隧道施工方法-課件

第6章隧道施工方法第6章1一、隧道施工技術(shù)的發(fā)展1、1949年以前基本是人工開(kāi)挖、手工操作襯砌、機(jī)具簡(jiǎn)單、技術(shù)落后的時(shí)期。當(dāng)時(shí)鐵路隧道建設(shè)既沒(méi)有固定專(zhuān)業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，也沒(méi)有完整的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范，設(shè)備機(jī)具少，方法簡(jiǎn)單，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率很低。

人工打眼木排架支撐一、隧道施工技術(shù)的發(fā)展人工打眼22、20世紀(jì)50年代（1）隧道施工由人力為主轉(zhuǎn)入小型機(jī)械施工；（2）制定了施工規(guī)范；（3）輔助坑道采用斜、豎井和平行導(dǎo)坑，豎井最深達(dá)130m；（4）施工方法以上下導(dǎo)坑先拱后墻法為主；（5）較長(zhǎng)隧道試用后翻式裝碴機(jī)裝碴，用電瓶車(chē)牽引軌道運(yùn)輸出碴；（6）逐步采用水泥砂漿注漿防水。

干風(fēng)鉆打眼濕風(fēng)鉆打眼2、20世紀(jì)50年代干風(fēng)鉆打眼3

1957年—川黔線(xiàn)涼風(fēng)埡隧道，是我國(guó)建國(guó)后修建的第一座最長(zhǎng)的隧道，也是首次采用平行導(dǎo)坑施工，也是由人工施工到輕型機(jī)械化施工的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。涼風(fēng)埡隧道（單線(xiàn)，長(zhǎng)4270m）1957年—川黔線(xiàn)涼風(fēng)埡隧道，是我國(guó)建國(guó)后修建的第一43、20世紀(jì)60~70年代（1）推廣采用機(jī)械設(shè)備，以中小型機(jī)械施工為主；（2）平面控制測(cè)量采用閉合導(dǎo)線(xiàn)法和一條基線(xiàn)的三角網(wǎng)；（3）施工方法以漏斗棚架先墻后拱法為主，部分采用全斷面開(kāi)挖；（4）試用光面爆破；（5）對(duì)整治巖溶、巖爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步積累經(jīng)驗(yàn)。3、20世紀(jì)60~70年代5關(guān)村壩隧道（單線(xiàn)，長(zhǎng)6107m，使線(xiàn)路縮短10.1km）

1966年—成昆線(xiàn)上的關(guān)村壩隧道，長(zhǎng)6107m，使線(xiàn)路縮短了10.1km，地質(zhì)為灰?guī)r，采用上下導(dǎo)坑漏斗棚架法施工，組織均衡生產(chǎn)，快速施工，創(chuàng)雙口月成洞672.71m的最快隧道施工記錄。中共中央1965年3月9日特發(fā)電報(bào)祝賀。發(fā)生過(guò)7次巖爆。關(guān)村壩隧道（單線(xiàn)，長(zhǎng)6107m，使線(xiàn)路縮短10.1km）6長(zhǎng)沙隧道（雙線(xiàn)，長(zhǎng)714m）

1965年—京廣線(xiàn)上的長(zhǎng)沙隧道，長(zhǎng)714m，埋深15m，是我國(guó)60年代地質(zhì)最壞，塌方事故最多，施工方案多次變更，施工時(shí)限最長(zhǎng)的雙線(xiàn)隧道，塌方199次，工期5年半。地質(zhì)為砂頁(yè)巖、粘土砂層、砂卵石層、紅粘土等，地下水豐富。采用上下導(dǎo)坑先拱后墻法施工。

