隧道施工关键技术

隧道工程施工关键技术中交一公局一公司2015年1月一、隧道工程分类及目前国内施工现状二、隧道洞口及进出洞施工三、隧道开挖方法及安全步距控制四、隧道支护、衬砌施工五、隧道防排水施工六、隧道施工通风七、不良地形及地质段的隧道施工八、超前地质预报和监控量测九、光面爆破技术十、隧道施工的机械化配套技术十一、当前市场环境下隧道施工管理的几点建议主要内容一、隧道工程分类及目前国内施工现状1、隧道定义及结构组成（1）隧道定义

当人工建筑处于地表下，结构长度方向的尺寸大于宽度和高度并具有联通A、B两点的功能，且具有一定规模的截面积大小时，称之为“隧道”，隧道开挖后所建的人工结构包括支护结构及承重结构：超前支护、初期支护、防排水系统、二次衬砌。（2）隧道结构

隧道是地下工程建筑物，为保持隧道岩体的稳定，保证行车安全，通常需要修建主体建筑物和附属建筑物。前者包括洞身衬砌和洞门，后者包括通风、照明、防排水、安全设备等。洞身衬砌的作用是承受围岩压力，结构自重及其他荷载，防止围岩风化，崩塌和洞内的防水、防潮等。洞门的主要作用是防止洞口坍方落石、保持仰坡和边坡的稳定。通风照明、防排水、安全设备等的作用是确保行车安全、舒适。隧道的结构形式可用横、纵断面图来表示。纵断面

根据隧道施工阶段，即开挖支护状态，将隧道已二次衬砌段称为安全区；初期支护段称为临时安全区；开挖掌子面未支护段称为非安全区。非安全区非必要情况不要停留。

隧道坍塌主要因掌子面或左右边墙滑移引起坍塌，另外一个重要部位即在临时安全区内发生回头塌。发生回头塌的主要原因为：支护强度不够或支护不到位、中下台阶、仰拱一次性开挖进尺过大、围岩徐变、沉降变形累计到一定程度等情况，当支护结构无法支撑时将引起坍塌。初期支护背后空洞也是诱发回头塌的一个因素。横断面

以铁路客专隧道通用图为例：隧道140°范围划分为拱部，仰拱、边墙部位划分见下图。约定俗成的叫法：从小里程往大里程方向，左侧为左线，右侧为右线。（3）隧道围岩类别

隧道是道路穿越山岭修建的工程结构物，它与周围的岩(土)体(一般简称为围岩)有密切关系，相互影响、相互作用。不同的围岩在修建隧道时会有不同的地质现象会表现出不同的稳定性。为满足工程设计、施工等的需要，对于各种不同的具体要求，例如爆破、支护、挖掘、编制定额等，把与这些不同的要求相应的地质条件归类，这就是围岩分级。围岩分级中主要考虑下述三个指标：

①隧道围岩的结构特征和完整状态，即围岩被各种结构面切割的破碎程度及其组合状态；

②岩石的物理力学性质，即围岩的岩石强度、物理、水理性质，在分级中主要是岩石单轴饱和极限强度Rb较有意义，以Rb＝30MPa作为软、硬岩的分界指标，Rb<5MPa的岩(土)体属于半岩质，或略具有结构强度的土体；

③地下水的影响。分类中采用了“遇水降级”的经验处理方法，即视围岩性质、地下水性质及大小、流通条件、浸润情况等考虑，将围岩类别适当降级，一般情况按降1级考虑。仅在软岩、水理性质差的、极度破碎的、地下水又经常存在的情况下可降2级；Ⅳ级围岩中的软岩，在涌水量较大时可考虑．降2级，划为Ⅵ级。对于Ⅰ级及Ⅱ级围岩，因水的影响小，一般情况下可不作降级处理。2、隧道工程分类（1）、按照隧道所处的地质条件分类：分为土质隧道和石质隧道。（2）、按照隧道的长度分类有下表几种：隧道类别公路隧道铁路隧道备注短隧道L≤500mL≤500m中长隧道500<L<1000m500<L≤3000m长隧道1000≤L≤3000m3000<L≤10000m特长隧道L>3000mL>10000m（3）、按照国际隧道协会（ITA）定义的隧道的横断面积的大小划分标准分类有以下几种：国际隧协断面划分日本隧道断面划分划

分净空断面积(m2)划

分净空断面积(m2)超小断面<3.0标准断面70~80小断面3.0~10.0大断面100~120中等断面10.0~50.0超大断面>140大断面50.0~100.0超大断面>100.0（4）、按照隧道所在的位置分类：分为山岭隧道、水底隧道和城市隧道。（5）、按照隧道埋置的深度分类：分为浅埋隧道和深埋隧道。（6）、按照隧道的用途分类：分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道、军工人防、水利等。3、主要施工方法介绍

(1)矿山法

主要是采用钻爆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而命名。用矿山法施工时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。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、支护类型确定。在坚硬地层中围岩稳定性好，可以减少分块、减少工序，有利于使用大型机具，加快施工进度。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。主要方法有漏斗棚架法、上下导坑法、蘑菇形开挖法。

(2)新奥法

新奥法施工基本原理是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以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、测量来指导地下工程的设计与施工。其基本要点归纳如下：

（1）充分保护围岩，采用光面爆破控制开挖轮廓线，尽量减少对围岩的扰动。（2）充分发挥围岩的自承能力，允许并控制围岩的变形。（3）尽快使支护结构闭合，以改善支护结构的受力性能。（4）加强监测，根据监测数据指导施工。

新奥法基本原则可扼要地概括为“光面爆破

、锚喷支护

、监控量测”。

(3)挪威法

该工法是在新奥法的基础上完善、补充和发展，其特点是通过施工过程中的观察和量测求出Q值进行围岩分级，根据岩体质量预测支护需求，施工中只对重要断面进行监测，用于适度调整支护参数及类型。挪威法施工特性可以归结为以下几点：

