隧道施工技术

隧道施工技术

一、掘进技术

1、人工开挖：主要适用黄土地区或破碎松散岩石或土质隧道。一般用新型手持式封鎬。十锅镐进行掘进，用铁锹、簸箕和翻斗车进行装渣和出渣。人工掘进对围岩扰动小，能有效保护围岩，防止围岩因扰动过大而发生塌方。但掘进速度慢，工人劳动强度大。

2、钻爆开挖：即是通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的方法，简称钻爆法。这一方法从早期由人工手把钎、锤击凿孔，用火雷管逐个引爆单个药包，发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔，应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等爆破技术。施工前，要根据地质条件、断面大小、支护方式、工期要求以及施工设备、技术等条件，选定掘进方式（1）打眼前必须先放好断面中线，水平，并在开挖面划好轮廓线，按钻爆参数图布置炮眼位置。

（2）炮眼的深度、角度、间距按钻爆参数要求确定。掏槽眼间距误差和眼底间距误差不得大于5cm，辅助眼眼口排距、行距误差均不得大于5cm，周边眼沿隧道设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm，周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距误差不得大于5cm，炮眼深度超过2.5m时，内圈炮眼与周边眼宜采用相同的斜率。（3）掏槽眼布置在开挖断面的中央稍靠下部，以使底部岩石破碎，减少飞石。周边炮眼应沿设计开挖轮廓线布置，辅助眼应交错均匀地

布置在周边眼与掏槽眼之间，并垂直于开挖面打眼，力求爆下的石碴块体大小适合装碴的要求。开挖断面底面两隅处，应合理布置辅助眼，适当增加药量，消除爆破死角。断面顶部应控制装药量，防止出现超挖量。

（4）装药前应将炮眼内泥浆、石屑吹洗干净。已装药的炮眼应及时用炮泥堵塞密封。周边眼的堵塞长度不宜小于20cm，采用预裂爆破时，应从药卷顶端进行堵塞，不得只堵塞在眼口。

（5）钻爆施工中严格控制超欠挖。当岩层完整、岩石抗压强度大于30Mpa并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分欠挖，隆起量不得大于5cm。拱、墙脚以上1m范围内断面严禁出现欠挖。

钻孔常用的机具有：凿岩机（手持式风钻、支架式风钻、液压凿岩机一般深度为三米左右）凿岩台车（轮胎式四臂液压凿岩台车）

装药就结构而言分为正向起爆装药，反向起爆装药，双向起爆装药

装药前要检查炮眼位置及长度是否符合设计要求。以前多采用正向起爆装药，经实践证明，反向装药能提高炮眼利用率，减少瞎炮，减少岩石破损块度，增大抛渣距离。降低炸药消耗量，炮眼越深效果越好。连线：在爆破过程中，电爆网络可设计成串联

并联：

混合连：

串联优点：消耗电能小，接线简单，易于操作，便于检查，导线消耗少；

并联优点：不致因为其中一个雷管短路而引起其余雷管拒爆。

起爆：非电起爆、电起爆。

起爆顺序：除预裂爆破的周边眼最先起爆外，在一个开挖面上，起爆顺序是，由内向外逐层起爆，同圈眼必须同时起爆。

通风：为了驱除爆破产生的有害气体及余热。爆破时产生的有害气体如一氧化碳，二氧化碳，二氧化氮，二氧化硫，氨气等。且氧含量明显下降，再者洞内使用的机械设备特别是内燃机也排除大量废弃和热量，其余废弃中含有能引起化学作用而有强烈的致病变和致癌作用的物质，因此必须进行施工通风。

出渣；石渣装车和运出的作业时间往往占开挖循环时间的33%～50%，

3、机械开挖

①单臂掘进机掘进：对围岩扰动破环较小，适用于稳定性差的软

岩隧道及土质隧道中。

②TBM掘进机掘进：挤压切屑破岩，能快速连续作业，机械化程

度高，安全劳动强度小，对土层扰动小，衬砌支护质量好，通风条件好，减少辅助工程。

4、施工辅助作业：在隧道施工中，钻爆、出渣、支护、衬砌等称

为基本作业为基本作业服务的作业称为辅助作业，主要包括：施工的通风与防尘、施工排水与供水、施工供电与照明，压缩空气供应。

二、支护技术

在地层中开挖出导坑以后，出现岩壁临空面，改变了围岩的应力状态。岩壁产生了趋向隧道内的变形位移，同时由于开挖扰动及随时间推移的变形量的增长，又降低了围岩的强度，当围岩应力超过围岩强度时，围岩的变形过大，从而造成失稳。通常表现为围岩向洞内的挤入涨裂，沿结构面滑动甚至发生坍塌。

（一）锚喷支护:是一种经常采用的围岩支护手段，它可以充分发挥围岩的自承能力，有效利用洞内净空，既提高了作业的安全性，又提高了作业效率。锚喷支护能适应软弱岩层和膨胀性岩层中隧道的开挖，能用于整治塌方和隧道衬砌裂损。

1、锚杆支护的作用：

①支承围岩，锚杆能限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，从而使处于饰面内表面附近的围岩处于三轴应力状态，因而能制止围岩的衰减。

②加固围岩，由于锚杆的加固作用使围岩中的尤其是松动围岩中的节理裂隙、破裂面等得以弥合，因而增强了锚固区的围岩强度，锚杆将节理发育的岩体和松动围岩形成整体，成为隧道外围的家加固带。

③提高围岩层间摩阻力，形成组合梁。由两种不同材料结合或不同工序结合而成的梁称为组合梁，亦称联合梁。

④悬吊作用，防止个别不稳定围岩的掉落或滑落，将其通稳定的围岩连接起来。悬吊作用主要是加固局部失稳的岩体。

2、喷射混凝土支护：使用特定的机械吧掺有细骨料的混凝土以适

当的压力喷射到适当的洞室壁上迅速固结而成的一层支护结构。作用；

①支承围岩，由于喷层能与围岩密贴和粘贴，并与围岩表面共同承受拉力和剪力，从而使围岩处于三向受力的有利状态，此外喷层本身的抗冲切能力，可有效阻止不稳定块体的滑塌。

②“卸载”作用：由于喷层属柔性支护，能与围岩协调变形，从而使围岩卸载，同时喷层中的弯曲应力减小，有利于混凝土承载力的发挥。

③填平补强围岩:喷混凝土可射入围岩张开的裂隙，填充凹斜，使裂隙分割的岩层面粘黏在一起，发挥岩块间的咬合镶嵌作用，提高其间的粘结力、摩阻力，有利于防止围围岩松动，并避免或缓和围岩应力集中。

④覆盖围岩表面，喷层直接粘贴在岩面上，形成防风化和止水的保护层，并阻止节理裂隙中填充物的流失。

⑤阻止围岩松动：喷层能够紧接掘进作业面，及时进行支护，且早期强度较高，因而能及时向围岩提供抗力阻止围岩松动。

⑥分配外力：通过喷层把外力传给锚杆，钢拱架等，使支护结构各部受力均匀。