隧-道-施-工-技-術(shù)-簡-述

隧道施工技術(shù)簡述

隧道施工技術(shù)簡述一、隧道施工技術(shù)的發(fā)展解放后，我國修建了多條鐵路干線，初步統(tǒng)計，我國擁有的鐵路隧道長度已超過4000km，改革開放后，隨著我國公路建設(shè)的發(fā)展，特別是高速公路的迅速發(fā)展，公路隧道在數(shù)量、規(guī)模和修建技術(shù)上，有很大提高，在陜西境內(nèi)，修建了秦嶺終南山隧道（長18.5km），西漢高速公路有十二座特長隧道和十座長隧道，隧道130多座，總長度接近130km，在寶牛、勉寧、西柞、柞小、蘭商、商漫等高速公路上，已修建了多座特長中短隧道和連拱隧道。目前陜西境內(nèi)十天高速、青島至銀川309高速公路段也有多座隧道正在開工建設(shè)，國際上，日本1984年建成青函海底隧道（長53.8km），英法1991年建成了英法英吉利海底隧道（長50.50km），無論是工程規(guī)模、復(fù)雜性，還是在應(yīng)用新技術(shù)方面，都代表著20世紀(jì)世界隧道施工的最高水平。為適應(yīng)今后隧道工程大規(guī)模發(fā)展的需要，隧道施工應(yīng)加強施工中的地質(zhì)勘探水平，加快隧道施工機械化，加強應(yīng)用施工新技術(shù)的研究（如鉆孔作業(yè)使用能力更強的鑿巖和鉆孔臺車，沖擊鉆頭采用更優(yōu)良的合金材料和改進鉆頭形狀以加快鉆孔速度；開發(fā)更有效的爆破器材，研究優(yōu)化爆破設(shè)計，提高鑿巖爆破能力，加強對濕噴砼及噴射鋼纖維砼的應(yīng)用研究，改善施工工藝，改善施工條件，提高支護質(zhì)量、速度和效果；加強對拼裝式襯砌的研究和應(yīng)用，使預(yù)制砼襯砌向高標(biāo)號、尺寸誤差小、拼裝密封條件好的方向發(fā)展；進一步完善輔助工法，特別是加強注漿技術(shù)（設(shè)備、材料、工藝、檢驗）的研究，以提高對付不良地質(zhì)的應(yīng)變能力等，還要加強隧道施工現(xiàn)代化管理，最大限度地發(fā)揮機械效率，確保工程質(zhì)量和施工安全，縮小我國和國外隧道施工技術(shù)差距，做為隧道施工技術(shù)人員，我們的工作既艱巨又光榮，任重道遠。二、隧道施工方法

隧道施工是指隧道施工方法、施工技術(shù)、施工管理的總稱二、隧道施工方法山嶺隧道施工方法淺埋及軟土隧道施工方法水底隧道施工方法礦山法（鉆爆法）掘進機法明挖法地下連續(xù)墻法蓋挖法淺埋暗挖法盾構(gòu)法沉埋法盾構(gòu)法傳統(tǒng)礦山法新奧法二、隧道施工方法

由于地質(zhì)勘探的局限性和地質(zhì)條件的復(fù)雜性和多變性，隧道設(shè)計圖紙只能是予設(shè)計，隧道施工中經(jīng)常會遇到變化的地質(zhì)條件和意外情況（如塌方、涌水等），原來設(shè)計的支護參數(shù)、施工方法、技術(shù)措施也必須隨之變更，我們必須將所學(xué)的知識與豐富的工程實踐經(jīng)驗相結(jié)合，“巖變我變”，制訂出靈活多變的施工和支護方案，以適應(yīng)客觀條件的變化，不唯圖、不唯書，只唯實，實踐出真知。二、隧道施工方法

