第章山岭隧道的矿山法施工

山岭隧道的矿山法施工

2山岭隧道施工的特点1、充分认识工程地质条件水文地质条件的重要性；2、狭长建筑物，有时需要增辟工作面；3、地下施工环境较差，必须采取有效措施加以改善。4、隧道大多穿越崇山峻岭，运输不便。5、隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改。

3隧道施工及设计的两大理论及其发展过程1、隧道施工的核心问题：开挖：如何开挖才能有利于洞室稳定和便于支护。支护：如何支护才能保证洞室稳定和便于开挖。隧道施工的两大理论：松弛荷载理论（20年代）：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载，不稳定岩体则可能坍塌，需要支护，支护的荷载为围岩的松弛荷载；该理论代表人物：泰沙基，普氏。岩承理论（50年代）：围岩稳定是岩体自身有承载能力，不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果这个过程中提供必要的限制，则围岩仍然稳定。第一节山岭隧道施工传统矿山法传统的隧道施工方法是随挖随用钢材或木材支护，然后，从上到下，或从下到上砌筑刚性衬砌，不进行施工量测。这也和当时的机械设备、建筑材料、技术水平相一致的。第一节山岭隧道施工新奥法（NATM）

NewAustriaTunnelingMethod二十世纪六十年代以来，人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了更深入的认识，为提出新的、经济的隧道施工方法创造了前提。1963年，由奥地利学者L.v.腊布兹维奇教授（）命名为“新奥地利隧道施工法（NewAustriaTunnelingMethord）”，简称“新奥法（NTAM）”正式出台。新奥法（NATM）是由传统的矿山法发展起来的，传统的矿山法施工是把地层压力视作外力荷载，而新奥法是把围岩和支护结构作为一个统一的受力体系来考虑，围岩既是荷载的来源，又是支护结构体系的一部分，围岩和支护结构相互作用。第一节山岭隧道施工新奥法以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。是指导隧道设计和施工的原则和理论体系。新奥法施工的基本思想是：充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、量测来指导地下工程的设计与施工。7新奥法的基本原则：

(1)

少扰动：减少扰动次数、强度、范围和持续时间（钻爆法施工时严格进行控制爆破、尽量用大断面开挖、短进尺、支护紧跟而缩短围岩应力松弛时间）；

(2)

早喷锚：使围岩不致因过度变形而失效，变形适度发展，充分发挥围岩自承能力；

(3)

勤量测：评价围岩稳定状态，判断其动态发展趋势，及时调整开挖及支护；

(4)紧封闭：喷锚封闭，避免岩石长时间暴露而强度衰减，阻止围岩过度变形。8施工程序：9开挖作业1、开挖方法基本原则：在保证围岩稳定前提下，选择恰当开挖方式，尽量提高掘进速度。

按开挖隧道断面分类：全断面法，台阶法和分部开挖法。

即：以安全为前提，综合考虑工程地质及水文地质条件、围岩类别、埋置深度、断面大小、施工机械、经济、工期等。

当隧道施工对周围环境产生不利影响时，环境条件业作为选择施工方法的因素之一。如：城市地铁对地表沉降要求严格控制；地下水流失对居民用水产生影响时。10具体工法新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，可分为：全断面法台阶法分部开挖法

12全断面法按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法叫全断面法。它的施工顺序是：钻眼—装药—爆破开挖出整个隧道断面—排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土—装碴运出洞外—安设边墙锚杆和喷射混凝土—必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土—开始下一轮循环—在初次支护变形稳定后灌注内层衬砌。适用条件：Ⅰ~Ⅲ级围岩；单、双线隧道；13优点：工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；作业空间大，速度快，便于组织大型机械化施工。缺点：围岩稳定性低，且需较强的开挖、出碴、支护能力；爆破效果好，震动次数少，利于围岩稳定，但每次爆破强度大。要求：摸清前方地质情况；机械务求配套；加强通风；定期对人员培训。

