土木工程施工之隧道施工

1、 第7章 隧道施工土木工程施工7.1 隧道施工概述第7章 隧道施工7.1.1.隧道施工技術(shù)和管理需要解決問(wèn)題（1）隧道施工技術(shù)主要研究的問(wèn)題 各種隧道施工方法所需的技術(shù)方案和措施（如測(cè)量、掘進(jìn)、開(kāi)挖出土、支護(hù)和襯砌）； 隧道穿越特殊地質(zhì)地段時(shí)（如膨脹土、黃土、溶洞、塌方、流沙、高地溫、巖爆、瓦斯地層等）的施工手段； 隧道施工過(guò)程中的通風(fēng)、防塵、防有害氣體及照明、風(fēng)水電作業(yè)的方式方法和對(duì)圍巖變化的量測(cè)監(jiān)控方法。（2）隧道施工組織主要研究的問(wèn)題 解決施工組織設(shè)計(jì)（如施工方案的選擇、施工技術(shù)措施、場(chǎng)地布置、進(jìn)度控制、材料供應(yīng)、勞力及機(jī)具安排等）和施工中的技術(shù)管理、計(jì)劃管理、質(zhì)量管理、經(jīng)濟(jì)關(guān)理、安全管

2、理。7.1 隧道施工概述第7章 隧道施工7.1.2.隧道施工方法的分類(lèi)按地質(zhì)條件分：（1）山嶺隧道施工方法 礦山法（鉆爆法）傳統(tǒng)礦山法、新奧法 掘進(jìn)機(jī)法（2）淺埋及軟土隧道施工方法 明挖法、地下連續(xù)梁、蓋挖法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法（3）水底隧道施工方法 沉埋法、盾構(gòu)法7.1 隧道施工概述第7章 隧道施工7.1.2.隧道施工方法的分類(lèi)按作業(yè)方式分：明挖法 暗挖法 傳統(tǒng)礦山法新奧法鉆爆法掘進(jìn)機(jī)法盾構(gòu)法頂進(jìn)法基坑開(kāi)挖法蓋挖法沉管法非鉆爆法逆筑法順筑法7.2 隧道施工典型工法明挖施工7.2.1 明挖施工 基坑開(kāi)挖基坑支護(hù)方法（1）陸地段：采用鉆孔灌注樁垂直支護(hù)加砼內(nèi)撐，止水采用水泥土攪拌樁帷幕。采用SM

3、W(Soil Mixing Wall, 勁性水泥土攪拌連續(xù)墻)工法垂直支護(hù)加鋼管內(nèi)撐。（2）湖底段：采用放坡大開(kāi)挖，采用水泥土攪拌樁加旋轉(zhuǎn)土釘支護(hù)新技術(shù)等第7章 隧道施工7.2 隧道施工典型工法明挖施工7.2.1 明挖施工 基坑開(kāi)挖實(shí)例第7章 隧道施工南京玄武湖隧道、武漢東湖隧道為城市湖底隧道，均采用淺埋明挖法施工東湖隧道施工7.2 隧道施工典型工法明挖施工7.2.2 明挖施工 蓋挖施工蓋挖法是先蓋后挖，即先以臨時(shí)路面或結(jié)構(gòu)頂板維持地面暢通再向下施工。第7章 隧道施工7.2 隧道施工典型工法明挖施工7.2.2 明挖施工 蓋挖施工 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)的水平位移小，結(jié)構(gòu)板作為基坑開(kāi)挖的支撐，節(jié)省了臨時(shí)支撐

4、，縮短占道時(shí)間，減少地面干擾，受外界氣候影響小。 缺點(diǎn)出土不方便，板墻柱施工接頭多需防水處理，結(jié)構(gòu)框架形成前中間立柱能夠支承上部荷載有限。第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法暗挖施工（1）基本作業(yè)內(nèi)容掘進(jìn)、出渣、支護(hù)、襯砌（2）輔助作業(yè)內(nèi)容施工通風(fēng)與防塵施工排水與供水供電與照明壓縮空氣供應(yīng)第7章 隧道施工隧道施工掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)教學(xué)片7.3.1 隧道施工基本內(nèi)容7.3 隧道施工典型工法暗挖施工7.3.2 暗挖施工 鉆爆法（1）傳統(tǒng)礦山法（Mine Tunnelling Method）指的是用開(kāi)挖地下坑道的作業(yè)方式修建隧道的施工方法。 施工時(shí)，將整個(gè)斷面分部開(kāi)挖至設(shè)計(jì)輪廓，并隨之修筑襯砌。根據(jù)

