隧道施工简介开挖

第一讲隧道一般施工办法隧道一般是指：埋置于地层内工程建筑物，是人类利用地下空间一种形式。1）按照隧道所处地质条件分类：分为土质隧道和石质隧道。2）按照隧道长度分类：分为短隧道（铁路隧道要求：L≤500m；马路隧道要求：L≤500m）、中长隧道（铁路隧道要求：500＜L≤3000m；马路隧道要求500＜L＜1000m）、长隧道（铁路隧道要求：3000＜L≤10000m；马路隧道要求1000≤L≤3000m）和专长隧道（铁路隧道要求：L＞10000m；马路隧道要求：L＞3000m）。

一、隧道概念、作用、组成

1、隧道概念：1/433）按照国际隧道协会（ITA）定义隧道横断面积大小划分标准分类：分为极小断面隧道（2～3㎡）、小断面隧道（3～10㎡）、中等断面隧道（10～50㎡）、大断面隧道（50～100㎡）和特大断面隧道（大于100㎡）。4）按照隧道所在位置分类：分为山岭隧道、水底隧道和都市隧道。5）按照隧道埋置深度分类：分为浅埋隧道和深埋隧道。6）按照隧道用途分类：分为交通隧道、水工隧道、市政隧道和矿山隧道。2/432、隧道作用：修建在山岭地域可克服地形高程障碍，改善线形、提升车速、缩短里程节省燃料、节省时间、减少对植被破坏、保护生态环境、克服落石、塌方、雪崩、堆雪等危害。修建在都市可减少用地组成立交，处理交叉口交通拥挤堵塞进而疏导交通。修建在江河、海峡、港湾地域可不影响水路通航等好处。3/433、隧道组成：隧道组成份为：主体建筑如洞口构筑物（洞门），洞身，防排水，横通道（人行、车行）。从属建筑如通风、照明、安全、通讯设施等。4/43二、隧道施工基本概念隧道施工是指隧道及地下洞室施工办法、施工技术、施工管理。

1、施工办法隧道施工办法选择主要根据工程地质和水纹地质条件并结合隧道断面尺寸、长短、衬砌类型、隧道使用功能施工单位技术水平、施工能力、设备配备能力综合研究确定。根据隧道穿越地层不一样情况和目前隧道施工办法发展，隧道施工办法可按下列方式分类：5/43隧道施工办法山岭隧道施工办法浅埋及软土隧道施工办法水底隧道施工办法矿山法（钻爆法）掘进机法明挖法地下连续墙法盖挖法浅埋暗挖法盾构法沉埋法盾构法传统矿山法新奥法6/432、隧道施工技术隧道施工技术是研究处理上述多种隧道施工办法所需技术方案和措施（如开挖支护、衬砌等施工方案及措施）隧道穿越特殊地质地段（如膨胀土、黄土、溶洞、塌方、流砂、高地温、岩爆、瓦斯地层等）施工伎俩，隧道施工过程中通风、防尘、防有害气体及照明风水电作业方式、办法和对围岩量测监控办法。7/433、隧道施工管理隧道施工管理主要处理施工组织设计（如施工方案选择、施工技术措施、场地布置、进度控制、材料供应、劳力及机具安排等）和施工中技术管理、材料管理、质量管理、经济管理、安全管理等问题。8/43三、山岭隧道常规施工办法山岭隧道常规施工办法称为矿山法，因最早应用于采矿坑道而得名。作为施工办法，人们习惯上将钻爆开挖加钢木构件支撑施工办法称为传统矿山法。而把采取钻爆开挖加锚喷支护施工办法称之为“新奥法”。9/431、传统矿山法与新奥法区分传统矿山法是建立在松弛荷载理论基础上，而新奥法是建立在岩承理论基础上。对坑道开挖后支护上，传统矿山法是钢、木构件支撑，且在施工中木支撑要更换，麻烦又不安全，且对围岩扰动大，限制了其发展。而新奥法是以钢支撑锚喷为支护伎俩，不需更换。二者相比不但仅是伎俩上不一样，更主要是工程概念、力学概念和设计原理不一样。10/43新奥法是一种详细应用岩体动态性质较完整力学概念。它不是一种单纯施工办法，更不是一种支护办法，也不能说使用了锚喷支护就以为采取新奥法了。新奥法内容及范围相称广泛深入，它既包括了隧道工程设计，又包括了隧道工程施工，还包括了隧道及地下工程科研范围大系统工程。新奥法应用岩体力学理论，以维护和利用围岩自承能力为基点，采取锚喷为主要支护伎俩，能及时进行其支护，限制围岩变形和松弛。使围岩成为支护体系组成部分，并通过对围岩与支护量测监控，及时正确指导隧道及地下工程设计。11/432、新奥法施工程序、基本标准、施工办法传统矿山法已逐渐被淘汰，在此不再详细介绍。施工工序见下列图。施工准备确定施工方案开挖临时支护检查是否要加强检查是否可撤换整体式厚衬砌竣工12/431）、新奥法施工程序、基本标准

