隧道施工技术规范

第第第四四四篇篇篇!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!《公路工程技术标准（!"#$%&’(%%)）》与隧道施工《公路工程技术标准（!"#$%&’(%%)）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!·!!!"·第四篇《公路工程技术标准（!"#$%&’(%%)）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!第一章隧道施工第一节施工准备施工准备就是根据隧道的不同情况做好现场调查研究核对设计文件和具体编制施工组织设计等工作。应做好以下几方面工作。一、施工的技术准备在一条隧道的施工之前施工的技术准备特别重要它是开工后施工的指导技术准备越充分以后的施工就越顺利。（一深入工地调查主要调查和预测隧道施工可能对地表和地下已设结构物的影响对交通运输条件和施工运输便道进行方案比选施工场地布置与洞口相邻工程、弃渣利用、农田水利、征地的关系建筑物、道路工程、水利工程和电力、电讯线等设施的拆迁情况和数量调查和测试水源、水质并拟定供水方案天然筑路和衬砌材料（石料、砂土的产地、质量、数量的多少和供应方案可利用的电源、动力、通信、机具车辆维修、物资消防、劳动力、生活供应及医疗卫生条件当地气象、水文资料及居民点的社会状况施工中和营运后对自然环境、生活环境的影响及需要采取的保护措施。（二全面熟悉设计文件要安排技术人员会同设计单位对现场核对掌握工程的重点和难点了解隧道方案的选定及设计经过重点复查对隧道施工和环境保护影响较大的地形、地貌、工程地质及水文地质条件是否符合实际、保护措施是否恰当核对隧道平面、纵断面设计、了解隧道与所在区段的总平面、纵断面设计的关系核对洞口位置、式样、衬砌类型是否与洞口周围环境相适应核对设计文件中确定的施工方法、技术措施与实际条件是否相符合；核对洞外排水系统和设施的布置是否与地形、地貌、水文气象等条件相适应交接和复查测量控制点、施工的基准点及水准点并定期进行复核。（三编制施工组织设计首先根据现场调查和合同设计单位对设计文件的熟悉与了解选择施工方法。施工方法应根据地质条件结合隧道长度、断面、结构类型、工期要求、施工技术力量、安全生产、机械设备、材料、劳动力组合等情况合理确定并依此编制进度计划。施工方法特别重要。这里简单介绍一下山岭隧道的常规施工方法——矿山法它·!""!·《公路工程技术标准（+,-.’!*(’’#）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!因最早应用于采矿坑道而得名。矿山法多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖故又称为钻爆法。从隧道工程的发展趋势来看钻爆法仍将是今后山岭隧道施工最常用的方法。在矿山法中坑道开挖后的支护方法大致可分为钢木支撑和锚杆喷射混凝土支护两类。作为施工方法人们习惯上将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”，而将采用钻爆法开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法。二、施工设备的准备在施工的技术准备完成之后也就可以按照施工组织设计的要求根据不同的施工方法对施工的设备进行准备。（一一般钻眼机具隧道工程中常使用的凿岩机有风动凿岩机和液压凿岩机另有电动凿岩机和内燃凿岩机但较少采用。其工作原理都是利用镶嵌在钻头体前端的凿刃反复冲击并转动破碎岩石而成孔。有的可通过调节冲击功大小和转动速度以适应不同硬度的石质达到最佳成孔效果。!"钻头和钻杆钻头直接连接在钻杆前端（整体式或套装在钻杆前端（组合式），钻杆尾则套装在凿岩机的机头上钻头前端则镶入硬质高强耐磨合金钢凿刃。凿刃起着直接破碎岩石的作用它的形状结构、材质、加工工艺是否合理都直接影响凿岩效率和其本身的磨损。凿刃的种类按其形状可分为片状连续刃及柱齿刃（不连续两类。片状连续刃又有一字形、十字形等几种布置形式柱齿刃又有球齿、锥形齿、锲形齿等形状之分。一字形片状连续刃钻头的制造和修磨简单对岩性的适应能力较强适用于功率较小的风动凿岩机在中硬以下岩石中钻眼但钻眼速度较慢且在节理裂隙发育的岩石中容易卡钻。十字形片状连续刃钻头和柱齿刃钻头的制造和修磨较复杂适用于功率较大和冲击频率较高的重型风动或液压凿岩在各种岩石中钻眼尤其在高硬度岩石中或节理裂隙发育的岩石中钻眼效果良好速度也快。常用钻头的钻孔直径有#$%%、&’%%、&(%%、&)%%、&$%%等用于钻中空孔眼的钻头直径可达!’(%%，甚至更大。钻头和钻杆均有射水孔压力水即可通过此孔清洗岩粉。钻头构造见图!*!。钻眼速度受以下几个因素的影响冲击频率冲击功钻头形式钻孔直径钻孔深度及岩石质量等。另外钻头与钻杆、钻杆与机头的套装紧密程度和钻杆的质量、粗细则影响冲击功的传递。若套装不紧密、钻杆轴线与机头轴线重合不好或钻杆硬度小钻杆较粗都会损耗冲击功而降低钻眼速度。("风动凿岩机风动凿岩机俗称风钻它是以压缩空气为驱动力。它具有结构简单制造维修简·!""#·第四篇《公路工程技术标准（+,-./!"(//)）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"!钻头形式#）一字形刃钻头；$）十字形刃钻头；%）&形刃钻头；’）柱齿刃钻头便操作方便使用安全的优点见图!"(。但压缩空气的供应设备比较复杂能耗大，凿岩速度比液压凿岩机低。图!"(风动凿岩机)*液压凿岩机液压凿岩机是以电力带动高压油泵通过改变油路使活塞往复运动实现冲击作·!""#·《公路工程技术标准（6781’!"&’’#）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!用。其工作原理见图!"#。液压凿岩机与风动凿岩机比较具有以下主要特点。（!）动力消耗少能量利用率高。液压凿岩机动力消耗仅为风动凿岩机的!$#%!$&；能量利用率液压的可达#’(%)’(，风动的仅有!*(。（&）凿岩速度快。液压凿岩机比风动凿岩机的凿岩速度快*’(%!*’(。在花岗岩中纯钻进速度可达!+’%&’’,-$-./。（#）液压凿岩机的液压系统设计配套合理能自动调节冲击频率、扭矩、转速和推力等参数适应不同性质的岩石以提高凿岩功效且润滑条件好各主要零件使用寿命较长。（)）环境保护较好。液压钻的噪声比风钻降低!’%!*01；液压钻也没有像风钻那图!"#液压凿岩机工作原理!—杆尾；&—旁侧供水口；#—转动齿轮套；)"缓冲弹簧；*"密封；2"冲击活塞；+—油压流量调节器；3"流量调节螺钉；4—油马达；!’—花键连接套；!!—传动轴；!&—蓄能器；!#"驱动齿轮；!)—滚动轴承样的排气工作面没有雾气空气较清晰。目前液压钻已广泛应用于隧道工程中。（*）液压凿岩机构造复杂造价较高重量大附属装置较多多安装在台车上使用。)5凿岩台车将多台凿岩机安装在一个专门的移动设备上实现多机同时作业集中控制称为凿岩台车。凿岩台车按其走行方式可分为轨道走行式、轮胎走行式及履带走行式按其结构形式可分为实腹式、门架式两种。图!")是工程中应用较多的实腹结构轮胎走行的全液压凿岩台车。实腹式凿岩台车通常为轮胎走行可以安装!%)台凿岩机及一支工作平台臂。其立定工作范围可以达到宽!’%!*-，高+%!&-，分别可适用不同断面的隧道中。但实腹式凿岩台车占用坑道空间较大需与出渣运输车辆交会避让占用循环时间尤其是在隧道断面不大时机械避让占用的非工作时间就更长故实腹式凿岩台车多应用于断面较大的隧道中。门架式凿岩台车的腹部可以通行出渣运输车辆可以大量减少机械避让时间。门架式凿岩台车通常为轨道走行安装&%#台凿岩机。门架式凿岩台车多用于中等断面（&’"3’-&）的隧道开挖开挖断面过小或过大则多不采用。