長(zhǎng)沙隧道（雙線(xiàn)，長(zhǎng)714m）1965年—74、20世紀(jì)80年代（1）普遍采用新奧法施工；（2）開(kāi)挖方法普遍采用全斷面、半斷面法；（3）采用光面深孔爆破、預(yù)裂爆破、弱爆破技術(shù)減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)；（4）噴錨支護(hù)技術(shù)大發(fā)展；（5）編制鐵路隧道新奧法指南；（6）應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)和施工；（7）進(jìn)入大型機(jī)械配套時(shí)期，引入鑿巖臺(tái)車(chē)、裝運(yùn)碴機(jī)械、噴錨及灌漿機(jī)械；（8）在軟弱圍巖施工中由新奧法的發(fā)展出現(xiàn)淺埋暗挖法。4、20世紀(jì)80年代81987年—京廣鐵路衡廣段復(fù)線(xiàn)的大瑤山隧道，雙線(xiàn)隧道，長(zhǎng)14.29km。地質(zhì)為白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r及砂巖，斷層14條，涌水量高達(dá)51000m3/d。設(shè)計(jì)、施工均按新奧法原則進(jìn)行，大斷面機(jī)械化作業(yè)，首次采用復(fù)合襯砌。大瑤山隧道的建設(shè)，是新奧法原理在中國(guó)鐵路隧道施工中的成功典范，也是中國(guó)鐵路隧道建設(shè)新舊方法的轉(zhuǎn)折，是隧道發(fā)展史上的里程碑工程。大瑤山隧道（雙線(xiàn)，長(zhǎng)14.29km，縮短11km）1987年—京廣鐵路衡廣段復(fù)線(xiàn)的大瑤山隧道，雙線(xiàn)隧道，長(zhǎng)1495、20世紀(jì)90年代以來(lái)（1）制定鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則，形成有中國(guó)特色的隧道修建新方法；（2）濕噴混凝土技術(shù)、工藝及濕噴機(jī)；（3）自進(jìn)式錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展；（4）單線(xiàn)鐵路長(zhǎng)隧道快速施工配套技術(shù)與設(shè)備；

（5）淺埋暗挖法進(jìn)一步發(fā)展，由臺(tái)階法演變?yōu)閱蝹?cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)；（6）采用隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）施工，標(biāo)志著我國(guó)單線(xiàn)鐵路長(zhǎng)隧道的修建技術(shù)，也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。5、20世紀(jì)90年代以來(lái)（5）淺埋暗挖法進(jìn)一步10秦嶺隧道（雙洞單線(xiàn)，長(zhǎng)18.46km）1999年—西安—安康鐵路的秦嶺隧道，雙洞單線(xiàn)隧道，長(zhǎng)18.46km。I線(xiàn)兩端采用TBM掘進(jìn)，中間由II線(xiàn)平導(dǎo)及橫洞進(jìn)入I線(xiàn)正洞采用鉆爆法開(kāi)挖；II線(xiàn)等平導(dǎo)貫通后采用鉆爆法擴(kuò)挖。是我國(guó)隧道由鉆爆法施工上升到采用敞開(kāi)式全斷面掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工的新臺(tái)階。標(biāo)志著中國(guó)鐵路隧道機(jī)械化施工跨入世界先進(jìn)行列，成為中國(guó)鐵路隧道史的里程碑。秦嶺隧道（雙洞單線(xiàn)，長(zhǎng)18.46km）19911二、隧道的施工特點(diǎn)(1)隱蔽性大；

北京地鐵崇文門(mén)站宜萬(wàn)鐵路野山關(guān)隧道謹(jǐn)慎規(guī)劃，嚴(yán)密把關(guān)，確保質(zhì)量。二、隧道的施工特點(diǎn)(1)隱蔽性大；北12(2)作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng)；速度慢，工期長(zhǎng)。廈門(mén)海底隧道開(kāi)挖方法第1步：開(kāi)挖第2步：安裝鋼拱架第3步：噴混凝土第4步：拆除臨時(shí)支護(hù)第5步：二次襯砌(2)作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng)；速度慢，工期長(zhǎng)。廈門(mén)海13(3)作業(yè)空間有限；(4)作業(yè)的綜合性；廈門(mén)海底隧道斜井(3)作業(yè)空間有限；(4)作業(yè)的綜合14(5)施工是動(dòng)態(tài)的，施工過(guò)程的力學(xué)動(dòng)態(tài)是變化的，圍巖物理力學(xué)性質(zhì)也是變化的；

(6)作業(yè)環(huán)境惡劣；

(7)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性大。北京某明挖車(chē)站基坑坍塌北京某暗挖區(qū)間坍塌上海地鐵四號(hào)線(xiàn)樓房坍塌宜萬(wàn)鐵路某隧道涌水圓粱山隧道突水突泥某黃土隧道塌方(5)施工是動(dòng)態(tài)的，施工過(guò)程的力學(xué)動(dòng)態(tài)是變化的，圍巖151.隧道施工主要方法⑴礦山法●傳統(tǒng)礦山法●新奧法⑵明挖法⑶掘進(jìn)機(jī)法⑷盾構(gòu)法⑸沉管法⑹頂進(jìn)法三、

隧道施工方法及其選擇

1.隧道施工主要方法三、隧道施工方法及其選擇

162.隧道施工方法的分類(lèi)2.隧道施工方法的分類(lèi)173.隧道施工方法的選擇原則選擇施工方法時(shí)需考慮的基本因素大體上可歸納為：1、施工條件

