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1、隧道施工方法 隧道施工隧道施工隧道施工隧道施工是修建隧道及地下洞室的施工方法，是修建隧道及地下洞室的施工方法，施工技術和施工管理的總稱施工技術和施工管理的總稱。第一節第一節 概概 述述 隧道施工過程通常包括：在地層內挖出土石，形成符合設計斷面的坑道，進行必要的支護和襯砌，控制坑道圍巖的變形，保證隧道施工安全和長期安全使用。隱蔽性大 作業的循環性強 作業空間有限 作業的綜合性 一、隧道工程施工的特點一、隧道工程施工的特點 施工是動態的 作業環境惡劣 作業的風險性大 氣候影響小 根據隧道穿越地層的不同情況和目前隧道施工方法的發展，隧道施工方法可按以下方式分類：掘進機法包括隧道掘進機(Tunnel 2、Boring Machine，簡寫為(T.B.M.)法和盾構掘進機法。前者應用于巖石地層，后者則主要應用于土質圍巖，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二、隧道施工方法及其選擇二、隧道施工方法及其選擇礦山法因最早應用于礦石開采而得名，又稱為鉆爆法。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 圍巖條件 隧道斷面積 埋深 工期 環境條件 隧道施工過程和方法是多種多樣的，目前在我們經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。在當前的施工實踐中，采用最多的方法是臺階法，其次是全斷面法。在3、大斷面隧道中，單側壁導坑(中隔壁法)和雙側壁導坑(眼鏡法)采用較多。三、三、隧道施工技術的發展隧道施工技術的發展“四化”施工機械化，各道工序逐步實現機械化，以設備保工藝、以工藝保質量、以質量保安全（部已重視，頒布了機械配套指南）工序標準化，各道工序都建立標準，嚴格按標準作業(部已重視，頒布了施工工序作業指南）。構件工廠化，管片、仰拱塊、混凝土攪拌、鋼拱架、預埋件、連接件等盡量廠制。探測定量化，物探、鉆探、檢測等盡量定量，用數據說話。第二節第二節 開挖方法開挖方法 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計開挖斷面一4、次開挖成型(圖6-2)。圖8-2 全斷面開挖法1-全斷面開挖法;2-錨噴支護;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、巖質較均勻的硬巖中。必須具備大型施工機械。隧道長度或施工區段長度不宜太短。根據經驗，這個長度不應小于1km。3.全斷面開挖法的優缺點 優點 （1）較大的工作空間，（2）適用于大型配套機械化施工，施工速度較快，（3）因單工作面作業，便于施工組織和管理。（4）有較大的斷面進尺比，且爆破對圍巖的震動次數相對較少，有利于圍巖的穩定。缺點 要求進行分段裝藥，嚴格的控制爆破設計。要求具有較強的開挖、出渣能力和相應的支護能力。(二)臺階開挖法 臺階開挖法一般是將設計5、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，根據以下兩個條件來決定采用何種臺階法：初次支護形成閉合斷面的時間要求，越差，越短 上斷面施工所用的開挖、支護、出碴等機械設備施工場地大小的要求 軟弱圍巖中應以前一條件為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時，主要考慮發揮機械效率保證施工的經濟性，故只要考慮后一條件。a a、長臺階法、長臺階法 長長臺臺階階法法開開挖挖斷斷面面小小，有有利利于于維維持持開開挖挖面面的的穩穩定定，適適用用范范圍圍較較全全斷斷面面法法廣廣，一一般般適適用用于于級級圍巖圍巖 長臺階法長臺階法1 12 2 5 5L L L L1 6、12 2L L(2)優缺點及適用條件：工作空間足夠，施工速度較快，但上下部作業有一定的干擾。