隧道施工方法原創(chuàng)

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(guò)程通常包括：在地層內(nèi)挖出土石，形成符合設(shè)計(jì)斷面的坑道，進(jìn)行必要的支護(hù)和襯砌，控制坑道圍巖的變形，保證隧道施工安全和長(zhǎng)期安全使用。

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

施工是動(dòng)態(tài)的作業(yè)環(huán)境惡劣作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)機(jī)法包括隧道掘進(jìn)機(jī)(TunnelBoringMachine，簡(jiǎn)寫(xiě)為(T.B.M.)法和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)法。前者應(yīng)用于巖石地層，后者則主要應(yīng)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(lái)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(yīng)用于礦石開(kāi)采而得名，又稱為鉆爆法。

選擇施工方法時(shí)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(guò)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(tái)階法和分部開(kāi)挖法三大類。在當(dāng)前的施工實(shí)踐中，采用最多的方法是臺(tái)階法，其次是全斷面法。在大斷面隧道中，單側(cè)壁導(dǎo)坑(中隔壁法)和雙側(cè)壁導(dǎo)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(jī)械化，各道工序逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，以設(shè)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(jī)械配套指南）工序標(biāo)準(zhǔn)化，各道工序都建立標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)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(yù)埋件、連接件等盡量廠制。探測(cè)定量化，物探、鉆探、檢測(cè)等盡量定量，用數(shù)據(jù)說(shuō)話。第二節(jié)開(kāi)挖方法按開(kāi)挖隧道的橫斷面分部情形來(lái)分，開(kāi)挖方法可分為全斷面開(kāi)挖法、臺(tái)階開(kāi)挖法、分部開(kāi)挖法。

（一）全斷面開(kāi)挖法全斷面開(kāi)挖法是按設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面一次開(kāi)挖成型(圖6-2)。圖8-2全斷面開(kāi)挖法1-全斷面開(kāi)挖法;2-錨噴支護(hù);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(jiǎn)單、巖質(zhì)較均勻的硬巖中。必須具備大型施工機(jī)械。隧道長(zhǎng)度或施工區(qū)段長(zhǎng)度不宜太短。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這個(gè)長(zhǎng)度不應(yīng)小于1km。3.全斷面開(kāi)挖法的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)（1）較大的工作空間，（2）適用于大型配套機(jī)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(jìn)尺比，且爆破對(duì)圍巖的震動(dòng)次數(shù)相對(duì)較少，有利于圍巖的穩(wěn)定。

缺點(diǎn)要求進(jìn)行分段裝藥，嚴(yán)格的控制爆破設(shè)計(jì)。要求具有較強(qiáng)的開(kāi)挖、出渣能力和相應(yīng)的支護(hù)能力。(二)臺(tái)階開(kāi)挖法臺(tái)階開(kāi)挖法一般是將設(shè)計(jì)斷面分上半斷面和下半斷面兩次開(kāi)挖成型。臺(tái)階法包括長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和超短臺(tái)階法等三種，根據(jù)以下兩個(gè)條件來(lái)決定采用何種臺(tái)階法：初次支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，越差，越短上斷面施工所用的開(kāi)挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備施工場(chǎng)地大小的要求軟弱圍巖中應(yīng)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(shí)，主要考慮發(fā)揮機(jī)械效率．保證施工的經(jīng)濟(jì)性，故只要考慮后一條件。a、長(zhǎng)臺(tái)階法

長(zhǎng)臺(tái)階法開(kāi)挖斷面小，有利于維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用于Ⅰ∽Ⅴ級(jí)圍巖

長(zhǎng)臺(tái)階法12>5L12L(2)優(yōu)缺點(diǎn)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(duì)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(tái)車即可施工。凡是在全斷面法中開(kāi)挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅(jiān)硬不要用底拱封閉斷面的情況，都可采用長(zhǎng)臺(tái)階法。b.短臺(tái)階法12L12>(1~2)L短臺(tái)階法

短臺(tái)階法適用于地質(zhì)條件差的Ⅲ、Ⅳ、V級(jí)圍巖，臺(tái)階長(zhǎng)度定為10~15m。短臺(tái)階法可縮短支護(hù)閉合時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制圍巖變形。缺點(diǎn)是上部出渣對(duì)下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。

123~5m微臺(tái)階法12Lc、微臺(tái)階法

適用于Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖，一般為3~5m的臺(tái)階長(zhǎng)度。微臺(tái)階法上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。

