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，施工技術(shù)和施工管理的總稱。第一節(jié)概述

隧道施工過程通常包括：在地層內(nèi)挖出土石，形成符合設計斷面的坑道，進行必要的支護和襯砌，控制坑道圍巖的變形，保證隧道施工安全和長期安全使用。

隱蔽性大作業(yè)的循環(huán)性強作業(yè)空間有限作業(yè)的綜合性一、隧道工程施工的特點

施工是動態(tài)的作業(yè)環(huán)境惡劣作業(yè)的風險性大氣候影響小

根據(jù)隧道穿越地層的不同情況和目前隧道施工方法的發(fā)展，隧道施工方法可按以下方式分類：

掘進機法包括隧道掘進機(TunnelBoringMachine，簡寫為(T.B.M.)法和盾構(gòu)掘進機法。前者應用于巖石地層，后者則主要應用于土質(zhì)圍巖，尤其適用于軟土、流砂、淤泥等特殊地層。沉管法、明挖法等則是用來修建水底隧道、地下鐵道、城市市政隧道等，以及埋深很淺的山嶺隧道。二、隧道施工方法及其選擇礦山法因最早應用于礦石開采而得名，又稱為鉆爆法。

選擇施工方法時需考慮的基本因素大體上可歸納為：施工條件圍巖條件隧道斷面積埋深工期環(huán)境條件

隧道施工過程和方法是多種多樣的，目前在我們經(jīng)常采用的礦山法中大致有全斷面法、臺階法和分部開挖法三大類。在當前的施工實踐中，采用最多的方法是臺階法，其次是全斷面法。在大斷面隧道中，單側(cè)壁導坑(中隔壁法)和雙側(cè)壁導坑(眼鏡法)采用較多。三、隧道施工技術(shù)的發(fā)展“四化”施工機械化，各道工序逐步實現(xiàn)機械化，以設備保工藝、以工藝保質(zhì)量、以質(zhì)量保安全（部已重視，頒布了機械配套指南）工序標準化，各道工序都建立標準，嚴格按標準作業(yè)(部已重視，頒布了施工工序作業(yè)指南）。構(gòu)件工廠化，管片、仰拱塊、混凝土攪拌、鋼拱架、預埋件、連接件等盡量廠制。探測定量化，物探、鉆探、檢測等盡量定量，用數(shù)據(jù)說話。第二節(jié)開挖方法按開挖隧道的橫斷面分部情形來分，開挖方法可分為全斷面開挖法、臺階開挖法、分部開挖法。

（一）全斷面開挖法全斷面開挖法是按設計開挖斷面一次開挖成型(圖6-2)。圖8-2全斷面開挖法1-全斷面開挖法;2-錨噴支護;3-模筑混凝土襯砌2.適用條件

全斷面法適用于巖層覆蓋條件簡單、巖質(zhì)較均勻的硬巖中。必須具備大型施工機械。隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短。根據(jù)經(jīng)驗，這個長度不應小于1km。3.全斷面開挖法的優(yōu)缺點

優(yōu)點（1）較大的工作空間，（2）適用于大型配套機械化施工，施工速度較快，（3）因單工作面作業(yè)，便于施工組織和管理。（4）有較大的斷面進尺比，且爆破對圍巖的震動次數(shù)相對較少，有利于圍巖的穩(wěn)定。

缺點要求進行分段裝藥，嚴格的控制爆破設計。要求具有較強的開挖、出渣能力和相應的支護能力。(二)臺階開挖法臺階開挖法一般是將設計斷面分上半斷面和下半斷面兩次開挖成型。臺階法包括長臺階法、短臺階法和超短臺階法等三種，根據(jù)以下兩個條件來決定采用何種臺階法：初次支護形成閉合斷面的時間要求，越差，越短上斷面施工所用的開挖、支護、出碴等機械設備施工場地大小的要求軟弱圍巖中應以前一條件為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時，主要考慮發(fā)揮機械效率．保證施工的經(jīng)濟性，故只要考慮后一條件。a、長臺階法

長臺階法開挖斷面小，有利于維持開挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用于Ⅰ∽Ⅴ級圍巖

長臺階法12>5L12L(2)優(yōu)缺點及適用條件：工作空間足夠，施工速度較快，但上下部作業(yè)有一定的干擾。相對于全斷面法其每循環(huán)的工作量較小只需配備中型鉆孔臺車即可施工。凡是在全斷面法中開挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅硬不要用底拱封閉斷面的情況，都可采用長臺階法。b.短臺階法12L12>(1~2)L短臺階法

短臺階法適用于地質(zhì)條件差的Ⅲ、Ⅳ、V級圍巖，臺階長度定為10~15m。短臺階法可縮短支護閉合時間，改善初期支護的受力條件，有利于控制圍巖變形。缺點是上部出渣對下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。

123~5m微臺階法12Lc、微臺階法

適用于Ⅴ、Ⅵ級圍巖，一般為3~5m的臺階長度。微臺階法上下斷面相距較近，機械設備集中，作業(yè)時相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。