·!""#·第四篇《公路工程技术标准（&’()*!"%**+）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#凿岩台车（实腹、轮行）若按其控制的自动化程度来分凿岩车可以分为人工控制、电脑控制、电脑导向三种。人工控制是由人工控制操纵杆来实现钻机的定位、定向和钻进的。钻眼位置由工程师标出钻眼方向则由操作手按经验目测确定。电脑控制凿岩台车的所有动作都在电脑的控制下进行必要时可由操作手进行干预。电脑导向凿岩台车不仅具有电脑控制功能而且可以在隧道定位（导向激光束的帮助下进行自动定位和定向因此能进一步缩短钻眼作业时间提高钻眼精度、减少超欠挖量。（二爆破材料!$炸药的性能炸药爆炸是一种高速化学反应过程。在这个过程中炸药物质成分发生改变生成大量的气体物质并释放大量的热能表现为对周围介质的冲击、压缩、破坏和抛掷作用。炸药的性能取决于所含化学成分。掌握炸药等爆破材料的性能对正确使用、储存、运输确保安全和提高爆破效果具有重要意义。炸药的主要性能如下。（!）敏感度炸药的敏感度简称感度是指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度，也就是炸药爆炸对外能的需要程度。根据外能形式的不同炸药感度主要有：!热敏感度亦称爆发点即使炸药爆炸的最低温度它表示炸药对热的敏感度。"火焰感度表示炸药灯火焰（明火星的敏感度。有些炸药虽然对温度比较钝感，但对火焰却很敏感如黑火药一接触明火星便易燃烧爆炸。#机械感度是指炸药对机械能（撞击、摩擦作用的敏感程度。一般来说对于撞击比较敏感的炸药对摩擦也比较敏感。$爆轰感度是指炸药对爆炸能的敏感程度。通常在起爆作用下炸药的爆炸是由冲击波、爆炸产物流或高速运动的介质颗粒的作用而激发的。不同的炸药所需的起爆能也不同。爆轰感度一般用极限起爆药量表示。（%）爆速·!""#·《公路工程技术标准（0123$)4"$$!）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传播速度称为爆速。不同成分的炸药有不同的爆速但一般来说密度越大的炸药其爆速也越高。同一种成分的炸药其爆速还受装填密实程度、药量多少、含水量大小和包装材料等因素的影响。（!）爆力（威力）炸药爆炸时对周围介质作功的能力称为爆力（或威力。炸药的爆力越大其破坏能力越强破坏的范围及体积也越大。一般爆炸产生的气体物质越多或爆温越高则其爆力越大。炸药的爆力通常用铅柱扩孔实验法测定。铅柱扩孔容积等于"#$%&!时的爆力称为标准爆力。（’）猛度炸药爆炸后对与之接触的固体介质的局部破坏能力称为猛度。这种局部破坏表现为固体介质的粉碎性破坏程度和范围大小。一般炸药的爆速越高则其猛度也越大。炸药的猛度通常用铅柱压缩法测定。（(）爆炸稳定性和临界直径、最佳密度、管道效应爆炸稳定性是指炸药经起爆后能否连续、完全爆炸的能力。它主要受炸药的化学性质、爆轰感度以及装药密度、药包大小（或药卷直径、起爆能量等因素的影响。!临界直径工程爆破采用柱状装药时常用药卷的“临界直径来表示炸药的爆炸稳定性。临界直径是在柱状装药时被动药卷能发生殉爆的最小直径。临界直径越小则其爆炸稳定性越好。如铵梯炸药的爆炸稳定性较好其临界直径为)(&&。浆状炸药的爆炸稳定性较差其临界直径为)$$&&，但加入敏化剂后其临界直径降为!"&&，也能稳定爆炸。工程爆破中为保证装药能稳定爆炸而不发生断爆在选择药卷直径时应注意以下两点。药卷直径应不小于炸药的临界直径。装药直径越大其爆炸越稳定。但当药卷直径超过某值（极限直径后爆炸稳定性即不随药卷直径而变化。若因需减少炸药用量而缩小装药（药卷直径时则应相应选用爆轰感度较高的炸药或加入敏化剂以降低其临界直径。"最佳密度对于单质猛炸药其装药密度越大则其爆速越大爆炸越稳定。对于工程用混合炸药在—定密度范围内也有以上关系。炸药爆炸稳定且爆速最大时的装药密度称为“最佳密度。如硝铵类炸药的最佳密度为$*+,)*)+-.%&!，乳化炸药一般为)*(,)*!$-/%&!*但随后爆速又随着密度的增加而下降直至某一密度时爆炸不稳定甚至拒爆这时炸药的密度称为“临界密度。#管道效应工程爆破中常采用钻孔柱状药卷装药若药卷直径较钻孔直径小则在药卷与孔壁之间有二个径向空气间隙。药卷起爆后爆轰波使间隙中的空气产生强烈的空气冲击波这股空气冲击波速度比爆轰波速度更高它在爆轰波未到达之前即将未爆炸的炸药压缩当炸药被压缩到临界密度以上时就会导致爆速下降甚至断爆这种现象称为管道效应。为减少管道效应可减小间隙或采用高感度、高爆速的炸药，·!""#·第四篇《公路工程技术标准（./01%’2#%%*）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（!）殉爆距离一个药包爆炸（主动药包后能引起与它不相接触的邻近药包爆炸（被动药包），这种现象称为被动药包的“殉爆。发生殉爆的原因是主动药包爆炸产生冲击波和高速物流使邻近药包在其作用下而爆炸。是否会发生殉爆则主要取决于主动药包的药量和爆力、被动药包的爆轰感度、主动与被动药包之间的距离和介质性质。当主动、被动药包采用同性质炸药的等直径药卷时则用被动药包能发生殉爆的最大距离来表示被动药包的殉爆能力称为“殉爆距离。当然它也反映了主动药包的致爆能力。工程爆破中常采用柱状间隔（不连续装药来减少炸药用量和调整装药集中度。但应注意使药卷间距不大于殉爆距离。实际殉爆距离应作现场试验确定。（"）安定性炸药的安定性是指其物理化学性质的安定性主要表现为吸湿、结块、挥发、渗油、老化、冻结和化学分解等。如硝铵炸药吸湿性很强也容易结块。遇此须人工解潮和碾碎后再使用。胶质炸药易老化和冻结。老化的胶质炸药敏感度和爆速降低威力减小；冻结的胶质炸药敏感度高使用危险必须解冻后才允许使用。硝铵炸药的安定性差，易分解运输存放中应通风避光不宜堆放过高。#$隧道工程常用的炸药工程用炸药一般以某种或几种单质炸药为主要成分另加一些外加剂混合而成。目前在隧道爆破施工中使用最广的是硝铵类炸药。硝铵类炸药品种较多但其主要成分是硝酸铵占!%&以上其次是梯恩梯或硝酸钠（钾），占’%&(’)&。（’）铵梯炸药。在无瓦斯坑道中使用的铵梯炸药简称岩石炸药其中#号岩石炸药是最常用的一种在有瓦斯坑道中使用的炸药简称煤矿炸药它是在岩石炸药的基础上外加一定比例食盐作为消焰剂的煤矿用安全炸药。（#）浆状（水胶炸药。它是近十年发展起来的新型安全炸药。由于这类炸药含水量较大爆温较低比较安全发展前景良好。浆状炸药是由氧化剂水溶液、敏化剂和胶凝剂为基本成分组成的混合炸药。水胶炸药是在浆状炸药的基础上应用交联技术使之形成塑性凝胶状态进一步提高了炸药的化学稳定性和抗水性炸药结构更均一提高了传爆性能。浆状（水胶炸药具有抗水性强、密度高、爆炸威力较大、原料广、成本低和安全等优点常用在露天有水深孔爆破中。（*）乳化炸药。通常是以硝酸铵、硝酸钠水溶液与碳质燃料通过乳化作用形成的乳脂状混合炸药亦称为乳胶炸药。其外观随制作工艺不同而呈白色、淡黄色、浅褐色或银灰色。乳化炸药具有爆炸性能好、抗水性能强、安全性能好、环境污染小、原料来源广和生产成本低、爆硒效率比浆状及水胶炸药更高等优点。有资料表明在地下开挖中保持原使用#号岩石炸药孔网参数不变的情况下乳化炸药可使平均炮孔利用率稳定在+%&以上平均炸药单耗较#号岩石炸药下降’$*)&。在露天爆破中使用乳化炸药每立方米岩石炸药耗量比混合炸药（浆状炸药"%&(,%&，铵油炸药#%&(*%&）降低#*$’&，延米炮孔爆破量增加’,$#&，石渣大块率从%$+"&(’$%&下降到%$!&(%$"&，尤其适用于硬岩爆破。（-）硝化甘油炸药。又称胶质炸药是一种高猛度炸药它的主要成分是硝化甘油·!""#·《公路工程技术标准（0123&’/!&&$）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（或硝化甘油与二硝化乙二醇的混合物。