(3)分部開(kāi)挖法

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

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

環(huán)形開(kāi)挖進(jìn)尺一般為0.5～2.0m；開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)施作噴錨支護(hù)、安設(shè)鋼架支撐，每?jī)砷摷苤g采用連續(xù)鋼筋連接，并加鎖腳錨桿；當(dāng)圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時(shí)間較短時(shí)，開(kāi)挖前在拱部設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線以外，進(jìn)行超前支護(hù)

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

根據(jù)側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)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。單側(cè)壁導(dǎo)坑法

單側(cè)壁導(dǎo)坑法一般將斷面分成三塊：側(cè)壁導(dǎo)坑、上臺(tái)階、下臺(tái)階。側(cè)壁導(dǎo)坑寬度不宜超過(guò)0.5倍洞跨，高度以到起拱線為宜。導(dǎo)坑與臺(tái)階的距離沒(méi)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(dǎo)坑法動(dòng)每步開(kāi)挖脖的寬度較田小，而且寺封閉型的腔導(dǎo)坑初期貝支護(hù)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(dǎo)存坑法①①①②②③③適用于V～Ⅵ級(jí)圍巖倦雙線或并多線隧取道掘進(jìn)魚(yú)。具有控瞞制地表準(zhǔn)沉陷好站，施工蹲安全等歇優(yōu)點(diǎn)，蜓但進(jìn)度輩慢，成詢本高。23施工要求宴：側(cè)壁導(dǎo)坑顯高度以到螺起拱線為是宜；側(cè)壁導(dǎo)坑案形狀應(yīng)近皺于橢圓形織斷面，導(dǎo)朝坑斷面為沈整個(gè)斷面盈的1/3；側(cè)壁導(dǎo)坑號(hào)領(lǐng)先長(zhǎng)度紫一般為30～50m，以開(kāi)健挖一側(cè)賤導(dǎo)坑所鴿引起的求圍巖應(yīng)肺力重分亡布不影杜響另一斃側(cè)導(dǎo)坑極為原則蒸；導(dǎo)坑開(kāi)層挖后應(yīng)符及時(shí)進(jìn)壘行初期做支護(hù)，補(bǔ)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(kāi)挖熊兩側(cè)的施旨工方法。①②②②①③③③25施工要求：中洞法昏開(kāi)挖高淘度應(yīng)大潮于中墻待高度1m，開(kāi)挖彎寬度應(yīng)衣大于5m；中洞開(kāi)群挖長(zhǎng)度常根據(jù)隧環(huán)道長(zhǎng)度揚(yáng)、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(kāi)挖曠后應(yīng)及時(shí)拘施作初期干支護(hù)，再鉤分段灌筑獄中墻混凝椅土，在中筋墻混凝土艙達(dá)到設(shè)計(jì)是強(qiáng)度后方抹可拆模，宿并進(jìn)行臨靈時(shí)橫向支販撐。d、屈中隔斃壁法(CD)①②③④④⑤⑥①②③⑤⑥適用于V~Ⅵ級(jí)圍巖的餐淺埋雙線堵隧道。中鬧隔墻開(kāi)挖遺時(shí)，應(yīng)沿追一側(cè)自上膀而下分為另二或三部妥進(jìn)行，每拴開(kāi)挖一步被均應(yīng)及時(shí)獎(jiǎng)施作錨噴耍支護(hù)、安偶設(shè)鋼架、貴施作中隔睡壁，底部逮應(yīng)設(shè)臨時(shí)顏仰拱，中莊隔壁墻依共次分步聯(lián)續(xù)結(jié)而成，房誠(chéng)之后再開(kāi)罰挖中隔墻慶的另一側(cè)屋，其分步冒次數(shù)及支侮護(hù)形式與嗚先開(kāi)挖的厚一側(cè)相同票。28施工要華求：各部開(kāi)目挖時(shí)，磚周邊輪脆廓盡量憂圓順，趴減小應(yīng)乏力集中恥；各部的底披部高程應(yīng)叮與鋼架接泄頭處一致附；每一部的衛(wèi)開(kāi)挖高度臘約為3.5引m；后一側(cè)雞開(kāi)挖應(yīng)違全斷面房誠(chéng)及時(shí)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(shè)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(jí)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(kāi)挖吩中隔墻的電一側(cè)，并顯及時(shí)支護(hù)榨，待完成1～2部后，即富開(kāi)始另一襪側(cè)l～2部開(kāi)挖肅及支護(hù)星，形成修左右兩付側(cè)開(kāi)挖日及支護(hù)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(dǎo)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(yīng)遵航循的基本濾原則歸納起男來(lái)，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(dòng)剛、早噴惠錨、勤閥量測(cè)、脅緊封閉”。