相對于全斷面法其每循環的工作量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，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。b.b.短臺階法短臺階法 1 12 2L L1 12 2(12)(12)L L短臺階法短臺階法 短短臺臺階階法法適適用用于于地地質質條條件件差差的的、V V級級圍圍巖巖，臺階長度定為臺階長度定為101015m15m。短短臺臺階階法法可可縮縮短短支支護護閉閉合合時時間間，改改善善初初期期支支護護的的受力條件，有利于控制圍巖變形。受力條件，有利于控制圍巖變形。7、缺缺點點是是上上部部出出渣渣對對下下部部斷斷面面施施工工干干擾擾較較大大，不不能能全部平行作業。全部平行作業。1 12 235m35m微臺階法微臺階法1 12 2L Lc c、微臺階法、微臺階法 適用于適用于、級圍巖，一般為級圍巖，一般為3 35m5m的臺階長度。的臺階長度。微微臺臺階階法法上上下下斷斷面面相相距距較較近近，機機械械設設備備集集中中，作作業業時時相互干擾大，生產效率低，施工速度慢。相互干擾大，生產效率低，施工速度慢。(3)(3)分部開挖法分部開挖法 分分部部開開挖挖法法包包括括環環形形開開挖挖預預留留核核心心土土法法、雙雙側側壁導坑法、中洞法、中隔壁法壁導坑法、中洞法、中隔壁法8、(CD(CD法法)等。等。a a、環形開挖留核心土法、環形開挖留核心土法 環形開挖留核心土法常用于環形開挖留核心土法常用于級圍巖單線和級圍巖單線和V V級圍巖雙線隧道掘進。級圍巖雙線隧道掘進。1919施工要求：施工要求：環形開挖進尺一般為環形開挖進尺一般為0.50.52.0m2.0m；開挖后應及時施作噴錨支護、安設鋼架支撐，每兩開挖后應及時施作噴錨支護、安設鋼架支撐，每兩榀鋼架之間采用連續鋼筋連接，并加鎖腳錨桿；榀鋼架之間采用連續鋼筋連接，并加鎖腳錨桿；當圍巖地質條件差，自穩時間較短時，開挖前在拱當圍巖地質條件差，自穩時間較短時，開挖前在拱部設計開挖輪廓線以外，進行超前支護部設計開挖輪廓線以外9、，進行超前支護特點：特點：開挖工作面穩定性好開挖工作面穩定性好施工干擾大、工效低施工干擾大、工效低2020b b、側壁導坑法、側壁導坑法 根據側壁導坑開挖的個數，分為單側壁導坑法根據側壁導坑開挖的個數，分為單側壁導坑法根據側壁導坑開挖的個數，分為單側壁導坑法根據側壁導坑開挖的個數，分為單側壁導坑法及雙側壁導坑法。及雙側壁導坑法。及雙側壁導坑法。及雙側壁導坑法。單側壁導坑法單側壁導坑法單側壁導坑法單側壁導坑法 單側壁導坑法一般將斷面分成三塊：側壁導坑、單側壁導坑法一般將斷面分成三塊：側壁導坑、單側壁導坑法一般將斷面分成三塊：側壁導坑、單側壁導坑法一般將斷面分成三塊：側壁導坑、上臺階、下臺階。上臺10、階、下臺階。上臺階、下臺階。上臺階、下臺階。側壁導坑寬度不宜超過側壁導坑寬度不宜超過側壁導坑寬度不宜超過側壁導坑寬度不宜超過0.50.50.50.5倍洞跨，高度以到起拱倍洞跨，高度以到起拱倍洞跨，高度以到起拱倍洞跨，高度以到起拱線為宜。導坑與臺階的距離沒有硬性規定，一般以線為宜。導坑與臺階的距離沒有硬性規定，一般以線為宜。導坑與臺階的距離沒有硬性規定，一般以線為宜。導坑與臺階的距離沒有硬性規定，一般以施工互不干擾為原則。施工互不干擾為原則。施工互不干擾為原則。施工互不干擾為原則。2121 由由于于單單側側壁壁導導坑坑法法每每步步開開挖挖的的寬寬度度較較小小，而而且且封封閉閉型型的的導導坑坑初初11、期期支支護護承承載載能能力力大大，所所以以它它適適用用于于斷斷面面跨跨度度大大，地地表表沉沉陷陷難難于于控控制制的的軟軟弱弱松松散散圍巖中。圍巖中。2222雙側壁導坑法雙側壁導坑法 v適用于適用于V V級圍巖雙線或多線隧道掘進。級圍巖雙線或多線隧道掘進。