5、圍巖穩(wěn)定程度，在需要時(shí)應(yīng)邊開(kāi)挖邊支護(hù)。分部開(kāi)挖時(shí)，斷面上最先開(kāi)挖導(dǎo)坑，再由導(dǎo)坑向斷面設(shè)計(jì)輪廓進(jìn)行擴(kuò)大開(kāi)挖。分部開(kāi)挖主要是為了減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，分部的大小和多少視地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸、支護(hù)類(lèi)型而定。在堅(jiān)實(shí)、整體的巖層中，對(duì)中、小斷面的隧道，可不分部而將全斷面一次開(kāi)挖。如遇松軟、破碎地層，須分部開(kāi)挖，并配合開(kāi)挖及時(shí)設(shè)置臨時(shí)支撐，以防止土石坍塌。第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法暗挖施工7.3.2 暗挖施工 鉆爆法（1）傳統(tǒng)礦山法（Mine Tunnelling Method）指的是用開(kāi)挖地下坑道的作業(yè)方式修建隧道的施工方法。 施工時(shí)，將整個(gè)斷面分部開(kāi)挖至設(shè)計(jì)輪廓，并隨之修筑襯砌。根據(jù)圍巖穩(wěn)

6、定程度，在需要時(shí)應(yīng)邊開(kāi)挖邊支護(hù)。分部開(kāi)挖時(shí)，斷面上最先開(kāi)挖導(dǎo)坑，再由導(dǎo)坑向斷面設(shè)計(jì)輪廓進(jìn)行擴(kuò)大開(kāi)挖。分部開(kāi)挖主要是為了減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，分部的大小和多少視地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸、支護(hù)類(lèi)型而定。在堅(jiān)實(shí)、整體的巖層中，對(duì)中、小斷面的隧道，可不分部而將全斷面一次開(kāi)挖。如遇松軟、破碎地層，須分部開(kāi)挖，并配合開(kāi)挖及時(shí)設(shè)置臨時(shí)支撐，以防止土石坍塌。第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.2 暗挖施工 鉆爆法（2）新澳法（New Austrian Tunnelling Method） 新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖的自承能力為基點(diǎn)，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，控制圍

7、巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)的量測(cè)、監(jiān)控來(lái)指導(dǎo)隧道施工和地下工程設(shè)計(jì)施工的方法和原則。 特點(diǎn)：是采用光面爆破；以錨噴作一次支護(hù)，必要時(shí)加鋼拱支架；根據(jù)圍巖地壓及變形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，再合理進(jìn)行二次支護(hù)；對(duì)軟巖強(qiáng)調(diào)封底。 第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.2 暗挖施工 鉆爆法（2）新澳法（New Austrian Tunnelling Method）。 新奧法原理： 充分利用圍巖的自承能力和開(kāi)挖面的空間約束作用，采用以錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時(shí)對(duì)圍巖進(jìn)行加固，約束圍巖的松弛和變形，并通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)控、測(cè)量來(lái)指導(dǎo)地下工程的設(shè)計(jì)與施工。第

8、7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.2 暗挖施工 鉆爆法（2）新澳法（New Austrian Tunnelling Method） 新奧法施工的主要原則充分保護(hù)圍巖，減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。充分發(fā)揮圍巖的自承能力。盡快使支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。 第7章 隧道施工“少擾動(dòng)、早噴錨、快封閉、勤測(cè)量 ”隧道施工教學(xué)片7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非鉆爆法（1） TBM掘進(jìn)機(jī)法（Tunnel Boring Machine） 隧道掘進(jìn)機(jī)施工法是用隧道掘進(jìn)機(jī)切削破巖，開(kāi)鑿巖石隧道的施工方法。 與鉆爆法開(kāi)挖隧道施工過(guò)程相比，掘進(jìn)機(jī)施工的過(guò)程是連續(xù)的，具有隧道工程“

