隧道工程隧道施工方法

1、鐵路隧道工程施工技術(shù)指南鐵路隧道工程施工技術(shù)指南 TZ204-2008 鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南TZ321-2007 鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程TB 10121-2007 鐵路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法技術(shù)指南鐵路隧道全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)法技術(shù)指南鐵建設(shè)鐵建設(shè) 2007106號號 鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法施工作業(yè)指南鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法施工作業(yè)指南 (試行試行) 經(jīng)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)2007119號號 鐵路隧道施工機(jī)械配置的指導(dǎo)意見鐵路隧道施工機(jī)械配置的指導(dǎo)意見鐵建設(shè)鐵建設(shè)2008777號號 客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南客運(yùn)

2、專線鐵路隧道工程施工技術(shù)指南TZ214-2005 客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)客運(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn) 鐵建設(shè)鐵建設(shè)2005160號號 新新 參考書參考書 隧道工程特點隧道工程特點 隧道工程全部為隧道工程全部為隱蔽工程隱蔽工程，工程地質(zhì)和水文十分，工程地質(zhì)和水文十分 重要，甚至起決定性的作用；重要，甚至起決定性的作用； 隧道施工隧道施工工作面少工作面少(正常情況下只有進(jìn)、出口兩個正常情況下只有進(jìn)、出口兩個 工作面工作面)，工期較長；，工期較長； 隧道隧道施工環(huán)境差施工環(huán)境差，采取有效措施加以改善；，采取有效措施加以改善； 工程施工不受季節(jié)變換及氣候變化的影響；工程施

3、工不受季節(jié)變換及氣候變化的影響； 傳統(tǒng)礦山法傳統(tǒng)礦山法 隧道施工方法隧道施工方法 山嶺隧道山嶺隧道 施工方法施工方法 淺埋及軟土淺埋及軟土 隧道施工方法隧道施工方法 水底隧道水底隧道 施工方法施工方法 礦山法（鉆爆法）礦山法（鉆爆法） 掘進(jìn)機(jī)法掘進(jìn)機(jī)法 新奧法新奧法 地下連續(xù)墻法地下連續(xù)墻法 蓋挖法蓋挖法 明挖法明挖法 淺埋暗挖法淺埋暗挖法 盾構(gòu)法盾構(gòu)法 沉埋法沉埋法 盾構(gòu)法盾構(gòu)法 新奧法施工程序新奧法施工程序 施工準(zhǔn)備施工準(zhǔn)備 確定施工方案確定施工方案 開挖開挖 是否符是否符 合管理合管理 基準(zhǔn)？基準(zhǔn)？ 防水隔離層防水隔離層 二次支護(hù)二次支護(hù) 竣竣 工工 是是 修改施工方案修改施工方案 改變

4、開挖方改變開挖方 法和順序法和順序 修正支修正支 護(hù)參數(shù)護(hù)參數(shù) 否否 初期支護(hù)初期支護(hù) 量測監(jiān)控量測監(jiān)控 必要時須超前支必要時須超前支 護(hù)或預(yù)先進(jìn)行地護(hù)或預(yù)先進(jìn)行地 層改良層改良 開挖方法分類：開挖方法分類： 1 1 全斷面法全斷面法( (全斷面法、導(dǎo)洞超前全斷法全斷面法、導(dǎo)洞超前全斷法) ) 2 2 臺階法臺階法( (兩臺階、三臺階、三臺階七步開挖法、兩臺階、三臺階、三臺階七步開挖法、 環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法等環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法等) ) 3 3 中隔壁法中隔壁法( (中隔壁法和交叉中隔壁法中隔壁法和交叉中隔壁法) ) 4 4 側(cè)壁導(dǎo)坑法側(cè)壁導(dǎo)坑法( (單側(cè)壁導(dǎo)坑法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法單側(cè)壁導(dǎo)坑法和

5、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法) ) 5 5 其他方法其他方法( (中洞法和洞樁法等中洞法和洞樁法等) ) 第三節(jié)第三節(jié) 主要開挖方法主要開挖方法 全采用全斷面法應(yīng)注意的問題全采用全斷面法應(yīng)注意的問題 (1) 摸清開挖面前方的地質(zhì)情況，隨時準(zhǔn)備好應(yīng)急措摸清開挖面前方的地質(zhì)情況，隨時準(zhǔn)備好應(yīng)急措 施（包括改變施工方法等），以確保施工安全；施（包括改變施工方法等），以確保施工安全； (2) 各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè) 備的效率；備的效率； (3) 加強(qiáng)各項輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)，保證工加強(qiáng)各項輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)，保證工 作面有足夠新鮮空氣；作面有

6、足夠新鮮空氣； 為控制超欠挖，提高爆破效果，有條件時可采為控制超欠挖，提高爆破效果，有條件時可采 用導(dǎo)洞超前的方法進(jìn)行全斷面開挖用導(dǎo)洞超前的方法進(jìn)行全斷面開挖 1 2 1 2 下導(dǎo)洞一般超前全斷面下導(dǎo)洞一般超前全斷面510m，其循環(huán)進(jìn)尺為，其循環(huán)進(jìn)尺為23m。 優(yōu)點：優(yōu)點： 下導(dǎo)洞能起到超前地質(zhì)預(yù)報作用，便于采取下導(dǎo)洞能起到超前地質(zhì)預(yù)報作用，便于采取 應(yīng)急措施，防患于未然。應(yīng)急措施，防患于未然。 當(dāng)?shù)叵滤^豐富時，利用超前下導(dǎo)洞降低地當(dāng)?shù)叵滤^豐富時，利用超前下導(dǎo)洞降低地 下水位效果好，對于大斷面隧道尤為適用；下水位效果好，對于大斷面隧道尤為適用； 隧道下導(dǎo)洞進(jìn)行作業(yè)，沒有二次倒運(yùn)，便于隧道下

