dA第章 隧道施工方法

1、第六章第六章 隧道施工方法隧道施工方法 隱蔽性大 作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng) 作業(yè)空間有限 作業(yè)的綜合性 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述一、隧道工程施工的特點一、隧道工程施工的特點 施工是動態(tài)的 作業(yè)環(huán)境惡劣 作業(yè)的風(fēng)險性大 氣候影響小 二、隧道施工方法及其選擇二、隧道施工方法及其選擇 根據(jù)隧道穿越地層的不同情況和目前隧道施工方法的發(fā)展，隧道施工方法可按以下方式分類： 礦山法因最早應(yīng)用于礦石開采而得名，由于在這種方法中，多數(shù)情況下都需要采用鉆眼爆破進(jìn)行開挖，故又稱為鉆爆法。有時候為了強(qiáng)調(diào)新奧法與傳統(tǒng)礦山法的區(qū)別，而將新奧法從礦山法中分出另立系統(tǒng)。 選擇施工方法時需考慮的基本因素大體上可歸納為： 施工條件 圍巖條

2、件 隧道斷面積 埋深 工期 環(huán)境條件 施工機(jī)械施工機(jī)械 掘進(jìn)機(jī)法包括隧道掘進(jìn)機(jī)(tunnel boring machine，簡寫為(t.b.m.)法和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)法。前者應(yīng)用于巖石地層，后者則主要應(yīng)用于土質(zhì)圍巖，尤其適用于軟土、流砂、淤泥等特殊地層。 沉管法、明挖法等則是用來修建水底隧道、地下鐵道、城市市政隧道等，以及埋深很淺的山嶺隧道。盾構(gòu)法沉管法水底隧道施工方法盾構(gòu)法淺埋暗挖法蓋挖法地下連續(xù)檣法明挖法法淺埋及軟土隧道施工方掘進(jìn)機(jī)法新奧法傳統(tǒng)礦山法鉆爆法礦山法山嶺隧道施工方法隧道施工方法)( 隧道施工過程和方法是多種多樣的，目前在我們經(jīng)常采用的礦山法中大致有全斷面法、臺階法和分部開挖法三大類。

3、 在當(dāng)前的施工實踐中，采用最多的方法是臺階法，其次是全斷面法。在大斷面隧道中，單側(cè)壁導(dǎo)坑(中隔壁法)和雙側(cè)壁導(dǎo)坑(眼鏡法)采用較多。 三、三、 隧道施工技術(shù)的發(fā)展隧道施工技術(shù)的發(fā)展 從山嶺隧道施工技術(shù)的現(xiàn)狀出發(fā)，為了適應(yīng)我國山嶺隧道工程發(fā)展的需要并結(jié)合隧道工程技術(shù)的發(fā)展趨勢，目前在山嶺隧道施工中，必需予以關(guān)注的問題是 加強(qiáng)施工階段地質(zhì)判釋技術(shù)，完善判釋方法和手段 隧道施工方法的標(biāo)準(zhǔn)化、模式化 不斷提高單一工作面的掘進(jìn)速度，減少輔助工程數(shù)量，控制超欠挖 加強(qiáng)環(huán)境意識，改善地下作業(yè)環(huán)境，減少對周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)物的影響 重視工程質(zhì)量，加強(qiáng)施工階段質(zhì)量檢測，以減輕隧道運營后的維修養(yǎng)護(hù)工作量 加強(qiáng)施工中的

4、災(zāi)害預(yù)測、預(yù)防與控制 不斷提高施工管理水平，從多種角度降低工程成本，提高地下工程可持續(xù)發(fā)展的效應(yīng)，使之適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求 加強(qiáng)應(yīng)用施工新技術(shù)的研究 第二節(jié)第二節(jié) 新奧法新奧法一、隧道施工應(yīng)遵循的基本原則 歸納起來，施工中不管采用哪種方法，都必須遵循的基本技術(shù)原則是(1) 因為圍巖是隧道的主要承載單元，所以要在施工中充分 保護(hù)和愛護(hù)圍巖(2) 為了充分發(fā)揮圍巖的結(jié)構(gòu)作用，應(yīng)容許圍巖有可控制的變形(3) 變形的控制主要是通過支護(hù)阻力(即各種支護(hù)結(jié)構(gòu))的效應(yīng)達(dá)到的(4) 在施工中，必須進(jìn)行實地量測監(jiān)控，及時提出可靠的、足夠數(shù)量的量測信息，以指導(dǎo)施工和設(shè)計(5) 在選擇支護(hù)手段時，一般應(yīng)選擇能大面積的

5、、牢固的與圍巖緊密接觸的、能及時施設(shè)和應(yīng)變能力強(qiáng)的支護(hù)手段(6) 要特別注意，隧道施工過程是圍巖力學(xué)狀態(tài)不斷變化的過程(7) 在任何情況下，使隧道斷面能在較短時間內(nèi)閉合是極為 重要的(8) 在隧道施工過程中，必須建立設(shè)計施工檢驗地質(zhì)預(yù)測量測反饋修正設(shè)計的一體化的施工管理系統(tǒng)，以不斷地提高和完善隧道施工技術(shù)上述隧道施工的基本原則可扼要地概括為：“少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”。在實際施工過程中，這些原則也不是一成不變的，應(yīng)該結(jié)合實際情況進(jìn)行完善和提高。二、新奧法的分類及施工工序 新奧法施工，按其開挖斷面的大小及位置，基本上又可分為以下幾種： 全斷面開挖法 臺階法 其中包括：(1) 長臺階法 (

6、2) 短臺階法 (3) 超短臺階法 分部開挖法(1) 臺階分部開挖法(環(huán)形開挖留核心土法)(2) 中隔壁法(單側(cè)壁導(dǎo)坑法、cd法) (3) 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡法)等新奧法的施工工序可用以下框圖(圖6-1)表示：圖 6-1三、開挖方法 按開挖隧道的橫斷面分部情形來分，開挖方法可分為全斷面開挖法、臺階開挖法、分部開挖法。 （一）全斷面開挖法全斷面開挖法是按設(shè)計開挖斷面一次開挖成型(圖6-2)。1. 全斷面法施工的順序(1) 施工準(zhǔn)備完成后，用鉆孔臺車鉆眼，然后裝藥，聯(lián)接起爆網(wǎng)路(2) 退出鉆孔臺車，引爆炸藥，開挖出整個隧道斷面(3) 進(jìn)行通風(fēng)、撒水，排煙、降塵(4) 排除危石，安設(shè)拱部錨桿和噴第一

7、層混凝土(5) 用裝碴機(jī)將石碴裝入礦車或運輸機(jī)，運出洞外(6) 安設(shè)邊墻錨桿和噴混凝土(7) 必要時可噴拱部第二層混凝土和隧道底部混凝土(8) 開始下一輪循環(huán)(9) 在初次支護(hù)變形穩(wěn)定后，或按施工組織中規(guī)定日期灌注內(nèi)層襯砌圖6-2 全斷面開挖法1-全斷面開挖法; 2-錨噴支護(hù); 3-模筑混凝土襯砌 2 . 適用條件 全斷面法適用于巖層覆蓋條件簡單、巖質(zhì)較均勻的硬巖中。必須具備大型施工機(jī)械。隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短。根據(jù)經(jīng)驗，這個長度不應(yīng)小于1km。 3 . 全斷面開挖法的優(yōu)缺點 優(yōu)點 有較大的工作空間，適用于大型配套機(jī)械化施工，施工速度較快，且因單工作面作業(yè)，便于施工組織和管理。有較大的

