大断面隧道设计技术
2010青岛仰口硬岩大断面隧道的设计和快速施工,王秀芬、周书明、罗小平,铁道工程学报
2009年9月第9期(总132)铁 道 工 程 学 报J OURNAL OF RA IL W AY ENG I N EER ING SOC I ETYSep 2009NO.9(Ser .132)收稿日期:2009-07-26作者简介:王秀芬,1966年出生,女,高级工程师。
文章编号:1006-2106(2009)09-0069-04青岛仰口硬岩大断面隧道的设计和快速施工王秀芬1周书明2 罗小平2(1.青岛市公路规划设计院, 山东青岛266000; 2.中铁隧道勘测设计院, 天津300133)摘要:研究目的:青岛仰口隧道长约3900m,是青岛滨海公路的控制性工程。
双向双洞六车道,隧道宽16.8m,高9.6m,隧道采用复合式衬砌,初期支护采用锚喷支护,二次衬砌采用模筑混凝土结构。
隧道穿越地层为花岗岩, 级围岩段约400m,国内目前一般大断面软弱围岩采用 CD 工法 、 CRD 工法 或双侧壁导坑法分块施工,工序转换多、施工速度慢且大型机械无法作业,临时工程和废弃工程量大。
研究结论:为了实现大型机械化作业加快施工进度和减少临时工程废弃量, 级围岩段采用导管超前注浆加固,初期支护适当加强并紧跟掌子面,隧道采用全断面和台阶法开挖,便于大型机械配套作业,加快了施工进度,平均单掌子面月开挖成洞140m 。
硬岩隧道III 级、 级、 级围岩段可以采用台阶法开挖。
关键词:隧道;快速施工;钻爆法;大断面;硬岩中图分类号:U 45 文献标识码:ADesign and Rapi d Constructi on of Tsingt ao Yangkou Large Section Tunnel i nHard RockW ANG X iu -fen 1,ZHOU Shu -m ing 2,LUO X iao -ping 2(1.Tsing tao Road Plann i n g and D esi g n I nstitute ,Q i n gdao ,Shandong 266000,Ch i n a ;2Ch i n a Ra il w ay Tunnel Surveyand Desi g n I nstitute Co .Ltd ,T ian ji n 300133,Ch i n a)Abst ract :R esearch purposes :As the controlled pro ject of coasta lh i g hw ay in Tsi n gtao ,t h e T singtao Y angkou Tunne l is about 3900m l o ng ,16.8m w i d e and 9.6m high w ith co m posite li n i n g .The t u nne l is co m posed of t w o t u nne ls w ith 6dr i v e w ays for bi-direction.The tunnel passes thr ough granite stratum,and the area o f V g rade surround i n g rock is about 400m long .No w adays for constructi o n o f tunne l in so ft rock ,the "CD "or "CRD"or bo th-si d e heading m et h od is adopted .Using these m ethods ,t h e construction pr ocedure changes frequently ,the constr uction speed is sl o w,the lar ge-sized m achine is unable to wo r k ,and there are lots of te mporary engineeri n g and discarded pro jects .R esearch concl u sions :I n order to realize the operati o n of lar ge-sized m achine work i n g ,speed up constructi o n process and decrease the te mporary eng i n eering ,the area of the V grade surr ound i n g rock w as re i n fo rced by grouti n g through pipes in advance and the pre li m i n ary suppo rt w as strengthened follo w i n g the work i n g face .A lso ,full secti o n tunneling and benching tunneli n g m ethod w ere used ,w hich can m ake large-sized m achines easy to work for speedi n g up the constructi o n process .The average length of tunne ling o f a m onth is 140m by one w or k i n g face .The bench i n g tunneling m ethod can be adopted for construction o f tunnel i n III g rade and V g rade surr ound i n g rocks .K ey w ords :t u nne;l rap i d constr uction;drilli n g and b lastm ethod ;b i g secti o n ;hard rock1 工程概况仰口隧道是青岛滨海公路上的一个控制性工程,工程位于崂山风景区。
