隧道工程

杜丰全200811003145土木083

摘要：隧道是指作地下通道的建筑物，按底层分岩石隧道和土层隧道，按所出位置分山岭隧道、城市隧道、水底隧道、其施工方法分矿山法、明挖法和盾构法；隧道施工过程通常包括:的变形，保证隧道施工安全和长期安全使用。

Abstract：Tunnel is a channel for underground structures, tunnels and rock by the underlying sub-soil tunnel, according to the location of points out of mountain tunnels, urban tunnels, underwater tunnels, the construction method sub-mining method, open-cut method and shield; tunnel construction process usually includes: the formation of earth and rock excavated to form in line with the design section of underground space, the necessary supporting and lining to control the deformation of surrounding rock, to ensure safety of tunnel construction and long-term safe use. 关键词：隧道位置 施工技术 分类

Keywords: classification of tunnel construction technology position 根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展，隧道施工方法可按以下方式分类:

山岭隧道 矿山法 传统矿山法 施工方法 掘进机法(TBM) 新奥法

明挖法

隧道施工方法 浅埋及软土 盖挖法 浅埋暗挖法 浅埋暗挖法 盾构法 水底隧道 沉埋法 施工方法 盾构法

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。所选择的施工方法也应体现出技术先进、经济合理及安全适用。隧道施工技术：主要研究解决上述各种隧道施工方法所需的技术方案和措施(如开挖、掘进、支护和衬砌施工方案和措施)；隧道穿赿特殊地质地段时的施工手段；隧道施工过

程中的通风、防尘、风、水、电作业等的方式方法。 山岭隧道的常规施工方法为矿山法（因最早应用于采矿坑道而得名）。在矿山法施工中，多数要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。 矿山法中又分为传统矿山法和新奥法。 1、传统矿山法

传统矿山法是人们在长期的施工实践中发展起来的。它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式厚衬砌为永久支护的施工方法。

木构件支撑目前已经很少使用。钢构件支撑具有较好的耐久性和对隧道形状的适应性等优点，施工中可以不予撤换，也更为安全。

钢构件支撑类似于地上的“荷载－结构”力学体系。它作为一种维持隧道稳定的措施，是很直观和奏效的，也容易被施工人员理解和掌握。因此这种方法被应用于不便采用锚喷支护的隧道中或处理塌方等。 2、矿山法(新奥法)

随着隧道工程理论及施工工艺的不断发展，人们逐渐深刻地认识到隧道是围岩和支护组成的体系，应充分地保护围岩，发挥围岩自身的承载能力，维护围岩的稳定性。隧道设计和施工与隧道的围岩条件密切相关，只有充分掌握隧道的围岩条件，才能有合理的隧道设计与施工。

新奥法是以既有的隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为支护手段，便于充分发挥围岩的自承能力，通过监测反馈回来的信息对支护参数进行调整，从而更好地控制围岩的变形。 新奥法与传统的矿山法相比，不仅仅是手段上的不同，更重要的是对围岩的认识有了更深刻的理解，并且在支护结构设计理念上与传统矿山法有很大的不同，是人们对隧道及地下工程认识和理解的深化。不能单纯地将新奥法仅仅看成是一种施工方法或是一种支护方法，也不应片面地理解为：仅用锚喷支护就是采用新奥法了，事实上喷锚支护并不能完全表达新奥法的含义。新奥法是既包括隧道工程设计、又包括隧道工程施工，贯穿于隧道工程整个过程的基本指导思想和基本原则。

新奥法施工基本原则: 根据我国隧道采用新奥法施工的经验，隧道施工采取的基本原则，可以概括为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭” 十二字方针。 具体说，是指在隧道开挖时，必须严格控制，尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动持续时间和扰动范围，以使开挖出的坑道符合成型的要求，因此，能采用机械开挖的就不用钻爆法开挖。采用钻爆法开挖时，必须先作钻爆设计，严格控制爆破，尽量采用大断面开挖。选择合理的循环掘进进尺，自稳性差的围岩循环掘进进尺宜用短进尺，支护应紧跟开挖面，以缩短围岩应力松弛时间及开挖面的裸露风化时间等，此称为“少扰动”。

“早喷锚”是指对开挖暴露面应及时进行地质描述和及时施作锚喷支护，经初期支护加固，使围岩变形得到有效控制而不致变形过度而坍塌失稳，以达到围岩变形适度而充分发挥围岩的自承能力。必要时可采取超前支护辅助措施。