(1)适用岩体或非常破碎岩体、含粘土岩层，地应力可导致岩块剥落情况。(2)开挖方法大幅员和特殊外形地下洞室、短隧道采用钻爆法开挖；中等断面、长隧道、硬岩采用掘进机（TBM）开挖；含粘土地层采用轻型机械或风动工具开挖。(3)遇到流变软弱围岩，一次支护和永久支护二者联合作用，共同受力。(4)施工进尺快，施工安全、事故和返工极少，施工环境改善。(5)传统的新奥法最适用于开挖后可以形成完整的承载岩环的岩盘，而较不适合节理极度发育或过度破碎的围岩，在软弱地层中局限于采用机械或风镐开挖，工效较低。而挪威法则普遍适用于节理发育与极度松散地层，对于隧道含黏土夹层、断层破碎带、膨胀岩土以及其他不良地质特殊地段采用挪威法施工是较理想的。

(4)新意法

该工法又称为岩土控制变形分析（ADECO-RS——新意法）施工工法，是通过对隧道工作面超前核心围岩的勘察、量测，预报围岩的应力-应变形态，据此信息化设计支护措施，确保隧道安全穿越复杂地层和实现全断面开挖的一种设计、施工指导方法。该方法适用于浅埋、大断面、风险较高的穿越水底及敏感建筑物、以及软弱围岩或土质容易出现掌子面失稳的隧道，本工法在武广客专浏阳河隧道下穿河底段成功应用。工艺原理——由于新奥法重视的是开挖后围岩的径向位移和变形，其内涵就是保护围岩，充分调动和发挥围岩的自承能力。而根据国外的研究表明，隧道掌子面挤出变形也是隧道开挖后产生变形反应的主要表现形式，其主要发生在超前核心土内。挤出变形的大小取决于超前核心土的强度、变形特性及其所处的原始应力场，挤出变形发生在隧道掌子面的表面，沿隧道水平轴方向发展，其几何形状大概呈轴对称（掌子面鼓出），或在掌子面形成螺旋状突出。

掌子面预加固工法着重强调加固工作面以及工作面前方核心围岩的重要性，并认为工作面及前方核心围岩的失稳是隧道的塌方、失稳的诱导原因。反之，如果保证了掌子面围岩的稳定，相应也就可避免出现隧道坍塌、失稳等现象。

因此，掌子面预加固工法核心主要是关注工作面前方围岩的稳定，控制掌子面的挤出变形（即纵向位移），对掌子面开挖前，通过在拱部打设超前管棚、掌子面打设可切割的锚杆，以稳定开挖面的土体，并以此为基础对施工方法进行选择，调整支护参数。最近几十年来，我国铁路、公路、水电站等山岭隧道工程发展取得了长足的进步，2000年我国已有公路隧道1684座，总长度628Km，到2010年铁路运营隧道10174座，总长度达7500Km。除隧道数量外，隧道长度和跨度增大（3车道或4车道，双联拱隧道），目前隧道施工中，已不单纯依靠钻爆法修建隧道，随着机械设备的进步，如全断面掘进机（TBM）的成功运用，不同长度、不同类型的山岭隧道大量涌现。4、目前国内施工现状世界最长公路隧道排行榜（截止2012年）排行隧道名称地点长度（米）建成时间1洛达尔隧道（Aurland-laerdal）挪威2451020002秦岭终南山隧道（双洞）中国1802020073圣哥达隧道（SanGottardo）瑞士1691819804阿尔贝格隧道（Arlberg）奥地利1397219785雪山（坪林)隧道中国台湾1294220086弗雷儒斯隧道（Fréjus）法国-意大利1298919807麦积山隧道（双洞）中国1229020098勃朗峰隧道（MongtBlano）法国-意大利1161119659居德旺恩隧道（Gudvanga）挪威11428199110包家山隧道（双洞）中国11200200911Folgefonn挪威11150200112关越隧道2线（Kan-etsu）日本11055199013关越隧道1线（Kan-etsu）（northboundtube）日本10926198514Hida日本10750200815高楼山隧道（双洞）中国10500200116Jondal挪威10400201217格兰萨素隧道东线（GranSasso）意大利10176198418格兰萨素隧道西线（GranSasso）意大利10173199519DuplexA86法国10000201120普拉布奇隧道（Plabursch）奥地利96341987世界最长水下公路隧道排行榜（截止2012年）排行隧道名称地点长度（米）建成时间1东京湾水隧道（TokyoBayAquaTunnel）日本958319972胶州湾隧道中国947020103长兴岛隧道中国900020094翔安隧道中国869520095Bømlafjord挪威793120006Eiksund挪威779720087Karmöy挪威772020128Oslofjord挪威739020009Nordkapp挪威6875199910Westersohelde荷兰6650200311Nordoyatunnilin法罗群岛6100200612Atlanterhav(Averøy)挪威5955200913Byfjord挪威5875199214Havlfjarôargöng挪威5770199815Hitra挪威5645199416Finnfest挪威5600200917Frøye挪威5305200018Freifjord挪威5086199219Vágatunnilin法罗群岛4940200220ClemJones澳大利亚48002010世界最长水下公路隧道排行榜（截止2012年）排行隧道名称地点长度（米）建成时间21Hundvåg挪威4700

22Mastrafjord挪威4424199223Valderøy挪威4222198724Halsnöy挪威4120200825Mapochoriver挪威4000

26Godøy智利3844198827Hvaler挪威3751198928南京长江隧道中国3710201029武汉长江隧道中国3609200830Ellingsøy挪威3520198731Drogden丹麦3520200032Tromsøysund挪威3500199433sterleden瑞典3500

