隧道施工技术指南_secret

隧道施工技术

一、隧道工程断面形式及施工基本概念

（一）、隧道断面及主要组成部分

（二）、隧道施工基本概念

隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。

隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓线所包围的空间，包括隧道

建筑界限通风及其他所需的断面积。

隧道建筑界限：为了保护隧道内各种交通的正常运行与安全，而规定在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物的空间界限。

仰拱：直接意思就是向上的拱，在隧道工程中，处于隧道最下部（反拱形，所以叫仰拱），隧道一般分拱顶，拱腰，边墙和仰拱。隧道仰拱在隧道衬砌中一般是先浇筑的，浇筑后模板台车就可以在仰拱砼上定位和支撑，来进行隧道拱墙砼的浇筑。

隧道拱墙：指隧道两边侧墙和顶部的拱部，隧道拱墙一般是利用模板台车一体浇筑的。

初期支护：多采用喷锚支护的工艺施工，一般有喷浆、锚杆、挂网、钢拱架等方式，根据岩石类型的不同分别使用或联合使用的支护形式。

二次衬砌：指的是为防止围岩变形或坍塌，沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。二次衬砌指隧道的二次支护，是相对隧道的初期支护而言的。初期支护是隧道掘进后立即进行的支护，二次衬砌应该在围岩变形较小或稳定的状态下进行的。

（三）、山岭隧道的常规施工方法

山岭隧道常规施工方法又称为矿山法，是采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法，普遍称为“传统的矿山法”。而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。目前本工程施工就是采用“新奥法”。

1、新奥法基本原理及施工基本原则

应用岩体力学理论，以控制爆破为开挖方法，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的测量、动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法。

2、施工基本原则

少扰动——开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。

早支护——开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。

勤量测——指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩(或围岩加支护)的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法。

紧封闭——一方面指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减。另一方面指要适时对围岩施作封闭形支护。

二、隧道施工主要的工艺工法

（一）、施工准备

开工之后首先修筑临时施工便道，架设施工供电线路、修筑供水设施和铺设供水管道，砌筑洞顶截水沟，开挖洞口段土石方（开洞门）。洞口场地开挖完成后，安装和修建隧道供风、供水、发电、混凝土生产、钢结构加工等设备设施。

正洞内管线布置示意图

（二）、洞口边、仰坡开挖防护

边仰坡开挖前先施作截水天沟，按设计要求从上至下开挖边仰坡，并及时按设计要求进行边仰坡的防护加固。边仰坡加固一般采用打设锚杆、挂网喷浆的方法。

（三）超前支护

1、大管棚超前支护施工

大管棚做为一种重要的超前支护形式，一般多用在隧道暗洞开挖之前（开洞门前）完成。主要作用为加固周边一定范围围岩，与钢架组合成预支护体系，防止软弱围岩坍塌、下沉或松弛。

洞口段管棚长度一般为20米或30米，多采用108mm热轧无缝钢管，采用丝扣连接。为保证长管棚施工精度，打设钢管前先施做导向墙，导向墙为混凝土结构，骨架采用工字钢定型生产。

大管棚施工工艺：开挖管棚工作面→导向墙施工→测定孔位

→搭设钻孔平台/安装钻机→钻孔/接长钻杆→钻杆分节退出卸下→安装管棚钢管→安装管棚钢筋笼→钢管内外注浆

2、超前小导管施工

超前小导管是隧道施工中较为常用的一种预支护形式。主要作用与大管棚相同，也是为加固周边一定范围围岩，与钢架组合成预支护体系，控制软弱围岩坍塌、变形、掉块。

超前小导管有单层、双层两种形式，长度在3.5～5.0米不等，多采用42mm热轧无缝钢管，采用搭接连接。

施工工艺：定位布孔→钻孔→插入小导管→注浆

采用凿岩机钻孔，人工安装超前小导管并与钢架焊接固定，小导管外插角符合设计，用注浆泵进行注浆作业，注入水泥单液浆，注浆压力一般为0.8MPa，施工中根据现场试验确定合理的注浆参数。

（四）、开挖方法

隧道开挖是隧道施工中的重要工序，根据地质条件、断面开挖宽度不同，铁路隧道可采用全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）、双侧壁导坑法等方法。

本工程由于围岩地质较好，主要采用的是台阶法、全断面法和分部开挖法。

1、全断面开挖法

全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。主要应用于双线隧道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩和斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩的施工。循环进尺宜控制在3m左右。

2、台阶法

根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法三种。施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定，第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出碴等机械设备需要施工场地大小的要求。

（1）、长台阶法

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，一般适用于地质条件较好的Ⅱ、Ⅲ级围岩。

（2）、短台阶法

短台阶法适用于地质条件差的Ⅳ、V级围岩，台阶长度定为1-2倍开挖宽度，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，因此台阶

长度不宜过短。

短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。缺点是上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。

（3）、微台阶法

适用于V级以上围岩，一般为3-5m的台阶长度。微台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。

3、分部开挖法

分部开挖法包括三台阶七步开挖法、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。在这里主要介绍三台阶七步开挖法。

三台阶七步开挖法可分以下主要步骤:

①第1步：上部弧形导坑开挖，预留核心土;

②第2、3步：左、右侧中台阶开挖，左、右侧台阶错开2～3m;

③第4、5步：左、右侧下台阶开挖，左、右侧台阶错开2～3m;