隧道施工基本方法

⑵ 短台阶法 分成上下两个断面进行开挖，两个断面相 距较近，一般上台阶长度小于5倍但大于 1~1.5倍洞跨。上下断面采用平行作业。
● 适用条件
适用范围很广，Ⅰ-Ⅴ级围岩都能采用， 尤其适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩，是新奥法施工 中主要采用的方法之一。
● 优点：
短台阶法可缩短支护结构闭合的时间， 改善初期支护的受力条件，有利于控制隧 道收敛速度和量值
⑶ 变形的控制主要通过支护阻力(即各 种支护结构)的效应达到的。因此，在施 工中必须合理决定：①支护结构的类型 ②支护结构参与工作的时间 ③各种支护 手段的相互配合 ④底部封闭时间 ⑤1次 掘进长度等等；
⑷ 必须在施工中进行实地量测监控， 及时提出可靠的、足够数量的量测信 息，以指导施工和设计；
⑹ 公路隧道埋设于地下，一旦建成就难 以更改，所以，除了事先必须审慎规划 和设计外，施工中还要做到不留后患。
2、隧道施工应遵循的基本精神和原则
⑴ 在施工中必须充分保护围岩，避免过 渡破坏和损伤遗留围岩的强度，使暴露 的围岩尽量保留既有的质量，因此，采 用控制爆破技术是必要的；
⑵ 为了充分发挥围岩的承载力，应允许 并控制围岩的变形 ● 允许围岩变形达到不在围岩中形成松 弛的量级； ● 必须限制围岩变形，使围岩不会过渡 松弛而丧失或大大降低承载力；
⑸ 施工中的灾害预测、预防与控制； ⑹ 不断提高施工管理水平，从多方面降 低工程成本，提高地下工程可持续发展 的效应，使之适应技术发展的需求。
实质上，这几点也就是衡量隧道施工 水平的重要标志，我们与一些发达国家 的技术相比，其差距也就在此。
10.2 新奥法施工
1963年，由奥地利学者L·腊布兹 维奇教授命名为“新奥地利隧道施工法
⑶ 采用全断面法应注意下列问题：
●摸清开挖面前方的地质情况，随时准备好应 急措施，以确保施工安全； ● 各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机 械设备的效率； ● 加强各项辅助作业，尤其加强施工通风，保 证工作面有足够新鲜空气； ● 加强对施工人员的技术培训， 增强施工人 员对新奥法的理解
2、台阶法 台阶法中包括长台阶法、短台阶法和 超短台阶法等三种，其划分一般是根据台 阶长度来决定的。
分部开挖法
2018/7/26
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CRD工法超浅埋大跨度施工技术
三线大跨双侧壁导坑施工
导洞开挖
● 其纵向工序布置和机械配置如图所示
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插眼
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● 适用条件： 适用范围较全断面法广泛，凡是在全
断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不 用底拱封闭断面的情况，都可采用长台阶 法。
（New Astria Tunnelling Method）”， 简称“新奥法（NATM）”正式出台。 它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进 手段。
10.2 新奥法施工
10.2 新奥法施工
以锚杆、喷射混凝土为主要支护方 法，通过监测控制围岩的变形，动态修
正设计参数和变动施工方法的一种隧道 施工方法，其核心内容就是充分发挥围 岩的自承能力。
新奥法施工，按其开挖断面的大 小及位置，基本上又可分为：全断面 法、台阶法、分部开挖法三大类及若 干变化方案。
1、全断面开挖方法：
按隧道设计轮廓线一次爆破成型的 施工方法，适用于较完整的、坚硬围 岩，如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩。
全断面开挖法工作面设备布置
⑴ 开挖施工程序
① 用钻孔台车，钻眼，然后装药、联接导火线；
②地质和水文条件 ，其中包括围岩级 别、地下水及不良地质现象等
● 围岩级别是对围岩工程性质的综合 判定，对施工方法的选择起着重要的甚 至决定性的作用；
③ 施工技术条件和机械装备状况
实践证实，施工条件是决定施工方 法的最基本的因素，它包括一个施工队 伍所具备的施工能力、素质以及管理水 平。
④ 施工中动力和原材料供应情况；
