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1、山岭隧道施工山岭隧道施工山岭隧道施工隧道施工方法的选择依据隧道施工方法的选择依据：隧道的地质条件 隧道长度与工期要求 具设备情况 材料供应情况 施工技术水平施工方法的变更原因施工方法的变更原因：（非单一性）一座隧道穿过的地层往往不是单一的，勘探的地质条件与实际也有不相符合的情况。变更方法的缺陷变更方法的缺陷：打乱施工安排，影响施工进度。因此选择隧道施工方法时，还要考虑到地质变化的情况，预定必要的措施，尽量减少对施工的影响。第1页/共156页山岭隧道施工隧道施工要求隧道施工要求：均衡施工 文明施工 快速、优质、安全、节约对于控制工期的隧道应重点考虑快速施工以确保工期；对于一般隧道则应重点考虑提高
2、经济效益，努力降低工程造价。第2页/共156页山岭隧道施工 一、全断面一次开挖法（衬砌都是先墙后拱）概概 念念：全断面一次开挖法是将整个隧道的开挖断面一次开挖成形。适用范围适用范围：稳定围岩。横截面较小的隧道。当采用锚喷支护时，可用于一般围岩及软弱围岩。要要 求：求：要有充分而且配套的机械设备，如凿岩台车，高效率装运 机械，喷射混凝土机械以及混凝土衬砌的成套设备等。优优 点：点：工序简单，工作面宽敞，运输、通风、排水方便，管线路 易于布置，能进行机械化施工。施工进度快、工效高、安 全，并且质量也远较分部开挖为好。缺缺 点：点：机械设备需要多，耗用动力大，某配件或设备供应不足时 将影响全面施工。
3、第3页/共156页山岭隧道施工二、分断面两次开挖法概概 念：念：该法是将断面分成两个分层(或部分)，从上向下(或从下向上)或利用导坑在全长范围内或一个区段内逐个分层(部分)施工。开挖好一个分层(部分)再开挖另一个分层(部分)。适用范围：适用范围：稳定岩层中断面较大、长度较短或者要求快速施工以便为另一隧道探清地质情况的隧道施工。分层(部分)施工顺序：上半断面先行施工法下半断面先行施工法先导洞后全断面扩挖法。第4页/共156页山岭隧道施工(一一)上半断面先行施工法上半断面先行施工法首先，隧道上部的开挖过程与全断面一次开挖完全相同。为保证上部的开挖，开挖面前需要有一段斜坡道，坡度应满足运输的需要（坡
4、度、宽度、承载能力等）。下分层开挖（方法）下分层开挖（方法）：可采取垂直、倾斜或者水平的炮眼进行爆破开挖，钻孔 和装岩可同时进行。上下断面面积的比值取决于所采用的开挖设备和岩石的稳定性。优点优点：与全断面一次开挖相比，开挖面高度不大；不需笨重的钻架；遇松软地层时可迅速地改变为其他开挖方法；下分层开挖时运碴和钻孔可平行作业，进度快；下分层爆破有两个临空面，效率高、成本低。缺点缺点：上下分层施工循环各自独立，与全断面一次开挖相比工期增长；必需在两个平面上铺设道路和管道。第5页/共156页山岭隧道施工(二)下半断面先行施工法施工顺序施工顺序：下部先行开挖衬砌上部断面可以站在碴堆上钻孔(水平孔)或从隧
5、道地板向上钻垂直孔。在不采用对头施工的隧道中，下部掘通后，上部可从两个洞口组织钻孔和装岩作业。特点特点：和上半断面先行施工法类似，衬砌施工、排水、排矸都 更方便。一般只在一定地质条件下及没有钻架或使用钻架不经济时使用。第6页/共156页山岭隧道施工(三)先导洞后全断面扩挖法方法：先沿隧道的中线、按全长开挖导洞，然后再扩挖至设计 断面。导洞的位置（根据具体条件）：隧道底板、顶板 或中部(拱基线水平)。导洞方法：掘进机或钻爆法挖掘。优点：可对隧道范围内的地质情况进行连续地调查；以便对支护系统做修正和方便后续工程的进行；可正确评价扩大作业的时间和费用；有利于通风以及涌水和瓦斯的预防与排放等。目前普遍