34Kanmon日本3461195835Burnley澳大利亚3400200036lbestad挪威3396200037Maliakos希腊3350

38Sløverfjord斯堪的纳维亚3337199739PusanKoje-do韩国33302009中国公路隧道排行榜（截止2012年）排行隧道名长度（米）建成时间地点1终南山隧道180202007陕西2米仓山隧道138002013四川3雪山隧道（坪林）129002004台湾4麦积山隧道（大坪里）122862009甘肃5包家山隧道112002009陕西6高楼山隧道105002009甘肃7宝塔山隧道103192011山西8泥巴山隧道99852011四川9麻崖子隧道9000在建甘肃10长兴岛隧道89502009上海11翔安隧道86952011福建12龙潭隧道86942009湖北13雪山梁隧道8530在建四川14括苍山隧道81002008浙江15米溪梁隧道79382011陕西16仰口隧道77632006湖北17方斗山隧道76002006重庆中国公路隧道排行榜（截止2012年）排行隧道名长度（米）建成时间地点18苍岭隧道75302008浙江19石门垭隧道74932012湖北20中条山隧道7423在建山西21白云隧道7337.8972007重庆22摩天岭隧道73532012重庆23雪峰山隧道70392007湖南24明珠隧道69002006云南25安远隧道68682012甘肃26雀儿山隧道6830在建四川27乌池坝隧道67132009湖北28明月山隧道65572008四川29峡口隧道6487在建湖北30葡萄山隧道63082009重庆31双峰隧道61872007浙江32大箐隧道6182

云南33西汉秦岭2号隧道61342007陕西34西汉秦岭1号隧道61232007陕西中国公路隧道排行榜（截止2012年）排行隧道名长度（米）建成时间地点35中兴隧道6082

重庆36铁峰山2号隧道60252005重庆37铁峰山1号隧道60222005重庆38新屋基特长隧道60002013重庆39巴朗山隧道5700在建四川40界岭隧道56812013湖北41将军石隧道55902012四川42美菰林隧道55802005福建43云中山隧道5570

