隧道施工新技術(shù)

/隧道施工新技術(shù)第一節(jié)概述一、地下空間的利用和發(fā)展人類在地球上出現(xiàn)以來，已有300萬年以上的歷史，在這段漫長的時期內(nèi)，地下空間作為人類防衛(wèi)自然和外敵侵襲的防衛(wèi)設(shè)施，而被利用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步，這種利用，也從自然洞窟的利用向著人工洞室方向發(fā)展。到現(xiàn)在，地下空間利用的形態(tài)，已千姿百態(tài)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出為個人生活服務(wù)的利用領(lǐng)域，而擴(kuò)大到作為集團(tuán)的生活須要空間。尤其是現(xiàn)代，人口向城市集中，使城市人口密集，城市功能惡化。為了保持城市功能及交通所需的空間，也起先求助于地下空間。預(yù)料地下空間，作為人類在地球上平安而舒適生活的補(bǔ)充空間，在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略中，將占據(jù)重要地位，其利用和規(guī)模將會日益擴(kuò)展?？茖W(xué)預(yù)料指出，21世紀(jì)將是大力開發(fā)地下空間的世紀(jì)。（一）地下空間利用發(fā)展的時代劃分地下空間利用的發(fā)展過程和人類的文明歷史是相呼應(yīng)的，大致可以分為4個時代：第一個時代是原始時代。從人類出現(xiàn)起先到紀(jì)元前3000年的新石器時代，是人類利用地下空間防衛(wèi)自然災(zāi)難威逼的穴居時代。這個時代主要用獸骨等工具開挖出洞窟而加以利用。其次個時代是古代時期。從紀(jì)元前3000年到5世紀(jì)，是為城市生活而利用的時代，也就是所說的文明黎明時代。例如，在修建埃及金字塔時就起先了地下空間的建設(shè)。紀(jì)元前2200年間的古代，巴比倫王朝為了連接宮殿和寺院修建了長達(dá)1km的、橫斷幼發(fā)拉底河的水底隧道。在羅馬時代也修筑了許多隧道工程，其中有的至今還在利用。第三個時代是中世紀(jì)時代。約從5世紀(jì)到14世紀(jì)的1000年左右的時期，這個時期正是歐洲文明的低潮期，建設(shè)技術(shù)發(fā)展緩慢，但由于對銅、鐵等金屬的需求，起先進(jìn)行礦石的開采和利用。第四個時代是近代和現(xiàn)代，也就是從16世紀(jì)以后的產(chǎn)業(yè)革命起先的時代。這個時期由于炸藥的獨(dú)創(chuàng)和應(yīng)用，加速了地下工程技術(shù)的發(fā)展。例如，有益礦物等地下資源的開采和應(yīng)用，運(yùn)輸河隧道的修建以及隨著城市的發(fā)展起先修建地下鐵道，上下水道等，使地下空間利用的范圍快速擴(kuò)大。80年頭后期，國際隧協(xié)提出“大力開發(fā)地下空間，起先人類新的穴居時代”的倡儀，得到了廣泛的響應(yīng)。日本也提出了利用地下空間，把國土擴(kuò)大10倍的設(shè)想。各國政府都把地下空間的利用，作為一項(xiàng)國策，來推動其發(fā)展，使地下空間利用獲得了快速的發(fā)展。地下空間的利用，已擴(kuò)展到各個領(lǐng)域，發(fā)揮著重要的社會、經(jīng)濟(jì)的效益，成為國家重要的社會資源。（二）地下空間的利用形態(tài)地下空間的利用形態(tài)是多種多樣的，歸納起來，大致有以下幾種：為人類生存，確保平安的：如糧食的地下倉庫，地下式住宅等；2、伴隨城市的現(xiàn)代化發(fā)展，而利用地下空間，如城市有軌交通系統(tǒng)，上下水道，電力、瓦斯管道，地下商業(yè)街，地下停車場等；3、伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，而利用地下空間的：如地下水力發(fā)電站，地下能源發(fā)電站以及地下工廠，地下核能發(fā)電設(shè)施等；4、大規(guī)模國土的有效利用：如城市間、國家間的交通設(shè)施等；5、防衛(wèi)和削減災(zāi)難的地下設(shè)施：如人防工程、各種儲備設(shè)施、防衛(wèi)洪水災(zāi)難的地下壩、地下河、防災(zāi)型城市的構(gòu)思等。地下空間利用防災(zāi)措施脹地下空間利用防災(zāi)措施脹提高城市功能措施城市功能降低斗爭放射能化學(xué)藥品火災(zāi)提高城市功能生活、作業(yè)空間不足交通惡化功能惡化糧食、能源貯藏實(shí)力不足環(huán)境公害噪音振動利用地下特征施地震臺風(fēng)洪水施施施施施住宅住宅〃〃〃工廠發(fā)電設(shè)備〃〃能源糧食用水.鐵路公路管道〃避難儲備洪水〃辦公樓地下街停車場文化設(shè)施..圖1-1地下空間利用及其設(shè)施(三)地下空間利用和發(fā)展的重點(diǎn)目前各國都把地下空間利用的重點(diǎn)，放在城市建設(shè)上。地下空間作為城市重要資源，得到了多方面的應(yīng)用。大致有：辦公樓、地下街、地下停車場、交通設(shè)施、通訊設(shè)施、上下水道、廢棄物處理設(shè)施、文化設(shè)施等。這些設(shè)施和地面設(shè)施一并構(gòu)成了城市的主體空間網(wǎng)絡(luò)。1、從城市地下空間利用的現(xiàn)狀看，主要重點(diǎn)在發(fā)展聯(lián)絡(luò)城市各種設(shè)施的地下通道，如地下商業(yè)街、地下聯(lián)絡(luò)通道和城市有軌交通系統(tǒng)（地下鐵道和輕軌）。例如，日本在全國20多個城市，共擁有150條地下街，總面積約為120萬m2；加拿大的蒙特利爾已提出以地下鐵道車站為中心，建設(shè)聯(lián)絡(luò)城市2/3設(shè)施的地下街網(wǎng)的宏偉規(guī)劃。2、城市有軌交通系統(tǒng)（包括地鐵、輕軌、單軌等運(yùn)輸系統(tǒng)），作為城市的基礎(chǔ)設(shè)施和災(zāi)難防衛(wèi)設(shè)施，得到了巨大的發(fā)展。有軌交通系統(tǒng)是城市國際化、現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)記。一些國家也正在探討城市道路地下化的交通系統(tǒng)，如日本首都東京的地下環(huán)形道路的構(gòu)思，可極大地減輕地面交通的壓力。我國近幾年掀起的“地鐵和輕軌熱”正方興未艾。繼北京地鐵之后，上海、廣州地鐵已經(jīng)投入運(yùn)營。深圳、南京、天津、武漢、重慶、青島地鐵及輕軌已起先建設(shè)。還有成都、大連、長春、哈爾濱等城市的地鐵和輕軌，都在規(guī)劃、設(shè)計(jì)之中?？傊?，利用地下空間，開拓交通通道，增加交通面積，是解決城市“交通難”的根本性措施之一。3、跨海、江、河高速交通通道的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，已引起各國政府的關(guān)注。以日本青函隧道的建成為契機(jī)，世界各國橫斷海峽的熱忱快速高漲。穿越津輕海峽的青函隧道，于1988年3月13日正式運(yùn)營。被稱為“2000年夢幻”的英法海峽隧道，已經(jīng)投入運(yùn)營。許多被稱為“幻想”的橫斷海峽的宏偉規(guī)劃，都呈現(xiàn)出一片“現(xiàn)實(shí)”的曙光。橫斷直布羅陀的海峽隧道工程，聯(lián)絡(luò)意大利本土和西西里島的墨西拿海峽隧道工程以及博斯普魯斯海峽隧道工程等，都在規(guī)劃和調(diào)查之中。印尼的聯(lián)絡(luò)爪哇和蘇門答臘的規(guī)劃，已起先探討。作為國際高速公路支配的一部分，從日本福崗?fù)ㄟ^對馬海峽到達(dá)韓國釜山的日韓隧道（全長約250km），也正在進(jìn)行地區(qū)調(diào)查的前期作業(yè)。這是進(jìn)入中國大陸的重要通道。在橫斷海峽的規(guī)劃中，許多國家的工程師和專家提出了一些可供選擇的方案。其中有：固定橋、浮橋、海中隧道（橋），沉管隧道、海底隧道等。從已建成的海峽隧道看，都屬于海底方案。用于公路或鐵路或兩者混合運(yùn)輸。這主要是因?yàn)椋核桓蓴_外界環(huán)境；不影響航運(yùn)和潛艇航行；也不變更生態(tài)的和水理的環(huán)境；不受季節(jié)、惡劣氣候的影響等，應(yīng)當(dāng)指出，這些通道方案絕大多數(shù)都是國際性的探討，其經(jīng)濟(jì)的、社會的、技術(shù)的意義特殊重大。而且，都要有較長時期的基礎(chǔ)探討，賜予支持。最近幾年我國曾先后對瓊州海峽、臺灣海峽、渤海灣、甬江、珠江、膠州灣、福建地壇海峽、南通和京滬高速鐵路越江隧道等有關(guān)跨海、江、河通道工程進(jìn)行過論證，越來越重視隧道跨海、江、河方案的選擇，其中一些跨海的隧道工程方案已起先探討?？傮w來說，我國的探討是極不充分的，特殊是通道工程的基礎(chǔ)性探討，尚未起先，基本上是處于空白階段。由于解決跨江、河、海的工程投資很大，從目前的財(cái)力、物力看，很難進(jìn)行大規(guī)模的開發(fā)，但主動進(jìn)行前期的基礎(chǔ)性探討和規(guī)劃，還是很必要的。二、隧道工程概述（一）山嶺隧道1、隧道的分類（1）隧道按長度分類，見表1-1。表1-1分類長度（m）特長隧道L＞10000長隧道3000＜L≤10000中隧道500＜L≤3000短隧道L≤500（2）隧道按埋置深度的分類深、淺埋隧道的分界深度，目前多以隧道開挖對地表不產(chǎn)生影響為度進(jìn)行區(qū)分。一般可依據(jù)壓力拱高度h1和寬度影響系數(shù)w參照表1-2確定。表1-2圍巖類別Ⅵ～ⅣⅢⅡⅠ深埋隧道＞2h1＞2.5h1＞19w＞33w淺埋隧道≤2h1≤2.5h1≤19w≤33w2、影響坑道圍巖穩(wěn)定性的因素影響坑道圍巖穩(wěn)定性的因素大體上分為2大類：1類是客觀存在的地質(zhì)因素或稱為內(nèi)在的因素；1類是設(shè)計(jì)、施工因素或稱為人為的外部的因素。前者是基本的，后者是通過前者而起作用的。前者包括：圍巖的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、巖石的基本性質(zhì)、地下水狀態(tài)和初始應(yīng)力場的狀態(tài)等，后者則有施工方法和支護(hù)措施、坑道的形態(tài)、尺寸、坑道的埋深等（圖1-2）。巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)巖石的工程性質(zhì)巖土體結(jié)構(gòu)狀態(tài)巖石的工程性質(zhì)地下水狀態(tài)圍巖的初應(yīng)力狀態(tài)坑道形態(tài)和尺寸支護(hù)方法和時間施工方法埋深地質(zhì)變量(內(nèi)在的)施工變量(人為的)圖1-2影響坑道穩(wěn)定性的因素3、隧道常見地質(zhì)災(zāi)難隧道常見的地質(zhì)災(zāi)難有圍巖失穩(wěn)，突然涌水、涌泥、巖爆、熱害、地下有害氣體等。圍巖失穩(wěn)又可分為巖體裂開、巖塊的滑移和墜落、裂開性散巖（土）體的坍塌、松軟巖體的塑性變形等。（二）地鐵區(qū)間隧道1、區(qū)間隧道內(nèi)設(shè)施區(qū)間隧道內(nèi)要設(shè)置列車運(yùn)行及平安檢查用的各種設(shè)施。其中主要有：軌道、電車線路、線路標(biāo)記、通信及信號用電纜、平安及列車誘導(dǎo)的通信線、待避洞及待避空間、滅火栓、防止浸水裝置、排水溝、照明、通風(fēng)設(shè)施等。這些設(shè)施的配置對隧道斷面的形式和大小有很大的影響，故事先應(yīng)對其相應(yīng)關(guān)系加以充分探討。2、區(qū)間隧道的橫斷面地下鐵道區(qū)間隧道的斷面，一般分為箱形和圓形兩種，明挖法多接受箱形斷面（圖1-3），盾構(gòu)法則多接受圓形斷面（圖1-4）。近幾年，由于新奧法的應(yīng)用，馬蹄形斷面已起先運(yùn)用。雙線式單線雙線式單線復(fù)線上下型異高型圖1-3箱形斷面示意圖圖1-4圓形斷面示意圖定。當(dāng)隧道位于曲線地段時，因線路外軌超高、列車偏斜等，其建筑限界應(yīng)加寬并確保外側(cè)有200mm～300mm的設(shè)施空間。在圓形斷面中，其限界要加上150mm～200mm的施工富余量，并要設(shè)置修理人員的待避空間。

