隧道施工方法

第6章 隧道工程施工方法
6.1 隧道工程施工概述 6.2 隧道主要修建方法 6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法 6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法 6.5 隧道辅助施工措施 6.6 特殊地质地段隧道施工
6.1 隧道工程施工概述
隧道工程施工的特点 山岭隧道施工的基本流程 山岭隧道施工的常见问题
5）注浆质量控制要点
浆液配制质量
类型 配比
施工准备质量
成孔深度 成孔孔径 成孔数量 止浆墙质量
注浆过程控制
注浆压力 浆液注入量 停歇时间
6.5 隧道辅助施工措施
6.5.3 超前管棚与套拱
1) 管棚的概念 2) 管棚基本结构及参数 3) 管棚的作用机理 4) 管棚施工程序 5) 管棚质量控制要点
6.5 隧道辅助施工措施
◆ 围岩结构大变形或坍塌 ◆ 内轮廓不满足要求（侵限） ◆ 结构裂损 ◆ 渗漏水 ◆ 强度不足
第6章 隧道工程施工方法
6.1 隧道工程施工概述 6.2 隧道主要修建方法 6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法 6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法 6.5 隧道辅助施工措施 6.6 特殊地质地段隧道施工
6.2 隧道主要修建方法
6.5 隧道辅助施工措施
5) 管棚质量控制要点 先套拱后钻孔 钻孔角度 钢管连接质量
6.5 隧道辅助施工措施
6.5.4 超前小导管与超前锚杆
1) 超前小导管与超前锚杆 2) 基本结构及参数 3) 作用机理差异 4) 施工程序 5) 质量控制要点
6.5 隧道辅助施工措施
1) 超前小导管与超前锚杆
1) 管棚的概念 管棚是环向布设在隧道开挖轮廓线以外、用直径较大、长度
较长的钢管构成的，以较小的外插角向前插入岩土体中的一种超 前支护结构。
6.5 隧道辅助wk.baidu.com工措施
2) 管棚的基本结构及参数
6.5 隧道辅助施工措施
钢管（开孔）
钢管直径 钢管长度 钢管壁厚 钢管布设范围 环向间距 外插角度
6.5 隧道辅助施工措施
4) 施工程序
钻孔
安装
注浆
6.5 隧道辅助施工措施
5) 质量控制要点 搭接 数量 注浆
第6章 隧道工程施工方法
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
强支护零开挖进洞 必要的地表加固 套拱及管棚施工 小断面小扰动开挖
洞内强支护 全断面二次衬砌
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
强支护小扰动措施
洞外强支护 洞内强超前 洞内小扰动 辅助措施
地表注浆 地表锚固 管棚加套拱 超前小导管 小断面、短进尺 人工、机械开挖或弱爆破 施工监控 地质预报
隧道修建方法总览 隧道明挖施工 隧道钻爆法施工 隧道机械法施工
6.2 隧道主要修建方法
6.2.1 隧道修建方法总览
明挖施工 隧道施工
暗挖施工
明挖法 盖挖法 沉埋法 矿山法
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
6.2 隧道主要修建方法
6.2.2 隧道明挖施工
新奥法：以“岩承理论”为基础，以柔性支护（主要为锚喷支护）为主 要手段，通过监控量测和优化设计，使围岩和支护结构发生适度可 控的变形，既保护围岩的自稳能力，又充分发挥围岩承载能力的一 种隧道修建方法。
6.2 隧道主要修建方法
6.2 隧道主要修建方法
6.2.4 机械施工
◆ 盾构法 ◆ 掘进机法 ◆ 顶推法
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
明洞暗做 明洞段回填 明洞段加固 明洞段暗挖 暗洞施工
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
掏槽先墙后拱
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
6.4.3 山岭隧道洞口段支护措施
直接大刷坡进洞 先拱后墙半明半暗进洞 强支护零开挖进洞 明洞暗做 掏槽先墙后拱
边坡锚杆、锚索 边坡喷射混凝土 地表围岩注浆 管棚、套拱 超前小导管 地下连续墙
不刷坡进洞 明洞暗做
掏槽先墙后拱
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
直接大刷坡进洞
洞口植被清表 边仰坡清危 边仰坡刷坡 边仰坡锚喷 切坡进洞
生态破坏 安全隐患 高边坡问题 生态与景观 边仰坡失稳
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
