隧道施工基本理论知识及施工过程控制要点

主讲人：胥宝华中铁十二局集团第一工程有限公司二O一七年四月隧道施工基本理论知识及施工过程控制要点17五月2023目录隧道施工过程控制要点隧道施工中基本理论知识2117五月2023一、隧道施工中的基本理论知识

中铁十二局集团第一工程有限公司17五月2023中铁十二局集团第一工程有限公司（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。17五月20231、松弛荷载理论其核心内容是：稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载：不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力。中铁十二局集团第一工程有限公司（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。17五月20232、岩承理论其核心内容是：围岩稳定显然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，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然能够进入稳定状态。中铁十二局集团第一工程有限公司（一）、荷载松弛理论和岩承理论的定义与区别。17五月20233、区别：由以上可以看出，前一种理论更注重结果和对结果的处理：而后一种理论则更注重过程和对过程的控制，即对围岩自承能力的充分利用。由于有此区别，因而两种理论体系在过程和方法上各自表现出不同的特点。新奥法是岩承理论在隧道工程实践中的代表方法。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20231、矿山法定义：主要用钻眼爆破方法开挖断面而修筑隧道及地下工程的施工方法。因借鉴矿山开拓巷道的方法，故名。用矿山法施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。当地层松软时，则可采用简便挖掘机具进行，并根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月2023分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20231.1、矿山法隧道设计、施工和运营管理中要牢记其所面对的两个对象，一个是围岩，一个是地下水。解决“围岩”的基本技术，实质上是解决好隧道“开挖”和“支护”的关系。根据围岩的具体情况，隧道开挖和支护的关系，不外乎“先开挖、后支护”和“先支护、后开挖”。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月2023解决“地下水”问题的基本技术，也只有两种，一种是“排”，一种是“堵”，正确地处理“排”与“堵”的关系是解决地下水的关键。前者是在容许地下水位降低条件下的技术，后者是在考虑对周边环境影响的技术。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20231.2、结构物承载主体的四种情况：情况一：围岩自支护能力充分，在裸洞状态下能长期稳定，围岩是结构构造的承载主体。情况二：围岩自支护能力不充分，但基本上处于暂时稳定的状态，在初期支护辅助下，能够维护隧道的长期稳定。此时，围岩与初期支护成为隧道结构构造的承载主体，不设置二次衬砌或者设置二次衬砌（作为安全储备）。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20231.2、结构物承载主体的四种情况：情况三：围岩无自支护能力或自支护能力很小，需要在先补强围岩（预支护），与初期支护共同维持隧道的长期稳定。此时，预补强的围岩和初期支护是隧道构造的主体。可不设置二次衬砌或者设置二次衬砌（作为安全储备）。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20231.2、结构物承载主体的四种情况：情况四：具有特殊性能的围岩（特殊围岩），如膨胀性围岩、挤压性围岩以及隧道运营后可能出现后荷现象的围岩，虽然通过预补强围岩和初期支护隧道构造已趋于稳定，仍然需要通过二次衬砌所具有的力学性能，维护隧道构造的长期稳定。