其次節(jié)開挖及支護(hù)技術(shù)山嶺隧道和城市隧道（包括地下鐵道）的施工過程可簡潔概括為兩個過程：一是開挖；二是支護(hù)。隧道施工就是依據(jù)其實(shí)際狀況接受合理的開挖方式和開挖方法、牢靠的支護(hù)措施來完成結(jié)構(gòu)。施工前選擇完成開挖和支護(hù)工程而須要接受的技術(shù)措施及配備的機(jī)械設(shè)備、勞動力、材料等；特殊要重視一些幫助施工方法和措施的應(yīng)用，做到因地制宜，巖變我變。一、開挖技術(shù)隧道施工開挖技術(shù)包括開挖方式（含開挖方法）、運(yùn)輸方式和風(fēng)水電保障三部分。㈠開挖方式及方法隧道施工開挖方式共分三類：人力開挖、機(jī)械開挖和鉆爆法開挖。人力開挖是指在圍巖不穩(wěn)定的土質(zhì)短隧道中，人工或人工手持風(fēng)鎬作業(yè)來完成開挖；機(jī)械開挖是指利用一種能自行掘進(jìn)的機(jī)械裝置進(jìn)行隧道施工作業(yè)；鉆爆法開挖是指通過鉆眼、裝藥、爆破作業(yè)來完成隧道開挖。機(jī)械開挖又分為全斷面掘進(jìn)機(jī)法、懸臂式掘進(jìn)機(jī)法和盾構(gòu)法。下面重點(diǎn)介紹掘進(jìn)機(jī)法和鉆爆法。1、掘進(jìn)機(jī)法隧道掘進(jìn)機(jī)是一種利用回轉(zhuǎn)刀具開挖（同時裂開和掘進(jìn)）隧道的機(jī)械裝置。因此機(jī)械修筑隧道的方法，稱為掘進(jìn)機(jī)法。其又分為全斷面掘進(jìn)機(jī)法（TBM法）和懸臂式掘進(jìn)機(jī)法。（1）.全斷面掘進(jìn)機(jī)法（TBM法）①TBM法的優(yōu)缺點(diǎn)（表2-1）表2-1優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)開挖作業(yè)能連續(xù)進(jìn)行,速度快,工期短;對圍巖的損傷小,可減輕支護(hù)工作量,超挖小,襯砌也省;開挖表面平滑,在水工隧洞無襯砌區(qū)間阻力小;振動、噪音小,對四周居民和結(jié)構(gòu)物影響小;因機(jī)械化施工,作業(yè)人員少;平安性和作業(yè)環(huán)境改善。機(jī)械設(shè)計(jì)時間長,購置費(fèi)和運(yùn)輸、組裝、解體等的費(fèi)用高，初期支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)高，很難用于短隧道；施工途中不能變更開挖直徑；地質(zhì)的適應(yīng)性受到限制。對特軟、特硬圍巖，均存在不少問題；開挖斷面的大小、形態(tài)變更難，在應(yīng)用上受到確定的制約。②接受TBM法的基本條件（表2-2）表2-2條件內(nèi)容1地質(zhì)條件（1）是否存在塑性地壓是確定適用性的重要因素。斷面裂開帶和軟弱圍巖等地質(zhì)地帶以及蛇紋巖等膨脹性地質(zhì)地帶，有很大地壓作用，掌子面難以自穩(wěn)狀況下，TBM掘進(jìn)極為困難。（2）在軟弱巖層、斷面裂開帶中，如涌水嚴(yán)峻，掌子面倒塌和承載力低下，在極端狀況下，機(jī)體會產(chǎn)生下沉，支撐反力降低等問題。（3）開挖的難易，一般用試驗(yàn)比較簡潔的抗壓強(qiáng)度來判定。比較適合的抗壓強(qiáng)度約在200Mpa以下。（4）巖層的裂隙（節(jié)理、層理、片理）對開挖效率影響極大。（5）進(jìn)行機(jī)械開挖時，刀具的磨耗問題是恒久存在的。（6）機(jī)械開挖，在裂開帶、風(fēng)化帶等難以自穩(wěn)的困難條件下，都要實(shí)行幫助施工方法協(xié)作施工。2開挖長度適宜隧道長度最好是在3000m以上。3當(dāng)?shù)貤l件（1）運(yùn)輸分割重量受道路條件限制，約在35t左右。（2）運(yùn)②輸分割尺寸是3.5m×3.5m左右。①開挖②②撐靴縮合 ③③撐靴縮合圖2-1放開式TBM的工作示意圖③TBM的種類、性能和特征（表2-3）表2-3序號TBM基本內(nèi)容備注④支護(hù)技術(shù)山嶺隧道TBM施工法中，支護(hù)形式多以噴混凝土、錨桿、金屬網(wǎng)、鋼支撐為支護(hù)的主體，依據(jù)地質(zhì)條件及隧道用途，也接受管片和二次混凝土襯砌作為永久襯砌。TBM法通常和NATM法一樣，要基于事前調(diào)查，進(jìn)行預(yù)設(shè)計(jì)，設(shè)定支護(hù)模式，并在掘進(jìn)中依據(jù)對圍巖狀況的推斷，修正支護(hù)形式。在TBM的支護(hù)設(shè)計(jì)中，一般考慮以下幾點(diǎn)：為確保高速掘進(jìn)，支護(hù)時間盡可能短或平行作業(yè)；洞壁是光滑的，松馳比爆破法小，支護(hù)可以接受輕型的；支護(hù)的施工位置（和掌子面距離）；開挖后到構(gòu)筑支護(hù)的時間盡量短；是永久或短暫性的；構(gòu)筑支護(hù)時對TBM裝置的影響；支撐靴擠壓對洞壁的影響。為對圍巖穩(wěn)定有利，構(gòu)筑支護(hù)的位置應(yīng)盡可能地接近掌子面；在放開式TBM法中，由于裝置對構(gòu)筑支護(hù)的空間有限制，同時噴混凝土的粉塵和回彈對裝置也有影響，故通常是在TBM主體的后部構(gòu)筑支護(hù)。接受錨噴支護(hù)時，要留意以下幾點(diǎn)：粉塵和回彈對裝置的影響；裝置和后方設(shè)備的清掃；開挖斷面和錨桿長度及位置；支護(hù)效果發(fā)生的時間；粉塵對洞內(nèi)環(huán)境的影響；支撐靴對噴層的損害。⑤幫助施工方法對TBM法來說，幫助施工方法是指在通常狀況以外的地質(zhì)條件或施工時所接受的對策。最好開挖前能消退阻礙圍巖穩(wěn)定的因素；如無平安上的問題，對小事故，在TBM施工后處理，是經(jīng)濟(jì)的，對掘進(jìn)進(jìn)度也是有利的。常見事故見表2-4，代表性對策見表2-5。（2）懸臂式掘進(jìn)機(jī)法懸臂式掘進(jìn)機(jī)是一種集開挖、裝載、運(yùn)輸于一體的綜合機(jī)械化施工設(shè)備，具有無爆破振動，對圍巖擾動小，連續(xù)開挖作業(yè)、效率高、超挖小、節(jié)約襯砌材料、施工環(huán)境污染少的優(yōu)點(diǎn)，適用于Ⅱ、Ⅲ類軟巖隧道施工，在國外軟巖隧道施工中廣泛應(yīng)用。鐵道部于1999年立項(xiàng)，由石家莊鐵道學(xué)院主持探討開發(fā)鐵路軟巖隧道懸臂式掘進(jìn)機(jī)及其施工技術(shù)。1999年11月召開了該項(xiàng)目總體方案評審會，2000年11月2日組織召開該項(xiàng)目實(shí)施研討會。曾建議在渝懷鐵路第19標(biāo)段沙壩隧道進(jìn)口段Ⅲ級圍巖帶和青藏鐵路風(fēng)火山隧道凍土地帶進(jìn)行其施工技術(shù)科研試驗(yàn)。表2-4圍巖狀況現(xiàn)象位置事故埋深小拱頂?shù)魤K地表下沉土壓增大刀盤地表盾構(gòu)掌子面倒塌結(jié)構(gòu)物變異破損不能掘進(jìn)強(qiáng)度不足掉塊崩落盾構(gòu)盾構(gòu)后部刀頭后帶運(yùn)輸機(jī)刀盤支撐靴盾構(gòu)和壁面間被巖石卡住，不能前進(jìn)后筒部脫出時，盾構(gòu)上部巖塊落下超挖增大落石損傷機(jī)械石碴堵塞掌子面倒塌，刀盤不能轉(zhuǎn)動支撐靴不能達(dá)到壁面，壁面受擠壓處倒塌膨脹性圍巖圍巖擠出盾構(gòu)支撐靴刀盤刀頭支撐靴全體被箍住不能掘進(jìn)，被箍住不能更替，不能回轉(zhuǎn)掌子面擠出不能掘進(jìn)粘附粘土不能開挖刀頭磨耗異樣擠壓力不足被擠壓的洞壁倒塌，承載力不足，TBM下沉高溫圍巖洞內(nèi)溫度上升全體洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境惡化，機(jī)械系統(tǒng)故障高透水性高地下水位大量涌水高壓涌水全體刀盤全體TBM被沉沒因流砂，掌子面倒塌因水壓，掌子面倒塌機(jī)械系統(tǒng)故障有毒瓦斯，缺氧空氣全體作業(yè)人員退避，不能進(jìn)行開挖表2-5事故現(xiàn)象放開式盾構(gòu)式掉塊崩落噴混凝土、鋼支撐、錨桿、排水鉆孔、壓漿壓漿、人力開挖、變更施工方法承載力不足設(shè)置反力材、設(shè)置反力壁、噴混凝土盾構(gòu)千斤頂推動、設(shè)置反力材機(jī)體被卡住設(shè)置反力材、變更機(jī)構(gòu)構(gòu)造擴(kuò)寬TBM、外周盾構(gòu)千斤頂推動、變更機(jī)械構(gòu)造、盾構(gòu)背面注入潤滑劑涌水排水鉆孔、涌水處理排水鉆孔、涌水處理機(jī)體下沉改良地層、變更機(jī)構(gòu)構(gòu)造改良地層、變更機(jī)械構(gòu)造①主要技術(shù)性能我國自行設(shè)計(jì)研制的鐵路軟巖隧道掘進(jìn)機(jī)，即JSBZ132型振動截割臂式隧道掘進(jìn)機(jī)（圖2-2），由石家莊鐵道學(xué)院主持探討開發(fā)，南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司制造生產(chǎn)。能進(jìn)行切截開挖、裝載、轉(zhuǎn)載、裝車、并幫助噴、錨、網(wǎng)、格柵等支護(hù)作業(yè)。