隧道施工方法

隧道施工方法

一、隧道施工特点：

①地下工程，水文条件、地质条件起决定作用；

②狭长建筑物，两个工作面，速度慢，工期长；

③地下施工环境恶劣，烟尘、渗水；

④多位于山区，交通不便，供应困难；

⑤埋设于地下，一旦建成，难以更改；

二、隧道施工方法

明挖法

三、选择施工方法应考虑

①工程重要性：工程的规模使用上的特殊要求及使用上的缓急；

②隧道所处的工程地质和水文地质条件；

③施工技术条件和机械装备状况；

④施工动力和原材料供应

⑤工程投资与运营后的社会效益和经济效益

⑥施工安全状况

⑦有关污染和地面沉降等环境方面的要求和限制

必要时，应开挖实验洞对理论方案进行实践验证。

三、新奥法的施工原理

1.新奥法中认为，岩体是结构体系中的主要承载单元，在施工中必需充分保护岩体尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此施工中断面分跨不宜过多，开挖时应采用光面爆破、预裂爆破、机械掘进等方法；

光面爆破: 是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，分区分段微差爆破，达到爆破后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制爆破技术。是支撑新奥法原理的重要技术之一。目前，国内外虽然在隧道及地下工程光面爆破技术领域积累了丰富的工程经验，但理论研究还相对滞后，不能满足工程建设的发展需求，光面爆破技术应该向着标准化、定量化、数字化、智能化与自动化的方向发展。

预裂爆破：是指进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝。以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓。预裂爆破不仅在垂直、倾斜开挖壁面上得到广泛应用；在规则的曲面、扭曲面、以及水平建基面等也采用预裂爆破。预裂爆破适用于稳定性差而又要求控制开挖轮廓的软弱岩层。

2.为充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩形成承载环，另外一方面又必须限制它，使岩体不至过度松弛而丧失或大大降低承载力。为此在施工中应采用能与围岩密切及时砌筑又能及时加强的的柔性结构，例如喷锚支护等，这样就能通过调整支护结构的的强度、刚度和它参加工作的时间来控制岩

体变形。

3.为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合而成为封闭的筒形结构而成为封闭的孔型结构，另外隧道的断面应尽可能的圆润，以避免拐角处的应力集中

4.在施工中的各个阶段，应进行现场量测监视，及时提供可靠的数量足够的量测信息。如坑道周边的位移或收敛、接触应力等并及时反馈用来指导施工和修改设计

5.为了铺设防水层，成为了承受锚杆锈蚀，围岩性质恶化，流变，膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。

6.二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下

修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。

在大量的地下工程实践中，人们普遍认识到，隧道及地下洞室工程，其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。即如何开挖，才能更有利于洞室的稳定和便于支护:若需支护时，又如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。这是隧道及地下工程中两个相互促进又相互制约的问题。在隧道及地下洞室工程中，围绕着以上核心问题的实践和研究，在不同的时期，人们提出了不同的理论并逐步建立了不同的理论体系，每一种理论体系都包含和解决(或正在研究解决)了从工程认识(概念)、力学原理，工程措施到施工方法(工艺)等一系列工程问题。

三、新奥法施工

新奥法施工按其开挖断面的大小位置，基本上可分为：全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。

1、全断面法：按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的方法。

①施工顺序：用钻孔台车钻眼、装药、连接导火线、退出钻孔车引爆炸药，开挖出整个隧道的断面，排除危石。安设边墙锚杆和喷混凝土。用装渣机将石渣装入矿车运出洞外。必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土。在初次支护变形稳定后或按施工组织中规定日期灌注内层衬砌。

钻孔→装药→爆破→排石→运渣→安装锚杆→喷混凝土

②全断面法的适用范围:适用于岩质较均匀的Ⅳ-Ⅴ类硬岩中，必须具备大型施工机械，隧道长度和施工区段不宜太短（不小于1000米）根据围岩的稳定程度可不设锚杆或设短锚杆，也可先出渣再做初次支护，以防止应力集中而造成的围岩松动剥落。

③全断面法的优点：工序少，相互干扰少。便于组织施工管理，工作空间大便于组织大型机械化施工，施工速度高。

④采用全断面法应注意的问题：摸清开完前方的地质情况，随时准备好应急措施，以确保施工安全施工设备力求配套，加强通风照明，做好人员培训工作。

2、台阶法：又有正台阶法和反台阶法之分，反台阶法又称中隔壁台阶法。按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计，又有三台阶临时仰拱法，预留核心土台阶法，甚至多台阶法。

(一)长台阶法

a、长台阶法是将断面分成上半段面和下半段面两部分进行开挖，上下断面相距较远，一搬上台阶超前50米以上，或大于五倍洞跨。施工时上下断面配备同类机械同时作业，当机械不足时也可用一套机械交替作业。即在上半段开挖一个进尺再在下半段开挖一个进尺。当隧道较短时也可将上半段面挖通后再进行下半段面的施工即为半断面法。

b、长台阶法的作业顺序为：对于上半段面采用两臂钻孔台车钻眼装药爆破，地质层较软时也可用挖机开挖，安设锚杆和钢筋网。必要时加设钢支撑，喷射混凝土一般用铲斗为1.6㎥的铲机将石渣退运到台阶下，再由装载机运至洞外。根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时可在上半断面修筑临时仰拱，形成上半段的临时闭合结构，在开挖下半断面时再将临时仰拱挖掉（但不经济）下半断面采用两臂钻

孔台车钻眼装药直接爆破，再将石渣运出洞外，安设边墙锚杆。必要时喷混凝土。用反铲挖掘机开挖水沟，喷底部混凝土。开挖下半断面时，其炮眼布置的方式有两种平行隧道轴线布置的水平眼（主要布置在设计断面轮廓线线上）、由上台阶向下钻进的竖直眼（即插眼，爆破效果较好，但石渣飞出较远容易砸坏机械设备）

C、在初次支持变形稳定后，或根据施工组织设计的日期敷设防水层，+相对于全断面法来说，长台阶法一次开挖的高度和断面都比较小，只需配备中型钻孔台车即可施工，而且对维持开完面的稳定也十分有利，所以长台阶法较全断面法适用范围广泛，凡是在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬，不需要修筑临时仰拱的情况都可采用长台阶法。

d、长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用Ⅰ～Ⅲ级围岩。在上、下两个台阶上，分别进行开挖、支护、运输、通风、排水等作业线，因此台阶长度长。但台阶长度过长，如大于100m时，则增加了支护封闭时间，同时也增加了通风排烟、排水的难度，降低了施工的综合效率。因此，长台阶一般在围岩条件相对较好、工期不受控制、无大型机械化作业时选用。

(二)短台阶法

a、仍旧分为上下两个断面开挖，但上下两个断面相距较近，一般上台阶长度小于五倍洞跨，但大于1.5倍洞跨，上下断面采用平行作业。短台阶法的作业顺序和长台阶法相同。短台阶法适用于Ⅲ～Ⅴ级围岩，台阶长度定为10～15m，即1～2倍开挖宽度，主要是考