隧道施工方法

1、掌握新奥法理论； 2、掌握辅助施工措施；

3、掌握不良地质隧道的施工方法；

施工方法：(1)矿山法（传统矿山法&新奥法NTAM）(2)明挖法(3)盖挖法(4)盾构法(5)掘进机法TBM（6）沉埋法ITM

1、 新奥法施工

它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段；以喷锚支护为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。

核心内容：充分保护、利用围岩的承载能力。 施工要点：控制爆破、锚喷支护和施工监测。

实施方法：设计、施工和检测三位一体的动态模式 施工程序

施工准备——制定施工方案——开挖——初期支护——量测监控——是否稳定——yes——防水隔离层——内层衬砌 原则

“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。

少扰动：扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。 早喷锚：控制围岩的变形。

紧封闭：采用喷锚支护，减少围岩暴露时间；适时对围岩施作封闭形支护。 基本要求

围岩是隧道结构体系中的主要承载单元；

为了充分发挥围岩的承载能力，应允许围岩有适当变形； 隧道的几何形状：避免应力集中；

采用复合衬砌；为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭结构； 在各施工阶段应进行现场量测监视； 防水措施：外层衬砌；两层衬砌间。 开挖方法

全断面开挖、台阶开挖、分步开挖 1全断面法——全断面一次开挖法

按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。 适用条件

⑴ Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ级围岩；

⑵ 大型施工机具(钻孔台车、模板台车等)； ⑶ 经济性考虑：中长隧道（不应小于１km）。 机械化施工的关键-三条主要作业线： 1开挖作业线

钻孔台车、装药台车、大型装碴机与运载车„ 2锚喷作业线

混凝土喷射机、喷射机械手、运输进料设施„ 3模注混凝土衬砌作业线

混凝土拌合、混凝土输送、防水层作业、衬砌模板„ 施工特点

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(1)工序少，管理方便；

(2)工作空间大，便于大型机械化施工; (3)进度快～大型机械、爆破效果好； (4)对围岩扰动少～爆破1次； (5)要求地质条件较好。 注意问题

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； 问题：当前方的地质条件变差时怎么办？

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。 2台阶法--将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖；

随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，因而是在现场使用的主导方法。 分为长台阶法；短台阶法；超短台阶法 选择台阶长度的条件

(1)初期支护闭合环的时间要求

围岩越差，闭合时间要求越短，台阶必须缩短。 (2)施工机械的效率

效率高，则可以缩短支护闭合时间，台阶可适当加长。 原则：

希望初期支护尽快闭合。

围岩不好时，应以条件⑴为主； 围岩较好时，应以条件⑵为主。 台阶法施工注意事项

下半断面开挖应在上半断面初期支护基本稳定后才能进行；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；

开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全；

量测要及时，当位移速度加快时，应立即采取措施。 施工工序

(1) 长台阶法

台阶长度L≥5B，B为洞室的宽度。甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。 特点：进度快，仅次于全断面法。 适用于：I-III级围岩。 (2) 短台阶法

台阶缩短： （1～1.5）B≤ L＜5B； 特点：

支护闭合时间加快，围岩稳定性增加； 台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。 适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩。

问题： 台阶缩短对施工进度有何不利？

答：上台阶存碴面积减小，往下台阶推碴次数增多。 解决办法：增加平行作业的时间，有利于加快进度。

如：皮带运输机；过渡坡道；钢结构跳板(仰拱先做)；石碴坡道(仰拱后做) 采用短台阶法时应注意下列问题：

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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。 ⑶ 超短台阶法---上台阶长度仅为3～5m。

特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工干扰大，交替作业。 适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)，膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面 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。 3）分部开挖法---大断面隧道，软弱破碎地层。 台阶分布开挖法（环形开挖留核心土法） ； 单侧壁导坑法；（导坑要闭合，增加材料用量） 双侧壁导坑法；

其他施工方法：中洞法；中隔墙法；交叉中隔墙法。 Q1双侧导坑的开挖是对开还是错开？为什么？

答：应错开挖，避免在同一断面上同时开挖的总跨度过大。一侧导坑引起的围岩应力重分布不影响另外一侧导坑为原则。

Q2. 双侧导坑尺寸如何确定？

答：应满足施工要求，但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3；断面接近椭圆形。

传统矿山法有：全断面法；台阶法；上下导坑先拱后墙法，等

传统矿山法与新奥法比较 相同： 均采用钻爆法施工。 不同： 对围岩的处理和认识上不同。表6-2 传统矿山 法与新奥法施工的区别 支 护 临时支护 永久支护 闭合支护 控制爆破 量测 施工方法 新奥法 喷锚支护 复合式衬砌 强调 必须采用 必须采用 分块较少 传统矿山法 木支撑为主、钢支撑 单层模注混凝土衬砌 不强调 可采用 无 分块较多 2、辅助施工措施：对地层进行预支护或预加固。 预支护：预留核心土；超前锚杆；管棚，等。 预加固：地层注浆；地表锚喷加固。 预支护兼预加固：超前小导管注浆