8、斷面進(jìn)尺比(即開挖斷面面積與掘進(jìn)進(jìn)尺之比)，可獲得較好的爆破效果，且爆破對圍巖的震動次數(shù)相對較少，有利于圍巖的穩(wěn)定。一般應(yīng)盡量采用全斷面開挖法。 缺點 要求進(jìn)行分段裝藥，嚴(yán)格的控制爆破設(shè)計，尤其是對于穩(wěn)定性較差的圍巖。因開挖面大，圍巖相對穩(wěn)定性降低，且每循環(huán)工作量相對較大，因此要求具有較強(qiáng)的開挖、出渣能力和相應(yīng)的支護(hù)能力。 (二) 臺階開挖法 臺階開挖法一般是將設(shè)計斷面分上半斷面和下半斷面兩次開挖成型。臺階法包括長臺階法、短臺階法和超短臺階法等三種，其劃分是根據(jù)臺階長度來決定如圖6-3所示。至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺階法，要根據(jù)以下兩個條件來決定： 初次支護(hù)形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，閉

9、合時間要求越短 上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備施工場地大小的要求 在軟弱圍巖中應(yīng)以前一條件為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時，主要考慮是如何更好地發(fā)揮機(jī)械效率保證施工的經(jīng)濟(jì)性，故只要考慮后一條件?，F(xiàn)將各種臺階法敘述如下：圖6-3 臺階法施工形式1. 長臺階法 上、下斷面相距較遠(yuǎn)，一般上臺階超前50m以上或大于5倍洞跨。施工時上下部可配屬同類機(jī)械進(jìn)行平行作業(yè)，當(dāng)機(jī)械不足時也可用一套機(jī)械設(shè)備交替作業(yè)，即在上半斷面開挖一個進(jìn)尺，然后再在下斷面開挖一個進(jìn)尺。當(dāng)隧道長度較短時，亦可先將上半斷面全部挖通后，再進(jìn)行下半斷面施，即為半斷面法。(1) 長臺階法的作業(yè)順序為： 上半斷面開挖

10、：用兩臂鉆孔臺車鉆眼、裝藥爆破，地層較軟時亦可用挖掘機(jī)開挖安設(shè)錨桿和鋼筋網(wǎng)，必要時加設(shè)鋼支撐、噴射混凝土(2) 優(yōu)缺點及適用條件：有足夠的工作空間和相當(dāng)?shù)氖┕に俣?，上部開挖支護(hù)后，下部作業(yè)就較為安全，但上下部作業(yè)有一定的干擾。相對于全斷面法來說，長臺階法一次開挖的斷面和高度都比較小，只需配備中型鉆孔臺車即可施工。凡是在全斷面法中開挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅硬不要用底拱封閉斷面的情況，都可采用長臺階法。 用推鏟機(jī)將石碴推運到臺階下，再由裝載機(jī)裝入車內(nèi)運至洞外下半斷面開挖：用兩臂鉆孔臺車鉆眼、裝藥爆破、裝碴直接運至洞外安設(shè)邊墻錨桿(必要時)和噴混凝土用反鏟挖掘機(jī)開挖水溝，噴底部混凝土2. 短臺階法 臺

11、階長度小于5倍但大于11.5倍洞跨。上下斷面采用平行作業(yè)。 短臺階法的作業(yè)順序和長臺階相同 優(yōu)缺點及適用條件：短臺階法可縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時間，改善初次支護(hù)的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值，級圍巖都能采用，尤其運用于、級圍巖，是新奧法施工中經(jīng)常采用的方法。缺點是上臺階出碴時對下半斷面施工的干擾較大，不能全部平行作業(yè)?？刹捎瞄L皮帶機(jī)運輸上臺階的石碴；或設(shè)置由上半斷面過渡到下半斷面的坡道。過渡坡道的位置可設(shè)在中間，也可交替地設(shè)在兩側(cè)。過渡坡道法通用于斷面較大的雙線隧道中。 3 . 超短臺階法 臺階僅超前35m，只能采用交替作業(yè)。 (1) 超短臺階法施工作業(yè)順序 用一臺停在臺階下的長臂挖掘機(jī)

12、或單臂掘進(jìn)機(jī)開挖上半斷面至一個進(jìn)尺 安設(shè)拱部錨桿、鋼筋網(wǎng)或鋼支撐，噴拱部混凝土 用同一臺機(jī)械開挖下半斷面至一個進(jìn)尺。安設(shè)邊墻錨桿、鋼筋網(wǎng)或接長鋼支撐，噴邊墻混凝土(必要時加噴拱部混凝土) 開挖水溝、安設(shè)底部鋼支撐，噴底拱混凝土。灌注內(nèi)層襯砌(2)優(yōu)缺點及適用條件 由于超短臺階法初次支護(hù)全斷面閉合時間更短，更有利于控制圍巖變形。在城市隧道施工中，能更有效的控制地表沉陷。所以，超短臺階法適用于膨脹性圍巖和土質(zhì)圍巖，要求及早閉合斷面的場合。當(dāng)然，也適用于機(jī)械化程度不高的各類圍巖地段。缺點是上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時相互干擾較大生產(chǎn)效率較低，施工速度較慢。在軟弱圍巖中施工時，應(yīng)特別注意開挖

13、工作面的穩(wěn)定性，必要時可對開挖面進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)。 (三)分部開挖法 分部開挖法是將隧道斷面分部開挖逐步成型，且一般將某部超前開挖，故也可稱為導(dǎo)坑超前開挖法。分部開挖法可分為三種變化方案：臺階分部開挖法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，見圖6-6。1. 臺階分部開挖法(又稱環(huán)形開挖留核心土法) (1) 開挖面分部形式一般將斷面分成為環(huán)形拱部（圖6-6(a)中的1、2、3）、上部核心土4、下部臺階5等三部分。 (3) 優(yōu)缺點及適用條件能迅速及時地建造拱部初次支護(hù)，開挖工作面穩(wěn)定性好。核心土和下部開挖都是在拱部初次支護(hù)保護(hù)下進(jìn)行的，施工安全性好。這種方法適用于一般土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖中。 (2)

14、施工作業(yè)順序 用人工或單臂進(jìn)機(jī)開挖環(huán)形拱部?；蚋鶕?jù)斷面的大小，環(huán)形拱部又可分成幾塊交替開挖 安設(shè)拱部錨桿、鋼筋網(wǎng)或鋼支撐、噴混凝土 在拱部初次支護(hù)保護(hù)下，用挖掘機(jī)或單臂掘進(jìn)機(jī)開挖核心土和下臺階，隨時接長鋼支撐和噴混凝土、封底 根據(jù)初次支護(hù)變形情況或施工安排建造內(nèi)層襯砌2 . 單側(cè)壁導(dǎo)坑法(1) 開挖面分部形式 一般將斷面分成三塊：側(cè)壁導(dǎo)坑1、上臺階2、下臺階3，見圖6-6(b)。側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸應(yīng)本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機(jī)械設(shè)備和施工條件而定。 (2) 優(yōu)缺點及適用條件 單側(cè)壁導(dǎo)坑法是將斷面橫向分成3塊或4塊，每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導(dǎo)坑初次支護(hù)承載能力大，所以，單側(cè)壁導(dǎo)坑法適用

15、于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。圖6-6 臺階開挖形式 3. 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(又稱眼鏡工法) (1) 開挖面分部形式 一般將斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑1、上部核心土2、下臺階3 ，見圖6-6(c)。導(dǎo)坑尺寸擬定的原則同前，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。左、右側(cè)導(dǎo)坑錯開的距離，應(yīng)根據(jù)開挖一側(cè)導(dǎo)坑所引起的圍巖應(yīng)力重分布的影響不致波及另一側(cè)已成導(dǎo)坑的原則確定。 (2) 施工作業(yè)順序 開挖一側(cè)導(dǎo)坑，并及時地將其初次支護(hù)閉合 相隔適當(dāng)距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑，并建造初次支護(hù) 開挖上部核心土，建造拱部初次支護(hù)，拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初次支護(hù)上 (3) 優(yōu)缺點及適用條件當(dāng)隧道跨度很大，地表

16、沉陷要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差，單側(cè)壁導(dǎo)坑法難以控制圍巖變形時，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法?，F(xiàn)場實測表明，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然開挖斷面分塊多，擾動大，初次支護(hù)全斷面閉合的時間長，但每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全，但速度較慢，成本較高。 開挖下臺階，建造底部的初次支護(hù)，使初次支護(hù)全斷面閉合 拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護(hù) 建造內(nèi)層襯砌三線大跨隧道雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工(右上)運用“雙側(cè)壁導(dǎo)坑法”修建國內(nèi)第一大跨雙連拱的公路隧道最大開挖跨度32.6米的京珠高速公路五龍嶺隧道，1998年10月開工，1999年11月全隧

