隧道工程施工技術發(fā)展狀況

1、隧道工程施工技術發(fā)展狀況我國是一個多山國家，山地面積占2/3以上，高原起伏，群山連綿， 崇山峻嶺密布，水系發(fā)育，江河縱橫，地質復雜，構成交通運輸網建設的 障礙。隨著我國經濟建設的高速發(fā)展，高速增長的資源流動性需求，使得 我國交通路網建設呈現(xiàn)迅猛的發(fā)展態(tài)勢，隧道工程在交通路網中的比重 越來越大，復雜的地質條件與施工環(huán)境，從衡廣復線大瑤山雙線鐵路隧道 開始采用新原理、新方法、新結構、新技術、新設備、新工藝全面建成開 始，中國隧道施工技術日臻成熟，已步入了世界先進水平的行列，在勘 測設計、施工、運營、科研等方面取得了許多重大的成就和創(chuàng)新。我國鐵路隧道發(fā)展幾個里程碑工程。沙木拉達隧道：全場6379m是

2、當時中國最長的鐵路隧道，1966年貫 通。隧道的施工中采用了輕型機具，分部開挖的“小型機械化”施工， 修建速度達到了每月“百米成洞”的水平。大瑤山隧道：全長14294m采用新奧去原理設計與施工，配套大型機 械化作業(yè)。改變了中國傳統(tǒng)的風鉆等小型機具作業(yè)為主的模式。秦嶺隧道：全長18456m采用敞開式全斷面掘進機（TBM）施工，標 志著中國鐵路隧道機械化施工跨入世界先進行列。烏鞘嶺隧道：全長20050m雙洞單線隧道，鉆爆法施工，建筑長度上 升到201亍列工期僅 用30個月。太行山隧道：全長27839m雙洞單線設計時速250km/h2007年12 月24日貫通，是我國目前已建成的最長山嶺隧道。關角隧

3、道：全長32645m雙洞單線，隧道設計長度達到30km行列。我國代表性公路隧道工程。陜西秦嶺終南山公路隧道單洞長18.02km，雙洞共長36.04km , 2007 年1月20日通車。是世界第一座最長的雙洞高速公路隧道。四川大相嶺泥巴山隧道全長10007m，2011年12月24日，實現(xiàn)雙 線貫通。湖南雪峰山隧道全長7039m，位于上海到瑞麗高速公路湖南邵 陽至懷化路段之間，為雙洞雙車道隧道，2007年11月19日通車，是 當時全國高速公路第三長隧道。我國代表性海底隧道。膠州灣隧道：全長7800米，雙向6車道。2010年4月28日全線 貫通。廈門翔安海底隧道，全長8695m，2010年4月26日

4、中國 大陸第一條海底隧道廈門翔安海底隧道建成通車。我國代表性輸水隧道工程。大伙房水庫特長隧洞： 一期工程隧洞全長85.32km，2009年9月21日，順利實現(xiàn)貫通輸水。1.2隧道工程施工特點隧道工程是屬于地下結構物，地下結構是多種多 樣的，構筑地下結構的施工方法和技術也是多種多樣的。施工技術形成與發(fā)展和地下結構物自身以及所處地層地質 的特點有關。隧道工程施工特點：.隱蔽性強，地層地質未知因素多。作業(yè)空間有限，工作面狹窄，施工工序干擾大。施工過程作業(yè)的循環(huán)性強，因隧道工程是縱長的，施工嚴格地按 照一定順序循環(huán)作業(yè)，如開挖就必須按照“鉆孔一裝藥一爆破一通風一 出渣”的順序循環(huán)。.施工作業(yè)的綜合性強

5、，在同一工作環(huán)境下進行多工序作業(yè)（掘進、 支護、襯砌等）。.施工過程的地質力學狀態(tài)是變化的，圍巖的物理力學性質也是變 化的，因此施工也應是動態(tài)的。.作業(yè)環(huán)境惡劣，施工噪聲大，粉塵、煙霧，潮濕，光線暗，地質條 件差及安全問題等給施工人員帶來了不利的工作環(huán)境。.作業(yè)風險性大。風險性是和隱蔽性和動態(tài)性相關聯(lián)的，在施工過程 中，施工人員必須隨時關注隧道施工的風險性。1.3隧道工程施工方法在隧道修建方法中，根據(jù)不同的結構用途、水文地 質條件、周邊環(huán)境要求、安全風險分析、成本投入、工程規(guī)模以及我國國情等條件根據(jù)支護結構設計理念的不同， 產生了不同設計、施工特點的隧道施工方法。目前在公路、鐵路、水工隧道施工