硝化甘油炸药抗水性强、密度高、爆炸威力大因此适用于有水和坚硬岩石的爆破。但它对撞击摩擦的敏感度高安全性差价格昂贵保存期不能过长容易老化而性能降低甚至失去爆炸性能。一般只在水下爆破中使用。隧道爆破使用的炸药一般均由厂制或现场加工成药卷药卷直径有!!""、!#""、$!""$#""，%&""等甚至’(#)#&&""，可按爆破设计的装药结构和用药量来选择使用。各系列炸药的成分、性能详见有关资料及产品说明书。$*起爆材料（系统）设置传爆起爆系统的目的是在装药（药包或药卷以外的安全距离处通过发爆（点火、通电或激发枪和传递使安在药包或药卷中的雷管起爆并引发药包或药卷爆炸从而爆破岩石。（’）导火索与火雷管!导火索是用来传递火焰给火雷管并使火雷管在火焰作用下爆炸的传爆材料之一。导火索的燃烧速度取决于索芯黑火药的成分和配比一般在’’&)’$&+,"范围内，缓燃导火索为’-&)!’&+,"或!%&)$#&+,"。导火索具有一定的防潮耐水能力在’"深常温静水中浸!.后其燃烧速度和燃烧性能不变。普通导火索不能在有瓦斯或有矿尘爆炸危险的场所使用。"火雷管是最简单的一种雷管见图’/#。火雷管成本低使用比较简单灵活不受杂散电流的影响应用广泛。但受撞击、摩擦和火花等作用时能引起爆炸。火雷管全部是即发雷管（一点火就爆炸。图’/#火雷管’/管壳；!/加强帽；$/正起爆药；%/副起爆药；#/聚能穴#雷管号数按其起爆能量的大小分为’&个等级（号数。号数愈大起爆能力愈强。隧道工程中常用的是-号和(号雷管。其它雷管的号数亦同此划分。（!）电雷管电雷管是在火雷管中加设电发火装置而成的。它是用导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而引起雷管爆炸的。!电雷管可分为即发电雷管和迟发电雷管。即发电雷管见图’/(。·!""#·第四篇《公路工程技术标准（?@AB-!"&--’）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#即发电雷管$）直插式；%）引火头式!"脚线；&"管壳；’"密封塞；("纸垫；)"桥丝；#"引火头；*"加强帽；+、,"起爆药；!-"副起爆药为实现延期起爆迟发电雷管的延期时间是在即发雷管中加装延期药来实现的（图!—*）。延期时间的长短均用段数来表示。!迟发电雷管按其延期时间差可分为秒迟发和毫秒迟发系列。国产秒迟发电雷管按延期时间的长短分为*段段数越大延期时间越长。国产毫秒迟发电雷管有)个系列。其中第二系列是工程中常用的一个时间系列；第一、第五系列为高精度系列第三、第四系列的延期时间间隔分别为!--./和’--./。"发爆电源可用交、直流照明或动力电源也可以用各种类型的专用电起爆器。对于康钢丝电雷管一般要求在!-./的传导时间内其发火冲量（012&3）最小不低于&)4&./，最大不超过()4&+·./。在有杂散电流条件下应采用抗杂散电流电雷管。目前电线、电雷管起爆系统在隧道工程中已较少采用。（’）塑料导爆管与非电雷管#塑料导爆管是用来传递微弱爆轰给非电雷管使之爆炸的传爆材料之一因其是由瑞典科学家诺雷尔（56789）首创的一种新型传爆材料故又称诺雷尔管。它是在聚乙烯塑料管［外径（&:,);-:!)）..，内径（!<(;-:!-）..］的内壁涂有一层高能炸药主要成分是［奥托金，（!#;&）./=.］，管壁上的高能炸药在冲击波作用下可以沿着管道方向连续稳定爆轰从而将爆轰传播到非电雷管使雷管起爆。弱爆轰在管内的传播速度为!#-->&---.=/，但因其爆轰能量微弱不至于炸坏塑料管。·!""#·《公路工程技术标准（,-./(!"$((%）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#迟发电雷管!"塑料塞；$"延期药；%"延期内管；&"加强帽塑料导爆管有以下优点抗电、抗火、抗冲击性能好起爆传爆性能稳定甚至扭结、!’(对折局部断药管端对接均能正常传爆它不能直接起爆炸药应与非电毫秒雷管配合使用运输和使用过程中抗破坏能力强安装简单使用方便价格便宜等且可作为非危险品运输。因而在隧道工程中尤其是在有电条件和炮眼数较多时被广泛应用。!非电雷管的构造及延期时间系列。非电雷管须与塑料导爆管配合使用其构造见图!"’。图!"’迟发非电雷管!"塑料导爆管；$"消爆空腔；%"延期药；&"正起爆药；)"金属管壳；*"塑料连接套；#"空信帽；’"加强帽；+"副起爆药国产非电雷管的延期时间也分为毫秒、半秒、秒迟发三个系列。"导爆管的发爆及连接网络导爆管可用’号火雷管、导爆索、击发枪、专用激发器发爆。其连接和分枝可集束·!"!"·第四篇《公路工程技术标准（/012$!"%$$’）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!捆扎雷管继爆也可以用连通器连接继爆（图!"#、图!"!$）。图!"#导爆管"非电雷管起爆网络之一图!"!$导爆管"非电雷管起爆网络之二!"导爆索；%"&号雷管及胶布；’"导爆管；("连接块；)"炮眼（(）导爆索与继爆管!导爆索是以单质猛炸药黑索金或太安作为索芯的传爆材料。它经雷管起爆后，可以直接引爆其它炸药。根据适用条件不同导爆索主要分为普通导爆索和安全导爆索两种。普通导爆索是以前生产和使用较多的一种它具有一定的防水性能和耐热性能。但在爆轰传播过程中火焰强烈所以只能用于露天爆破和没有瓦斯的地下爆破作业。其爆速不小于*)$$+,-。安全导爆索是在普通导爆索的药芯或外壳内加了适量的消焰剂使爆轰过程中产生的火焰小温度低不会引爆瓦斯或矿尘专供有瓦斯或矿尘爆炸危险的地下爆破作业使用。其爆速不小于*$$$+.-。因导爆索能直接引爆炸药故在隧道工程中若采用小直径药卷间隔装药时常用导爆索将各被动药卷与主动药卷相连接以使被动药卷均能连续爆炸从而减少了雷管·!!"!·《公路工程技术标准（1234+!"#++$）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!数量和简化了转药结构实现减少装药量达到有控制的弱爆破目的。在装药量计算时应将导爆索的爆力计入炸药用量中。!继爆管是一种专门与导爆索配合使用的具有毫秒延期作用的起爆器材（图!"!!）。图!"!!导爆索与继爆管!"导爆索；#"副起爆药；$"加强帽；%缓冲剂；&"大内管；’"消爆管；("导爆索；)"雷管壳；*正起爆药；!+纸垫；!!外套管；!#"连接管导爆索与继爆管具有抵抗杂散电流和静电引起爆炸危害的能力装药时可不停电，增加了纯作业时间所以导爆索"继爆管起爆系统在矿山和其它工程爆破中得到了应用。缺点是成本比毫秒电雷管系统高且在有瓦斯环境中危险性高网络中的导爆索不能交叉。有些资料表明以上三种起爆系统的费用比为导爆管系统电力系统导爆索系统,!-!.#-$.+。（三喷射混凝土机械设备在新奥法施工中喷射混凝土机械设备是必不可少的因为使用混凝土喷射机可按一定的混合程序将掺速凝剂的细石混凝土喷射到岩壁表面上并迅速固结成一层支护结构从而对围岩起到支护作用。!/喷射机它是喷射混凝土的主要设备国内已有多种鉴定定型产品且各有特点可以由施工的具体情况选用。但要以保证喷射混凝土的质量减少回弹和粉尘控制施工成本，提高工作效率为前提。常用的干式喷射机有双罐式喷射机转体式喷射机转盘式喷射机。其工作原理见图!"!#。新研制的湿式喷射机有挤压泵式、转体活塞泵式、螺杆泵式喷射机这些泵式喷射机均要求混凝土具有较大的流动性（水灰比大于+/&，砂率大于#+0），其机械构造较为复杂易损件使用寿命短、机械使用费高机械清洗和故障处理较麻烦目前现场使用较少有待进一步改进推广。#/机械手喷头的移动和喷射方向、距离的控制可采用人力直接控制或机械手控制。人力直接控制一般只用于解决少量的和局部喷敷机械手控制方便灵活工作范围大可覆盖·!"#"·第四篇《公路工程技术标准（+,12(!"