山岭隧道施工技术总结分析

1山岭隧道施工技术二○○八年十十月.洛阳2隧道工程是与与人类生活息息息相关的古古老工程，古古人类为穴居居而开挖的洞洞穴，应是最最原始的隧道道工程。由于于人类社会的的发展进步，，各种用途的的隧道不断修修建，隧道工工程技术水平平也不断提高高与发展。从从科技进步角角度看，隧道道工程技术发发展是与社会会进步和相关关学科领域的的技术进步密密切相关的，，特别是与隧隧道机械设备备的更新密不不可分。由于于施工机械的的不断革新，，促进了隧道道工程技术的的不断发展，，许多现代化化应用技术注注入隧道工程程技术后，使使隧道工程技技术发生了质质的飞跃。21世纪，是人类类向地下空间间发展的世纪纪，世界地下下工程必将有有大的发展，，隧道施工技技术也将有大大的提高，不不断发展更新新，以服务于于人类的需要要。前言3介绍以下六个个方面的内容容：一、当前隧道技术术发展概况二、山岭隧道道的施工方法法三、辅助工法法的应用四、殊地质条条件下的隧道道施工要点五、生产组织织和技术管理理应注意事项项六、山岭隧道道安全、质量量控制要求4一、当前隧道技术术发展概况隧道建筑在上上世纪以前，，大都是交通通道路隧道和和水工隧道，，而道路隧道道又占大多数数。上世纪初初以后，很多多国家相继发发展地下铁道道，现在有的的大城市，已已拥有数百公公里地下铁道道。以后，发发展了军事用用途的地下工工程，同时也也出现了大型型民用地下仓仓库建筑。随随后服务于不不同科学实验验的地下建筑筑相继修建，，特别是核物物理的实验隧隧道。上世纪纪五十年代以以来，随着市市政建设需要要，不少城市市开始发展地地下大型停车车场及商业街街，还发展和和修建了不少少海底储气库库。1、隧道技术发展展的综合趋势势5我国开始主要要修建道路，，特别是铁路路隧道。我国国铁路隧道到到上世纪末为为止已投入运运营的6877座总延3667km，已列世界前前茅。我国公公路隧道的修修建起步较晚晚，但二十年年来得到很大大发展，许多多高速公路上上相继修建长长度超过5km的特长隧道，，最长的终南南山隧道达19km多。我国地铁铁也处于发展展阶段，北京京、天津、上上海、广州、、南京、深圳圳等10座城市已有六六百三十多公公里地铁投入入运营，新的的线路正在修修建。其他城城市进行规划划的地铁多达达30多条，长650公里。我国大大型水电站的的建设，使许许多大型输水水隧洞不断进进行修建，如如引大入秦工工程，修建了了上百公里的的隧洞，其中中盘道岭隧洞洞长15.7km；万家寨引黄黄入晋工程，，有200多公里隧道，，南水北调工工程引水隧洞洞就更多了。。我国正在修修建不少地下下停车场。总总之，随着人人们生活、生生产需要，今今后多用途、、多功能的隧隧道与地下工工程，将会越越来越多地修修建。6由于修建技术术的不断提高高，过去认为为无法修建的的隧道，已经经变成事实。。隧道越来越越长，通车距距离却大为缩缩短，技术条条件却越来越越好，从而改改善了运输条条件，已成为为当前发展的的趁势。国际际隧协把大于于10Km的隧道划为特特长隧道，目目前世界各国国铁路上已建建成的特长隧隧道50多座，我国占占六座即大瑶瑶山双隧道（（14.295km）、长梁山双双线隧道（12.782km）,秦岭两座单线线隧道（18.46km）、兰武铁路路乌鞘岭单线线铁路隧道（（左右线隧道道各长20.05km），渝怀铁路路圆梁山单线线隧道（全长长11.07km）。世界上最长的的为日本青函函海底隧道（（53.85km）,和第二长的英英、法海底隧隧道（50.5km）。2、隧道的单座座长度，向长长隧道发展7近几年，由于于客运专线开开始建设，超超过10Km的单双线铁路路隧道就更多多了，如石太太客运专线太太行山隧道（（左右线隧道道各长27.84km）、武广客运运专线大瑶山山隧道群（大大瑶山1号隧道10.08km,大瑶山2号隧道6.03km,大瑶山3号隧道8.39km），同时我国国还在“世界界屋脊”上建建成了青藏铁铁路，并建成成了世界海拔拔最高的铁路路隧道-风火山隧道（（全长1338m，海拔4905m）。。隧道单座长度度不断向长隧隧道发展，首首先在技术上上要解决一系系列重大问题题。因此，单单座隧道长度度的增加，是是衡量隧道工工程技术发展展水平的重要要标志之一。。83、勘察设计向向综合化、现现代化发展隧道工程建设设，与地质条条件紧密相关关。从隧道工工程技术发展展伊始，就与与地质勘察技技术不可分离离。地质学的的科学技术进进步，为隧道道工程技术发发展起到了重重要作用。当当前地质勘察察综合化，隧隧道设计现代代化，野外测测量数据处理理自动化，勘勘察设计一体体化、智能化化，已经成为为隧道工程技技术发展的趋趋势。表现在以下几几个方面：9⑴对长大隧道，，越来越注意意进行大面积积地质调查和和测绘，进行行大面积地质质选线；由于于陆地卫星照照片分辨率的的不断提高和和普及使用，，已能够在室室内对隧道所所在位置的区区域进行大面面积选线并做做到充分优化化比选；遥感感地质的发展展已能在遥感感图片上对诸诸多工程地质质因素加以正正确判释，从从而使隧道选选在地质条件件较好的位置置。