6、认为：此方法是一种能提高掘进速度的好方法。目前采用较多的是使用掘进机先行导洞（沿中线小断面），然后爆扩所有断面。第7页/共156页山岭隧道施工四、台阶法施工 方法方法：将隧道断面进行分层顺序施工，台阶状同时推进。特点特点：缩小了断面高度，不需笨重的钻孔设备。台阶布置台阶布置：正台阶法和反台阶法 (一)正台阶法施工时首先掘上部弧形断面(高一般为2m2.5m)，第8页/共156页山岭隧道施工注意事项注意事项：1、要根据具体条件合理确定上、下分层的错距。2、在装碴、钻孔机械能力足够时，应尽量减少分层数。3、要根据围岩稳定情况及永久衬砌的形式合理确定掘砌之间的 协调关系。优点：优点：工序少，干扰小，上
7、部钻孔可与装碴同时作业，必要时 可以喷射混凝土或砂浆作为临时支护，采用锚喷作永久 支护时更为适宜。使用围岩范围使用围岩范围：可用于围岩稳定性较好、开挖后不需或仅需局部 临时支护的隧道，并要求有较强能力的出碴设备。第9页/共156页山岭隧道施工(二)反台阶法 反台阶法又叫上行分层施工法优点优点：工序减少，施工干扰小，下部断面可一次挖至设计宽度，空间大，便于出碴运输和布置管线，能节省大量材料。适合围岩适合围岩：稳定、不需临时支护、无大型装碴设备的情况。第10页/共156页山岭隧道施工四、导坑法施工 方法：先以一个或多个小断面导坑超前一定距离开挖，随后逐步扩大开挖至设计断面，并相继进行砌筑的方法。导
8、坑法按导坑位置不同分为：中央下导坑、中央上导坑、上下导坑和两侧导坑等。第11页/共156页山岭隧道施工(一)中央下导坑施工法（先墙后拱和先拱后墙支护）导坑位于隧道的中部并沿底板底板掘进。当导坑掘至预定位置后，再行开帮、挑顶、完成永久支护工作。1中央下导坑先墙后拱法围岩相对较好施工顺序：施工顺序：先挑顶后开帮，在开帮的同时完成砌墙工作。适用围岩适用围岩：较稳定的围岩，一般为V、类围岩石质隧道。开挖开挖：根据围岩条件、断面大小可采用六部开挖法或三部开挖法。六部开挖法六部开挖法：又称漏斗棚架法(图34)，第12页/共156页山岭隧道施工支护支护：最后按先墙后拱的顺序衬砌浇筑。注意注意：该法除下导坑和
9、左右两帮(和部)外，其余各部位的岩碴 均可经由漏斗漏到棚下的斗车内，再运出洞外。围岩条件允 许时，可将部与部合并、部与部合并、部与部 合并，即成为三部开挖法，使工序大为简化。漏斗棚架结构 如图35所示。施工优点施工优点：可容纳较多人员同时施工；且可以小型机械为主施工，既可利用棚架作脚手架；棚架上石碴又可由漏斗口漏 入车内，省力、速度快。缺点缺点：由于需要几十米长的棚架，需用大量木材、钢轨；爆破 也易损坏棚架和风水管路；围岩暴露时间较长，对施工安 全不利。第13页/共156页山岭隧道施工第14页/共156页山岭隧道施工 2中央下导坑先拱后墙法适用围岩适用围岩：V类围岩施工程序施工程序：图36所示
10、。开挖开挖：部开挖的断面般高2.0m、宽20m左右。开挖时要多布孔、少装药，尤其应控制离排架较近炮眼的装药量。部扩大开挖距部一般20m左右，不宜太长，开挖的碴子不立即拉走，用其填平部拉槽，作为衬砌工作平台。支护支护：、部开挖后可立即用锚杆进行支护锚杆进行支护。扩大开挖后，应立即灌注拱部混凝土。最后拆除棚架，开挖部，并立即进行砌墙。特点特点：施工效率高，速度快。同样具有漏斗架棚法开挖出碴的优缺点。地层变化时，改换其他方法比较容易。但衬砌整体性差，所以常常是一面边墙开挖后即行浇灌。在条件允许时，也可形成三部开挖法，以使工序简化。第15页/共156页山岭隧道施工第16页/共156页山岭隧道施工(二)