此时，预补强的围岩、初期支护及二次衬砌共同成为隧道构造的主体。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20231.3、矿山法隧道设计、施工的“三十二字箴言”：“围岩为本，地质先行，松弛有度，内实外美，排堵协调，重视环境，预防维护，管控到位”中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20232、新奥法定义（新奥地利隧道施工法）：新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20232.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：1）、岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20232.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：2）、为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时筑砌又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括闭合时间）来控制岩体的变形。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20232.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：3）、为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状应尽可能圆顺，以避免拐角处的应力集中。4）、通过施工中对围岩和支护的动态观察、量测，合理安排施工程序、进行设计变更及日常的施工管理。中铁十二局集团第一工程有限公司（二）、隧道施工矿山法、新奥法、新意法的定义与区别：17五月20232.1新奥法施工原理（20世纪60年代）：5）、为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后续荷载，可采用复合式衬砌。6）、二次衬砌原则上是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩和支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度。新奥法施工原理可扼要地概括为“管超前、严注浆、少扰动、强支护、勤量测、快封闭”。中铁十二局集团第一工程有限公司（二三）、三隧道三施工三矿山三法、三新奥三法、三新意三法的三定义三与区三别：04三五三月三20三233、新三意法三（岩三土控三制变三形分三析法三）（20世纪70年代三）：新意三法（AD三EC三O-三RS））三是通三过对三隧道三掌子三面超三前核三心岩三土介三质的三勘察三、预三测其三稳定三性，三设计三按隧三道开三挖后三围岩三稳定三、暂三时稳三定、三不稳三定，三将其三划分三为A、B、C三种三形态三，据三以信三息化三设计三支护三措施三，确三保隧三道安三全穿三越复三杂地三层和三实现三全断三面开三挖的三一种三动态三设计三施工三指导三原则三。它三强调三控制三围岩三变形三、强三调掌三子面三前方三围岩三的超三前支三护和三加固三，通三过监三测和三控制三掌子三面的三机械三化作三业，三实现三全断三面开三挖。中铁十二局集团第一工程有限公司（二三）、三隧道三施工三矿山三法、三新奥三法、三新意三法的三定义三与区三别：04三五三月三20三233.三1、采三用新三意法三即进三行隧三道设三计基三于以三下基三本原三则：1）、三全断三面开三挖；2）、三运用三超前三支护三和加三固措三施减三小或三避免三围岩三变形三；3）、三在离三掌子三面较三短的三距离三支护三封闭三以减三小隧三道变三形。中铁十二局集团第一工程有限公司（二三）、三隧道三施工三矿山三法、三新奥三法、三新意三法的三定义三与区三别：04三五三月三20三234、新三意法三与新三奥法三的区三别：1）、三新奥三法对三地层三变形三反应三的分三析仅三限于三掌子三面的三后方三，仅三对隧三道收三敛进三行分三析；三新意三法对三地层三的变三形反三应分三析分三为三三类，三并且三包含三了开三挖后三洞室三围岩三收敛三变形三。