GPS全球定位系统统在隧道工程程中的应用，，确保了测量量工作在极端端困难条件下下定位的准确确和正确性。。10⑵地质勘察多手手段、综合化化。除了传统统的、必要的的地质现场测测绘及钻探外外，物理勘探探发展迅速，，多种物探方方法相互补充充印证，再有有针对性地用用钻探验证，，大大提高了了地质勘察资资料的准确性性。地质资料料数据处理技技术广泛采用用了计算机，，大大加速了了对地质数据据的分析、判判别、处理速速度，为隧道道设计提供了了可靠条件。。野外测量数数据采集、处处理、成图用用计算机完成成，加快了设设计进程。11⑶隧道设计广泛泛采用CAD技术，可以迅迅速进行多方方案比选，专专家系统的建建立和使用，，使设计更加加完善准确，，特殊情况下下的理论分析析，用大型软软件在计算机机上进行，很很快就能完成成分析，提出出成果，使过过去用人工计计算无法办到到的事变为事事实。⑷岩石力学学的发展，逐逐步使理论和和工程有机结结合，形成岩岩土工程科学学，由于岩石石力学理论上上的成就，近近代对隧道及及地下建筑物物的围岩变形形、结构受力力状态、围岩岩内部应力分分布等有了区区别于普氏理理论的全新概概念，从而使使设计出现了了新的突破，，新奥法原理理应用于设计计，使设计更更加科学合理理。12⑸对隧道设计，，逐步注重了了功能要求。。铁路长隧道道的安全防灾灾设计、铁路路长隧道的环环保和维修作作业特殊要求求设计，公路路隧道的通风风自动控制、、防灾报警抢抢险及监视系系统设计，地地铁及地下停停车场的通风风、照明、安安全设计，已已普遍进行详详尽的施工图图设计，在主主体建筑设计计中一次考虑虑，提出完善善配套的设计计。⑹在一些地地质复杂的长长大隧道中，，推行掌子面面地质超前预预报技术，采采用地震波法法、声波法等等预报掌子面面前方50~150m范围内的地质质条件，一方方面使施工有有所准备，另另一方面可以以据以提前考考虑做出修正正设计，实现现设计→施工工→修正设计计→修正施工工的轨道。134、钻爆施工开开挖不断向大大断面分部开开挖转变，与与之相适应的的支护技术整整飞速发展上世纪初，隧隧道钻爆法开开挖绝大多数数采用小断面面多分部的矿矿山法施工。。由于分部多多，断面小，，对围岩多次次扰动，支护护工程量巨大大，安全无保保障，施工工工序干扰很大大。上世纪中中叶开始，由由于岩石力学学在理论上的的成果，由于于施工机械的的不断现代化化，由于支护护技术的巨大大进步，在钻钻爆法施工的的开挖方法上上有了根本性性的变化。14其总的趋势是是趋向大断面面少分部开挖挖，辅以简单单易行且安全全可靠的强有有力的支护结结构。诸如全全断面开挖，，台阶法开挖挖，中隔墙法法（CD、CRD法）开挖，都都是当前的主主要开挖方法法。矿山法导导坑、扩大、、拉槽、落底底等传统旧方方法，已经较较少使用了。。开挖方法的的转变，关键键因素是要解解决大能力施施工机械和高高效易行的支支护技术。我我国隧道工程程在上世纪八八十年代前，，几乎全部多多用分部的矿矿山法施工，，原因是受上上述关键因素素未能解决所所致。八十年年代，随着大大瑶山双线铁铁路隧道的修修建和发展，，在交通道路路隧道中实现现了开挖方法法的转变。155、隧道施工设设备向大型机机械化发展其总趋势,一是能力越来来越大，效率率越来越高，，无论钻爆法法的钻孔机械械、装碴机械械、运输机械械，都朝向大大能力、高效效率、用现代代技术注入工工程机械方向向发展。二是上世纪从从三、四十年年代起，出现现了隧道掘进进机，改变了了利用化学、、物理能破碎碎岩石的传统统方法，利用用机械能挤压压破碎岩石完完成开挖。三是隧道施工工的辅助作业业机械，特别别是通风机械械，朝着大容容量、高效率率、节能、自自动调速、可可逆运转等方方向发展，大大大改善了施施工作业环境境。166、施工方法的的多样化、也也是当前发展展的趋势铁路、公路隧隧道，遇山开开洞时，目前前除钻爆法施施工外，掘进进机法正在蓬蓬勃发展。欧欧美国家用掘掘进机施工的的隧道，已占占总数的三分分之一以上。。瑞士圣哥达达铁路隧道（（57km）使用用8台掘进进机。。当遇遇到江江河海海峡需需要穿穿越时时，除除钻爆爆法、、掘进进机法法外，，如地地质条条件许许可，，沉埋埋管段段施工工技术术正在在兴起起。我我国也也已在在甬江江、黄黄浦江江、珠珠江修修建了了三座座沉埋埋管段段公路路隧道道。17在地铁铁施工工方面面，除除传统统的明明挖及及暗挖挖外，，已出出现了了盖挖挖法、、辅以以强有有力的的边坡坡加固固结构构（如如连续续墙结结构，，悬喷喷桩、、搅拌拌桩、、SMW桩、钻钻孔咬咬合桩桩等））。北北京地地铁天天安门门东、、西站站采用用梁、、板、、柱法法施工工，形形成了了一种种新的的工法法。我国海海底隧隧道采采用钻钻爆法法施工工的也也正在在进行行，厦厦门东东通道道翔安安海底底隧道道正在在施工工，还还有青青岛至至黄岛岛的海海底隧隧道也也已经经开始始施工工。