6、中常采用的方法有：.明挖法。.礦山法（鉆爆法）:臺階法、全斷面法、分部開挖法。.淺埋暗挖法。.掘進機法TBM或盾構法）。沉埋管段法。明挖法和淺埋暗挖法主要用于市政工程施工中， 主要針對結構埋深淺、穿越軟弱地層、環(huán)保要求高、施工難度大等特點，強調保護、提高圍巖自承能力，主要采取注 漿、降水、管棚、冷凍等輔助工法，因對輔助工法進行了說明，對明挖 法和淺埋暗挖法未對單獨描述。-2 -1.4隧道工程施工技術隧道施工技術，主要是研究解決隧道工程施工的 技術方案和技術措施，隧道工程施工過程中的爆破、襯砌、支護、通風、防塵、防瓦斯、防有害氣體，及照明、 水、風和電的作業(yè)方式及操作技術標準和要求，圍巖變化的測

7、量監(jiān)控方法等等。隧道施工技術 的發(fā)展方向：施工機械化，各道工序逐步實現(xiàn)機械化，以設備保工藝、 以工藝保質量、以質量保安全；工序標準化，各道工序都建立標準，嚴格按標準 作業(yè)；構件工廠化，管片、仰拱塊、混凝土攪拌、鋼拱架、預埋件、連接 件等盡量廠制；施工信息化，采用物探、鉆探等手段探明地質情況、采用 監(jiān)控量測技術有效掌握施工過程中地質變化，以保證隧道施工安全。掘進技術1 .人工開挖人工開挖是一種比較原始的掘進方法，主要適用黃土隧 道，或破碎松散巖石及土質隧道。一般是采用輕型手持式風鎬，十字鎬等手持工具進行開挖，采用小型機具 出砟。人工開挖對圍巖擾動小能有效地保護圍巖防止圍巖受擾過大 而產生坍方，但

8、開挖速度慢，工人勞動強度大。.鉆爆開挖鉆爆開挖是通過機械鉆孔，用炸藥爆破坑道范圍內的巖體、采用大型機械設備出砟的方法。鉆爆法對圍巖的擾動破壞較大，一般適用 于石質隧道。機械開挖單臂掘進機開挖是采用裝在可移動式機械臂上的切削頭來破碎巖 體。單臂掘進機掘進對圍巖的擾動破壞小，故一般適用于穩(wěn)定性差的軟 巖隧道及土質隧道中。TBM掘進機（含盾構）掘進TBM掘進機的破巖機理是擠壓，切削 破巖；出砟一般采用大型礦車或皮帶機運輸方式。采用掘進機施工具 有快速，連續(xù)作業(yè)、機械化程度高、安全、勞動強度小、對地層擾動 小，襯砌支護質量可控，通風條件好，減少輔助工序等優(yōu)點。支護技術隧道開挖后，改變了巖體的應力狀態(tài)，

9、巖體產生了趨向隧道內的變形位移。當圍巖變形量過大時，會造成圍巖失穩(wěn)，直至坍塌，因此，隧道開挖后應及時進行支護。 目前支護的方法主要有復合式襯砌支護結構和管片支護結構兩種方法，其中復合式襯砌結構為 錨噴支護（初期）+二次襯砌支護。錨噴支護是從80年代起采用的一種圍巖支護手段。采用錨噴支護 可以充分發(fā)揮圍巖的自承能力，提高了作業(yè)的安全性和作業(yè)效率。主要 有以下支護形式：1 .錨桿支護。2.鋼支撐、錨噴聯(lián)合支護。-3 -噴射砼支護。澆筑混凝土襯砌。輔助施工技術對不能自穩(wěn)或自穩(wěn)時間短的淺埋、偏壓、軟弱地層及巖溶、斷層破碎帶等特殊不良地質，施工中可采取相應的輔助施工技術，提前或在施工過程中加固圍巖，以確

10、保施工安全，常用的輔助施工措施主要有：.地面砂漿錨桿（洞口淺埋段。）.超前錨桿（超前小導管）注漿。.超前管棚。.水平旋噴。.玻璃纖維錨桿（掌子面。）超前帷幕幕注漿或全斷面注漿。.降水。.凍結法。監(jiān)控量測技術監(jiān)控量測是隧道信息化施工的核心內容之一，通過現(xiàn)場量測獲得的圍巖和支護結構體系狀態(tài)的相關數(shù)據(jù)（信息）通過數(shù)據(jù)（信息）整理和分析，判斷圍巖和支護結構體系的穩(wěn)定性及工作狀態(tài)，并優(yōu)化施工方法和修正支護參數(shù)以指導設計和施工。量測的內容 主要包括變形監(jiān)測和應力監(jiān)測。超前地質預報技術隧道工程的特點之一是地質條件的不確定性，因此，通過技術手段在施工過程中對作面前方的地質進行超前預報是確保隧道安全的關鍵措施之