17、貫通（左下）國內(nèi)第一座海底儲氣工程汕頭lpg工程，1997年10月開工，1999年12月建成crd工法超淺埋大跨度施工技術(shù)大跨隧道軟弱圍巖施工 四、掘進(jìn)方式 隧道施工的掘進(jìn)方式是指對坑道范圍內(nèi)巖體的破碎挖除方式。常用的掘進(jìn)方式有鉆眼爆破掘進(jìn)、單臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)、人工掘進(jìn)三種掘進(jìn)方式。一般山嶺隧道最常用的是鉆眼爆破掘進(jìn)。 （一） 單臂掘進(jìn)機(jī)及人工掘進(jìn) 在軟質(zhì)巖石及土質(zhì)隧道中，為減少對圍巖的擾動，避免爆破震動對圍巖的破壞，可以采用單臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)。常用的單臂掘進(jìn)機(jī)是銑盤式采礦機(jī)。挖斗式挖掘機(jī)及鏟斗式裝渣機(jī)亦可以用于隧道掘進(jìn)。 在不能采用爆破掘進(jìn)的軟弱破碎圍巖和土質(zhì)隧道中，若隧道工程量不大，工期要求不太緊

18、，又無機(jī)械或不宜采用機(jī)械掘進(jìn)時，則可以采用人工掘進(jìn)。 （二 ）鉆眼爆破掘進(jìn) 鉆眼爆破掘進(jìn)即是用鑿巖機(jī)鉆孔，鉆孔內(nèi)裝填炸藥使坑道設(shè)計范圍內(nèi)的巖體爆破破碎的過程。它對圍巖的擾動破壞較大，有時由于爆破震動致使圍巖產(chǎn)生坍塌，故一般較適用于堅石、次堅石質(zhì)隧道。 1. 鉆眼機(jī)具 隧道工程中常使用的鑿巖機(jī)有風(fēng)動鑿巖機(jī)和液壓鑿巖機(jī)。其工作原理都是利用鑲嵌在鉆頭體前端的鑿刃反復(fù)沖擊并轉(zhuǎn)動破碎巖石而成孔。 ( 1 ) 鉆頭和鉆桿 鉆頭直接連接在鉆桿前端(整體式)或套裝在鉆桿前端(組合式)，鉆桿尾則套裝在鑿巖機(jī)的機(jī)頭上，鉆頭前端則鑲?cè)胗操|(zhì)高強(qiáng)耐磨合金鋼鑿刃。鉆頭構(gòu)造見圖6-7。圖6-7 鉆頭型式( 2 ) 風(fēng)動鑿巖

19、機(jī) 風(fēng)動鑿巖機(jī)俗稱風(fēng)鉆，主要是手持式氣腿鑿巖機(jī)，常采用yt310；yt24；7655；ytp26型等，它是以壓縮空氣的膨脹為驅(qū)動力。它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活方便，制造維修簡便，操作便利，造價較低，使用安全的優(yōu)點，見圖6-8。但壓縮空氣的供應(yīng)設(shè)備比較復(fù)雜，工人勞動強(qiáng)度大，機(jī)械效率低，能耗大，噪聲大。鑿巖速度比液壓鑿巖機(jī)低。 圖6-8 風(fēng)動鑿巖機(jī) ( 3 ) 液壓鑿巖機(jī) 液壓鑿巖機(jī)是以電力帶動高壓油泵，通過改變油路，使活塞往復(fù)運動，實現(xiàn)沖擊作用。其工作原理見圖6-9。 液壓鑿巖機(jī)與風(fēng)動鑿巖機(jī)比較，具有以下主要特點： 動力消耗少，能量利用率高。液壓鑿巖機(jī)動力消耗僅為風(fēng)動鑿巖機(jī)的1/31/2；能量利用

20、率，液壓的可達(dá)3040，風(fēng)動的僅有15 鑿巖速度快。液壓鑿巖機(jī)比風(fēng)動鑿巖機(jī)的鑿巖速度快50150。在花崗巖中純鉆進(jìn)速度可達(dá)170cm/min200cm/min 液壓鑿巖機(jī)的液壓系統(tǒng)設(shè)計配套合理，能自動調(diào)節(jié)沖擊頻率、扭矩、轉(zhuǎn)速和推力等參數(shù)，適應(yīng)不同性質(zhì)的巖石，以提高鑿巖功效，且潤滑條件好，各主要零件使用壽命較長 環(huán)境保護(hù)較好。液壓鉆的噪聲比風(fēng)鉆降低10db15db；液壓鉆也沒有像風(fēng)鉆那樣的排氣，工作面沒有霧氣和粉塵 液壓鑿巖機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，造價較高，重量大，附屬裝置較多，多安裝在臺車上使用 ( 4 ) 鑿巖臺車 將多臺鑿巖機(jī)安裝在一個專門的移動設(shè)備上，實現(xiàn)多機(jī)同時作業(yè)，集中控制，稱為鑿巖臺車。 鑿巖

21、臺車按其走行方式可分為軌道走行、輪胎走行式及履帶走行式；按其結(jié)構(gòu)形式可分為實腹式、門架式兩種。圖6-10是工程中應(yīng)用較多的實腹結(jié)構(gòu)輪胎走行的全液壓鑿巖臺車。圖6-10 鑿巖臺車(實腹、輪行)新型鑿巖臺車大型運輸車輛鑿巖臺車作業(yè)以鑿巖臺車為龍頭的單線隧道快速施工機(jī)械化作業(yè)線機(jī)械化出渣作業(yè)線機(jī)械化襯砌作業(yè)線以四臂鑿巖臺車為龍頭的雙線隧道無軌運輸機(jī)械化作業(yè)線機(jī)械化出渣作業(yè)線機(jī)械化襯砌作業(yè)線四臂鑿巖臺車作業(yè)2. 爆破材料 (1) 工程常用的炸藥 目前在隧道爆破施工中使用最廣的是硝銨類炸藥。硝銨類炸藥品種極多，但其主要成分是硝酸銨，占60以上，其次是梯恩梯或硝酸鈉(鉀)，占1015。在無瓦斯坑道中使用的

22、銨梯炸藥，簡稱為巖石炸藥，2號巖石炸藥就是最常用的一種；在有瓦斯坑道中使用的炸藥，簡稱為煤礦安全炸藥。 隧道爆破使用的炸藥一般均由廠制或現(xiàn)場加工成藥卷型式，藥卷直徑有32mm、35mm、4omm等，長度為150mm，而周邊光爆炸藥藥卷直徑一般為22mm、25mm，長度為200mm600mm，可按爆破設(shè)計的炸藥品種、裝藥結(jié)構(gòu)和用藥量來選擇使用。（2） 炸藥的性能 敏感度 炸藥在外界起爆能作用下發(fā)生爆炸反應(yīng)的難易程度 爆速 炸藥爆炸時爆轟在炸藥內(nèi)部的傳播速度 爆力 炸藥爆炸時對周圍介質(zhì)做功的能力 猛度 炸藥爆炸后對與之接觸的局部固體介質(zhì)的破碎程度，用以衡量炸藥的局部破環(huán)能力 殉爆距離 一個藥包爆炸

23、后，能引起與它不相接觸的鄰近藥包爆炸的最大距離稱為殉爆距離 管道效應(yīng)（3）起爆材料 起爆材料包括實施爆破時激發(fā)炸藥所需要的一系列起爆和傳爆材料，如導(dǎo)火索、雷管、導(dǎo)爆索、繼爆管、塑料導(dǎo)爆管等。 導(dǎo)火索與火雷管 導(dǎo)火索是用來點燃火雷管的配套材料，它能以較穩(wěn)定的速度連續(xù)傳遞火焰給火雷管，并使火雷管在火焰作用下爆炸的傳爆材料。通過導(dǎo)火索燃燒后噴出火星引爆的雷管，稱火雷管。火雷管是最簡單的一種雷管，見圖6-11。 電雷管 電雷管是用導(dǎo)電線傳輸電流使裝在雷管中的電阻發(fā)熱而引起雷管爆炸的。其結(jié)構(gòu)主要由一個電點火裝置和一個火雷管組合而成。 圖6-11 火雷管 圖6-12 瞬發(fā)電雷管 非電雷管與塑料導(dǎo)爆管塑料導(dǎo)