7、導(dǎo)洞進(jìn)行作業(yè)，沒有二次倒運(yùn)，便于 大型機(jī)械出碴、運(yùn)料。擴(kuò)挖時爆破臨空面大，大型機(jī)械出碴、運(yùn)料。擴(kuò)挖時爆破臨空面大， 對圍巖擾動也相對較小，各種消耗也較節(jié)省；對圍巖擾動也相對較小，各種消耗也較節(jié)??； 適用條件：適用條件： 單線隧道單線隧道、級圍巖；級圍巖； 雙線隧道雙線隧道、級圍巖；級圍巖； 地下水狀態(tài)：有滲水或股水。地下水狀態(tài)：有滲水或股水。 臺階法可以按臺階法可以按臺階長度臺階長度、開挖分部開挖分部分為多種形式。分為多種形式。 可根據(jù)地層條件、斷面大小和機(jī)械配備情況選用?？筛鶕?jù)地層條件、斷面大小和機(jī)械配備情況選用。 適用條件：適用條件： 兩部臺階法可用于雙線隧道兩部臺階法可用于雙線隧道III

8、級以上圍巖，也可用級以上圍巖，也可用 于單線隧道于單線隧道IV級以上圍巖地段。級以上圍巖地段。 三部臺階法可用于客運(yùn)專線雙線隧道三部臺階法可用于客運(yùn)專線雙線隧道III、IV級圍巖、級圍巖、 單線隧道單線隧道VI級圍巖。級圍巖。 臺階法施工應(yīng)符合下列規(guī)定：臺階法施工應(yīng)符合下列規(guī)定： 根據(jù)圍巖條件和施工機(jī)械配備情況合理確定臺階長根據(jù)圍巖條件和施工機(jī)械配備情況合理確定臺階長 度、臺階高度及臺階數(shù)量，其各部形狀應(yīng)有利于保持度、臺階高度及臺階數(shù)量，其各部形狀應(yīng)有利于保持 圍巖穩(wěn)定時的前提下盡量便于機(jī)械作業(yè)。圍巖穩(wěn)定時的前提下盡量便于機(jī)械作業(yè)。 當(dāng)圍巖自穩(wěn)能力較好，隧道開挖跨度不大時，為方當(dāng)圍巖自穩(wěn)能力較

9、好，隧道開挖跨度不大時，為方 便作業(yè)，臺階長度宜控制在便作業(yè)，臺階長度宜控制在1050m以內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性以內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性 較差時，臺階長度宜控制在較差時，臺階長度宜控制在310m。 上部斷面使用鋼架時，可采用擴(kuò)大拱腳和施作鎖腳上部斷面使用鋼架時，可采用擴(kuò)大拱腳和施作鎖腳 錨桿錨桿(管管)等措施，防止拱部下沉變形。上下斷面初期等措施，防止拱部下沉變形。上下斷面初期 支護(hù)鋼架連接應(yīng)平順，螺栓連接應(yīng)牢固。支護(hù)鋼架連接應(yīng)平順，螺栓連接應(yīng)牢固。 臺階法施工應(yīng)符合下列規(guī)定：臺階法施工應(yīng)符合下列規(guī)定： 圍巖整體性較差時，施工中應(yīng)采取措施減少下部開圍巖整體性較差時，施工中應(yīng)采取措施減少下部開 挖時對上部圍巖和

10、支護(hù)的擾動，下部斷面開挖應(yīng)兩側(cè)挖時對上部圍巖和支護(hù)的擾動，下部斷面開挖應(yīng)兩側(cè) 交錯進(jìn)行，下部斷面應(yīng)在上部斷面噴混凝土達(dá)到一定交錯進(jìn)行，下部斷面應(yīng)在上部斷面噴混凝土達(dá)到一定 強(qiáng)度后開挖。強(qiáng)度后開挖。 當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時進(jìn)尺宜為當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時進(jìn)尺宜為11.5m，落底后應(yīng)立即施，落底后應(yīng)立即施 作初期支護(hù)。作初期支護(hù)。 仰拱應(yīng)及時施作，使支護(hù)及早閉合成環(huán)。仰拱應(yīng)及時施作，使支護(hù)及早閉合成環(huán)。 五、三臺階七步開挖法五、三臺階七步開挖法 三臺階七步開挖法是以弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法為三臺階七步開挖法是以弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法為 基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，

11、各 部位的開挖與支護(hù)沿隧道縱向錯開，平行推進(jìn)的施部位的開挖與支護(hù)沿隧道縱向錯開，平行推進(jìn)的施 工方法。工方法。 六、中隔壁法六、中隔壁法(CD) 中隔壁法中隔壁法(CD(CD法法) )是將隧道分為左右兩部分進(jìn)行開是將隧道分為左右兩部分進(jìn)行開 挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施作挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施作 初期支護(hù)和中隔墻臨時支護(hù)，再分臺階開挖隧道另初期支護(hù)和中隔墻臨時支護(hù)，再分臺階開挖隧道另 一側(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的初期支護(hù)的施工方法一側(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的初期支護(hù)的施工方法 七、交叉中隔壁法七、交叉中隔壁法(CRD) 交叉中隔壁法交叉中隔壁法(CRD)(CRD)法是分部開挖、支

