隧道主要施工方法-矿山法施工

6.2.3 台阶法
1.台阶法的类型 (1) 长台阶法 ◆上、下两断面相距较远，上台阶超前50m以上或大于 5倍洞跨。甚至上台阶先可以贯通，即为“半断面法”。 ◆适用条件：适用于石质较好的Ⅰ～Ⅲ级围岩和配备 有中型钻孔台车的场地； ◆特点：进度快，仅次于全断面法。
1
1
2
2
B
>5B
(a)
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6.2.3 台阶法
的深山狭谷之中，往往远离既有交通线，运输不便，供 应困难，这些也是规划隧通工程时应当考虑的问题。
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6.1.1 隧道工程的特点
2.隧道工程的施工特点
（5）属大型的隐避工程 隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除
了必须审慎规划和设计外，在施工过程中还要切实严把 质量关，确保每一道工序都严格按有关规定进行。
6.2.1 矿山法施工方法的类型
1.习惯分类 目前在工程界常把矿山法分为： 新奥法与传统矿山法两大类型。 ◆新奥法的施工方法脱胎于传统矿山法，二者既有 相同又有不同。 ◆由于新奥法的广泛普及，在我国的隧道工程中已 很少采用传统矿山法。
(下面主要介绍新奥法中的常用施工方法) 22
6.2.1 矿山法施工方法的类型
2.台阶法的一般开挖顺序 (1)开挖上半断面（拱部）——喷射混凝土——对软 弱地层需安设锚杆和加设钢支撑——出碴。 (2)开挖下半断面(边墙及底部)——喷射混凝土—— 同样对软弱地层需安设锚杆和加设钢支撑，及时形成闭 和圈——出碴。 (3)修筑永久性模注衬砌。
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6.2.3 台阶法
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6.2.3 台阶法
1.台阶法的类型
问题： 台阶缩短对施工进度有何不利？
答：上台阶存碴面积减小，往下台阶推碴次数增多。 解决办法：增加平行作业的时间，有利于加快进度。 ①皮带运输机 ②过渡坡道
Ⅰ.钢结构跳板(仰拱先做) Ⅱ.石碴坡道(仰拱后做)～见下面的相片
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6.2.3 台阶法
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6.2.3 台阶法
3. 选择台阶长度的条件
2．暗挖法 不开挖隧道上方地层，全部工程均在地下进行。暗挖 法又分为矿山法和机械化两大类。 （1）矿山法 凡采用钻眼爆破为主来开挖隧道的方法，都可称为矿 山法。它因最早应用矿山开采而得名。它是将隧道横断面 进行分块开挖和分部修建衬砌的。 主要应用山岭铁路或公路隧道中。
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6.1.2 隧道施工方法的分类
1. 工程的重要性 一般由工程的规模，使用上的特殊要求，以及工期 缓急体现出来。
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6.1.3 隧道施工方法的选择
2. 隧道的工程地质和水文地质条件
即应保证在开挖过程中，坑道有足够的稳定性。
3. 工程结构条件
即应考虑隧道的埋深，断面的形状，尺寸和线路坡
度等。
4. 施工条件
指应考虑隧道所处的地形条件，作业场地布置，不
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6.1 概述
6.1.2 隧道施工方法的分类
隧道施工一般可分为明挖法和暗挖法两大类。 1．明挖法
先将隧道上方地层全部 挖开，然后修筑隧道衬砌， 并敷设外贴式防水层，再在 上面进行回填。此法使用于 浅埋隧道如明洞和浅埋地下 铁道(也有挖上部分的)。
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1．明挖法
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6.1 概述
6.1.2 隧道施工方法的分类
单侧壁导洞法 双侧壁导洞法 中导洞法和三导洞法
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法
1. 施工顺序 就是将全部设计断面一次开挖好，接着修建衬砌的 方法，其横断面工序图和纵断面工序图如所示：
Ⅲ Ⅲ
Ⅱ 1
Ⅱ
120～150
图6-1 全断面施工方法(单位：m)
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法
（6）施工不受气候影响 与桥梁和线路工程相比，隧道施工可以不受或少受
昼夜更替、季节变换、气候变化等自然条件的影响，可 以长年稳定地安排施工。
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6.1 概述
6.1.2 隧道施工方法的分类
明挖法
明挖法
盖挖法
隧道施工方法
沉埋法 矿山法
暗挖法
机械法
盖挖顺作法 盖挖逆作法
传统矿山法 新奥法
盾构法
掘进机法
顶进法
2
第6章 隧道施工方法
6.1 概述 6.2 矿山法施工方法 6.3 洞口段与明洞施工方法 6.4 辅助施工措施 6.5 特殊地段的隧道施工
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6.1 概述
本节主要内容： ➢隧道工程施工的特点 ➢隧道施工方法分类 ➢隧道施工方法选择
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6.1 概述