9、工廠化”的特點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械化程度高，安全、勞動(dòng)強(qiáng)度低，對(duì)地層擾動(dòng)小，襯砌支護(hù)質(zhì)量好，通風(fēng)條件好等；缺點(diǎn)：對(duì)地質(zhì)條件的依賴(lài)性大，設(shè)備的型號(hào)一旦確定，開(kāi)挖斷面尺寸不可改變，一次性投資大等。第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非鉆爆法（1）掘進(jìn)機(jī)法 掘進(jìn)機(jī)切削破碎巖石機(jī)理 盤(pán)形刀沿巖石開(kāi)挖面滾動(dòng)，同時(shí)通過(guò)大刀盤(pán)均勻地在每個(gè)盤(pán)形刀上對(duì)巖面施加壓力，形成滾動(dòng)擠壓切削而實(shí)現(xiàn)破巖。大刀盤(pán)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，將慣入巖面一定深度，在盤(pán)形刀刀刃與巖石接觸處，巖石被擠壓成粉末，從這個(gè)區(qū)域開(kāi)始，裂縫向相鄰的切割槽擴(kuò)展，進(jìn)而形成片狀石渣。第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非

10、鉆爆法 不同地質(zhì)條件下掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)方法各異在巖石中開(kāi)挖隧道的TBM俗稱(chēng)掘進(jìn)機(jī)法 在穩(wěn)定性良好、中厚埋深、中高強(qiáng)度的巖層中掘進(jìn)長(zhǎng)大隧道。這類(lèi)掘進(jìn)機(jī)所面臨的基本問(wèn)題是如何破巖，保持掘進(jìn)的高效率和工程順利。 在松軟地層中掘進(jìn)隧道的TBM盾構(gòu)法(Shield Method) 有限壓力地下水位以下基本均質(zhì)的軟弱地層中開(kāi)挖有限長(zhǎng)度的隧道。這類(lèi)掘進(jìn)機(jī)所面臨的基本問(wèn)題是空洞、開(kāi)挖掌子面的穩(wěn)定、市區(qū)地表沉降等。 第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非鉆爆法在巖石中開(kāi)挖隧道的TBM俗稱(chēng)掘進(jìn)機(jī)法 適用于山嶺隧道硬巖掘進(jìn)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉆爆法，在相同的條件下，其掘進(jìn)速度約為常規(guī)鉆爆法的410倍，

11、最佳日進(jìn)尺可達(dá)150m；具有快速、優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)、有利于環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)力保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。特別是高效快速可使工程提前完工，提前創(chuàng)造價(jià)值。 在松軟地層中掘進(jìn)隧道的TBM盾構(gòu)法 適用于軟弱性圍巖施工的隧道掘進(jìn)機(jī)，是目前城市地鐵建設(shè)中速度快、質(zhì)量好、安全性能高的先進(jìn)技術(shù)。采用盾構(gòu)機(jī)施工的區(qū)間隧道，可以做到對(duì)土體弱擾動(dòng)，不影響地面建筑物和交通，減少地上、地下的大量拆遷。第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非鉆爆法（2）盾構(gòu)法(Shield Method) 盾構(gòu)是一個(gè)既可支承地層壓力又可以在地層中推進(jìn)的活動(dòng)鋼筒結(jié)構(gòu)。鋼筒的前端設(shè)置有支撐和開(kāi)挖土體的裝置，鋼第7章 隧道施工 筒的中段

12、安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂；鋼筒尾部可以拼裝預(yù)制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非鉆爆法（2）盾構(gòu)法(Shield Method) 泥水加壓盾構(gòu) 土壓平衡盾構(gòu)第7章 隧道施工7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非鉆爆法（2）盾構(gòu)法(Shield Method) 盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護(hù)下拼裝（或現(xiàn)澆）一環(huán)襯砌，并向襯砌外圍的空隙中壓注水泥砂漿，以防隧道及地面下沉。盾構(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌 環(huán)承擔(dān)。第7章 隧道施工盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部盾構(gòu)施工示意7.3 隧道施工典型工法7.3.3 暗挖施工 非鉆爆法（2）盾構(gòu)法(Shield Method) 盾構(gòu)法施工的優(yōu)點(diǎn)可在盾構(gòu)支護(hù)下安全地開(kāi)挖、襯砌；掘進(jìn)速度快。盾構(gòu)推進(jìn)、出土、拼裝襯砌均機(jī)械化施工，勞動(dòng)強(qiáng)度低；施工時(shí)不影響地面交通與設(shè)施，穿越河道時(shí)不影響通航；施工中不受季節(jié)，風(fēng)雨等氣候條件影響；施工中沒(méi)有噪聲和振動(dòng)，對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有干擾；在松