隧道施工方法及特点

隧道施工方法：矿山法（传统的矿山法和新奥法）、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法、盾构法等。

1.矿山法
1.1矿山法：用于山岭隧道,因用于矿石开采而得名，它包括传统矿山法和新奥法。

多数情况下都需要采用钻眼爆破来进行开挖，又称为钻爆法。

有时将新奥法从矿山法中另立系统。

（将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”。

将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称为“新奥法”）
1.2新奥法与传统的矿山法区别：传统的矿山法施工是把地层压力视作外力荷载，新奥法是把围岩和支护结构作为一个统一的受力体系，围岩是荷载的来源，又是支护结构体系的一部分，围岩和支护结构相互作用。

1.3新奥法施工的基本思想：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、量测来指导地下工程的设计与施工。

1.4新奥法的主要特点：
a.充分保护围岩，减少对围岩的扰动。

因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动。

b.充分发挥围岩的自承能力。

c.尽快使支护结构闭合。

d.加强监测，根据监测数据指导施工。

1.5新奥法的基本原则:可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤量测”。

2.掘进机法
2.1掘进机法：包括隧道掘进机法和盾构掘进机法，前者应用于岩石地层，后者主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。

掘进机施工法(TBM)是一种利用回转刀具开挖(同时破碎和掘进)隧道的机械装置。

此法修筑隧道的方法称掘进机法。

2.2优点：施工速度快，工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显。

无爆破围岩的损伤小，减轻支护的工作量。

振动、噪声小，对周围的居民和结构物的
影响小。

因机械化施工，安全，作业人员少。

安全性和作业环境有了较大的改善。

2.3缺点：费和运输、组装、解体等的费用高，初期投资高，不用于短隧道。

施工途中不易改变开挖直径和形状。

地质的适应性受到一定限制。

对软弱围岩，还存在不少问题；对硬岩，强度超过200MPa后，刀具成本急剧增大，开挖速度也降低。

3.沉管法和顶进法
3.1沉管法和顶进法：用来修建水底隧道、城市市政隧道等。

3.2沉管法的特点:
a.隧道管节是在造船台或者干坞中良好条件下施工制成的,因此可以做成需要的形状和很大尺度的管节。

b.对地质水文条件适应性强，施工方法简单。

沉管法不怕软弱地层，基本上不受地质条件的限制，对地基承载力的要求也较低，能适应各种地质条件。

c.施工工期短，对航运影响小，施工质量容易保证。

管段在干坞中呈长段预制，沉放连接时间短，。

沉管的主要工序可平行作业，各工序干扰少，可缩短工期。

管段地面预制，施工场地集中，管理方便，管段的结构质量能得到充分保证。

d.全部沉放作业可以在水面上使用重型船舶、机械操作,施工容易也非常安全。

3.3顶进法特点:
a.适用于软土或富水软土层；
b.无需明挖土方，对地面影响小；
c.设备少、工序简单、工期短、造价低、速度快；
d.适用于中型管道（1.5～2m）管道施工；
e.大直径、超长顶进、纠偏困难。

f.可穿越公路、铁路、河流、地面建筑物进行地下管道施工。

g.可以在很深的地下铺设管道。

4.明挖法
4.1明挖法：主要用来修建埋深很浅的山岭隧道或城市地铁隧道。

4.2 明挖法优点：施工方法简单，技术成熟；工程进度快，根据需要可以分段同时作业；浅埋时工程造价和运营费用均较低，且能耗较少。

4.3 明挖法缺点：外界气象条件对施工影响较大；施工对城市地面交通和居民地正常生活有
较大影响，且易造成噪音、粉尘及废弃泥浆等的污染；需要拆除工程影响范围内的建筑物和地下管线；在饱和的软土地层中，深基坑开挖引起的地面沉降较难控制，且坑内土坡的纵向稳定常常会成为威胁工程安全的重大问题。

5.盾构法
5.1盾构法：盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。

5.2优点：
a.除竖井施工外，施工作业均在地下进行，噪音、振动引起的公害小，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪音和振动影响。

b.盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少，劳动强度低，生产效率高。

c.土方量外运较少。

d.穿越河道时不影响航运。

e.施工不受风雨等气候条件影响。

f.隧道的施工费用不受覆土量多少影响，适宜于建造覆土较深的隧道。

在土质差水位高的地方建设埋深较大的隧道，盾构法有较好的技术经济优越性。

5.3不足：
a.当隧道曲线半径过小时，施工较为困难。

b.在陆地建造隧道时，如隧道覆土太浅，开挖面稳定甚为困难，甚至不能施工，而在水下时，如覆土太浅则盾构法施工不够安全，要确保一定厚度的覆土。

c.竖井中长期有噪声和振动，要有解决的措施。

d.盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件差。

e.盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采取严密的技术措施才能把沉陷限制在很小的限度内，目前还不能完全防止以盾构正上方为中心土层的地表沉降。

f.饱和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达到整体结构防水性的技术要求较高。