超前锚杆：形成超前于工作面的围岩加固棚

适用于：土砂质地层、膨胀性地层、裂隙发育的岩体以及断层破碎带

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管棚 特点：管径粗，应与钢拱架一起使用。

优点：在所有预支护措施中，管棚支护能力最强。 缺点：施工技术较复杂，造价较高。 超前小注浆导管

特点：预支护+预加固，支护效果强于超前锚杆 适用于：软弱破碎地层。

步骤：喷砼封闭开挖面；钻孔；插入小导管；导管注浆。 预注浆加固地层 超前小导管注浆； 超前长导管注浆；

浅埋隧道段的地表注浆；

由平行导坑内向正洞所在区域钻孔注浆， 而采用得最多的仍是超前小导管注浆 地表锚喷预加固 目的：稳定边仰坡。

适用于：覆盖层薄的洞口地段或高大边仰坡的洞口地段。 类型：洞边仰坡喷锚、网喷锚

3）不良地质隧道的施工方法

特殊地质地段：膨胀土、软弱黄土、溶洞、断层、流沙、岩爆，瓦斯地层等。 施工注意:

 制订针对性强的施工方案。

 施工总原则： 先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进。  充分考虑采用预支护、预加固措施。 1膨胀土围岩的特性 特点：

⑴ 明显的塑性流变特性，开挖后塑性变形大。 ⑶ 膨胀压力将使得围岩压力显著增加。 ⑵ 初期围岩变形大，且变形发展速度快。 膨胀土围岩对隧道施工的危害： 1围岩裂缝； 3围岩鼓出(包括底鼓)、坍塌； 2隧道下沉； 4衬砌变形和破坏。 隧道在膨胀土围岩中的施工要点1加强观查与量测 4单侧壁导坑法 2合理选择施工方法： 5环形开挖留核心土法 3短台阶或超短台阶法 6眼镜工法等 隧道在膨胀土围岩中的基本施工原则

施工基本原则：应尽量减少对围岩的扰动和防止水的浸湿。 注意两点：

①尽量不用爆破，而是采用风镐、液压镐等开挖机械 ②尽可能缩短围岩暴露时间，及时支护 膨胀土隧道的支护结构

初期支护：网、锚、喷联合支护 or喷射钢纤维混凝土(取消钢筋网) 辅助施工措施： 超前锚杆 or 超前小导管注浆or 管棚、钢支撑等。 衬砌：必须设仰拱。曲边墙。 2黄土

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黄土节理

1在隧道开挖时，土体顺着节理张松或剪断。 2隧道顶部极易产生“塌顶”； 3侧壁普遍出现掉土。 黄土冲沟地段

隧道沿黄土冲沟或塬边(四边陡、顶上平的黄土高地)地段穿过，且覆盖较薄或偏压较大时，容易发生较大的坍塌或滑坡现象 黄土溶洞

隧道若在其上方，则有基础下沉的危害； 隧道若在其下方，常有发生冒顶的危险； 隧道若在其邻侧，则有可能承受偏压。 水对黄土隧道施工的影响

黄土在干燥时很坚固，承压力也较高，施工可顺利进行。

当土受水浸湿后则呈不同程度的湿陷性，会突然发生下沉现象，极容易造成隧道坍塌。 黄土隧道的施工方法

施工原则： “短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”。 开挖方法：短、超短台阶法、环形开挖留核心法。 3溶洞

溶洞对隧道施工的影响

1溶洞岩质破碎，容易发生坍塌；

2溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理； 3溶洞涌泥危及施工。

处理溶洞的方法：“引、堵、越、绕”四种

引 注意：遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。 方法：暗管、涵管或小桥等

堵 对象：已停止发育、跨径较小，无水的溶洞。 方法： 混凝土、浆砌或干砌片石回填封闭 越

现象1： 隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞。 方法：加深该侧的边墙基础。

现象2：隧道底部遇有较大溶洞并有流水。

方法：在隧底以下砌筑圬工承重墙，跨越而过，承重墙内套设涵管引排溶洞水。 现象3：隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，加深边墙基础困难。 方法：在边墙部位或隧底以下筑拱跨过 绕

若溶洞处理耗时，可采用迂回导坑绕过溶洞，继续隧道前方的施工,同时处理溶洞。 溶洞地段施工的注意事项

1多作物探超前预报，如地质雷达。

2穿过溶洞时，细查溶洞顶部，及时处理危石。 3严格控制爆破药量，减少对围岩的扰动。 4岩爆 防治措施 ⑴ 强化围岩

出发点：给围岩一定的径向约束，使围岩的应力状态从平面转向三维。

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方法：锚喷加固、网锚喷联合、钢支撑网喷联合、注浆等。 ⑵ 弱化围岩

方法：往岩层中注水：可改变岩石的物理力学性质，降低岩石的脆性和储存能量的能力。 解除围岩中的高地应力：预裂爆破、排孔法、切缝法等。可消减围岩中的能量。 施工注意事项

⑴ 超前地质预报：平导超前、地质雷达等。

⑵ 爆破方法：尽量采用能预先释放地应力的方法，如预裂爆破、切缝法等。 ⑶ 缩短爆破进尺：要尽快闭合支护 5高地温

热源;火山热的热源or放射性元素裂变热的热源 施工注意事项及措施

事项1：洞内温度应满足相关规定，不要超过30℃。 措施：主要措施为通风和洒水。 事项2：防止高温地段的二衬开裂。 措施：

(1) 宜采用高炉矿碴水泥(分离粉碎型水泥)。

(2) 用防水板和无纺布，将二衬与喷层隔离，可使二衬的收缩不受约束。 (3) 在防水板和二衬之间设置隔热材料，有助于隔断围岩热量。 (4) 适当缩短衬砌混凝土的浇筑长度。 6瓦斯

隧道防止瓦斯事故的措施

1应尽快闭合衬砌，故以全断面法或台阶法为优。 2加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的措施。 3洞内瓦斯浓度必须控制在允许值。

4当通风难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。 5必须采用防爆设备施工，如防爆电器设备、防瓦斯爆破器材等。

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