14台阶法将开挖断面分成上、下两部分进行开挖；适用条件：Ⅲ级~Ⅴ级围岩台阶法上下台阶法弧形导坑开挖留核心土法16

（a）长台阶法。上台阶一般50m以上或大于5倍洞径，上下步可采用同类机械平行作业。优缺点：干扰少、机械配套、通风和测量工作简单、可进行单工序作业，但要求围岩稳定性较好。

（b）短台阶法。上台阶长度小于5倍大于1～1.5洞径。优缺点：可缩短仰拱封闭时间，利于开挖面稳定，但上下台阶作业干扰较大。

（c）超短台阶法。上台阶长度仅3～5m，适用于机械化程度不高的地段。优缺点：断面闭合较快，利于开挖面稳定，但上下台阶作业干扰很大。施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定：（1）初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短；（2）上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备，施工场地大小的要求。软弱围岩以前者为主,围岩条件较好时仅考虑后者。

18分部开挖法(a)环形开挖留核心土法19CD法CRD法20

优缺点：每个坑道跨度减小，利于稳定，易于局部支护，但扰动次数多；导坑超前利于地质调查，但导坑面小，速度慢。双侧壁导坑法超前军支护111236-16-凑26-婆354栈桥仰拱衬砌7挖掘装收载隧道胆掘进机Cut苦an睡dl僵oad腿ma捏chi抄ne29第四坝节单施铃工辅巨助措立施预加固派和预支甚护的应杏用条件替；发挥船的作秋用；○超姿前锚杆稻、插板丝式、小导恳管等—预支做护;○管棚；○超缎前小导随管注浆—介于顽预支迈护和菜预加鸟固之皇间;○开挖工羡作面及匠围岩预铃注浆—预加巨固.30软弱围述岩掌子屯面容易页坍方，苹如下图任示。施工辅常助措施超前锚红杆：沿转开挖轮秒廓线以圣稍大的券外插角孔向前方斩安装锚穴杆。一疲般采用22的螺纹办钢筋，昌长度一湖般3~5末m，环杯向间近距0.奏3~铲1m，外插穗角10~年30，搭接暑长度为弯超前长默度的40%筑~60午%。管棚：究长度大死于10纹m，一某般10摇~4疾5m，管符径70~黑180面mm，孔径娱比管径百大20m犬m~3臣0mm，环向游间距0.2目~0.互8m，外插类角1~确2，搭症接长弃度不悦小于1.5口m，钢谢拱架涛采用断工字料钢或侵格栅直钢架届。超前架小导乌管注秋浆：水小导俩管一斥般布矩置在距隧道衡拱部价，超映前小季导管礼注浆张支护瞧的目恨的是么改变处地层稀力学文参数留，提回高地党层承众载能僚力。亦若小站导管下前端致焊一触个简折易钻半头，茶则可长钻孔邮，插刷管一撒次完弃成，鼻称自刺进式烛锚杆笑。直父径32m拴m~4楚0mm，长3~醉6m，钻遍孔倾药角15。小导悟管注吵浆例注浆锚赢杆某区拒间隧富道采章用超读前小蜡导管程注浆众加固浑地层⑴管棚格的配尺置和蜓形状一般挨说，捎多采米用图3所示的革形状。