大断面隧道crd法
大断面隧道crd法
大断面隧道CRD法是一种适用于软弱地层的隧道施工方法，特别是在控制地表沉陷方面有很好的效果，通常主要用于城市地下铁道施工中。
CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先分部开挖隧道一侧，施作中隔壁和横隔板，再分部开挖隧道另一侧并完成横隔板施工的施工方法。
CRD工法施工和中隔壁法施工原理一样，通过中隔壁的分隔，将大断面隧道分割成两半施工，将隧道跨度减小，同时分割后的隧道两侧采用三台阶交叉施工，可以减小隧道开挖的空间效应，减小爆破对围岩扰动，减小炸药用量，同时及时施工的初期支护、临时仰拱可以步步成环闭合，大大提高支护强度、刚度，和中隔壁一起有效的支撑、传递围岩荷载，可以有效控制大跨度、软岩隧道开挖的变形，施工安全更加可靠。
具体而言，CRD法的优点包括能够减小隧道开挖的空间效应，减小爆破对围岩扰动和炸药用量；同时能够及时施工的初期支护、临时仰拱可以步步成环闭合，大大提高支护强度、刚度；和中隔壁一起有效的支撑、传递围岩荷载，可以有效控制大跨度、软岩隧道开挖的变形，施工安全更加可靠。
大断面隧道CRD法是一种可靠的隧道施工方法，适用于软弱地层和需要控制地表沉陷的场合。
深汕大道超大断面隧道施工关键技术分析
总第３２３期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２３ ２０２４第２期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．２Ａｐｒ．２０２４ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２４．０２．０２５收稿日期：２０２３ １１ １３第一作者：秦延飞（１９８３－），男，硕士，高级工程师。
通信作者：朱道建（１９８１－），男，博士，高级工程师。
深汕大道超大断面隧道施工关键技术分析秦延飞１ 朱道建２（１．广东深汕投资控股集团有限公司 汕尾 ５１６４７３； ２．上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司 上海 ２０００９２）摘 要 针对深汕大道隧道段的项目要求、工程地质水文条件，文中结合隧道总体布置、结构设计及特有的地质情况，重点对隧道进洞、施工工法，以及下穿泄洪沟等关键技术问题进行分析，为隧道施工质量的提升提供科学合理、经济适用的设计方案。
关键词 隧道工程 结构设计 断面设计 重难节点中图分类号 Ｕ４５５ 随着我国交通行业的快速发展，各种公路铁路隧道发展加快，隧道也向着更长、更大、更难发展，这就对隧道施工提出了更高的施工标准和要求［１］。
张顶立等［２］采用理论分析、数值模拟，以及现场实测等方法，确定了合理的初期支护方式和参数，形成了复杂围岩条件下大跨隧道修建的系统关键技术。
蒋树屏等［３］针对超大隧道研究推荐采用三心圆曲墙断面，确定支护与衬砌参数、开挖步骤等。
张少硕等［４］对下穿断层带超大断面隧道的施工关键技术展开一系列针对性的措施研究。
张顶立［５］提出围岩结构性特点及载荷效应的计算方法以及隧道支护具有调动和协助围岩承载基本功能的观点，并提出了基于围岩变形控制的安全性控制理论和方法。
赵勇等［６］研究两水隧道围岩荷载释放过程，揭示不同开挖工法隧道围岩荷载释放全过程的特点和差异，得出施作支护能够缓解掌子面先行荷载集中现象，减少荷载释放总量，优化围岩荷载释放过程。
元长君［７］确定了超大断面地铁隧道浅埋暗挖法双侧壁导坑的施工关键技术，以及施工过程中有效的辅助措施，并对支护的时效性进行了分析研究。
大断面及浅埋隧道洞口施工技术分析
doi: 10.3969/j.issn.1673-6478.2023.S1.019大断面及浅埋隧道洞口施工技术分析董仕奎，潘登，刘英杰（山东东方路桥建设有限公司，山东临沂276000）摘要：本文通过研究隧道工程相关文献和案例，对大断面及浅埋隧道洞口施工技术进行分析，提出了在施工时需要考虑的技术保证条件，以及制定合理的施工计划、施工原则等一系列相关措施。
文章结合临临高速公路建设中的隧道工程项目，选取了合适的施工方法，结果对提高隧道工程施工效率和质量提供了有力支持，并减少了隧道施工对周围环境的不利影响。
关键词：隧道工程；大断面；浅埋施工；施工方案中图分类号：U455.4 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）S1-0067-050引言在当前，国家高速公路网的建设四通八达，众多的工程项目在线路规划中由于需要考虑生态环保、合理距离等因素，有些项目不得不以架桥、开隧的型式进行线路的连接。
其中，在隧道工程的建设过程中，大断面及浅埋隧道洞口施工技术作为其中关键的一环，对于确保隧道的稳定性、施工效率和安全性至关重要。
本文旨在对大断面及浅埋隧道洞口施工技术进行分析，包括施工前的技术保证条件及具体施工方案。
通过选择使用合理施工方法、充分考虑地下结构和施工过程中的安全管理，可以有效地解决大断面隧道洞口施工中的难题，确保工程质量和安全性。
1项目概况车场隧道是临临高速公路建设项目中的其中一个隧道工程，该隧道项目地位于沂源县车场村东800m处，为双向六车道分离式中隧道。
采用“新奥法”设计原理，项目以锚喷混凝土作为初期支护，以模筑防水混凝土作为二次衬砌的复合式衬砌结构。
具体工程量如表1所示。
收稿日期：2023-05-17作者简介：董仕奎，男，中级工程师，从事高速公路工程建设相关工作．表1 车场隧道主要材料工程数量表材料名称单位数量钢筋HPB300 kg 1 079 528.2HRB400 kg 5 854 793.6 工字钢kg 4 514 773.3混凝土C40 m3 3 995.9C35 m339 214.3C30 m37 720.8C25 m334 627.3C20 m311 217.4C15 m335 451.3 土工布m2122 458.1 防水板m289 097.42技术保证措施分析2.1 超前地质预报技术的应用为保障施工的顺利进行和安全性，车场隧道的大断面及浅埋隧道洞口施工主要采用了超前地质预报技术。
