隧道工程-第3章矿山法的施工方法

隧道结构构造备课资料

第三章：矿山法的施工方法

本章学习的内容：熟悉隧道的施工方法，熟悉矿山法施工的原则，掌握全断面、台阶法、分部开挖法的适用范围、施工正面图和侧面图，掌握隧道洞口的施工和明洞的施工方法。洞门和衬砌的构造和类型；了解隧道施工的特点。重难点：重点：矿山法施工原则，全断面、台阶法、分部开挖法的正面图和侧面图以及明洞的施工方法。难点：各种开挖方法的正面和侧面图。3.1隧道的施工方法介绍3.2洞身开挖方法3.3洞口和明洞施工目录3.4隧道开挖3.1隧道施工方法介绍（录像）1）钻爆法（又称矿山法）（包含传统矿山法和新奥法）2）明挖法3）掘进机法4）沉管法5）盾构法一、各种施工方法介绍矿山法实质上就是钻眼爆破采用控制爆破技术采用钻眼台车进行钻眼锚喷支护作为主要支护手段明挖法将隧道上方土体挖成路堑在路堑上做衬砌结构隧道上方回填土石TBM掘进机适用坚硬的岩石采用TBM掘进机不用爆破，安全速度快盾构法适用软土、流沙、淤泥等软岩采用盾构机盾壳支撑地层，安全性高速度快沉管法适用海底隧道预制管段管段下沉管段连接回填二、隧道施工特点1、隐蔽性大2、作业的循环性强3、作业空间有限4、作业的综合性强5、施工过程的动态性6、作业环境差7、作业风险大8、气候影响小三、隧道施工方法选择（录像）1、隧道所处的工程地质和水文条件。2、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。3、施工技术条件和机械装备状况，这是决定施工方案的客观条件。4、施工中动力和原材料供应情况。5、工程投资和运营后的社会效益和经济效益。6、施工安全状况。7、有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。四、什么是新奥法

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，同时，又是一系列指导隧道设计和施工的原则。隧道施工基本原则“少扰动、早喷锚、紧封闭、勤量测”五、新奥法施工流程

施工典型隧道

厦门翔安海底隧道大瑶山隧道方法1方法2方法3全断面法台阶法分部开挖法3.2隧道洞身开挖方法一、全断面法（录像）定义：设计轮廓将整个断面一次开挖成型适用范围和优缺点适用范围非浅埋的Ⅰ~Ⅲ级围岩，覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。必须具备大型施工机械。隧道长度不宜太短，不应小于1000m。浅埋段、偏压段和洞口段不宜采用。优缺点优点：钻爆施工效率高施工速度快缺点：用药量大引起震动大测量放样装药、爆破通风排烟布置炮眼找顶排险出渣运输初期支护防排水系统施工二次衬砌全断面法工艺流程2、施工要点各工序机械设备要配套；机械设备在尺寸、性能和生产能力上要相互配合加强各种辅助施工方法的设计和施工检查；加强支护后围岩的动态量测与监控重视和加强对施工操作人员的技术培训；

推广新技术，不断提高工效在选择支护类型时，应优先考虑锚杆和喷混凝土、挂网、拱架等支护型式。二、台阶法1、定义：将断面分为上、下两部分，两次开挖成型，通常是上半断面超前下半断面形成台阶。台阶分类台阶长度施工干扰支护闭合时间适用范围长台阶（录像）L>5B小长全断面开挖面不能稳定情况短台阶（录像）1.5B<L<5B大较短Ⅳ级围岩常用超短台阶（录像）L<1.5B最大短土质及膨胀岩3台阶法的特点