先拱后墙半明半暗进洞
上台阶拱圈明挖 拱圈初期支护 下台阶边墙暗挖 边墙初期支护 全断面二次衬砌 拱顶回填覆盖
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
6.4.1 山岭隧道洞口段施工的特点
1）埋深浅 2）地质条件差 3）受地表水影响 4）可能存在偏压 5）要考虑环境、景观影响 6）工序循环准备、磨合阶段
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
6.4.2 山岭隧道进洞施工方案
刷坡进洞 隧道进洞方案
直接大刷坡进洞
先拱后墙半明半暗进洞 强支护零开挖进洞
传统矿山法：以松弛荷载理论为基础，隧道开挖后立即用木、型钢等进 行刚性支撑，开挖一定长度后，撤换临时支撑，立模一次性浇筑整 体式衬砌的施工方法。
B）岩承理论（20世纪50年代） 围岩稳定是因为岩体自身有一定的承载 自稳能力；不稳定的围岩丧失稳定有一个过程，如果在这个过程中 给围岩提供必要的支护，则围岩仍然能够进入稳定状态。
6.2 隧道主要修建方法
盾构法：采用盾构机进行隧道施工的一种方法。 特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制、 设备昂贵。适用于软土、土质、软岩地区的规模较大的工程。
隧道掘进机法：采用隧道掘进机进行隧道施工的方法。 特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制、 设备昂贵。适用于中硬岩中的规模较大的工程。
侧壁导洞法
特点：显著缩小开挖跨度和高度；初期支护快速临时 封闭成环；工序较复杂。 适用：围岩稳定性较差的大跨度隧道。
双侧壁导洞法
特点：显著缩小开挖跨度和高度；初期支护快速临时 封闭成环；工序较复杂，作业空间狭小。 适用：围岩稳定性很差的大跨度隧道。
6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法
6.3.3 连拱隧道常用开挖工法
6.1 隧道工程施工概述
6.1.1 隧道工程施工的特点
◆ 地质信息不充分 ◆ 作业环境恶劣 ◆ 工序复杂 ◆ 隐蔽工程多，质量要求高
6.1 隧道工程施工概述
6.1.2 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
6.1 隧道工程施工概述
6.1.3 山岭隧道施工的常见问题
3) 浆液类型及其材料指标
6.5 隧道辅助施工措施
4）注浆工艺 压注方式
单液注浆 双液注浆
6.5 隧道辅助施工措施
压注方式 压入途径
结束标准 工作方式
单液注浆 双液注浆 钢花管 (管棚、小导管) 中空锚杆 玻璃纤维管 PVC管 浆液注入量 压力保持时间 连续注浆 间歇注浆
6.5 隧道辅助施工措施
套拱
工字钢 钢筋混凝土 孔口管
型号 厚度 直径
纵向间距 纵向长度 外插角
6.5 隧道辅助施工措施
3) 管棚的作用机理 利用大直径钢管的刚度 利用长钢管的穿透性 利用环向小间距形成棚护 利用前后两端形成梁效应
6.5 隧道辅助施工措施
4) 管棚的施工顺序 套拱基础开挖 套拱工字钢架设 孔口管及钢筋安装 立模浇筑套拱 钻孔安装钢管 注浆、封堵
2) 围岩注浆的作用机理与类型
胶结不连续岩土体 挤密、换填、固结
围岩加固注浆
封堵各种渗水通道
围岩堵水注浆
常压渗入注浆 高压劈裂注浆 高压压密注浆 高压旋喷注浆
6.5 隧道辅助施工措施
地表注浆 隧道工程注浆
洞内围岩注浆
洞周超前注浆 掌子面超前注浆 洞周径向注浆
6.5 隧道辅助施工措施
6.5 隧道辅助施工措施
适用：围岩稳定性较差的隧道。围岩越差，台阶长度越短。
下台阶分部法
特点：缩短下台阶开挖支护时间，从而缩短上台阶支护 悬空时间，利于隧道稳定。
适用：用上下台阶法可能导致上部支护失稳的围岩。
上台阶分部法
特点：显著缩小上台阶开挖高度，但作业空间狭窄；核心 土有利于保护掌子面的稳定。
适用：围岩松软，可以人工或机械开挖；稳定性差，掌子 面可能纵向滑落。
第6章 隧道工程施工方法
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、熟悉隧道进洞施工的常用方法 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方法，熟悉一般隧道塌 方的处治方法。
顶推法：采用顶推设备将预制管段向前推进的隧道施工方法。 特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制。 适用于软土中的中小断面的隧道。
第6章 隧道工程施工方法