6.1.1 隧道工程的特点 1. 山岭隧道施工的基本流程 隧道工程施工通常包括： 在地层内挖出土方石方形成符合设计要求的坑
(1)初期支护闭合环的时间要求 围岩越差，闭合时间要求越短，台阶必须缩短。
(2)施工机械的效率 效率高，则可以缩短支护闭合时间，台阶可适当加长。
(3)原则：希望初期支护尽快闭合。 ◆围岩不好时，应以条件⑴为主； ◆围岩较好时，应以条件⑵为主。
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6.2.3 台阶法 4.短台阶施工注意事项：
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法 4.机械化施工的关键
三条主要作业线： (1)开挖作业线
钻孔台车、装药台车、大型装碴机与运载车… (2)锚喷作业线
混凝土喷射机、喷射机械手、运输进料设施… (3)模注混凝土衬砌作业线
混凝土拌合、混凝土输送、防水层作业、衬砌模板…
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6.2.2 全断面法
同地质地段改变施工方法的衔接问题；同时应尽量采用
大断面或分部少的开挖方法，以利简化工序，和拓宽工
作面，便于机械化施工。
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6.1.3 隧道施工方法的选择
5. 技术条件 包括施工队伍的技术水平，动力和机具设备，施工 期限和工程造价等，应尽量考虑采用先进施工技术、工 艺和大型现代化设备。 6. 工程投资效益和环境要求 以上几点尤以工程地质及水文地质条件是选择施工 方法的先决条件。当然隧道施工方法的选择，是一项“ 模糊”的决策过程，它依赖于有关人员的学识、经验、 毅力和创新精神。
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法
3．优点 (1)工序少，相互干扰少，便于组织，施工和管理； (2)开挖一次成型，对围岩扰动少，有利于围岩的稳 定性； (3)工作空间大，便于组织大型机械化施工，因此， 施工进度高，目前，我国双线铁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。
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6.1.1 隧道工程的特点
2.隧道工程的施工特点
（3）施工环境较差 甚至在施工过程中还可能进一步恶化，如爆破产生
有害气体、喷射混凝土产生粉尘等。须采取有效措施加 以改善，如人工通风、防尘等，使施工场地符合卫生条 件，以保证施工人员的身体健康，提高劳动生产率。
（4）多地处偏远山区，交通不便 隧道大多穿越崇山峻岭，施工工地一般都位于偏远
◆整个工程埋设于地下，因此工程地质和水文地质条
件对隧道施工的成败起着重要的、甚至是决定性的作用。 ◆必须在勘测阶段做好详细的地质调查和勘探，尽可
能准确地掌握隧道工程范围内的岩层性质、岩体强度、完 整程度、地应力场、自稳能力、地下水状态、有害气体和 地温状况等资料，并根据这些原始材料，初步选定合适的 施工方法，确定相应的施工措施和配套的施工机具。
1.台阶法的类型 (2) 短台阶法 ◆台阶缩短：（1～1.5）B≤ L＜5B, ◆特点：①支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；
②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。 ◆适用条件：Ⅴ、Ⅳ级围岩，是施工中常采用的方法。
1
1
2
2
B >(1～1.5)B
(b)
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6.2.3 台阶法
1.台阶法的类型 ⑶ 超短台阶法 ◆上台阶长度仅为3～5m。 ◆特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔
道，进行必要的临时支撑，和修筑最后的永久衬砌， 以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用， 其中坑道开挖是隧道施工的主要作业内容。
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6.1.1 隧道工程的特点
1. 山岭隧道施工的基本流程
施工准备 超前支护
开挖 初期支护
防水层 二次衬砌 路面及附属
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6.1.1 隧道工程的特点
2.隧道工程的施工特点 （1）施工全过程受制于地质条件
2.新奥法与传统矿山法的关键异同点： 相同： 均采用钻爆法施工。 不同： 对围岩的处理不同。
◆新奥法施工的基本原则： “少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。
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6.2.1 矿山法施工方法的类型
3.新奥法施工的开挖方法分类
开挖工法
全断面法 台阶法
分部开挖 导洞法
上下台阶法 台阶分部法
下台阶分部法 上台阶分部法
1. 施工顺序 (1)用钻孔台车钻眼，然后装药联线； (2)退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道的断 面轮廓； (3)排除危石，安装拱部锚杆(必要时)和喷射第一层 混凝土； (4)用装碴机械将石碴装入出碴车运出洞外； (5)安装边墙锚杆(必要时)和喷射第一层混凝土；