超大断面隧道开挖方法
超大断面隧道开挖方法辜建军(中铁二十三局集团第三工程有限公司，四川成都61I130)应用科技j__1毡蕊-誉瓢疑镪≈崃藿飞奎曦商畏警文拳褥鬻磷谖警撼嚣除法薅獠禽瓷蠢撩海等多穗谴芙冁煎隧遘蠢猿灏篱祷攀誊．i i；i}i≮《。
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j随着国内铁路等建设进入新的大发展时期，大断面隧道数量也随之增加，在大断面隧道开挖施工中由于需要考虑工程技术作业空间、内部配件空间、安全空间、救援通道以及空气动力学的影响等多方面因素而使隧道开挖难度大大增加，也使得隧道开挖成为全线控制的关键环节。
1全断面开挖法全断面开挖具有较大的工作空间，适用于大型配套机械施工，且其施工速度快，并由于是单工作面作业而便于施工组织和管理；但由于该种方法开挖面大而导致围岩相对稳定陛刚氐，同时由于每循环工作量相对较大要求有较强的开挖、出渣能力及相应的支护能力。
该种工艺施工时宜采用液压凿岩台车，隧道较短则可采用多功能台架气腿凿岩钻7L 技术：装渣则宜采用大斗容的铲装机、挖装机或装载机，锚杆施工可根据现场情况选用凿岩台车、锚杆台车或锚杆钻机，混凝土喷射应采用喷射能力不小于5m3／h的湿喷机，条件允许则可采用集装料、配料和喷射于—体的喷射三联机。
全断面开挖应有较大的断面进尺比以求获得较好的爆破效果，但由于开挖断面大、用药量大导致爆破引起的震动较大，因此需进行严格的爆破设计，对于有严格振动要求的隧道应采用可刚氐炸药用量30％，爆破振动减小50％的下导洞超前法开挖。
2台阶法所谓台阶开挖法即是将断面横向分割为两个或三个部分来分别进行开挖，其根据地质条件、断面大小和机械配备隋况可分为两台阶或三台阶，台阶开挖法对围岩的使用范围很广，对开挖设备的配置较全断面法要求低，但采用该种方法施工应注意台阶长度的选择，一般根据初期支护形成闭合断面的时间要求和上半断面施工时开挖、支护以及出渣等机械设备所需空间大小要求进行选择，—般在钻爆法开挖的石质隧道内采用长台阶法而在机械开挖的土质隧道内采用短台阶法。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法技术特点： （1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业 面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机 直接开挖，工效较高。
（2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地 转换施工工序，调整施工方法。
（3）适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工 序操作便捷。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法技术特点： （4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右 错开开挖，利于开挖工作面稳定。
（5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满 足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔 壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及 时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。
大断面隧道三台阶七步开挖法
隧道三台阶七步法
三台阶七步开挖法主要内容
1、 三台阶七步法概况 2、 三台阶七步法施工工艺 3、三台阶七步法施工控制要点
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
大断面隧道三台阶七步开挖法(以下简称“三台阶 七步开挖法”)是以弧形导坑开挖留核心土为基本模 式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的 开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工 方法。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法原则： 采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度， 确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时 跟进，尽早形成稳定的支护体系。
隧道三台阶七步法
2、三台阶七步开挖法施工工艺
2.1 施工工艺流程
（1）三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤： A、上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护； B、中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护： C、中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期 支护。
大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术
—121—《装备维修技术》2021年第3期摘 要：本文主要通过对大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术进行总结，通过采用“锚杆悬吊+人工机械配合”的方法进行洞内台车组拼，实现了陡峻峭壁位置隧道无法直接进洞且无洞前平台的台车拼装，保证了施工安全、进度、经济的目标。