2、圍巖條件3、隧道斷面積4、埋深5、工期6、環(huán)境條件3.隧道施工方法的選擇原則選擇施工方法時(shí)需考慮的基本因素大體18“礦山法”因其最早應(yīng)用于坑道采礦而得名。它是采用鉆眼爆破方式破巖，縱向分段，橫向全斷面或分部開(kāi)挖，每一部分開(kāi)挖成形后即對(duì)暴露圍巖加以適當(dāng)?shù)闹位蛑ёo(hù)，繼而提供必要的永久性人工結(jié)構(gòu)以保持隧道長(zhǎng)期穩(wěn)定的施工方法。礦山法又因其采用“鉆眼爆破”方式破巖，故隧道工程中也稱(chēng)之為“鉆爆法”?！皞鹘y(tǒng)礦山法”

“新奧法”礦山法“礦山法”因其最早應(yīng)用于坑道采礦而得名。它是采用鉆眼爆破方式191963年，由奧地利學(xué)者L臘布茲維奇教授命名為“新奧地利隧道施工法（NewAustriaTunnelingMethod）”，簡(jiǎn)稱(chēng)“新奧法（NTAM）”正式出臺(tái)，它是以控制爆破或機(jī)械開(kāi)挖為主要掘進(jìn)手段，以錨桿、噴射混凝土為主要支護(hù)方法，理論、量測(cè)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的一種施工方法。同時(shí)又是一系列指導(dǎo)隧道設(shè)計(jì)和施工的原則。

6.2新奧法一、新奧法（NATM）概述1963年，由奧地利學(xué)者L臘布茲維奇教授命名為“新奧地利隧道20新奧法主要采用錨桿和噴射混凝土作為維護(hù)圍巖穩(wěn)定的初期支護(hù)，以幫助圍巖獲得初步穩(wěn)定，施作后的錨噴支護(hù)即成為永久性承載結(jié)構(gòu)的一部分而不予拆除，然后在此基礎(chǔ)上再施作內(nèi)層襯砌作為安全儲(chǔ)備（內(nèi)層襯砌也稱(chēng)為后期支護(hù)）。初期支護(hù)、內(nèi)層襯砌與圍巖三者共同構(gòu)成了永久的隧道結(jié)構(gòu)承載體系。新奧法主要采用錨桿和噴射混凝土作為維護(hù)圍巖穩(wěn)定的初期支護(hù)，以21二、新奧法施工的基本程序二、新奧法施工的基本程序22“少擾動(dòng)、早支護(hù)（噴錨）、勤量測(cè)、緊封閉”

（1）少擾動(dòng)，是指在進(jìn)行隧道開(kāi)挖時(shí)，要盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、擾動(dòng)強(qiáng)度、擾動(dòng)范圍和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間。

（2）早支護(hù)（早錨噴），是指開(kāi)挖后及時(shí)施作初期錨噴支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)。

（3）勤量測(cè)，是指以直觀、可靠的量測(cè)方法和量測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)圍巖（或圍巖加支護(hù)）的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式、開(kāi)挖方法，確保施工安全和順利進(jìn)行。（4）緊封閉，一方面是指采取噴射混凝土等防護(hù)措施，避免圍巖因長(zhǎng)時(shí)間暴露而致強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減，尤其是對(duì)于易風(fēng)化的軟弱圍巖。另一方面更為重要的是指要適時(shí)對(duì)圍巖施作封閉形支護(hù)，而且可以使支護(hù)和圍巖能進(jìn)入良好的共同工作狀態(tài)。三、新奧法施工的基本原則“少擾動(dòng)、早支護(hù)（噴錨）、勤量測(cè)、緊封閉”（1）少擾動(dòng)，是23四、新奧法開(kāi)挖施工方法1.全斷面法2.臺(tái)階法3.分部開(kāi)挖法四、新奧法開(kāi)挖施工方法1.全斷面法241-全斷面開(kāi)挖法;2-錨噴支護(hù);3-模筑混凝土襯砌1-全斷面開(kāi)挖法;25隧道施工方法-課件26

量測(cè)

臺(tái)車(chē)就位鉆眼裝藥、放炮

找頂出碴錨噴通風(fēng)

3.施工循環(huán)作業(yè)

二襯量測(cè)臺(tái)車(chē)就位鉆眼裝藥、放炮找頂出碴錨噴通風(fēng)