山西44拉脊山隧道55302012青海45火烧庵隧道55002007浙江46九岭山隧道54402008江西47棋盘关隧道54102008陕西48云彩岭隧道5270.52010山西49雁门关隧道52302003山西50沅江隧道52302004云南51夹活岩隧道52282005湖北二、三隧道三洞口三及进三出洞三施工隧道三洞口三各项三工程三应通三盘考三虑，三妥善三安排三，尽三快完三成，三为隧三道洞三身施三工创三造条三件。三洞口三段开三挖，三贯彻三“零三开挖三”理三念，尽量三保护三自然三环境三，坚持三少开三挖或三不开三挖。三在洞三口开三挖、三隧道三进洞三之前三，由三于洞三口地三质条三件相三对较三差，三先进三行仰三坡加三固处三理及三做好三洞顶三截水三沟，三再进三行洞三口开三挖、三明洞三施工三、洞三门、三挡墙三、排三水系三统等三洞门三附属三工程三施工三。（1）洞三口边仰坡三加固三处理洞口三边坡三处于三暂时三平衡三状态三，为三确保三洞口三仰坡三的长三期稳三定和三隧道三洞口三段的施工安全三，并三满足三抗震三要求三，在三隧道三施工三前，做好三抗滑三桩、三挡墙三、框三架锚三杆梁三、地三层固三结注三浆、三锚喷三支护三等防三护，加强三排水三和植三草防三护。（2）洞三口开三挖洞口三边、三仰坡三开挖三施工三时，三为确三保边三坡的三平顺三和稳三定，三自上三而下三采用三挖掘三机配三合人三工进三行开三挖，三严禁三上下三垂直三作业三，尽量避免超、三欠挖三和对三边坡三的过三大扰三动，三如需三爆破三开挖三，采三用控三制爆三破，三严格三控制三爆破三参数三。边三仰坡三开挖三后，三按设三计要三求及三时进三行防三护。（3）导向三墙及三管棚三施工进洞三前根三据设三计和三地质三情况三做好三导向三墙、三洞口三超前三管棚三施工三，确三保洞三口安三全稳三定。尽量三保护三自然三环境在超三浅埋三段、三暗挖三难度三非常三大、三坡陡三、危三岩落三石、三底层三不稳三定地三段等三采用三明洞钢筋三混凝三土纵三梁管棚三施作内模护拱三施作分层三回填洞口三工程三防护三及环三境对三比进洞三前施三做好三洞口三防护做好三洞口三防排三水洞口三边坡三垮塌洞口三防护三不当三造成三坍方三、三隧道三开挖三方法及安三全步三距控三制★隧道三开挖三前，三应以三地质三条件三为主三要依三据，三结合工期三、隧三道长三度、三地质三条件三、断三面大三小机三械设三备配三置能三力、三施工三技术三水平等因三素综三合考三虑，三选择三切实三可行三的开三挖方三法。★施工三过程三中应三严格三遵循“管超三前、三严注三浆、三短进三尺、三弱爆三破、三强支三护、三勤量三测、三快封三闭、三紧衬三砌”等稳三步掘三进的三原则三。常三规的三开挖三掘进三方式三主要三为：非爆三破的三机械三开挖三方法三有TB三M法、导坑三超前+扩挖三方法（如三小型TB三M＋钻三爆法三施工三技术三）、机械三开挖、非爆三破的三机械三辅以三人工三开挖三法、光面三爆破三（控三制爆三破）等。1、施三工方三法的三选择★隧道三正洞三Ⅱ级三围岩三段采三用全断三面法施工三，Ⅲ三级围三岩段三采用台阶三法施工三，Ⅳ三级围三岩段三采用弧形三导坑三预留三核心三土法三施工，深三埋Ⅴ三级围三岩隧三道可三采用三台三阶七三步作三业法三施工三、短三台阶三法（三微台三阶控三制）三、台三阶法三加临三时仰三拱法三、台三阶法三加临三时横三撑、CD法，Ⅴ三级浅三埋或三偏压三或断三层破三碎带三地段三采用CR三D法、三双侧三壁导三坑法等方三法施三工。TB三M法小型TB三M＋钻三爆法三施工三技术:大于6k三m以上三长隧三道，三今后三将日三益增三多，三应把三小型TB三M＋钻三爆法三施工三技术三、过三江公三路隧三道盾三构施三工技三术引三入公三路修三建领三域，三以加三速公三路网三的快三速合三理修三建。三当前三我国三已有三成功三的Φ8三.8三mT三BM在硬三岩、三软弱三围岩三施工三实例三；有Φ6三.2三3m复合三式土三压平三衡盾三构修三建地三铁穿三越铁三路、三江河三、房三屋的三施工三实例三，铁三路、三地下三铁道三的修三建技三术应三在公三路隧三道修三建中三引以三为戒三。三台三阶七三步法CD法CR三D法双侧三壁导三坑法三施工三工法★根据三《关三于进三一步三明确三软弱三围岩三及不三良地三质隧三道设三计施三工有三关技三术规三定的三通知三》（三铁建三设[2三01三0]三12三0号文三）、三《关三于进三一步三加强三铁路三隧道三设计三施工三安全三管理三工作三的通三知》三（铁三技[2三01三0]三35三2号文三）要三求：（1）Ⅳ、三Ⅴ、三Ⅵ级三围岩三隧道三采用三台阶三法施三工时三，Ⅴ三、Ⅵ三级围三岩上三台阶三每循三环开三挖支三护进三尺不三能超三过1榀，三Ⅳ级三围岩三不超三过2榀。（2）边墙三每循三环开三挖支三护进三尺不三得大三于2榀。（3）仰拱三开挖三前必三须完三成钢三架锁三脚锚三杆，三每循三环开三挖进三尺不三得大三于3m。非三爆破三及爆三破开三挖初三支仰三拱必三须分三别在8小时三及12小时三内完三成开三挖、三架设三拱架三、喷三射混三凝土三作业三。（4）隧道三开挖三后初三期支三护应三及时三施作三并封三闭成三环，三Ⅳ、三Ⅴ、三Ⅵ级三围岩三封闭三位置三距离三掌子三面不三得大三于35三m；（5）软弱三围岩三及不三良地三质隧三道二三次衬三砌应三及时三施作三，二三衬距三掌子三面的三距离三Ⅳ级三围岩三不大三于90三m，Ⅴ三、Ⅵ三级围三岩不三得大三于70三m。（Ⅱ级围三岩不三大于20三0m，Ⅲ级围三岩不三大于12三0m。2、安三全步三距控三制★一般斜井、与正三洞交三叉处工序三转换三复杂三，初三期支三护和三临时三支护三交错三进行三，作三业空三间狭三小，三安全三隐患三较大。斜井三与正三洞均三为斜三交，三交叉三段施三工要三实现从小三断面三向大三断面三突变，支护三结构三拆换三及多三种受三力结三构相三交使三得围三岩处三于复三杂的三三维三受力三状态，对三施工三方法三、现三场施三工组三织协三调、三工序三转换三和衔三接等三提出三了更三高的三要求三。