关键词：陡峻峭壁；悬壁邻河；大断面公路隧道；无法直接进洞；无洞前平台；锚杆悬吊+人工机械配合；洞内组拼；安全；经济大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术吴先庆（中交一公局第三工程有限公司，北京 100000）1引言目前，隧道二次衬砌混凝土施工主要是通过钢模板衬砌台车实现的。
衬砌台车是以电动机驱动行走机构带动台车行走，利用液压油缸和螺旋千斤顶立模和拆模的隧道衬砌混凝土成型机器，具有结构可靠、操作方便、衬砌速度快、隧道成型面好等优点。
台车拼装一般在洞外采用吊车完成，要求洞口场地宽敞、平整。
受地形影响，部分山区隧道进洞条件较差，洞口不具备二衬台车拼装条件，针对此类情况，采用何种施工技术，能够在洞内有限空间内，既经济、安全，又快速的完成二衬台车拼装。
本文通过对济阳高速JYTJ-1标一分部焦树坪隧道左线二衬台车洞内拼装进行研究，总结出一套完整的大断面公路隧道二衬台车洞内拼装技术，为类似工程提供参考依据。
2工程概况焦树坪隧道设计为分离式公路隧道，左线ZK38+903～ZK40+452，长1549m，右线YK38+939～YK40+501，长1562m。
洞口段暗洞直接与洞门连接，无明洞过渡段。
进口端受地形限制，不具备进洞条件，只能采用出口端单向掘进方式。
图1焦树坪隧道进出口原地貌出口左洞实际位于陡峻峭壁位置，悬壁邻河，洞口距下方施工便道高差为29m，与河谷水平距离约31m，洞口深入岩体13m，围岩为中风化片麻岩。
左右洞之间山体为“凹”型槽，无法通过修筑便道将右洞施工平台连接至左洞洞口，洞口左侧为陡崖+坡积体构造，无法通过修筑便道至洞口位置。
图2焦树坪隧道出口端地貌3施工方法确定焦树坪隧道主洞设计开挖断面面积为103.35m 2，属于大断面公路隧道，车行横通宽5.8m，高6.97m。
不停航机场跑道下大断面隧道施工技术
不停航机场跑道下大断面隧道施工技术摘要：我国很多机场航站楼联络线隧道都是在不停航跑道的条件下展开工程管理的。
为了使飞机能够在跑道中正常运行下去，机场跑道的建设一定要满足沉降30毫米，小于1%的平整度，以这样的控制标准进行施工。
本篇文章就不停航机场跑道下大断面隧道施工进行分析，深度探究不同行机场跑道下大断面隧道的有效施工技术，给相关研究技术人员提供理论参考。
关键词：机场跑道；不停航；大断面隧道；施工技术现阶段，国内外的很多隧道工程在设计过程中是穿越公路、地铁、建筑物设计的。
随着科学技术的不断进步，很多机场飞行跑道的下方也构建了隧道。
在不停航机场的条件下，实例比较少见，像运用管幕浅埋暗挖结合建设下穿行的跑道，或者在飞机的起降区进行隧道的暗挖，这种工程是不容易见到的，参考借鉴比较少。
同时，进行进行暗挖施工也是具有相当大的挑战性的，需要大量的人力、用材、相关设备频繁出入飞行禁区。
一、某机场不停航跑道下大断面隧道施工概况某不停航机场跑道的长度为47米x3200米，跑道的表面设计所加厚的宽度为55毫米+40毫米，两边的道肩宽度各为7.5米，道肩方面的加铺厚度是55毫米。
按照相关规定，要想在不停航的条件下进行隧道施工，一定要严格的把控道面沉降，让飞机在运行过程中，可以正常顺利的沉降。
在机场跑道和滑行道的沉降标准方面，控制的要求非常高，总体沉降是要小于30毫米的，整个平整度要小于1%，隧道在施工过程中，对于沉降的控制难度非常困难，稍微不注意就会造成道面的沉降超过标准，出现塌方，严重的甚至会造成飞机坠毁，后果非常严重[1]。
为了满足该项目工程的质量、工期和安全性能基本要求，需要进行试验铺筑，实验结果获得审批后才能进行下一步工程。
要选择一个长度为30米，宽度不小于51米的位置展开试验工作。
如果这一个区域是珊瑚砂底层，就要在上面铺设一层厚度是15厘米的碎石层，然后对其进行碾压工作，让其更加密室，增加稳固性。
再进行透层施工，铺设沥青混凝土（如图1所示）。
大断面隧道设计、施工关键问题(关宝树)
英国
韩国 中国台湾 2013-8-14 合计
CTRL
KTX 台北
109
412 345 6242
300
350 350
300
300 300
26/24%
189/46% 65/19% 1339 107 90
13
这些长隧道的修建，无疑地是一个新的机遇和 挑战，我们应该利用这个机遇，将我国的隧道设计、 施工及维修管理的技术提高到一个新的水平。 应该指出，我国近4000km的铁路隧道和近1000km 的公路隧道，以及水工隧道、部分地下铁道，基本 上是采用矿山法修筑的，因此，这次发言也把重点 放在客运专线的隧道工程，以矿山法修建隧道的技 术现状和发展上。
国家 日本 线别 东海道 山阳 东北 上越 北陆 九州 法国 南东 大西洋 北欧 地中海 德国 ICE 哈诺法 法兰克福 意大利 西班牙 罗马 马德里 线路长度（km） 设计最高速度 （km/h） 515 563 593 275 117 128 410 284 333 250 99 327 177 237 471 210 250 260 260 260 260 300 350 350 350 300 300 280 300 300 营业最高速度 （km/h） 270 300 275 275 260 260 300 300 300 300（320） 280 330 300 250 300 隧道数量 69/13% 268/47% 184/ 107/39% 63/54% 85/69% － 16/6% － 13/5% 30/30％ 120/37% 17/22% 71/30% 16/3% 75 双线标准断面 积（m2） 63.5 63.5 63.4 63.5 63.5 63.5 － 71 100 100 82 82 92
大断面偏压浅埋隧道两台阶四步法施工方法初探
部分 ，进尺６ － ８ ｃ ０ ０ｍ，安装一片钢拱架 ，然后开挖 Ｉ部分 ， Ｉ 连接好 Ｉ 分的钢拱架 ，同时又 可以再安 装一片钢 拱架 ，开 部 挖进 尺为 １ Ｏ １ ０ｍ。按 照 １ Ｏ １ ０ｍ的进 尺循环开 挖 ， ～ ｃ ２ ６ 一 ｃ ２ ６