327隧道施工方法-課件28隧道施工方法-課件29隧道施工方法-課件30隧道施工方法-課件31隧道施工方法-課件32隧道施工方法-課件33隧道施工方法-課件34將3種臺(tái)階法放在一起比較：區(qū)別主要在臺(tái)階長(zhǎng)度。將3種臺(tái)階法放在一起比較：35①下半斷面開(kāi)挖應(yīng)在上半斷面初期支護(hù)基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行；②開(kāi)挖后要及時(shí)噴砼，暴露時(shí)間愈長(zhǎng)愈不安全；③量測(cè)要及時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻中部的位移速度加快時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行仰拱封閉。

臺(tái)階法施工注意：①下半斷面開(kāi)挖應(yīng)在上半斷面初期支護(hù)基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行；臺(tái)階36隧道施工方法-課件37臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖38臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖39臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖40臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖臺(tái)階法上斷面開(kāi)挖41隧道施工方法-課件42隧道施工方法-課件43分部開(kāi)挖法是開(kāi)挖軟弱巖層或土層隧道的一種施工方法，主要適用于隧道斷面較大或圍巖穩(wěn)定性較差的條件下。它將隧道斷面分部開(kāi)挖逐步成型，且一般將某部超前開(kāi)挖。

導(dǎo)坑的作用主要是超前探察前方巖體的工程地質(zhì)條件。先行開(kāi)挖形成的坑道稱(chēng)為“導(dǎo)坑”“導(dǎo)坑超前開(kāi)挖法”分部開(kāi)挖法分部開(kāi)挖法是開(kāi)挖軟弱巖層或土層隧道的一種施工方法，主要適用于441.環(huán)形開(kāi)挖留核心土法特點(diǎn)：①留核心土支頂工作面，穩(wěn)定性?xún)?yōu)于超短臺(tái)階法：②進(jìn)度慢。適用于：土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖；小型施工機(jī)具。1.環(huán)形開(kāi)挖留核心土法45隧道施工方法-課件46隧道施工方法-課件47隧道施工方法-課件48隧道施工方法-課件49出口側(cè)壁導(dǎo)坑臺(tái)階法施工出口側(cè)壁導(dǎo)坑臺(tái)階法施工50隧道施工方法-課件51隧道施工方法-課件52隧道施工方法-課件53隧道施工方法-課件54隧道施工方法-課件55中隔壁法（CD）適用于V～Ⅵ級(jí)圍巖淺埋雙線(xiàn)隧道。中隔壁法施工要求：

各部開(kāi)挖時(shí)，周邊輪廓盡量圓順，減小應(yīng)力集中；各部的底部高程應(yīng)與鋼架接頭處一致；每一部的開(kāi)挖高度為35m；后一側(cè)開(kāi)挖應(yīng)全斷面及時(shí)封閉；左右兩側(cè)縱向間距一般為30-50m；中隔壁設(shè)置為弧形或圓弧形。中隔壁法（CD）適用于V～Ⅵ級(jí)圍巖淺埋雙線(xiàn)隧道。中隔壁法施56隧道施工方法-課件57交叉中隔壁法（CRD）適用于Ⅴ～Ⅵ級(jí)圍巖淺埋的雙線(xiàn)或多線(xiàn)隧道。采用交叉中隔壁法施工，除滿(mǎn)足中隔壁法的要求外，尚應(yīng)滿(mǎn)足：設(shè)置臨時(shí)仰拱，步步成環(huán)；自上而下，交叉進(jìn)行；中隔壁及交叉臨時(shí)支護(hù)，在灌注二次襯砌時(shí)，應(yīng)逐段拆除。交叉中隔壁法（CRD）適用于Ⅴ～Ⅵ級(jí)圍巖淺埋的雙線(xiàn)或多線(xiàn)隧道58隧道施工方法-課件59隧道施工方法-課件60圣哥達(dá)隧道的木支撐“傳統(tǒng)礦山法”是采用木構(gòu)件或鋼構(gòu)件作為臨時(shí)支撐，抵抗圍巖變形，承受?chē)鷰r壓力，獲得坑道的臨時(shí)穩(wěn)定，待隧道開(kāi)挖成形后，再逐步地將臨時(shí)支撐撤換下來(lái)，而代之以整體式單層襯砌作為永久性支護(hù)的施工方法。它是人們?cè)陂L(zhǎng)期的施工實(shí)踐中逐步自然發(fā)展起來(lái)的。6.3傳統(tǒng)礦山法（一）概述圣哥達(dá)隧道的木支撐“傳統(tǒng)礦山法”是采用木構(gòu)件或鋼構(gòu)件作為臨時(shí)61（二）傳統(tǒng)礦山法施工的基本程序（二）傳統(tǒng)礦山法施工的基本程序62（三）傳統(tǒng)礦山法施工方法●全斷面法●臺(tái)階法●漏斗棚架法●蘑菇形法●上下導(dǎo)坑先拱后墻法，等。僅選擇傳統(tǒng)礦山法中具有代表性的上下導(dǎo)坑法予以介紹，以資與新奧法施工對(duì)照。（三）傳統(tǒng)礦山法施工方法●全斷面法63上下導(dǎo)坑先拱后墻法上下導(dǎo)坑先拱后墻法64優(yōu)點(diǎn)：①有拱圈保護(hù)，安全；②有兩個(gè)導(dǎo)坑，有利于通風(fēng)、排水與運(yùn)輸。缺點(diǎn)：①兩個(gè)導(dǎo)坑增加了造價(jià)；②邊墻須開(kāi)挖馬口，進(jìn)度慢。適應(yīng)于：Ⅴ、Ⅳ級(jí)圍巖。優(yōu)點(diǎn)：65名詞解釋?zhuān)?/p>