其主要技術(shù)性能有：最大截割高度8.0m底盤靜止時開挖寬度6.0m最大切割巖石硬度100Mpa卸料高度2.2～3.4m(可調(diào))總裝機(jī)功率264kw供電電壓1140V出碴系統(tǒng)施工實(shí)力150m3/h行走方式履帶式驅(qū)動能源電動——液壓機(jī)組總重83T接地比壓0.12Mpa外形尺寸(長×寬×高)3.5×2.3×3.0m圖2-2JSBZ132型振動截割臂式隧道掘進(jìn)機(jī)示意圖②全斷面開挖施工模式A、主要配套設(shè)備(表2-6)表2-6設(shè)備名稱型號數(shù)量單位廠家備注臂式掘進(jìn)機(jī)JSBZ132型1臺南京晨光集團(tuán)多功能臺架1臺自制施工支護(hù)可移動變電站KSGZY-500/61臺沈陽、撫順低壓1140V可移動變電站SJL1-360/61臺沈陽、撫順低壓380V濕式除塵器JTC-1型1臺鎮(zhèn)江煤礦機(jī)械廠150—200m3/min電動全站儀徠佧TCRA11011臺導(dǎo)向定位限制電子水準(zhǔn)儀DL-12001臺日本GPS1臺美國天寶注：其它設(shè)備和鉆爆法同。B、施工開挖工序：臂式掘進(jìn)機(jī)先在掌子面開出0.4～0.5m深的槽口,然后逐步旋轉(zhuǎn)式擴(kuò)大截割面,邊開挖邊裝碴。調(diào)動車輛時只截割、不裝碴，碴堆較高時可只裝碴，不截割。出碴：和鉆爆法同施工支護(hù)：利用橫跨于掘進(jìn)機(jī)上的可拆裝式可前后移動的上下兩層多功能臺架進(jìn)行施工支護(hù)平行作業(yè)。在圍巖裂開帶，可停止開挖，掘進(jìn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)可幫助舉升鋼拱架作業(yè)。二次襯砌：仰拱、防水板及混凝土襯砌施工和鉆爆法同。多功能臺架可作為防水板施工作業(yè)平臺。通風(fēng)除塵:臂式掘進(jìn)機(jī)工作部件全部為電力—液壓驅(qū)動，不配置內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，且無爆破煙塵危害，工作面要求風(fēng)量比鉆爆法低；有軌運(yùn)輸方案中，可按隧道允許最低風(fēng)速大于0.15m/s限制風(fēng)量。鉆爆法選用的通風(fēng)設(shè)備可以滿意掘進(jìn)機(jī)施工要求。截割施工中礦塵發(fā)生較大，必需實(shí)行有效的除塵措施。一是掘進(jìn)機(jī)裝備有噴霧除塵系統(tǒng)，可向開挖面噴射高壓水霧除塵；二是工作面設(shè)JTC—1型濕式除塵器進(jìn)行除塵，其除塵效率達(dá)95—98%，耗水量24L/min，重約250kg。2、鉆爆法鉆爆法施工方法的選擇要考慮施工條件、圍巖條件、隧道橫斷面積、埋深、工期、環(huán)境條件等。下面僅依據(jù)圍巖條件和環(huán)境條件進(jìn)行分類介紹。（1）硬巖條件硬巖條件下的隧道開挖方法較簡潔，一般分為反臺階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、預(yù)留光爆層法和全斷面法等。①反臺階法：在硬巖、單雙線隧道開挖中可接受此法，特殊是硬巖單線隧道開挖中，為快速掘進(jìn)、降低開挖成本，常接受此法。如，陽涉鐵路二期工程南坪隧道和渝懷鐵路涪陵隧道均接受此法施工，見圖2-3。②預(yù)留光爆層法：為了確保開挖輪廓線圓順、不超欠挖，削減對圍巖的擾動和快速掘進(jìn)，在硬巖隧道施工中常接受此法。分為上半斷面和全斷面兩類，一般上半斷面預(yù)留光爆層法接受居多，見圖2-4。③全斷面法全斷面法施工中，依據(jù)圍巖、設(shè)備、工期等因素，一般分為二類：一是接受風(fēng)槍和三層多功能作業(yè)平臺進(jìn)行鉆孔爆破開挖；二是接受液壓鉆孔臺車鉆眼爆破開挖。風(fēng)槍鉆眼成本低，限制超欠挖較好，但速度慢，效率低。鉆孔臺車鉆眼進(jìn)度快，但超欠挖限制較難、對整機(jī)性能要求高，且成本相對較高。依據(jù)施工中的探究，又產(chǎn)生一種全斷面開挖施工方法，即所謂“套打法”?！疤状蚍ā笔墙邮芏喙δ茏鳂I(yè)臺架協(xié)作二臂液壓鉆孔臺車進(jìn)行隧道全斷面開挖，鉆孔臺車進(jìn)行下導(dǎo)坑4.5×6m鉆眼，多功能作業(yè)臺架上人工持風(fēng)槍施鉆周邊眼及部分幫助眼；每循環(huán)下導(dǎo)坑超前3-5m見圖2-5。新原高速公路6標(biāo)段雁門關(guān)隧道支配接受此法開挖施工。22121L>2L光爆層≥1m圖2-3反臺階法圖2-4預(yù)留光爆層法圖2-5“套打法”施工概貌示意圖“套打法”優(yōu)缺點(diǎn)表2-7優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1、進(jìn)度較快；2、超欠挖限制較好，輪廓圓順；3、對圍巖擾動?。?、施工方法靈敏多變；5、爆破炸藥用量??；6、人機(jī)協(xié)作效率高；7、圍巖適用性寬。1、施工組織協(xié)調(diào)難度大；2、高壓風(fēng)及高壓電進(jìn)洞需同時配套；3、掏槽眼方式較單一。④單側(cè)壁導(dǎo)坑法當(dāng)新建隧道接近建筑物時，為減輕振動，也接受單側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。如株六鐵路新關(guān)寨隧道和石密峰1#隧道支配施工方案。見圖2-6。ⅡⅡ線Ⅰ線≤2mⅢ線1324新關(guān)寨隧道關(guān)寨隧道(拱部未襯砌)圖2-6新關(guān)寨隧道施工步驟（2）軟巖條件軟巖條件施工方法有：臺階法（長臺階法、短臺階法和超短臺階法）、側(cè)壁導(dǎo)坑法（單側(cè)壁和雙側(cè)壁）、眼鏡法、CRD法、中壁法和七步平行流水作業(yè)法等，見圖2-7。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、眼鏡法、CRD法及中壁法一般用于大跨度地段（三線及喇叭口段），最經(jīng)濟(jì)的施工方法為七步平行流水作業(yè)法。①中壁法(圖2-7)施工工序：①部：a、在上一循環(huán)超前支護(hù)下，弱爆破開挖；b、初噴4cm厚混凝土；c、架設(shè)格柵鋼架（包括中壁），打錨桿，并施作工字鋼橫撐，打錨桿；d、復(fù)噴混凝土，鋼架處噴混凝土需覆蓋鋼架；e、施作超前支護(hù)；f、準(zhǔn)備下一循環(huán)工作。②部：該部相對于①部為短臺階法，在①部施工到確定距離后：a、弱爆破開挖；b、初噴混凝土厚4cm；c、架設(shè)格柵鋼架（包括中壁），打錨桿，并施作工字鋼橫撐；d、復(fù)噴混凝土，鋼架處噴射混凝土需覆蓋鋼架；e、準(zhǔn)備下一循環(huán)工作。③部：該部相對于②部為短臺階法，在②部施工到確定距離后：a、弱爆破開挖；b、初噴混凝土厚4cm；c、架設(shè)格柵鋼架（包括中壁），打錨桿，并施作工字鋼橫撐；d、復(fù)噴混凝土，鋼架處噴射混凝土需覆蓋鋼架；e、準(zhǔn)備下一循環(huán)工作。④部同①部、⑤部同②部、⑥部同③部施工。②七步平行流水作業(yè)法（圖2-7）A、技術(shù)特點(diǎn)a、施工空間大，可以引入大型施工機(jī)械，多作業(yè)面平行施工，工效高；部分軟巖地段可以接受反鏟挖掘機(jī)干脆開挖下半斷面，減小了對圍巖的擾動。b、在地質(zhì)結(jié)構(gòu)困難多變，軟硬圍巖相間的隧道施工中，便于調(diào)整施工方法，進(jìn)度穩(wěn)定，工期有保障。c、能適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，沒有需拆除的臨時施工支護(hù)、節(jié)約投資。d、爆破施工可以分成多個作業(yè)面進(jìn)行，將集中爆破化為分散爆破，既削減了對圍巖擾動，又充分利用了時間空間，還增加了爆破臨空面，降低了炸藥消耗。圖2-7軟巖隧道施工方法概貌示意圖圖2-7軟巖隧道施工方法概貌示意圖e、混凝土仰拱超前施作，不僅便于初期支護(hù)及早閉合成環(huán)承載，而且變更了洞內(nèi)作業(yè)和運(yùn)輸環(huán)境。f、全斷面一次施作防水層和灌筑混凝土襯砌，確保了混凝土襯砌的施工質(zhì)量，運(yùn)營病害少。g、無需增加特殊設(shè)備，投入少，操作性強(qiáng)，易推廣。B、工藝原理短臺階七步平行流水作業(yè)法是接受2-3層短臺階，分步平行開挖，分步平行施作拱墻初期支護(hù)，混凝土仰拱超前施作剛好閉合，構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，愛惜圍巖的自然承載力，有效抑制圍巖變位。經(jīng)量測監(jiān)控信息反饋指導(dǎo)施工，以剛好調(diào)整支護(hù)參數(shù)和混凝土襯砌施工時間。在斷層帶，裂開帶等自穩(wěn)性較差地層和富水地層中，可接受大管棚、邁式注漿錨桿和小導(dǎo)管預(yù)注漿固結(jié)、止水等幫助施工措施后，上部弧形導(dǎo)坑法短開挖施作拱部初期支護(hù)，再左右錯位開挖及施作邊墻初期支護(hù)；混凝土仰拱緊跟下臺階并剛好施作盡早閉合成環(huán)，構(gòu)成支護(hù)體系受力。C、施工工藝流程圖（圖2-8）開挖上部弧形導(dǎo)坑，并施作初期支護(hù)開挖上部弧形導(dǎo)坑，并施作初期支護(hù)左右錯位開挖中臺階并施作初期支護(hù)左右錯位開挖下臺階并施作初期支護(hù)施作混凝土仰拱使初期支護(hù)閉合成環(huán)監(jiān)控量測反饋，施作防水層，灌筑混凝土襯砌圖2-8短臺階七步平行流水作業(yè)法施工流程（3）多年凍土條件凡溫度等于或低于0℃且含有固態(tài)水的土（石），稱之為凍土。連續(xù)保持凍結(jié)狀態(tài)三年或以上者，稱為多年凍土。青藏鐵路風(fēng)火山隧道為多年凍土整體分布區(qū)的隧道。①多年凍土分類（圖2-9）多年凍土按垂直構(gòu)造分類多年凍土按垂直構(gòu)造分類按水平分布分類按凍結(jié)發(fā)展趨勢分類按凍結(jié)狀態(tài)分類按含水量分類連接多年凍土非連接多年凍土多冰凍土富冰凍土堅(jiān)硬凍土整體多年凍土斷續(xù)多年凍土島狀多年凍土發(fā)展型凍土退化型凍土松散凍土含冰土層飽冰凍土塑性凍土少冰凍土②多年凍土的不良地質(zhì)現(xiàn)象由于多年凍土的凍脹、土中水的轉(zhuǎn)移、地下水承壓水頭的上涌以及山坡泉水、地表水流等，在多年凍土區(qū)常形成厚層地下冰、冰錐、冰丘以及當(dāng)凍土溶化時產(chǎn)生的熱融沉陷，融凍滑坍等不良地質(zhì)現(xiàn)象。A、厚層地下冰：由于水份不斷向多年凍土上、下限旁邊轉(zhuǎn)移，伴隨著上、下限的變遷所形成的厚度大于0.3m的地下析出冰(也有少量屬于埋藏的冰川冰)。其結(jié)構(gòu)形態(tài)以層狀居多，方格狀、整體狀較少。厚層地下冰內(nèi)多存在懸浮土塊，土塊還大體上保存了母巖被層理，節(jié)理切割的形態(tài)，其排列也有著明顯的定向性。