12、護(hù)，分部閉法是分部開挖、支護(hù)，分部閉 合成小環(huán)，最后全斷面閉合成大環(huán)。每開挖一部均合成小環(huán)，最后全斷面閉合成大環(huán)。每開挖一部均 及時施作初期支護(hù)、中隔壁及臨時仰拱。及時施作初期支護(hù)、中隔壁及臨時仰拱。 八、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法八、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡工法眼鏡工法) 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時施作雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時施作 導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時支護(hù)，然后再根據(jù)地質(zhì)條導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時支護(hù)，然后再根據(jù)地質(zhì)條 件、斷面大小，對剩余部分采用二部或三部開挖的件、斷面大小，對剩余部分采用二部或三部開挖的 方法。方法。 基本術(shù)語基本術(shù)語 1、超前核心土、超前核心土：是隧道掌子面前方一

13、定體積的土體，：是隧道掌子面前方一定體積的土體， 呈圓柱形，圓柱體的高度和直徑大致等于隧道直徑。呈圓柱形，圓柱體的高度和直徑大致等于隧道直徑。 2、掌子面擠出變形、掌子面擠出變形：是開挖介質(zhì)對隧道開挖產(chǎn)生的變：是開挖介質(zhì)對隧道開挖產(chǎn)生的變 形反應(yīng)的主要表現(xiàn)形式，主要發(fā)生在超前核心土內(nèi)；形反應(yīng)的主要表現(xiàn)形式，主要發(fā)生在超前核心土內(nèi)； 擠出變形的大小取決于超前核心土的強(qiáng)度、變形特征擠出變形的大小取決于超前核心土的強(qiáng)度、變形特征 及其所處的原始應(yīng)力場；擠出變形發(fā)生在掌子面表面，及其所處的原始應(yīng)力場；擠出變形發(fā)生在掌子面表面， 沿隧道水平軸線方向發(fā)展，其幾何形狀大概呈軸對稱沿隧道水平軸線方向發(fā)展，其幾

14、何形狀大概呈軸對稱 (掌子面鼓出掌子面鼓出)，或在掌子面形成螺旋狀突出。，或在掌子面形成螺旋狀突出。 3、隧道預(yù)收斂：、隧道預(yù)收斂：是隧道掌子面前方的理論輪廓線的收是隧道掌子面前方的理論輪廓線的收 斂變形，完全取決于超前核心土的強(qiáng)度及變形特性與斂變形，完全取決于超前核心土的強(qiáng)度及變形特性與 其原始應(yīng)力狀態(tài)間的關(guān)系。其原始應(yīng)力狀態(tài)間的關(guān)系。 開挖介質(zhì)變形反應(yīng)研究的三個階段開挖介質(zhì)變形反應(yīng)研究的三個階段 第一階段第一階段：確定了隧道三種變形類型：確定了隧道三種變形類型(掌子面擠出變掌子面擠出變 形、預(yù)收斂變形及收斂變形形、預(yù)收斂變形及收斂變形)及相應(yīng)的隧道不穩(wěn)定的表及相應(yīng)的隧道不穩(wěn)定的表 現(xiàn)形式現(xiàn)

15、形式(圍巖脫落、剝落、掌子面坍塌及隧道塌方圍巖脫落、剝落、掌子面坍塌及隧道塌方)。 第二階段第二階段：試驗證實所有變形及變形引起的不穩(wěn)定：試驗證實所有變形及變形引起的不穩(wěn)定 現(xiàn)象均直接或間接與掌子面前方超前核心土的強(qiáng)度有現(xiàn)象均直接或間接與掌子面前方超前核心土的強(qiáng)度有 關(guān)。關(guān)。 第三階段：第三階段：進(jìn)行了人為調(diào)節(jié)和改良超前核心土強(qiáng)度進(jìn)行了人為調(diào)節(jié)和改良超前核心土強(qiáng)度 以調(diào)節(jié)隧道變形的試驗，研究了如何將超前核心土作以調(diào)節(jié)隧道變形的試驗，研究了如何將超前核心土作 為穩(wěn)定圍巖的工具。為穩(wěn)定圍巖的工具。 開挖介質(zhì)變形反應(yīng)研究成果開挖介質(zhì)變形反應(yīng)研究成果 1、開挖介質(zhì)對隧道開挖作業(yè)的變形反應(yīng)預(yù)示著是否開挖

16、介質(zhì)對隧道開挖作業(yè)的變形反應(yīng)預(yù)示著是否 能夠形成成拱效應(yīng)及成拱效應(yīng)的位置，即預(yù)示著隧道能夠形成成拱效應(yīng)及成拱效應(yīng)的位置，即預(yù)示著隧道 所能達(dá)到的穩(wěn)定等級。所能達(dá)到的穩(wěn)定等級。 2、變形反應(yīng)從掌子面前方的超前核心土開始，逐步變形反應(yīng)從掌子面前方的超前核心土開始，逐步 沿隧道向后發(fā)展；變形反應(yīng)不僅包括收斂變形，而是沿隧道向后發(fā)展；變形反應(yīng)不僅包括收斂變形，而是 由擠出變形、預(yù)收斂變形和收斂變形組成。收斂變形由擠出變形、預(yù)收斂變形和收斂變形組成。收斂變形 只是錯綜復(fù)雜的應(yīng)力只是錯綜復(fù)雜的應(yīng)力-應(yīng)變過程的最后階段。應(yīng)變過程的最后階段。 3、掌子面掌子面超前核心土體系的變形反應(yīng)與隧道洞身超前核心土體系的