可以充分利 用机械 的性能 ，不需要人工配合开挖 ，而且简化 了程序 ，效率 也非常高 ，通 过沉降观测 ，发现效果很好 ，能
最小。
二、操作要点 ２１ ．长大管棚施工 ２１１ ．．每钻进 ５ ｍ要复核钻孔 的角度 是否正确 ，以确 保钻
孔方向。钻进中应经常采用测斜仪量测钢管钻进 的偏斜度 ，
发现偏斜超过设计要求 ，及时纠正。
２１ 长 管 棚 注 浆 按 劈 裂注 浆进 行 ，注 浆 采 用 自内 向 外 分 ．． ２
大 断 面偏 压浅埋 隧道 两 台阶 四步 法施 工 方法初探
■ 陈荣 国
重庆市轨道交通三号线一期工程童 家院子车场 出入线段 隧道工程 洞 口段 为三线轨道交通 隧道 ，长４ 米 ，埋深在２ ４ —
１ ｍ，开 挖 宽 度 ２ ．４ ５ ０７ ｍ，开 挖 高 度 １ ．８ ４１ ｍ， 设 计 断 面 ２ ５６ 。穿越岩层 为砂岩、泥 岩及砂岩泥岩互层 ，均为 ｌ ４ ．ｍ Ｖ级 围岩。洞身上 方距离本段隧道出 口端１ 米处有１ 万千伏 电力 ６ ０ 铁塔 。塔 高２ ｍ，基座 长 Ｘ宽 为４８Ｘ４６ ０ ． ．ｍ，其北 侧距 本段
根据现场采集的周边收敛、拱顶沉降数据显示沉降量 不 足２ ｍｍ，收敛量不 足 １０ Ｏ ｍｍ （ ５ 原设计预 留２ ｃ ０ ｍ沉降 、收 夺
顶 的沉降影响很小 ，完全满足规范要求。再把３ 品拱架连接起 来 ，按照设计和规范要求进行连接和锚固 ，特别是拱、墙钢 拱架法兰盘之 间的螺栓连接应紧密牢靠。改道后 ，同样施工
大断面市政隧道洞口段设计与施工技术
隧道复合式衬砌支护设计参数 表
表１
计为市政 Ⅱ级干道 ， 穿越森林公园， 连接桐城
Hale Waihona Puke 市区与同康路及 山水龙城小 区，为一座单洞
双向行车隧道。 起讫里程为Ｋ ＋ ８ ０ ４ ７ ０ １２ Ｋ ＋ ４ ， 全长 ２ ５ ６ｍ。隧 道平 面 为直 线 ，纵 断面 为
时 工 程 施 工及 凿 除 量 大 。
主洞开挖时 ，在进行洞 口段开挖施工前必须施作好洞顶 （ 洞
口） 截水沟 ， 防止地表水渗入开挖面从而影响明洞 边坡 和成 洞面的
稳定 ； 在进行开挖过程 中 ， 边坡防护必须与边 坡开挖 同步进行。 洞 口地质一般较差 ， 应尽量避开雨季施工 。 本隧道在施 工过程 中应严格控制每循环进尺 、 爆破振动及超挖量 。 对于城区端明洞段
程
与
基
础 处
理
２ 工程地质条件
隧道 范围 内所处地 貌为构造侵 蚀低丘 地貌 ， 地势西高东低 。根据现场 地质调绘结 合 区域地质资料 ， 区内褶皱主要为英 山沟背
电缆槽
斜 ， 背斜长约 １ｋ 轴 向近北 东 向， 该 ４ ｍ， 核部
及两 翼均 由晚元古代 桐城片麻 岩套唐湾 片 麻岩组成 ， 其形态开阔 ， 保存较完整 ， 隧道洞 口位 于丘 坡坡脚 ， 山坡为 凸形坡 ， 山坡 自然 坡角 ｌ 。一０ ， 层覆 盖有 一定厚度的残 ５ ２。 表 坡 积碎石土 ， 下伏基 岩为斜 长角 闪岩 ， ～ 强 弱风化 ， 风化裂隙发育 ， 自然边坡稳定 。
图 １ 隧道内轮廓设计图
根据隧道围岩分级标准的规定 ， 结合地
质 调绘 、 探 、 钻 物探 和 区域资料 ， 经综 合分
大断面公路隧道的过程设计方法研究
规律。本文通过某隧道现场试验来分析施工过程 中动态松动区范围的发 展规律 。该隧道在 Ｋ ５ ＋ ８ ７ ０ 断面埋 八 ３ 套地表预埋式多点位移计 ， 其 中第 ２ 、 ３ 套数据有效。该断面围岩主要为全 ～ 强风化花岗岩 ， 是 ｖ级围岩向 Ⅳ 级围岩的过渡段。隧道开挖工序依次为： （ １ ）左导洞上台阶开挖 ， （ ２ ）右导洞上台阶开挖 ， （ ３ ）右导洞下台阶开挖， （ ４ ）左导洞下台 阶开挖 ， （ ５ ）核心土上台阶开挖 ， （ ６ ）核心土下台阶开挖 。 ５ 过程设计方法 的应用建议 过 程设计方法是针对大断面隧道提出的 ， 在应用过程设计方法计 算松动荷载时 ，要注意 以下几个方面的问题 ： （ １ ） 过程设计方法适用于求解围岩条件较差 ，能够产生松动压力 或松动荷载的情况。 （ ２ ）采用过程设计方法计算时 ，应注意对开挖方法进行合理的 简化和抽象 。 （ ３ ） 过程设计方法的应用 中引入 了影响系数 Ｔ １，它是一个经验 值 ，由专家或经验丰富的设计人员确定 ，与围岩条件、开挖洞室的几 何尺寸等因素有一定 的关系。 （ ４）采用过程设计方法 时，可 以从新 的角度对一些 问题进行讨 论 和解答 。例如 ，以松动荷载为 目 标 函数 ，认为荷载最小 即为最优 ， 则能够获得相 同条件下最优的开挖方法和开挖顺序 ，能够得到相 同条 件的某一开挖方法下 的最优开挖几何尺寸。 ６ 过程设计 方法与状 态设计 方法 的联系与 区别 状态设计方法与过程ｉ ￣ｔ Ｔ Ｙ 法两者之间具有一定 的联系。 （ １ ）状态设计方 法的荷 载计算公式是过程设计方法 的基础和前 提 。普 氏理论 、公路隧道设 计规范等方法为一次开挖计算公式 ，属于 状态设计方法范畴 。过程设 计方法在计算小洞室的松动荷 载时 ，需要 采用普氏理论 、公路 隧道设计规范等方法进行计算 。 （ ２ ）过程设计方 法在一定程度 上包含 了状态设计方法 。过程设 计方法 注重每一步开挖过程的分析和计算 ；而每一步骤的计算归根结 底就是一个状态设计过程。例如 ，当隧道 的开挖方法简化 为一次开挖 时，过程设计方法即简化为状态设计方法 。
我国大断面盾构隧道设计技术及展望
土压平衡（EPB）盾构机
泥水平衡（SPB）盾构机
一、大断面盾构隧道技术现状
（三）既有大断面盾构隧道特点
4. 近期建设的项目均采用钢筋混凝土平板型管片、斜螺栓 连接、错缝拼装；
5. 管片混凝土等级C50-C60；钢筋含量145-230kg/m3;
大 断
二、大断面盾构隧道设计案例
面
盾
构
隧
道
设
计
技
术
及
一、大断面盾构隧道技术现状
（三）既有大断面盾构隧道特点 2. 最大断面直径15.2m，开挖断面积约195平米；
香港屯门隧道外径17.0m， 开挖断面达到243平米。
一、大断面盾构隧道技术现状