11、中央上导坑施工法适用围岩：适用围岩：需随挖随砌的、类围岩的岩石及土质隧道。较适合于围岩稳定 性差及长度较短(300m以内)的隧道。施工程序施工程序：图37所示。顺序方法顺序方法：导坑超前开挖并架临时支撑，随后落底，更换导坑支撑。最后 依次扩大两侧，并立即进行砌筑。（如岩质差、断面大，也可将导坑再分成几个小断面进行挖掘，先挖顶部后挖两帮并进行临时支撑，最后挖掉中间部分。土质隧道中，中间部分可分三层进行。为防止两侧内移，可在拱脚处架设横撑梁(也叫卡口梁)；或在中上部 设横撑(过河撑)。两侧墙、采用马口开挖，每侧开挖完成后立即砌墙。马口开挖分对开马口和错开马口两种，如图38a所示(括号内数字为错开马
12、口)。马口长度以 4m8m为宜，松软破碎围岩可小于4m。对开马口即两帮马口同时相对开挖，适合于石质较好的隧道；第17页/共156页山岭隧道施工错开马口两帮马口相错开挖，适合于石质松软、破碎的隧道。在岩石条件较差时，也可采用三步或四步跳跃法，如图38b所示(括号内数字为四步跳跃法)。对开马口可不必来回跳跃，不会打坏对面边墙，风水管路及脚手架等不必多次拆装，可加快边墙施工速度。特点特点：拱圈衬砌及时，围岩暴露时间短；缺点缺点：施工干扰大，进度慢。衬砌整体性差。第18页/共156页山岭隧道施工(三)上下导坑施工法 适应围岩适应围岩：类及类围岩的石质或土质隧道施工。施工顺序施工顺序：图3-9所示。顺序
13、方法顺序方法：下导坑超前上导坑30m-50m，对于短隧道或石质差的隧道，这一距离还可小一些。其他工序拉开的距离以互不干扰、尽量缩短为原则。两个导坑挖好后，先扩大上部断面，并把拱圈修筑好，然后在拱圈保护下开挖下部断面，最后修筑边墙。注意注意：考虑到永久衬砌前顶板的沉降，上导坑的顶板标高需高出设计轮廓线一定距离，软石隧道为20cm40cm，土质隧道为30cm60cm。上下导坑之间以漏斗孔连通，以利上部导坑出碴、进料和通风。漏斗孔尺寸一般为07mx07m，从下导坑向上爆破挖掘。在拱圈混凝土达到70设计强度后，拆除拱架模板，进行中部(部)开挖。挖掘时要沿拱脚边缘留出03m06m的平台，以防拱圈下沉；炮
14、眼要浅，装药要少；放炮时对下导坑支撑用中间顶柱进行加固。第19页/共156页山岭隧道施工中部挖去后，开始挖砌边墙，这一步非常重要，直接关系到拱圈及整个衬砌的质量。因此，应采取以下措施：(1)拱脚悬空后需加强临时支撑，围岩稳定性差时，拱脚应设置托梁。(2)拱圈是分段浇灌的，段与段之间有施工缝，为避免挖边墙时使整段拱圈悬空墙应采用马口开挖。(3)砌筑拱圈时适当加厚拱脚处的衬砌，使部分拱脚支撑在围岩上，以保证拱圈不下沉。施工特点：施工特点：该法最大优点是下部各工序均在拱圈保护下进行，施工安全；有两个导坑，通风、排水、运输、管线布置等条件较好；能拉开工作面，便于使用小型工具；适用范围广，遇到地质情况变
15、化，变换施工方法较易；缺点缺点：但衬砌整体性差，马口开挖影响进度且有可能引起拱圈下沉；工序多，干扰大，施工管理不便，上导坑人工装碴劳动强度大。第20页/共156页山岭隧道施工第21页/共156页山岭隧道施工(四)两侧导坑施工法 1品字形导坑先拱后墙施工法 适应围岩适应围岩：V类围岩石质多线隧道施工 施工顺序施工顺序：图310所示。步步骤骤方方法法：先开挖呈晶字形布置的导坑、，再在上导坑扩大拱部、，矸石从漏斗漏至中的斗车内运出，挖完拱部围岩后即砌拱圈V，在拱圈保护下开挖边墙部分，并砌筑边墙。最后开挖核心部和部。优特点优特点：该法工作面较多，施工干扰小，一般不需要支撑或需简单的支撑，保留核心有利于