17、變形反應(yīng)與隧道洞身 變形之間存在直接聯(lián)系，前者是因，后者是果，從而變形之間存在直接聯(lián)系，前者是因，后者是果，從而 強(qiáng)調(diào)對掌子面強(qiáng)調(diào)對掌子面超前核心土體系的變形反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測超前核心土體系的變形反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測 的重要性，而不僅僅只對隧道洞身的變形進(jìn)行監(jiān)測。的重要性，而不僅僅只對隧道洞身的變形進(jìn)行監(jiān)測。 開挖介質(zhì)變形反應(yīng)研究成果開挖介質(zhì)變形反應(yīng)研究成果 4、對超前核心土進(jìn)行防護(hù)和加固，提高其剛度，可對超前核心土進(jìn)行防護(hù)和加固，提高其剛度，可 以控制超前核心土的變形以控制超前核心土的變形(擠出變形及預(yù)收斂變形擠出變形及預(yù)收斂變形)， 從而可控制隧道洞身的收斂變形。從而可控制隧道洞身的收斂變形。 研究緒論

18、證實：可以把超前核心土視作一種新的隧研究緒論證實：可以把超前核心土視作一種新的隧 道長期和短期穩(wěn)定的工具；超前核心土的強(qiáng)度及變形道長期和短期穩(wěn)定的工具；超前核心土的強(qiáng)度及變形 特性是隧道變形的真正原因；可以通過對超前核心土特性是隧道變形的真正原因；可以通過對超前核心土 進(jìn)行防護(hù)和加固，提高其強(qiáng)度，以達(dá)到控制超前核心進(jìn)行防護(hù)和加固，提高其強(qiáng)度，以達(dá)到控制超前核心 土變形，并最終控制隧道變形的目的；超前核心土的土變形，并最終控制隧道變形的目的；超前核心土的 強(qiáng)度和變形特性對隧道的長期和短期穩(wěn)定起決定作用。強(qiáng)度和變形特性對隧道的長期和短期穩(wěn)定起決定作用。 工作程序表工作程序表 時期時期階段階段概述概

19、述 設(shè)計設(shè)計 勘測勘測 診斷診斷 處治處治 自然平衡狀態(tài)分析自然平衡狀態(tài)分析 無穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象的分析與預(yù)測（無穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象的分析與預(yù)測（*） 采用穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象控制（采用穩(wěn)定措施時變形現(xiàn)象控制（*） 施工施工 作業(yè)作業(yè) 監(jiān)控監(jiān)控 最終設(shè)最終設(shè) 計調(diào)整計調(diào)整 運(yùn)用穩(wěn)定方法控制變形現(xiàn)象（運(yùn)用穩(wěn)定方法控制變形現(xiàn)象（*） 變形現(xiàn)象的控制與監(jiān)測（變形現(xiàn)象的控制與監(jiān)測（*）,此變形現(xiàn)象被此變形現(xiàn)象被 作為隧道掘進(jìn)過程中圍巖的反應(yīng)（開挖處擠壓作為隧道掘進(jìn)過程中圍巖的反應(yīng)（開挖處擠壓 及隧道輪廓處收斂監(jiān)測，以及巖層內(nèi)部的變化及隧道輪廓處收斂監(jiān)測，以及巖層內(nèi)部的變化 監(jiān)測）監(jiān)測） 變形現(xiàn)象解釋（變

20、形現(xiàn)象解釋（*） 開挖面和隧道支護(hù)體系穩(wěn)定平衡開挖面和隧道支護(hù)體系穩(wěn)定平衡 二、實施要點二、實施要點 設(shè)計階段設(shè)計階段 勘察勘察 診斷診斷 處治處治 設(shè)計階段設(shè)計階段 實施實施 監(jiān)測監(jiān)測 反饋反饋 1.1.設(shè)計階段設(shè)計階段 (1)勘察階段勘察階段 (2)診斷階段診斷階段 (3)處治階段處治階段 2.2.施工階段施工階段 (1)實施階段實施階段 設(shè)計完成后，進(jìn)入實施階段。根據(jù)設(shè)計確定的典型設(shè)計完成后，進(jìn)入實施階段。根據(jù)設(shè)計確定的典型 縱、橫斷面，進(jìn)行隧道開挖和支護(hù)。對于軟弱不良地縱、橫斷面，進(jìn)行隧道開挖和支護(hù)。對于軟弱不良地 層，一般需要進(jìn)行超前加固，然后進(jìn)行全斷面機(jī)械化層，一般需要進(jìn)行超前加固

21、，然后進(jìn)行全斷面機(jī)械化 開挖，進(jìn)度可達(dá)開挖，進(jìn)度可達(dá)50m/月。月。 (2)監(jiān)控量測監(jiān)控量測 監(jiān)控和施工同時進(jìn)行，目的是監(jiān)測地層對開監(jiān)控和施工同時進(jìn)行，目的是監(jiān)測地層對開 挖和穩(wěn)定措施的真正反應(yīng)。反應(yīng)以變形現(xiàn)象表現(xiàn)挖和穩(wěn)定措施的真正反應(yīng)。反應(yīng)以變形現(xiàn)象表現(xiàn) 出來。為此，在開挖面前方、開挖面上及后方安出來。為此，在開挖面前方、開挖面上及后方安 裝合適的監(jiān)測點。裝合適的監(jiān)測點。 掌子面前方預(yù)收斂掌子面前方預(yù)收斂分層沉降監(jiān)測儀分層沉降監(jiān)測儀 擠出變形擠出變形滑動式縱向測微計滑動式縱向測微計 地表及地層收斂地表及地層收斂桿式分層徑向變形儀桿式分層徑向變形儀 收斂變形收斂變形特制條帶式變形計特制條帶式變