#((*）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"!#干式喷射机$）双罐式喷射机；%）转体式喷射机；&）转盘式喷射机（图!"!*）。三、施工测量施工测量是贯穿于施工全过程的一项重要工作这项工作的好坏关系到隧道施工的好坏和成败。因为一般隧道施工从两个点以上相对施工只有把测量工作做好才能使隧道准确地贯通。这项工作不只是施工前的准备也是施工中的一项特别重要的工作之所以在施工准备这一节中介绍是因为其前期的重要性是准备工作的一个重要方面。（一施工前的复测在施工前施工人员要按控制测量的精度做好控制点、基准点、水准点的交接和复核工作并规定通过三角网或精密导线网对各点进行校核以确保隧道施工精度。为了方便施工可按精度要求重新布设三角点、导线点它们的布设要设在视野开阔、通视良好的地方主要是为了减少由于大气旁折光及地面折光产生的仪器误差对导线角的影响同时设置要牢实按《公路隧道勘测规程》!’()#（+,+(-*—./）的要求认真进行。（二洞内施工测量控制测量的精度应以中误差衡量最大误差（极限误差规定为中误差的两倍同时长隧道设置的精密三角网或精密导线网应定期对其基准点和水准点进行校核洞外水准点、中线点应根据隧道平纵面、隧道长度等定期进行复核洞内控制点应根据施工进度设定。在进洞开挖时在洞口要设置一个为将来向洞内施工提供导向的导线点即称之为洞口校点。它的设置要纳入控制网内由洞口校点传递进洞方向的连接角测角中误差，不应超过测量等级的要求后视方向的长度不宜小于*(()。导线点应尽量沿路线中线布设导线边长在直线地段不宜短于#(()；曲线地段不宜短于0()。无闭合条件的单导线应进行二组独立观测、相互校核。用中线法进行洞内测量时中线点间距直线部分不宜短于!(()；曲线部分不宜短于/()。当用正倒镜长直线法或曲线偏角法检测延·!"#"·《公路工程技术标准（./01-!"$--#）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"!#喷射机械手!"翻转油缸；$"伸缩油缸；#"探照灯；%"大臂；&"转筒；’"风水系统；("液压系数；)"车架；*"钢轨；!+"卡轨器；!!"拉杆伸的中线点时其点位横向偏差不得大于&,,。当在特长隧道、长隧道及采用大型掘进机械施工的隧道中施工时最好采用激光设备导向。激光导向是在经纬仪导向网上直线对准方向指示掘进机械工作的正确位置。在曲线上激光仪的导向网路按方向距测设图形布置。也就是根据隧道的曲线半径确定掘进机械每间隔一定距离之后方向修正一定的角度。在采用导坑法施工时供导坑延伸和掘进用的临时点可用串线法标定其延伸长度在直线部分不应大于#-,；曲线部分不应大于$-,；串线法的两吊线&,。用串线法标定开挖面中线时其距离可用皮尺丈量。在开挖前应在开挖断面标出设计断面尺寸线开挖工作完成之后应及时测量并给出断面图为下一次开挖和以后的衬砌做好准备。供衬砌用的临时中线点必须用经纬仪测定其间距可视放样需要适当加密但不宜大于!-,。衬砌立模前应复核中线和高程标出拱架顶、边墙底和起拱线高程用设计衬砌断面的支距控制架立拱模和墙模。立模后必须进行检查和核正确保无误。高程的控制要领先洞内水准线水准线应由洞口高程控制点向洞内布设结合洞内施工情·!"#"·第四篇《公路工程技术标准（2345"&(!""*）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!况测点间距以!""#$""%为宜为施工方便在导坑内拱部、边墙施工地段宜每&""%设立一个临时水准点并定期复核。（三贯通误差的测定及调整贯通误差也就是采用双向相对施工时在隧道贯通后测量其两个中线在其贯通面附近临时一个断面上的两点之和的误差。采用精密导线测量时由进测的两个方面分别量测该点的坐标所得的在贯通面上的闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上得出实际的横向和纵向贯通误差再置镜于该临时点测求方位贯通误差。采用中线法测量时应由测量的相向两个方向分别向贯通面延伸并取一临时点量出两点的横向和纵向距离得出该隧道的实际贯通误差水准路线由两端向洞内进测分别测至贯通面附近的同一水准点或中线点上所测得的高程差值即为实际的调和贯通误差。贯通后误差的调整有折线法、调整中线法和坐标增量平差进行调整。在直线隧道其中线采用折线法调整。因调整而产生的转角在$’以内作为直线考虑（见图&(&)）；转折角大于!$’时则应加设半径为)"""%的曲线。图&(&)&(进口端中线；!(顶点内移方向；*(横向贯通误差；)(调整后中线；$(未衬地段&""%（根据隧道长度、围岩类别可缩短距离）+(顶点内移方向；,(出口端中线；调整地段位于圆曲线上，曲线的两端向贯通面按长度比例调整中线（如图&(&$）。调线在圆曲线!"段进行，取!#-#"，中点#为贯通误差调整后的中线点，调整量为$.!，中线上每一段调整量-（/.!）0$-/0&"，各调整量线段与1&1!平行。洞内的测量还有辅助坑道测量，对其有以下几个方面的规定：经辅助坑道引入的中线及水准测量，应根据辅助坑道的类型、长度、方向和坡度等，按要求精度在坑道口附近设置洞外控制点。平行导坑与横洞的引线精度高程测量与正洞相同。斜井中线的方向应由斜井口外直线引伸，可用正倒镜分中的串线法进行；斜井量距应丈量斜距，测出坑顶高程，求出高差，按斜距换算成水平距离。竖井测量时，应根据竖井的大小、湿度、必要的测量精度，决定测量方法。经竖井引入中线的测量可使用钢弦吊锤、激光、经纬仪等。经竖井的高程可将钢卷尺直接吊下测定。·!"#"·《公路工程技术标准（+,-%&!")&&.）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"!#在圆曲线地段调整贯通误差$"进口端；%"调线地段!&&’；("出口端（四）竣工测量这是一个隧道完工之后要完成的一项测量工作，是对隧道完成情况的一次检查，也是竣工资料的重要部分，对隧道以后的养护提供必要的测量基准点。一般在隧道竣工后，应在直线地段每#&!，曲线地段每)&!需要加测断面处，测绘以路中线为准的隧道实际净空，标出拱顶高程，起拱线宽度、路面水平宽度。把永久中线点在竣工测量后用混凝土包埋金属标志。直线上的永久中线点，每)&&*)#&!设一个，曲线上应在缓和曲线的起终点各设一个；曲线中部，可根据通视条件适当增加。永久中线点设立后，应在隧道边墙上画出标志。同时洞内水准点每公里应埋设一个，短于!"!的隧道应至少设一个，并应在隧道边墙上画出标志。第二节洞口段施工一、洞口施工洞口的施工是隧道施工的开始，洞口就像咽喉，洞口段的安全可靠是隧道施工成败的关键。同时洞口地段，一般地质条件较差，且地表水汇集，施工难度大。施工时要结合洞外场地和相邻工程的情况，全面考虑，妥善安排，及早施工，为隧道洞身施·!"#"·第四篇《公路工程技术标准（)*+,-!"$--%）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!工创造条件。由于每座隧道的地形、地质、及线路不同，要很明确规定洞口段的范围是比较困难的。在一般情况下，可以将隧道开挖可能给上坡地表造成不良影响的洞口范围称为洞口加强段。每座隧道应根据各自的围岩条件来确定洞口段范围，一般可参考图!"!#确定。图!"!#洞口段的一般范围!"洞门位置；$"洞口位置；%"明洞段；&"进口过渡段；’"洞口段；#"隧道洞身段；("上部开挖地基；!"隧道开挖最大洞跨（"）隧道洞口工程主要包括边、仰坡土石方；边、仰坡防护；端墙、翼墙等洞口圬工；洞口排水系统；洞口检查设备安装；洞口段洞身衬砌。洞口工程中的洞门施工，可在进洞后施工，并应做好边、仰坡防护，以减少洞口施工对洞身施工的干扰。在洞口开挖之前对隧道引道的桥、涵、下挡墙等工程施工，应与弃渣需要相协调，尽早完成。