在實(shí)際施嫌工過(guò)程中高，這些原辜則也不是允一成不變合的，應(yīng)該蚊結(jié)合實(shí)際牢情況進(jìn)行臘完善和提傷高。二、新奧風(fēng)法的分類瘡及施工工暗序新奧法謊施工，漲按其開(kāi)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(kāi)何挖法臺(tái)階法其中包外括：(1)長(zhǎng)臺(tái)階法(2)短臺(tái)階古法(3)超短臺(tái)階葛法分部開(kāi)岸挖法(1)臺(tái)階分部妨開(kāi)挖法(環(huán)形開(kāi)椒挖留核增心土法)(2)中隔壁法(單側(cè)壁影導(dǎo)坑法黨、CD法)(3)雙側(cè)壁賠導(dǎo)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(jiǎn)介鐵建設(shè)僅［200趁7］88號(hào)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(yīng)CO-斯RS）施工工旱法是通過(guò)脆對(duì)隧道掌腿子面超前枯核心巖土瀉體的勘察匪、量測(cè)，益預(yù)報(bào)圍巖館的應(yīng)力——應(yīng)變形態(tài)撥并將其劃價(jià)分為A、B、C三種類型旱，據(jù)以信鈔息化設(shè)計(jì)踏支護(hù)措施綿，確保隧尋道安全穿擠越復(fù)雜地猶層和實(shí)現(xiàn)初全斷面開(kāi)暫挖的一種蘇設(shè)計(jì)施工設(shè)指導(dǎo)原則目。ADEC紐奉O-RS工法理安論基礎(chǔ)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(yǔ)論的基礎(chǔ)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(guò)究對(duì)象漆）。隧道結(jié)構(gòu)承竹受最大岔應(yīng)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(kāi)康挖階段表。在此竹階段，勻原巖地鴿應(yīng)力沿灰著隧道椅開(kāi)挖輪留廓線產(chǎn)癢生“拱壞部效應(yīng)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(yuǎn)近把壓弱力拱分成卡三個(gè)類型:：在近部立壩即形成喉、在遠(yuǎn)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(yīng)”的衡形成及外其位置藍(lán)，取決貍于隧道稀開(kāi)挖介鈴質(zhì)對(duì)開(kāi)據(jù)挖施工飛“變形圣反應(yīng)”鍬的特性發(fā)以及大怖小。隧道開(kāi)挖撫時(shí)是否存咬在拱部效轟應(yīng)以及如叫何形成拱抵部效應(yīng)，晝下一步才慈是選用適陰當(dāng)?shù)乃淼懒珠_(kāi)挖和支災(zāi)護(hù)措施。在此種認(rèn)毅識(shí)的基礎(chǔ)丈上通過(guò)對(duì)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(diǎn)：掌憤子面前自方超前繭核心巖倉(cāng)土的滑零動(dòng)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(dòng)之后拐。掌子面巴超前核汽心巖土韻的強(qiáng)度役、穩(wěn)定翼性以及遷對(duì)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(dǎo)脅思想和傘原則ADE庭CO-際RS工法是一裹種通過(guò)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(chǔ)斤形成的設(shè)岡計(jì)施工指枝導(dǎo)原則，榆其特點(diǎn)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(kāi)挖參器數(shù)——掌子面超爪前核心巖釘土體系的我應(yīng)力—應(yīng)變分假析方法拌。強(qiáng)調(diào)對(duì)掌噸子面超前熱核心巖土穗體變形的服監(jiān)控量測(cè)，掌握前變形反緩應(yīng)。突出了脫掌子面王超前核感心巖土怨的預(yù)加堅(jiān)固要求。b基于ADE隙CO-毅RS工法的造隧道設(shè)混計(jì)是依悠據(jù)施工惰信息的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，不再勞有明顯基的設(shè)計(jì)央階段和串施工階艷段劃分扭。c此工法的遍應(yīng)用目的是密控制前宴方巖土績(jī)體的力噴學(xué)性質(zhì)，盡量使拐它的力學(xué)睜性質(zhì)保持趙一致，即天使在相當(dāng)拾復(fù)雜的地順質(zhì)條件下轎，也能滿哈足隧道有寇序開(kāi)挖掘繡進(jìn)和機(jī)械襖化全斷面梅施工的要船求。支護(hù)方式支護(hù)斷面示意圖穩(wěn)定短期穩(wěn)定不穩(wěn)定A1A2B1B2B3C1C2C3C4C5徑向錨桿支護(hù)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(yù)切槽小導(dǎo)洞徑向巖層加固高壓旋噴加