22、形計 (3)設(shè)計調(diào)整設(shè)計調(diào)整 通過監(jiān)測結(jié)果的分析和解釋，施工主管決定通過監(jiān)測結(jié)果的分析和解釋，施工主管決定 是否繼續(xù)按設(shè)計的斷面和施工方案進(jìn)行施工，或是否繼續(xù)按設(shè)計的斷面和施工方案進(jìn)行施工，或 對某些措施進(jìn)行調(diào)整，以保證開挖面和洞周圍巖對某些措施進(jìn)行調(diào)整，以保證開挖面和洞周圍巖 之間的穩(wěn)定平衡，確保隧道建成。之間的穩(wěn)定平衡，確保隧道建成。 隧道完工后，必須繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測，以保隧道完工后，必須繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測，以保 證隧道在整個壽命期的安全。證隧道在整個壽命期的安全。 1、地層變形反應(yīng)的分析方式不同、地層變形反應(yīng)的分析方式不同 新奧法對地層變形反應(yīng)的分析僅限于掌子面的后方，新奧法對地層變形

23、反應(yīng)的分析僅限于掌子面的后方， 僅對隧道收斂進(jìn)行分析；新意法不僅對掌子面后方的僅對隧道收斂進(jìn)行分析；新意法不僅對掌子面后方的 地層變形反應(yīng)地層變形反應(yīng)(收斂收斂)進(jìn)行分析，而且更注重對掌子面及進(jìn)行分析，而且更注重對掌子面及 掌子面前掌子面前 方地層的變形方地層的變形 反應(yīng)反應(yīng)(掌子面擠掌子面擠 出變形和預(yù)收出變形和預(yù)收 斂斂)進(jìn)行分析。進(jìn)行分析。 2、地層變形反應(yīng)的控制方式不同、地層變形反應(yīng)的控制方式不同 由于對地層變形反應(yīng)的分析方式不同，新奧法與新由于對地層變形反應(yīng)的分析方式不同，新奧法與新 意法對地層變形反應(yīng)的控制方式也不同。意法對地層變形反應(yīng)的控制方式也不同。 新奧法采用錨桿、噴射混凝土

24、、鋼拱架、施作仰拱新奧法采用錨桿、噴射混凝土、鋼拱架、施作仰拱 等手段，僅對掌子面后方的隧道施加約束作用；新意等手段，僅對掌子面后方的隧道施加約束作用；新意 法不僅要求隧道的支護(hù)措施法不僅要求隧道的支護(hù)措施(包括二次襯砌和仰拱包括二次襯砌和仰拱)要與要與 掌子面保持適當(dāng)距離，不能落后掌子面太遠(yuǎn)，對隧道掌子面保持適當(dāng)距離，不能落后掌子面太遠(yuǎn)，對隧道 提供連續(xù)的約束作用，而且要求對超前核心土采取適提供連續(xù)的約束作用，而且要求對超前核心土采取適 當(dāng)?shù)姆雷o(hù)和加固措施，提高其強(qiáng)度和變形特性，對隧當(dāng)?shù)姆雷o(hù)和加固措施，提高其強(qiáng)度和變形特性，對隧 道提供超前約束作用。道提供超前約束作用。 四、國外應(yīng)用實例四、

25、國外應(yīng)用實例 意大利羅馬意大利羅馬-那不勒斯高速鐵路隧道工程那不勒斯高速鐵路隧道工程 意大利羅馬意大利羅馬-那不勒斯高速鐵路線上共有隧道那不勒斯高速鐵路線上共有隧道22座，座， 總長為總長為21.8 km，均采用，均采用“新意法新意法”進(jìn)行設(shè)計和施工。進(jìn)行設(shè)計和施工。 隧道工程采用隧道工程采用“一攬子一攬子”承包合同。該工程于承包合同。該工程于1994年年 開工開工,全斷面機(jī)械化開挖，施工進(jìn)度很快全斷面機(jī)械化開挖，施工進(jìn)度很快(達(dá)到每工作達(dá)到每工作 面約面約100 m/月月)，且持續(xù)、穩(wěn)定。施工工期、造價、安，且持續(xù)、穩(wěn)定。施工工期、造價、安 全、質(zhì)量等都得到了很好的控制。全、質(zhì)量等都得到了很

26、好的控制。“新意法新意法”在該工在該工 程中的應(yīng)用取得了成功。程中的應(yīng)用取得了成功。 意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路隧道工程意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路隧道工程 意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路全長約意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路全長約92km，其，其 中隧道總長中隧道總長84.5 km。隧道穿越復(fù)雜多變的、極差的地。隧道穿越復(fù)雜多變的、極差的地 層，斷面面積約層，斷面面積約140 m2 。該項目采用。該項目采用“新意法新意法” 編制編制 設(shè)計規(guī)范，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行工程招標(biāo)和施工設(shè)計。設(shè)計規(guī)范，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行工程招標(biāo)和施工設(shè)計。 該工程地質(zhì)條件雖很差，但是，由于按該工程地質(zhì)條件雖很差

27、，但是，由于按“新意法新意法” 進(jìn)進(jìn) 行設(shè)計和施工，把風(fēng)險降到了最低，因此仍以行設(shè)計和施工，把風(fēng)險降到了最低，因此仍以“交鑰交鑰 匙匙”合同方式發(fā)包。該工程于合同方式發(fā)包。該工程于1998年開工，全斷面開年開工，全斷面開 挖，機(jī)械化程度很高。工程進(jìn)展順利，每個工作面平挖，機(jī)械化程度很高。工程進(jìn)展順利，每個工作面平 均月成洞均月成洞50m?！靶乱夥ㄐ乱夥ā痹谠摴こ讨械膽?yīng)用取得了在該工程中的應(yīng)用取得了 巨大成功。巨大成功。 Vasto隧道全長約隧道全長約6 200 m，最大埋深約，最大埋深約135 m，直徑約，直徑約12 m，位于意大利，位于意大利Ancona-Bari鐵路線上。除靠近洞口段外，鐵