6.1 隧道工程施工概述 6.2 隧道主要修建方法 6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法 6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法 6.5 隧道辅助施工措施 6.6 特殊地质地段隧道施工
中导洞法
6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法
三导洞法
第6章 隧道工程施工方法
6.1 隧道工程施工概述 6.2 隧道主要修建方法 6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法 6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法 6.5 隧道辅助施工措施 6.6 特殊地质地段隧道施工
6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法
◆ 山岭隧道洞口段施工的特点 ◆ 山岭隧道进洞施工方案 ◆ 山岭隧道洞口段支护措施
6.5 隧道辅助施工措施
2) 基本结构及参数
材料 长度 外插角 搭接 环向布设
小直径钢花管 螺纹钢或中空锚杆 较短（3-5m） 较大（10-20°，甚至更大） 不小于1m 环向间距，布设角度，根数
6.5 隧道辅助施工措施
3) 作用机理差异
超前小导管：主要利用刚度，起到棚护作用
超前锚杆：主要利用抗拉能力，起到加固围岩作用
特点及适用条件：可使水下隧道埋深很浅，管段质量容易保障，工艺要求 很高。适用于埋深很浅、流速不大的海底或河底隧道。
6.2 隧道主要修建方法
管段预制 基槽处理
管段浮运 管段拼装 固定覆盖
6.2 隧道主要修建方法
6.2.3 钻爆法施工
A）松弛荷载理论（20世纪20年代） 稳定的岩体有自稳能力，不产生 荷载；不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支承。
特点及适用条件：影响地表的时间短，施工条件较好，质量较容易保证。 适用于城市内埋深浅，地面条件复杂，有道路、广场等不宜长期阻断、占 用的情况。
6.2 隧道主要修建方法
6.2 隧道主要修建方法
沉埋法：在河底或海底浅埋隧道中，先在干坞内预制隧道管段，浮运至隧 址区，将管段沉入到预处理好的水下地基中进行拼装、固定和覆盖的施工 方法。
6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法
6.3.2 分离式隧道常用开挖工法
全断面法
特点：工序少、相互干 扰少；作业空间大、便 于大型机械施工；扰动 次数少；施工速度快。
适用：稳定性很好、跨 度不大的隧道。围岩稳 定性差时，应采取预加 固等辅助措施。
上下台阶法
特点：一次开挖高度显著减小，利于稳定；下台阶落底应注 意；初期支护能快速封闭。
6.5 隧道辅助施工措施
6.5.2 围岩注浆
1）围岩注浆的概念 2）围岩注浆的作用机理与类型 3）浆液类型及其材料指标 4）注浆工艺 5）注浆质量控制要点
6.5 隧道辅助施工措施
1) 围岩注浆的概念
围岩注浆是指通过一定的机械设备和工艺手段，将配制好 的浆液压入岩土体中，用于固结松散颗粒和节理裂隙,充填、 封堵渗水通道的地层改良工作。
明挖法：将隧道上覆岩土体、围岩全部开挖，敞开浇筑隧道结构 后重新回填形成暗埋隧道结构的施工方法。 特点及适用条件：施工条件好，质量容易保证。适用于埋深浅， 地面周边无道路和建筑物的情况。周边有建筑物时，应采取较强 围护结构。
6.2 隧道主要修建方法
6.2 隧道主要修建方法
盖挖法：将隧址地表浅层开挖后迅速施工临时或永久盖板，在盖板的覆 盖和保护下开挖岩土体，最终建成隧道的施工方法。按照隧道结构的施 做顺序分为顺作法和逆作法。
6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法
隧道洞身钻爆法开挖方法总览 分离式隧道常用开挖工法 连拱隧道常用开挖工法
6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法
6.3.1 隧道洞身钻爆法开挖方法总览
开挖工法
全断面法 分部开挖
台阶法 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
侧壁导洞法 双侧壁导洞法 中导洞法和三导洞法
第6章 隧道工程施工方法
6.1 隧道工程施工概述 6.2 隧道主要修建方法 6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法 6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法 6.5 隧道辅助施工措施 6.6 特殊地质地段隧道施工
6.5 隧道辅助施工措施
6.5.1 隧道常用辅助施工措施
预留核心土 围岩注浆 超前管棚与套拱 超前小导管与超前锚杆 地表锚喷与加固