（三）既有大断面盾构隧道特点
3. 除了白城隧道及上海外滩通道、迎宾三路、诸光路4座 隧道采用土压平衡盾构施工外，其余均采用泥水平衡盾构施工；
一、大断面盾构隧道技术现状
（一）已建成大断面盾构隧道统计
序号
隧道名称
25
长沙南湖路隧道
26
武汉长江隧道
27 武汉地铁8号线越江隧道
28
武汉三阳路长江隧道
29
珠海马骝洲隧道
30
广深港客专狮子洋隧道
31
广深港客专深港隧道
隧道外径
11.3m 11.0m 12.1m 15.2m 14.5m 10.8m 12.8m
二、大断面盾构隧道设计案例
（一）武汉公铁长江隧道（三阳路隧道）
工程概况
公铁合建盾构隧道内径13.9m，外径15.2m。共分为三层：上层为道 路隧道排烟道；中间为双向六车道城市道路，设计车速60km/h，布置3条 车道；下层布置轨道交通7号线（设计时速100km），以及疏散通道、电缆 廊道和地铁排烟道。
隧道工程第3章 隧道线路及断面设计-2
1210 1110
1875
轨面
2250
4000
2250
8500
新建或改建行驶电力机车的单（双）线隧道限界
‹#›
‹#›
4.直线隧道净空
考虑避让等安全空间、救援通道及技术作业空间 不同围岩压力下，衬砌结构的合理受力形状 施工方便
120km/h单线铁路隧道衬砌轮廓
‹#›
120km/h双线铁路隧道衬砌轮廓
2 R
l2 8R
l — 车辆转向架中心距，取18m R— 曲线半径，单位m
车辆长度（L=26m） 车辆前后转向架间距（l=18m）
D a/2
车辆中心线 线路中心线
d内 d外
a
曲线半径（R）
则：
d内1
182 8R
100
4050 R
(cm)
‹#›
(2) 外轨超高使车体向曲线内侧倾斜偏移
d内2＝
0.75
8.00
/ 0.25
0.75
7.50
0.25
0.75
9.00
0.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
0.75
7.00
0.25
7.00
0.25
7.00/4.50
0.25
9.75
9.25
10.25
9.25
9.25
8.75
9.50
10.5
7.50
8.50
7.50
8.50
7.50
8.50
7.50
H E 150
(cm)
d内2
内2
H — 隧道限界控制点自轨面起的高度，cm
国内首条超大断面矩形顶管隧道修建综合技术
国内首条超大断面矩形顶管隧道修建综合技术国内首条（郑州市下穿中州大道）矩形顶管隧道工程具有断面超大、超浅埋、四条隧道平行布置，净间距小等特点，并为国内首次采用矩形顶管隧道做为城市交通主干道，修建技术复杂。
标签：超大矩形顶管；覆土浅；小净间距隧道；矩形管节设计；矩形顶管机设计；顶管隧道施工综合技术1 工程概况红专路下穿隧道起始点位于红专路与姚寨路交叉口处，沿红专路向东，下穿中州大道，终点位于红专路与龙湖外环路交叉口处，工程全长801.263m。
其中下穿中州大道段采用矩形土压平衡顶管法进行施工，长度为105m。
顶管段隧道为四条隧道平行布置，中间两孔斷面为10.10×7.25m，两侧两孔断面为7.50×5.40m。
顶管隧道横断面图见图1。
2 顶管隧道特点及重难点（1）断面超大：机动车道顶管隧道断面为10.10×7.25m，为目前国内乃至国外最大断面矩形土压平衡直拱顶管隧道。
（2）覆土浅：隧道覆土厚度在3.0-4.2m间，覆跨比仅0.3。
（3）净间距小：四条隧道平行布置，隧道间净间距仅1.0m，施工期间相互扰动大。
超大断面矩形顶管修建技术重难点在于：（1）采用矩形顶管隧道做为城市交通主干道尚属首次国内首次，可供借鉴和参考的经验较少。
（2）顶管管节断面为超大矩形，横向跨度较大，不利于顶板受力，造成管节厚度较大，整体管节较重，不利于管节运输和顶管施工，同时造成材料消耗较大，如何优化管节断面设计是需重点考虑的问题。
（3）顶管管节一般采用承插口进行连接，承插口内设置鹰嘴型或半圆形止水条进行防水，如此超大断面顶管管节防水及管节横向连接是需重点考虑的问题。
（4）顶管隧道具有覆土浅、净间距小等特点，土压平衡顶管机掘进过程中应最大可能减小地层的扰动和隧道间的相互影响，同时顶管隧道跨度较大，施工过程中顶板极易产生背土效应，为此顶管机刀盘的选择和防背土措施是需重点考虑的问题。
（5）矩形顶管隧道断面超大、覆土浅、顶进长度105m（未设中继间）、四条隧道平行布置，净间距仅 1.0m，施工过程中极易造成地表沉降超限、姿态偏差超限、顶进推力极大和先后隧道间相互影响较大等问题，为此顶管施工中地表沉降控制、姿态控制、顶进推力控制及小间距隧道顶进是需重点考虑的问题。
超大断面隧道开挖施工技术
106总474期2018年第24期（8月 下）0 工程概况某隧道为双洞八车道分离式隧道，分离式结构，左右线相距约100～200m 。
隧道上行出洞口基岩裸露，坡面倾角25°~30°，坡长达100m ，山体坡面遭风化剥蚀严重，表层岩体破碎，但总体稳定性较好，无整体式滑动风险，但由于岩体较破碎，隧道顶板厚度较薄，进口边坡开挖及隧洞开挖，易引起次生灾害。
隧道下行出口处见有崩塌碎、块石堆积，堆积体髙度达20m 左右，稳定性差，有溜滑现象。
上部基岩裸露，岩体呈镶嵌结构，边坡陡立，有掉块现象。
但总体稳定性较好，无整体式滑动风险。
进口边坡开挖及隧洞开挖，易引起次生灾害。
1 工程难点及解决方案结合本隧道工程及其地质特点，本项目隧道为双向八车道，单洞四车道，限界净空为18.25m ×5m ，断面较大，大部分为Ⅳ、V 级围岩，隧道开挖断面大（特大断面）、质量标准高，施工组织复杂，施工难度大，工序转换频繁，进度缓慢。
其难点在于隧道施工影响因素多，该隧道地形起伏较大，大部分围岩等级为Ⅳ、V 级，且为超大断面，几方面因素影响隧道施工，使得提高隧道施工进度成了本项目最大难点。
2 开挖施工方案具体开挖施工方案如下，隧道Ⅴ级围岩S5a 、S5b 、S5c 、S5d 及Ⅳ级围岩地段S4a 型衬砌采用双侧壁导坑法施工，Ⅳ级围岩地段S4b 型衬砌采用预留核心土环形导坑法施工，Ⅲ级围岩地段S3型衬砌采用预留核心土上下台阶法施工，大管棚或Φ50小导管超前注浆支护进洞。