187、建立立风险险评估估机制制，加加强风风险管管理，，有效效对风风险进进行控控制、、规避避，保保证施施工安安全是是当前前隧道道工程程的发发展方方向由于地地下工工程周周边环环境的的复杂杂性和和不确确定因因素太太多，，使地地下工工程建建设成成为高高风险险的行行业，，使大大家普普遍认认识到到实行行风险险管理理的必必要性性和紧紧迫性性，于于是开开展了了在隧隧道工工程中中进行行了风风险管管理的的探索索，目目前建建设部部、铁铁道部部已组组织有有关单单位编编制了了风险险评估估的规规范与与指南南，用用以指指导和和规范范隧道道施工工，提提高隧隧道和和地下下工程程的安安全管管理水水平。。198、以人人为本本，创创造和和谐社社会，，已成成为我我国的的基本本国策策，在在山岭岭隧道道施工工中，，注重重环境境保护护、水水土保保持，，尽量量减少少对环环境的的污染染也已已成为为必然然选择择和发发展趋趋势。。20二、山山岭隧隧道的的施工工方法法施工方方法的的选择择，主主要是是开挖挖与运运输方方法的的选择择，从从大的的方面面分类类可分分为钻钻爆法法（旧旧矿山山法、、新奥奥法））、掘掘进机机（TBM）、掘掘进机机辅以以钻爆爆法、、沉埋埋管段段（水水底隧隧道））。今天主主要讲讲钻爆爆法施施工。。211、选择择隧道道施工工方法法的指指导思思想与与应遵遵循的的原则则隧道施施工符符合安安全环环保、、工艺艺先进进、质质量优优良、、进度度均衡衡、节节能降降耗的的要求求，隧隧道施施工应应本着着“安全、、有序序、优优质、、高效效”的指导导思想想，按按照“保护围围岩、、内实实外美美、重重视环环境、、动态态施工工”的原则则组织织施工工。其其施工工方法法的选选择应应遵循循以下下原则则：（1）、确确保施施工安安全，，改善善施工工环境境。（2）、应应根据据设计计文件件、施施工调调研情情况、、地质质围岩岩级别别、22结合隧隧道长长度、、断面面大小小、纵纵坡情情况、、衬砌砌方法法、工工期要要求、、装备备水平平、队队伍素素质等等综合合因素素决定定。（3）、地地质变变换频频繁隧隧道应应考虑虑其适适应性性，便便于工工序调调整转转换。。（4）、应应尽量量采用用新技技术、、新工工艺、、新设设备、、新材材料。。（5）、认认真按按照新新奥法法原理理、掌掌握应应用好好光爆爆、喷喷锚、、量测测施工工三要要素。。232、选择择隧道道施工工方法法的基基本要要素（1）、施施工条条件它包括括一个个施工工队伍伍所具具备的的施工工能力力、素素质以以及管管理水水平。。目前前我集集团隧隧道施施工队队伍的的素质质和施施工装装备水水平，，有高高有低低，参参差不不齐，，因此此，在在选择择施工工方法法时，，不能能不考考虑这这个因因素的的影响响。（2）、围围岩条条件围岩条条件也也就是是地质质条件件，其其中包包括围围岩级级别、、地下下水及及不良良地质质现象象等。。围岩岩级别别是对对围岩岩工程程性质质的综综合判判定，，对施施工方方法的的选择择起着着重要要的甚甚至决决定性性的作作用。。。24（3）、隧隧道断断面积积隧道尺尺寸和和形状状，对对施工工方法法选择择也有有一定定的影影响。。目前前隧道道断面面有向向大断断面方方向发发展的的趋势势，如如公路路隧道道已开开始修修建3车道甚甚至4车道的的大断断面，，水电电工程程中的的大断断面洞洞室，，更是是屡见见不鲜鲜。在在这种种情况况下，，施工工方法法必须须适应应其发发展。。在单单线和和双线线的铁铁路隧隧道中中，越越来越越多地地采用用了全全断面面法及及台阶阶法；；而在在更大大断面面的隧隧道工工程中中，先先采用用各种种方法法修小小断面面的导导坑，，再扩扩大形形成全全断面面的施施工方方法极极为盛盛行。。（4）、埋埋深隧道埋埋深与与围岩岩的初初始应应力场场及多多种因因素有有关，，通常常将埋埋深分分为浅浅埋和和深埋埋两类类，有有时将将浅埋埋又分分为超超浅埋埋和浅浅埋两两类。。在同同样地地质条条件下下，埋埋深的的不同同，施施工方方法也也将有有很大大差异异。25（5）、工工期作为设设计条条件之之一的的施工工工期期，在在一定定程度度上会会影响响基本本施工工方法法的选选择。。因为为工期期决定定了在在均衡衡生产产的条条件下下，对对开挖挖、运运输等等综合合生产产能力力的基基本要要求，，即对对施工工均衡衡速度度、机机械化化水平平和管管理模模式的的要求求。（6）、环环境条条件当隧道道施工工对周周围环环境产产生如如爆破破振动动、地地表下下沉、、噪声声、地地下水水条件件的变变化等等不良良影响响时，，环境境条件件也应应成为为选择择隧道道施工工方法法的重重要因因素之之一，，在城城市市市区条条件下下，甚甚至会会成为为选择择施工工方法法的决决定性性因素素。完善施施工方方法标标准化化、模模式化化的重重要条条件是是建立立适应应各种种条件件下的的隧道道施工工机械械化配配套技技术的的标准准模式式。。263、山岭岭隧道道开挖挖方法法的选选择山岭隧隧道施施工的的过程程和方方法是是多种种多样样的，，但钻钻爆法法仍然然是我我国目目前应应用最最广、、最成成熟的的隧道道修建建方法法，山山岭隧隧道开开挖常常用的的方法法为全全断面面法、、台阶阶法、、中隔隔壁法法（CD法），，交叉叉中隔隔壁法法（CRD法）、、单侧侧壁导导坑法法、双双侧壁壁导坑坑法等等。27284、各种种施工工方法法在不不同围围岩和和隧道道中适适用情情况（1）、、全全断断面面法法全断断面面开开挖挖法法是是按按设设计计断断面面将将整整个个隧隧道道开开挖挖断断面面一一次次钻钻孔孔，，一一次次爆爆破破成成型型、、一一次次初初期期支支护护到到位位的的隧隧道道开开挖挖方方法法。。