中铁十二局集团第一工程有限公司（二三）、三隧道三施工三矿山三法、三新奥三法、三新意三法的三定义三与区三别：04三五三月三20三234、新三意法三与新三奥法三的区三别：2）、三新奥三法采三用锚三杆、三喷射三混凝三土、三钢拱三架、三施作三仰拱三等手三段，三仅对三掌子三面后三方的三隧道三施加三约束三作用三；新三意法三不仅三要求三隧道三的支三护措三施(包括三二次三衬砌三和仰三拱)要与三掌子三面保三持适三当距三离，三不能三落后三掌子三面太三远，三对隧三道提三供连三续的三约束三作用三，而三且要三求对三超前三核心三土采三取适三当的三防护三和加三固措三施，三提高三其强三度和三变形三特性三，对三隧道三提供三超前三约束三作用三。中铁十二局集团第一工程有限公司（二三）、三隧道三施工三矿山三法、三新奥三法、三新意三法的三定义三与区三别：04三五三月三20三234、新三意法三与新三奥法三的区三别：3）、三新奥三法完三全忽三视了三超前三核心三土的三重要三性，三也忽三视了三在困三难应三力～三应变三条件三下需三要把三超前三核心三土作三为一三种稳三定工三具；三新意三法对三此加三以改三进。返回二、三隧道三施工过程三控制三要点中铁十二局集团第一工程有限公司04三五三月三20三23中铁十二局集团第一工程有限公司04三五三月三20三231、安三全控三制红三线2、质三量控三制红三线3、工三艺控三制要三点及三做法4、进三度管三理5、效三益管三理6、文三明施三工管三理7、做三好现三场管三控需三要的三几个三基本三能力中铁十二局集团第一工程有限公司1、安三全控三制红三线：04三五三月三20三231）、三超前三支护三质量三：按三设计施作，特别三是掉三块时三一定三要施作超前三支护，施作时间距三要根三据实三际情三况调三整间三距部三位。超前小导管中铁十二局集团第一工程有限公司1、安三全控三制红三线：04三五三月三20三232）、三钢架三连接三质量三：钢三架连三接螺三栓必三须上三齐、三拧紧三，连三接不三密贴三或螺三栓孔三不对三位时三要塞三钢筋三焊接三牢固三。3）、三锁脚三锚杆三质量：锁脚锚杆数量三至少2根，三且必三须采三用U型或L型钢三筋与三钢架三焊接三牢固三。锁脚锚管L型帮焊锁脚锚杆L型焊接中铁十二局集团第一工程有限公司1、安三全控三制红三线：04三五三月三20三234）、三超挖三回填三：超三挖部三分严三禁干三码片三石回三填或三采用三石棉三瓦、三防水三板遮三挡形三成空三洞。三必须三采用三砼回三填密三实，三小的三坍塌三形成三的空三洞要三留孔三及时三泵砼三回填三。5）、三钢架三悬空三：施三工中三各级三台阶三的钢三架底三部宜三用木三板垫三紧，三特别三是有三下沉三的隧三道可三以加三大木三板进三行支三垫。三更需三要强三调的三是出三碴时三要注三意对三钢架三拱脚三的保三护，三避免三装载三机推三碴时三把拱三架推三空吊三脚、三甚至三推走三钢架三。返回中铁十二局集团第一工程有限公司2、质三量控三制红三线：04三五三月三20三231）、三支护三措施三钢管三类的三注浆三质量三：钢三管类三的支三护措三施都三要求三注浆三，因三为采三用钢三管类三措施三支护三主要三是利三用注三浆固三结围三岩，三提高三围岩三的自三身承三载能三力，三不注三浆就三仅仅三利用三了钢三管自三身的三刚度三，承三载能三力十三分有三限。锁脚锚管注浆中铁十二局集团第一工程有限公司2、质三量控三制红三线：04三五三月三20三232）、三仰拱三开挖三及清三底：三仰拱三开挖三超欠三挖必三须满三足验三标要三求，三虚碴三、杂三物、三泥浆三、杂三物必三须清三理干三净，三超挖三部分三采用三同级三砼回三填。三仰拱三一次三浇筑三长度三应和三衬砌三浇筑三长度三相适三应。中铁十二局集团第一工程有限公司2、质三量控三制红三线：04三五三月三20三233）、三二次三衬砌三厚度三必须三满足三设计三要求三，衬三砌后三及时三注浆三不留三空洞三，衬三砌脱三模后三及时三将搭三接施三工缝三的水三泥浆三清理三干净三，对三衬砌三蜂窝三、麻三面、三错台三等外三观缺三陷采三用打三磨处三理，三不得三采用三水泥三砂浆三修补三。衬砌带模注浆中铁十二局集团第一工程有限公司2、质三量控三制红三线：04三五三月三20三234）、三防水三板必三须采三用分三离式三防水三板并三采用三超声三波焊三接机三焊机三，并三保证三焊缝三搭接三宽度三达标三、焊三接牢三固，三特别三是无三法采三用爬三焊机三焊接三的要三重点三监控三。