紧急停车带、人、车行横洞根据其所处的围岩类别采用光面爆破开挖法施工[1]。
各种洞室根据图纸布置位置与洞身同时开挖，布设好钢筋及预埋件后与洞身衬砌混凝土一次成型。
合理组织施工，严格控制二衬与掌子面、仰拱与掌子面的安全步距，及时跟进，Ⅴ级围岩S5a 、S5b 、S5c 型衬砌，导坑法施工过程中，导坑长度不得大于8m ，二衬与最远掌子面距离不宜大于55m ；S5d 、S4a 型衬砌，导坑法施工过程中，导坑长度不得大于12m ，二衬与最远掌子面距离不宜大于75m 。
高寒地区大断面公路隧道设计、施工关键技术研究项目建议书
项目名称高海拔地区大断面公路隧道设计、施工关键技术研究项目概要（宏观描述要解决的主要问题及达到的目标）如何在高海拔地区隧道中采取行之有效的措施，以避免冻害现象的发生，是当前隧道工程界迫切需要解决的问题，为我国严寒地区的待建隧道提供可靠的防冻保温设计和施工材料，从而减轻乃至杜绝我国严寒地区隧道冻害的影响。
高海拔地区公路隧道支护结构抗冻耐久性研究；高海拔地区公路隧道防排水体系防寒保温设计研究；高海拔地区公路隧道温度场变化规律及衬砌冻胀力数值模拟研究；高海拔地区大断面公路隧道设计、施工关键技术研究建议单位：中交第一公路勘察设计研究院有限公司（公章）申报日期： 2016 年 1 月 20 日1. 申报项目基本信息申报项目基本信息表主要研究内容机电照明在高海拔地区的节能应用研究；低温混凝土施工及养护技术研究；高海拔地区公路隧道施工工艺质量控制技术研究；高海拔地区公路隧道洞口热融冰、雪与路面防滑技术应用研究。
考核指标（1）保温段隧道排水体系的温度和洞口段路面温度不低于0℃；（2）科学、合理地计算出沿隧道纵向需要铺设保温材料的长度和铺设方式、厚度以及衬砌形式，确定保温水沟设置深度、长度；（3）可显著性提高隧道防冻工程的耐久性；（4）在满足隧道防冻要求的前提下，降低隧道防冻工程造价；（5）发表研究论文不少于5篇；（6）得出适用于高原地区的照明方案，降低造价，节约能源。
依托工程基本情况本项目隧道海拔在4000m以上，其中最长隧道仲果隧道全长5300米，进口高程4280，出口高程4170。
隧址区极端最低气温-37.7℃，年平均降水量1244.3mm，最大冻深184cm（敦化），最大积雪厚度59cm。
沿线地下水丰富，以孔隙水、基岩裂隙水为主，其补给来源主要为大气降水、地下水。
项目总经费350万申请配套经费300万完成年限4年申报日期2016-12. 项目的背景和必要性1. 1研究背景高海拔地区主要是从医学角度上人体机能的适应能力加以界定的,一般指平均海拔在3000m以上的地域，主要包括高原和高山。
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大断面隧道设计
高速铁路的大断面隧道与公路大断面隧道相比要小得多。
高速公路隧道断面积达到170 - 200m2，局部断面积甚至达230m2开挖 宽度达23m以上。 我国最大断面的铁路隧道是位于设计时速达350公里的郑西高速铁路 上的张茅隧道（全长8483米），其最大开挖断面面积达164平方米。
• 车头形状
– 选择长细比大的流线形车头是缓解微气压波的一个重要措施
空气动力学效应
空气动力学效应影响的解决办法： • 扩大隧道断面
– 从经济、技术的合理性出发，采用相对比较富裕的 净空有效面积。
• 密封车辆
– 通过提高车辆的密封性来减小瞬变压力对乘客的影 响。
• 设置辅助坑道
– 合理设置的辅助坑道(斜井、竖井和横洞)能缓解压 力波动的程度。
中等断面 大断面 超大断面
10-50 50-100 >100
大断面隧道
我国高速铁路隧道净空有效面积标准（m2） 类别 200km/h 客运专线兼顾货物运输 单线 双线
52（53.6） 80(85)
250km/h 高速铁路 300～350km/h 高速铁路
58(60) 70
92 100
注：括号内数值为客运专线兼顾双层集装箱运输条件下， 考虑特定接触网高度等因素的面积。
我国第一条地铁－北京地铁
• 北京地铁是我国第一条地铁，一期工程于1965年动工，
1969年10月通车试运行，宣告了中国没有城市地铁历史的 结束。
国内公路大断面隧道 最大宽度：33 m
世界海拔最高的隧道－风火山隧道
青藏铁路重点难点控制工程风火山隧道坐落于海拔超过5000 米的青藏高原风火山上，全长1338米，轨面海拔高程为 4905米，比秘鲁铁路的海拔最高点4817米高出88米，是世 界海拔最高的隧道 。为修建该隧道，施工单位研制建成 了两座每小时可生产24立方米医用氧的世界海拔最高的大 型医用制氧站，对洞内实行弥漫式供氧和氧吧车供氧。
日本青函隧道
• 日本青函隧道：世界上最长的一条隧道。为双线隧道，全 长为53.86km，其中海底部分为23.3km。隧道为双线设计， 标准断面宽11.9米，高9米，断面80平方米。 • 于1971年4月正式动工开挖主坑道。经过12年的施工，
1983年1月27日，青函隧道的先导坑道打通。1988年3月13 日，青函隧道正式通车，
大断面隧道设计－衬砌结构设计
复合式衬砌结构设计
• 排水型复合式衬砌
• 防水型复合式衬砌
新建和改建隧道防排水，应 采用“防、排、截、堵结合， 因地制宜，综合治理”的原 则
大断面隧道设计－衬砌结构设计
• 排水型复合式衬砌
二次衬砌不承受水压力；
初期支护承担施工阶段全部荷载； 二次衬砌承担附加荷载以及作为安全储备。
大断面隧道设计－衬砌结构设计
单层衬砌和复合式衬砌的本质区别： 单层衬砌各支护层间不设置隔离层（防水板），而是采
用自防水措施。
图14.
大断面隧道设计－衬砌结构设计
单层衬砌和复合式衬砌的一般适用性：
单层衬砌更适用于围岩
自稳能力较好，地下水 不丰富的岩石隧道； 复合式衬砌更适合地下 水丰富的土质或软弱围 岩隧道。
>140
三车道
隧道开挖面积约＝1.4倍隧道净空断面积
国外大断面隧道 最大宽度：21.2m 最大断面：252m2
世上最早的地下工程
• 公元前2180～前2160年，巴比伦王朝修建了一条穿越幼发 拉底河，从王宫到朱庇特庙的长约 900米的人行隧道.