16、支撑和施工安全，出碴运输方便，两个下导坑可用装岩机装碴。拱部扩大的大量岩碴可经由漏斗漏至下导坑的斗车内运出。核心部分及部可用大型机械全断面开挖，也可分台阶开挖。缺缺点点：导坑较多，衬砌整体性差，核心爆破时，会影响下导坑运输及其他工序，遇到地层条件变化时，更换其他施工方法较难。第22页/共156页山岭隧道施工2，侧壁导坑先墙后拱法 适应围岩适应围岩：I、类围岩土质隧道 施工顺序施工顺序：图311所示。当围岩比较稳定时，侧导坑可宽些，以留出运输通道。但围岩不稳定、围岩压力大时，或者在松软含水层处，导坑宽度就要尽量小些。此时，一般在边墙砌筑后便没有空间通行，往往是先回填土石，以防边墙被侧压推动或压坏
17、，砌筑边墙时是由内向外，开挖一段砌筑一段。上导坑尺寸不宜过大，开挖时也要考虑抬高量；不良地段要短开挖、强支撑、快衬砌。必要时可用先撑后挖方式开挖，如插桩法，即在开挖面上沿开挖轮廓线先打人插桩(木板、圆木、钢轨等)作为支撑，然后在支护范围内开挖，支一点挖一点，逐步向前。衬砌时需抽换支撑，此时也应按先顶后抽的原则进行。拱圈做好后，用大型挖土机械挖去核心部分。挖底和灌注仰拱可用分段跳槽法。特特点点：断面分块小，自下而上随挖随砌。因此，暴露时间短，对围岩的破坏扰动小，安全可靠。但是工序多，进度慢，导坑多，造价高，通风排水困难。第23页/共156页山岭隧道施工第24页/共156页山岭隧道施工五、特殊条件
18、下的隧道施工 (一)洞口段施工 施工内容施工内容：进洞前的路堑施工 边仰坡处理 挡墙 洞口周围排水 洞口及进洞段的衬砌。洞口地质特征洞口地质特征：围岩较破碎，地表水及地下水较丰富，施工困难，易塌方。进洞方式进洞方式：导坑式（常用）拉槽式 辅助坑井式等多种方方法法：在刷出洞脸后先架好5排6排明箱，其上铺填装满土的草袋1 m-2 m厚，然后放小炮进导坑，边挖边撑。进洞10m一20m后，由里向外进行扩大，然后修筑好洞口段衬砌及洞门。第25页/共156页山岭隧道施工洞口施工临时支护很重要，根据洞口的地形、围岩的稳定情况，可采用以下几种方式：(1)仰坡用木板加斜撑支挡或采用喷锚网加固。如京九铁路的龙 沙
19、隧道，洞口放坡6070，在坡面上打钢筋砂浆锚杆，上铺金属网，再喷混凝土。该法适合于仰坡不太稳定的情况。(2)在明箱上铺土石袋，如图312a所示。该法适合于仰坡较稳定 的情况。(3)导坑支撑式。如图312b所示，该法适合于洞外山坡较缓、路 堑较长且土石方较大、不能很快将路堑挖到洞口、采用拉槽进洞方式的情况。采用上下导坑先拱后墙法施工时，拉槽底面应与下导坑(即隧道底面)齐平。(4)长管棚或注浆管棚法。该法是在洞口开挖前，在开挖断面以 上一定距离沿拱顶弧形钻孔，插入钢管形成管棚，必要时再注入水泥或化学浆液，以改良洞口的岩体。超前支护。第26页/共156页山岭隧道施工第27页/共156页山岭隧道施工(
20、二)遇流砂时的施工方法 先护后挖先护后挖 首先制止水夹泥砂涌入坑道，施工需要先护后挖、密闭支撑、边挖边封，必要时可采用双层插板支撑，两层板间滤水层伯口塞麻袋)。为避免流水过多带起泥砂而造成塌方，隧道结构应采用有仰拱的封闭式衬砌，不允许地下水流人隧道，以免流水带走泥砂导致坍塌。施工中除用小断面开挖工序不问歇、及时封闭支撑外，还应注意留出足够的沉降量。第28页/共156页山岭隧道施工(三)瓦斯隧道施工 瓦斯爆炸浓度瓦斯爆炸浓度：在516时。安全措施安全措施：(1)如设计上可能，隧道宜绕避，如公路或水工隧道等均可。躲躲(2)必须穿过瓦斯区时，要提前打钻探测，弄清瓦斯的含量和压力，必要时要打 钻进行预