11、一，目前常用的超前 地質預報技術有物探和鉆探兩大類，實施中多以兩方法結合，按照“物探先行，鉆探驗證”的原 則組織實施。目前已作為施工工序納入施工組織進行管理。防排水技術 隧道防排水施工一般應達到“防水可靠、排水通暢、經濟合理”的目的。對水資源保護有嚴格要求的隧道，防排水應采取以堵為主、限量排放”的原則。在環(huán)境敏 感地區(qū)以及水量過大影響施工時，應通過圍巖注漿控制排放流量。排水施工應注重將防水板背 后的水流引入排水溝，避免誘發(fā)襯砌水壓力。隧道防水目前隧道的防水常規(guī)作法是：在隧道初期支護和二次襯 砌之間施作防水層。二次初砌選擇采用防水混凝土。重視接縫防水，在變形縫和施工縫間設止水帶、止水條； 對管片

12、襯砌，提高管片自防水性能，并在接縫處設防水條。防水施工應保 證防水板的鋪設質量以及襯砌接頭止水帶的安裝質量。隧道排水隧道施工排水結合實際情況引水歸槽，集中引排，設 置排水系統(tǒng)，確保排水暢通，主要排水形式有：順坡排水、反坡排水、鉆孔排水、輔助坑道（或洞室）排水 等。隧道結構排水主要是通過安裝環(huán)向排水盲管、縱向排水盲管將 隧道襯砌背后滲水引入洞內側溝或中心排水溝，最后排出洞外。1.5隧道工程施工組織設計 施工組織設計是保證工程按設計要求的質 量、進度和成本，安全順利地完成施工任務的關鍵施工策劃。它貫穿于工程從準備階段，施工階段到竣工驗收階段整個全過程。施工準備 施工準備主要包括 施工機構組織設置、

13、技術準備及現(xiàn)場基本條件準備-4 -施工中可根據(jù)工程的規(guī)模、重要性等布置施工現(xiàn)場和設置組織機械。確定機構的原則是：機構精簡，分工明確，責任到人?，F(xiàn)行隧道施工中，施工機構 一般為項目經理部。技術準備工作主要有：熟悉、審查圖紙及有關設計資料，了解設計 意圖，對總體布置、工程的結構形式和特點都要認真研究，并對相應資 料進行交接、復核。在施工現(xiàn)場范圍內，必須具備的基本條件有：修通道路，接通施工 用水、用電，架設通訊 線路，平整施工現(xiàn)場，搞好臨時房屋，簡稱“三 通一平”施工組織設計編制施工組織設計應通過全面的調查研究，按照 建設項目的工期要求和投資計劃，有計劃地合理組織和安排好工期、施工方案、施工方法，并

14、提出勞動力、材料、機 具設備等生產資源的合理配置。各階段的施工組織設計及內容主要有：初步施工組織設計是在 隧道工程設計階段，由勘測設計單位編制，并編入相應的設計文件；指導性施工組織設計和實施性施工 組織設計均由施工單位編制，并用于指導施工。編制施工組織設計的依據(jù)原則主要是法令性文件、相關的合同書及投 標書。在編制的過程中我們要遵守一定的程序，要按施工的客觀規(guī)律、協(xié) 調和處理好各個因素的關系，用科學的方法進行編制。施工方案選定根據(jù)實際情況選用合理的開挖方式，適宜的運輸方法，采取可靠的支護措施以及相配套的機械設備、勞動力與材料，結合施工進度計劃經過技術、經濟、工期 的比較，擇優(yōu)確定。施工場地布置 施工場地布置主要有棄碴場地及卸碴道路的布 置、大宗材料的堆放場地和料庫的布置、生產房屋和生產設施的布置、 生活房屋的布置、污水處理設施布置。棄渣場地及卸渣道路的布置處理棄砟的原則：一是變廢為用，把棄 渣用于路基填方或用于棄渣造田，另一個是變有害為無害，就是當必須占用農田時，力爭把廢渣場變?yōu)楦?，以此補棄渣占用 的耕地。大宗材料的堆放場地和料庫的布置大宗材料的存放地點 應考慮材料運進工地方便，易于卸車，并靠近使用地點。生產房屋和生產設施的布置 要特別注意防洪、防砸、防沉陷、防塌埋。生活房屋的布置條件