5）、三排水三管要三畅通三，特三别是三预留三与水三沟连三接的三要保三证长三度达三标并三注意三保护三，防三止脱三模或三过程三中人三为损三坏。衬砌排水管返回中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三23隧道三在保三证安三全质三量受三控的三条件三下，三施工三工艺三的控三制是三提升三隧道三形象三的关三键。三下面三是我三个人三觉得三必须三严控三的工三艺控三制细三节：中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三231）、三钢拱三架加三工和三安装三质量三必须三达标三：喷三射砼三要平三整首三先要三严格三控制三钢拱三架的三加工三精度三，目三前钢三拱架三均采三用数三控冷三弯机三加工三，加三工过三程中三一是三应将三型钢三夹紧三，防三止晃三动，三二是三弯曲三过程三中型三钢行三走速三度要三慢，三行走三过快三钢架三变形三不充三分，三三是三严禁三使用三非标三型钢三，非三标型三钢表三面平三整度三不达三标，三经过三冷弯三机时三造成三钢架三扭曲三。钢三架安三装时三定位三必须三满足三规范三要求三。安装好的钢架中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三232）、三喷射三砼平三整度三要达三标必三须注三意两三个方三面：三一是三喷射三砼时三要预三留保三护层三，把三钢拱三架之三间喷三满后三用铁三锹将三钢架三内侧三附着三的砼三清除三干净三后再三统一三复喷三保护三层。三二是三钢架三靠拱三脚部三位要三预留1米不三喷满三，在三下个三台阶三喷砼三时一三起喷三，消三除台三阶间三两次三施工三喷射三砼鼓三包不三平整三。喷射砼喷保护层前清理钢架上的附着砼中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三233）、三仰拱三钢筋三间距三、排三距、三接头三错位三、竖三直度三必须三达标三，可三采用三卡具三固定三。仰拱钢筋划线绑扎中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三234）、三仰拱三施工三缝中三埋止三水带三必须三采用三夹具三固定三，保三证顺三直居三中，三仰拱三和衬三砌环三向施三工缝三必须三采用三钢端三模。仰拱边墙纵向止水带衬砌端钢模及中埋止水带中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三235）、三仰工三填充三必须三振捣三并抹三面保三证线三型和三平整三度。6）、三衬砌三必须三采用三分仓三入模三，保三证砼三浇筑三的连三续均三匀，三消除三驼峰三和冷三缝，三衬砌三台车三开挖三端拱三顶必三须用三液压三千斤三顶顶三紧，三搭接三端每三侧采三用三三台千三斤顶三顶紧三，保三证台三车在三砼浇三筑过三程中三不变三形。衬砌台车开挖端拱顶千斤顶支顶衬砌台车搭接端边墙千斤顶支顶中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三23衬砌效果中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三23刚收面的回填面中铁十二局集团第一工程有限公司3、工三艺控三制要三点及三做法三：04三五三月三20三23横洞的回填面返回中铁十二局集团第一工程有限公司4、进三度管三理：04三五三月三20三23隧道三施工三由于三受条三件限三制不三具备三突击三进度三的能三力，三但不三受天三气、三季节三影响三，所三以隧三道施三工要三保证三进度三一是三重在三配齐三要素三，调三整好三节奏三，保三证开三挖、三仰拱三、衬三砌、三附属三同步三平稳三推进三，在三当前三各级三管理三单位三严控三安全三步距三的态三势下三，任三何工三序的三失衡三都会三造成三停工三窝工三。二三是要三专人三盯工三序转三换，三交接三班能三搭接三的要三搭接三，不三能出三现交三接班三脱节三的现三象。三三是三具备三条件三时要三加大三仰拱三一次三浇筑三长度三。返回中铁十二局集团第一工程有限公司5、效三益管三理：04三五三月三20三231）、三保证三安全三质量三受控三的基三础上三合理三配置三资源三要素三保持三各个三工序三的平三稳推三进，三实现三高产三、稳三产。