21、抽预排，以降低瓦斯压力，防止突出。放放(3)加强通风，降低瓦斯浓度。掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3nlin、采用通风 法处理不合理时，应采取抽放措施。通通(4)加强瓦斯检测。有条件时可安设自动报警系统。施工中要有专人负责定时测 量瓦斯浓度。另外，还必须加强个人防护，佩带自救器。检检(5)一切电器设备都要有防备装置，供电线路完好无损。严禁将一切火种、易燃 物品、手电筒带人隧道内施工现场。工作面不得随意拆卸矿灯，更不能使用焊割设备。禁禁(6)只允许使用电雷管、安全炸药、全断面一次爆破。要坚持湿式凿岩。规规(7)瓦斯突出有一定预兆，施工中应注意观察。兆兆第29页/共156页山岭隧道施工(四)大涌水量
22、隧道施工治水的措施治水的措施：(1)设计尽量避开含水地带，如改变隧道水平方向而绕过或调整隧道的坡度而从上 部(或下部)越过。(2)探水。在预计要通过断层、溶洞、含水层时，要提前进行扪钻探水，做到有 疑必探，准确确定含水层的位置、范围及水量，为采取合理治水方案提供可靠的依据。（3）不论采用何种方法施工，以堵为主，以排为辅以堵为主，以排为辅。尽量采用上坡开挖，以利排水。下坡开挖时，要配备一定量的排水泵，隧道较长时还要设置中间泵站，进行多段排水。对于溶洞水、大出水点的涌水可采用埋设导水管将其导出的办法引至隧道内排出必要时还可开凿泄水洞泄水及采用井点降水、负压抽水等措施。对大涌水量的断层带、富含水层地
23、带，应进行注浆堵水。根据注浆工艺的不同，有工作面预注浆和直接堵漏技术。工作面预注浆即在工作面开挖距含水层一定距离时停止掘进，进行打钻探水注浆，经检验注浆效果达到要求时再开始掘进。第30页/共156页山岭隧道施工(五)断层与破碎带施工主要危害主要危害：塌方施工原则施工原则：预支护、短进尺、分层掘、弱爆破、早喷锚、强衬砌、紧封闭、勤测量。措施：措施：1预注浆加固 在到达松软、破碎地层时，停止掘进在工作面进行钻孔注浆。这种方法既可以达到加固围岩加固围岩的作用，同时也具有堵水堵水的作用2超前管棚支护 实践证明，超前管棚法是通过松软破碎地层的有效方法，在国内外得到了广泛应用。该法是掘进前在工作面先架好钢
24、支撑，然后在隧道拱顶部一定仰角向工作面前方打入若干根均布的纵向钢管，形成管棚，在管棚的保护下进行隧道的开挖。随工作面的推进随时架好钢支撑，并及时喷上混凝土封闭顶、帮，然后进行永久衬砌施工。棚管也可用锚杆或钢轨代替。第31页/共156页山岭隧道施工(1)小管棚法。313。顶板条件许可时可每隔一排支撑作一次管棚。钢管从钢支撑的腹板孔中穿过。京九铁路在龙沙、大南坑等隧道施工中采用了该法。(2)大管棚法。(3)大小管棚配合法。在大管棚钢管较长时，随着工作面的推进，管棚距拱顶会越来越大，对顶板稳定不利，此时可在大管棚内侧再配合使用小管棚。(4)注浆管棚法。（顶板十分破碎、普通管棚法难以通过时），可在管棚
25、的钢管上(在前端约23长度内)钻6mm左右的小孔，在顶入后利用该棚管注浆加固地层。注浆压力0.5bPa2MPa。歧岭隧道在富水、特殊软岩段施工时，采用了大管棚与挤压预注浆相结合的方法，钢管直径108mm、长18m、间距03m，开挖长度12m，搭接长度6m，外露10m，埋人衬砌混凝土内。第32页/共156页山岭隧道施工3预衬砌(预切槽)支护法方法：方法：是在开挖之前，沿隧道外周用切割机切出沟槽，并向沟 槽内灌注混凝土，形成一个壳体，在壳体的掩护下进行挖掘工作。一次预衬砌长度可达到5m，搭接长度不少于0.3m，衬砌段倾角1020。4.合理开挖 对于软弱破碎带的隧道施工多采用分层、分步的方法进行施工