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法
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6.1.1 隧道工程的特点
2.隧道工程的施工特点 （2）属狭长建筑物，工作面很少
◆隧道是一个狭长的建筑物，正常情况下只有进口与 出口两个工作面，施工速度比较慢，工期也比较长，往往 使一些长大隧道成为新建线路上起控制性作用的关键工程。
◆隧道断面较小，工作场地狭长，一些工序只能顺序 作业，很花时间，需通过合理的施工管理来予以协调。因 此，如何在有限的施工空间中最大限度地发挥施工管理的 作用，是影响施工进度的关键性问题。
隧道工程中。 山岭隧道一般都采用矿山法进行施工，本章重点
介绍：矿山法、明挖法 16
6.1 概述
6.1.3 隧道施工方法的选择
由于在进行隧道施工时，必须充分考虑隧道工程的 特点，才能在保证施工安全的条件下，快速、优质、低 价地建成隧道建筑物。因此对某个具体的隧道工程，就 需要选择与该工程的相适用的施工方法。选择施工方法 的主要原则可归纳为以下几个方面：
《隧 道 工 程》
第6章 隧道施工方法
（一）
中南大学隧道与地下工程系
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第6章 隧道施工方法
本章学习要点
1.掌握隧道工程施工的特点、流程及常见问题 2.了解隧道常用的修建方法 3.掌握钻爆法各种开挖工法及其特点、适用性 4.熟悉隧道进洞施工常用方法 5.掌握隧道辅助施工措施的概念、作用机理、设
计参数、施工方法及质量控制 6.了解特殊地质隧道施工施工方法
太近，施工干扰大。 ◆适用条件：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)
1
1
2
2
B
<B(或3～5m)
(c)
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6.2.3 台阶法
1.台阶法的类型
将3种台阶法放在 一起比较：区别主要 在台阶长度。
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B
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
(a)
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B >(1～1.5)B
(b)
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2
B <B(或3～5m)
(c)
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6.2.3 台阶法
1. 施工顺序 (5)安装边墙锚杆(必要时)和喷射第一层混凝土； (6)必要时拱、墙喷射第二层混凝土； (7)按上述工序开始下一轮循环作业； (8)在围岩和初期支护基本稳定后，或按施工作者要 求的日期施作二次衬砌及灌注底部混凝土。
注：习惯标注方法：阿拉伯字1、2、3...表示挖掘; 罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支护；
2．暗挖法 （2）盾构法
是指用一种专门的机械 ——“盾构”(shield， TBM)来修筑隧道的方法。这 种机械有专门的凿岩设备和 支撑与防护设备。它一般用 于水底隧道或软土深埋地下 铁道中。
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6.1.2 隧道施工方法的分类
3．其它施工方法 还有一些特殊的施
工方法，如 沉管法 冻结法 顶管法等 也一般多用于城市
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6.2.2 全断面法
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6.2 矿山法施工方法
6.2.3 台阶法
1.台阶法的类型 ◆将断面从上至下分成2个或3个台阶进行开挖的方法； ◆随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层， 因而是在现场使用的主导方法。 ◆根据台阶的长度可分为3种 （1）长台阶法 （2）短台阶法 （3）超短台阶法
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法
钻爆作业循环：
台车就位
钻眼
装药、放炮
通风
量测
出碴
锚喷
找顶
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6.2 矿山法施工方法
6.2.2 全断面法
2. 适应条件 采用全断面一次开挖法的适用条件是： (1)主要在稳定的Ⅰ～Ⅱ级围岩中采用，但如果有可 靠的支护手段(如钢拱支撑，喷锚支护)，在Ⅲ级围岩或 无水的Ⅳ级围岩中亦可使用。 (2)需有全断面钻孔台车，和高效率的装运机械及其 配套设备：大型开挖及运输设备。
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第6章 隧道施工方法
6.1 概述 6.2 矿山法施工方法 6.3 洞口段与明洞施工方法 6.4 辅助施工措施 6.5 特殊地段的隧道施工
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6.2 矿山法施工方法
本节主要内容：
➢矿山法施工方法的类型 ➢全断面法 ➢台阶法 ➢分部开挖法 ➢施工中可能发生的问题及其对策
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6.2 矿山法施工方法