隧道施工方法简介

隧道施工方法简介第1页/共58页隧道工程特点隐蔽工程工作面少施工环境差不受气候变化的影响施工工地一般远离既有交通线，运输不便，供应困难隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改第2页/共58页隧道施工方法可按以下方式分类：传统矿山法隧道施工方法山岭隧道施工方法浅埋及软土隧道施工方法水底隧道施工方法矿山法（钻爆法）掘进机法新奥法地下连续墙法盖挖法明挖法浅埋暗挖法盾构法沉埋法盾构法第3页/共58页施工方法选择需要考虑的因素①工程的重要性。一般由工程的规模、使用上的特殊要求，以及工期的缓急体现出来；②地质和水文条件，其中包括围岩级别、地下水及不良地质现象等③施工技术条件和机械装备状况

④施工中动力和原材料供应情况；⑤隧道的横断面积⑥隧道的埋深⑦工期第4页/共58页⑧工程投资与运营后的社会效益和经济效益；⑨施工安全状况。⑩有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。

当隧道施工对周围环境产生不良影响(如爆破震动、地表下沉、噪声、地下水条件的变化等)时，环境条件也成为选择隧道施工方法的重要因素之一，在某些条件下，甚至会成为选择施工方法的决定性因素。施工方法选择需要考虑的因素第5页/共58页

应该看到隧道施工方法的选择，是一项“模糊”的决策过程，它依赖于有关人员的学识、经验、毅力和创新精神。对于重要工程则需汇集专家们的意见，广泛论证。必要时应当开挖试验洞对理论方案进行实践验证。

从目前我国山岭隧道发展趋势来看，在今后很长一段时间内，仍以采用新奥法为主，这也符合世界潮流。第6页/共58页二、暗挖隧道开挖方法1全断面法(全断面法、导洞超前全断法)2台阶法(两台阶、三台阶、三台阶七步开挖法、 环形导坑预留核心土法等)3中隔壁法(中隔壁法和交叉中隔壁法)4侧壁导坑法(单侧壁导坑法和双侧壁导坑法)5其他方法(中洞法和洞桩法等)第7页/共58页第8页/共58页

全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。（一）全断面开挖法全断面法第9页/共58页适用条件

(1)I~IV级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于lkm，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。全断面法第10页/共58页流程图

全断面法第11页/共58页流程图

全断面法第12页/共58页隧道机械化施工作业线全断面法第13页/共58页全断面法第14页/共58页全断面法第15页/共58页全断面法施工特点(1)开挖断面与作业空间大、干扰小；(2)有条件充分使用机械，减少人力；(3)工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件；(4)开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。全断面法第16页/共58页全采用全断面法应注意的问题(1)摸清开挖面前方的地质情况，随时准备好应急措施（包括改变施工方法等），以确保施工安全；(2)各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的效率；(3)加强各项辅助作业，尤其加强施工通风，保证工作面有足够新鲜空气；为控制超欠挖，提高爆破效果，有条件时可采用导洞超前的方法进行全断面开挖全断面法第17页/共58页下导洞一般超前全断面5~10m，其循环进尺为2~3m。（二）下导洞超前法下导洞超前法第18页/共58页优点：下导洞能起到超前地质预报作用，便于采取应急措施，防患于未然。当地下水较丰富时，利用超前下导洞降低地下水位效果好，对于大断面隧道尤为适用；隧道下导洞进行作业，没有二次倒运，便于大型机械出碴、运料。扩挖时爆破临空面大，对围岩扰动也相对较小，各种消耗也较节省；下导洞超前法第19页/共58页适用条件：单线隧道Ⅲ、Ⅳ级围岩；双线隧道Ⅱ、Ⅲ级围岩；地下水状态：有渗水或股水。

下导洞超前法第20页/共58页（三）台阶法

台阶法可以按台阶长度、开挖分部分为多种形式。可根据地层条件、断面大小和机械配备情况选用。台阶法第21页/共58页

根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法三种。

施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定，第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。

根据开挖分部，台阶法可分为上下两部分台阶法、上中下三步台阶法、三台阶七步开挖法、弧形导坑预留核心土法等。台阶法第22页/共58页1、长台阶法

长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用于地质条件较差的Ⅲ、Ⅳ、V级围岩长台阶法12>5L12L第23页/共58页2、短台阶法12L12>(1~1.5)L短台阶法适用于地质条件差的Ⅳ、V级围岩，台阶长度定为10~15m，即1~2倍开挖宽度，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，因此台阶长度不宜过短。第24页/共58页优点：短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。缺点：上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。短台阶法第25页/共58页采用短台阶法时应注意的问题：①初期支护全断面闭合要在距开挖面30m以内，或距开挖上半断面开始的30天内完成。②初期支护变形、下沉显著时，要提前闭合。③要研究在保证施工机械正常工作的前提下台阶的最小长度。短台阶法第26页/共58页123~5m微台阶法12L3、微台阶法

适用于Ⅴ、Ⅵ级围岩，一般为3~5m的台阶长度。微台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。第27页/共58页上台阶弧形导坑领先，下台阶两侧开挖，再开挖中部核心土。