由于受到外界條件影響，厚層地下冰易發(fā)生形變，因而它是熱融滑塌、熱融沉陷、熱融湖塘及導(dǎo)致建筑物變形的基本緣由，形變對建筑的穩(wěn)定性有較大的影響。隧道在此層通過應(yīng)設(shè)法繞避，或應(yīng)有相應(yīng)的工程治理措施。B、熱融滑坍：由于自然營力和人為活動，一旦有厚層地下冰分布斜坡的熱平衡狀態(tài)被破壞，土體在重力作用下，沿融凍界面移動而形成的滑坍。熱融滑坍可能使隧道洞門結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)失去穩(wěn)定，邊仰坡擠垮，端翼墻推裂，洞口建筑物也有被融凍泥流堵塞、掩埋的可能。C、冰錐和冰丘在寒季（負(fù)溫季節(jié)）流出封凍地表或封凍冰面的地下水或河水，經(jīng)結(jié)冰后形成丘狀隆起的冰體，稱為冰錐。當(dāng)?shù)叵滤軆鼋Y(jié)的地面和下部多年凍土或不透水層的遏阻，凍結(jié)膨脹在薄弱地帶把地表抬起形成丘狀隆起的土丘，稱為冰丘。無論冰錐還是冰丘，都給隧道結(jié)構(gòu)物帶來較為嚴(yán)峻的凍害，一般狀況下隧道應(yīng)設(shè)法繞避，否則，應(yīng)有牢靠的工程措施以保證結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定。③多年凍土地區(qū)隧道設(shè)計(jì)的基本原則隧道位置應(yīng)選擇在地質(zhì)條件較好的地段，盡量避開多年凍土的不良地質(zhì)地段。合理選擇隧道埋置深度和結(jié)構(gòu)形式。盡量將隧道設(shè)于不受季節(jié)性影響的多年凍土或非凍土層之中，或置于溶化后不致產(chǎn)生不勻整沉陷的土層中。多年凍土地區(qū)隧道進(jìn)洞的高度應(yīng)較非多年凍土地區(qū)為低。洞口位置盡量避開冰錐、冰丘、厚層地下冰、多年凍土沼澤等不良地質(zhì)地段，并應(yīng)避開使隧道縱向穿越厚層地下冰，為了抑制凍脹、融沉而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形、破壞，一般狀況下宜接受翼墻式洞門；依據(jù)凍土結(jié)構(gòu)狀況及其物理力學(xué)性質(zhì)確定邊仰坡坡率。須要時以粗顆粒換填或在墻背面設(shè)保溫層，使土體保持永凍狀態(tài)。洞門端、翼墻宜接受200號砼整體灌筑。設(shè)置于多年凍土的隧道，可按降低一級圍巖類別選用襯砌斷面，以抵制凍脹和融沉所產(chǎn)生的不勻整變形，或?qū)⒁r砌斷面加強(qiáng)以增加其剛度，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。襯砌結(jié)構(gòu)接受砼（或鋼筋砼）帶仰拱曲邊墻封閉式整體襯砌，標(biāo)號不低于200號，所用水泥標(biāo)號不應(yīng)低于425號。洞身位于多年凍土層時，基底鋪設(shè)0.3m厚的泡沫混凝土墊層;通過凍脹性較大的圍巖時,斷面尺寸除滿意凈空要求外,預(yù)留適當(dāng)?shù)膬雒涀冃瘟?。做好洞?nèi)、外的防排水設(shè)施。洞外防排水主要是做好洞口邊仰坡、出洞口上坡、地表為溝谷地段疏導(dǎo)等防排水系統(tǒng)。洞內(nèi)防水主要是提高砼的密實(shí)度，使襯砌滿意抗?jié)B標(biāo)號不低于0.6Mpa的要求，并對施工縫進(jìn)行防水處理，以提高襯砌的整體防水性能；洞內(nèi)排水關(guān)鍵是充分利用自然或人為熱源（氣熱、電熱、水熱、隔熱保溫等），使襯砌背后在任何季節(jié)都能保持液態(tài)水通暢排出。一般接受防塞或采暖式水溝，施工便利，造價(jià)也低。④施工留意事項(xiàng)a、多年凍土地區(qū)隧道施工，開挖暴露時間切忌過長，以免凍土溶化造成施工困難。b、開挖后應(yīng)立刻支撐，以防凍土熱融后變軟、剝落、滑坍而影響施工平安。c、在多年凍土中開挖隧道，其耗藥量要比一般地區(qū)大，溫度越低，耗藥量越大。故在供應(yīng)材料用量時予以考慮。d、襯砌施工必需重視混凝土質(zhì)量，應(yīng)嚴(yán)格按低溫早強(qiáng)砼施工要求辦理。水和骨料均需加熱，并留意砼的養(yǎng)護(hù)，以確保施工質(zhì)量。e、摻外加劑防水混凝土，須要在較高氣溫順濕度條件下養(yǎng)護(hù)，尤其在冬季施工，確定要有保溫順升溫措施。（4）城市地鐵城市地鐵施工方法有3種：明挖法、淺埋暗挖法和蓋挖法。①明挖法：指干脆挖開地面，由上向下開挖土石方至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體結(jié)構(gòu)，最終回填基礎(chǔ)或復(fù)原地面的施工方法。其主體結(jié)構(gòu)施工和地面上工程相像。按基坑開挖和支護(hù)分為放坡開挖、懸臂支護(hù)開挖、圍護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐開挖（水平支撐、斜支撐、錨桿支撐）。深圳地鐵4標(biāo)、11標(biāo)明挖地段施工即接受圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平支撐開挖，見圖2-10。圖2-10水平支撐支護(hù)開挖簡圖a)立面圖b)平面圖A、圍護(hù)結(jié)構(gòu)深圳地鐵11標(biāo)香密湖車站明挖接受鉆孔咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其施工流程見圖2-11；深圳地鐵4標(biāo)大劇院車站明挖接受地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其施工流程見2-12。圖2-11鉆孔切割咬合樁施工流程圖圖2-12地下連續(xù)墻施工過程1—泥漿站；2—挖槽機(jī)；3—清孔；4—吊放鋼筋籠；5—澆灌混凝土B、地下埋設(shè)物的保安措施進(jìn)行工程施工前，應(yīng)調(diào)查地下埋設(shè)物的有無、種類、位置、形態(tài)，必要時會同埋設(shè)管理部門進(jìn)行試挖加以確認(rèn)。施工前，應(yīng)視其狀況，用平安牢靠的方法實(shí)行保安措施進(jìn)行施工。移設(shè)改移：將影響施工的埋設(shè)物改移到不影響的地點(diǎn)。設(shè)置緊急裝置：設(shè)置萬一泄漏發(fā)生時緊急遮斷用的管道等。變更管型：舊管或年頭許久或強(qiáng)度上有問題，需變更管型替代。懸吊防護(hù)：不阻礙施工，但不能確保埋設(shè)物平安，接受防護(hù)專用梁懸吊來保證其功能及構(gòu)造。臨時防護(hù)：不適于懸吊防護(hù)者，可用支持梁等臨時防護(hù)。在無阻礙時也可兼作回填時永久防護(hù)之用。移設(shè)的位置、時間及管型變更的范圍、遮斷裝置的設(shè)置地點(diǎn)等，要探討施工的影響范圍，事前和道路管理者及埋設(shè)物管理者充分協(xié)商，事前加以處理好，使其對施工無阻礙。這些處理措施，因埋設(shè)物的狀態(tài)，各種手續(xù)等的關(guān)系，須要較長時間，有時達(dá)數(shù)月之久，要予以充分考慮。為了預(yù)防由開挖而引起的支擋背后的不勻整下沉造成的埋設(shè)物折損事故等，應(yīng)在埋設(shè)物或其旁邊的地層中設(shè)置下沉量測用的觀測孔（下沉量測標(biāo)），觀測埋設(shè)物的動態(tài)。假如埋設(shè)物發(fā)生異樣或可能發(fā)生異樣時，應(yīng)立刻和有關(guān)人員聯(lián)絡(luò)并實(shí)行中斷施工、禁止用火、截?cái)嘟煌?、疏?dǎo)旁邊的居民、通行人員避難等，并通報(bào)警察、消防、道路管理者有關(guān)單位等必要措施。②淺埋暗挖法：是指在特殊條件，不挖開地面，全部在地下進(jìn)行開挖和修筑襯砌結(jié)構(gòu)的隧道施工方法，它包括短臺階法、上臺階分部開挖法、上臺階臨時中柱法（上臺階臨時仰拱法）、眼鏡法、CD法、CRD法等。A、施工的基本原則依據(jù)國內(nèi)外的工程實(shí)踐，淺埋暗挖法的施工應(yīng)貫徹以下原則：a、管超前：指接受超前導(dǎo)管注漿防護(hù)，事實(shí)上就是接受超前支護(hù)的各種手段，提高掌子面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌；b、嚴(yán)注漿：在導(dǎo)管超前支護(hù)后，立刻進(jìn)行壓注水泥砂漿或其它化學(xué)漿液，填充圍巖空隙，使隧道四周形成一個具有確定強(qiáng)度的殼體，以增加圍巖的自穩(wěn)實(shí)力；c、短開挖：1次注漿，多次開挖，即限制1次進(jìn)尺的長度，削減對圍巖的松馳；d、強(qiáng)支護(hù)：在淺埋的松軟地層中施工，初期支護(hù)必需特殊堅(jiān)實(shí)，具有較大的剛度，以限制開挖初期的變形；c、快封閉：在臺階法施工中，如上臺階過長時，變形增加較快，為剛好限制圍巖松弛，必需接受臨時仰拱封閉，開挖1環(huán)，封閉1環(huán)，提高初期支護(hù)的承載實(shí)力；f、勤量測：對隧道施工過程進(jìn)行經(jīng)常性的量測，駕馭施工動態(tài)，剛好反饋，是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵。B、施工方法比較表2-8施工方法上臺階臨時中柱法上臺階臨時仰拱法眼鏡施工方法CD施工方法CRD施工方法示意圖1施工方法平安性不夠平安需有幫助施工方法平安較平安平安2施工難度大大一般易易3技術(shù)難度低低一般較高高4預(yù)料地表沉降(mm)88803877305施工速度快快慢一般一般6工程造價(jià)低低高中高7適用范圍技術(shù)嫻熟、工程條件好跨度較大、工程環(huán)境好工程跨度大、平安要求高地質(zhì)條件差、平安要求高地質(zhì)差、跨度大、平安要求很高C、施工實(shí)例圖2-13國家計(jì)委地下停車場帶仰拱的中隔壁法施工步驟圖2-14北京地鐵西單車站雙眼鏡法施工程序圖圖2-15深圳地鐵4標(biāo)區(qū)間隧道型式③蓋挖法：是由地面對下開挖至確定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工，主體結(jié)構(gòu)可以順作，也可逆作。逆筑法是隨著從上部開挖，在底板和中層板、側(cè)墻修筑之前，先行修筑頂板或中層板的方法，為了使其穩(wěn)定要運(yùn)用擋土支撐，并開挖到指定深度后修筑主體。逆筑法適用于以下場合：a、接近開挖地點(diǎn)有重要結(jié)構(gòu)物時；b、有強(qiáng)大土壓和其它水平力作用，用一般擋土支撐不穩(wěn)定，而須要強(qiáng)度和剛度都很大的支撐時；c、開挖深度大，開挖或修筑主體需較長時間，特殊須要保證施工平安時；因進(jìn)度上的理由，須要在底板施工前修筑頂板，以便進(jìn)行上部回填和開放路面時。