在洞口段施工时应注意遵守下列规定和事项。（一）进洞前应尽早完成洞口排水系统。应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石。平整洞口顶地表，排除积水，整理隧道周围流水沟渠，之后完成洞口边、仰坡顶处的天沟（截水沟。（二）按设计要求进行边坡、仰坡放线，自上而下逐段开挖；不得掏底开挖或上下重叠开挖而引起安全事故。（三）石质地层拉槽爆破后，应及时清除松动石块；土质地层开挖应及时夯实整平边（仰）坡。开挖中应随时检查边（仰）坡，如有滑动、开裂等现象，应适当放缓坡度，保证边（仰）坡稳定和施工安全。（四）洞口施工宜避开雨季和融雪期。在进洞土石方工程施工时，不得采用深眼大爆破或集中药包爆破，以免影响边（仰）坡的稳定。·!"#"·《公路工程技术标准（’()*+!"$++%）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（五）开挖的土石方不得弃在危害边坡及其它建筑物稳定的地点，并不得影响运输安全。（六）洞口支挡工程应结合土石方开挖一并完成，其基础必须置于稳固的地基上。须将虚渣杂物、泥化软层和积水清除干净。对于地基强度不够的，可结合具体条件采取扩大基础、桩基、压浆加固地基等措施。（七）当洞口可能出现地层滑坡、崩塌、偏压时，应采取相应预防措施。其中偏压防止措施可参照图!"!#所示进行。图!"!#偏压防止措施!）切土防止偏压；"）填土防止偏压；#）设置挡墙构造物!"夯实填土；$"挡墙；%"混凝土基础（八）洞口段洞身施工时，应根据地质条件，地表沉陷控制以及保证施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。洞口段洞身衬砌应根据工程地质、水文地质及地形条件，至少设置不小于&$长的模筑混凝土加强段，以提高工程的整体性。洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。如仰坡地层松软破碎，宜用浆砌片石或铺种草皮防护。洞口段施工中最关键的工序就是进洞开挖。洞口段施工方法取决于许多因素，如·!"#"·第四篇《公路工程技术标准（-./0#!&%##’）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!施工机具设备情况、工程地质、水文地质和地形条件；洞外相邻建筑的影响；隧道自身构造特点等。根据地层情况，可分为以下几种施工方法。!"洞口段围岩为!类以上，地层条件良好时，一般可采用全断面直接开挖进洞，初始!#$%#!区段的开挖，爆破进尺控制在%&’!。施工支护，于拱部可施做局部锚杆；墙、拱采用素喷混凝土支护。洞口’$(!区段可以挂网喷混凝土及设钢拱架予以加强。%"洞口段围岩为"$!类，地层条件较好时，宜采用正台阶法进洞（不适于%#!区段。爆破进尺控制在!"($%"(!。施工支护采用拱、墙系统锚杆和钢筋网喷射混凝土，必要时设钢拱架加强施工支护。’"洞口侧面围岩为#$"类，地层条件较差时，宜采用上半断面长台阶法进洞施工。上半断面先进(#!左右后，拉中槽落底施工，在保证岩体稳定的条件下，再进行边墙扩大及底部开挖。上部开挖进尺一般控制在!"(!以下，并严格控制爆破药量。施工支护采用超前锚杆与系统锚杆相结合，挂网喷射混凝土。拱部安设间距为#"($!"#!的钢拱架支护，及早施作混凝土衬砌，确保稳定和安全。)"洞口段围岩为#类以下，地层条件差时，可采用分部开挖法和其它特殊方法进洞施工。具体方法有：预留核心土环形开挖法；插板法或管棚法；侧壁导坑法；下导坑先进再上挑扩大，由里向外施工法；预切槽法等。开挖进尺控制在!!以下，宜采用人工开挖，必要时才采用弱爆破。开挖前应对围岩进行预加固措施，如采用超前预注浆锚杆或采用管棚注浆法加固岩层后，用钢架紧贴洞口开挖面进行支护，再进行开挖作业。洞身开挖中，支撑应紧跟开挖工序，随挖随支。施工支护采用网喷混凝土，系统锚杆支护；架立钢拱架的间距为#"(!，必要时可在开挖底面施作临时仰拱。开挖完毕后及早施作混凝土内层衬砌。当衬砌采用先拱后墙法施工时，下部断面开挖应符合下列要求：（!）拱圈混凝土达到设计强度*#+之后方可进行下部断面的开挖；（%）可采用扩大拱脚，打设拱脚锚杆，加强纵向连接等措施加固拱脚；（’）下部边墙部位开挖后，应及早、及时做好支护，确保上部混凝土拱的稳定。施工前，在工艺设计中，应对施工的各工序进行必要的力学分析。施工过程中应建立健全量测体系，收集量测数据及时分析，用以指导施工。这里介绍一下进洞施工，一般采取钢支撑紧贴开挖面，形成假拟洞口；围岩差时，用管棚支护的开挖顺序如图!&!,。二、明洞施工什么叫明洞？明洞就是用明挖法修建的隧道，分为独立式明洞和接长式明洞。常因地形、地质条件不同而有许多种结构形式，采用最多的是拱式明洞和棚式明洞。明洞大多设置在塌方、落石、泥石流等地质不良或受地形限制地段。公路隧道有时需在洞口外设置遮光棚，也是明洞类结构。明洞施工方法的选择，应根据地形、地质条件、结构形式等因素确定。独立式明洞可采用明挖法或盖挖法施工；接长式明洞可采用开挖与衬砌的施工顺序，分为全部明挖先墙后拱法、上部明挖先拱后墙法及部分明挖墙拱交错法三种。·!"#"·《公路工程技术标准（*+,-!"$%）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(.)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"!#进洞上半部开挖顺序参考图!）开挖上半部、仰坡；"）架设进洞型钢拱架，打入超前钢管或锚杆；#）挂钢筋网，在拱架上部设置顶板，在开挖面附近喷射混凝土，形成假拟洞口；$）上半部开挖，架设支架，挂网，喷射混凝土，打锚杆（在下部开挖前实施）!"超前小导管或锚杆；$"型钢拱型支架；%"顶板；&—挂网、喷射混凝土；’"喷射混凝土；("锚杆（一）全部明挖先墙后拱法该法适用于埋置深度较浅、边仰坡开挖后能暂稳定或已成路堑中增建明洞地段。开挖程序如图!"!)所示。图!"!)全部明挖先墙后拱法!、$、%、&开挖顺序·!"!#·第四篇《公路工程技术标准（*+,-$!"#$$&）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!施工步骤：从上向下分台开挖，先做好两侧边墙，再做拱圈，最后做防水层及洞顶回填。（二）上部明挖先拱后墙法这种方法适用于明洞位于岩层破碎，路堑边坡较高，全部明挖可能引起坍塌，但拱脚岩层承载力较好，能保证拱圈稳定的地段。开挖程序（图!"#$）：起拱线以上部分，采用拉槽法，开挖临时边坡、仰坡。当临时边坡、仰坡不太稳定时，采用喷锚网加固坡面，先做好拱圈，然后开挖下部断面，再做边墙，拱脚应设连续的纵钢筋混凝土托梁，并使混凝土与两侧岩石密贴。（三）墙拱交错法适用于半路堑、原地面边坡陡峻，由于地形限制不能先做拱圈；或由于外侧地层松软，先做拱圈可能发生较大沉陷，先墙后拱亦有困难时。!%先做外侧边墙法施工程序如图!"#!所示。图!"#$上部明挖先拱后墙法图!"#!先做外侧边墙法（!）先挖出外侧墙基坑!，然后将外侧墙#砌筑（或模筑）至设计标高。（#）开挖内侧起拱线以上部分&，挖除后立即架立拱架灌注拱圈’，如有耳墙时，同时做好耳墙。（&）在拱内落底(，应随落随加支护，以保持内侧边坡的稳定。（’）开挖内边墙马口，逐段施作内边墙)，然后进行拱顶回填，并做防水层。#%挖开灌筑边墙法先拱后墙法施工的路堑式明洞，如开挖后发现地层松软，难于承担拱圈压力时，或先墙后拱法，路堑边坡明挖过深可能引起边坡坍塌等不安全情况时，均可采用挖开法或拉槽法灌筑边墙。施工步骤：一般开挖至起拱线后，先间隔挖开或横向与中线垂直间隔拉槽，灌注部分边墙，再做拱圈，拱脚应加纵向钢筋以形成钢筋混凝土枕梁。·!"#!·《公路工程技术标准（)*+,#!