6 矿山法隧道(zhang)

第一章矿山法基本概念及隧道施工第一节基本概念（矿山法、新奥法、浅埋暗挖法）第二节矿山法施工开挖（全断面法、台阶法、分部开挖法）支护（预加固、初期支护、二次衬砌…)第二章矿山法支护结构设计第一节概述(情报化设计：计算、经验、量测）第二节设计方法（标准、经验、解析）第三节经验设计（围岩分级、经验设计）第四节设计模型（荷载-结构、围岩-结构）第五节衬砌计算（曲墙式、半衬砌、直墙拱）第6篇矿山法修建的地下工程第一章矿山法基本概念及工程应用基本概念矿山法：修筑矿山地下工程所采用方法的总称。

它是山岭隧道最常用的施工方法。

我国的铁路、公路、水工等地下工程绝大多数采用此法修筑。

早期矿山法按分部顺序进行分割式逐块钻爆开挖，并用钢木构件边开挖边支撑，称为“传统矿山法、钻爆法”；随着喷锚支护出现，将锚杆和喷射混凝土作为主要支护手段，及时进行支护，以控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，形成以锚杆、喷射混凝土和隧道围岩三位一体的承载结构，共同支承围岩压力，称为“新奥法”。

对于较破碎的软岩隧道、土质隧道及浅埋隧道，多采用挖掘机或人工开挖方法进行掘进，在掘进前常事先采用辅助工法进行预加固，为区别于钻爆法而称为浅埋暗挖法。

第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工隧道施工由开挖和支护两大作业构成。

钻眼-控制爆破预加固支护第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工矿山法隧道施工具体可分为：全断面开挖法: ……台阶法：长台阶法、短台阶法、超短台阶法；断面分部开挖法：上半断面分部开挖、中隔壁法（单侧壁导坑法、Center Diaphragm简称CD法）、双侧壁导坑法（眼镜法）、交叉中隔壁CRD法（CRoss Diaphragm）。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工全断面开挖法：一次开挖成形，然后修建衬砌适用于地质条件较好，如Ⅰ~Ⅳ级围岩，用在Ⅳ级围岩时应具备从开挖至初期支护前围岩能够保持自身的稳定性。

第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工全断面开挖法开挖施工程序①钻孔台车钻眼，然后装药、联接导火线；②退出钻孔台车，引爆炸药，挖出整个断面③排除危石，安设拱部锚杆和初喷；④用装碴机将石碴装入出碴车，运出洞外；第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工全断面开挖法开挖施工程序⑤安设边墙锚杆和喷混凝土；⑥必要时可喷拱部第二层和隧道底部砼；⑦开始下一轮循环；⑧在初期支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌注内层衬砌。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工全断面开挖法特点：z需要大型配套的机械化施工：开挖、出渣、支护能力强；目前，我国公路隧道一般都能保持月进成洞平均150m左右，高者已接近300m／月。

z单工作面作业，便于组织和管理；z爆破对围岩震动次数较少，但强度较大，需严格控制爆破;z开挖面大，稳定性相对降低，需加强前方地质探查及支护后围岩的动态量测与监控。

第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工台阶开挖法：分上、下半断面开挖第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工台阶开挖法优缺点：z有足够的工作空间和相当的施工速度，但上下部作业有干扰。

z台阶开挖会增加围岩扰动次数，但台阶有利于开挖面的稳定，需注意下部作业对上部稳定性的影响。

注意：台阶长度适当：初期支护闭合时间要求，上半断面施工时机械设备所需空间要求；前开挖法。

适用于围岩软弱，破碎严重，断面较大隧道。

台阶分部开挖法CD法（中隔壁法、单侧壁导坑法）双侧壁导坑法施工眼镜法第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工交叉中隔壁法（CRD法）与中隔壁法（CD法）CD和CRD二者既有联系又有区别。

它们都适用于比较软弱而且是大断面隧道的场合。

前者是在用钢支撑和喷射混凝土的隔壁分割下进行开挖的方法。

后者是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割进行开挖的方法，是在地质条件要求分部开挖、及时封闭条件下采用的。

因此，CRD与CD法的区别在于施工过程中的每一步，都要求用临时仰拱闭合。

CRD：V级围岩，有偏压，浅埋段设计施工;CD：V级围岩，无偏压，深埋段设计施工。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工分部开挖法优缺点：z分部减少了单个坑道的跨度，围岩相对稳定性提高；z易于局部支护；z导坑超前开挖有利于提前探明地质情况，并予以处理；z作业面较多，施工相互干扰较大；z围岩扰动次数增加，不利于围岩稳定，施工组织管理难度较大；注意：尽量减少分部与扰动次数，尽量大断面开挖，加强控制爆破，需注意下部作业对上部稳定性的影响。

第一章矿山法基本概念及隧道施工浅埋暗挖法：即松散地层的新奥法施工，它是沿用新奥法(New Austrian Tunneling Method,NATM)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，需采用多种辅助工法，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。

“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”18字方针与新奥法的不同之处在于，它适合于城市地区松散土介质围岩条件，隧道埋深小于或等于隧道直径，以及很小的地表沉降修筑隧道。

在明挖法、盾构法不适应的条件下，浅埋暗挖法具有极大优越性。

第一章矿山法基本概念及隧道施工浅埋暗挖法优点：z适用于各种地质条件和地下水条件；z具有适合各种断面形式和变化断面的高度灵活性；z通过分部开挖和辅助工法，可以有效地控制地表沉降和坍塌；z与盾构法比较，在较短的开挖地段使用，也很经济；z与明挖法比较，可以极大地减轻对地面影响，避免大量拆迁；z综合效益比较经济。