主主要要适适用用于于非非浅浅埋埋Ⅰ～Ⅲ级硬硬岩岩地地层层。。浅浅埋埋段段、、偏偏压压段段和和洞洞口口段段不不宜宜采采用用。。如如确确实实地地质质条条件件较较好好，，也也可可采采取取先先开开挖挖小小导导坑坑，，然然后后再再扩扩大大的的施施工工方方法法，，这这对对保保持持围围岩岩稳稳定定是是有有利利的的。。该法法有有较较大大的的作作业业空空间间，，有有利利于于采采用用大大型型配配套套机机械械化化作作业业，，钻钻爆爆施施工工效效率率较较高高，，可可采采用用深深眼眼爆爆破破，，提提高高施施工工速速度度，，且且工工序序少少、、便便于于施施工工组组织织和和管管理理，，较较分分部部开开挖挖法法减减少少了了对对围围岩岩的的振振动动次次数数。。29但由由于于开开挖挖面面积积较较大大，，围围岩岩相相对对稳稳定定性性降降低低，，且且每每循循环环工工作作量量相相对对较较大大，，深深孔孔爆爆破破用用药药量量大大，，引引起起震震动动大大，，因因此此要要求求进进行行精精心心的的钻钻爆爆设设计计和和严严格格控控制制爆爆破破作作业业。。（2）、、台台阶阶法法台阶阶法法施施工工是是将将隧隧道道结结构构断断面面分分成成两两个个或或几几个个部部分分，，即即分分成成上上下下两两个个断断面面或或几几个个断断面面分分部部进进行行开开挖挖的的隧隧道道开开挖挖方方法法。。该该法法适适用用于于铁铁路路双双线线隧隧道道Ⅲ、Ⅳ级围围岩岩，，单单线线隧隧道道Ⅴ级围岩亦亦可采用用，但支支护条件件应予以以加强。。该法具具体可分分为正台台阶法、、三台阶阶临时仰仰拱法、、环形开开挖预留留核心土土开挖法法等。30该施工方方法的优优点是对对地质变变化的适适应性较较强，工工序转换换较容易易，并能能较早地地使初期期支护闭闭合，有有利于控控制沉降降。台阶阶长度一一般应控控制在1~1.5倍洞径，，为及早早使初期期支护封封闭成环环，也可可适当缩缩短台阶阶长度，，当围岩岩较稳定定，短台台阶能保保持时，，台阶长长度亦可可适当缩缩短至3~5m，上下台台阶同时时钻眼爆爆破，以以起到加加快施工工进度，，减少设设备配置置的目的的。31下部断面面(中、下层层台阶)是开挖作作业的重重要环节节。近年年来，在在下部开开挖中，，因方法法欠妥，，作业不不慎引起起初期支支护失稳稳造成的的重大坍坍方事故故已有多多起，必必须引起起高度重重视。在在开挖顺顺序上，，宜采用用先挖侧侧槽、左左右错开开向前推推进的做做法，不不宜采用用拉中槽槽挖马口口的方法法。侧槽槽一次开开挖长度度不宜太太长，靠靠近边墙墙范围应应采用风风钻、风风镐手工工开挖，，人工清清壁扒碴碴，严禁禁使用重重型机械械开挖和和装碴，，以免对对围岩过过大扰动动、破坏坏围岩和和初期支支护系统统的整体体稳定性性。32（3）、中隔壁法法（CD法）中隔壁法法（CD法）是将将隧道断断面左右右一分为为二，先先挖一侧侧，并在在隧道中中部设立立利用钢钢支撑及及喷混凝凝土的临临时支撑撑隔墙，，当先开开挖一侧侧超前一一定距离离后，再再开挖另另一侧的的隧道开开挖方法法。。33该法变大大跨为小小跨，使使断面受受力更合合理，对对减少少沉降，，保证隧隧道开挖挖安全、、可靠具具有良好好效果。。该法适适用于较较差地层层，如采采用人工工或人工工配合机机械开挖挖的Ⅳ~Ⅴ级围岩和和浅埋、、偏压及及洞口段段。施工工过程中中，为保保证初支支稳定，，除喷锚锚支护外外，须增增加型钢钢或钢格格栅支撑撑，并采采用超前前大管棚棚、超前前锚杆、、超前注注浆小导导管、超超前预注注浆等一一种或多多种辅助助措施进进行超前前加固。。由于地层层软弱，，断面较较小，只只能采用用小型机机械或人人工开挖挖及运输输作业，，工序多多，施工工进度较较慢。必必要爆破破时，应应控制药药量，避避免损坏坏中隔墙墙。临时时中隔墙墙型钢支支撑规格格应与初初期支护护所采用用的一致致。每步步台阶长长度可控控制在3~5m。。34（4）、交叉中隔隔壁法（（CRD法）当采用中中隔壁法法（CD法）仍然然无法保保持围岩岩稳定和和隧道施施工安全全时，可可采用交交叉中隔隔壁法（（CRD法）开挖挖。该法法的特点点是各分分部增设设临时仰仰拱和两两侧交叉叉开挖，，每步封封闭成环环，且封封闭时间间短，以以抑制围围岩变形形，达到到围岩沉沉降可控控，初期期支护安安全稳定定的目的的。35该法除喷喷锚支护护及增设设足够强强度和刚刚度的型型钢或钢钢格栅支支撑外，，还应采采用多种种辅助措措施进行行超前加加固。交叉中隔隔壁法（（CRD法）适用用于断层层破碎带带、碎石石土、卵卵石土、、圆砾土土、湿陷陷性黄土土、全风风化的花花岗岩地地层的Ⅴ~Ⅵ级围岩及及较差围围岩中的的浅埋、、偏压及及洞口段段等。（5）、单侧侧壁导坑坑法单侧壁导导坑法施施工与中中隔壁法法（CD法）类似似，但其其导坑开开挖断面面相对较较小。。36（5）、单侧侧壁导坑坑法单侧壁导导坑法施施工与中中隔壁法法（CD法）类似似，但其其导坑开开挖断面面相对较较小。