-"##&）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!最后挖马口作其余边墙。明洞大多数修筑于地质较差，地形陡峻的地段，受力条件复杂。施工中应特别注意安全和结构的稳定，做到符合下列各项要求：（!）开挖前要做好全部临时排水系统，适当选择施工方法，要按设计要求正确测定中线和标高，放好边桩和内、外墙的位置。（"）认真处理基础。明洞边墙基础承载力必须保证达到设计要求；有地下水流时，要相应采取措施，如夯填厚度不小于!#!"的碎石层或扩大基础以提高其承载力；若为岩石地基则应挖至表面风化层以下#$"%"。（&）明洞衬砌其拱圈要按断面要求，制作定型挡头板，内、外模及骨架，同时加强各部内、外模支撑，防止变形及位移。采用墙拱交错法施工时，要有保证拱、脚稳定，防止拱圈沉落的措施。明洞顶回填土石主要是起缓和边、仰坡上的落石、坍塌和支挡边坡稳定的作用，应按设计厚度和坡度进行施工。回填土石应在做好防水层，衬砌达到设计强度的’#(时，才能开始施工。路堑式明洞墙背回填应对称分层夯实，每层厚度不宜超过#$&"；其两侧回填土的土面高差不得大于#$%"；回填至拱顶后需满铺分层填筑；拱顶填土高达#$’"以上才能拆除拱架。采用推土机等大型机械回填时，应先用人工夯填一定的厚度后，方可使用机械在顶部进行作业，并于机械回填全部完成后才能拆除拱架。回填土石与边坡接触处，要挖成台阶并用粗糙透水材料填塞，防止回填土石沿边坡滑动。明洞与隧道衔接的施工方法，有先做明洞后进隧道和先进隧道后做明洞两种。在明洞长度不大和洞口地层松软，开挖仰坡和边坡时易引起坍方，或在已坍方的地段，一般是先做明洞后进隧道。在地层较为稳定或工期较长的隧道设有较长明洞；或是洞口路堑开挖后可能发生坍塌时，则可采用先进隧道后做明洞的施工方法。不论是先隧后明，还是先明后隧，隧道部分的拱圈都应由内向外和明洞拱圈衔接，必须确保仰坡的稳定和内外拱圈连接良好。一般情况下明洞与隧道的衔接部位是结构防水的薄弱部位，施工时应把隧道的洞身衬砌向明洞方向延长一定长度，以达到整体防水效果。三、浅埋段工程浅埋段工程也就是覆盖层不足毛洞洞跨两倍的隧道或区段，属于浅埋隧道。因其覆盖层浅，围岩难以自成拱，地表易沉陷，因此施工方法不能与覆盖层深的隧道区段相同，应采用浅埋段施工方法。浅埋段施工方法常用的有明挖法、地下连续墙法、盖挖法、浅埋暗挖法及盾构法等。明挖法是指挖开地面，由上而下开挖土石方至设计标高后，自基础由下向上顺序施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的逆做。浅埋暗挖法则是在特定条件下，不挖开地面，在地下进行开挖和修筑衬砌法的隧道施工方法。隧道工程采用盾构法在软弱地质条件下进行暗挖法施工已很普遍，当然也可适用于浅埋隧道施工。这在以后的·!!"#·第四篇《公路工程技术标准（&’()*!+"**#）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!章节中有详细介绍。在浅埋段工程施工中要注意以下几个方面。（!）根据围岩及周围环境条件，可优先采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或留核心土开挖法；围岩的完整性较好时，可采用多台阶法开挖，除盾构法施工外，严禁采用全断面开挖。（"）开挖后应尽快施作锚杆，喷射混凝土，敷设钢筋网或钢支撑。当采用复合衬砌时，应加强初期锚喷支护。!类以下围岩，应尽快实施衬砌，防止围岩松动。（#）锚喷支护或钢体支撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于!倍洞跨。（$）浅埋段的地质条件很差时，宜采用地表锚杆、管棚，超前小导管，注浆加固围岩等辅助方法施工。为控制地表沉降，应采取如下技术措施。（!）宜采用单臂掘进机或风镐开挖，减少对围岩的扰动；当采取爆破开挖时，应短进尺，弱爆破。（"）打设拱脚锚杆，提高拱脚处围岩的承载力。（#）及时施作仰拱或临时仰拱。（$）地质条件差或有涌水时，宜采用地表预注浆结合洞内环形固结注浆。（%）加强对地表下沉，拱顶下沉的量测及反馈，以指导施工，量测频率宜为深埋段时的两倍。第三节开挖隧道施工就是要挖去坑道范围内的岩体，并尽量保持坑道围岩的稳定。开挖是隧道正式施工的第一道工序，也是关键工序。在坑道的开挖过程中，围岩稳定性，虽然主要是由围岩本身的工程地质条件决定的，但无疑开挖对围岩稳定状态有着直接的重要的影响。隧道的开挖有其基本原则，也就是：在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下，选择适当的开挖方法和掘进方式，并尽量提高掘进速度。开挖的方式分为人力开挖和机械开挖。人力开挖方式只限于其它开挖方式不宜采用或在围岩不稳定的土质隧道中应用。低等级公路的短隧道可采取人力开挖方式。隧道开挖作业，应遵守合理确定开挖步骤和循环进尺，保持各开挖工序相互衔接，均衡施工；开挖断面尺寸应符合设计要求；爆破后，对开挖面和未衬砌地段应进行检查，对可能出现的险情，应采取措施及时处理；开挖作业中，不得损坏支护、衬砌的设备，并应保护好量测用的测点；做好地质构造的核对和素描，地质变化处和重要地段应有照片记载。本节介绍一般山岭隧道施工的开挖方法、掘进方式及其选择原则，并详细地介绍钻爆掘进方式。一、开挖方法如前所述隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。因此，在选择·!"#$·《公路工程技术标准（+,-.%!"#%%*）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!开挖方法时，应对隧道断面大小和形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析，采用适当的开挖方法，尤其与支护条件要相适应。隧道开挖方法实际上是指开挖成形方法。按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法。具体的开挖、支护顺序如图!"##。图!"##开挖方法及开挖、支护顺序图!）全断面法；"）台阶法；#）台阶分部法；$）上、下导坑法；%）上导坑法；&）单侧壁导坑法（中壁墙法）；’）双侧壁导坑法以上图示中没有对(类围岩的开挖方法进行叙述，因为(类围岩条件很差，必须按辅助施工方法（锚杆、管栅、注浆等）的要求进行处理后方可开挖。有关锚杆、喷射混凝土将在后面进行介绍。当采用先拱后墙法衬砌施工时，下部断面开挖应符合下列要求。（一）拱圈混凝土达到设计强度$%&之后方可进行下部断面的开挖。（二）可采取扩大拱脚，打设拱脚锚杆，加强纵向连接等措施，加固拱脚。（三）下部边墙开挖后，应按设计规定及时做好支护。（四）应及时量测拱顶、拱脚和边墙中部的位移，当变形速率有增大趋势时，应立即采取仰拱封闭或其它有效措施，保证围岩和衬砌尽快处于稳定状态。边墙开挖时，一般采用错开马口跳槽开挖；当围岩状态较好时，可采用对开施工，应符合下列要求：!’宜采用长短马口结合，减少跳槽次数，首轮马口长度，!("围岩不宜大于))，((((类围岩不宜大于#)。#’首轮马口的中心宜选在拱圈接缝处，并应注意岩层倾斜和稳定情况，防止顺层坍滑。*’回头马口开挖必须待相邻边墙封口#)小时后进行；有侧压力时，应在封口*·!"#$·第四篇《公路工程技术标准（()*+,#’$,,%）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!天后进行。!"洞口加强段开挖马口，拱圈悬臂长度不得超过首轮马口长度，仰拱部位开挖，采取整幅开挖或半幅开挖，应符合下列要求：（#）挖至设计要求深度，底面平顺，清除渣物；（$）排净积水，做好排水设施；（%）隧道底两隅与侧墙连接处应平顺开挖，避免引起应力集中；（!）