3、斜三井与三正洞三交叉三段施三工★方法三一——小导三洞法在交三界处三后，三采用三小导三洞形三式进三入正三洞，三并按三照辅三助坑三道正三常设三计支三护参三数施三工，三然后三逐步三扩挖三至正三洞设三计断三面及三正洞三拱顶三高程三，并三沿相三同方三向掘三进一三定距三离，三形成三作业三空间三后，三再转三向反三向开三挖挑三顶和三加宽三，将三原导三洞的三支护三逐步三拆除三，重三新按三正洞三设计三支护三类型三进行三支护三。★方法三二——垂直三爬坡三挑顶三法在斜井三施工三至正三洞时三垂直三向正三洞线三路方三向进三洞，三进洞三位置三通过三上台三阶形三成一三定坡三度进三洞挑三顶，三拱顶三高程三与正三洞拱三顶高三程一三致，三适当三加大三预留三变形三量，三采用三弱爆三破法三人工三风镐三配合三进行三开挖三，然三后从三右到三左对三正洞三初期三支护三工字三钢架三进行三喷锚三支护三，然三后按三照一三定间三距架三立临三时支三护棚三架，三施工三至隧三道左三边拱三脚做三好支三护后三拆掉三临时三棚架三，再三向两三侧进三行开三挖形三成一三定正三洞作三业面三，然三后按三正常三施工三工序三进行三施工三。斜井与正洞交叉段平面图斜井与正洞交叉段断面图斜井三与正三洞交三叉段三断面三图隧道通风系统工程的施工往往会制约整个隧道乃至项目整体的施工工期，因目前诸多隧道联络风道布局设计方案均为风道上跨正洞5～10m间距，在施工过程中，需要增加轨道运输等风道施工设备和开展风道工作面，影响隧道正洞施工速度，造成资源浪费和延误进度，造成成本投入提高。中交一公局第一工程有限公司承建的山西阳左高速公路蒙山隧道工程原设计的联络风道为上跨隧道正洞6m，属于典型的风道上跨隧道工程。为此特对联络风道的设计和施工技术进行了课题立项。通过研究提出了将联络风道与正洞零净距上跨交叉，将左线排烟道与右线排风道设计为上下结构混合风道，采用混凝土隔板隔离，上下安装独立风阀控制气流。风道布局通过设计单位进行专项计算，该风道仅调整了风道布局，未改变通风断面，满足通风效果要求。1通过变更将原联络风道上跨隧道正洞一定距离的立体交叉调整为零净距上跨正洞，首先进行正洞施工，除交叉口段开挖时放大拱顶范围，支护时拱顶设置隔离层，随后完成正洞支护、二衬的施工，随后从左洞排烟口掘进开挖排烟联络风道，直接穿越右洞拱顶，完成联络风道的开挖施工。2在交叉口施工段落，在正洞的二次衬砌钢筋施工过程中，预先需考虑排风口的预留，以便在后期排风口开挖时，开口安全且不扰动其他正洞二衬混凝土。交叉口的开挖紧邻正洞二衬，须要科学、合理制定爆破或开挖方案，确保隧道正洞的安全稳定。2.3零净距立体交叉联络风道不仅减小了风道纵坡，而且缩短了风道长度，减小纵坡降低了开挖衬砌作业的施工难度，作业功效提高，而且风道施工对正洞施工干扰极小，正洞及联络风道的施工可同时开展，推动了整个隧道工程的施工进度，且风道缩短，减少了工程量，为施工进度的加快提供必然的条件。2.4零净距立体交叉联络道的实施施工，降低了施工难度，改用传统的施工工艺，减小了施工设备的投入，采用传统的施工作业工具，加快了施工进度，减少了窝工情况的发生，从施工人员、设备等的投入及缩短工期的管理投入等多方面降低了成本消耗。竖井设计时，三应考三虑功三能需三求、三隧道三覆盖三、隧三道规三模、三施工三可行三性等三因素三。施工三时应根三据围三岩级三别、三交通三条件三、断三面尺三寸、三有无三钢板三衬砌三以及三工期三和施三工成三本等三来选三择竖三井施三工方三法。由于三竖井三垂直三开挖三的特三殊性三，相三比于-般隧道爬升机开三挖施三工示三意道三施工三，需三特别三注意三施工三安全三性。一般三竖井三施工三主要三有降挖三法、三升井三法、三爬升三机法。4、竖三井施三工★（1）降挖三法该法三与隧道三钻爆三法施三工流三程相三似，三是采三用钻三爆法三从地三面循三环向三下开三挖。三一般三采用三于提三式凿三岩机三或气三腿式三凿岩三机施三作，三钻孔三方向三除掏三眼略三向断三面中三心倾三斜外三，其三余均三为垂三直施三钻掘进。在三掌子三面处三，以三人工三或机三械方三式将三渣料三装入三盛碴斗三，用卷三扬机三或转三向滑三轮将三盛渣三斗吊三出井三外，三再用三自卸三式装三渣车三运弃三。为三维护三井内三作业三安全三，确三保工三程完三工后三的稳三定性三，需三根据三地质三状况三施作三钢支三撑、三喷射混凝土三或钢三筋网三等初三期支三护。钻爆设计图竖井通风竖井中继站排水★（2）升三井法升井三法适三用于三竖井三底部三隧道三已挖三通的三情况三，已三挖通三隧道三可为三竖井三施工三提供三扩挖三工作三面、三更换三钻头三场地三和竖三井出三渣通三道等三。首三先，三在地三表架三设大三型钻三台与三反力三座;然后三，在三竖井三设计三轴线三从地三表向三下钻三设1个导三孔，三用来三作为三后续三导引三和扩三孔。然后换装三扩挖三钻头三，由三下而三上，三旋转三切挖三岩块三直至三地表三。开三挖产三生的三渣料三以重三力方三式自三然落三于井三底，三利用三装渣三机及三出渣三机具三装载三运弃。若竖三井设三计直三径比三扩挖三钻头三大时三，则三需配三合钻三爆法三由上三往下三扩挖三，其三步骤三和降三挖工三法类三似。三对于三出渣三及排三水，三可以三利用三已钻三挖完三成的三扩孔三向井三底排三渣。三每轮三扩挖三完成三后，三根据三需要三施作三钢支三撑、三喷射三棍凝三土、三钢筋三网等三初期三支护三，直三到竖三井全三部扩三挖完三成为三止。竖井扩挖图扩孔钻掘进图★（3）爬三升机法本工三法适三用于三断面三小、三深度三浅、三岩体三较好三，且三下方三隧道三已开三挖完三成的三竖井三或斜三坑。三若竖三井深三度较三深，三多采三用分三段爬三升方三式进三行。首先在隧三道顶三部，三沿竖三井璧三装设三导轨三，爬三升机三利用三导轨三的牵三引爬三升后三固定三。人三工随三爬升三机升三至工三作平三台进三行钻三孔装三药，三然后三随爬三升机三退回三下方三隧道三内后三再起三爆，三产生三的渣三料自三然掉三落在三隧道三的积三渣坑三。随三即通三风，三并通三过下三方隧三道出三渣。爬升三机搭三载人三员、三机具三和材三料爬三升至三开挖三面，三进行三清辅三石与三支撑三作业三，同三时延三伸导三轨与三管线三等。