v具具有有控控制制地地表表沉沉陷陷好好，施施工工安安全全等等優優點點，但但進進度度慢，成本高。慢，成本高。2323 施工要求：施工要求：側壁導坑高度以到起拱線為宜；側壁導坑高度以到起拱線為宜；側壁導坑高度以到起拱線為宜；側壁導坑高度以到起拱線為宜；側側側側壁壁壁壁導導導導坑坑坑坑形形形形狀狀狀狀應應應應近近近近于于于于橢橢橢橢圓圓圓圓形形形形斷12、斷斷斷面面面面，導導導導坑坑坑坑斷斷斷斷面面面面為為為為整整整整個斷面的個斷面的個斷面的個斷面的1/31/31/31/3；側側側側壁壁壁壁導導導導坑坑坑坑領領領領先先先先長長長長度度度度一一一一般般般般為為為為3030303050m50m50m50m，以以以以開開開開挖挖挖挖一一一一側側側側導導導導坑坑坑坑所所所所引引引引起起起起的的的的圍圍圍圍巖巖巖巖應應應應力力力力重重重重分分分分布布布布不不不不影影影影響響響響另另另另一一一一側側側側導導導導坑坑坑坑為為為為原則；原則；原則；原則；導導導導坑坑坑坑開開開開挖挖挖挖后后后后應應應應及及及及時時時時進進進進行行行行初初初初期期期期支支支支護護13、護護，并并并并盡盡盡盡早早早早封封封封閉閉閉閉成成成成環。環。環。環。2424c c、中洞法、中洞法 中洞法適用于雙連拱隧道。采用先施作隧道中墻混中洞法適用于雙連拱隧道。采用先施作隧道中墻混中洞法適用于雙連拱隧道。采用先施作隧道中墻混中洞法適用于雙連拱隧道。采用先施作隧道中墻混凝土，后開挖兩側的施工方法凝土，后開挖兩側的施工方法凝土，后開挖兩側的施工方法凝土，后開挖兩側的施工方法。2525 施工要求施工要求：中中洞洞法法開開挖挖高高度度應應大大于于中中墻墻高高度度1m1m，開開挖挖寬寬度度應應大大于于5m5m；中中洞洞開開挖挖長長度度根根據據隧隧道道長長度度、寬寬度度以以及及地地質質情情況況綜14、綜合合考慮，一般為考慮，一般為5080m5080m；中中洞洞開開挖挖后后應應及及時時施施作作初初期期支支護護，再再分分段段灌灌筑筑中中墻墻混混凝凝土土，在在中中墻墻混混凝凝土土達達到到設設計計強強度度后后方方可可拆拆模模，并并進進行臨時橫向支撐行臨時橫向支撐。d d、中隔壁法中隔壁法(CD)(CD)適適用用于于VV級級圍圍巖巖的的淺淺埋埋雙雙線線隧隧道道。中中隔隔墻墻開開挖挖時時，應應沿沿一一側側自自上上而而下下分分為為二二或或三三部部進進行行，每每開開挖挖一一步步均均應應及及時時施施作作錨錨噴噴支支護護、安安設設鋼鋼架架、施施作作中中隔隔壁壁，底底部部應應設設臨臨時時仰仰拱拱，中中隔隔壁壁墻15、墻依依次次分分步步聯聯結結而而成成，之之后后再再開開挖挖中中隔隔墻墻的的另另一一側側，其其分分步次數及支護形式與先開挖的一側相同。步次數及支護形式與先開挖的一側相同。2828施工要求：施工要求：各部開挖時，周邊輪廓盡量圓順，減小應力集中；各部開挖時，周邊輪廓盡量圓順，減小應力集中；各部的底部高程應與鋼架接頭處一致；各部的底部高程應與鋼架接頭處一致；每一部的開挖高度約為每一部的開挖高度約為3.5m3.5m；后一側開挖應全斷面及時封閉；后一側開挖應全斷面及時封閉；左右兩側縱向間距一般為左右兩側縱向間距一般為3050m3050m；中隔壁設置為弧形或圓弧形。中隔壁設置為弧形或圓弧形。e e、交叉中隔壁16、法、交叉中隔壁法(CRD)(CRD)交叉中隔壁法適用于交叉中隔壁法適用于V V級圍巖淺埋的雙線或多級圍巖淺埋的雙線或多線隧道。采用自上而下分為二至三步開挖中隔墻的線隧道。采用自上而下分為二至三步開挖中隔墻的一側，并及時支護，待完成一側，并及時支護，待完成1 12 2部后，即開始另一部后，即開始另一側側l l2 2部開挖及支護，形成左右兩側開挖及支護相部開挖及支護，形成左右兩側開挖及支護相互交叉的情形。互交叉的情形。三線大跨隧道雙側壁導坑法施工CRD工法超淺埋大跨度施工技術大跨隧道軟弱圍巖施工 第三節第三節 新奧法新奧法一、隧道施工應遵循的基本原則 歸納起來，施工中不管采用哪種方法，都必須遵循的17、基本技術原則是 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，應該結合實際情況進行完善和提高。