《隧道工程》課程第七講隧道施工方法簡介和應(yīng)用

1、 s o u t h w e s t j I a o t o n g u n I v e r s I t y隧道工程課程第 七 講隧道施工方法簡介和應(yīng)用內(nèi)容提要1 隧道施工方法概述2 礦山法與新奧法3 淺埋暗挖法一 隧道施工方法概述隧道施工隧道施工是指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。隧道施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并結(jié)合隧道斷面尺寸、長度、襯砌類型、隧道的使用功能和施工技術(shù)水平等因素綜合考慮研究確定。隧道施工方法概述傳統(tǒng)礦山法隧道施工方法山嶺隧道施工方法淺埋及軟土隧道施工方法水底隧道施工方法礦山法（鉆爆法）掘進(jìn)機(jī)法新奧法地下連續(xù)墻法蓋挖法明挖法淺埋暗挖

2、法盾構(gòu)法沉埋法盾構(gòu)法隧道施工方法分類：隧道施工方法概述TBM法頂管法隧道施工方法概述二 礦山法與新奧法1） 礦山法簡介 “礦山法”因其最早應(yīng)用于坑道采礦而得名。它是采用鉆眼爆破方式破巖，縱向分段，橫向全斷面或分部開挖，每一部分開挖成形后即對暴露圍巖加以適當(dāng)?shù)闹位蛑ёo(hù)，繼而提供必要的永久性人工結(jié)構(gòu)以保持隧道長期穩(wěn)定。礦山法與新奧法礦山法與新奧法礦山法又因其采用“鉆眼爆破”方式破巖，亦稱為“鉆爆法”隧道開挖成形后對圍巖的支護(hù)可以分為鋼木構(gòu)件支撐和錨桿噴射混凝土支護(hù)兩大類。鋼木構(gòu)件支撐錨桿噴射混凝土支護(hù)2） 礦山法分類礦山法與新奧法礦山法與新奧法習(xí)慣上,我們把采用鋼木構(gòu)件作為臨時(shí)支撐的施工方法稱為

3、“傳統(tǒng)礦山法”；而將采用錨桿噴射混凝土作為初期支護(hù)的施工方法稱之為“新奧法”。目前我國隧道工程中已廣泛使用新奧法。2.3 新奧法（NATM）簡介基本原理新奧法（New Austrian Tunnelling Method）是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)的進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過對圍巖和支護(hù)的量測、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。核心內(nèi)容充分發(fā)揮圍巖的自承能力，圍巖是承載的主體，結(jié)構(gòu)是安全貯備。礦山法與新奧法錨桿噴混凝土二次襯砌巖體圍巖松弛區(qū)新奧法支護(hù)體系礦山法與新奧法

4、新奧法施工基本流程三大要素 控制爆破 噴錨支護(hù) 監(jiān)控量測礦山法與新奧法施工準(zhǔn)備場地準(zhǔn)備、測量定線、三通一平、人員組織開挖爆破出渣運(yùn)輸初期支護(hù)二次襯砌鉆炮眼、裝炸藥、聯(lián)結(jié)引炮裝置、爆炸通風(fēng)、消除危石、裝車錨噴支護(hù)臨時(shí)支撐防水板鋪設(shè)模注混凝土礦山法與新奧法礦山法與新奧法新奧法施工的基本原則 “少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測、緊封閉”少擾動(dòng)：隧道開挖時(shí)，盡量減少對圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、強(qiáng)度、范圍和持續(xù)時(shí)間早噴錨：開挖后及時(shí)施作初期錨噴支護(hù)，使圍巖變形進(jìn)入受控制狀態(tài)新奧法施工的基本原則 “少擾動(dòng)、早噴錨、勤量測、緊封閉”勤量測：以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確評價(jià)圍巖(或圍巖加支護(hù))的穩(wěn)定狀態(tài)或動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢，

5、以便及時(shí)調(diào)接支護(hù)形式、開挖方法緊封閉：一方面采取噴射混凝土等防護(hù)措施，避免圍巖因長時(shí)間暴露而致強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減；另一方面要適時(shí)對圍巖施作封閉形支護(hù)礦山法與新奧法礦山法施工方法（1）全斷面法全斷面一次開挖法就是按照隧道設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成型，然后修筑襯砌的施工方法。礦山法與新奧法礦山法與新奧法 適用條件級整體性好的圍巖；級圍巖時(shí)，圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖后到支護(hù)前這一時(shí)間內(nèi)，保持自身穩(wěn)定；有大型施工機(jī)械；隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般不應(yīng)小于1 km，否則，采用大型機(jī)械化施工經(jīng)濟(jì)性較差。礦山法與新奧法 施工特點(diǎn)工序少，便于施工組織和管理；開挖一次成型，對圍巖擾動(dòng)小，有利于圍巖穩(wěn)定；開