28、路線上。除靠近洞口段外， Vasto隧道全部穿越黏土地層。在隧道深度處，地層飽水且隧道全部穿越黏土地層。在隧道深度處，地層飽水且 對斷層極為敏感。對斷層極為敏感。 1984年，從北洞口開始年，從北洞口開始Vasto隧道的開挖作業(yè)。隧道的開挖作業(yè)。 開挖作開挖作 業(yè)一直接續(xù)到業(yè)一直接續(xù)到1990年，期間不斷發(fā)生嚴(yán)重事故，進(jìn)度緩慢。年，期間不斷發(fā)生嚴(yán)重事故，進(jìn)度緩慢。 該隧道原設(shè)計情況為臺階法開挖，開挖后立即進(jìn)行該隧道原設(shè)計情況為臺階法開挖，開挖后立即進(jìn)行 噴射混凝土、鋼拱架和鋼筋網(wǎng)初期支護(hù)；二次襯砌采噴射混凝土、鋼拱架和鋼筋網(wǎng)初期支護(hù)；二次襯砌采 用用1 m厚的鋼筋混凝土，二次襯砌緊跟掌子面，并

29、在保厚的鋼筋混凝土，二次襯砌緊跟掌子面，并在保 留核心土的情況下進(jìn)行澆筑，隨后澆筑隧道邊墻混凝留核心土的情況下進(jìn)行澆筑，隨后澆筑隧道邊墻混凝 土，最后澆筑仰拱混凝土。土，最后澆筑仰拱混凝土。 隧道第隧道第1次發(fā)生嚴(yán)重變形后，施工單位采取了許多措次發(fā)生嚴(yán)重變形后，施工單位采取了許多措 施，企圖恢復(fù)隧道掘進(jìn)，但是這些措施最終都沒有發(fā)施，企圖恢復(fù)隧道掘進(jìn)，但是這些措施最終都沒有發(fā) 揮作用，最終在揮作用，最終在km38+075里程處里程處(覆蓋層厚度為覆蓋層厚度為 38 m) 發(fā)生了嚴(yán)重坍方，波及隧道掌子面及其后方大約發(fā)生了嚴(yán)重坍方，波及隧道掌子面及其后方大約40m 范圍。同時，隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)

30、重變形范圍。同時，隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重變形(大于大于 1m) ，致使無法繼續(xù)施工。，致使無法繼續(xù)施工。 Vasto隧道出現(xiàn)上述問題后，隧道出現(xiàn)上述問題后，Pietro Lunardi教授應(yīng)教授應(yīng) 邀為該工程提供解決方案，使隧道恢復(fù)施工，并完成邀為該工程提供解決方案，使隧道恢復(fù)施工，并完成 隧道剩余工作量。隧道剩余工作量。Pietro Lunardi教授遂對該隧道提教授遂對該隧道提 出了基于出了基于“新意法新意法”原理的設(shè)計、施工方案，其基本原理的設(shè)計、施工方案，其基本 原則是對掌子面前方的超前核心土進(jìn)行超前約束和加原則是對掌子面前方的超前核心土進(jìn)行超前約束和加 固，以控制其變形。固，以控制

31、其變形。 采用特性線法和三維擠出試驗法這采用特性線法和三維擠出試驗法這2種方法對隧道種方法對隧道 線路的應(yīng)力一應(yīng)變特性進(jìn)行預(yù)測線路的應(yīng)力一應(yīng)變特性進(jìn)行預(yù)測(見圖見圖2)。這。這2種方法種方法 對低、中、高應(yīng)力狀態(tài)都有效。特性線法較為直接，對低、中、高應(yīng)力狀態(tài)都有效。特性線法較為直接， 以特性線理論為基礎(chǔ)，根據(jù)實際情況運(yùn)用分析法或數(shù)以特性線理論為基礎(chǔ)，根據(jù)實際情況運(yùn)用分析法或數(shù) 值法進(jìn)行計算；三維擠出試驗法相對較為繁瑣，以三值法進(jìn)行計算；三維擠出試驗法相對較為繁瑣，以三 維擠出試驗為基礎(chǔ)。維擠出試驗為基礎(chǔ)。 在在Vasto隧道中，除了洞口附近很短區(qū)段外，運(yùn)用隧道中，除了洞口附近很短區(qū)段外，運(yùn)用

32、上述上述2種方法均預(yù)測到可能會發(fā)生相當(dāng)大的擠出變形，種方法均預(yù)測到可能會發(fā)生相當(dāng)大的擠出變形， 導(dǎo)致掌子面不穩(wěn)定，并最終導(dǎo)致巨大的預(yù)收斂及收導(dǎo)致掌子面不穩(wěn)定，并最終導(dǎo)致巨大的預(yù)收斂及收 斂變形斂變形(徑向收斂超過徑向收斂超過100 cm)。預(yù)測的變形值很高，。預(yù)測的變形值很高， 可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的失穩(wěn)現(xiàn)象，如掌子面坍塌，并最可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的失穩(wěn)現(xiàn)象，如掌子面坍塌，并最 終導(dǎo)致隧道坍方。終導(dǎo)致隧道坍方。 決定采取復(fù)合防護(hù)技術(shù)，即既在超前核心土的周決定采取復(fù)合防護(hù)技術(shù)，即既在超前核心土的周 圍形成超前約束效應(yīng)圍形成超前約束效應(yīng)(保護(hù)作用保護(hù)作用)，并對超前核心土進(jìn)，并對超前核心土進(jìn) 行直接加固行直接