26、，以确保安全通过。采用正台阶开挖时，先开挖上半部分，在完成顶部的初期支护后再开挖下部。上半台阶宜用微台阶环状开挖法，即先挖周边部分，中间留出核心。下面各层也可再分左右两部分分别开挖。挖掘时尽量不用爆破法，必须采用时，应打浅眼、弱爆破。第33页/共156页山岭隧道施工第34页/共156页山岭隧道施工第二节第二节 山岭隧道施工作业山岭隧道施工作业作业内容：作业内容：挖掘 装岩运输 衬砌开挖目前钻眼爆破法仍是主要的施工方法。一、钻眼爆破工作要求要求 断面形状和尺寸符合设计要求；石碴块度大小适中，便于装岩作业；掘进速度快，钻眼工作量小，炸药消耗量最省；有较好的爆破效果，表面平整，超欠挖符合要求，对 围
27、岩的震动破坏小。第35页/共156页山岭隧道施工(一)钻眼设备及作业 钻眼设备：（支撑形式）：手持式、气腿式和台车式；（动 力）：风动、电动和内燃式。使用最普遍的是气腿式风动钻机(表31)。凿岩台车：钻臂数目多为2个4个，一次钻深可达2m4m。轮式和门架式，轮式适用于中小型断面，易与装岩设备发生干扰。门架式适用于大型断面，装碴设备可从门架内进出工作面，二者干扰少，有利于快速施工。钎杆和钎头是凿岩的工具，又称钎子，其作用是传递冲击功和 破碎岩石。第36页/共156页山岭隧道施工第37页/共156页山岭隧道施工 (二)爆破作业1掏槽方式掏槽形式掏槽形式：斜眼和直眼两类。斜眼掏槽的特点斜眼掏槽的特点
28、：适用范围广，爆破效果较好，所需炮眼少。但炮眼方向不易掌握，炮眼深度受巷道断面大小的限制，碎石抛掷距离大。直眼掏槽的特点：直眼掏槽的特点：所有炮眼都垂直于工作面且相互平行，技术易于掌握，可实现多台钻机同时作业；其中不装药的炮眼作为装药眼爆破时的临空面和补偿空间，有较高的炮眼利用率；矸石抛掷距离小，岩堆集中；不受断面大小限制。直眼掏槽的缺点直眼掏槽的缺点：总炮眼数目多，炸药消耗量大。第38页/共156页山岭隧道施工(1)锥形掏槽。爆破后槽口呈角锥形，常用于坚硬或中硬整体岩层。根据孔数的不 同有三眼锥形和四眼锥形(图314a、b)，前者适用于较软一些的岩层。这种掏槽不易受工作面岩层层理、节理及裂隙
29、的影响，故较为常用。(2)楔形掏槽。适用于各种岩层，特别是中硬以上的稳定岩层。因其掏槽可靠，技 术简单而应用最广。它一般由2排3对相向的斜眼组成。槽口垂直的为垂直楔形掏槽(图314c)。槽口水平的为水平楔形掏槽，可根据岩石层理等情况选择。炮眼眼底距离200mm-300mm，炮眼与：工作面相交角度为60左右。断面较大、岩石较硬、眼孔较深时，还可采用复楔形(图314d)，内楔眼深较小，装药也较少，并先行起爆。(3)单向掏槽。（斜眼的一种斜眼的一种）适用适用：中硬或具有明显层理、裂隙或松软夹层的岩层。根据自然弱面的赋存情况，可分别采用底部(图314e)、侧部(图314f)或顶部掏槽。底部掏槽中炮眼向
30、上的称爬眼，向下的称插眼。顶、侧部掏槽一般向外倾斜，单向掏槽炮眼倾斜角度为5070。第39页/共156页山岭隧道施工(4)平行龟裂掏槽。适用适用：中硬以上、整体性较好的岩层及小断面隧道(或导坑)掘进。炮眼相互平行、与开挖面垂直并在同平面内(图314g)，隔眼装药，同时起爆。眼距一般取(12)d(d为空眼直径)。(5)角柱式掏槽。适用：适用：于中硬以上岩层。应用最为广泛的直眼掏槽方式，其中不装药的眼，称为空眼。根据装药眼、空眼的数目及布置方式的不同，有各种各样的角柱形式，如单空孔三角柱形(图314h)、中空四角柱形(图314i)、双空孔菱形(图3一j)、六角柱形(图314k)等。(6)螺旋式掏槽