逆筑法的施工步驟見圖2-16。圖2-16逆筑法的施工步驟④環(huán)境愛惜一般說，公害是指伴隨事業(yè)活動等產(chǎn)生的、涉及相當(dāng)范圍的大氣污染、水質(zhì)污染、土壤污染、噪聲、振動、地層下沉及惡臭等，對人的健康或生活環(huán)境造成危害的現(xiàn)象，其中，噪聲及振動約占總數(shù)的40%以上。在施工中的噪音、振動、地層下沉、塵埃、交通堵塞等對沿線居民的生活環(huán)境都會給以或多或少的影響。施工時，特殊要留意以下各點(diǎn)：A、防止噪聲施工噪聲受到《噪聲限制法》等有關(guān)法令的限制，施工時，要遵守這些法令，并力求接受噪聲小的機(jī)械和方法。B、防止振動施工振動受到《振動限制法》等有關(guān)法令的限制，施工時應(yīng)遵守這些法令。此外，振動因振動源的特性、土質(zhì)、和其它物體的共振及個人的感受程度等而異，但從敬重防止公害的精神動身，應(yīng)接受振動小的機(jī)械和方法。明挖隧道施工中的振動源，顯著的有打樁機(jī)、鋪路碎石機(jī)、混凝土攪拌機(jī)等，因其施工性優(yōu)越而廣為運(yùn)用，但接受這些機(jī)械時要留意施工環(huán)境，并實(shí)行相應(yīng)的措施。C、防止地層下沉施工中產(chǎn)生的地層下沉和土質(zhì)、施工方法、施工好壞有關(guān)，尤其在軟弱地層中施工，問題更大。在這種地層中接受剛度大的擋土支擋以減小地層松弛，接受止水性支擋以防止地下水位下降，并使地層壓密等，力求防止地層下沉。D、防止地下水位降低明挖隧道施工，一般都是在地下水位以下深層開挖。此時，地下水位必定降低，尤其是接受非止水性支擋，接受降低地下水位方法、地下水流被截?cái)嗟葼顩r，其影響更大。地下水位的降低，不僅是造成前述地層下沉的緣由之一，也會干脆造成井水枯竭等事態(tài)，所以要設(shè)置代替水道的設(shè)備，以防止對沿線造成危害。E、防止塵埃飛散明挖隧道施工，除了處理大量的棄土外，由于多種施工用資材、機(jī)械、運(yùn)輸車等使塵埃集聚在現(xiàn)場內(nèi)。在強(qiáng)風(fēng)時，這些塵埃飛揚(yáng)，對沿線居民和通行者造成苦惱。所以，現(xiàn)場要經(jīng)常保持清潔，進(jìn)行清掃、灑水等。F、防止壓注危害由于多接受壓注法，開發(fā)出許多浸透性較好的壓注藥液，但這也造成壓注公害的發(fā)生。作業(yè)時要進(jìn)行充分管理，慎重施工，以便不引起對人體和動植物的影響、對四周地下水的影響、對四周地層和結(jié)構(gòu)物的隆起、埋設(shè)管的填充堵塞等。此外，依據(jù)四周狀況有可能產(chǎn)生使地層隆起的重大影響時，或旁邊有水井和公用水域時，要事前設(shè)測點(diǎn)，并以適當(dāng)頻率觀測，進(jìn)行水質(zhì)檢查等。G、廢棄物處理建筑廢棄物包括：棄碴、淤泥、砼塊等。施工中廢棄物應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)法令辦理。H、交通平安措施施工時應(yīng)依據(jù)有關(guān)法令，不要影響既有結(jié)構(gòu)物及埋設(shè)物、交通、公眾等，并確保其平安。占用路面進(jìn)行施工的時間及區(qū)域，應(yīng)得到道路管理者和公安局的許可，在規(guī)定的范圍內(nèi)施工。在施工區(qū)域內(nèi)應(yīng)設(shè)保安燈等保安措施，以明確施工區(qū)域。在路面設(shè)置特地人員，經(jīng)常巡察整個施工區(qū)域，并由專屬作業(yè)班，進(jìn)行經(jīng)常的路面修理。對出入施工區(qū)域的施工車輛，要設(shè)特地人員指揮、誘導(dǎo)，以防止事故的發(fā)生。占用路面進(jìn)行施工時，要確保步行人員的平安，尤其是在沒有人行道和車行道區(qū)分的道路上，確定要設(shè)人行專用通道。占用路面夜間施工時，或在夜間路上留有作業(yè)帶時，四周要設(shè)照明，以保交通平安。施工材料不得已積累在路上時，事先要取得道路管理者、公安局的許可，并不得阻礙交通。除上述外，施工機(jī)械和設(shè)備等也會阻礙沿線的美觀，應(yīng)考慮現(xiàn)場狀況，實(shí)行相應(yīng)措施。（二）運(yùn)輸方式隧道施工運(yùn)輸方式分為兩類：無軌運(yùn)輸和有軌運(yùn)輸。其配套設(shè)備、機(jī)具見表2-9。表2-9序號設(shè)備、機(jī)具無軌運(yùn)輸有軌運(yùn)輸1裝碴裝載機(jī)、反鏟挖掘機(jī)、挖掘裝載機(jī)、鏟裝機(jī)立爪裝碴機(jī)、挖斗裝碴機(jī)、挖掘裝載機(jī)、輪式裝載機(jī)2軌道鋼軌24～43kg/m鋼軌3軌距762mm或900mm4枕木木枕、槽鋼或工字鋼5運(yùn)輸自卸車或鉸接式自卸車電瓶車+梭式礦車（或礦斗或箱式列車）6砼輪式砼輸送車電瓶車+軌行式砼輸送車7能源柴油或電力電力（充電）（三）風(fēng)水電保障1、高壓風(fēng)：接受內(nèi)燃空壓機(jī)或電動空壓機(jī)壓縮產(chǎn)生。電動空壓機(jī)分為無螺桿式空壓機(jī)和螺桿式空壓機(jī)。目前正從無螺桿式向螺桿式過渡。另有接受電動液壓站帶動液壓鉆的施工方法，可以配套2-6支液壓鉆，目前均運(yùn)用在小斷面引水隧洞中。2、高壓水：常規(guī)方案均為高山水池上下兩趟水管供應(yīng)水壓，后接受一趟水管的高山水池供應(yīng)水壓，目前在北方寒冷地區(qū)進(jìn)行隧道施工時，已接受無塔衡壓供水裝置來供應(yīng)施工所需水壓。3、電源：自備電源基本已接受康明斯柴油機(jī)和西門子電機(jī)配套的200～300kw發(fā)電機(jī)，須要時多臺并車供應(yīng)電源。當(dāng)接受鉆孔臺車鉆孔或挖裝機(jī)裝碴或接受豎井混合式通風(fēng)方式時，要實(shí)行高壓進(jìn)洞方式供電；也可接受低壓進(jìn)洞，洞內(nèi)兩臺變壓器升、降電壓方式供電。二、支護(hù)技術(shù)坑道支護(hù)體系是由圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)兩部分組成的。在通常狀況下，圍巖是主要的承載單元，而支護(hù)結(jié)構(gòu)是幫助性的，但也是不行缺少的。在某些特殊狀況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)也是主要的承載單元。支護(hù)結(jié)構(gòu)的基本作用在于：保持坑道斷面的運(yùn)用凈空；防止圍巖質(zhì)量的進(jìn)一步惡化；承受可能出現(xiàn)的各種荷載；使坑道支護(hù)體系有足夠的平安度。因此，任何一種類型的支護(hù)結(jié)構(gòu)都應(yīng)具有和上述作用相適應(yīng)的構(gòu)造、力學(xué)特性和施工可能性。一個志向的支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿意下列基本要求：1、必需能和四四周巖大面積地堅(jiān)實(shí)接觸，即保證支護(hù)——圍巖體系作為一個統(tǒng)一的整體工作。2、重視早期支護(hù)的作用，并使早期支護(hù)和永久支護(hù)相互協(xié)作，協(xié)調(diào)一樣地工作。3、要允許坑道—支護(hù)體系產(chǎn)生有限制的變形，以充分協(xié)調(diào)地發(fā)揮兩者的共同作用。4、必需保證支護(hù)結(jié)構(gòu)架設(shè)剛好。5、作為支護(hù)結(jié)構(gòu)要依據(jù)坑道圍巖的動態(tài)，剛好地進(jìn)行調(diào)整和修改，以適應(yīng)不斷變更的圍巖狀態(tài)。支護(hù)結(jié)構(gòu)包括初期支護(hù)（或施工支護(hù)）、防排水系統(tǒng)和混凝土襯砌等。㈠初期支護(hù)(或施工支護(hù))錨噴支護(hù)是隧道初期支護(hù)或施工支護(hù)施工中接受的主要支護(hù)手段之一。和傳統(tǒng)支護(hù)、相比，它在機(jī)理和工藝上具有一些獨(dú)特的工作特性：剛好性、粘貼性、柔性、深化性、靈敏性和密封性。這也是構(gòu)成錨噴支護(hù)作用原理的基本要素。錨噴支護(hù)的支護(hù)類型有：噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和格柵（鋼拱架）等。1、錨噴支護(hù)設(shè)計(jì)和施工的基本原則錨噴支護(hù)合理設(shè)計(jì)和施工原則應(yīng)從各方面體現(xiàn)支護(hù)原理，以期達(dá)到支護(hù)上牢靠和經(jīng)濟(jì)上合理的目的。見表2-10。表2-10序號基本原則措施1實(shí)行各種措施，確保圍巖不出現(xiàn)有害松動①在洞室布置和造型上適應(yīng)原巖應(yīng)力狀態(tài)和巖體的地質(zhì)、力學(xué)特征，盡量爭取較好的受力條件。②施工過程中盡量削減圍巖強(qiáng)度的惡化。如接受限制爆破技術(shù)；削減對圍巖擾動次數(shù)；支護(hù)剛好快速等。③合理利用開挖面的“空間效應(yīng)”，抑制圍巖變形。要求支護(hù)作業(yè)面和開挖面的距離限制在確定范圍內(nèi)。④盡量削減其它外界因素（主要是水和潮氣）對圍巖的影響。2調(diào)整限制圍巖變形，在不進(jìn)入有松動的條件下適度發(fā)展，以便最大限度地發(fā)揮圍巖自身承載實(shí)力①初期支護(hù)接受分次施作的方法。②調(diào)整支護(hù)封底時間。3保證錨噴支護(hù)和圍巖形成共同體施工中保證明現(xiàn)圍巖、噴層和錨桿之間具有良好的粘結(jié)和接觸，使三者共同受力。4選擇合理的支護(hù)類型和參數(shù)并充分發(fā)揮其功效①優(yōu)化考慮選用噴砼支護(hù)或錨噴聯(lián)合支護(hù)。②支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹“等強(qiáng)度支護(hù)”的設(shè)計(jì)思想和整體加固和局部加強(qiáng)相結(jié)合的原則。③選擇合理的錨桿類型和參數(shù)，在圍巖中有效形成承載環(huán)。④選擇合理的噴層厚度，充分發(fā)揮圍巖和噴層自身的承載力。⑤合理配置鋼筋網(wǎng)。⑥合理選擇鋼支撐。5實(shí)行正確的施工方法施工方法的正確性和合理性對錨噴支護(hù)的成敗和效果有重大影響，特殊是開挖程序、掘進(jìn)進(jìn)尺、支護(hù)和閉合時機(jī)等至關(guān)重要。6依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工要求地質(zhì)勘測、設(shè)計(jì)、施工及監(jiān)測密切協(xié)作，結(jié)為一體。