①、施工程序施工准备确定施工方案开挖早期支护量测监控必要时须超前支护或预先进行地层改良防水隔离层二次支护竣工是否符合管理基准？是否修正支护参数变化开挖办法和次序修改施工方案13/43②、施工基本标准新奥法施工标准是少扰动、早支护、勤量测、紧封闭。少扰动，是指在进行隧道开挖时，要尽可能减少对围岩扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动连续时间。因此要求能用机械开挖就不用钻爆法开挖；采取钻爆法开挖时，要严格地进行控制爆破；尽可能采取大断面开挖；根据围岩类别、开挖办法、支护条件选择合理循环掘进进尺；自稳性差围岩，循环掘进进尺应短某些；支护要尽可能紧跟开挖面，缩短围岩应力松弛时间。14/43早支护，是指开挖后及时施作早期锚喷支护，使围岩变形进入受控制状态。这样做一方面是为了使围岩不致因变形过度而产生坍塌失稳；另一方面是使围岩变形适度发展，以充足发挥围岩自承能力。必要时可采取超前预支护措施。15/43勤量测，是指以直观、可靠量测办法和量测数据来精确评价围岩（或围岩加支护）稳定状态，或判断其动态发展趋势，方便及时调整支护形式、开挖办法，确保施工安全和顺利进行。量测是当代隧道及地下工程理论主要标志之一，也是掌握围岩动态变化过程伎俩和进行工程设计、施工根据。16/43紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性衰减，尤其是对于易风化软弱围岩。另一方面更为主要是指要适时对围岩施作封闭性支护，这样做不但能够及时制止围岩变形，并且能够使支护和围岩能进入良好共同工作状态。17/432）、新奥法开挖办法隧道工程采取新奥法施工时，常用施工办法大体分为全断面法、台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方案，如下列图所示（图中锚喷衬砌，复合式衬砌施作程序略）。18/4319/4320/43概念：全断面开挖法是按设计开挖断面一次爆破成型A、全断面法21/43施工次序：适应条件：22/4323/43特点：B、台阶法24/4325/43C、分部开挖法26/43(1)环形开挖留关键土法：27/4328/43三台阶七步法：是以弧形导坑开挖留关键土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进隧道施工办法。适用于开挖断面为100～180平方米，具有一定自稳条件Ⅳ、V级围岩地段隧道施工。主要体现包括：黄土、强风化岩层(强风化泥岩、强风化泥质粉砂岩等)。29/4330/4331/43

三台阶七步法技术特点：1)施工空间大，方便机械化施工，能够多作业面平行作业。部分软岩或土质地段能够采取挖掘机直接开挖，工效较高。2)在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工办法。3)适应不一样跨度和多种断面形式，早期支护工序操作便捷。4)在台阶法开挖基础上，预留关键土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。5)当围岩变形较大或突变时，在确保安全和满足净空要求前提下，可尽快调整闭合时间。三台阶七步开挖法躲避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全原因，及时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。施工标准：采取三台阶七步开挖法施工应尽可能缩