(3)分部開挖法

分部開挖法包括環(huán)形開挖預留核心土法、雙側(cè)壁導坑法、中洞法、中隔壁法(CD法)等。a、環(huán)形開挖留核心土法

環(huán)形開挖留核心土法常用于Ⅵ級圍巖單線和V～Ⅵ級圍巖雙線隧道掘進。③①②②③①②19施工要求：

環(huán)形開挖進尺一般為0.5～2.0m；開挖后應及時施作噴錨支護、安設鋼架支撐，每兩榀鋼架之間采用連續(xù)鋼筋連接，并加鎖腳錨桿；當圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時間較短時，開挖前在拱部設計開挖輪廓線以外，進行超前支護

特點：開挖工作面穩(wěn)定性好施工干擾大、工效低20b、側(cè)壁導坑法

根據(jù)側(cè)壁導坑開挖的個數(shù)，分為單側(cè)壁導坑法及雙側(cè)壁導坑法。單側(cè)壁導坑法

單側(cè)壁導坑法一般將斷面分成三塊：側(cè)壁導坑、上臺階、下臺階。側(cè)壁導坑寬度不宜超過0.5倍洞跨，高度以到起拱線為宜。導坑與臺階的距離沒有硬性規(guī)定，一般以施工互不干擾為原則。21①②③①②③由于單側(cè)糾壁導坑法動每步開挖脖的寬度較田小，而且寺封閉型的腔導坑初期貝支護承載驚能力大，堤所以它適御用于斷面藝跨度大，峰地表沉陷株難于控制茅的軟弱松藏散圍巖中趟。22雙側(cè)壁導存坑法①①①②②③③適用于V～Ⅵ級圍巖倦雙線或并多線隧取道掘進魚。具有控瞞制地表準沉陷好站，施工蹲安全等歇優(yōu)點，蜓但進度輩慢，成詢本高。23施工要求宴：側(cè)壁導坑顯高度以到螺起拱線為是宜；側(cè)壁導坑案形狀應近皺于橢圓形織斷面，導朝坑斷面為沈整個斷面盈的1/3；側(cè)壁導坑號領(lǐng)先長度紫一般為30～50m，以開健挖一側(cè)賤導坑所鴿引起的求圍巖應肺力重分亡布不影杜響另一斃側(cè)導坑極為原則蒸；導坑開層挖后應符及時進壘行初期做支護，補并盡早蕩封閉成漆環(huán)。24c、中洞劇法中洞法適葛用于雙連雁拱隧道。狡采用先施逆作隧道中扭墻混凝土悄，后開挖熊兩側(cè)的施旨工方法。①②②②①③③③25施工要求：中洞法昏開挖高淘度應大潮于中墻待高度1m，開挖彎寬度應衣大于5m；中洞開群挖長度常根據(jù)隧環(huán)道長度揚、寬度俱以及地艇質(zhì)情況睜綜合考仇慮，一視般為50~8滋0m；中洞開挖曠后應及時拘施作初期干支護，再鉤分段灌筑獄中墻混凝椅土，在中筋墻混凝土艙達到設計是強度后方抹可拆模，宿并進行臨靈時橫向支販撐。d、屈中隔斃壁法(CD)①②③④④⑤⑥①②③⑤⑥適用于V~Ⅵ級圍巖的餐淺埋雙線堵隧道。中鬧隔墻開挖遺時，應沿追一側(cè)自上膀而下分為另二或三部妥進行，每拴開挖一步被均應及時獎施作錨噴耍支護、安偶設鋼架、貴施作中隔睡壁，底部逮應設臨時顏仰拱，中莊隔壁墻依共次分步聯(lián)續(xù)結(jié)而成，房誠之后再開罰挖中隔墻慶的另一側(cè)屋，其分步冒次數(shù)及支侮護形式與嗚先開挖的厚一側(cè)相同票。28施工要華求：各部開目挖時，磚周邊輪脆廓盡量憂圓順，趴減小應乏力集中恥；各部的底披部高程應叮與鋼架接泄頭處一致附；每一部的衛(wèi)開挖高度臘約為3.5引m；后一側(cè)雞開挖應違全斷面房誠及時封香閉；左右兩速側(cè)縱向嗎間距一惑般為30~鋸50m；中隔壁止設置為槽弧形或歌圓弧形丘。e、交叉汪中隔壁主法(CRD圓)交叉中出隔壁法醒適用于V～Ⅵ級圍巖淺怖埋的雙線摩或多線隧睡道。采用法自上而下乓分為二至賓三步開挖吩中隔墻的電一側(cè)，并顯及時支護榨，待完成1～2部后，即富開始另一襪側(cè)l～2部開挖肅及支護星，形成修左右兩付側(cè)開挖日及支護皂相互交笨叉的情仿形。⑥①①②②③③④④⑤⑤⑥三線大填跨隧道帝雙側(cè)壁麗導坑法耀施工CRD工法超淺徒埋大跨度址施工技術(shù)大跨隧斷道軟弱品圍巖施行工第三節(jié)波新奧法一、隧道適施工應遵航循的基本濾原則歸納起男來，施鑰工中不員管采用靜哪種方蔥法，都鑰必須遵還循的基擱本技術(shù)獵原則是隧道施狡工的基屢本原則袋可扼要并地概括皮為：“少擾動剛、早噴惠錨、勤閥量測、脅緊封閉”。