2、噴射混凝土⑴噴射混凝土的作用和效果見表2-11。表2-11噴射混凝土的作用和效果概念圖①支承圍巖由于噴層和圍巖密貼和粘結(jié)，并給圍巖表面以抗力和剪力，從而使圍巖處于三向受力的有利狀態(tài)，防止圍巖強(qiáng)度惡化。此外，噴層本身的抗沖切實(shí)力阻擋不穩(wěn)定塊體的塌滑。②“卸載”作用由于噴層屬柔性，能有限制地使圍巖在不出現(xiàn)有害變形的前提下，進(jìn)入確定程度的塑性，從而使圍巖“卸載”。同時噴層的柔性也能使噴層中的彎曲應(yīng)力減小，有利于混凝土承載力的發(fā)揮。③填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖噴射混凝土可射入圍巖張開的裂隙，填充表面凹穴，使裂隙分割的巖塊層面粘結(jié)在一起，保持巖塊間的咬合、鑲嵌作用，提高其間的粘結(jié)力、摩阻力，有利于防止圍巖松動，并避開或緩和圍巖應(yīng)力集中。④覆蓋圍巖表面噴層干脆粘貼巖面，形成防風(fēng)化和止水的防護(hù)層，并阻擋節(jié)理裂隙中充填物流失。⑤阻擋圍巖松動噴層流緊跟掘進(jìn)工程后剛好進(jìn)行支護(hù)，早期強(qiáng)度較高，因而能剛好向圍巖供應(yīng)抗力，阻擋圍巖松動。⑥支配外力通過噴層把外力傳給錨桿、網(wǎng)架等，使支護(hù)結(jié)構(gòu)受力勻整分擔(dān)。⑵鋼纖維噴射混凝土鋼纖維噴混凝土，又名鋼纖維增加噴混凝土，是近年來國內(nèi)外發(fā)展起來的新型噴射混凝土技術(shù)。它在松軟、裂開圍巖和特殊地下工程中獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用，收到良好效果。①鋼纖維噴射混凝土是在一般噴射混凝土中，拌入適量鋼纖維后形成的一種新型復(fù)合材料。它變更了一般混凝土的脆性弱點(diǎn)，具有高強(qiáng)度、大變形及破壞后存在較高殘余強(qiáng)度的特點(diǎn)。使噴射混凝土的韌性、沖擊阻力、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、耐用系數(shù)和乏累極限等都得到極大改善。其柔性大大超過了一般噴射混凝土，抗彎強(qiáng)度大約增加50%～100%，抗壓強(qiáng)度可以提高30%～50%，韌性及沖擊阻力也比一般噴射混凝土提高數(shù)倍。②鋼纖維噴射混凝土一般都利用現(xiàn)有噴射混凝土設(shè)備和施工工藝，即在干式、潮式、濕式和SEC噴射混凝土中，都可以摻加適量鋼纖維，成為鋼纖維噴射混凝土。鋼纖維從幾何形態(tài)分，其斷面有圓形、矩形、扁形及不規(guī)則斷面；其形態(tài)有直形纖維、波形纖維、彎曲或帶鉤纖維。鋼纖維通常并不是由拉力折斷，而是從混凝土中拉出，故接受彎曲或帶鉤的鋼纖維，具有很高的抗拉力，和直形纖維比較，只用較少數(shù)量就能達(dá)到相同的特性；它還能使各個纖維跨接裂縫，使噴射混凝土開裂后還有確定韌度。同時較長的纖維能跨接較寬的裂縫，增加混凝土的韌度。鋼纖維最適宜的直徑為0.25mm～0.5mm，最大可達(dá)0.7mm；長度多為20mm～30mm，最長可達(dá)50mm～60mm。纖維摻量一般占總體積的0.5%～2.0%，或者為混凝土總重量的2%～4%。③鋼纖維噴射混凝土的材料，除增加鋼纖維外，其余和干式、潮式、濕式和SEC噴射混凝土是一樣的，故其材料選擇和配比也適用于相應(yīng)的鋼纖維噴射混凝土。④鋼纖維噴射混凝土工藝流程鋼纖維混凝土的噴射工藝流程，亦基本接受干式、潮式、濕式和SEC噴射混凝土的工藝流程。不同點(diǎn)在于：A、混合和攪拌：鋼纖維噴射混凝土的混合和攪拌，關(guān)鍵是勻整地加入鋼纖維，防止形成鋼纖維團(tuán)。B、噴射機(jī)的修改現(xiàn)有的噴射設(shè)備不需修改就可用于鋼纖維混凝土的噴射。作修改一般是為了削減堵管，而消退如像90°彎頭或膠管直徑突變等這樣一些扼流處。假如管子直徑須要變小，應(yīng)運(yùn)用縮成錐形的長漸縮管。堵管一般發(fā)生在噴嘴出口處，這是由于直徑突然減小和方向突然變更所致。膠管內(nèi)徑一般用50mm以上，運(yùn)用效果較好，最好內(nèi)徑應(yīng)為鋼纖維長度的2倍。⑶模噴混凝土由于噴射混凝土作業(yè)中，存在高回彈和高粉塵現(xiàn)象，造成奢侈和污染作業(yè)環(huán)境。模噴是徹底解決回彈和粉塵的根本之道，濕噴技術(shù)的發(fā)展為模噴供應(yīng)了技術(shù)保證。深圳科苑立交淺埋暗挖隧道掛模濕噴技術(shù)的成功應(yīng)用，為在特殊地理及地質(zhì)條件下的隧道施工開拓了另一條蹊徑。應(yīng)在試驗(yàn)探討基礎(chǔ)上擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。①模噴混凝土力學(xué)性能測試（粘結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、密實(shí)度）。②模噴條件下噴射方式、角度、材料及協(xié)作比。③模噴支護(hù)結(jié)構(gòu)和圍巖穩(wěn)定性。④立足于現(xiàn)有設(shè)備，Ⅰ-Ⅲ類圍巖以拱架為模板基礎(chǔ)，Ⅳ-Ⅴ類圍巖則重點(diǎn)探討作為永久支護(hù)。3、錨桿⑴錨桿的作用和效果見表2-12。表2-12錨桿的作用和效果概念圖①支承圍巖錨桿能限制約束圍巖施加壓力，從而使處于二軸應(yīng)力狀態(tài)的洞室內(nèi)表面旁邊的圍巖保持三軸應(yīng)力狀態(tài)，因而能制止圍巖強(qiáng)度的惡化。②加固圍巖由于系統(tǒng)錨桿的加固作用，使圍巖中，尤其是松動區(qū)的節(jié)理裂隙、裂開面等得以聯(lián)結(jié)，因而增大了錨固區(qū)圍巖的強(qiáng)度（即C、φ值）。錨桿對加固節(jié)理發(fā)育的巖體和圍巖松動區(qū)是特殊有效的，有助于裂隙巖體和松動區(qū)形成整體，成為“加固帶”。③提高層間摩阻力，形成“組合梁”對于水平或緩傾斜的層狀圍巖，用錨桿群能把數(shù)層巖層連在一起，增大層理間摩阻力，從結(jié)構(gòu)力學(xué)觀點(diǎn)來看，就是形成“組合梁”。④“懸吊”作用“懸吊”作用是指為防止個別危巖的掉落或滑落，用錨桿將其同穩(wěn)定圍巖聯(lián)結(jié)起來。這種作用主要表現(xiàn)在加固局部失穩(wěn)的巖體。⑵錨桿類型：常用的錨桿有全長粘結(jié)型砂漿螺紋錨桿、WT25中空注漿錨桿和自進(jìn)式注漿錨桿。自進(jìn)式注漿錨桿集鉆、注、錨于一體，其在抗彎、抗剪強(qiáng)度和表面粘結(jié)等方面的優(yōu)越性能，以及便利的操作性能夠保證困難地質(zhì)下的錨固質(zhì)量。WT25中空注漿錨桿是先鉆孔，再插入中空錨桿，最終通過中空進(jìn)行壓注漿液，確保錨固效果。全長粘結(jié)型砂漿螺紋錨桿運(yùn)用普遍，施工中砂漿的飽滿度對錨固效果至關(guān)重要，特殊是拱部徑向錨桿施作較難保證錨固效果。為保證效果，目前引用錨固劑代替砂漿，錨固效果很好，能滿意要求。4、鋼筋網(wǎng)：鋼筋網(wǎng)的作用和效果，見表2-13。表2-13鋼筋網(wǎng)的作用和效果概念圖①防止收縮裂縫或削減裂縫數(shù)量和限制裂縫寬度。②提高支護(hù)的抗震實(shí)力。③使噴層應(yīng)力得到勻整分布，改善其變形性能，增加錨噴支護(hù)的整體性。④增加噴層的柔性。⑤提高噴層承載力，承受剪力和拉力。5、格柵（鋼拱架）⑴格柵（鋼拱架）運(yùn)用條件：①自穩(wěn)時間很短的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類圍巖，在錨桿或噴射混凝土支護(hù)發(fā)揮作用前，可能發(fā)生圍巖失穩(wěn)或塌坍緊急時。②淺埋、偏壓隧道，當(dāng)早期圍巖壓力增長快，須要提高初期支護(hù)的早期強(qiáng)度和剛度時。③在難以施作錨桿、噴射混凝土的砂卵石、土夾石或斷層泥等地層，大面積淋水地段，以及為了抑制圍巖大的變形需增加支護(hù)抗力時。④當(dāng)須要施作超前支護(hù)，設(shè)置格柵（鋼拱架）作為超前錨桿（或超前小鋼管等）的支撐構(gòu)件時。⑵鋼拱架①鋼拱架為剛性拱架，以往我國多用工字鋼、舊鋼軌和鋼管制造，這種鋼拱架的剛度和強(qiáng)度大，可作臨時支撐并單獨(dú)承受較大的圍巖壓力，也可設(shè)于混凝土內(nèi)作永久襯砌。在Ⅰ、Ⅱ類軟弱裂開圍巖中施工或處理坍方時運(yùn)用較多，但這類鋼拱架和噴射混凝土粘結(jié)不好，和圍巖間的空隙難于用噴射混凝土緊密充填，導(dǎo)致鋼拱架旁邊噴射混凝土出現(xiàn)裂縫。工字鋼和鋼軌的垂直和水平方向不是等強(qiáng)度和等鋼度的，簡潔橫向失穩(wěn)，扭曲破壞。鋼管鋼架斷面的各向強(qiáng)度和剛度相同，抗壓、抗扭曲強(qiáng)度高，鋼管內(nèi)充填砂漿或混凝土?xí)r，其強(qiáng)度更高。鋼拱架常用10-20號工字鋼，11kg/m～24kg/m輕軌或38kg/m、43kg/m鋼軌，φ100mm～φ180mm鋼管。②可縮式鋼拱架在Ⅰ、Ⅱ類圍巖和膨脹性或地應(yīng)力大的地層中，圍巖壓力和變形較大，若接受一般支護(hù)阻擋圍巖變形，使支護(hù)襯砌承受更大的圍巖壓力而導(dǎo)致?lián)p壞。因此，接受鋼架接頭能滑移的可縮式鋼架，支護(hù)斷面隨圍巖變形而縮小，允許圍巖有較大的變形，并隨之卸載，從而維護(hù)支護(hù)襯砌的穩(wěn)定。A、類型：通常接受φ125mm、φ150mm、φ180mm鋼管鋼架和U25、U29、U36等U型鋼架2種。B、接頭設(shè)計(jì)參數(shù)的選定a、可縮接頭一般在單線隧道設(shè)2個，雙線隧道設(shè)3個。b、每個可縮接頭最大可縮量不宜超過100mm。c、可縮接頭的滑動阻力，一般接受鋼架可能承受最大軸力的50%進(jìn)行設(shè)計(jì)。C、可縮接頭結(jié)構(gòu)形式a、鋼管鋼拱架可縮接頭宜接受外套管式（圖2-17），U型螺栓卡環(huán)箍緊，套管一般長約40cm，套管外側(cè)用2～４個U型螺栓卡環(huán)。套管可接受縱向通縫，通縫應(yīng)保證卡環(huán)箍緊后仍有1mm～5mm縫隙。套管內(nèi)２根主管的間距按設(shè)計(jì)可縮量確定，不宜超過100mm。66圖2-17鋼管鋼架可縮接頭（單位：mm）1-套管（l=670、φ外146、φ內(nèi)128）；2-螺母M20；3-主管（φ外127、φ內(nèi)116）；4-墊圈；5-鋼壓塊（200×35×60）；6-U型螺栓（φ20）b、U型鋼架可縮接頭宜接受搭接，搭接長度一般為40cm。每個接頭設(shè)2個卡環(huán)（圖2-18）?？煽s接頭卡環(huán)螺母扭矩和滑動軸力的關(guān)系可通過試驗(yàn)確定。