33、加固(加固作用加固作用)，之后進(jìn)行全斷面開挖。，之后進(jìn)行全斷面開挖。 根據(jù)隧道開挖過程中將遇到的不同地質(zhì)類型，設(shè)根據(jù)隧道開挖過程中將遇到的不同地質(zhì)類型，設(shè) 計了計了3種不同的隧道斷面并采用了不同的超前支護(hù)措種不同的隧道斷面并采用了不同的超前支護(hù)措 施，見圖施，見圖3。 對于上述對于上述3種隧道斷面形式，均在隧道掌子面后方種隧道斷面形式，均在隧道掌子面后方 施作初期支護(hù)施作初期支護(hù)(包括鋼支撐和噴射混凝土包括鋼支撐和噴射混凝土)，并施作，并施作 仰拱使隧道封閉成環(huán)，最后施作二次混凝土襯砌。仰拱使隧道封閉成環(huán)，最后施作二次混凝土襯砌。 一旦確定了隧道的斷面類型，就可以進(jìn)行玻璃纖一旦確定了隧道的斷面

34、類型，就可以進(jìn)行玻璃纖 維錨桿超前核心土的加固設(shè)計。加固設(shè)計包括確定維錨桿超前核心土的加固設(shè)計。加固設(shè)計包括確定 需要施作的玻璃纖維錨桿的數(shù)量、長度以及在掌子需要施作的玻璃纖維錨桿的數(shù)量、長度以及在掌子 面的幾何布置形狀。面的幾何布置形狀。 1992年，年，2個洞口的施工同時恢復(fù)，北洞口主要個洞口的施工同時恢復(fù)，北洞口主要 是對隧道坍方段進(jìn)行治理，而南洞口則開始隧道開是對隧道坍方段進(jìn)行治理，而南洞口則開始隧道開 挖。每周工作挖。每周工作7 d，平均進(jìn)度為月成洞約，平均進(jìn)度為月成洞約50 m。 洞口位置洞口位置 明洞段明洞段 過渡段過渡段 洞口段洞口段隧道洞身段隧道洞身段 上下部開挖分界線上下部

35、開挖分界線 23m 1 2D 洞口位置洞口位置 災(zāi)害現(xiàn)象災(zāi)害現(xiàn)象問題點問題點主要措施主要措施 滑坡滑坡 由于洞口挖方破壞了原坡面的平由于洞口挖方破壞了原坡面的平 衡狀態(tài)，導(dǎo)致滑坡；在原地層滑衡狀態(tài)，導(dǎo)致滑坡；在原地層滑 坡線上開挖，導(dǎo)致出現(xiàn)新的滑坡坡線上開挖，導(dǎo)致出現(xiàn)新的滑坡 地表錨桿、注漿樁、深地表錨桿、注漿樁、深 基樁、擋墻、土袋等基樁、擋墻、土袋等 崩塌落石崩塌落石在陡坡山崖處開挖，即使圍巖條在陡坡山崖處開挖，即使圍巖條 件較好也極可能出現(xiàn)崩塌或落石件較好也極可能出現(xiàn)崩塌或落石 噴射混凝土、地表錨桿、噴射混凝土、地表錨桿、 錨索、防落石棚、注漿錨索、防落石棚、注漿 偏壓偏壓 由于地形的非

36、對稱性，作用在隧由于地形的非對稱性，作用在隧 道橫斷面上的荷載不平衡，加大道橫斷面上的荷載不平衡，加大 隧道結(jié)構(gòu)上的壓力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剪隧道結(jié)構(gòu)上的壓力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剪 切破壞。切破壞。 平衡壓重填土、護(hù)坡?lián)跗胶鈮褐靥钔?、護(hù)坡?lián)?墻、挖切土體、減輕偏墻、挖切土體、減輕偏 壓力壓力 泥石流泥石流泥石流的沖擊力極大，多從溝谷泥石流的沖擊力極大，多從溝谷 沖下，危害結(jié)構(gòu)物安全沖下，危害結(jié)構(gòu)物安全 沿溝谷設(shè)梯級防沙壩沿溝谷設(shè)梯級防沙壩 雪崩雪崩與泥石流同樣具有極大沖擊力，與泥石流同樣具有極大沖擊力， 多發(fā)生在溝谷或陡坡處多發(fā)生在溝谷或陡坡處 沿溝谷設(shè)梯級防沙壩，沿溝谷設(shè)梯級防沙壩， 洞口頂部設(shè)防護(hù)棚洞口頂部設(shè)

37、防護(hù)棚 洞口段開挖方法的確定取決于工程地質(zhì)、水文地質(zhì) 和地形條件、隧道自身構(gòu)造特點、施工機(jī)具設(shè)備情況、 洞外相鄰建筑的影響等諸多因素。施工中應(yīng)根據(jù)實際， 綜合選定洞口段開挖進(jìn)洞方案。 2 、洞口段圍巖為、洞口段圍巖為級及以下級及以下時，可采用環(huán)形開挖預(yù)時，可采用環(huán)形開挖預(yù) 留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法（留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法（CD法）、法）、 交叉中隔壁法（交叉中隔壁法（CRD法）等分部開挖法進(jìn)洞，開挖法）等分部開挖法進(jìn)洞，開挖 前應(yīng)按設(shè)計對圍巖進(jìn)行預(yù)加固。前應(yīng)按設(shè)計對圍巖進(jìn)行預(yù)加固。 3、對于、對于淺埋和偏壓隧道淺埋和偏壓隧道，應(yīng)采用地表預(yù)加固和圍巖，應(yīng)采用地表預(yù)加固和圍巖