24、爆管 導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)的組成元件導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)由三部分元件所組成：起爆元件、連接元件和末端工作元件，如圖615所示。導(dǎo)爆索與繼爆管塑料導(dǎo)爆管非電起爆網(wǎng)絡(luò)圖615 導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)的組成元件簇聯(lián)網(wǎng)路 簇聯(lián)網(wǎng)路如同電爆的并聯(lián)網(wǎng)路一樣，把炮孔或藥包中非電毫秒雷管用一根導(dǎo)爆管延伸出來，然后把數(shù)根延伸出來的導(dǎo)爆管用連通管或傳爆雷管并在一起，如圖619 。圖619 并聯(lián)網(wǎng)路串聯(lián)網(wǎng)路 當(dāng)進(jìn)行排間微差起爆時，即同一排的炮孔安放同一段別的毫秒雷管，不同排安放不同段別雷管，每排炮孔連接常采取串聯(lián)，如圖620所示。 圖620 串聯(lián)網(wǎng)路并串聯(lián)網(wǎng)路并聯(lián)網(wǎng)路與串聯(lián)網(wǎng)路的結(jié)合組成并串網(wǎng)路，如圖621所示。圖621 并串聯(lián)網(wǎng)路復(fù)

25、式網(wǎng)路 為了確保起爆網(wǎng)路的準(zhǔn)爆可靠，為防止個別雷管或?qū)П芫鼙诿總€炮中，尤其每個藥包中安放兩個非電雷管，相應(yīng)地從炮孔或藥包中引出兩根導(dǎo)爆管，孔外連接的連通管或傳爆雷管也需要兩個，相應(yīng)的導(dǎo)爆管也為雙根即可。如圖622所示。圖622 復(fù)式并串聯(lián)網(wǎng)路 3. 爆破方法 隧道施工常用的爆破方法是炮眼爆破法。爆破方法要研究的問題主要是掏槽爆破技術(shù)、炮眼布置、炮眼參數(shù)以及裝藥起爆等。 ( 1 ) 預(yù)留變形量 考慮到開挖坑道后，圍巖因失去部分約束而產(chǎn)生向坑道方向的收縮變形，施工開挖輪廓線應(yīng)在設(shè)計開挖輪廓線的基礎(chǔ)上適當(dāng)加大，稱為預(yù)留變形量。 ( 2 ) 炮眼布置 炮眼布置首先應(yīng)確定施工開挖線，然后進(jìn)行炮眼布

26、置。隧道爆破通常將開挖斷面上的炮眼分區(qū)布置和分區(qū)順序起爆，逐步擴(kuò)大完成一次爆破開挖。分區(qū)的情況是：掏槽眼、輔助眼、周邊眼。a. 掏槽眼布置 根據(jù)坑道斷面、巖石性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造等條件，掏槽眼排列形式有很多種，總的可分成斜眼掏槽(圖6-24)和直眼掏槽(圖6-25)兩大類。圖6-24 斜眼掏槽形式圖6-25 直眼掏槽形式b. 輔助眼布置 輔助眼的作用是進(jìn)一步擴(kuò)大掏槽體積和增大爆破量，并為周邊眼創(chuàng)造有利的爆破條件。 c. 周邊眼布置 周邊眼的作用是爆破后使坑道斷面達(dá)到設(shè)計的形狀和規(guī)格。 ( 3 ) 光面爆破與預(yù)裂爆破技術(shù) a. 光面爆破 光面爆破，就是控制爆破的作用范圍和方向，使爆破后的巖面光滑平整，

27、防止巖面開裂，以減少超、欠挖和支護(hù)的工作量，增加巖壁的穩(wěn)固性，減少爆破的振動作用，進(jìn)而達(dá)到控制巖體開挖輪廓的一種技術(shù)。 b. 預(yù)裂爆破 預(yù)裂爆破實質(zhì)上也是光面爆破的一種型式，其爆破原理與光面爆破原理相同。只是在炮眼的爆破起爆順序上不同。光面爆破是先引爆掏槽眼，接著引爆輔助眼，最后才引爆周邊眼；而預(yù)裂爆破則是首先起爆周邊眼，使沿周邊眼的連心線炸出平順的預(yù)裂面。由于預(yù)裂爆破可以沿設(shè)計輪廓線裂出一條一定寬度的裂縫，這種裂隙一旦形成后，便在某種程度上保護(hù)著周圍巖體在主體爆破時不受其振動的作用影響。對圍巖的破壞比較輕微，對保持巖體的完整性有利，爆破后的開挖面整齊規(guī)則。在減輕對圍巖的擾動程度上，預(yù)裂爆破對

28、圍巖的保護(hù)作用較光面爆破更好一些。寶成復(fù)線高邊坡控制爆破技術(shù)深孔預(yù)裂爆破技術(shù) ( 4 ) 炮眼參數(shù) 炮眼參數(shù)包括炮眼直徑、炮眼數(shù)目和炮眼長度 ( 5 ) 單位炸藥消耗量 爆破一立方米原巖所需的炸藥重量稱為單位炸藥消耗量，通常以q（kg.m-3）表示。 ( 6 ) 裝藥結(jié)構(gòu) 裝藥結(jié)構(gòu)是指繼爆藥藥卷和起爆藥藥卷在炮眼中的布置形式。按其連續(xù)性則可分為連續(xù)裝藥、間隔裝藥和不偶合裝藥。 ( 7 ) 起爆及時差 ( 8 ) 爆破施工( 9 ) 影響爆破效果的因素 巖石介質(zhì)的爆破特性對爆破效果的影響 爆破參數(shù)與工藝對爆破效果的影響 自由面的大小與數(shù)量 最小抵抗線和炮孔密集系數(shù)的大小對爆破效果至關(guān)重要 裝藥結(jié)

29、構(gòu) 炮孔堵塞質(zhì)量 起爆順序 提高炸藥能量利用率 地質(zhì)條件對爆破作用的影響( 三) 施工中可能發(fā)生的問題及其對策 采用新奧法進(jìn)行隧道施工的過程中，在二次襯砌支護(hù)前，經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，如變形過大、開挖面不穩(wěn)定、涌水量增加、噴混凝土層脫離、錨桿斷裂等現(xiàn)象，必須采取一定的措施加以解決。 隧道施工中的開挖方式、方法和初期支護(hù)的多種類型及其組合是能夠適應(yīng)絕大多數(shù)的圍巖地質(zhì)條件和工程結(jié)構(gòu)條件的。在設(shè)計、施工過程中，若對圍巖性質(zhì)判斷不準(zhǔn)或情況不明，或噴射混凝土、打錨桿、立鋼支撐時間和方法有誤以及一些其它的不明原因，圍巖松動就會超過預(yù)計，經(jīng)常會出現(xiàn)不良變形甚至松弛坍塌等異?，F(xiàn)象。此時，應(yīng)根據(jù)觀察和量測結(jié)果找出

30、原因，對施工方法、支護(hù)時機(jī)、各支護(hù)參數(shù)等加以調(diào)整 。第三節(jié)第三節(jié) 超欠挖與塌方超欠挖與塌方一一 超挖與欠挖超挖與欠挖 以設(shè)計的隧道開挖輪廓線為基準(zhǔn)線，實際開挖獲得的斷面在基準(zhǔn)線以外的部分稱為超挖，在基準(zhǔn)線以內(nèi)的部分則稱為欠挖。這一概念可用圖6-32表示。 根據(jù)研究和調(diào)查的結(jié)果，影響超欠挖的因素可以歸納為以下幾點： 鉆孔精度 爆破技術(shù) 施工組織管理 測量放線 地質(zhì)條件變化 其他圖6-32 超挖與欠挖(一) 改變傳統(tǒng)觀念 在控制超欠挖技術(shù)的研究中，首先應(yīng)改變觀念，即 必需改變“寧超勿欠”的傳統(tǒng)觀點，樹立“少欠少超”的觀點。也就是說，應(yīng)容許一定程度的欠挖，例如，日本在隧道施工中，基本上容許概率為16