圖2-18U型鋼架可縮接頭1-U25型鋼架；2-U型螺栓（φ20）；3-螺母M20；4-U型接連板D、可縮接頭的施工可縮接頭處應(yīng)預(yù)留20cm左右寬的部位暫不噴射混凝土，待可縮接頭合攏或圍巖變形基本穩(wěn)定后，再將預(yù)留部位噴滿混凝土。⑶格柵格柵是由鋼拱架支撐發(fā)展而來，它是由鋼筋焊接而成的構(gòu)架，其在縱、橫向的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性基本相同，且能和錨桿、超前支護(hù)的構(gòu)件連為一體，是隧道及地下工程中一種新型的支撐形式。它是隨著新奧法（NATM）的發(fā)展而出現(xiàn)的。像噴混凝土支護(hù)工藝已成為新奧法的要素之一一樣，格柵噴混凝土支護(hù)也已被越來越廣泛地接受，成為新奧法的一項(xiàng)革新。①格柵支撐的特點(diǎn)：A、立刻支護(hù)作用開挖后立刻架設(shè)能起到立刻支護(hù)的作用，且有確定的承載實(shí)力，可以在噴混凝土施作以前和施作后早期強(qiáng)度形成以前及單獨(dú)運(yùn)用時單獨(dú)承載。B、加勁筋作用和噴混凝土結(jié)合緊密成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在其中起骨架作用，使噴混凝土整體性好，不會造成混凝土回彈和縱向斷裂現(xiàn)象，而鋼拱架則不行，它和噴混凝土殼體分別，造成回彈和空洞及殼體縱向不連續(xù)，整體性差，不能形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。C、組合結(jié)構(gòu)作用除了和噴混凝土結(jié)合外，還能很便利地和鋼絲網(wǎng)、錨桿、超前支撐等支護(hù)手段相結(jié)合，構(gòu)成以格柵為核心的格柵+鋼絲網(wǎng)+錨桿+超前支護(hù)相結(jié)合的組合支護(hù)結(jié)構(gòu)，起先作為臨時支護(hù)后又能轉(zhuǎn)化為永久支護(hù)。而鋼拱架則不成，它和噴混凝土間形成斷裂縫，鋼材銹蝕無法防止，不具備耐久性，因此不能作為永久支護(hù)考慮。D、墻板和支架作用可作為噴混凝土和開挖后續(xù)斷面的墻板、灌注混凝土襯砌的墻板及架設(shè)超前支撐的支架。E、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)作用對破損襯砌、破損拱架等可以運(yùn)用格柵噴混凝土進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。F、經(jīng)濟(jì)性好和鋼拱架相比，造價(jià)低，材料利用率高。國外有資料表明，接受格柵比接受鋼拱可節(jié)約大約60％的勞動強(qiáng)度和支護(hù)費(fèi)用。國內(nèi)和工字鋼比較結(jié)果，節(jié)約鋼材13％，鋼材性能提高36％。另外經(jīng)濟(jì)效益還包括提高噴混凝土質(zhì)量、削減回彈、節(jié)約水泥、提高工效、削減人力消耗等，所以效益是特殊明顯的。G、和圍巖連接性好特殊是噴混凝土后，包袱在其中和圍巖密貼有利于受力，有利于和圍巖共同作用形成兼有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和巖石構(gòu)造強(qiáng)度的殼體結(jié)構(gòu)。整體性好，防水性好。H、運(yùn)用靈敏，適應(yīng)性廣每米架長重量輕，操作便利靈敏，不僅可以用于全斷面開挖，而且適于分部開挖。隨著擴(kuò)大開挖，格柵能便利地持續(xù)下去，裝卸便利，在不變更間距的狀況下可以通過加大格柵來增加支護(hù)。②格柵的形式A、格柵斷面有3根和4根主筋組成的2種形式（圖2-19）。四主筋型的每根鋼筋相同，在等高狀況下，其抗彎和抗扭慣性矩大于三主筋型，故多用于軟巖、土砂地層的雙線隧道。三主筋型是由上面雙筋和下面單筋組成，上主筋面積盡量和下主筋總面積相等，多用于單線隧道。主筋直徑不宜小于22mm，并宜接受20MnSi或A3鋼筋。圖2-19格柵鋼架斷面B、格柵的斷面高度應(yīng)于噴射混凝土厚度相適應(yīng)，一般為120mm～180mm。C、格柵的主筋和聯(lián)系鋼筋的連接方式較多，主要接受圖2—20的形式，聯(lián)系鋼筋直徑不宜小于10mm。圖2-20格柵鋼拱架構(gòu)造（單位：mm）D、格柵接頭形式有：a、螺栓連接板接頭。連接板焊于主筋端部，通過螺栓將兩段鋼架連接板緊密地連在一起。b、套管螺栓接頭。套管螺栓干脆套在主筋上，將兩段鋼架連接在一起。c、側(cè)導(dǎo)坑法施工大斷面隧道的鋼架接頭聯(lián)結(jié)如圖2-21，格柵鋼架L和作臨時支護(hù)的格柵鋼架M用螺栓、連接板連接，而格柵鋼架L、R則用螺栓、套筒和連接板連接。圖2-21側(cè)導(dǎo)坑法施工格柵接頭連接（單位：mm）㈡、防排水系統(tǒng)防水、排水技術(shù)是為防止地表水、地下水、工業(yè)和民用的給水、排水、腐蝕性液體以及空氣中的濕氣、水蒸氣等，對地下建筑物某些部位的滲透侵入，而從建筑材料上和構(gòu)造上所實(shí)行的措施。防水的功能要求是，接受有效、牢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，保證建筑物具有良好、平安的運(yùn)用環(huán)境、運(yùn)用條件和運(yùn)用年限。1、地下水的防治原則及措施⑴防治原則①由于隧道所處位置的不同，所遇到的地下水的類型和埋藏條件也不相同，因此必需針對地下水存在的特點(diǎn)，實(shí)行“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，達(dá)到防水牢靠、經(jīng)濟(jì)合理的目的。實(shí)踐證明，地下防水工程是集材料、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)為一體的綜合性、系統(tǒng)性工程，它們之間既有各自獨(dú)立，又有關(guān)聯(lián)。材料是基礎(chǔ)，規(guī)劃和設(shè)計(jì)是前提，施工是關(guān)鍵，維護(hù)是保證，已成為專家們的共識。因此，為了保證地下工程的防水質(zhì)量。應(yīng)全面考慮，綜合決策。⑵防水措施主要有隔水、排水、堵水等①隔水利用不透水或弱透水材料，將地下水隔絕在建筑空間之外，稱為隔水法。隔水可以通過外加的防水層起作用，也可以把結(jié)構(gòu)本身作為隔水層，后者稱為結(jié)構(gòu)自防水。防水層有柔性和剛性2種。柔性的有各種卷材和噴涂料，剛性的有防水砂漿、防水板材、金屬薄片、結(jié)構(gòu)自防水等。②排水排水是隧道防水措施之一，是將水在滲漏進(jìn)隧道內(nèi)部之前加以疏導(dǎo)和解除，包括地表水的解除，人工降低地下水位和將水引入隧道后再有組織地排走等幾種做法。這種防水措施的主要特點(diǎn)是解除了水量較大的重力水對地下建筑的干脆威逼，卸掉了這些水的靜水壓力，對于承壓水的防治效果尤為有效。③堵水向巖土體中注入防水材料，堵塞水流通路而形成1個隔水層，是一種堵水措施，也稱注漿止水。堵水還有另外含義，就是當(dāng)防水結(jié)構(gòu)或防水構(gòu)造受到破壞后滲漏水時，向破壞處（孔隙、裂縫等）及其旁邊注入防水材料，起修復(fù)作用，故常稱為堵漏。此外，在預(yù)制構(gòu)件的接縫處，要做好密封措施，事實(shí)上也是一種堵水方法。由于在現(xiàn)實(shí)中地下水的埋藏、運(yùn)動和滲漏機(jī)理相當(dāng)困難，單獨(dú)實(shí)行某一種措施，往往不能起到完全的防水作用，因此必需綜合治理，將兩種或更多的措施協(xié)作運(yùn)用，互為補(bǔ)充，才能取得較好的防水效果。2、防水施工目前接受較多的施工方法有混凝土結(jié)構(gòu)自防水施工、水泥砂漿抹面防水施工、卷材防水施工、噴涂膜防水施工，以及架空地板和離壁襯套墻內(nèi)排水施工等。⑴混凝土結(jié)構(gòu)自防水施工混凝土結(jié)構(gòu)自防水，是以工程結(jié)構(gòu)本身的混凝土密實(shí)性實(shí)現(xiàn)防水功能的一種做法。它使結(jié)構(gòu)承重和防水合為一體，造價(jià)低，工序簡潔，施工便利。①一般防水混凝土依靠調(diào)整協(xié)作比的方法，變更混凝土內(nèi)部孔隙特征（形態(tài)和大?。?，堵塞漏水通路，不加其它防水措施，僅以提高混凝土自身密實(shí)性達(dá)到防水的目的，如接受防水水泥及合理的骨料級配等。其原則是首先滿意抗?jié)B性能要求，同時考慮抗壓強(qiáng)度和施工和易性。必要時，滿意抗浸蝕性、抗凍性及特殊要求，水泥用量不應(yīng)小于320kg/m3。當(dāng)摻用活性粉細(xì)料時，水泥用量不小于280kg/m3。按抗?jié)B性、施工和易性、強(qiáng)度要求確定水灰比。按結(jié)構(gòu)條件和施工方法，綜合考慮用水量，選用坍落度。防水混凝土的砂率不小于35%。在防水混凝土砂率及最小水泥用量均已確定時，還應(yīng)對灰砂比進(jìn)行驗(yàn)證。②外加劑防水混凝土外加劑防水混凝土是靠摻入少量有機(jī)或無機(jī)物外加劑改善混凝土的和易性，提高密實(shí)性的抗?jié)B性，以適應(yīng)工程須要的防水混凝土。按所摻外加劑種類不同可分為：減水劑防水混凝土、加氣劑防水混凝土、三乙醇胺防水混凝土和氯化鐵防水混凝土等。⑵材料防水施工山嶺隧道及地鐵區(qū)間隧道一般接受防水卷材全截面防水，均應(yīng)接受無釘孔鋪設(shè)和爬焊熱合工藝施作復(fù)合防水層，各類附屬洞室鋪設(shè)防水板時，先依據(jù)附屬洞室的大小和形態(tài)加工防水板，將其焊在洞室內(nèi)壁的初期支護(hù)上，并和邊墻防水板焊接成一個整體。地鐵區(qū)間隧道施作防水層前，須對初期支護(hù)背后進(jìn)行充填壓漿和劈裂注漿止水。隧道拱墻一般設(shè)φ50mm軟式透水管盲溝，墻腳縱向設(shè)φ100mm軟式透水管盲溝，和環(huán)向盲溝、墻腳泄水孔三通連接。施工縫一般設(shè)止水帶或止水條防水。㈢混凝土襯砌隧道工程襯砌類型大體上有：整體式襯砌、錨噴襯砌、裝配式襯砌、復(fù)合式襯砌和薄型襯砌等。見圖2-22。整體式襯砌錨噴襯砌裝配式襯砌復(fù)合式襯砌圖2-22襯砌類型示意圖整體式襯砌：洞室開挖后干脆灌注混凝土的襯砌。一般設(shè)計(jì)較厚，是一種剛性結(jié)構(gòu)。錨噴襯砌：由噴混凝土、鋼筋網(wǎng)噴混凝土、錨桿噴混凝土或錨桿鋼筋網(wǎng)噴混凝土、鋼纖維噴混凝土等構(gòu)成的襯砌。有時作為初期支護(hù)和混凝土襯砌形成復(fù)合式襯砌。由于錨噴支護(hù)是一種柔性結(jié)構(gòu)，故能更有效地利用圍巖的承載實(shí)力維護(hù)洞室穩(wěn)定，其受力性能一般優(yōu)于整體式襯砌。