（6）、双侧侧壁导坑坑法双侧壁导导坑法是是采用先先开挖隧隧道两侧侧导坑，，及时施施作导坑坑四周初初期支护护及临时时支护，，必要时时施做边边墙衬砌砌，然后后再根据据地质条条件、断断面大小小，对剩剩余部分分采用二二台阶或或三台阶阶开挖的的方法，，其实质质是将大大跨度的的隧道变变为三个个小跨度度的隧道道进行开开挖。37该法施工工进度较较慢，成成本较高高，但其其在施工工安全尤尤其在控控制地表表下沉方方面，优优于其它它施工方方法。此此外，由由于两侧侧导坑先先行，能能提前排排放隧道道拱部和和中部土土体中的的部分地地下水，，为后续续施工创创造条件件。因此此城市浅浅埋、软软弱、大大跨隧道道和山岭岭软弱破破碎、地地下水发发育的大大跨隧道道可优先先选用双双侧壁导导坑法。。在Ⅴ~Ⅵ级围岩的的浅埋、、偏压及及洞口段段，也可可采用此此法施工工。总之，对对于硬岩岩隧道宜宜采用全全断面法法与台阶阶法，分分部开挖挖法适用用于软岩岩隧道。。采用台台阶法施施工时，，不宜采采用长台台阶，因因其不利利于初期期支护及及早封闭闭成环。。在采用用分部开开挖法的的硬岩隧隧道中爆爆破作业业将会严严重破坏坏已成形形的中隔隔壁，应应采取一一定的保保护措施施。。38三、辅助助工法的的应用考虑到山山岭隧道道工程地地质、水水文地质质、和环环境条件件的复杂杂性，要要保证隧隧道安全全顺利的的实施，，除认真真做好初初期支护护结构外外，还应应根据隧隧道围岩岩特性，，采取适适当的辅辅助工法法，以达达到围岩岩迅速稳稳定的目目的。常常用辅助助工法见见下表所所示。39401、对浅埋埋、偏压压地形、、地质条条件较差差的隧道道洞口，，洞身段段应先预预加固后后再开挖挖，视地地质条件件可采用用地表砂砂浆锚杆杆、地面面预注浆浆、地表表旋喷桩桩等加固固围岩方方法，网网喷混凝凝土或砂砂浆锚杆杆等加固固边仰坡坡，如为为滑坡体体，则应应设置抗抗滑桩。。并根据据围岩情情况设置置长管棚棚（10～40m），超前前注浆小小导管等等超前支支护措施施。2、软岩段段隧道的的基底应应予以加加强，可可采用基基底注浆浆、钢管管桩、旋旋喷桩或或其他加加固措施施，确保保衬砌有有足够的的强度、、刚度和和抗裂性性。3、岩溶发发育的长长大隧道道，根据据隧道环环境要求求、具体体围岩状状况、水水压、水水量等采采用恰当当的注浆浆堵水措措施。41四、殊地地质条件件下的隧隧道施工工要点（一）、、自稳能能力差的的岩体对于自稳稳时间短短，喷锚锚初期支支护强度度不足以以稳定洞洞体的软软弱破碎碎、浅埋埋软岩、、严重偏偏压、岩岩溶、流流泥、砂砂层、砂砂卵、砾砾层、破破碎以及及大面积积淋水或或涌水地地层隧道道施工，，可采用用辅助措措施和锚锚喷支护护相结合合的加固固办法进进行施工工。辅助措施施一般可可采用以以下几种种：超前前锚杆、、超前小小导管、、大管棚棚、格栅栅钢架、、型钢支支撑、钢钢钎维砼砼、迈式式锚杆、、超前小小导管周周边予注注浆、旋旋喷桩、、冻结法法等加固固措施。。对涌水水量大的的隧道，，可开挖挖超前平平导以排排水降压压并能起起到地质质超前预预报作用用。也可可采取帷帷幕注浆浆堵死涌涌水。42施工中为为确保开开挖面的的稳定，，可采用用环形开开挖留核核心土，，或单、、双侧壁壁蛋形导导坑法、、中隔墙墙法、交交叉中隔隔墙法等等；喷射射砼封闭闭掌子面面；设临临时仰拱拱使及时时封闭成成环；辅辅以其他他加固措措施。运用新奥奥法原理理，从认认识围岩岩、保护护围岩、、支护围围岩、监监测围岩岩出发，，通过多多年实践践总结出出了三十十字施工工方法，，即“先先深探、、管超前前、预注注浆、小小断面、、留核心心、短进进尺、弱弱爆破、、强支护护、紧封封闭、常常量测””。43施工中为为确保开开挖面的的稳定，，可采用用环形开开挖留核核心土，，或单、、双侧壁壁蛋形导导坑法、、中隔墙墙法、交交叉中隔隔墙法等等；喷射射砼封闭闭掌子面面；设临临时仰拱拱使及时时封闭成成环；辅辅以其他他加固措措施。运用新奥奥法原理理，从认认识围岩岩、保护护围岩、、支护围围岩、监监测围岩岩出发，，通过多多年实践践总结出出了三十十字施工工方法，，即“先先深探、、管超前前、预注注浆、小小断面、、留核心心、短进进尺、弱弱爆破、、强支护护、紧封封闭、常常量测””。44（二）、、膨胀岩岩隧道施施工膨胀岩指指那些与与水有关关的随时时间而发发生体积积增大的的围岩。。它对环环境温度度、湿度度、压力力、地下下水等因因素变化化极为敏敏感。软弱围岩岩是指单单轴抗压压强度在在30MPa以下的围围岩，而而膨胀岩岩则是一一种吸水水膨胀失失水收缩缩和往复复膨胀变变形的围围岩，其其力学性性能除一一般围岩岩所具有有的物理理、化学学性质外外，最重重要的是是具有兼兼水性、、多裂隙隙性、强强膨胀性性与收缩缩性，强强度衰减减性、以以及快速速崩解性性和抗风风化弱的的性质等等。膨胀胀岩若其其含水量量〈15%，视为为有危危险性性的膨膨胀岩岩，高高于30%则视为为膨胀胀已完完成进进一步步膨胀胀不可可能。。45膨胀岩岩之矿矿物成成分几几乎都都含有有蒙脱脱石，，其蒙蒙脱石石含量量在12%以上的的围岩岩就具具有强强膨胀胀性。。沉积积岩中中居多多，这这些岩岩层中中含有有蒙脱脱石（（含有有Mgo、Cao）、伊伊利石石如板板岩、、页岩岩、砂砂页岩岩、石石膏、、炭质质页岩岩、泥泥岩等等。