挖馬口～在“先拱后墻法”施工中，開(kāi)挖邊墻的工序。

名詞解釋?zhuān)?6上下導(dǎo)坑法施工上下導(dǎo)坑法施工67（四）新奧法與傳統(tǒng)的礦山法的主要區(qū)別這不僅僅是技術(shù)手段上的不同，更重要的是對(duì)工程問(wèn)題認(rèn)識(shí)的不同、理論解釋的不同和施工原則的不同。新奧法與傳統(tǒng)的礦山法的主要區(qū)別在于支護(hù)方式的不同。新奧法的錨噴初期支護(hù)與傳統(tǒng)礦山法的鋼木構(gòu)件臨時(shí)支撐相比較，具有顯著的靈活性、及時(shí)性、密貼性、深入性、柔韌性、封閉性等工程特點(diǎn)。它強(qiáng)調(diào)采用錨噴支護(hù)，而不大量采用鋼、木支撐；強(qiáng)調(diào)要及早閉合支護(hù)環(huán)；提倡采用復(fù)合式襯砌，而不是采用剛度較大的單層襯砌；要求加強(qiáng)施工量測(cè)等。它是人們對(duì)隧道及地下工程問(wèn)題認(rèn)識(shí)和理解的一次重要進(jìn)步，也是人們對(duì)隧道及地下工程理論的繼承和發(fā)展。

（四）新奧法與傳統(tǒng)的礦山法的主要區(qū)別這不僅僅是技術(shù)手段上的不68隧道施工方法-課件696.4.1洞口段的概念指洞口淺埋段，即開(kāi)挖可能給洞口地表造成不良影響的范圍。6.4洞口段施工方法6.4.1洞口段的概念6.4洞口段施工方法70

洞口段施工中最關(guān)鍵的工序就是進(jìn)洞開(kāi)挖。隧道進(jìn)洞前應(yīng)對(duì)邊仰坡進(jìn)行妥善防護(hù)或加固，作好排水系統(tǒng)。(1)在場(chǎng)地清理作施工準(zhǔn)備時(shí)，應(yīng)先清理洞口上方及側(cè)方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。(2)洞口施工宜避開(kāi)雨季和融雪期。(3)洞口部分圬工基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固的地基上。(4)洞門(mén)拱墻應(yīng)與洞內(nèi)相鄰的拱墻襯砌同時(shí)施工連接成整體，以確保拱墻連接良好。洞門(mén)端墻的砌筑與回填應(yīng)兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，防止對(duì)襯砌產(chǎn)生側(cè)壓。(5)洞口段洞身施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素選擇開(kāi)挖方法和支護(hù)方式。(6)洞門(mén)完成后，洞門(mén)以上仰坡腳受破壞處，應(yīng)及時(shí)處理。洞口段施工注意事項(xiàng):洞口段施工中最關(guān)鍵的工序就是進(jìn)洞開(kāi)挖。隧道進(jìn)洞前應(yīng)對(duì)邊仰71影響施工方法的因素：●施工機(jī)具配備情況●洞外相鄰建筑的影響●地形條件●地質(zhì)條件---最為重要！按地質(zhì)條件，有以下幾種施工方法：1.全斷面法進(jìn)洞適應(yīng)于：Ⅱ、Ⅰ級(jí)圍巖。注意事項(xiàng)：初始10～20m區(qū)段的開(kāi)挖，應(yīng)將爆破進(jìn)尺控制在2～3m。6.4.2進(jìn)洞方法影響施工方法的因素：6.4.2進(jìn)洞方法72視地質(zhì)條件，嚴(yán)格控制爆破進(jìn)尺：⑴Ⅳ