31、的欠挖。這樣就可以避免開挖輪廓線的無謂擴(kuò)大，而使超挖得以減少。鐵路隧道施工規(guī)范(tb10204-2000)規(guī)定：當(dāng)圍巖完整、石質(zhì)堅硬時，容許巖石個別突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入襯砌；侵入值應(yīng)小于襯砌厚度的1/3，并小于10cm；對噴錨襯砌應(yīng)不大于5cm。(二) 提高鉆孔技術(shù)水平 鉆孔精度對隧道超欠挖的影響主要是周邊炮孔的外插角、開口誤差e和一次爆破進(jìn)尺l（圖6-33），它們與超欠挖高度(h)有如下的關(guān)系：h= e + l tan( / 2) 由此可見，隨、l的增大，h增大；當(dāng)、l一定時，e作為一個獨立參數(shù)，當(dāng)e為正值時（即孔口位置在設(shè)計線外時），隨e的增加，h增加；而當(dāng)e為負(fù)值時，

32、隨e的減少，h則減少。圖6-33 周邊孔開口誤差的幾種情況(三) 爆破技術(shù)參數(shù)的合理匹配 表6-7是對國內(nèi)外100多座隧道的超欠挖統(tǒng)計結(jié)果。從統(tǒng)計中可以看出，即使采用控制爆破也仍然有相當(dāng)數(shù)量的隧道超欠挖量很大，但與普通爆破相比，超挖約降低47.3%。這與爆破方式、技術(shù)參數(shù)和器材有關(guān)。爆破方法平均超挖（cm）欠挖（cm）比較（）備注普通爆破38.70無統(tǒng)計100最大76cm控制爆破20.40無統(tǒng)計52.7最大37cm表6-7 爆破方法的比較 1. 爆破開挖方式 對應(yīng)開挖方法，爆破方式有：全斷面一次爆破、臺階法爆破、導(dǎo)洞先行擴(kuò)大爆破和預(yù)留光面層爆破等方式。 2. 爆破器材及主要參數(shù) (四) 現(xiàn)場施

33、工管理和組織 (五) 測量放線 (六) 地質(zhì)條件二二 坍方坍方 塌方是最為常見、比較典型的一種事故。 （一）發(fā)生坍方的主要原因1. 不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件2. 人為因素(二) 預(yù)防坍方的施工措施 1. 隧道開挖后，應(yīng)及時有效地完成噴錨支護(hù)或噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)，并應(yīng)考慮采用早強(qiáng)噴射混凝土、早強(qiáng)錨桿和鋼支撐支護(hù)措施等。在不良地質(zhì)、圍巖破碎地段，應(yīng)采取“先排水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤量測”的施工方法。 2. 加強(qiáng)坍方的預(yù)測 (三) 隧道坍方的處理措施 1. 查明原因，制定處理方案。發(fā)生坍方后，應(yīng)及時迅速處理 2. 先加固未坍塌地段，然后清除碴體，完成襯砌 (圖6-34) 3. 處理坍方的同時

34、，應(yīng)加強(qiáng)防排水工作。 4. 坍方地段的襯砌，應(yīng)視坍穴大小和地質(zhì)情況予以加強(qiáng)。 5. 采用新奧法施工的隧道或有條件的隧道，坍方后要加設(shè)量測點，增加量測頻率，根據(jù)量測信息及時研究對策。 圖6-34 大規(guī)模坍方處理實例示意圖 第四節(jié)第四節(jié) 隧道施工量測與信息反饋隧道施工量測與信息反饋 一 量測元件及儀器 (一) 百分表，千分表，撓度計 其表盤最小刻度值為0.01mm的稱為百分表，為0.001mm的稱千分表，為0.05mm并可連續(xù)讀數(shù)，量程無限大的稱為撓度計。 (二) 收斂計 坑道開挖后，隨著圍巖應(yīng)力重分布，坑道相對側(cè)壁的距離將產(chǎn)生變化，當(dāng)圍巖應(yīng)力趨于平衡時，這種變化將逐漸趨于穩(wěn)定，這一變化過程稱為“

35、收斂”，這種相對距離的量測稱為“收斂量測”。 常用的收斂計類型有如下幾種。 1. 重錘型收斂計(圖6-35)圖6-35重錘型鋼尺 2. 彈簧張力型收斂計(圖6-36) 3. 鋼絲扭距平衡型收斂計。這類收斂計主要特點是銦鋼絲的恒定拉力由其上的微型馬達(dá)來實現(xiàn)。當(dāng)銦鋼絲到恒定拉力數(shù)值時，馬達(dá)的轉(zhuǎn)子也由于達(dá)到一個恒定的扭距數(shù)值而自動停止。這時，通過讀數(shù)窗口讀出收斂讀數(shù)。這種收斂計的優(yōu)點是精度和自動化程度高使用方便，但造價和工藝要求高。圖6-36 彈簧式收斂計(三) 位移計 位移計有兩種類型，一類是機(jī)械式，另一類是電測式。其構(gòu)造是由定位裝置、位移傳遞裝置、孔口固定裝置、百分表或讀數(shù)儀等部分組成。圖6-3

36、7 機(jī)械式位移計1. 機(jī)械式鉆孔位移計2. 電阻式位移計 圖6-38 電阻式多點位移計(四)錨桿拉力計 錨桿拉力計主要用作錨桿拉拔實驗，由手動油泵和空心千斤頂，壓力表，油管組成。拉力計最大拉拔力可達(dá)400kn，上面可安裝百分表測千斤頂行程。(五) 鋼筋計 電磁感應(yīng)式鋼筋計又稱鋼弦式鋼筋計，這種鋼筋計的構(gòu)造不太復(fù)雜，性能亦較穩(wěn)定，耐久性較強(qiáng)，其直徑能較接近設(shè)計錨桿直徑，經(jīng)濟(jì)性較好，是一種比較有發(fā)展前途的鋼筋計(圖6-39)。圖6-39 鋼弦式量測錨桿 (六)巖土壓力盒 對支護(hù)的內(nèi)應(yīng)力及其與圍巖接觸應(yīng)力的量測可采用盒式壓力傳感器(稱壓力盒)進(jìn)行測試。將壓力盒埋設(shè)于混凝土內(nèi)的測試 部位及支護(hù)一圍巖接

37、觸面的測試部位，則壓力盒所受壓力即為該部位(測點)應(yīng)力。 壓力盒有兩種傳感方式，一種是變磁阻調(diào)頻式，另一種是液壓式。 (五) 隧道激光斷面測量儀 目前國內(nèi)應(yīng)用較多的此類儀器有鐵二局的非接觸自動坐標(biāo)（taps）激光斷面儀，鐵道部的sjc1型激光斷面儀，地礦部探礦工藝所的dmyi激光斷面儀，北京光電技術(shù)研究所的bjsd-2激光隧道限界檢測儀。深圳地鐵第三方監(jiān)控量測礦山法地鐵施工爆破振動監(jiān)測圖6-40 壓力盒二 現(xiàn)場監(jiān)控量測設(shè)計 作為了解圍巖變化動態(tài)的重要手段施工監(jiān)測是直接為支護(hù)設(shè)計和施工決策服務(wù)的。但能否達(dá)到這個目的，就要看施工監(jiān)測的設(shè)計和安排是否合理。它包括：選擇和確定量測手段和項目；測點布置；