从改革、开放以来，我国铁路、公路、水 电站等隧道工程的发展又进入了一个新的时期， 这不仅表现在隧道数量的增加，也表现在隧道 长度的突破。隧道技术的发展，面临一个新的 机遇和挑战，从目前的工程实际，在今后很长 一段时间内，钻爆法仍然是修建山岭隧道的主 流，因此，改造和完善钻爆法及其相关技术， 仍然是刻不容缓的，必须及时总结经验，适应 形式发展要求。
地安全使用。
其特点可归纳如下： ⑴ 隧道工程全部为隐蔽工程，工程地质和 水文十分重要，甚至起决定性的作用； ⑵ 公路隧道是一个形状扁平的建筑物，施 工工作面少(正常情况下只有进、出口两个 工作面)，工期较长;
⑶ 施工环境差，采取有效措施加以改善；
⑷ 工程施工不受季节变换及气候变化的 影响； ⑸ 施工工地一般都位于偏远的深山狭谷 之中，往往远离既有交通线，运输不便， 供应困难；
⑸ 在施工过程中，必须建立设计－施 工检验－地址预测－量测反馈－修正 设计的一体化的施工管理系统，以不 断的提高和完善隧道施工技术
⑹ 选择支护手段，一般应选择大面积、 牢固的与围岩紧密接触的、能及时施设和 应变能力强的支护手段； ● 多采用喷砼、并与锚杆、金属网联合 使用； ● 要与钢支撑或格栅等配合使用；
● 下半断面的开挖（又称落底）应在上半断面初期支 护基本稳定后进行；采用单侧落底或双侧交错落底， 避免上部初期支护两侧同时悬空； ● 下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按规定做 初期支护。
● 量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部 位移值，当发现速率增大，应立即进行底（仰）拱封 闭，或缩短进尺，加强支护，分割掌子面等。
重庆交通大学 隧道及岩土工程系
2012年11月
学习本章目的： （1）掌握新奥法隧道施工的基本方法； （2）掌握不良地质隧道的施工方法；
（3）掌握隧道开挖方法和主要支护手段。
第10章 隧道施工基本方法
10.1 概述
10.2 新奥法施工
10.3 传统的矿山法
10.4 不良地质条件下隧道施工
10.5 隧道开挖
⑶ 超短台阶法 这种方法也是分成上下两部分， 但上台阶仅超前3~5m，只能采用交 替作业。
● 适用条件
超短台阶法适用于膨胀性围岩和土 质围岩，要求及早闭合断面的场合。 也适用于机械化程度不高的各类围 岩地段。
● 优点： 超短台阶法初期支护全断面闭合时 间更短，更有利于控制围岩变形。在 城市隧道施工中，能更有效地控制地 表沉陷。
3、分部开挖法 分部开挖法可分为三种变化方案： 台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧 壁导坑法
⑴ 台阶分部开挖法(弧形导坑法) 又称环形开挖留核心土法，一般将断 面分成为环形拱部(图中的1、2、3)、上
部核心土(4)、下部台阶(5)等三部分。
环形开挖进尺为0.5-1.0m，不宜过
长。上部核心土和下台阶的距离，一般为 1倍洞跨。
⑧ 施工中动力和原材料供应情况； ⑨ 工程投资与运营后的社会效益和 经济效益； ⑩ 施工安全状况，
⒒有关污染、地面沉降等环境方面的要 求和限制。 当隧道施工对周围环境产生不良影响 (如爆破震动、地表下沉、噪声、地下水 条件的变化等)时，环境条件也成为选择 隧道施工方法的重要因素之一，在城市 条件下，甚至会成为选择施工方法的决 定性因素。
② 退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面； ③ 排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土； ④ 用装碴机将石碴装入出碴车，运出洞外； ⑤ 安设边墙锚杆和喷混凝土；
⑥ 必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土；
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。
⑵ 全断面开挖的优点 ● 工序少，相互干扰少，便于组织施工 和管理； ● 工作空间大，便于大型机械化施工 ； ● 施工进度高，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。 ● 施工环境较好
3、隧道施工方法及其选择 ⑴ 隧道施工方法 一个多世纪以来，世界各国的隧道工 作者在实践中已经创造出能够适应各种围 岩的多种隧道施工方法。习惯上将它们分 成为：矿山法、掘进机法、沉管法、顶进 法、明挖法等。