图3管棚的多配置和病形状某地铁小隧道拱每部正在四采用大牢管棚加叙固地层39超前深界孔帷幕担注浆注浆趟孔：可用竭冲击艰式钻芬机或殿旋转起式钻扭机钻舰孔；注浆管晌：采用仗带孔渔眼的终焊接绝钢管榆或无盘缝钢采管，乓孔眼境段长芦度根避据注哈浆范宾围定搂；注浆呜顺序氏：先上方罢后下方针，先内饱圈后外尺圈，先跌无水孔柔后有水异孔，先豪上游后非下游。中管箭棚43掌子贸面正祸面喷籍混凝究土喷射3~贫10卧cm左右津的混绣凝土强，覆切盖掌聚子面亏，来沉防止名掌子滩面松节弛，吸提高柱掌子份面的表自稳任性。盈喷混闲凝土途不是示作为牵轴力炸构件纯发挥名作用伟的，化是防类止剥砍离的掉。常箭常与肆正面滚锚杆茶同时升使用妻。44施工购中可艺能发交生的芹问题斥及对搁策主要为捎初期支绵护及开胆挖过程茧，问题牌及对策唱如表。根据钩监控块量测醋结果跑和发朱生的很现象谎及时能采取坊措施集。45施工中肠可能发抚生的问墙题及对伙策48(1)愉怀铁印路最长决隧道，面全长11拖.0犁68赔km；(2枝)穿越哭高压冷富水析的毛狸坝向场斜、情桐麻各岭背屈斜段盏，概预估板正常倒涌水糟量为9.8万m3/d，最大墓为14置.5万m3/d，最大判静水压4.公6M将Pa；(3京)揭露膝了5个深埋者充填型游溶洞，钢多次发长生突水货和伤亡漫事故，汗施工难朝度极大毛坝向斜冷水河桐麻岭背斜1#2#3#4#5#五、起工程溜案例工程三概况49岩溶蛾突水耽的水四力特搜征(1杀)突发性揭示的祥岩溶突笑水瞬时绿发生，3#溶洞胀正洞宏超前球下导鞋坑施遭工时旧，掌牺子面竹突发钓爆喷喉型突锄泥，筐瞬间粉，硬鸟塑～宰软塑往状粘半土塞葡满244控m长的裙下导敬坑空秋间，疏涌泥奏量42咏00惜m3。(2级)高压洞性圆梁屑山隧村道岩我溶预梳估静运水压嫁力高揪达4.6提MPa竞,2块#溶洞突朵水后进济行水压终测试为2.船73都MP亚a；施欣工中珍均出挖现了粱射水栗、涌屯泥、忽喷沙调现象舰；将盒钻孔兴中钻总杆冲子出8m。(3)富水性预估正背常涌水蹲量为9.均8万m3/d，最狸大涌摆水量韵为14.核5万m3/d。5#溶洞师施工当时，胡突发哨大规蛇模涌晨水突帜泥，爸最大喝涌水恭量2万m3/h。涌坐水涌裤泥持惩续28分钟后谈渐小。50现场岩踪蝶溶突水波事故统捞计表51圆梁山种隧道现壳场突水杂涌泥情狂况200潮2年11月10日，2#溶洞DK喝35曾4+杀44绪0处突然桥发生涌材水涌砂勺，最大吼涌水量69尽00孕0m句3/柿h。2#溶洞523#溶洞20驾02年9月10日，3#溶洞正腾洞超前弊下导坑危施工到DK3甚54+附879处时，嗓掌子面哈突发爆万喷型突帜泥，瞬著间，硬骄塑～软滑塑状粘新土塞满24善4m长的下胞导坑空这间，涌宾泥量420售0m3。535#溶洞4#溶洞4#溶洞是温由多个请小岩溶候溶隙组贵成的溶寇隙群段很，该溶端洞开挖燃施工后浓，受降盲雨影响岭，多次妄发生大戴规模涌虎水涌泥蒸。20考01年7月14日，隧蓄道突发钢大规模爸涌水突潜泥，最昨大涌水宴量2万m3/斥h。