世界上最早的铁路隧道
• 1829－1830年在英国建成的利物浦－曼彻斯特铁路线上， 出现了世界上最早的一座铁路隧道，全长达1190 米。从 此，隧道偕同铁路一起在世界各国修建开来。
较大的松弛地压。开挖宽度越大,要求产生拱作用的埋深越 大,在埋深作用不能发挥作用时,就会产生很大的松弛压力。 因此,大断面隧道支护结构将承受更大的松弛荷载。 支护结构的承载力相对较小。跨度越大,扁平形状的拱形支 护结构支护条件不利，相对承载力变小。
大断面隧道
位移
最大主应力
大断面隧道
最大主应力
• 挪威的洛达尔隧道：最长的单洞公路隧道，长24.5km。
跨度最大的地下洞室
• 挪威1994冬季奥运会地下冰上曲棍球场，长90m, 宽62m, 高 25m。RQD=67%，Q=9，无模筑混凝土衬砌，仅用9个月建成。
RQD J r J w Q J n J a SRF
世界第一条地铁
• 1863年1月10日，世界于当时电动机车尚未问世，机车牵引仍用蒸汽 机车。尽管隧道里烟雾弥漫，但人们仍争着去坐，第一年 就运载了乘客950万人。
空气动力学效应
空气动力学效应影响因素： • 阻塞比β：
– 列车断面积/隧道断面积 – 阻塞比越大，影响越大
• 车速ν
– 与车速成二次方正比关系 – 隧道长度
p kv 2 N
• 车辆密封指数
– 车内压力从3600Pa降低到1350Pa所需的泄漏时间； – 采用密封车辆后，车内压力的峰值滞后，同时压力变化幅度 减小； – 密封效果短隧道比长隧道好。
隧道设计和施工的发展趋势
• 断面向着更大、更宽的形式发展 –铁路隧道：170m2 –公路隧道：230m2 • 大断面隧道施工方法的选择 –岩性较好的地层，采用台阶法； –岩性较差的地层，采用分部开挖法。 • 在浅埋、软弱地带 –需增加辅助施工方法
大断面隧道的力学特点
开挖后的应力重分布变得不利。对于扁平的大断面图隧道来说， 随着高宽比（高度/宽度）的减少，围岩内的最大主应力和衬砌 拱顶处的最大弯矩急剧增加，与近圆形隧道相比，将出现更大 的塑性区和更大的变形，需要更强大的支护结构来保持隧道的 稳定 ； 底脚处的应力集中过大,要求较大的地基承载力。力学分析结果 表明,开挖后围岩应力在侧壁处比较大。特别是侧压系数小时， 开挖宽度越大,围岩中的切向应力越大，衬砌中轴力也越大。底 脚处的应力集中过大,要求较大的地基承载力。 拱顶不稳定。隧道宽度的扩大将大大增加拱顶围岩内的拉应力， 导致拱顶掉块等失稳现象。同时，拱顶处衬砌弯矩增加，导致 衬砌开裂。因此，隧道断面的增大造成拱顶不稳定。
空气动力学影响 相对小
环境影响 工程投资 相对小 较低
相对大
相对大 大20～40％
隧道净空设计
单洞双线和双洞单线方案选择原则：
当隧道长度小于10km时，一般采用单洞双线隧道方案,可
利用施工时的辅助坑道作为防灾救援和人员疏散的紧急 出口。 当隧道长度为10～20km时，应结合隧道两端引线、车站 布点等相关工程情况进行系统的经济技术比选。也可结
合防灾救援及养护维修考虑,采用双线隧道加贯通平导的
方案进行比较。 当隧道长度大于20km时，从防灾救援方面考虑，一般采 用双洞单线隧道方案。
大断面隧道设计－衬砌结构设计
现代隧道衬砌结构设计的特点：
采用岩石力学模型，而不采用传统的荷载－结构模型； 围岩既是荷载的来源，又是承载结构；
围岩是主要的承载结构；
英法海底隧道
• 世界第二长铁路隧道，长50.5km，海底长37.9km，也是世
界海底长度最长的海底隧道，跨越英吉利海峡连接英国和 法国，即从英国的多佛尔到法国的加来。1990年12月1日， 英法海底隧道开通，1994年5月7日正式通車。
台湾海峡隧道－世界级特大工程
世界最长的公路隧道－洛达尔隧道
锦屏辅助洞穿越的设计地质剖面图
预测地下水位线
900m
2375m
国内铁路大断面隧道 最大宽度：21.2m 最大断面：257m2
狗磨湾隧道
• 狗磨湾隧道位于襄渝铁路白河—旬阳间。
• 隧道长1285米，分别由884.45米单线隧道,140米渡线隧道 及260.55米三线隧道组成。最大开挖断面高13.2米,宽22 米。
• 入口缓冲结构
– 减小高速列车进入隧道产生的空气动力学效应对洞 口周围环境的影响。
• 噪音处理措施
– 通过在洞内洞壁上贴吸音板来吸收噪音。
隧道洞口设计
斜切式洞口设计：降低瞬变压力与微气压波。
需要时设置洞口缓冲结构。
隧道洞口景观设计
和谐成为亮丽的风景
隧道净空设计
采用250km/h铁路隧道衬砌内轮廓设计
因此，我国高速铁路隧道均属于大断面隧道。
大断面隧道
云桂铁路正线隧道属于大断面隧道。
双线隧道＝92m2 单线隧道＝60m2
大断面隧道
隧道断面也有以开挖断面积来划分的，例如： 日本隧道断面划分 划分 标准断面 大断面 开挖断面积（m2） 70-80 100-140 说明 双车道 有人行横道的双车道
超大断面
双线隧道：净空断面积92m2 单线隧道：净空断面积60m2
隧道净空设计
单洞双线和双洞单线方案选择
比较项目 单洞双线隧道方案 双洞单线隧道方案
施工难度及风险 断面大，在软弱围岩中发生坍 断面较小，发生坍塌，变形的机 塌的机会较多，容易发生变 会相对较少，风险较小 形，风险较大
运营通风 防灾救援 难以利用活塞风 可以充分利用活塞风 当隧道内发生火灾时，消防灭 当一座隧道内发生火灾时，可通 火与救灾难度大，线路将中 过另一座隧道帮助灭火，并利 断运营 用横通道紧急疏散人员，仅中 断一条线路运营
• 1990年6月开工，1993年5月竣工。
我国最早的隧道
• 褒斜道石门。位于陕西汉中市，隧洞长16.3米，宽4.2米。 石门开凿于公元一世纪，始于汉明帝六年（公元63年）， 到九年（公元66年）4月建成，距今已有1900多年的历史， 也是世界上最早的人工穿山隧道。
我国最早的铁路隧道
台湾岛内的狮球岭隧道长261m，最大埋深61m，于１８８ ８年春开工，1890年夏建成。创下以下记录： • 中国最早建成的铁路隧道； 二十世纪初成为历史古迹 • 中国最早建成的窄轨铁路隧道； • 中国最早建成的铁路单线隧道； • 中国最早建成的窄轨铁路单线隧道；