偶偶而也也是遇遇到变变质岩岩如千千枚岩岩、凝凝灰岩岩、片片岩等等。当当自由由膨胀胀率≥≥30%，缩性性指数数Ⅰs＞20%、干饱饱和吸吸水率率＞25%，体积积膨胀胀性＞＞2%，就视视为膨膨胀岩岩。在此类类围岩岩中修修建隧隧道，，引起起坍塌塌、坑坑道挤挤压、、支撑撑与衬衬砌开开裂、、变形形、整整体道道床开开裂与与破坏坏的事事例不不少，，因此此必须须认真真对待待。其其主要要措施施为：：。463、开挖挖尽量量采取取措施施，使使其一一次成成型，，以便便初期期支护护及早早封闭闭成环环，可可采用用全断断面或或台阶阶法施施工，，以免免分部部过多多，由由于爆爆破造造成对对围岩岩多次次扰动动。爆爆破中中要多多打眼眼、少少装药药、强强支护护、速速封闭闭、紧紧衬砌砌,合理控控制膨膨胀岩岩流、、塑变变形。。4、施工工支护护宜用用锚喷喷支护护，并并紧跟跟开挖挖面进进行，，当压压力很很大时时，可可用喷喷锚及及钢架架联合合支护护。并并须加加强施施工量量测，，以便便及时时改变变施工工顺序序、钻钻爆参参数和和支护护衬砌砌刚度度，控控制围围岩变变形。。大变变形地地段可可采取取长锚锚杆、、预应应力锚锚索等等支护护措施施，并并与型型钢支支撑结结合，，形成成联合合支护护体系系，预预留变变形量量应适适当加加大。。471、隧道道通过过膨胀胀性岩岩层时时，应应对照照设计计文件件和流流变情情况进进行调调查和和量测测，据据以确确定施施工对对策。。对工工程地地质和和水文文地质质应心心中有有数，，并作作好人人、机机、物物、财财计划划、科科技手手段与与工程程措施施准备备。2、认真真做好好防排排水工工作，，首先先要防防止出出现因因工程程用水水漏水水与排排放污污水不不畅，，及时时进行行仰拱拱及基基底封封闭，，防止止泥水水及满满洞泥泥泞，，墙脚脚浸泡泡造成成滑坍坍。认认真做做好隧隧道及及地表表范围围内积积水引引排。。严禁禁施工工高压压水池池设在在洞顶顶上方方，防防止漏漏水渗渗入洞洞内。。485、仰拱拱超前前，拱拱墙同同时施施工，，使形形成封封闭环环。衬衬砌断断面宜宜采用用曲墙墙式，，应使使用钢钢模板板台车车整体体衬砌砌，先先墙后后拱一一次成成型，，并保保证施施工质质量。。漏水水地段段应在在衬砌砌前作作止漏漏处理理。不宜采采用传传统分分部开开挖法法及木木支撑撑支护护，以以免多多次扰扰动围围岩及及暴露露时间间长，，变形形过大大，造造成松松动掉掉块和和坍方方。（三））、岩岩爆的的产生生及防防治措措施1、概述述随着铁铁路、、公路路建设设事业业的不不断发发展，，长隧隧道、、深埋埋隧道道逐渐渐增多多，伴伴随而而来的的在强强烈的的构造造高应应力地地区修修建隧隧道中中遇到到岩爆爆问题题亦相相应增增多，，因此此，对对岩爆爆问题题必须须引起起施工工人员员的充充分注注意并并妥善善加以以解决决。49岩爆是是隧道道开挖挖中，，由于于围岩岩应力力超过过围岩岩强度度而使使围岩岩发生生突然然破坏坏，并并把破破坏的的岩块块（片片）弹弹射出出来。。岩爆爆发生生三要要素：：地层层岩性性条件件（坚坚硬、、完整整、脆脆性））；地地应力力条件件；施施工触触发因因素；；三者者缺一一不可可。岩爆与与埋深深有密密切关关系，，埋藏藏越深深岩爆爆越烈烈，实实践中中也有有例外外，有有时隧隧道埋埋深仅仅110M左右，，也有有发生生，说说明岩岩爆与与构造造应力力有很很大关关系，，特别别是水水平应应力与与垂直直应力力比值值与差差值愈愈大，，岩爆爆即可可能在在浅埋埋洞室室中发发生。。从工程程实践践中发发现：：岩爆爆一般般发生生在岩岩体干干燥、、坚硬硬、50完整无无裂隙隙部位位。岩岩爆在在开挖挖后两两个月月内均均可发发生，，两个个月后后基本本稳定定，但但再次次开挖挖，仍仍会发发生。。岩爆爆有时时声音音巨响响，有有时声声音微微弱，，有时时有““闷雷雷”声声。岩岩爆部部位大大多数数产生生在靠靠山一一侧拱拱部。。岩爆的的本质质是弹弹性变变形能能的大大量释释放，，它威威胁施施工人人员的的生命命安全全、损损坏机机具设设备、、破坏坏地下下建筑筑物，，最严严重时时可以以毁坏坏整个个地下下工程程。世世界上上从1738年英国国锡矿矿发生生岩爆爆以来来，共共有23个国家家和地地区记记录有有岩爆爆。我我国1933年发生生抚顺顺胜利利矿（（深200M）发生生岩爆爆，铁铁路成成昆线线关村村坝隧隧道，，贵昆昆线梅梅花山山隧道道，西西康线线秦岭岭隧道道进、、出口口均有有岩爆爆发生生。四四川太太平驿驿引水水隧洞洞岩爆爆较为为强烈烈。512、岩爆爆类型型（1）破裂裂松弛弛型，，围岩岩成块块、板板、鳞鳞片状状爆裂裂，爆爆裂声声微弱弱，偶偶而可可以听听到劈劈劈啪啪啪的的响声声，弹弹射距距离小小，主主要是是坠落落。