三按照三此方三法循三环开三挖，三直到三接近三地表三后停三止。三最后三，自三地面三向下三进行三贯穿三开挖三或钻三爆作三业。三若竖三井设三计直三径较三大，三则可三由地三面向三下以三降挖三的方三法进三行扩三挖，三以完三成整三体竖三井施三工。分段爬升示意图爬升机开挖施工示意图工法特点对比对比项目降挖工法升井工法爬升机工法出碴需施工便道修建至井口以供大型设备运输和弃碴，井口需有升降机、井架等布置的场地，占用土地面积较大；对自然环境影响较大，出碴效率较低。岩碴利用小导井溜至井底通道运出至洞外隧道弃碴场。井口不弃碴或少弃碴，占用地上面积少，井上施工机械及管理人员少，出碴效率高。岩碴利用底部已挖通隧道运至洞外隧道专用弃碴场，与升井工法类似。投资投资成本较小投资成本适中投资成本适中适用范围适用范围较广，断面大小无限制要求底部平洞已完成与升井工法类似施工安全性施工技术较成熟，但安全性相对较差施工安全性搞施工安全性较高施工速度施工速度受岩性控制，较慢施工速度较快施工速度适中抽排水施工排水较难施工排水便利施工排水便利四、三隧道三支护三、衬三砌施三工★隧道三支护三体系三是由围岩三和支三护两部三分组三成的,支护三结构三的基三本作三用是三：保持三隧道三断面三的使三用净三空，三防止三围岩三质量三的进三一步三恶化三，承三受可三能出三现的三各种三荷载三，使三隧道三支护三体系三有足三够的三安全三度。隧道三开挖三后，三打破三了岩三体的三应力三平衡三；围三岩向三洞内三方向三发生三位移三，以三寻求三新的三平衡三，如三岩体三强度三及完三整性三较好三，岩三体便三能自三稳或三自稳三时间三较长三；若三围岩三强度三不足三或有三不利三的软三弱结三构面三，则三围岩三岩块三掉落三或发三生过三大的三变形三，围三岩稳三定时三间较三短或三不能三自稳三则需三要进三行围三岩支三护。三新奥三法将三围岩三视为三隧道三的一三种承三载结三构，三施工三时根三据承三载能三力大三小构三筑薄三壁、三柔性三、与三围岩三紧贴三的支三护结三构（三以喷三射混三凝土三、锚三杆为三主要三手段三）并三使围三岩与三支护三结构三共同三形成三支撑三环，三来承三受压三力，三并最三大限三度地三利用三围岩三本身三的承三载力三及保三持围三岩稳三定，三而不三致松三动破三坏。三基于三围岩三自承三拱效三应理三论，三为维三护和三加强三围岩三拱圈三效应三，应三选择三合理三的超三前支三护及三预加三固技三术。与之三相适三应的三力学三过程洞室三的形三成是三通过三一定三的施三工过三程或三说是三一定三的力三学过三程来三实现三的。洞室三结构三体系=周围三地质三体+支护三结构微小三变形三区是三指开三挖面三前方1-三1.三5D的区三域，三该段三变形三占总三变形三的20三%～30三%，主三要是三由于三工作三面开三挖导三致的三前方三围岩三应力三释放三及围三岩失三水固三结而三成，三急剧三增大三区是三指开三挖面三后方1～３D的区三域，三该区三域围三岩变三形速三率加三速增三加，三变形三量急三剧增三大，三此阶三段变三形占三总变三形量三的50三%～60三%，该三阶段三变形三主要三是由三于隧三道开三挖造三成边三界条三件发三生变三化，三扰动三覆盖三土体三并引三起应三力场三的重三分布三所造三成。三缓慢三变形三区是三指开三挖面三后方3～5D的区三域，三变形三量缓三慢增三加，三变形三曲线三开始三收敛三，此三阶段三变形三占总三变形三量的10三%～15三%，稳三定变三形区三是指三在开三挖面三后方5D以外三的区三域，三该区三域围三岩变三形增三长缓三慢，三围岩三趋于三稳定三状态三，此三阶段三变形三占总三变形三量的5%～10三%.在浅埋三、严三重偏三压、三岩溶三流泥三地段三、砂三土层三、砂三卵(砾)石层三、自三稳性三差的三软弱三破碎三地层三、断三层破三碎带三以及三大面三积淋三水或三涌水地段三进行三施工三时，三可采三用辅三助施三工方三法对三地层三进行预加三固、三超前三支护三或止三水。可三以采三取以三下稳三定开三挖面三的方三法：三地面三砂浆三锚杆三；超三前锚三杆或三超前三小导三管支三护；三管棚三钢架三超前三支护三；超三前小三导管三预注三浆；三超前三围岩三预注三浆加三固(包括三周边三劈裂三预注三浆、三周边三短孔三预注三浆)。超前三支护三由于三构筑三方法三的不三同，三有的三是以横向三刚性三大的三拱形三构造为主三，有三的是三以纵向三连续三性强三的梁三构造为主三，也三有具三有两三者功三能的三。(一)、超三前支三护超前支护方法分类超前支护的分类预计的功能混凝土拱壳方式隧道横向刚性大（拱结构）水平喷射注浆方式隧道纵向刚性大（梁结构）长钢管注浆方式※隧道三横向三刚性三大（三拱结三构）一般三隧道三塌方三为防三止沉三降过三大时三的处三理方三法，三在拱三架背三后的三空腔三内灌三注一三定厚三度混三凝土三形成三环向三拱圈三，混三凝土三厚度三一般三为1.三5~三2m，若三背后三空腔三较大三或有三继续三塌落三的可三能情三况时三，可三继续三在拱三圈背三后填三充软三质、三松散三材料三形成三缓冲三体，三以防三止进三一步三危及三隧道三结构三或沉三陷。武广客专浏阳河隧道下穿高速公路、埋深仅8m、围岩为塑性填土时采用双层超前大管棚加固地层。※隧道三纵向三刚性三大（三梁结三构）在开三挖前三对掌三子面三拱圈三一定三角度三范围三打设三超前三小导三管、三超前三管棚三并注三浆的三方法三。采三用“三先支三后挖三”，三以确三保掌三子面三的稳三定和三极力三控制三对地三表面三和近三接结三构物三的影三响。三超前三支护三可以三尽可三能保三持隧三道围三岩的三原有三强度三和变三形特三性，三尽可三能保三持隧三道围三岩初三始应三力作三用下三的原三始状三态。（二三）、三初期三支护锚喷三支护三的力三学作三用及三锚固三机理锚喷三支护三原理三的基三本要三素：及时三性、三粘贴三性、三柔性三、深三入性三、灵三活性三和密三贴性。锚杆（管三）的作三用与三效果：支撑三围岩三、加三固围三岩、三提高三层间三摩阻三力形三成组三合梁三、悬三吊、减三跨等作用三。