2）、三根据三围岩三情况三及时三调整三爆破三参数三，严三格控三制超三欠挖三。3）、三合理三调整三开挖三进尺三控制三超欠三挖使三人工三费、三材料三费达三到一三个合三理的三平衡三点。中铁十二局集团第一工程有限公司5、效三益管三理：04三五三月三20三234）、三严格三控制三钢拱三架定三位精三度，三减少三衬砌三混凝三土超三耗。5）、三提高三工艺三水平三、减三少修三整返三工：三一是三现场三要严三格控三制工三艺标三准，三高标三准作三业。三二是三采用三先进三的工三装设三备。6）、三采用三新型三设备三提高三效率三和工三作环三境，三节省三电费。7）、三合理三优化三施工三方案三和策三划有三效的三变更三。返回中铁十二局集团第一工程有限公司6、文三明施三工管三理。04三五三月三20三231）、三场地三布置三：场三地布三置考三虑的三几个三方面三和原则满足三施工三进度三、方三法、三工艺三流程三及施三工组三织的三需求三，平三面布三置合三理、三紧凑三，尽三可能三减少三施工三用地三；合理三组织三运输三，保三证场三内道三路畅三通，三运输三方便三，各三种材三料能三按计三划分三期分三批进三场，三避免三二次三搬运三，充三分利三用场三地；中铁十二局集团第一工程有限公司6、文三明施三工管三理。04三五三月三20三231）、三场地三布置三：场三地布三置考三虑的三几个三方面三和原则因地三制宜划分三施工三区域三的和三临时三占用三的场三地，三且应三满足三施工三流程三的要三求，三减少三各工三种之三间的三干扰三；在三保证三施工三顺利三进行三的条三件下三，降三低工三程成三本，三减少三临时三设施三搭设三，尽三可能三利用三施工三现场三附近三的原三有建三筑物三作为三施工三临时三设施；中铁十二局集团第一工程有限公司6、文三明施三工管三理。04三五三月三20三231）、三场地三布置三：场三地布三置考三虑的三几个三方面三和原则施工三现场三临时三设施三的布三置，三应方三便生三产和三生活三，办三公用三房靠三近施三工现三场，三福利三设施三应在三生活三区范三围之三内，三并尽三量远三离施三工区三；施工三平面三布置三应符三合主三管部三门相三关规三定和三建设三单位三安全三保卫三、消三防、三环境三保护三的要三求。中铁十二局集团第一工程有限公司6、文三明施三工管三理。04三五三月三20三232）、三材料三堆码三整齐三有序三，所三有进三场的三物资三都应三按名三称、三规格三、材三质、三产地三、批三号、三批量三、到三货日三期进三行品三名标三识，三加强三现场三物资三的摆三放、三标志三，做三到下三垫上三盖，三确保三材料三不损三坏，三不变三质；三专门三库房三，妥三善存三放；三标志三清楚三，分三类存三放；三实行三“先三进先三出，三推陈三储新三”的三原则三。中铁十二局集团第一工程有限公司6、文三明施三工管三理。04三五三月三20三233）、三机具三在开三挖作三业时三防止三擦碰三初支三面及三钢拱三架；三在初三支混三凝土三喷射三之前三对沉三降观三测标三进行三保护三，防三止污三染；三仰拱三混凝三土浇三筑时三注意三预防三混凝三土污三染预三留钢三筋及三防水三板、三止水三带等三；铺三设防三水板三注意三防止三扎破三减少三修补三；及三时疏三通排三水沟三，防三止积三水；三及时三对填三充面三进行三打扫三、降三尘；三严禁三乱写三乱画三，污三染衬三砌；三加强三成品三保护三；洞三内应三做到三工完三料净三场地三清。返回中铁十二局集团第一工程有限公司7、做三好现三场管三控需三要的三几个三基本三能力三：04三五三月三20三231）、三沟通三能力三：拥三有良三好的三沟通三能力三，能三够帮三助你三更好三的传三达信三息，三无论三是口三头还三是书三面形三式都三有效三。我三们现三场管三理人三员面三对的三人群三是设三计、三业主三、监三理、三劳务三队现三场管三理人三员、三工人三，文三化层三次和三社会三地位三跨度三很大三。但三是无三一例三外在三沟通三交往三活动三中需三要一三项最三基本三的能三力——技术三能力三，如三何提三高业三务能三力？中铁十二局集团第一工程有限公司7、做三好现三场管三控需三要的三几个三基本三能力三：04三五三月三20三23我觉三得首三先要三熟悉三图纸三、规三范、三标准三。其三次要三加强三学习三，通三过学三习一三些技三术类三的论三文、三方案三提高三自己三的技三术能三力。三现场三管理三沟通三中第三二项三能力三我觉三得是三知识三应用三能力三，就三是能三把图三纸用三到实三际工三作中三形成三产品三，特三别是三不了三解