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(2)短臺階法(3)超短臺階法 分部開挖法(1)臺階分部開挖法(環形開挖留核心土法)(2)中隔壁法(單側壁導坑法、CD法)(3)雙側壁導坑法(眼鏡法)等新奧法的施工工序可用以下框圖(圖8-1)表示：圖 8-1第四節第四節 巖土控制變形分析法簡介巖土控制變形分析法簡介鐵建設200788號文第二十三條：軟18、弱破碎圍巖宜積極采用巖土控制變形分析法施工技術巖土控制變形分析（ADECO-RS）施工工法是通過對隧道掌子面超前核心巖土體的勘察、量測，預報圍巖的應力應變形態并將其劃分為A、B、C三種類型，據以信息化設計支護措施，確保隧道安全穿越復雜地層和實現全斷面開挖的一種設計施工指導原則。ADECO-RS工法理論基礎 ADECORS工法，是意大利人Pietro Lunardi在研究圍巖的壓力拱理論和新奧法施工理論的基礎上提出的，(掌子面超前核心土的穩定為主要研究對象）。隧道結構承受最大應力的階段并不是隧道施工完成后,而是在隧道開挖階段。在此階段，原巖地應力沿著隧道開挖輪廓線產生“拱部效應”。ADECO-R19、S工法根據壓力拱在隧道徑向的形成和遠近把壓力拱分成三個類型:：在近部立即形成、在遠離隧道深部形成、不能形成，如圖1。隧道“拱部效應”的形成及其位置，取決于隧道開挖介質對開挖施工“變形反應”的特性以及大小。隧道開挖時是否存在拱部效應以及如何形成拱部效應，下一步才是選用適當的隧道開挖和支護措施。在此種認識的基礎上通過對1000多例隧道的研究，形成了ADECO-RS工法的核心觀點：掌子面前方超前核心巖土的滑動與隧道塌方之間存在著緊密聯系，隧道塌方總是發生在核心土體滑動之后。掌子面超前核心巖土的強度、穩定性以及對變形的敏感性在隧道施工中起到決定性作用。ADECO-RS工法主要指導思想和原則ADECO-20、RS工法是一種通過研究隧道掌子面超前核心巖土的變形狀態為基礎形成的設計施工指導原則，其特點如下：a 這種方法采用的新型地下工程概念是基于開挖參數掌子面超前核心巖土體系的應力應變分析方法。強調對掌子面超前核心巖土體變形的監控量測，掌握變形反應。突出了掌子面超前核心巖土的預加固要求。b 基于ADECO-RS工法的隧道設計是依據施工信息的動態設計，不再有明顯的設計階段和施工階段劃分。c 此工法的應用目的是控制前方巖土體的力學性質，盡量使它的力學性質保持一致，即使在相當復雜的地質條件下，也能滿足隧道有序開挖掘進和機械化全斷面施工的要求。支護方式支護斷面示意圖穩定短期穩定不穩定A1 A2B1 B2 B321、C1 C2 C3 C4 C5徑向錨桿支護噴射混凝土加固玻纖錨桿加固核心土玻纖錨桿加固隧道圍巖隧道仰拱預切槽小導洞徑向巖層加固高壓旋噴加固超前預注漿設置排水管超前支護變形現象厘米級10厘米級不可接受監測監測（a）掌子面擠壓變形）掌子面擠壓變形（b）掌子面前方巖土的預收斂）掌子面前方巖土的預收斂（c）隧道開挖后洞身收斂及拱）隧道開挖后洞身收斂及拱頂沉降監測頂沉降監測隧道掌子面超前加固配套設備 由于ADECO-RS工法是一種以關注掌子面超前核心巖土的穩定性為主要研究手段，滿足大斷面機械化施工要求的工法，因此在施工過程中要有相應的配套設備，如高效率的雙臂管棚鉆機、全斷面鋼拱架架設機、混凝土自動噴射機等。在監測方面也要有相應的收斂量測、掌子面核心土的擠壓變形、預收斂量測等設備。ADECO-RS工法運用于隧道施工領域使隧道施工技術取得了很大的成功，特別是在軟弱大斷面隧道中應用和我們目前所采用的“CRD”工法、眼鏡工法相比其安全性、施工質量、施工進度都具有較大的優越性。除雙臂管棚鉆機外，其它配套機械設備和玻纖注漿錨桿等都可以國產化，因此ADECO-RS工法在我國具有較大的推廣前景。