锚三杆安三设作三业应三在初三喷混三凝土三后及三时进三行，三钻孔三前应三根据三设计三要求三定出三孔位三，钻三孔方三向宜三尽量三与岩三层主三要结三构面三垂直三。采用三钢架三喷射三混凝三土，三起骨三架支三撑作三用。钢三架支三撑可三选用H型钢三、工三字钢三、钢三筋格三栅等制三作。喷混三凝土的作三用与三效果：支撑三围岩三、卸三载、三填平三补强三围岩三、覆三盖围三岩表三面、三防止三围岩三松动三、分三配外三力。喷三射作三业应三分段三、分三片由三下而三上顺三序进三行。三喷射砼作业三需紧三跟开三挖面三时，三下次三爆破三距喷三混凝三土作三业完三成时三间的三间隔三不得三小于4h。钢筋三网的作三用与三效果三：减少三裂缝三、提三高支三护的三抗震三能力三、增三强喷三混凝三土的三整体三性、三增强三喷层三的柔三性、三提高三喷层三承载三力。采三用钢三筋网三喷射三混凝三土时三，可三在岩三面喷三射一三层混三凝土三后再三进行三钢筋三网的三铺设三，并三在锚三杆安三设后三进行三。确保三初期三支护三质量三施工三技术三措施（1）采取三各种三措施三，确三保围三岩不三出现三有害三松动。①在洞三室的三布置三和造三型上三应适三应原三岩应三力状三态和三岩体三的地三质、三力学三特征三，尽三量争三取较三好的三受力三条件；②施工三过程三中要三尽量三减少三围岩三强度三的恶三化。三采用三控制三爆破三技术三、减三少对三围岩三的扰三动次三数、三支护三要及三时迅三速。三减少三对围三岩的三扰动三破坏三，可三有效三减少三贯通三节理三裂隙三，减三少渗三水通三道，三有利三于防三水；③合理三利用三开挖三面的三空间三效应三，抑三制围三岩变三形；④尽量三减少三其它三外界三因素三（主三要是三水和三潮气三）对三围岩三的影三响。三例如三，对三风化三、潮三解、三膨胀三等岩三体要三及早三封闭三，有三地下三水的三裂隙三岩体三要注三意防三止大三的渗三透压三力。（2）调节三控制三围岩三变形三，在三不进三入有三害松三动的三条件三下适三度发三展，三以便三最大三限度三地发三挥围三岩自三身承三载能三力。（3）保证三喷锚三支护三与围三岩形三成共三同体三，不三允许三初期三支护三背后三出现三空洞三或钢三架支三立没三有密三贴围三岩（超三挖的三情况三下可三采用三混凝三土垫三块，三以保三证钢三架与三围岩三受力三）。（4）选择三合理三的支三护类三型与三参数三并充三分发三挥其三功效三。①支护三类型三的确三定应三根据三围岩三地质三特点三、工三程断三面大三小和三使用三条件三要求三等综三合考三虑。②支护三参数三的设三计应三贯彻“等强三度支三护”的设三计思三想和三整体三加固三与局三部加三强相三结合三的原三则。③选择三合理三的锚三杆类三型与三参数三，在三围岩三中有三效形三成承三载环三。1、锚三杆（三管）⑴锚三杆的三悬吊三作用在缓三倾斜三岩层三中，三锚杆三将下三部不三稳定三的岩三层悬三吊在三上部三稳固三的岩三层上三，阻三止岩三层或三岩块三的垮三塌。三锚杆三所受三的拉三力来三自被三悬吊三的岩三层重三量，三并据三此设三计锚三杆支三护参三数。⑵锚三杆的三组合三梁作三用在没三有稳三固岩三层提三供悬三吊支三点的三薄层三状岩三层中三，可三利用三锚杆三的拉三力将三层状三地层三组合三起来三，形三成组三合梁三结构三进行三支护三。组三合梁三作用三的本三质在三于通三过锚三杆的三预拉三应力三将原三视为三叠合三梁(板)的岩三层挤三紧，三增大三岩层三间的三摩擦三力。三同时三，锚三杆本三身也三提供三一定三的抗三剪能三力，三阻止三其层三间错三动。三锚杆三把数三层薄三的岩三层组三合成三类似三铆钉三加固三的组三合梁三，这三时被三锚固三岩层三便可三看成三组合三梁，三全部三锚固三层能三共同三变形三，拱三顶岩三层抗三弯刚三度大三大提三高。三决定三组合三梁稳三定性三的主三要因三素是三锚杆三的预三拉应三力、三杆体三强度三和岩三层性三质。⑶锚三杆的三减跨三作用如果三把不三稳定三的拱三顶岩三层看三成是三支撑三在两三帮的三叠合三梁(板)，由三于可三视悬三吊在三拱顶三上的三锚杆三为支三点，三安设三了锚三杆就三相当三于增三加了三支点三，从三而减三小了三拱顶三的跨三度，三使拱三顶岩三层的三弯曲三应力三和挠三度得三到降三低，三维持三了拱三顶稳三定。三这就三是锚三杆的三减跨三作用三，它三实际三上来三源于三锚杆三的悬三吊作三用。⑷拱三顶锚三杆支三护的三“刚三性”三梁理三论“刚性”拱顶三：预三拉力三锚杆三使隧三道拱三顶形三成“刚性”拱顶三，当三预拉三力大三到一三定程三度时三，锚三杆长三度范三围内三和上三方拱三顶的三离层三得以三消除,其本三身就三是一三个压三力自三撑结三构，三传统三上认三为隧三道宽三度越三宽,顶压三越大三。在“刚性”梁拱三顶的三条件三下，三在一三定极三限范三围内,拱顶三的稳三定性三与隧三道宽三度关三系不三大。三拱顶三的垂三直压三力被三转移三到隧三道两三侧岩三体纵三深，三隧道三两侧三岩体三的压三力减三少，三片三帮现三象缓三和。“刚性三梁”与“钢性三梁”刚性三梁钢性三梁拱板三的稳三定性三与隧三道宽三度关三系不三大。⑸利用三锚杆三提供三足够三的支三护抗三力，三加固三围岩三提高三其承三载能三力、三减小三其变三形量三，实三验室三相似三模拟三试验三证实三通过三锚杆三锚固三可使三围岩三的抗三压强三度峰三值提三高50三%～10三0%三(相对三于无三锚杆三情况)，同三时，三据此三用莫三尔理三论抗三剪强三度包三络线三解释三，可三以使三围岩三不产三生破三碎带三，或三者说三限制三围岩三弹塑三性变三形的三发展三，从三而使三围岩三处于三稳定三的弹三塑性三状态三。⑹锚杆三的抗三拉力三主要三用来三支撑三平衡三破碎三带内三岩石三的重三量。三因为三锚杆三支护三的主三要对三象不三是破三碎带三内岩三石的三重量三，而三是破三碎带三发展三、产三生过三程中三的碎三胀变三形力三。近年三来对三锚杆三的作三用机三理还三提出三了悬三吊环三理论三、最三大水三平主三应力三理论三等，三但这三些理三论目三前尚三在研三究和三发展三过程三中。结论三，在三初期三支护三中，三系统三锚杆三起着三极其三重要三的作三用。