当遇变形很大的膨胀性围岩时，底面及其两隅应预先打入锚杆或采取其它加固措施后，再行开挖；（&）仰拱部开挖时应采取措施保证洞内临时交通畅通。二、掘进方式掘进方式是指对坑道范围内岩体的破碎挖除方式，是开挖中关键工序方式。常用的掘进方式有钻眼爆破掘进、单臂掘进机掘进、人工掘进三种方式。一般山岭隧道最常用的是钻眼爆破掘进。爆破振动致使围岩产生坍塌，故一般只适用于石质隧道。但随着控制爆破技术的发展，爆破法的应用范围也逐渐加大，如用于软石及硬土的松动爆破。它是一般山岭隧道工程中常用的掘进方式。单臂掘进机掘进及人工掘进，均是采用机械方式切削破碎岩石并挖除坑道范围内的岩体。单臂掘进机掘进是采用装在可移动式机械臂上的切削头来破碎岩体的，人工掘进则是采用十字镐、风镐等简易工具来挖除岩体。单臂掘进机掘进和人工掘进对围岩的扰动破坏小，故一般适用于围岩稳定性较差的软岩隧道及土质隧道中。钻眼爆破需要专用的钻眼设备及消耗大量炸药，并只能分段循环掘进。单臂掘进机可连续掘进，但只适用于软岩及土质隧道。人工掘进速度较慢，劳动强度大。隧道施工中，掘进方式是影响围岩稳定的又一重要因素。因此，在选择确定掘进方式时，应根据坑道范围内被岩体的坚硬程度以及不同的掘进方式对围岩的扰动程度、围岩的稳定性、支护条件、机械设备能力、经济性等相关因素进行综合分析，选用恰当的掘进方式。在采用钻眼爆破方式掘进，则尤其应当实施控制爆破，以减少爆破振动对围岩的扰动破坏和对已做支护的影响。三、钻眼爆破掘进钻眼爆破的机械和炸药在前面我们已说过，这里重点介绍一下爆破的方法。在石质隧道中，采用最多的是钻眼爆破法，其原理是利用装入钻孔中的炸药爆炸时产生的冲击波及爆炸生成物作功来破碎坑道范围内的岩体。这可以用爆破漏斗来解释（图#’$%）。隧道工程中，一般要求钻眼爆破应满足以下条件：（#）开挖轮廓成型规则，岩面平整、超欠挖量符合规定；（$）爆破对围崖不破坏，以保证围岩（坑道）的稳定；（%）爆破后的石渣块度大小适中，抛掷范围相对集中，符合装渣作业要求；（!）钻眼工作量少，耗用炸药等爆破材料少等；·!"#$·《公路工程技术标准（)*+,-!"#--$）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$爆炸破岩机理（%）防止对周围设备的破坏，减少对环境尤其是水的污染。为此应充分研究下面的问题：岩石的抗爆破性及抗钻性；炸药品种及用量；炮眼布置形式和炮眼数量、直径、长度；装药结构；起爆顺序和起爆网络等。（一）岩石的抗爆破性及分级!&岩石的抗爆破性或抗钻性岩石的抗爆破性（或抗钻性）是指岩石抵抗爆炸冲击波（或钻头冲击）破坏的能力。岩石的抗爆破性能主要取决于其物理力学性质，特别是岩石在动载作用下的变形性质和内聚力强弱。另外也受到岩体的结构性和地下水等因素的影响。隧道爆破开挖时，应按岩石的抗爆破性进行爆破设计，并按其抗钻性选择凿岩机具。#&岩石的抗爆破性分级近年来，有研究资料建议采用岩石爆破性指数’作为分级指标，将岩石分为极易爆、易爆、中等、难爆、极难爆共五级。岩石爆破性指数’的确定，是在炸药能量和其它条件相同时，进行爆破漏斗试验。根据爆破后的漏斗体积、大块率、小块率、平均合格率和岩体的波阻抗等指标进行计算。（二）炸药品种选择及用量(炸药品种选择及用量计算，应充分考虑岩石的抗爆破性、炸药性能和价格以获得较好的爆破效果和较低的费用。!&炸药品种很多，可适当选用。但应注意的是越脆或韧性越强的岩体，应选用猛度较高、爆速较高的炸药。#&炸药用量。理论上应按达到预定爆破效果的条件下爆炸功与岩石阻抗匹配的原则计算确定。隧道爆破中，每循环爆破的总装药量(值通常按下式计算：·!"#$·第四篇《公路工程技术标准（789:-"#*--’）》与隧道施工""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!"#$（"#"）式中：$———每循环爆破总装药量，%&；’%—爆破单位体积岩石的炸药平均消耗量，简称炸药的单耗量，%’&(——；—(——爆破掘进进尺，(；—)——开挖断面面积，(*。’+炸药单耗量%值的确定。%值主要受岩石的抗爆破性、断面进尺比)&(，临空面的数目、炮眼布置形式、掏槽效果等因素影响。一般而言，岩石的完整性系数，,值越大，%值越大；断面进尺比)&(越大，则%值越小；临空面越多，%值越小；炮眼的布置不当或掏槽效果不佳，%值会增大。隧道爆破中，实际采用的%值常在-+./*+0%’&(’之间，*-(*以下的大断面隧道，其%值可以参照有关工程实例选择确定。（三）掘进速度1掘进进尺(及开挖面的支承作用钻爆掘进是分段循环进行的，其循环过程一般为：钻眼爆破!出渣运输!初期支护。单循环爆破掘进深度称为爆破掘进进尺（(）；单循环所占用的时间称为循环时间（2），日掘进深度称为掘进速度（3），即)!*4#&*（"#*）"+掘进速度的快慢，应满足工期要求。采用较大的掘进进尺或较短的循环时间均可以取得较快的掘进速度，掘进速度的加快，一方面增加施工机械和人员的投入，另一方面却节省了施工时间。实际工程中，应在满足工期要求的条件下，综合考虑，慎重选择掘进速度。如我国某铁路隧道!线平导，开挖断面*5(*，围岩类别"类，配备门架式三臂液压凿岩台车钻眼，挖斗式装渣机装渣，梭式矿车有轨运输出渣，掘进进尺4+0(，循环时间5/.+，最高掘进速度达到每月405(。且三年内独头掘进60--(，平均掘进速度每月*54(。*+当掘进速度确定后，掘进进尺和循环时间的选择，主要受围岩稳定性、开挖面的支承作用、开挖断面大小、支护条件、机械配套能力和组织管理水平等因素的影响。可以采用短进尺、多循环掘进，也可以采用深进尺、少循环掘进。一般而言，当围岩稳定性较差（#类及以下），或开挖断面较小，或支护条件较差，或钻眼和出渣能力不足时，应采用短进尺、多循环掘进。反之，当围岩较稳定（$类及以上），或支护速度较快，或钻眼和出渣能力较强时，应采用深进尺、少循环掘进（深孔控制爆破。目前，我国隧道工程钻爆掘进进尺，短的仅-+0(，深的可达0+-(左右。’+开挖面的支承作用隧道掘进方向上前端的开挖作业正面称为开挖面。开挖面前方（一定范围内尚未被挖除的）岩体，对已开挖区侧面的围岩起着一定的约束作用，这种约束称为开挖面的支承作用。随着隧道掘进，开挖面的支承作用逐渐前移并消失，此后，围岩的稳定则依赖其自稳能力的发挥及初期支护的作用。理论分析和实测结果表明，对一般岩体而言，开挖面的支承作用，大致可以持续到"/’倍的洞径区段，超过这个长度范围，其支承作用就可以忽略不计了（图"#*4）。岩体越破碎，·!"#$·《公路工程技术标准（,-./0!"#00+）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!其支承作用的影响长度越短。图!"#$开挖面的支承作用在隧道施工过程中，开挖面的支承作用是可以和应当加以利用的，即尽可能和应当在开挖面的支承作用消失之前就做好初期支护。因此在隧道施工中，要注意选择适当的掘进进尺和允许暴露区段长度。一般在软弱破碎围岩中，应采用较短的掘进进尺，并及时予以支护。若开挖面无支承作用，即其自身不稳定时，应考虑采用辅助稳定措施（详见第四节。只是在围岩稳定能力较好时，才允许有较长的暴露区段，即支护可以稍滞后，以减少开挖与支护之间的干扰，加快施工速度。（四）炮眼直径!!%炮眼直径大小对凿岩速度、炮眼数目、炸药单耗量、坑道壁的平整程度和石渣块度等均有影响。炮眼直径及药卷直径较大时，可以减少炮眼数目，使炸药相对集中。但炮眼直径过大，则凿岩速度显著下降；炸药相对集中，则石渣块度可能较大和洞壁平整度不好，且对围岩爆破扰动较严重。因此必须根据石质、凿岩能力、炸药性能等条件综合考虑，选择合理的炮眼直径。#%药卷直径的大小应与炮眼直径相匹配，以免发生管道效应导致药卷拒爆。"工程爆破中，常用不偶合系数入来控制药卷直径，不偶合系数!&!’。