高速公路穿越崇山峻嶺,隧道施工常采用傳統(tǒng)的礦山法和新奧法。傳統(tǒng)的礦山法，依據(jù)“松馳荷載理論”視圍巖為松散的堆積體，采用分部開挖和剛度較大的木支撐和鋼支撐，隧道開挖成形后逐步替換支撐，用整體式厚襯砌作為永久性支護。其優(yōu)點是構(gòu)件臨時支撐直觀，工藝簡單，易于操作，缺點是支撐麻煩，拆除不安全，襯砌受力條件不好，斷面小，不利于大型機械施工，進度慢，效率低。新奧法依據(jù)“巖承理論”，認為圍巖有一定的承載能力，對其承載能力不僅要盡可能的利用，而且視圍巖為承載的主體，以噴襯砼、錨桿（必要時有格柵和鋼支撐）為主要支護手段，初期支護可根據(jù)圍巖變化和監(jiān)控量測及時調(diào)整，初期支護對承受荷載起主要作用，一般情況下，二次襯砌承受次要荷載，先柔后剛，新奧法理論認為整體失穩(wěn)是由局部破壞所致，故支護結(jié)構(gòu)應(yīng)盡早封閉，全面約束圍巖，尤其是圍巖破碎軟弱時，應(yīng)及時修建仰拱和及時完成二次襯砌，使支護和圍巖共同形成一個封閉的承載環(huán)。新奧法施工的基本原則可以歸納為“少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”。二、隧道施工方法

少擾動：是指隧道開挖時，要盡量減少圍巖的擾動次數(shù)、強度、范圍，要求能用人工機械開挖的新不用鉆爆法開挖，采用鉆爆法開挖法要嚴格實行光面爆破，盡量采用大斷面開挖；根據(jù)圍巖類別、開挖方法，選擇合理的循環(huán)進尺，自穩(wěn)性差的圍巖循環(huán)進尺短一些，支護要盡量緊跟開挖面，縮短圍巖應(yīng)力松馳時間。早噴錨：是指開挖后及時施做錨噴（剛架）支護，使圍巖變形進入受控狀態(tài)，這樣做一方面使圍巖不致變形過度而產(chǎn)生坍塌失穩(wěn)，另一方面使圍巖變形適度發(fā)展，發(fā)揮圍巖的自承能力，必要時采取超前錨桿和超前小導(dǎo)管等超前支護措施。勤量測，以直觀、可靠的量測方法，如測拱頂下沉、水平收斂和地表沉降觀測，斷面掃描等，判斷圍巖變化趨勢，為設(shè)計調(diào)整支護參數(shù)和進行二襯施工提供依據(jù)。緊封閉，及時噴射砼是對圍巖作封閉狀支護，阻止圍巖變形，防止軟弱圍巖風(fēng)化，廣義講是指開挖后要對開挖面初噴5—6cm厚，及時完成初期支護，必要時初期支護封閉成環(huán)，并及時施工仰拱和二襯。三、開挖方法（一）環(huán)形開挖留核心土法：適用于洞口加強段（含S洞、S淺、S斷）及V級圍巖段，圍巖為堆積體或易坍塌的軟弱圍巖地段，上部留核心土可以支擋開挖工作面，利于及時施做拱部初期支護以增強開挖工作面的穩(wěn)定，核心土及下部開挖在拱部初期支護保護下進行，施工安全性好，循環(huán)進尺0.5—1.0m，下臺階長度為洞徑的1.5倍，短臺階20—30m，長臺階不超過50m，下斷面落底時，采用拉槽跳挖馬口，馬口長度不超過2.0m。臺階長度可分為長臺階，短臺階，臺階的長度根據(jù)圍巖的穩(wěn)定性和施工機械的組合確定，圍巖穩(wěn)定性差，臺階就越短。施工順序：1、上弧形導(dǎo)坑開挖（斷面高4.5m—5.0m）2、拱部錨噴；3、挖去核心土；4、挖槽（兩側(cè)臺階土寬度1.0—1.5m）；5、6、挖兩側(cè)馬口；7、8、下斷面初期支護；9、仰拱開挖；10、仰拱襯砌；11、全斷面模注二襯砼。三、開挖方法（二）三臺階七步開挖法適用于易坍塌的軟弱圍巖和斷層破碎帶。