涌水蜻涌泥持内续28分钟锡后渐嘉小，怨涌泥效量1.5万m3。随后鞠进行超吵前探孔铃时，由污探孔中洞再次发姓生突水碰喷泥，鸟喷射距因离达40村m。542、钻山眼爆炼破掘肠进（1）钻届眼机抄具钻头或：直径棒：一释般有38m很m，40m猛m，42m属m，45奶mm，48m论m。形式述：有造一字幸形，篮十字钉形，х形，叫柱齿岁形。55风动登凿岩晓机：风动样凿岩忆机优宪缺点构：结环构简横单，从操作捐方便学，使镜用安般全，来但压能缩空涨气供薄应设浪备复雹杂，箭凿岩扣速度躁比液偷压凿巨岩机燥低。56液压凿其岩机：液压的闪优缺点圾：动力么消耗少缝，凿岩筹速度快头，适应设性高，捐环境保久护好，校但结构债复杂，扭造价高络，重量印大，多殃用于台堪车上。57凿岩台捡车：多台凿惜岩机安寻装在一站个专门稳的移动凡设备上指，可同仿时作业腐，集中渴控制，夺主要有迁三种形保式：轨撒道走行战式，轮兵胎走行挖式，履垃带走行境式。58（2）爆斯破材尾料炸药：炸药注的主茎要性汤能为往：(a揪)敏感度傅（感度存）：炸纸药爆炸遣对外能润的需要守程度，凤包括：袍热感度厘、火焰昼感度、斗机械感黄度、爆垄轰感度胃；(b)爆速划：爆嘴轰波限在炸嫌药内医部的锹传播堪速度偶，一亮般密饲度越淘大，挨爆速友越大灰；(c盼)爆力：殿炸药爆铃炸时对括周围介咬质作功周的能力愧；(d)猛度勾：炸热药爆下炸后乏对与殿之接踩触固冠体的舍局部搂破坏乎能力墓；(e)殉爆多距离瓦：一惕个药运包爆手炸后殃，能叮引起灾与之米不相逐接触堤的邻趟近药味包爆每炸的富最大助距离纳；被唐动药着包殉弱爆主汁要是革主动苗药包犹爆炸匪后的层冲击蹲波引寨起。脚在设惕计装根药结中构时叠很有席用，复采用滴柱面守状间岛隔装咬药，拳但药尺卷间桂距不录得大极于殉的爆距业离。59工程中蔽常用的耕炸药：(a包)铵梯炸冶药：无荐瓦斯隧折道中使思用，简在称岩石贩炸药，紧其中2号岩石贯炸药最柏常用；于有瓦斯张隧道中棵使用，毯为煤矿巧炸药，睁在岩石伙炸药中本加食盐陵消焰。(b)水胶叨炸药树：抗捐水性恳强，踩常用患于水罪下爆隆破，泥含水远量大种，爆成温低步，安绩全。(c偶)乳化炸被药：硝疑酸铵，汪硝酸钠判水溶液右与碳质蚂燃料通狱过乳化齿作用，侄形成乳茧脂状混郊合炸药唐。(d绞)硝化甘殿油炸药艺：抗水浮性强，奋密度大讲，爆炸坊威力大谎，适用宁于有水态和坚硬廉岩石爆奋破，但荡敏感度彻高，安甜全性差导，价格坦贵。隧道工秩程常用剧的炸药昏直径22~唯40m程m，长16物5~圾50魂0m搞m。60（3）起爆浮材料导火森索与鲁火雷蚀管导火索闯是用来奸传递火茅焰给火求雷管，割并使火朽雷管在糟火焰作慕用下爆臭炸的传著爆材料摊之一；蝇火雷管锤为最简停单的一企种雷管正，为即玻发式。61电雷管电雷遗管是面在火匆雷管乐中加渣设电洞发火队装置砍而成短的。勤可分杏为即里发式视和迟点发式虏。62迟发雷誓管按延雪期时间祸差可分劫为：秒衰迟发和猎毫秒迟填发系列薯。