38、量測頻率；制定實施計劃等。(一) 現(xiàn)場監(jiān)控量測的項目 (二) 現(xiàn)場監(jiān)控量測項目的選擇 我國鐵路部門制定的新奧法設(shè)計施工指南中，根據(jù)圍巖條件確定量測項目，量測項目選擇時可以此為參考，見表6-10。 (三) 監(jiān)控量測計劃的制定 現(xiàn)場監(jiān)控量測計劃應(yīng)綜合施工、地質(zhì)、測試、等方面的意見，由設(shè)計人員完成。量測計劃應(yīng)根據(jù)隧道地質(zhì)地形條件、支護(hù)類型和參數(shù)，施工方法和其它有關(guān)條件制定。表6-10 各類圍巖條件下量測項目的重要性1. 地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察 地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察包括工作面觀察和支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果觀察。2. 測試斷面、測線、測點、測孔的布設(shè)測試斷面有兩種，一是單一測試斷面，二是綜合測試斷面。(1)拱頂下沉

39、和周邊位移一般布設(shè)在同一斷面，其測試斷面間距可按錨噴支護(hù)技術(shù)規(guī)范(gbj8685)規(guī)定，見表6-11，其中b為洞室跨度。(2)地表下沉量測與埋深關(guān)系很大，其測試斷面間距可參照表6-12執(zhí)行。(3)其它量測項目一般都可布置在綜合測試斷面上，常稱為代表性測試斷面，其斷面間距和數(shù)量視具體需要而定。在一般圍巖條件下，200m500m設(shè)一個斷面。 表6-11 拱頂下沉、周邊位移測試斷面間距表6-12 地表下沉測試斷面間距2周邊位移的測線布置 坑道周邊相對位移的測線可參照表6-13及圖6-42布置。表6-13 周邊位移測線數(shù)圖6-42 周邊位移測線布置 4圍巖內(nèi)位移的測孔布置 圍巖內(nèi)部相對位移的測孔，一般

40、與周邊位移測線相應(yīng)布置，以便使兩項測試結(jié)果能夠互相驗證，協(xié)同分析和應(yīng)用(圖6-43)。圖6-43 圍巖內(nèi)部位移測孔布置5量測軸力的錨桿布置 量測錨桿中的變形，求出錨桿軸力廣州地鐵公園前站錨索應(yīng)力量測內(nèi)昆線青山隧道襯砌 無損檢測6襯砌應(yīng)力 襯砌應(yīng)力量測是為了研究一次襯砌或二次襯砌內(nèi)的應(yīng)力分布以及外荷載情況，作為分析和評定安全性的依據(jù)。(圖6-44)圖6-44 噴層應(yīng)力量測點布置7地表、地中沉降的測點布置 淺埋隧道開挖時必然引起地面沉陷，量測的目的是了解地面下沉范圍、量值；地面及地中下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律；地面及地中下沉穩(wěn)定的時間。 地表、地中沉降測點，主要應(yīng)布置在洞室中軸線上方的地表或地中(鉆孔

41、中)，在主點的橫向上也應(yīng)布置必要數(shù)量的測點。另外，在沉降區(qū)以外還應(yīng)設(shè)置測點作為參照(圖6-45)。圖6-45 地表下沉量測范圍及地中沉降測點布置8聲波測孔布置 洞內(nèi)彈性波速度測定，主要是在隧道洞內(nèi)側(cè)壁發(fā)射地震波，而后記錄該地震波，說明傳播(屈折波)的狀況，并推斷圍巖的性質(zhì)。與凈空位移、地中位移的測定結(jié)果一起可以評價松弛區(qū)的范圍。(圖6-46)圖6-46 聲波測試孔布置 (四) 測試頻率 收斂量測和供頂下沉量測的測試頻率主要根據(jù)位移速度和離開挖面距離而定，可參閱表6-14，若兩者不一致時，原則上采用頻率高的。 表6-14 量測頻率（五）原始記錄及量測資料整理（六）數(shù)據(jù)處理 每次收斂量測后，均應(yīng)對

42、量測斷面內(nèi)每條測線分別回歸分析，求出各自回歸精度最高的收斂時間回歸方程和收斂距開挖面距離回歸方程。以推算最終位移和掌握位移變化規(guī)律。 （七）用收斂量測結(jié)果判斷隧道的穩(wěn)定性 評定地下結(jié)構(gòu)的安全指標(biāo)是地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 地下結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性判斷有二個方面，初期支護(hù)后的穩(wěn)定性判斷，據(jù)此確定二次支護(hù)施工時間。洞周總收斂量，在規(guī)定允許值之內(nèi)，且不大于預(yù)留變形量，據(jù)此判斷結(jié)構(gòu)不會侵入限界。如鐵路隧道新奧法指南中規(guī)定了設(shè)計允許相對位移值，見表6-15。隧道周邊任意點的實測相對位移值或用回歸分析推算的最終位移值均應(yīng)小于表6-15所列數(shù)值。圍 巖類 別 覆 蓋 厚 度（m）類.類.類.表6-15 隧道周邊允許相對位

43、移值（%）注：相對位移值系指實測值與可測點距離之比，或拱頂位移 實測值與隧道寬度之比。 脆性圍巖取表中較小值，塑性圍巖取表中較大值。 、類圍巖可按工程類比原理選定允許值范圍。三 量測數(shù)據(jù)的反饋 信息反饋的目的，就是進(jìn)行施工管理和調(diào)整支護(hù)設(shè)計，以確保施工的安全性和設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性。 (一) 施工管理 量測的動態(tài)管理分為“量”和“質(zhì)”2個方面，凡可以用數(shù)字大小表述的量測項目，歸結(jié)為“量”的管理，如周邊位移、拱頂下沉、錨桿軸力等。 (二) 信息反饋修正設(shè)計 信息反饋修正設(shè)計的內(nèi)容：施工方法變更的建議；施工工序的更改；預(yù)留變形量的修改或確認(rèn)；設(shè)計參數(shù)的修改或確認(rèn)；采用輔助施工措施的建議。(三) 反分析計算

44、 第五節(jié)第五節(jié) 其它施工方法其它施工方法一、明挖法 明挖法是從地表面向下開挖，形成露天的基坑，然后在基坑中修筑襯砌，敷設(shè)外貼式防水層，最后用土回填。 明挖法施工中，基坑的開挖方式常用的有如下幾種：（一） 放坡開挖 適用于隧道埋深較淺、地勢、地面空曠，土質(zhì)穩(wěn)定，地下水位較低的情況。此法機(jī)械化程度高，施工速度快，質(zhì)量也易得到保證。 圖 6-47 放坡開挖法（二）支護(hù)開挖法 基坑的支護(hù)開挖法是將基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入基坑底部以下，開挖到設(shè)計標(biāo)高后，再進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。視邊坡的穩(wěn)定性，基坑內(nèi)即可設(shè)置支撐，也可不設(shè)。 1. 基坑內(nèi)無支撐(圖6-48) 2. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐當(dāng)基坑深度較大，開挖時除采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)外

45、，還常采用支撐加強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)以抵抗較大的側(cè)壓力。支撐分為水平支撐、斜支撐以及采用錨桿加固圍護(hù)結(jié)構(gòu)。 圖6-48 懸臂支護(hù)開挖法(1) 水平支撐 水平支撐常用的形式有橫撐和角撐(圖6-49)，基坑拐角或斷面變化處用角撐，其它一般用橫撐。采用水平支撐的優(yōu)點是：墻體水平位移??；安全可靠，開挖深度不受限制；但要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平面形狀比較規(guī)則，以矩形為最佳。開挖基坑寬度較大時，支撐應(yīng)加設(shè)中間支柱來保持其穩(wěn)定性。中間支柱應(yīng)在開挖前按設(shè)計位置作好。 圖6-49水平支撐開挖支護(hù)(a)立面圖 (b)平面圖(2)斜支撐 (圖6-50) 斜支撐是在基坑橫向?qū)挾容^大或形狀不規(guī)則，不便使用水平支撐時采用的支撐形式。采用斜支