缺点：施工速度不快，施工步骤复杂，在困难条件下衬砌和防水的施工质量难控制，施工成本偏高。

注意：应采取有利措施控制地表沉降，防止开挖面坍塌；采取适宜的辅助工法，提高掌子面的稳定性；充分认识施工监控量测在浅埋暗挖法中的作用和地位；重视对周边环境和结构物的预测。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工选择施工方法的基本因素：（1）工程地质和水文地质条件；围岩级别，地下水情况，不良地质（2）工程规模（长度、断面尺寸）；小断面可采用全断面开挖法、台阶法，大断面可用侧壁导坑法（3）埋深；深度影响围岩初始应力场及其开挖后的各种力学现象（4）工期要求；（5）施工队伍技术力量（设备、技术熟练程度等）；（6）周围环境条件；（7）经济效益和社会效益；第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工隧道施工由开挖和支护两大作业构成。

预支护辅助工法：钻眼-控制爆破超前锚杆、小钢管管棚超前小导管注浆超前深孔帷幕注浆第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工预支护技术：z超前锚杆、小钢管适用于应力不太大、地下水较少的软弱破碎围岩、浅埋无显著偏压的隧道。

也适宜于采用中小型机械施工。

超前锚杆宜采用早强砂浆全粘结式锚杆，直径不小于φ22的螺纹钢筋。

超前锚杆通常与系统锚杆同时使用。

在尚未开挖的岩体中需保留一定超前长度超前锚杆的超前量、环向间距、外插角等参数，应视围岩地质条件、施工断面大小、开挖循环进尺和施工条件而定。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工预支护技术：z管棚采用钢管或钢插板作纵向预支撑，钢拱架作环向支撑。

短管棚：小钢管，长度小于10m；长管棚：长度为10-45m且较粗的钢管板棚：钢插板，长度小于10m。

适用于围岩压力来得快来得大，对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱破碎围岩、浅埋有显著偏压隧道。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工预支护技术：z管棚在一般无胶结的土及砂质围岩中，可采用插板封闭较为有效；在地下水较多时，则可利用钢管注浆堵水和加固围岩。

短管棚一次超前量少，基本上与开挖作业交替进行，占用循环时间较多，但钻孔安装或顶入安装较容易。

长管棚一次超前量大，虽然增加了单次钻孔或打入长钢管的作业时间，但减少了安装钢管的次数，减少了与开挖作业之间的干扰。

在长钢管的有效超前区段内，基本上可以进行连续开挖，也更适于采用大中型机械进行大断面开挖。

第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工预支护技术：z超前小导管注浆先用喷射混凝土将开挖面和5m范围内的坑道封闭——打入带孔小导管——注浆——浆液硬化成加固圈和封堵裂隙（堵水）。

适用于一般软弱破碎围岩和地下水丰富的软弱破碎围岩。

但它加固范围和程度有限，仅能作为一项主要辅助措施，它占用时间和循环次数较多。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工预支护技术：z超前小导管注浆——自进式（超前）注浆锚杆自进式注浆锚杆又称迈式锚杆：集注浆管、钻杆、锚杆为一体的长锚杆系列，因为价格昂贵一般用于超前支护。

锚杆前端焊接一次性钻头，将钻孔和顶管同时完成，缩短了导管安装时间，尤其适用于钻孔易坍塌的地层；其次可以采用水泥砂浆压注，可进一步降低造价；其三是它的管体采用波纹或变径外形，以增加粘结和锚固力，增强加固效果。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工预支护技术：z超前深孔围幕注浆——筒状封闭加固区（围幕）渗透注浆：对于破碎岩层、砂卵石层、中、细粉砂层等有一定渗透性的地层，采用中低压力将浆液压注到地层中的空穴、裂缝、孔隙里，凝固后将岩土或土颗粒胶结为整体。

劈裂注浆：对于颗粒更细的粘土质不透水(浆)地层，采用高压将浆液强行挤压孔周，使粘土层劈裂成缝并充塞凝结于其中，从而对粘土层起到了挤压加固和增加高强夹层加固（“加筋”）作用。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工预支护技术：z超前深孔围幕注浆——筒状封闭加固区（围幕）、抗渗作用深孔注浆一般可超前开挖面30～50m，可形成相当厚和较长的筒状加固区，堵水效果较好，也使得注浆作业次数减少，更适用于有压地下水及地下水丰富的地层中，也更适用于采用大中型机械化施工。

如果隧道埋深较浅，则注浆作业可在地面进行；对于深埋长大隧道可利用辅助平行导坑对正洞进行预注浆，这样都可以避免与正洞施工的干扰，缩短施工工期。

第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工初期支护技术：z喷射混凝土（干喷、潮喷、湿喷、混合喷）z钢纤维喷射混凝土z锚杆粘结式锚杆：锚杆孔灌注水泥砂浆或树脂粘结剂，常作隧道系统锚杆和超前锚杆；环氧树脂或聚氨酯锚杆价格贵，应用少。

摩擦式锚杆：混合式锚杆：端头锚固和全长粘结锚固相结合。

第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工初期支护技术：第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工初期支护技术：第一章矿山法基本概念及隧道施工 矿山法隧道施工初期支护技术：第一章矿山法基本概念及隧道施工矿山法隧道施工初期支护技术：z钢支撑按材料组成可分为：格栅钢支撑和钢拱架钢支撑主要用于软弱破碎或土质隧道中，很少单独使用，大多与锚杆、喷射混凝土等共同使用。