洞在施工过程中曾于2005

年3月6日在K14+272到处理洞顶塌方时发生瓦斯燃烧，使正在处理塌方的6

名作业人员被烧伤，2名作业人员从高处跳下脚部扭伤。

2005年10月12日、右洞开挖至K14+872处时，施工单位发觉K14+790

至K14+872段初期支护变形超限，当即停止开挖。从10月17日起先，施工单

位依据建设、设计、监理、施工四方会勘纪要对变形地段初期支护进行拆除。12

月16日，初期支护钢拱架拆换至K14+860（距掌子面12m）处，随着围岩的剥

落，K14+860至K14+865段渐渐形成大空腔（塌腔高度约0〜4m）,并伴有直

径约5cm的股状水流出。

12月19日下午，初期支护钢拱架拆换至K14+865处，原有初期支护背后

围岩左前上方形成一漏斗状空腔，建设、设计、监理、施工四方有关人员再次对

现场进行了会勘。12月20日至21日，施工单位依据四方共同探讨的处理方案

对塌腔内进行了喷射混凝土支护，但塌方没有得到限制，空腔接着扩大，至22

日零点班，塌腔已与掌子面连通，形成4〜5m高、6〜7m宽、约5m长的空腔，

空腔内时有掉块现象。

（四）事故经过及抢救状况

2005年12月22日白班先后有43人进入右洞。其中，在掌子面旁边喷射混

凝土作业5人、打锚杆前打算作业8人、架设拱架作业4人、二次衬砌浇注混凝

土作业11人，在2号横洞出渣作业1人，接风管作业1人，瓦斯检查员2人，

运输工6人，技术员和管理人员5人。

这些人中，有9人于14时30分先后出洞。14时40分，洞外人员突然听到

从右洞传来巨大爆炸声，同时看到洞口一片昏暗，爆炸冲击波将停放在距右洞口

20m重达70T的模板台车冲出40多米，洞口通风机错位、配电柜损坏，大幅宣

扬牌被掀飞，在洞外组装模板台车人员、门岗等有10人死亡、11人受伤。

事故后，施工单位刚好向省市及有关部门报告了事故状况，并马上撤出当时

在左洞作业的人员。四川省人民政府及有关部门接到事故报告后，快速启动应急

议案，副省长率领有关部门、市政府和8支矿山救援队快速赶到事故现场组织抢

救。

随后，省长、平安监管总局副局长和中铁工程总公司负责人也赶到事故现

场督促指导事故抢救和善后工作。救援队到达事故现场后，马上进入右洞进行搜

救，并快速安装风筒，复原右洞通风。经救援队多次进洞侦察搜寻，洞内没有发

觉生还者，当时在右洞和2号横洞工作的人员全部遇难。

救援人员于24日10时30分前将遇难人员尸体运出洞外，结束抢救工作。

此次事故共造成44人死亡（其中洞内死亡34人，洞外死亡10人）、11人受伤,

大量施工设备损坏。

二、事故缘由及性质

（一）干脆缘由

由于掌子面处塌方，瓦斯异样涌出，致使模板台车旁边瓦斯浓度达到爆炸

界限，模板台车配电箱旁边悬挂的三芯插头短路产生火花引起瓦斯爆炸。

（二）间接缘由

XX局四公司作为施工单位，违规将劳务分包给无资质的作业队伍。在施工

过程中没有严格执行平安生产法规和有关规章制度，施工现场平安管理混乱，对

农夫工的平安学问和技能培训不到位，有部分瓦斯监察员无证上岗；通风管理不

善，右洞掌子面拱顶瓦斯浓度常常超限。

1.施工单位

虽然在《XX路X合同段XXX隧道实施性施工组织设计》中要求在开挖掌子

面与二衬之间全部运用防爆电器和设备，但施工队在衬砌模板台车上运用非防爆

配电箱并接一般插座。

右洞仅有一台甲烷传感器，事故当天安装于隧道左侧距垮塌处5m、离隧道

底板2m高的地方，安装位置不符合要求，不能有效监控瓦斯；瓦斯检查员全部

运用便携式瓦斯报警仪检查瓦斯，对高处一般将便携式瓦斯报警仪绑在一根2—

3m的竹竿上举起进行检查，未达到规定检查高度，而且存在检查次数不符合规

定等状况。

2.X一局集团有限公司

X一局集团有限公司作为虽然制定了《瓦斯隧道工程施工指南》等平安生产

规章制度，但对该隧道工程施工平安管理不力，没有仔细督促所属四公司和项目

经理部严格执行防治瓦斯措施，未能督促有关部门和人员刚好解决工程建设中存

在的平安生产隐患等问题。

3.监理单位

X工程询问有限公司作为中标监理单位，没有仔细履行监理职责，从参与投

标到实施监理都是托付他人操作，没有派人参与详细监理业务，没有对西南分公

司的监理工作实施监督管理。工程询问有限公司西南分公司对合同段监理部管理

混乱，第2监理组人员长期缺编，人员岗位变换频繁，关键岗位人员不符合资质

条件，无证上岗，对隧道施工中的平安生产监理不到位。

4.业主

马路有限责任公司作为马路的项目法人，对施工单位违规分包、现场平安管

理混乱、监理单位人员缺编和人员资质不符合要求等问题，未能加以订正；没有

刚好采纳有效措施解决隧道施工过程中出现的瓦斯隐患问题，未能有效地督促项

目法人单位加强对该工程的平安生产管理，督促各方加强对瓦斯隧道施工过程的

平安管理。

5.省交通厅马路规划勘察设计院

省交通厅马路规划勘察设计探讨院作为设计单位，对涉及施工平安的瓦斯异

样涌出相识不足，在施工现场技术服务中对瓦斯异样涌出的防范措施不到位，特

殊是在右洞施工处于预料的高瓦斯工区和发生塌方的状况下，没有充分考虑瓦斯

异样涌出状况和瓦斯异样涌出后可能造成的危急，未能刚好向有关单位提请修改

设计，提高瓦斯设防等级。

6.省马路水运质量监督站

省交通厅马路水运质量监督站作为马路水运工程建设质量平安监督机构，对

该隧道项目参建各方的平安生产工作监督检查不力，未能刚好督促各有关单位发

觉并订正施工中存在的平安隐患及管理不到位问题。

案例3

XX省XXX高速马路XXX段

XXX隧道坍塌事故报告

2006年9月11日上午11时40分左右，XX省XXXX高速马路XX段第XX合

同“XXX隧道”左线K169+870-890处发生坍塌事故，造成25名施工人员被困隧

道内。经过近26个小时的惊慌抢救，9月12日13时30分，25名被困人员全部

胜利获救且身体状况良好，无一伤亡。

一、项目状况

xxx高速马路xxx段是国道主干线（GZ75）xxxx马路在xx省境内的一段，

全长73.9公里。全线按四车道高速马路标准建设，计算行车速度80公里/小时,

路基宽度24.5米，全线设分别式隧道9座，总长12411米,隧道占路途总长8.5虬

2004年，交通部以交马路发[2004]538号文件《关于xx国道主干线xx-xx马路

初步设计的批复》批准该项目的初步设计。项目业主为xxxxx高速马路有限公司。

此次发生事故的第xx合同段施工单位为xxxxx公司，监理单位为xxxx建设

监理公司，施工监控单位为xxx马路工程