ZY三24三M系列三双级三气腿三凿岩三机型三号机型机组最大高度（mm）机重（Kg）气腿型号收缩状态伸长状态ZY24Ma955139038.5FT100DaZY24Mb1055169039FT100DbZY24Mc1155199039.5FT100DcZY24Md1255229040FT100DdZY24Me1405274040.8FT100DeZY24M11565322041.6FT100D1ZY24M21645346042FT100D2ZY24M31745376042.5FT100D3结论三，在初三期支三护中三，系三统锚三杆起三着极三其重三要的三作用三。锚三杆的三施工三和选三择应三注意三以下三问题三（Ⅲ级以三上围三岩）三：1、锚杆三长度三应超三过围三岩塑三性区三并深三入到三岩体1～2m；2、锚杆三必须三固结三在松三弛带三以外三，必三须给三锚杆三以足三够的三预应三力（三预拉三力）三，锚三具本三身的三延伸三长度三应能三大于三同一三剖面三上的三岩石三变形三量；3、锚杆三必须三与岩三石牢三固地三粘结三在一三起，三既：三锚固三材料三饱满三、强三度足三够；4、拱部三锚杆三的数三量、三质量三必须三确保三，折三扣不三得；5、长锚三杆在三软岩三隧道三应认三真实三施；6、必要三时，三为安三全、三经济三综合三考虑三，锚三杆长三短结三合、三相间三布设三值得三考虑三。锚杆标准三化作三业2、喷三射混三凝土⑴喷三射混三凝土三早期三强度三有关三规定喷射三混凝三土的三设计三强度三等级三不应三低于C1三5，对于竖井三及重三要隧三洞和三斜井三工程，喷射三混凝三土的三设计三强度三等级三不应三低于C2三0；喷射三混凝三土1d龄期三的抗三压强三度不三应低三于5M三Pa。钢纤三维喷三射混三凝土三的设三计强三度等三级不三应低三于C2三0，其抗三拉强三度不三应低三于2M三Pa，抗弯三强度三不应三低于6M三Pa。喷射三混凝三土的三强度三设计值（Mp三a）喷射三混凝三土的早期三抗压强度（Mp三a）测定单位龄期（h）3824日本1.0～3.55.0～8.510.5～15.0美国3.58.410.6～21.0中国（冶金部建筑研究总院）——2.58.3（2）喷三射混三凝土三附着三（粘三结力三）强三度控三制喷射三混凝三土与围三岩的三粘结三力，三不仅三与混三凝土三强度三等级三有关三，也三与围三岩强三度和三岩体三的完三整性三有关三。一三般规三定，三对于Ⅰ、Ⅱ级围三岩，粘三结强三度不三应小三于0.三8M三Pa，Ⅲ级围三岩不三应低三于0.三5M三pa。其三目的三是保三证在三围岩三与喷三射混三凝土三的结三合上三能传三递一三定的三拉应三力和三剪应三力，三有利三于两三者的三共同三工作三。（3）喷射三混凝三土采三用湿三喷法三施工三，施三工配三合比三按现三场实三际情三况根三据试三验数三据进三行调三整确三定。三爆破三后，三应立三即喷三射混三凝土三，尽三快封三闭岩三面，三才能三有效三控制三围岩三松动三变形三。喷三射分三段、三分片三、分三层，三由下三向上三，从三无水三、少三水向三有水三、多三水地三段集三中，三多水三处安三放导三管将三水排三出。三施喷三时，三喷头三与受三喷面三基本三垂直三，距三离保三持0.三8～1.三0m。（4）选择三合理三的喷三层厚三度，三充分三发挥三围岩三和喷三层自三身的三承载三力。三最佳三的喷三层厚三度既三能是三围岩三维持三稳定三，又三允许三围岩三有一三定的三塑性三位移三，以三实现三卸压三，利三于围三岩承三载能三力的三发挥三和减三少喷三层的三受弯三应力三。3、拱三架根据三不同三的工三程地三质和三水文三地质三条件三，合理三选择拱架三结构，拱架支撑三可选三用H型钢三、工三字钢三、钢三筋格三栅等三制作三。采三用格三栅钢三架较三工字三钢架三其背三后喷三射混三凝土三效果三要好三，采三用型三钢钢三架的三地方三，要三侧面三喷射三混凝三土保三证钢三架背三后喷三射混三凝土三饱满三密实三。钢三架接三头不三应出三现在三拱部三，并三且纵三向接三头数三量应三满足三同一三截面三要求三。钢三架支三立时三拱脚三应保三证支三立在三稳固三的地三面上三，对三软弱三围岩三隧道三可增三加锁三脚锚三杆、三拱脚三支垫三槽钢三、施三作扩三大基三础等三。（三三）、三二衬1、拱三墙衬三砌隧道三衬砌三施工三技术三要点：（1）二三次衬三砌的三施作三，应三在围三岩和三锚杆三支护三变形三基本三稳定三后进三行。三在软三弱围三岩隧三道或三洞口三段可三提前三施作三二衬。（2）优三化衬三砌砼三施工三配合三比，三提高三其防三水能三力根据三隧道三衬砌三防水三设计三的等三级，在选三配配三合比三时，三粗骨三料应三采用三连续三级配三，采三用合三适的三砂率三，改三善砼三的和三易性三，增三加砼三的密三实性三；同三时，三采取三掺加三防水三剂、三高效三抗裂三防水三膨胀三剂等三手段三，减三少砼三内部三的细三微孔三隙，三提高三其防三水能三力。（3）优三化砼三灌注三工艺三，提三高砼三密实三度砼灌三注时三两侧三分层三对称三浇注三，由三下向三上依三次灌三注，三控制三相邻三高差三。采三用插三入式三振动三器和三模板三台车三上固三定的三附着三式振三动器三相结三合，三保证三振固三密实三。保三证连三续灌三注，三消除三施工三缝，三减少三防水三薄弱三环节三。拆三模后三及时三喷雾三养生三，避三免拆三模过三早砼三表面三风干三或养三护不三及时三出现三的收三缩烈三纹现三象。（4）衬三砌背三后回三填注三浆①拱顶三设置PV三C注浆三口，三注浆三口应三突出三衬砌三内缘3～5c三m，以三便连三接注三浆管三，注三浆口三伸入三模筑三衬砌三外缘三、防三水板三内侧三。特三殊地三段，三防水三板铺三设完三毕后三，采三用胶三粘于三防水三板内三侧，三结合三施工三缝布三置，三每模三筑衬三砌施三工缝三位置三设置三环向三可维三护注三浆管三。②衬砌三施工三完毕三达到三设计三强度三后进三行拱三背压三浆。三使初三支、三防水三板及三内衬三密贴三，避三免因三防水三板意三外损三坏渗三水的三可能三，同三时也三为保三证结三构安三全，三避免三结构三开裂三破损三。回三填注三浆材三料为1：1水泥三浆液三，回三