1、上臺階開挖高3.0—3.5m，可保留核心土，斷面較小，人工風(fēng)鎬配合挖掘機開挖，及時支護，循環(huán)進尺0.5—1.0m。

2、上斷面錨噴

3、中臺階挖中槽，臺階長5—7m，

4、6、馬口開挖，寬不超過2.0m5、7、中臺階初支，隨挖隨支

8、下臺階拉槽，

9、11、下臺階馬口開挖，不超過2.0m10、12、下臺階初支

13、仰拱開挖

14、仰拱砼

15、全斷面襯砌砼（三）上下臺階開挖法適用于Ⅳ、Ⅲ級圍巖1、上斷面開挖，高4.5—5.0m循環(huán)進尺2—3.00M2、上斷面初支3、拉中槽4、6、左右側(cè)馬口開挖5、7、下斷面兩側(cè)初支8、仰拱開挖9、仰拱砼10、全斷面灌注二襯砼優(yōu)點有足夠的工作空間和施工速度，但上、下臺階作業(yè)有干擾，上部開挖后，下部就比較安全。三、開挖方法（四）全斷面開挖法適用于Ⅱ、Ⅲ級圍巖、圍巖堅硬、整體性較好，空間大，適用大型機械化施工、施工進度快；工序干擾小，便于施工管理，可以取得較好的爆破效果，但必須進行嚴格的光面爆破設(shè)計，當(dāng)圍巖變壞時，應(yīng)及時改變施工方法，改為上下臺階施工。（五）單側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于雙連拱Ⅴ級圍巖段1、先行導(dǎo)坑上部開挖2、先行導(dǎo)坑下部開挖3、先行導(dǎo)坑錨噴支護，中隔墻臨時支護4、后行導(dǎo)坑上部開挖5、后行導(dǎo)坑下部開挖6、后行導(dǎo)坑初支7、仰拱開挖灌注砼8、拆除中隔墻支護，全斷面襯砌砼（六）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于雙連拱隧道洞口加強段施工1、先行導(dǎo)坑上部開挖2、先行導(dǎo)抗下部開挖3、先行導(dǎo)坑錨噴支護中隔墻支護4、后行導(dǎo)坑上部開挖5、后行導(dǎo)坑下部開挖6、后行導(dǎo)坑錨噴支護中隔墻支護7、中央部拱頂開挖8、中央部拱頂錨噴支護9、10、中央部其余部分施工11、灌注仰拱砼12、拆除臨時壁墻全斷面襯砌砼四、不良地質(zhì)段的施工安康至漢中高速公路石泉過境段共有5座隧道，合計長度25823.49米，馬嶺關(guān)、朱家溝、小草溝、柳樹溝等中短隧道共長2998.6m，路線布設(shè)于秦嶺南麓和大巴山北麓山地之間，在強烈的北東東—南西西向區(qū)域擠壓應(yīng)力長期作用下，造就了石泉饒峰至城口大型推覆構(gòu)造帶，路線穿越了陜西境內(nèi)地形、地質(zhì)構(gòu)造最為復(fù)雜的地段，受地層擠壓和強烈褶皺的影響，石泉過境段5座隧道要穿越17條斷裂破碎帶，設(shè)計長1495m，占隧道總長的11.2%，圍巖為風(fēng)化和強風(fēng)化的糜棱巖、閃長巖，灰?guī)r夾硅質(zhì)巖及變砂巖、玄武巖等，已掘進6000m，多數(shù)地段圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差，有的地段裂隙水發(fā)育呈淋雨狀，有股水流出。施工中，項目組、總監(jiān)辦會同施工單位、現(xiàn)場監(jiān)理現(xiàn)場會勘，及時采取了各種加強支護措施，施工中仍出現(xiàn)多次小塌方，有的地段初期支護侵限掉皮開裂。在工期十分緊迫、任務(wù)十分繁重的形勢下，各施工單位面臨巨大壓力和挑戰(zhàn)，為此，我們要采取以下措施：（一）施工前應(yīng)對設(shè)計所提供的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行詳細分析和了解，備足有關(guān)機具材料，制訂相應(yīng)的施工方法；施工中，必須進行超前地質(zhì)預(yù)報，了解前方圍巖發(fā)展變化趨勢，采用相應(yīng)的應(yīng)變措施；（二）各施工單位配備地質(zhì)工程師，對開挖面的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行觀察和描述，詳細了解和記錄結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀，節(jié)理裂隙發(fā)育情況，鉆孔速度和巖性變化，裂隙水發(fā)育情況，在涌水段采取超前鉆孔等措施，及時引排地下水；并將有關(guān)信息向單位領(lǐng)導(dǎo)匯報。