（2）爆爆裂裂弹弹射射型型：：岩岩爆爆特特征征是是岩岩片片弹弹射射及及岩岩粉粉弹弹射射，，爆爆裂裂响响声声如如枪枪声声，，弹弹落落岩岩片片最最大大不不超超过过0.3m3，直直径径一一般般为为5-10cm，有有拳拳头头大大小小者者，，也也有有粉粉末末烟烟雾雾者者，，铁铁路路隧隧道道关关村村坝坝、、莲莲地地、、沙沙木木拉拉打打、、百百家家岭岭等等，，时时间间多多在在1小时时内内发发生生，，部部位位在在工工作作面面及及附附近近拱拱部部牛牛角角湾湾处处，，发发生生前前发发生生劈劈啪啪响响声声，，岩岩块块成成片片状状弹弹射射或或剥剥落落，，弹弹射射距距离离一一般般2——3m，岩岩块块呈呈中中间间厚厚周周边边薄薄的的菱菱片片，，开开始始拳拳头头大大小小，，速速度度很很快快，，后后渐渐为为蚕蚕豆豆般般碎碎石石522、岩岩爆爆类类型型（1）破破裂裂松松弛弛型型，，围围岩岩成成块块、、板板、、鳞鳞片片状状爆爆裂裂，，爆爆裂裂声声微微弱弱，，偶偶而而可可以以听听到到劈劈劈劈啪啪啪啪的的响响声声，，弹弹射射距距离离小小，，主主要要是是坠坠落落。。（2）爆爆裂裂弹弹射射型型：：岩岩爆爆特特征征是是岩岩片片弹弹射射及及岩岩粉粉弹弹射射，，爆爆裂裂响响声声如如枪枪声声，，弹弹落落岩岩片片最最大大不不超超过过0.3m3，直直径径一一般般为为5-10cm，有有拳拳头头大大小小者者，，也也有有粉粉末末烟烟雾雾者者，，铁铁路路隧隧道道关关村村坝坝、、莲莲地地、、沙沙木木拉拉打打、、百百家家岭岭等等，，时时间间多多在在1小时时内内发发生生，，部部位位在在工工作作面面及及附附近近拱拱部部牛牛角角湾湾处处，，发发生生前前发发生生劈劈啪啪响响声声，，岩岩块块成成片片状状弹弹射射或或剥剥落落，，弹弹射射距距离离一一般般2——3m，岩岩块块呈呈中中间间厚厚周周边边薄薄的的菱菱片片，，开开始始拳拳头头大大小小，，速速度度很很快快，，后后渐渐为为蚕蚕豆豆般般碎碎石石53四散散弹弹射射，，最最大大体体积积0.5××0.4××0.07m,剥离离岩岩块块体体积积可可达达2××1.3××0.2m，岩岩爆爆发发生生后后，，有有岩岩粉粉尾尾随随出出现现如如烟烟雾雾状状，，发发生生岩岩爆爆后后的的洞洞壁壁表表面面一一般般光光滑滑平平整整。。（3）爆爆炸炸抛抛射射型型：：巨巨石石抛抛射射，，声声响响如如炮炮弹弹，，抛抛石石体体积积有有数数方方到到几几十十方方，，抛抛射射距距离离数数米米至至20米。。3、产产生生岩岩爆爆的的条条件件及及影影响响因因素素（1）产产生生岩岩爆爆需需要要一一定定的的应应力力条条件件及及岩岩体体结结构构和和性性质质条条件件，，通通常常多多为为完完事事的的整整体体岩岩块块结结构构及及厚厚状状结结构构，，岩岩石石硬硬脆脆，，单单轴轴抗抗压压强强度度在在150MPa以上上，，声声波波速速度度大大于于6000m/S，且且只只有有岩岩体体及及初初始始应应力力场场的的最最大大主主应应力力与与岩岩块块单单轴轴抗抗压压强强度度之之比比值值大大于于0.15～0.2的高高应应力力条条件件下下才才可可能能产产生生。。54（2）用用钻钻爆爆法法施施工工，，洞洞壁壁凹凹凸凸不不平平，，超超欠欠挖挖比比较较普普遍遍，，增增加加了了应应力力集集中中，，超超欠欠挖挖处处根根据据经经验验，，壁壁面面的的应应力力集集中中系系数数要要增增加加80%。4、产产生生岩岩爆爆的的经经验验判判据据上世世纪纪50年代代至至今今逐逐步步形形成成的的近近代代强强度度理理论论认认为为岩岩爆爆是是围围岩岩应应力力达达到到或或超超过过围围岩岩强强度度而而产产生生的的围围岩岩破破坏坏现现象象，，从从围围岩岩的的静静力力极极限限平平衡衡条条件件出出发发，，将将各各种种强强度度准准则则作作为为岩岩爆爆的的判判据据，，其其中中有有拉拉伸伸机机理理、、剪剪切切机机理理和和经经验验判判据据。。现现只只介介绍绍二二种种经经验验判判据据：：（1）我我国国工工程程实实践践提提出出的的判判据据σ1＞(0.15～0.2)Rc发生生岩岩爆爆式中中σ1：岩岩体体初初始始应应力力;Rc：岩岩块块单单轴轴抗抗压压强强度度。。55（2）伊伊、、阿阿：：多多尔尔恰恰尼尼诺诺夫夫判判据据：：σg≤≤0.3σσc，无无岩岩射射、、剥剥落落；；σg=（0.5～0.8）σc岩射射，，剥剥落落；；σg＞0.8σσc岩爆爆。。强强烈烈，，岩岩射射。。式中中：：σg—围岩岩表表面面最最大大压压应应力力；；σc—岩体体单单轴轴抗抗压压强强度度。。5、岩岩爆爆的的防防治治措措施施（1）工工程程设设计计方方面面（一一））在在布布置置地地下下工工程程时时，，应应尽尽量量使使长长轴轴方方向向与与最最大大主主应应力力方方向向平平行行（（或或夹夹角角＜＜30°°＝这这样样可可以以减减少少洞洞壁壁围围岩岩的的切切向向应应力力，，减减少少岩岩爆爆的的发发生生。。（二二））选选择择合合理理的的洞洞形形，，以以改改善善围围岩岩应应力力状状态态；；如如主主应应力力垂垂直直于于洞洞室室断断面面，，应应避避免免高高边边墙墙，，最最大大主主应应力力方方向向斜斜交交洞洞室室断断面面，，可可采采用用曲曲边边墙墙。。56（2）施施工工措措施施方方面面：：（一一））步步步步为为营营：：稳稳扎扎稳稳打打，，全全面面设设防防；；（二二））超超前前释释放放应应力力：：可可深深打打周周边边眼眼4——5米，，爆爆2米，，再再打打几几个个中中孔孔，，浅浅眼眼爆爆破破。。