（四）弧(环)形导坑预留核心土法弧(环)形导坑预留核心土法第28页/共58页弧(环)形导坑预留核心土法第29页/共58页流程图

弧(环)形导坑预留核心土法第30页/共58页施工要求：环形开挖进尺一般为0.5~1.0m；开挖后应及时施作喷锚支护、安设钢架支撑，每两榀钢架之间采用钢筋连接，并加锁脚锚杆，全断面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过30m；预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求；必要时进行超前支护；上部弧形导坑，左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开3~5m进行平行作业。特点：开挖工作面稳定性好；施工干扰大、工效低弧(环)形导坑预留核心土法第31页/共58页适用条件：适用于具有一定自稳条件的单线隧道IV、V级围岩地段，也可适用于具有一定自稳条件的双线隧道III、IV级围岩地段。对于稳定性较好的双线隧道III级围岩及单线隧道IV级围岩也可不预留核心土。弧(环)形导坑预留核心土法第32页/共58页（五）三台阶七步开挖法

三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。三台阶七步开挖法第33页/共58页三台阶七步开挖法第34页/共58页流程图

三台阶七步开挖法第35页/共58页流程图

三台阶七步开挖法第36页/共58页适用条件：适用于具有一定自稳条件的单线隧道IV、V级围岩地段，也可适用于具有一定自稳条件的双线隧道III、IV级围岩地段。对于稳定性较好的双线隧道III级围岩及单线隧道IV级围岩也可不预留核心土。三台阶七步开挖法第37页/共58页施工要求：三台阶七步开挖法应以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分步平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳固的支护体系。拱部超前支护完成后，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度宜为3~5m，宽度宜为(1/3~1/2)B。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，上台阶开挖矢跨比应大于0.3。三台阶七步开挖法第38页/共58页施工要求：中台阶及下台阶左、右侧开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度宜为3~3.5m，左、右侧台阶错开2~3m。上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺一致。仰拱循环开挖长度宜为2~3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4~6m。三台阶七步开挖法第39页/共58页（六）中隔壁法(CD)

中隔壁法(CD法)是将隧道分为左右两部分进行开挖，先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖，施作初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法中隔壁法第40页/共58页中隔壁法第41页/共58页流程图

中隔壁法第42页/共58页流程图

中隔壁法第43页/共58页适用条件：适用于IV~V级围岩的隧道，也可用于浅埋地段隧道。施工要求：1、中隔壁法左右部的台阶高度应根据地质情况、隧道断面大小和施工设备确定。每侧按两部或三部分台阶开挖，开挖后应及时施作初期支护、中隔壁；两侧先后距离宜保持10~20m，上下断面的距离宜保持3~5m。2、各部开挖时，相邻部位的喷混凝土强度应达到设计强度的70%以上。中隔壁法第44页/共58页施工要求：3、先行侧的中隔壁应设置为向外鼓的弧形。4、中隔壁在浇筑仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除长度不宜大于15m。临时支护拆除后应及时施作仰拱和二次衬砌。5、特殊情况下可将中隔壁浇筑在仰拱中，待铺设防水板时再割断。中隔壁法第45页/共58页（七）交叉中隔壁法(CRD)

交叉中隔壁法(CRD)法是分部开挖、支护，分部闭合成小环，最后全断面闭合成大环。每开挖一部均及时施作初期支护、中隔壁及临时仰拱。交叉中隔壁法第46页/共58页交叉中隔壁法第47页/共58页流程图

交叉中隔壁法第48页/共58页第49页/共58页适用条件：适用于V、VI级围岩及围岩较差的浅埋地段隧道。施工要求：根据地质条件，隧道断面的分部，应以初期支护受力均匀，便于发挥人力、机械效率为原则，一般水平方向分两部，上下分二至三步开挖。先行施工部位的临时支撑(中隔壁、临时仰拱)，均应有向外(下)鼓的弧度。各部开挖及支护应自下而上，开挖后及时施作初期支护、中隔壁、临时仰拱，步步成环。交叉中隔壁法第50页/共58页施工要求：同一层左右两部分开挖工作面相距不宜大于15m，上下层开挖工作面相距宜保持3~4m，且待喷混凝土达到设计强度的70%后开挖相邻部位。宜缩短各部开挖工作面的间距，使初期支护尽早封闭成环。根据监测结果，中隔壁及临时仰拱在仰拱浇筑前逐段拆除，每段拆除长度宜不大于15m。交叉中隔壁法第51页/共58页（八）双侧壁导坑法(眼镜工法)

双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护及临时支护，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二部或三部开挖的方法。双侧壁导坑法第52页/共58页双侧壁导坑法第53页/共58页流程图

双侧壁导坑法第54页/共58页第55页/共58页适用条件：一般用于双线隧道V、VI级围岩及浅埋地段。施工要求：侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面，导坑断面宽度宜为整个断面的1/3。侧壁导坑、中槽部位宜采用短台阶开挖，各部距离应根据隧道埋深、断面大小、结构类型等选取。各部开