四、不良地質(zhì)段的施工（三）不良地質(zhì)地段隧道施工，必須遵循“先治水，短開挖，弱爆破，強支護，早襯砌，勤量測，穩(wěn)步前進”的指導(dǎo)思想，開挖方法宜采取三臺階七步法開挖，或保留核心土環(huán)形開挖，開挖后及時進行初噴，規(guī)范超前小導(dǎo)管施工，每循環(huán)進尺不超過1.0M，初期支護緊跟，確保施工安全。預(yù)留沉降量不小于20cm，錨桿與拱架焊接，拱腳用砼預(yù)制塊支墊，防止不均勻沉降。（四）加密量測斷面間距，每5—10M一個斷面，初期支護完成后2—4小時埋點，及時進行監(jiān)控量測，并對初期支護進行觀測，及時了解和記錄裂縫發(fā)展變化情況。（五）及時施工做仰拱、填充和二襯施工，必要時二襯采用鋼筋砼襯砌。（六）加強施工組織，縮短作業(yè)循環(huán)時間，短進尺，多循環(huán)，穩(wěn)中求快。五、塌方處理（一）在軟弱圍巖破碎段發(fā)生較大塌方時（100—200M3），應(yīng)及時撤退施工人員和機械設(shè)備，設(shè)專人安全防護。（二）塌方基本穩(wěn)定后，如坍腔已填滿，千萬不要清碴，必須從洞外運碴，堆積約3M多高，回填長度不少于10M，對初期支護反壓回填，并形成工作平臺。（三）采用三臺階開挖，先用編織袋裝碴，碼砌成1:0.5斜坡，噴射砼封閉掌子面。（四）對坍方影響段回填洞碴，架設(shè)臨時鋼支撐或小導(dǎo)管注漿等加固措施，保住已完成的初期支護。（五）雙層超前小導(dǎo)管對坍碴進行1:1或0.8:1水泥漿固結(jié)注漿，自下而上，間隔注漿，間歇注漿，并做好記錄。（六）在拱頂形成一定厚度固結(jié)層后，保留核心土人工風(fēng)鎬環(huán)形逐榀開挖支護，每開挖1.0—1.5m后再進行雙層超前小導(dǎo)管注漿，循環(huán)推進，使初期支護穿過坍方段。（七）塌方段要加強初期支護，一般采用S洞支護參數(shù)Ⅰ20a拱架，間距0.5M，初期支護收斂基本穩(wěn)定后及時進行二襯鋼筋砼襯砌。（八）硬質(zhì)圍巖段出現(xiàn)小的坍方較好處理，掉塊穩(wěn)定后呈三角形（楔形）穩(wěn)定后，對坍腔初噴10—15cm厚砼進行封閉，雙層或單層超前小導(dǎo)管掛網(wǎng)噴射砼逐榀架立鋼拱架，完成初期支護，塌腔小時分層掛網(wǎng)噴射砼填實。坍腔較高時，在初期支護中預(yù)埋φ150泵送管2—3根，在二襯前分次泵送C25砼回填密實。六、隧道施工中應(yīng)注意的幾個問題（一）結(jié)合隧道進出口地形、地貌、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并考慮到施工開挖邊仰坡的穩(wěn)定性，本著“早進晚出”少開挖的原則，確定隧道進暗洞位置及明洞形式。洞門形式力求結(jié)構(gòu)簡單，并與地形地貌協(xié)調(diào)一致，在保證安全、環(huán)保、經(jīng)濟的原則下洞門形式以削竹式洞門為主，采用骨架護坡和植草防護。（二）洞口施工采用上下兩層小切口開挖方案，或直接施作護拱及長管棚，以實現(xiàn)拱頂零開挖進洞，降低仰坡開挖高度。在工期緊迫的情況下，可將洞口段大管棚改為雙層或單層超前小導(dǎo)管進洞，在不良地質(zhì)段，護拱可適當(dāng)加長并增加兩側(cè)耳墻擴大基礎(chǔ)，以頂住仰坡面，確保安全施工。（三）在隧道施工的初噴、初期支護、二襯等環(huán)節(jié)中要落實及時性，確保隧道施工各工序在適當(dāng)間距下連續(xù)、均衡流水作業(yè)，整體推進，一般情況下，洞口段上斷面掘進50m后，應(yīng)及時進行下斷面開挖和仰拱填充施工，掘進完成100—150m后，應(yīng)及時完成洞口加強段二次襯砌和明洞襯砌施工。（四）工程地質(zhì)水文地質(zhì)復(fù)雜的特長隧道、長隧道必須進行超前地質(zhì)預(yù)報。六、隧道施工中應(yīng)注意的幾個問題（五）隧道掘進必須