（三三））勤勤检检查查、、找找顶顶、、洒洒水水，，孔孔中中灌灌水水；；（四四））加加强强监监测测：：一一是是监监测测围围岩岩应应力力状状态态，，预预测测岩岩爆爆发发生生的的可可能能性性；；二二是是找找出出合合理理的的开开挖挖方方法法、、支支护护形形式式和和支支护护参参数数，，测测定定支支护护效效果果。。（五）掌握岩岩爆规律，施施工作业避开开集中岩爆时时间（一般开开挖后2—3小时），两头头交替工作。。57（六）喷锚支支护应作为防防治岩爆的主主要手段。a：超前锚杆、、径向锚杆，，以防岩爆发发生，减轻岩岩爆规模；b:径向锚杆+喷砼支护，防防止岩爆滞后后重复性；c:b+挂网，用于较较大规模滞后后型岩爆区段段。喷锚网喷喷时，一要及及时，喷足厚厚度，网要封封口，宜用φ6-8mm盘条作方格网网，锚杆要加加垫钣。（七）综合防防治特别重要要。目前对岩爆尚尚无特效防治治办法，因此此须采取综合合防治措施，，如对设备加加设防护，加加强岩爆观察察，发现异常常及时躲避等等。（四）、瓦斯斯隧道施工1、概述瓦斯是从煤、、岩体内涌出出有害气体的的总称。其中中有俗称沼气气的甲烷（CH4）、二氧化碳碳、二氧化硫硫等。58但当开采到一一定深度后，，其主要成份份就剩沼气了了，因此煤矿矿俗语中瓦斯斯往往是指沼沼气。沼气有有以下六个特特性：（1）无色、无味味、无臭，比比重为0.544,故易聚集在隧隧道洞室顶部部及高处；（2）难溶于水，，但渗透与扩扩散性很强，，能从邻近层层渗透到采空空层，能迅速速扩散到全部部巷道；（3）虽无毒，但但当空气中含含量过多，则则能使氧气含含量下降使人人窒息；当其其浓度达43%时，能使氧气气含量下降到到12%，使人开始窒窒息，当浓度度达到57%时，氧气含量量就会降到9%，短期内使人人窒息死亡；；（4）有燃烧性，，浓度小于5%遇火能燃烧，，当浓度大于于16%时不能直接燃燃烧，但遇到到新鲜空气能能缓慢燃烧；；59（5）有爆炸性，，当浓度在5～16%时遇火便会爆爆炸；（6）高浓度区具具有地层、掘掘进面出现瓦瓦斯突出。2、通过煤系地地层地段的防防爆措施防止瓦斯的危危害主要在于于防爆，为此此应始终抓住住三个环节：：严禁火种、、瓦斯浓度监监测和加强通通风。主要措施是：：（1）、为查明煤煤层位置及突突出性所采取取的技术措施施：利用弹性性波（物探））判断煤层位位置；利用钻钻机水平超前前钻孔两次，，一是距煤层层30—50m远打2—3个孔，决定煤煤层位置，并并测瓦斯压力力及浓度；二二是距煤层10～15m钻2—3个孔，穿透煤煤层测定瓦斯斯浓度，瓦斯斯压力P1，采集钻孔煤煤样，测定煤煤层坚固系数数f，瓦斯释放初初速度△P，最终判断煤煤层突出性。。60（2）、进行预防防瓦斯的安全全教育，使职职工人人了解解预防瓦斯的的知识与要求求，以利互相相监督。洞口口设专人值班班，检查各项项制度是否执执行，特别是是火种严禁携携带入洞。（3）、合理选择择通风方式，，加强通风管管理通风方式采用用混合式，主主扇可采用两两台（一台备备用）155kw轴流风机3900m3/min设在平导通风风洞作吸出，，局扇15～45kw吹入掌子面进进行巷道通风风，平导吸出出污浊空气，，正洞进新鲜鲜空气，风量量要足够。以以稀释瓦斯含含量及加速排排出。组织通通风管理小组组，固定专人人管理通风，，保证通风效效果良好。洞洞内风机（局局扇）采用防防爆型的。（4）、设备、供供电、照明防防爆以杜绝电电火花。设备选用防爆爆矿用电气设设备，如防爆爆立爪、防爆爆梭矿、61防爆电瓶车、、防爆喷浆机机等。供电防防爆，洞内采采用隔爆型移移动变压器，，矿用橡套软软电缆（防爆爆电缆）、隔隔爆型自动馈馈电开关,隔爆型磁力起起动器,隔爆接线盒等等。照明采用用低压隔爆萤萤光灯，防爆爆探照灯。通通讯采用防爆爆电话。（5）、要有可靠靠供电。为了防止施工工中因停电、、停风、造成成瓦斯积聚，，导致瓦斯燃燃烧和爆炸。。要有双回路路供电，除使使用电网供电电外，要设立立备用电站。。（6）、建立完善善的瓦斯监测测制度，一般般对巷道和掌掌子面要执行行定时检查制制：高沼隧道道每班至少检检查监测瓦斯斯三次；低沼沼隧道每班至至少两次。每每次检查，均均应在靠近掌掌子面20M处的空间断面面监测六个点点，并建立巡巡回监测制度度；62在掘进工作面面附近安装一一台数字显示示的沼气自动动报警仪，作作为环境的沼沼气浓度监测测装置，每洞洞口均设瓦斯斯浓度报告牌牌，及时填写写。（7）、爆破作业业，首先作好好爆破设计，，只允许采用用电雷管起爆爆，毫秒雷管管总延期不得得超过130毫秒，使用煤煤矿安全炸药药，电缆线作作导线。放炮炮时要三员到到场（领工员员与工班长、、瓦检员、放放炮员），并并实行“一炮炮三检制”（（装药前、放放炮前、放炮炮后）。炮眼眼堵塞用水炮炮泥，必须用用水风钻钻眼眼，不得打浅浅眼（60CM。）（8）、采用复合合式曲墙仰拱拱全封闭结构构，初期支护护以喷锚（局局部加网）支支护为主，二二次模注采用用P10防水砼，防水水板由1mm改为厚2mm聚乙稀板，以以增加抗瓦斯斯渗透性能。。63（五）、岩溶溶地区隧道施施工1、岩溶概述岩溶是可溶性性岩层（如石石灰岩、白云云岩、白云质质灰岩、石膏膏等）受具有有溶解能力