裝配式襯砌：由預(yù)制構(gòu)件在洞內(nèi)拼裝而成的襯砌稱為裝配式襯砌。接受裝配式襯砌可加快施工速度，提高工程質(zhì)量，一般用于盾構(gòu)法施工隧道。復(fù)合式襯砌：分兩次修筑，中間加設(shè)薄膜防水層的襯砌稱為復(fù)合式襯砌。復(fù)合式襯砌的外層常為錨噴支護(hù)，內(nèi)層常為混凝土整體式襯砌。1、仰拱施工軟巖隧道施工中一般盡早閉合混凝土仰拱，使支護(hù)結(jié)構(gòu)整體受力承載。為確保仰拱混凝土施工質(zhì)量和削減對掘進(jìn)等其它工序的影響，常接受移動式棧橋（無軌運(yùn)輸）和防干擾活動作業(yè)平臺（有軌運(yùn)輸）進(jìn)行混凝土仰拱施工。防干擾活動作業(yè)平臺施工見圖2-23。圖2-23仰拱施工示意圖2、混凝土襯砌混凝土仰拱超前施工閉合后，依據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果可支配混凝土襯砌施工。目前接受自動計(jì)量拌合站、砼輸送車、全斷面液壓鋼模臺車和砼輸送泵進(jìn)行混凝土灌注施工；全斷面液壓鋼模臺車長度為8-12m。當(dāng)接受有軌運(yùn)輸斜井或豎井幫助施工時，一般接受洞內(nèi)、外各一臺輸送泵接力灌注混凝土襯砌；大斷面隧道可接受2臺輸送泵左右對稱灌注，既縮短襯砌時間，又防止襯砌臺車偏移。施工中擋頭模板接受制式鋼模，確保施工縫處砼質(zhì)量。三、幫助施工措施（一）幫助施工方法在隧道開挖和支護(hù)時，把主要使掌子面穩(wěn)定、地表穩(wěn)定和處理地下水的任何手段，都統(tǒng)稱為“幫助施工方法”。幫助施工方法，有的是接受一般的設(shè)備、機(jī)械進(jìn)行的，以穩(wěn)定掌子面為主要目的的施工手段；有的不能接受通常的設(shè)備、機(jī)械，以圍巖加固為主要目的的施工手段；有的為降低地下水位、隔水和處理地下水等的施工手段。1、適用幫助施工方法的圍巖及地形條件（表2—14）表2-14序號圍巖及地形條件存在問題措施1未固結(jié)圍巖（砂層、粘土層、巖堆）①圍巖強(qiáng)度小，掌子面自穩(wěn)性差；②剛性低，變形大；③因涌水，掌子面變得不穩(wěn)定。加固圍巖；排水；超前支護(hù)；正面噴砼封閉。2膨脹性圍巖①圍巖開裂、內(nèi)擠；②支護(hù)結(jié)構(gòu)破損；③使凈空斷面縮小。防止水浸濕；削減擾動；少分部開挖；剛好噴錨防護(hù)和閉合結(jié)構(gòu)。3大量、高壓涌水圍巖①掌子面滲透而倒塌；②支護(hù)下沉、變異和斷面異樣；③地表下沉；④變更水文環(huán)境。集中引排；砂漿充填；防水板；帷幕止水。4淺埋隧道①掌子面不穩(wěn)定；②地表開裂、下沉；③支護(hù)結(jié)構(gòu)變異。垂直錨桿懸吊；管棚；水平高壓旋噴；藥液壓注等。5接近結(jié)構(gòu)物的隧道①地表開裂、下沉；②支護(hù)結(jié)構(gòu)變異；③結(jié)構(gòu)物位移、變形。對結(jié)構(gòu)物量測管理；加固圍巖；止水；增加支護(hù)結(jié)構(gòu)。2、穩(wěn)定掌子面的幫助施工方法山嶺隧道施工，如掌子面不穩(wěn)定，施工是不行能的。近年來，由于山嶺隧道的增加，在自穩(wěn)性差的圍巖中施工的狀況愈來愈多，因此，掌子面穩(wěn)定問題就成為隧道開挖技術(shù)中的重要問題。同時，掌子面自穩(wěn)性和開挖斷面的大小有密切關(guān)系，因此，開挖方法的選擇，對選定穩(wěn)定掌子面的幫助施工方法有很大的影響。依據(jù)地質(zhì)條件，在掌子面不能獲得穩(wěn)定的狀況下，開挖要接受分割斷面的方法或縮短一次開挖進(jìn)尺。但有時就是分部開挖或縮短進(jìn)尺也不能取得效果，而接受大斷面開挖方法反而成功的狀況也不少。這主要是因接受了各種幫助施工方法，提高了掌子面和拱頂?shù)姆€(wěn)定而取得的。幫助施工方法是在開挖之前施工的，以圖穩(wěn)定掌子面的方法，依據(jù)其功能的不同，可分為以下幾種：①提高構(gòu)件的彎曲剛度支持圍巖的（鋼插板、超前支護(hù)、短管棚、鋼管樁支撐等）；如雷公山隧道、堰嶺隧道、西山坪隧道和貴陽水廠輸水洞等。②改良圍巖的（小導(dǎo)管、邁式錨桿、洞內(nèi)深孔和地表深孔注漿等）；如廣州地鐵、小團(tuán)山隧道、寶塔山隧道和靠椅山隧道、堰嶺隧道等。③發(fā)揮錨桿作用的（斜錨桿、正面錨桿等）。④噴混凝土加強(qiáng)的。3、穩(wěn)定地表的幫助施工方法地表下沉主要是因開挖造成的隧道周邊圍巖松馳而引起的。在未固結(jié)的圍巖中，也可能是因?yàn)閲鷰r強(qiáng)度不足而引起的。此外，地表下沉也是隧道上部不能形成承載拱、埋深小的圍巖是常見的現(xiàn)象。防止地表下沉的主要措施是改善掌子面上方的圍巖狀況。同時地表下沉和掌子面的穩(wěn)定性有關(guān)，因此，防止地表下沉的對策多和掌子面穩(wěn)定對策同時實(shí)施。（1）穩(wěn)定地表的幫助施工方法，是指不能接受通常機(jī)械施工的幫助施工方法。一般說，這種幫助施工方法都是先在開挖面前方的圍巖中施工，而后在其范圍內(nèi)開挖，再進(jìn)行超前施工，再開挖的。此種幫助施工方法大體上分為：改善整體圍巖和改善掌子面上方圍巖為目的的兩大類。①改善整體圍巖的幫助施工方法：藥液壓注法、凍結(jié)法、垂直錨桿法。②改善掌子面上方圍巖的幫助施工方法：管棚法、水平高壓旋噴法。（2）穩(wěn)定圍巖和限制地表下沉的幫助施工方法①藥液壓注法藥液壓注法是以加固圍巖、止水為目的而接受的施工方法。向砂質(zhì)土壓注易于獲得較好的效果，在黏性土中的效果很離散。為進(jìn)行有效地壓注，要接受和圍巖性質(zhì)相適應(yīng)的藥液和方法。如廣州地鐵洞內(nèi)深孔注漿、寶塔山隧道和小團(tuán)山隧道的地表深孔注漿法。②凍結(jié)法凍結(jié)法在山嶺隧道中接受較少。但其加固圍巖、止水的效果特殊好，牢靠性高。在軟弱粉砂層、大量涌水圍巖、接近結(jié)構(gòu)物施工的場合是很合適的。但從準(zhǔn)備時間到發(fā)揮效果的時間很長。地層人工凍結(jié)技術(shù)最早于1862年在英國應(yīng)用。凍結(jié)法最初應(yīng)用最多的領(lǐng)域是礦山工程。我國于1955年在開灤煤礦林西風(fēng)井首次運(yùn)用凍結(jié)法。目前，隨著城市地下工程的日益增多，尤其是地鐵建設(shè)的興起，凍結(jié)技術(shù)已起先應(yīng)用于地鐵隧道施工中。如1997年北京地鐵復(fù)八線“大-熱區(qū)間”應(yīng)用水平凍結(jié)技術(shù)成功完成了長度為45m的隧道頂板地層凍結(jié)封水加固工程；2000年廣州地鐵二號線紀(jì)越區(qū)間的長度為63m的全斷面地層凍結(jié)封水加固止沉工程等。A、適用范圍及方式凍結(jié)法可廣泛用于礦井建設(shè)、地基基坑、隧道、地下停車場、地鐵盾構(gòu)機(jī)出入口和豎井、水利工程等。凍結(jié)法既可用于各類不穩(wěn)定土層（粘土、砂土或砂礫土），又可用于含水豐富的裂隙巖層。在涌水量較大的流砂層應(yīng)用更能顯示出凍結(jié)法相對于其它工法的優(yōu)越性。通常，當(dāng)?shù)叵滤}量不大，且地下水流速不大于40m/d，均可運(yùn)用凍結(jié)法。凍結(jié)法可實(shí)行的方式有水平、垂直和傾斜。B、地層凍結(jié)技術(shù)的原理人工地層凍結(jié)技術(shù)是利用人工制冷技術(shù)（多指鹽水凍結(jié)技術(shù)），首先在需加固的地層中鉆孔鋪管，安裝凍結(jié)器，利用制冷壓縮機(jī)供應(yīng)的冷量，通過低溫鹽水在凍結(jié)器中循環(huán)，帶走地層熱量，使地層中的水結(jié)冰，將自然巖土變成凍土，形成完整性好、強(qiáng)度高、不透水的臨時加固體，達(dá)到加固地層，隔絕地下水和地下工程聯(lián)系的目的。從而在凍結(jié)體的愛惜下進(jìn)行豎井或隧道等地下工程的開挖施工，待襯砌支護(hù)完成后，凍結(jié)地層逐步解凍，最終復(fù)原到原始狀態(tài)。人工制冷除以鹽水為冷媒體外，還可接受液氮和干冰凍結(jié)。C、地層凍結(jié)技術(shù)特點(diǎn)a、凍結(jié)加固地層強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度可達(dá)12-13MPa。b、封水效果好，可保證開挖工作面在無水條件下作業(yè)。c、整體支護(hù)性能好。凍結(jié)體形成后，凍結(jié)體內(nèi)不會存在任何縫隙，是一個完整的支護(hù)體。d、平安性好。在凍結(jié)體的掩護(hù)下，可保證隧道掘進(jìn)的平安施工。e、靈敏性好。凍結(jié)結(jié)構(gòu)物的形態(tài)和擴(kuò)展范圍可作到人為限制。f、環(huán)保型工法。由于凍結(jié)法是一種臨時措施，地層凍結(jié)僅僅是將地層中的水變成冰，并且所加固地層最終要復(fù)原到原始狀況，因而能夠愛惜城市地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下水不受污染。D、凍結(jié)法施工工藝凍結(jié)法的施工主要工序：鉆孔→凍結(jié)器鋪設(shè)→冷凍系統(tǒng)安裝→凍結(jié)制冷→隧道開挖和襯砌。凍結(jié)工程詳細(xì)工序流程見圖2-24。1-準(zhǔn)備；2-孔口設(shè)施制作；3-制冷站土建工程；4-供電、供水系統(tǒng)施工；5-凍結(jié)孔鉆孔及測斜；6-鹽水干管施工；7-制冷設(shè)備安裝；8-凍結(jié)管試漏及供液管下放；9-集配液圈安裝；10-系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)；11-主動凍結(jié)期及測溫孔監(jiān)測；12-隧道開挖掘襯及維護(hù)凍結(jié)（包括監(jiān)測）；13-隧道永久襯砌及維護(hù)凍結(jié)；14-工程完工、設(shè)備拆除；15-結(jié)束圖2-24凍結(jié)工程基本工序流程網(wǎng)絡(luò)圖E、地層凍結(jié)施工的關(guān)鍵技術(shù)人工地層凍結(jié)的關(guān)鍵技術(shù)是凍結(jié)孔鉆進(jìn)和凍結(jié)器敷設(shè)。地鐵建設(shè)中，凍結(jié)孔依據(jù)地面和施工條件，可選擇水平凍結(jié)、垂直凍結(jié)和水平垂直凍結(jié)等方案。a、鉆孔施工凍結(jié)孔施工首先依據(jù)凍結(jié)設(shè)計(jì)要求的凍結(jié)孔直徑和間距進(jìn)行布孔，同時，選擇合適的鉆機(jī)、鉆頭和鉆具組合，以及適合施工要求的泥漿循環(huán)系統(tǒng)。施工要點(diǎn)如下：（a）鉆機(jī)假如在隧道內(nèi)施工凍結(jié)孔，由于受施工場地和空間限制，要求