台阶法的其它演化形式台阶法的其它演化形式4台阶长度的选择(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。软弱围岩中应以前一条件为主，确保施工安全。在围岩条件较好时，只要考虑后一条件。三、弧形导坑预留核心土（录像）1定义：将断面分为上、下两部分，上、下断面预留核心土。2弧形导坑预留核心土工序图3适用条件和优缺点适用条件：适用于土质和易坍塌的软弱围岩中优点：减少上下端面干扰；施工速度较快缺点：分块多，闭合时间长，变形增大四、三台阶七步开挖法1定义：将断面分为上、中、下三个台阶，，上、中、下台阶都预留核心土。2工序图案例：郑西客运专线凤凰岭隧道、潼洛川隧道等Ⅳ级围岩老黄土地段采用三台阶七步开挖法施工三台阶七步开挖法3施工要点机械开挖为主，各分部平行开挖、步步成环仰拱紧跟，及时闭合加强监控量测完善洞内临时排水系统4适用条件和优缺点适用条件：一定自稳条件的Ⅳ、Ⅴ级围岩优点：施工灵活、工效较高缺点：分块多，闭合时间长，变形增大五、双侧壁导坑法（录像）1定义：将断面分为左右两个侧壁和中间核心土，先开挖左右侧壁，施做初期支护，再采用台阶法开挖中部核心土。2工序图超前支护后，开挖1部，锚、喷、网、钢拱架联合支护，中隔墙临时支护、临时仰拱支护，尽快成环。与1部错开合适的台阶长度，开挖2部，锚、喷、网、钢拱架联合支护，中隔墙临时支护、仰拱支护，尽快成环。开挖3部，锚、喷、网、钢拱架联合支护，中隔墙临时支护、临时仰拱支护，尽快成环。与3部错开合适的台阶长度，开挖4部，锚、喷、网、钢拱架联合支护，中隔墙临时支护、仰拱支护，尽快成环。分部开挖5部，预留核心土，及时架设拱部钢架、锚喷网支护、临时仰拱支护，尽快成环。与5部错开合适的台阶长度，分部开挖6部，及时仰拱支护，使整个仰拱尽快封闭成环。案例：郑西客运专线秦东隧道进口段Ⅴ级围岩、高桥隧道下穿既有铁路地段均采用双侧壁导坑法施工。双侧壁导坑法3施工要点挖掘机与人工配合侧壁导坑开挖后及时封闭成环加强监控量测做好两侧临时排水沟4适用条件和优缺点适用条件：Ⅴ、Ⅵ级围岩浅埋偏压洞口地段优点：每一步闭合成环，安全性好缺点：速度慢、成本高六、中隔壁法（CD法）1、定义：将隧道分为左右部分开挖，先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖，施做初期支护和中隔壁，在分台阶开挖另一侧，并做相应支护。2工序图3施工要点上导坑的循环进尺控制在1榀钢架间距左右两侧开挖纵向间距不大于15m配备小型机械设备，提高开挖效率中隔壁拆除滞后仰拱4适用条件和优缺点适用条件：Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道，也可用于浅埋优点：变大跨为小跨，沉降小，安全可靠缺点：速度慢、成本高七、交叉中隔壁法（CRD法）1定义：将隧道分为左右部分开挖，先分部开挖隧道一侧施做初期支护、中隔板中隔壁，并封闭成环，在分布开挖另一侧，完成隔板施工，使隧道封闭成环。2工序图3施工要点先行施工部位的临时仰拱应有向下的弧度各部分开挖自上而下及时施做初期支护、中隔壁、临时仰拱，步步成环缩短各部分开挖面的距离，使支护及早闭合4适用条件和优缺点适用条件：Ⅴ、Ⅵ级围岩，浅埋、偏压及洞口优点：步步成环、沉降小，安全可靠缺点：速度慢、成本高案例：郑西客运专线秦东隧道出口新黄土段（Ⅴ级围岩）和穿越远望沟段采用“CRD法”施工CRD工法4CD和CRD区别

CD法1、不做临时仰拱2、不能步步成环3、开挖后地表沉降较小4、安全性好CRD法1、做临时仰拱2、步步成环3、开挖后地表沉降小4、安全性更好3.3洞口和明洞施工一

洞口施工1洞口施工内容边、仰坡土石方开挖；边、仰坡防护；端墙、翼墙等洞门圬工；洞口排水系统；洞口段衬砌等。2、洞口施工工艺流程3洞口施工要点1、洞口支挡工程应结合土石方开挖一并完成。2、洞门衬砌拱墙应与洞内相连的拱墙同时施工，连成整体。3、洞门端墙的砌筑与墙背回填应两侧同时进行，防止对衬砌边墙产生偏压。4、洞门衬砌完成后，及时处治洞门上方仰坡脚受破坏处。二、

明洞施工方法1定义：

将隧道上方的土体移走，形成路堑，在挖好的路堑上做衬砌，最后在回填土石，加以掩盖和防护的隧道称为明洞。2适用条件：

洞顶覆盖层薄，难以用暗挖法修建隧道的地段；受塌方、落石、泥石流等威胁的隧道洞口或路堑地段；公路、铁路、沟渠等必须在铁路上方通过，但不宜修建隧道、立交桥或涵渠时。为保护洞口的自然景观而延伸隧道长度时三、

明洞的施工方法1、全部明挖先墙后拱法

2、上部明挖先拱后墙法3、部分明挖拱墙交错法四、明洞施工要求1、开挖前要做好全部临时排水系统；适当选用施工方法；要按设计正确测定中线和标高，放好边桩和内、外墙的位置。2、认真处理基础。3、明洞衬砌其拱圈要按断面要求，制作定型挡头板、外模和骨架，并防止走模。五、

回填土石⑴明洞墙背回填施工①当墙背垂直开挖，超挖数量较小时，应采取与边墙相同的材料同时灌注；超挖数量较大时，应用浆砌片石回填；②由墙底起坡开挖或在已成路堑