隧道施工方法简述

隧道施工方法简述
隧道是人类利用地下空间的一种形式，是埋置于地层中的工程构筑物。

近代隧道兴起于运河时代。

法国的兰葵达克运河隧道建于1666～1681年，长157m，它可能是最早用火药开凿的隧道。

从隧道兴起至今，人们已经发明了新奥法、挪威法、浅埋暗挖法、矿山法、盾构法、掘进机法（TBM）等多种隧道施工方法。

根据不同的地质条件并综合多方面因素采取合适的施工方法是一个至关重要的问题。

新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，在我国常把新奥法称为"锚喷构筑法"。

新奥法施工基本原理是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工。

六十年代新奥法被介绍到我国，七十年代末八十年代初得到迅速发展。

至今，可以说在所有重点难点的地下工程中都离不开新奥法。

新奥法几乎成为在软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法。

新奥法的适用范围有：具有较长自稳时间的中等岩体；弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；强风化的岩石；刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；微裂隙的，但很少粘土的岩体；在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬的岩石；
挪威法就是由围岩评价、合理的支护参数和高性能的支护材料三部分组成的一种经济而安全的隧道施工方法，它适用于公路隧道、铁路隧道、水工隧洞及大型地下工程。

正确的围岩评价体系主要是采用Q系统，即用巴顿法进行围岩分级。

而合理的隧道支护结构参数，是通过隧道施工中的观测和量测记录所求出的Q值来选择的，其中包括各种支护结构体系的数值解析验算。

该方法中最为关键的是计算岩体的Q值，而Q值的计算主要是依靠地质勘探部门所提供的6个地质评价参数。

对应于Q值，可把岩体分为A→G共7类，而相应的支护共分为（1）→（9）9类。

在施工过程中，随着掌子面的推进，6个地质评价参数将不断地修正，同时Q值也相应改变。

所以，挪威法也是一个动态反馈设计方法。

浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。

起源于1986年北京地铁复兴门折返线工程，是中国人自己创造的适合中国国情的一种隧道修建方法。

该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上，针对中国的具体工程条件开发出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。

浅埋
暗挖法沿用新奥法基本原理，初次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。

应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力；并采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多种综合配套技术。

它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。

矿山法属于暗挖工法的一种，以前是用于矿山巷道开挖的一种方法。

它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。

基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全，所以支撑复杂，木料耗用多。

随着喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。

由于这种施工方法，因其工作面小，不能使用大型的凿岩钻孔设备和装卸运输工具，故施工进度慢，建设周期长，机械化程度低，耗用劳力多。

但在施工场地非常狭小，无法满足盾构施工的需要的情况下，只能选择矿山法施工。

盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。

盾构法适宜于在松软含水地层中施工，近年来国内多用于城市地铁的施工中。

盾构法的主要优点：除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施T易于管理，施工人員也比较少；土方量少；穿越河道时不影响航运；施工不受风雨等气候条件的影响；在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较高的技术经济优越性。

缺点是衬砌拼装防水技术要求高。

另外，设备投入费用昂贵，浅埋隧道施工不太安全。

掘进机法（TBM），TBM即全断面隧道掘进机硬岩，TBM是利用旋转刀盘上的滚刀挤压剪切破岩，通过旋转刀盘上的铲斗齿拾起石渣，落入主机皮带机上向后输送，再通过牵引矿渣车或隧洞连续皮带机运渣到洞外。

此方法多用于硬质岩石特长隧道中，其优点是开挖速度快、劳动强度小、施工环境好、衬砌质量高、对地层扰动少，并且可连续作业，被称之为隧道施工的工厂化作业。

国外现在已经研制出能开挖矩形、拱顶直墙形断面和能进行27°-33°斜井施工的掘进机。

TBM
法施工的关键是要事先准确地判断围岩的物理力学参数，因为这些参数是设计掘进机刀具的依据。

另外，由于掘进机一次性投资太大，所以只能适宜于特长隧道。

国外的经验是当L/D>600时，采用TBM法施工比钻爆法经济。

中国一般习惯将硬岩隧道掘进机称为TBM，将软地层掘进机称为盾构机。