38、 超前支護(hù)方法，做到超前支護(hù)方法，做到“先護(hù)后挖先護(hù)后挖”。 當(dāng)?shù)貙訔l件差，可采用套拱法施工進(jìn)洞時，套拱施當(dāng)?shù)貙訔l件差，可采用套拱法施工進(jìn)洞時，套拱施 工工藝流程：工工藝流程： 套拱施工各項作業(yè)應(yīng)參照以下要求進(jìn)行： 1 開挖 根據(jù)測量組放線，對拱架安設(shè)要求部位進(jìn)行掏槽開挖， 土槽寬（縱向方向）與初期支護(hù)厚度相同。土槽開挖采 用人工開挖風(fēng)鎬輔助的方式進(jìn)行。土槽挖好后，要求內(nèi) 表面成型好，無超挖和欠挖，以保證初期支護(hù)的厚度。 清除套拱段上斷面土方，在套拱結(jié)束段留中部長1.0m 寬5.0m的核心土體以抵抗掌子面前的土體壓力。在掏 槽過程中注意不可損壞注漿管，以便立拱架時將拱架與 注漿管相焊接。 2

39、拱架的加工、架設(shè)拱架的加工、架設(shè) 套拱段拱架宜采用工字鋼，為確保套拱段的初期支護(hù)凈套拱段拱架宜采用工字鋼，為確保套拱段的初期支護(hù)凈 空尺寸、防止因拱頂下沉及側(cè)墻收斂而侵入凈空，拱架尺空尺寸、防止因拱頂下沉及側(cè)墻收斂而侵入凈空，拱架尺 寸在原設(shè)計拱架的基礎(chǔ)上外放寸在原設(shè)計拱架的基礎(chǔ)上外放20cm。其具體加工要求及安。其具體加工要求及安 設(shè)工藝詳見施工工藝及技術(shù)要求。在加工及架設(shè)拱架過程設(shè)工藝詳見施工工藝及技術(shù)要求。在加工及架設(shè)拱架過程 中要注意以下幾點：中要注意以下幾點： 1）在拱架架設(shè)前，將拱架腳部鋪墊）在拱架架設(shè)前，將拱架腳部鋪墊5cm厚的砂漿找平層，厚的砂漿找平層， 并在砂漿上鋪設(shè)并在砂漿

40、上鋪設(shè)5cm厚方木板，以防拱架下沉。在鋪設(shè)木厚方木板，以防拱架下沉。在鋪設(shè)木 板時要注意對拱架標(biāo)高的控制。板時要注意對拱架標(biāo)高的控制。 2）第一榀拱架要鑲嵌于事先挖好的土槽中，并與注漿）第一榀拱架要鑲嵌于事先挖好的土槽中，并與注漿 小導(dǎo)管焊接。在安設(shè)時不能隨意切割拱架及鋼管，并將各小導(dǎo)管焊接。在安設(shè)時不能隨意切割拱架及鋼管，并將各 連接螺栓上齊、擰緊，不得用小型號的螺栓替代。連接螺栓上齊、擰緊，不得用小型號的螺栓替代。 3）套拱段拱架安設(shè)時要保證中線、法線的準(zhǔn)確，其安設(shè)誤差）套拱段拱架安設(shè)時要保證中線、法線的準(zhǔn)確，其安設(shè)誤差 在允許誤差范圍之內(nèi)，保證其不偏、不斜、不前俯、不后仰，在允許誤差范圍

41、之內(nèi)，保證其不偏、不斜、不前俯、不后仰， 并對上斷面腳部按設(shè)計抬高并對上斷面腳部按設(shè)計抬高5cm。 4）上斷面拱架架設(shè)完成以后，在拱架中焊接）上斷面拱架架設(shè)完成以后，在拱架中焊接22鋼筋作為縱鋼筋作為縱 向連接筋?？v向連接筋環(huán)向間距為向連接筋?？v向連接筋環(huán)向間距為1.0m，要在第一榀預(yù)留，要在第一榀預(yù)留30cm 在未開挖土體中，有利于與下一榀拱架縱向連接筋相連接。在在未開挖土體中，有利于與下一榀拱架縱向連接筋相連接。在 焊接縱向連接筋的同時掛雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用焊接縱向連接筋的同時掛雙層鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用8鋼筋，網(wǎng)鋼筋，網(wǎng) 格間距格間距200200mm，掛設(shè)時兩片鋼筋網(wǎng)搭接不得小于，掛設(shè)時兩片鋼筋網(wǎng)搭接不得小于200mm。 5）套拱拱架架設(shè)完成以后，在拱腳部位焊接）套拱拱架架設(shè)完成以后，在拱腳部位焊接6根縱向連接筋，根縱向連接筋， 并在每兩榀拱架之間焊接抗剪鋼筋以形成一水平防沉梁。并在每兩榀拱架之間焊接抗剪鋼筋以形成一水平防沉梁。 6）打設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管可采用）打設(shè)鎖腳錨管，鎖腳錨管可采用42注漿鋼管。注漿鋼管注漿鋼管。注漿鋼管 長以長以2.5m為宜，預(yù)留為宜，預(yù)留10cm于鋼拱架。于鋼拱架。 3 立模、噴射上半斷面混凝土立模、噴射上半斷面混凝土 立模，套拱內(nèi)模板可采用立模，套拱內(nèi)模板可采用1cm的木板吊在套拱內(nèi)側(cè)。噴的木板吊在套拱內(nèi)側(cè)。噴 射混凝土按設(shè)計要求宜采