国产树秒迟发爱雷管共雕分为7段，段调数越大建延期越左长，最蹦长延期旗时间为(7务.0怖+1稿.0沈)s；国盾产毫够秒迟巨发雷编管有奶五个斥系列即：第执一、裕五系漠列为哄高精怎度系泰列，队第二珠系列页为工掩程中碧最常择用系孔列，轻第三粉、四扫系列宜延期显时间勇为10贪0m领s和300疤ms，段笑别有9、15、20段。导爆偏管与扑非电启雷管塑料勾导爆芽管是触用来圣传递混微弱涝爆轰唱给非田电雷俩管，克使之湖爆炸叼的传泪爆材枪料之敢一，蹈外径2.9赴5mm，内径1.候4m跑m，内狗壁涂代一层慢高能吊炸药结，在此冲击巡寿波作遥用下今可沿键管道夹方向柏连续炼稳定地爆轰推，从把而起垦爆非置电雷水管，纲弱爆右轰在疗管内狼传播虎速度夫为160田0m/卫s~2宾000饼m/s。优点：富抗电、肢抗火、莲抗冲击甲性能好掏。塑料导展爆管的沈发爆：蜡可用8号火利雷管弱、导艇爆索恼、激桌发枪焰、专菊用激葡发器箱发爆用。6364（4）爆乌破方厚法石质厌隧道治爆破纷机理轰：岩石旺隧道衫钻眼业爆破灶应满羊足条垒件：(a棚)开挖轮孟廓成型笨规则，森岩面平厦整，超六欠挖量吃符合规忆定；(b电)爆破肉对围存岩的租扰动抬破坏蛇小，修以保啄证围絮岩稳员定；(c扣)爆破后船石碴块愉度适中使，符合唉装碴作价业要求袄；钻眼彻工作量辜小，炸迈药、爆杀材消耗良小；(d毅)防止尿对周芒围设肠备的起破坏欺，减神少对击环境隐尤其椒是水负的污逝染。6566爆破态参数:(a)炸药跪用量规：Q=k炎L岁S式中怒：k为炸筋药单渗耗kg/音m3，L为掘进侮长m，S为面积m2，k=地0.补7~穿2.鉴5k介g/印m3。(b悄)炮眼直河径D：不偶丽合系数=D/雀，应仓控制结在1.1氏~1.目4之间旅，对爱掏槽像眼及续辅助茫眼应闻用较离小值贝，对秤周边生眼应糊用较胖大值乒。(c削)炮眼牌数目N：式中：α—装药系萄数，为童药卷总脏长度与问炮眼长各度比值劣；β-仗--药卷仰单位板长度系质量kg卫/m；q—单孔平再均装药棍量，q=痰αβ躁L。67(a蝇)掏槽普眼布石置：屯作用胀是先绝在开飘挖面诵上掏奸出一瘦个小荡型槽蚁口，获以形依成临肺空面平。掏遇槽形院式有塌斜眼趁掏槽兰和直羽眼掏甘槽。斜眼份掏槽相：锥象形、输楔形篇、爬齐眼。个斜眼捡掏槽眉优缺扑点：残可按银岩层艺情况角选择页掏槽心方式治和角颤度，芬易把局石碴宽抛出允，掏短槽眼赔个数版少，啦但施详工不灶便；炮眼苹布置:三种握炮眼柏：掏朝槽眼石，辅休助眼壮，周酸边眼泊。6869直眼个掏槽佩：大笔直径暖中空忙孔、油双临太空孔符、三絮临空然孔、府单临聋空孔是。直唯眼掏驴槽优梨缺点允：可虾用多晶机同圣时钻店眼，收施工筛速度切快，烂石碴谦抛掷眉距离具短，欧但炮扑眼个场数多躬，炸状药单川耗大教，位食置及值方向鼓要求厦精度饱高。遵中空抖眼的潮作用渡：提往供临掩空面冲。经格验：3.5屡m进尺谅，双阅空孔盏最优膨；3.5瞧~5.器5m深孔调，三宗空孔听最好系；<3贱m浅孔售，单伤空孔布较好佩。7071(b喂)辅助毙眼布领置：阵作用亡是进筐一步厨扩大匠槽口醋；主救要解袄决炮索眼间河距E和最小边抵抗线W问题，株一般取