它反映炮眼孔壁与药卷之间的空隙程度，一般应将值控制在!%!(!%$之间，且要求药卷直径不小于该炸药的临界直径。实际爆破设计时，对掏槽眼及辅助眼应采用较小的入值，以提高炸药的爆破效率；对周边眼则可采用较大的值，以减少对围岩的破坏。（五）炮眼数目)及比钻眼数*!%炮眼数目应能装入所需适量炸药。隧道爆破中，常根据各炮眼平均分配炸药量的原则来计算炮眼数目："&#$&%&#$#$（!—+）式中：!———各部炮眼的装药系数，指药卷总长度与炮眼长度的比值。"———药卷早位长度质量，’(’)；·!"#$·第四篇《公路工程技术标准（0123,%&#,,.）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!—!——单孔平均装药量!"!。"#$比钻眼数量是指单位开挖断面的平均钻眼数，可按下式计算："!"#（%&’）它是评价在同等条件下，钻眼工作的一个指标。通常单位开挖断面的平均钻眼数为#()个。其中掏槽眼的*值较大，周边眼次之，辅助眼的*值较小，即不同部位的炮眼布置密集程度不同。（六）炮眼布置炮眼布置首先应确定施工开挖轮廓线，然后进行炮眼布置。隧道爆破通常采用掏槽爆破，即将开挖断面上的炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步扩大完成一次爆破开挖。分区的情况是：掏槽眼、辅助眼、周边眼。这三种炮眼除共同完成一个循环进尺的爆破掘进外，还各有其作用，并各有不同的布置要求及长度、方向、间距等要求。%$开挖轮廓线及预留变形量考虑到开挖坑道后，围岩因失去部分约束而产生向坑道方向的收缩变形，施工开挖轮廓线应在设计开挖轮廓线的基础上适当加大，称为预留变形量。预留变形量的大小主要取决于围岩本身的工程性质，但受工程条件如隧道断面大小、开挖方法、掘进方式、支护方法等因素的影响。变形量的大小可以根据实际量测数据分析确定，并进行调整。#$掏槽眼的布置（%）掏槽炮的作用是将开挖面上适当部位先掏出一个小型槽口，以形成新的临空面，为后爆辅助炮增创更有利的临空面，提高爆破效率。（#）掏槽眼本身只有一个临空面，且受周围岩石的夹制作用，故常采用较大的炸药单耗量$值和较大的装药系数!值，以增大爆破粉碎区，并利用爆炸冲击波及爆炸产物作功，将岩石抛出槽口。一般直眼掏槽+值在%,(#,%&-’.之间，斜眼掏槽+值就小一些。（.）为保证掏槽炮能有效地将石渣抛出槽口，常将掏槽眼比设计掘进进尺加深%,(#,(’，并采用孔底反向连续装药和双雷管起爆。（’）槽口尺寸常在%$,(#$/’#之间，但要与循环进尺、断面大小和掏槽方式相协调。（/）掏槽方式可分为斜眼掏槽和直眼掏槽两大类，多种形式（图%&#/及图%&#)）。斜眼掏槽的优点是可以按岩层的实际情况选择掏槽方式和掏槽角度，容易把石渣抛出，且掏槽眼的个数较少。缺点是眼深受坑道断面尺寸的限制，也不便于多台钻机同时钻眼，钻眼方向不易准确。直眼掏槽的优点是，便于多机同时钻眼和不受断面尺寸对爆破进尺的限制，可采用深孔爆破，掏槽石渣抛掷距离较短，从而为加快掘进速度提供了有利条件。目前现场多采用直眼掏槽，但其炮眼个数较多，炸药单耗量+值也要加大，炮眼位置和方·!"#$·《公路工程技术标准（./01’!"#’’(）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$斜眼掏槽!）锥形；"）楔形；#）楔形（水平）；$）爬眼向要求有较高的精度，才能保证良好的爆破效果。（%）中空眼的作用。近年来由于重型凿岩机的投入使用，使得钻大直径（&!’’%%）孔眼并不困难。直眼掏槽中多采用大直径空眼，其作用相当于为装药掏槽眼提供了临空面，并取得了良好的掏槽效果。一般，在中硬和坚硬岩层中，对于设计循环进尺为()$%左石时，采用双空孔形式最佳；对()$*$)!$%的深孔掏槽，则采用三空孔形式最好；对(%以下的浅眼掏槽，则采用单空孔形式较好。实践证明，直眼掏槽的效果与空眼数目、空眼直径及其与装药眼之间距等因素密切相关。在硬岩爆破中，如空眼与装药眼间距&大于空眼直径的#倍时，爆破后岩石仅产生塑性变形，而不能产生真正的破碎；+,（!)’*!)$）’(时，效果最好，为破碎抛掷掏槽。又如，装药眼之间距太小时，爆炸作用有时会将相邻炮眼中的炸药（主要指粉状硝铵炸药）挤实，使之因密实度过高而发生拒爆。为了保证掏槽炮爆炸后岩渣有足够的膨胀空间，一般要求空眼体积为掏槽槽口体积的!’-*#’-为宜。()辅助眼的布置辅助眼的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量，并逐步接近开挖断面形状，为周边眼创造有利的爆破条件。·!"!#·第四篇《公路工程技术标准（./01*!"#**2）》与隧道施工!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$直眼掏槽!）大直径中空直眼掏槽基本类型；"）双临空孔型；#）三临空孔型；$）单临空孔型辅助眼的布置主要是解决%和最小抵抗线&问题。其布置原则可参照后述周边眼的布置原则进行，只是&、%值及单孔装药量’值较大些。一般取%(&)*+$,*+-为宜。并采用孔底连续装药。辅助眼应由内向外，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面轮廓形状，见实例·!"#!·《公路工程技术标准（+,-./!"#//’）》及配套标准规范、设计、施工技术手册!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!图!"#$。图!"#$炮眼布置图（尺寸单位：!"）#）楔形掏槽环状布置；$）楔形掏槽线形布置；!）直眼掏槽环状布置；%）直眼掏槽层状布置%&周边眼的布置周边眼的作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和尺寸。周边眼的开眼（眼口）位置一般应沿设计轮廓线均匀布置，但当岩质较软或较破碎时，眼口则应开在开挖轮廓线以内。眼底则应根据岩石的抗爆破性来确定其位置，应将炮眼方向以’()*(的斜率外插。这一方面是为了控制超欠挖，另一方面是为了便于下次钻眼时好落钻开眼。一般对于松软岩层，眼底应落在设计轮廓线上；对于·!"#$·第四篇《公路工程技术标准（0123%!"#%%4）》与隧道施工""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""图!"#$光面爆破机理中硬岩及硬岩，眼底应落在设计轮廓线以外!%&!’!"，底板眼的眼底一般都落在设计轮廓线以外。此外，为保证开挖面平整，辅助眼及周边眼的深度应使其眼底落在同一垂直面上，必要时应根据实际情况调整炮眼深度。周边眼的爆破，在很大程度上影响到开挖轮廓的质量和对围岩的扰动破坏程度，故周边眼同掏槽眼一样须慎重考虑、专门设计，如采用光面爆破或预裂爆破。（七）光面爆破和预裂爆破!(光面爆破光面爆破是通过调整周边眼的各爆破参数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成贯通的破裂缝，然后内圈岩体裂解并向临空面方向抛掷（图!"#$）。这种爆破在围岩中产生的裂缝较少。其作用的机理，在有关爆破理论的书籍中有所介绍。这里仅介绍光面爆破的主要参数及技术措施。（!）适当加密周边眼间距，调整间距抵抗比)*+值缩少周边眼间距要视岩石的抗爆性、炸药性能、炮眼直径和装药量而定，一般可取),$&!$，#!-%&.%!"。选择时，对于坚硬和破碎岩石宜取较小)值；对于软质或完整性好的岩石宜取较大的)值。为了保证孔间贯通裂缝优先形成，须使周边眼的最小抵抗线大于炮眼间距，通常取)*+,%($为宜，即+!’%&/%!"。（#）选择合理的炸药品种、炸药量和装药结构用于光面爆破的炸药，与主体爆破的炸药相比，应选用爆速较低、猛度较低、爆力