46、撐時，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部水平位移比較大，易引起基坑外地面及附近建筑下沉，對沉降要求嚴(yán)格的地段應(yīng)十分慎重，因此基坑開挖深度也受到一定限制。 3. 錨桿(圖6-51) 錨桿是一種設(shè)在基坑外的支撐。一般由錨頭、拉桿和錨固體三個基本部分組成。錨頭錨固在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上。錨固體在巖石中的為巖石錨桿，在土層中的為土層錨桿?；娱_挖時，作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)應(yīng)力可由錨桿與巖土之間產(chǎn)生的作用力來平衡。錨桿是受拉桿件，可采用高強(qiáng)鋼索，充分發(fā)揮其抗拉性能。圖6-50 斜支撐立面圖 圖6-51錨桿立面圖（三）地下連續(xù)墻法 地下連續(xù)墻分為現(xiàn)澆地下連續(xù)墻、預(yù)制地下連續(xù)墻、排樁地下連續(xù)墻 。地下連續(xù)墻法的優(yōu)缺點：施工時不產(chǎn)生大量噪音和

47、震動，墻體剛度大、防滲性能好，能適應(yīng)軟土地質(zhì)條件，工程施工對周圍土體擾動小，灌注混凝土無需模板，節(jié)省木板和勞力。但須隨地質(zhì)條件選用不同的挖槽機(jī)械，成本高，泥漿等措施穩(wěn)定槽壁處理麻煩。1. 現(xiàn)澆地下連續(xù)墻 (圖6-52)圖6-52 現(xiàn)澆地下連續(xù)墻2. 預(yù)制地下連續(xù)墻 3. 排樁地下連續(xù)墻(1) 鉆沖孔排樁地下連續(xù)墻 (圖6-53)。( 2 ) 挖 孔 排 樁 地 下 連 續(xù) 墻 (圖6-54)圖6-53 鉆沖孔排樁地下連續(xù)墻圖6-54挖孔排樁地下連續(xù)墻施工平面簡圖a)樁孔護(hù)壁開挖；b)成樁；c)樁間開挖應(yīng)用各種圍擋結(jié)構(gòu)（連續(xù)墻、挖孔樁、鉆孔樁）修建的國內(nèi)最 大的地鐵車站廣州地鐵公園前車站二、蓋挖

48、法 蓋挖法是先蓋后挖，即先以臨時路面或結(jié)構(gòu)頂板維持地面暢通再向下施工。蓋挖法施工主要有以下兩種類型：蓋挖順作法；蓋挖逆作法。支擋柱(墻) 路面蓋板 上段開挖 埋設(shè)物防護(hù) 主體開挖 修筑結(jié)構(gòu)物 恢復(fù)埋設(shè)物 回填 拆除路面蓋板拔除支擋樁或拆除支擋墻頭部恢復(fù)路面圖 6-55 蓋挖順作法施工程序圖 蓋 挖 法 施 工的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)的水平位移?。唤Y(jié)構(gòu)板作為基坑開挖的支撐，節(jié)省了臨時支撐；縮短占道時間，減少對地面干擾；受外界氣候影響小。其缺點是：出土不方便；板墻柱施工接頭多，需進(jìn)行防水處理；工效低，速度慢；結(jié)構(gòu)框架形成之前，中間立柱能夠支承的上部荷載有限。a)施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)、中間支撐柱；b)澆筑頂板、向下挖

49、土；c)澆筑負(fù)1層板、邊墻柱，后挖土；d)澆筑底板、邊墻、柱 。 圖 6-56 蓋挖逆作法施工程序圖第一次采用“條形基礎(chǔ)蓋挖逆筑法”修建城市地鐵車站北京地鐵天安門東站，1992年12月開工，1996年1月主體完工，榮獲北京市優(yōu)質(zhì)工程長城杯獎，國家建筑工程魯班獎，中國土木工程（詹天佑）大獎三、掘進(jìn)機(jī)法 隧道掘進(jìn)機(jī)(簡稱tbm)是一種機(jī)械化的隧道掘進(jìn)設(shè)備。是利用掘進(jìn)機(jī)切削破巖，開鑿隧道的施工方法。掘進(jìn)機(jī)施工有著鉆爆法施工不可比擬的優(yōu)點。 采用掘進(jìn)機(jī)開挖隧道，具有一次成洞；洞壁光滑；施工質(zhì)量好；速度快；勞動條件好；對圍巖的損傷小，幾乎不產(chǎn)生松弛，掉塊、崩塌的危險小，支護(hù)的工作量；超挖小、襯砌也??；震

50、動、噪音小、對周圍的居民和結(jié)構(gòu)物的影響小等一系列優(yōu)越性。 隧道掘進(jìn)機(jī)的缺點：機(jī)械的購置費和運輸、組裝解體等的費用高，機(jī)械的設(shè)計制造時間長，初期投資高；施工途中不能改變開挖直徑；掘進(jìn)機(jī)施工方式一經(jīng)確定，就不可能像鉆爆法施工那樣自由變更施工方法，難于適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)變化情況，對斷層、破碎帶和軟弱層，掘進(jìn)困難。開挖斷面的大小、形狀變更困難。 目前使用的tbm有敞開式、護(hù)棚式、護(hù)盾式等類型，在地質(zhì)條件較好時，多采用敞開式。圖6-57為護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖。圖6-57護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖。 圖6-57護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖。 圖6-57 護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)示意圖圖6-58 刀盤示意圖敞開式tbm循環(huán)掘進(jìn)示于圖6-59。圖6-5

51、9 掘進(jìn)機(jī)循環(huán)工作示意圖 圖6-60所示為一種典型的巖石隧道掘進(jìn)機(jī)。切削頭是焊接鋼結(jié)構(gòu)，通常向前呈弧面凸出，在凸面上按最佳切削作用和根據(jù)不同區(qū)域要求的間距布置切削刀具；它可以承受巨大的推力和扭矩。在切削頭的邊緣有一系列鏟斗，破巖后的石碴由鏟斗鏟起，旋轉(zhuǎn)至頂部導(dǎo)入輸送機(jī)系統(tǒng)，再運出洞外。圖6-60 巖石隧道掘進(jìn)機(jī)圖6-61 隧道掘進(jìn)機(jī)施工場面示意圖四、盾構(gòu)法 盾構(gòu)實質(zhì)上就是軟土隧道掘進(jìn)機(jī)。不過，它既可能是機(jī)械開挖，也可能是人工開挖。它既是一種施工機(jī)具，又是一個強(qiáng)有力的臨時支撐結(jié)構(gòu)。在盾殼的保護(hù)下，既可進(jìn)行開挖，又能進(jìn)行襯砌；采用盾構(gòu)施工，具有不影響地面交通、沒有振動、對地面鄰近建筑物危害較?。皇?/p>

52、工費用不受埋深的很大影響；在土質(zhì)差、水位高的地方建設(shè)埋深較大的隧道，盾構(gòu)法有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性等優(yōu)點。 盾構(gòu)由盾殼、推進(jìn)機(jī)構(gòu)、取土機(jī)構(gòu)、拼裝或現(xiàn)澆襯砌機(jī)構(gòu)以及盾尾等部分組成(圖6-62)。 盾構(gòu)的類型可以從不同的方面進(jìn)行分類。1. 按開挖方式： 手掘式盾構(gòu)，開挖和出土可用人工進(jìn)行 半機(jī)械式盾構(gòu)，大部分的開挖工作和出土由機(jī)械進(jìn)行圖6-62 盾構(gòu)的組成 機(jī)械式盾構(gòu)，從開挖到出土均采用機(jī)械2. 按開挖面的支護(hù)方式： 無固定支護(hù)式的盾構(gòu) 固定機(jī)械支護(hù)式盾構(gòu) 工作面近旁帶有氣壓室的盾構(gòu) 泥水加壓式盾構(gòu) 土壓式盾構(gòu) 盾構(gòu)法的施工過程在隧道某段的一端建造豎井或基坑，以供盾構(gòu)安裝就位，盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁

53、開孔出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計軸線，和向另一豎井或基坑的設(shè)計孔洞推進(jìn)盾構(gòu)掘進(jìn)相當(dāng)于裝配式襯砌的一環(huán)長度 千斤頂頂在已拼裝好的管片上，使盾構(gòu)前進(jìn) 縮回千斤頂 用舉重設(shè)備拼裝管片襯砌，同時在開挖面進(jìn)行開挖圖6-65為盾構(gòu)的施工概貌圖6-65 盾構(gòu)的施工概貌盾構(gòu)法的施工過程盾構(gòu)機(jī)施工成型的廣州地鐵越三區(qū)間大噸位龍門吊管片生產(chǎn)管片養(yǎng)生五、沉管法 全名叫預(yù)制管段沉埋法，它是用來修筑穿越江河、港灣、海峽的水底隧道的方法之一。 此法的要點是先在船塢中或船臺上預(yù)制隧道管段，它可以是鋼殼混凝土的，也可以是鋼筋混凝土的，管段的長度一般為60100m。然后兩端用臨時封墻密閉，浮放在水中，用拖輪拖運到設(shè)計的隧道位置上，在

54、此以前，已經(jīng)在預(yù)定的隧址處用水下施工挖好溝槽，整好地基。接著往管段里灌水，使之下沉至預(yù)定的標(biāo)高，并將沉放就位的各節(jié)管段在水下連接起來，再在隧道上覆土回填。最后抽出隧道內(nèi)的水，拆除管段的密封墻，完成內(nèi)部裝修。 圖6-66是一般沉埋管段水底隧道的縱斷面圖。 圖6-67是沉埋管段的橫斷面圖，鐵路隧道多用圓形斷面，因其頂部可用來懸掛供電接觸網(wǎng)。而公路隧道則多用矩形斷面，因為公路隧道多數(shù)是多車道的，圓形斷面不經(jīng)濟(jì)。圖6-66沉埋管制作技術(shù)圖6-67 沉埋管段橫斷面圖 沉管隧道的基礎(chǔ)處理主要是墊平基槽底部，其處理方法按墊平的途徑不同有很多種，從基礎(chǔ)處理的發(fā)展趨勢，主要有四種：刮鋪法、噴砂法、壓注法和樁基法

55、。1. 刮鋪法：刮鋪法在管段沉放前進(jìn)行，又稱先鋪法。在管段沉放前采用專用的刮鋪船上的刮板在基槽底刮平鋪墊材料(粗砂或碎石或砂礫石)作為管段基礎(chǔ)(圖6-68)。1-砂石墊層；2-駁船組；3-車駕；4-桁架及軌道；5-刮板；6-錨塊圖6-68 刮鋪法2. 噴砂法：噴砂法和壓注法在管段沉放后進(jìn)行，又稱后填法。噴砂法(圖6-69)是從水面上用砂泵將砂、水混合料通過伸人管段底下的噴管向管段底噴注，填滿空隙。 1-噴砂管；2-回吸管圖6-69 噴砂法3. 壓注法：壓注法(圖6-70)是在管段沉放后向管段底面壓注水泥砂漿或砂，作為管段基礎(chǔ)，根據(jù)壓注材料不同分成壓漿法和壓砂法兩種。4. 樁基法：樁基法(圖6-

56、71)主要用于特別軟弱地基1-碎石墊層；2-砂、石封欄；3-壓漿孔；4-壓入砂漿圖6-70 壓注法1-基樁；2-碎石；3-水下混凝土；4-砂石墊層圖6-71 樁基法第一次運用沉埋管段技術(shù)建成的寧波甬江水底隧道 六、頂進(jìn)法 在修建城市人行通道或地下鐵道穿越地面鐵路(或公路)或地下管道穿越河流的立交工程中，可采用頂進(jìn)法施工。它的特點是在保證地面交通安全運行或不影響地面狀態(tài)的同時，在地面以下工作坑內(nèi)將預(yù)制好的鋼筋混凝土箱形框架(箱涵)，用機(jī)械力量頂入地層中，成為一個地下結(jié)構(gòu)建筑物。 頂進(jìn)法是這類方法的總稱。它可分為頂入法(后頂法)、中繼間法、牽引法、對頂法、頂拉法、對拉法等。目前，施工時常用的方法為

57、頂入法和中繼間法。1. 頂入法(圖6-72)。 1-后背；2-鋼樁；3-后背梁；4-千斤頂；5-底版；6-箱涵；7-刃角；8-線路圖6-72 頂進(jìn)法2. 中繼間法。當(dāng)箱涵較長時，可將其分成若干節(jié)，用中繼間法頂進(jìn)。如圖6-73所示圖6-73 中繼間法 采用中繼間法頂進(jìn)的箱涵，預(yù)制時可布置成并列式或串聯(lián)式兩種。 并列式如圖6-74a所示。串聯(lián)式如圖6-74b所示。 （a）串聯(lián)式（b）并聯(lián)式圖 6-74 箱涵的布置形式 七、淺埋暗挖法（左上）第一次采用“淺埋暗挖柱洞逆筑法”修建城市地鐵車站北京地鐵天安門西站，1992年12月開工，1998年10月主體完工，榮獲北京市優(yōu)質(zhì)工程長城杯獎，國家建筑工程魯班

58、獎，中國土木工程（詹天佑）大獎（右下）第一次采用“淺埋暗挖法”修建城市地鐵北京地鐵復(fù)興門折返線，1986年8月開工，1987年8月建成，榮獲國家優(yōu)秀設(shè)計金獎，國家科技進(jìn)步二等獎，北京市科技進(jìn)步一等獎第 一 次 采 用“淺埋暗挖柱洞法”修建城市地鐵大跨車站試驗段北京地鐵地下車站試驗段，榮獲北京市科技進(jìn)步二等獎第六節(jié)第六節(jié) 隧道施工過程中的地下水控制隧道施工過程中的地下水控制 地下工程防水的功能要求是，采用有效、可靠的防水材料和技術(shù)措施，保證建筑物某些部位免受水的侵入和不出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，保護(hù)建筑物具有良好、安全的使用環(huán)境、使用條件和使用年限。因此，地下工程防水技術(shù)在地下工程中占有重要地位。 由于地

59、下建筑所處位置的不同，所遇到的地下水的類型和埋藏條件也不相同，因此必須針對地下水存在特點，采取“排、隔、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，達(dá)到防水可靠，經(jīng)濟(jì)合理的目的。 排，就是采取措施降低地下水，或?qū)⒌乇硭鑼?dǎo)排除以及人為設(shè)置排水系統(tǒng)，將地下水排出隧道 隔，就是利用不透水或弱透水材料，將地下水隔絕在建筑空間之外 堵，就是采取措施封堵防水結(jié)構(gòu)或防水構(gòu)造破壞處(孔隙、裂縫等)的滲漏以及預(yù)制構(gòu)件接縫處的密封措施水 (一) 排水措施 常用的結(jié)構(gòu)排水設(shè)施有：盲溝泄水孔排水溝。而在施工期間，則應(yīng)考慮施工排水。施工排水應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)排水進(jìn)行。 1施工排水 施工排水包括洞外排水和洞內(nèi)排水兩部分 (1)洞外排

60、水 主要是做好洞口的防洪和排水設(shè)施，防止雨季到來時山洪或地面水倒流入洞。對于斜井、 豎井尤應(yīng)多加注意。其次是將與地下水有補(bǔ)給關(guān)系的洼地、溝縫用粘土回填密實，并施作截水溝截流導(dǎo)排。(2)洞內(nèi)排水 洞內(nèi)水主要來源于地下水和施工用水。對于有污染性的施工用水，還應(yīng)按環(huán)境保護(hù)要求經(jīng)凈化處理后方能排人河流。 洞內(nèi)排水方式，根據(jù)路線坡度情況可分為兩種： 順坡排水 即進(jìn)洞上坡，一般只需按路線設(shè)計坡度(不小于0.5)，在坑道一側(cè)挖出縱向排水溝，水即可以沿溝順坡排出洞外。 反坡排水 即進(jìn)洞下坡，此時水向工作面匯集，需用抽水機(jī)排水。排水有兩種方式：第一種是分段開挖反坡側(cè)溝，在側(cè)溝每一分段上設(shè)一集水坑，用抽水機(jī)把水排