① 矿山法
Fra Baidu bibliotek
因最早应用于矿石开采而得名，它 包括上面已经提到的传统方法和新奥法。 由于在这种方法中，多数情况下都需要 采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆 法。有时为了强调新奥法与传统矿山法 的区别，而将新奥法从矿山法中分出另 立系统。
● 适用条件
跨度较大，围岩较破碎的情况。 ● 选择何种台阶法，取决于以下条件：
★ 初期支护形成闭合断面的时间 要求，围岩越差，闭合时间要求越 短；
★ 上断面施工所用的开挖、支护、 出碴等机械设备对施工场地大小的 要求。
⑴ 长台阶法
是将断面分成上半断面和下半断面两部 分进行开挖，上、下断面相距较远，一段 上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。
应该看到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。 对于重要工程则需汇集专家们的意见， 广泛论证。必要时应当开挖试验洞对理 论方案进行实践验证。 从目前我国公路隧道发展趋势来看， 在今后很长一段时间内，仍以采用新奥 法为主，这也符合世界潮流。
4、隧道施工技术的发展
● 缺点 上台阶出碴时对下半断面施 工的干扰较大，不能全部平行作 业。
● 采用短台阶法时应注意下列问题：
① 初期支护的全断面闭合应在距开挖面 30m以内，或距开挖上半断面开始的30 天内完成。
② 初期支护变形、下沉显著时，要提前 闭合 ； ③ 要研究在保证施工机械正常工作的前 提下台阶的最小长度。
4、隧道施工技术的发展
为了适应我国山岭隧道工程发展的需 要并结合隧道工程技术的发展趋势，目 前施工中，必须予以关注的问题是：
⑴ 隧道施工方法的标准化、模式化；
⑵ 不断提高单一工作面的掘进速度，减 少辅助工程数量，控制超欠挖
⑶ 改善地下作业环境，提高施工效率， 减少灾害事故的发生； ⑷ 重视工程质量，加强施工阶段质量 检测，以减轻隧道运营后的维修养护 工作量；
⑤ 隧道的横断面积
隧道横断面的形状和尺寸，对施工方法 选择也有一定的影响。
⑥ 隧道的埋深
隧道的埋深与围岩的初始应力场及 多种因素有关，在同样的地质条件下， 由于埋深不同，施工方法也有很大差 异。
⑦ 工期 作为设计条件之一的工期，在一定程 度上会影响基本施工方法的选择。因此，
工期决定了在均衡生产的条件下，对应 配备的开挖、运输等综合生产能力的基 本要求，即对施工均衡速度、机械化水 平和管理模式的要求。
10.6 隧道支撑及衬砌施工
10.1 概述
1、隧道工程特点 2、隧道施工应遵循的基本精神和原则
3、隧道施工方法及其选择
4、隧道施工技术的发展
1、 隧道工程特点 隧道施工过程通常包括：在地层中挖 出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；
进行必要的初期支护和砌筑最后的永久衬
砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期
② 掘进机法
包括隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简写为T．B．M．）法和 盾构掘进机法。
③沉管法、顶进法、明挖法则是用来修 建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道 等，以及埋深很浅的山岭隧道。
⑵ 施工方法选择需要考虑的因素
① 工程的重要性。一般由工程的规模、 使用上的特殊要求，以及工期的缓急体 现出来；
● 缺点 上下断面相距较近，机械设备集 中，作业时相互干扰较大，生产效 率较低，施工速度较慢。
● 超短台阶法施工时应注意以下问题：
在软弱围岩中施工时，应特别注意 开挖工作面的稳定性，必要时可采用辅 助施工措施，如向围岩中注浆或打入超 前水平小钢管，对开挖面进行预加固或 预支护。
⑷ 下半台阶开挖需要注意：
● 临时仰拱也是重要的、不容忽视的支 护手段；
⑺ 在可能的条件下，应尽量采用全断 面或大断面分部的开挖方法；
⑻ 在任何情况下，使隧道断面能在较短 时间内闭合是极为重要的； ● 必须改变“重视上部结构、忽视底部 结构”的观点； ● 应尽量采用能先修筑仰拱(或临时仰 拱)或铺底的施工方法；
⑼ 为保证二次衬砌的质量和整体性， 在任何情况下，都应采用先墙后拱 的施工顺序。