6、挖斷面大，可用深孔爆破以提高爆破效果，加快掘進(jìn)速度，如大瑤山雙線隧道單口月成洞達(dá)150240m；作業(yè)空間大，有利于采用大型施工機(jī)械設(shè)備，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工程造價(jià)。（2）臺階法臺階法是指正臺階二步開挖法，它是全斷面一次開挖法的變化方法。這種方法對地質(zhì)的適應(yīng)性較強(qiáng)，也可以說是全地質(zhì)型方法。礦山法與新奧法礦山法與新奧法目前，我國約70的隧道開挖采用此法，它多用于圍巖能在短期內(nèi)處于穩(wěn)定的地層中。礦山法與新奧法臺階法根據(jù)臺階長度不同，可劃分為長臺階法、短臺階法和超短臺階法三種。兩個(gè)條件確定：其一是初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖穩(wěn)定性越差，要求閉合時(shí)間越短；其二是上部斷

7、面施工所采用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備所需空間大小的要求。礦山法與新奧法礦山法與新奧法長臺階法上下臺階距離較遠(yuǎn)，上臺階超前50m以上或5倍洞跨，施工中上下部可配大中型機(jī)械平行作業(yè)。短臺階法上臺階長度小于5倍但大于1倍洞跨，適用于較軟弱的圍巖，上下臺階施工干擾較大。超短臺階法上臺階僅超前35m，斷面閉合較快。多用于機(jī)械化程度不高的各類圍巖地段。臺階法施工礦山法與新奧法礦山法與新奧法（3）分部開挖法a.環(huán)形開挖留核心土法將開挖斷面分成環(huán)形拱部、上部核心及下部臺階三部分。它根據(jù)地質(zhì)好壞，將環(huán)形拱部斷面分成一塊或幾塊開挖。環(huán)形開挖進(jìn)尺一般為，不宜過長。礦山法與新奧法環(huán)形開挖留核心土礦山法與新奧法b.

8、側(cè)壁導(dǎo)坑法將開挖根據(jù)側(cè)壁導(dǎo)坑開挖的個(gè)數(shù)，分為單側(cè)壁導(dǎo)坑法及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法兩種。單側(cè)壁導(dǎo)坑法將斷面分成三個(gè)部分，即側(cè)壁導(dǎo)坑1、上臺階3、下臺階5。礦山法與新奧法單側(cè)壁導(dǎo)坑法礦山法與新奧法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）將整個(gè)斷面分成四個(gè)部分：左右側(cè)壁導(dǎo)坑1、上臺階3、下臺階5 。礦山法與新奧法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法礦山法與新奧法（4）中壁法 中壁法是分部開挖施工方法的常用工法，根據(jù)開挖順序和支護(hù)方式的不同，通常又分為中隔壁法（CD法）和交叉中壁法（CRD法）。礦山法與新奧法中隔壁法（CD法）是在軟弱圍巖大跨隧道中，先開挖隧道的一側(cè)，并施做中隔壁墻，然后再分部開挖隧道另一側(cè)的施工方法。將斷面從中間隔開，分成四個(gè)部分，上

9、半斷面左右分成1、4，下半斷面左右分成2、5 。礦山法與新奧法中隔壁法礦山法與新奧法交叉中隔法（CRD法）是在軟弱圍巖大跨隧道中，先開挖隧道的一側(cè)的一或二部分，施做部分中隔壁墻，再開挖隧道另一側(cè)的一或二部分，然后再開挖最先施工一側(cè)的最后部分，并延長中隔壁墻，最后開挖剩余部分的施工方法。礦山法與新奧法交叉中隔法三 淺埋暗挖法1） 淺埋暗挖法基本概念淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。在軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點(diǎn)，以格柵（或其他鋼結(jié)構(gòu)）和噴錨作為初期支護(hù)手段，按照十八字原則進(jìn)行施工，稱之為淺埋暗挖法。淺埋

10、暗挖法軍都山隧道（1984）（第一次用小導(dǎo)管、網(wǎng)構(gòu)鋼架）北京地鐵復(fù)興門折返線（1986）（國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)）淺埋暗挖法基本原理淺埋暗挖法沿用新奧法基本原理，初次支護(hù)按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲備；初次支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計(jì)、施工時(shí)，同時(shí)采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動(dòng)部分圍巖的自承能力；并采用不同的開挖方法及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；在施工過程中應(yīng)用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)。淺埋暗挖法十八字原則“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”管超前指采用超前導(dǎo)管注漿防護(hù)。實(shí)際上就是采用超前支護(hù)的各種手段提高掌子面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌嚴(yán)注漿在導(dǎo)管超前支護(hù)后，立即進(jìn)行壓注水泥砂漿或其它化學(xué)漿液，填充圍巖空隙，使隧道周圍形成一個(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體，以增強(qiáng)圍巖的自穩(wěn)能力淺埋暗挖法短開挖一次注漿，多次開挖，即限制一次進(jìn)尺的長度，減小圍巖的松弛強(qiáng)支護(hù)在淺埋的松軟地層中施工，初期支護(hù)必須十分牢固，具有較大的剛度，以控制開挖初期的變形淺埋暗挖法十八字原則“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