在實際施嫌工過程中高，這些原辜則也不是允一成不變合的，應該蚊結(jié)合實際牢情況進行臘完善和提傷高。二、新奧風法的分類瘡及施工工暗序新奧法謊施工，漲按其開況挖斷面仰的大小叉及位置順，基本菊上又可閑分為以邀下幾種砍：全斷面開何挖法臺階法其中包外括：(1)長臺階法(2)短臺階古法(3)超短臺階葛法分部開岸挖法(1)臺階分部妨開挖法(環(huán)形開椒挖留核增心土法)(2)中隔壁法(單側(cè)壁影導坑法黨、CD法)(3)雙側(cè)壁賠導坑法(眼鏡法)等新奧法美的施工士工序可架用以下告框圖(圖8-1)表示：圖8-1第四節(jié)焦巖土戚控制變好形分析眨法簡介鐵建設僅［200趁7］88號文第靠二十三沉條：軟懇弱破碎結(jié)圍巖宜耕積極采筐用巖土震控制變輪形分析攀法施工組技術(shù)巖土控暫制變形肯分析（ADE應CO-斯RS）施工工旱法是通過脆對隧道掌腿子面超前枯核心巖土瀉體的勘察匪、量測，益預報圍巖館的應力——應變形態(tài)撥并將其劃價分為A、B、C三種類型旱，據(jù)以信鈔息化設計踏支護措施綿，確保隧尋道安全穿擠越復雜地猶層和實現(xiàn)初全斷面開暫挖的一種蘇設計施工設指導原則目。ADEC紐奉O-RS工法理安論基礎ADE征CO—息RS工法，是才意大利人Pie壓tro像Lu狹nar興di在研究圍某巖的壓力拱遇理論和脹新奧法劣施工理語論的基礎美上提出辱的，(掌子面各超前核鉗心土的扎穩(wěn)定為未主要研過究對象漆）。隧道結(jié)構(gòu)承竹受最大岔應力的糖階段并不是跪隧道施錫工完成創(chuàng)后,而是在煤隧道開康挖階段表。在此竹階段，勻原巖地鴿應力沿灰著隧道椅開挖輪留廓線產(chǎn)癢生“拱壞部效應偶”。ADE傘CO-完RS工法根據(jù)桶壓力拱在年隧道徑向淘的形成和腫遠近把壓弱力拱分成卡三個類型:：在近部立壩即形成喉、在遠騎離隧道初深部形互成、不檢能形成，如圖1。隧道“柜拱部效浙應”的衡形成及外其位置藍，取決貍于隧道稀開挖介鈴質(zhì)對開據(jù)挖施工飛“變形圣反應”鍬的特性發(fā)以及大怖小。隧道開挖撫時是否存咬在拱部效轟應以及如叫何形成拱抵部效應，晝下一步才慈是選用適陰當?shù)乃淼懒珠_挖和支災護措施。在此種認毅識的基礎丈上通過對100屋0多例隧酬道的研詞究，形棕成了ADE燈CO-命RS工法的地核心觀窩點：掌憤子面前自方超前繭核心巖倉土的滑零動與隧吧道塌方溉之間存悲在著緊族密聯(lián)系怠，隧道車塌方總滔是發(fā)生粉在核心最土體滑惠動之后拐。掌子面巴超前核汽心巖土韻的強度役、穩(wěn)定翼性以及遷對變形雖的敏感鍛性在隧紹道施工講中起到霉決定性停作用。ADE民CO-徐RS工法主咬要指導脅思想和傘原則ADE庭CO-際RS工法是一裹種通過研些究隧道掌嗽子面超前爽核心巖土文的變形狀畏態(tài)為基礎斤形成的設岡計施工指枝導原則，榆其特點如杰下：a這種方肉法采用傳的新型幻玉地下工遲程概念兄是基于泳開挖參器數(shù)——掌子面超爪前核心巖釘土體系的我應力—應變分假析方法拌。強調(diào)對掌噸子面超前熱核心巖土穗體變形的服監(jiān)控量測，掌握前變形反緩應。突出了脫掌子面王超前核感心巖土怨的預加堅固要求。b基于ADE隙CO-毅RS工法的造隧道設混計是依悠據(jù)施工惰信息的動態(tài)設計，不再勞有明顯基的設計央階段和串施工階艷段劃分扭。c此工法的遍應用目的是密控制前宴方巖土績體的力噴學性質(zhì)，盡量使拐它的力學睜性質(zhì)保持趙一致，即天使在相當拾復雜的地順質(zhì)條件下轎，也能滿哈足隧道有寇序開挖掘繡進和機械襖化全斷面梅施工的要船求。支護方式支護斷面示意圖穩(wěn)定短期穩(wěn)定不穩(wěn)定A1A2B1B2B3C1C2C3C4C5徑向錨桿支護噴射混凝土加固玻纖錨桿加固核心土玻纖錨桿加固隧道圍巖隧道仰拱預切槽小導洞徑向巖層加固高壓旋噴加