在隧道施工全过程中，应对围岩周边位移进行的现场监控量测，并及时反馈修正设计参数，指导施工或改变施工方法。以规范的量测方法获得量测数据及信息，通过对施工中量测数据的分析和对开挖面的地质观察，进行预测和评价围岩与支护的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便根据建立的量测管理基准，及时调整隧道的施工方法（包括开挖方法、支护形式、特殊的辅助施工方法）、断面开挖步骤及顺序、初期支护设计参数等进行合理的调整，以确保施工安全、坑道稳定，支护衬砌结构的质量和工程造价的合理性，此称为“勤量测”。

“紧封闭”是指对易风化的自稳性较差的软弱围岩地段，应使开挖面及早施作封闭式支护（如喷射混凝土、锚喷混凝土等）防护措施，可以避免围岩因暴露时间过长而产生风化降低强度及稳定性，并可以使支护与围岩进入良好的共同作用工作状态。

因此，隧道开挖的基本原则是：在保证围岩稳定或少扰动的前提下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并尽量提高掘进速度。即在选择开挖方式时，一方面应考虑隧道围岩工程地质条件及其变化情况，选择能很好地适应地质条件及其变化，并能保持围岩稳定的方法和方式；另一方面应考虑隧道范围内岩体的坚硬程度，选择能快速掘进并能减少对围岩扰动的方法和方式。 隧道施工方法的选择，主要根据工程地质及水文地质条件、施工条件、围岩类别、隧道埋置深度、隧道断面尺寸大小和长度、衬砌类型等，以施工安全为前提,及以工程质量为核心，并结合隧道的使用功能、施工技术水平、施工机械装备、工期要求和经济可行性等因素综合考虑研究选用。

三．其他开挖方法：隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。因此，在选择开挖方法时，应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析，采用恰当的开挖方法，尤其应与支护条件相适应。隧道开挖方法实际上是指开挖成形方法。按开挖隧道的横断面分部情况来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法 一、全断面开挖法 1、施工顺序

全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后支护再修建衬砌的施工方法。 2、适用条件

(1)Ⅰ-Ⅳ级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初朔支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。

(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。

(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于lkm，否则采用大型机械化施工时其经济性较差。

为加快隧道建设，必须实现隧道施工机械化，而隧道工程新技术、新工艺的推广又为机械化施工奠定了基础。同时，机械化的发展又推动了隧道施工工艺水平的不断提高。机械设备选型时应遵循可靠性、经济性、配套性等原则

3、全断面法施工特点

(1)开挖断面与作业空间大，干扰小；(2)有条件充分使用机械，减少人力；(3)工序少，便于施工组织与施工管理，改善劳动条件； (4)开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。 二、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、出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。对软弱围岩，主要考虑前者，以确保施工安全；对较好围岩，主要考虑如何更好地发挥机械设备的效率，保证施工中的经济效益，因此只考虑后者。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Ⅰ一Ⅲ级围岩。在上、下两个台阶上，分别进行开挖、支护、运输、通风、排水等作业线，因此台阶长度长。但台阶长度过长，如大于100m时，则增加了支护封闭时间，同时也增加了通风排烟、排水的难度，降低了

施工的综合效率。因此长台阶一般在围岩条件相对较好、工期不受控制、无大型机械化作业时选用。 2、短台阶法

短台阶法适用于Ⅲ-Ⅴ级围岩，台阶长度定为10-l5m，即1-2倍开挖宽度，主要是考虑既要实现分台阶开挖，又要实现支护及早封闭。上台阶一般采用小药量的松动爆破，出渣采用人工或小型机械转运至下台阶。因此台阶长度又不宜过长，如果超过l5m，则出渣所需的时间显得过长。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

微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，适用于Ⅴ-Ⅵ级围岩，一般台阶长度为3-5m。台阶长度小于3m时，无法正常进行钻眼和拱部的喷锚支护作业；台阶长度大于5m时，利用爆破将石渣翻至下台阶有较大的难度，必须采用人工翻渣。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。 三、分部开挖法

分部开挖法包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。

参考文献：（公路工程管理与实务2B31400隧道工程） 隧道工程（贺永年，刘志强主编）

隧道工程（孙立功, 刘杰主编）出版社：西南交通大学出版社