31、。所有装药眼都绕空眼呈螺旋线状布置(图3141)。1、2、3、4号孔 顺序起爆。逐步扩大槽腔。这种方式在实用中取得较好效果。优点是炮眼较少而槽腔较大，后继起爆的装药眼易将碎石抛出。空眼距各装药眼、2、3、4号眼)的距离可依次取空眼直径的118倍、23倍、335倍、445倍。遇到难爆岩石时，也可在1、2号和2、3号眼之间各加个空眼。空眼比装药眼深30cm一4cm第40页/共156页山岭隧道施工2爆破参数(1)炸药消耗量。炸药消耗量包括单位消耗量和总消耗量。爆破每1 m3原岩所需的炸药量叫单位炸药消耗量。单位炸消耗量药单位炸消耗量药q q：可由经验公式(31)计算或根据经验选取，也可根据炸药消耗定
32、额确定。（下式为经验公式的一种）式中 f普氏岩石坚固性系数；S隧道掘进断面面积 m2 K考虑炸药爆力的修正系数，K525/P，P为所选炸药 的爆力，mL。隧道开挖炸药消耗定额见表32（3-1）第41页/共156页山岭隧道施工第42页/共156页山岭隧道施工总炸药消耗量：根据隧道断面尺寸、炮眼深度、炮眼利用率可求出每循环所使用的总炸药消耗量，然后按炮眼的类别及数目加以分配(按卷数或重量)。掏槽眼因只有个临空面，药量可多些；周边眼中底眼药量最多，帮眼次之，顶眼最少，扩大开挖时。由于有23个临空而，炸药用量应相应减少，2个临空面时减少40，3个临空减少60。第43页/共156页山岭隧道施工式中 q单
33、位炸药消耗量，kgm3；S隧道掘进断面积，m2；炮眼利用率；m每个药卷的长度，m：a炮眼的平均装药系数，取050.8（此点请注意）p每个药卷重量，kg。根据每米炮眼的平均装药量g计算：(2)(2)炮炮眼眼数数目目。炮眼数目主要与挖掘的断面尺寸、岩石性质、炸药性能、临空面数目等有关。常用的有以下几种方法估算：根据掘进断面大小S(m3)和岩石坚固性系数f估算：根据每循环所需炸药量与每个炮眼的装药量计算：（3-2）（3-3）式中符号意义同前q0与炸药的种类有关硝铵炸药为05-07；62硝化甘油炸药为0951.20；安全硝铵炸药为0.50.8。（3-4）第44页/共156页山岭隧道施工(3)炮眼深度：
34、炮眼深度与掘进速度，采用钻孔设备。循环方式，断而大小等有关。循环组织方式 浅眼多循环 深眼少循环深孔的优缺点：深孔钻眼时间长进尺大总的循环次数少，相 应辅助时间可减少 但钻眼阻力大，钻速受影响，常用为15 m2.5 m、确定炮眼深度的方法有多种一般取掘进断面高(或宽)的0.50.8倍：围岩条件好及断面小时，对爆破夹制力大，系数取小值。根据所使用的钻眼设备确定。手持式或气腿式凿岩机，炮眼深度一般为 1.5m-25m；中小型台车或其他重型钻机，眼深一般为 2.03.0m；门架式凿岩台车，眼深可达5 m。第45页/共156页山岭隧道施工式中 L月或日计划进尺，m；N每月用于掘进作业的天数；n每日完成
35、的掘进循环教；炮眼利用率08509；正规循环率，0.850.9按日进度计划时为1（4）炮眼直径。炮眼直径对钻眼效率、炸约消耗，岩石破碎块度等均有影响。合理的眼径应是在相同条什下，能使掘进速度快爆破质量好、费用低。目前，国内药卷直径有32mm、35mm、45mm等几种其中32mm、35mm使用较多，故炮眼直径多为38mm42mm。按月进度计划确定（3-5）第46页/共156页山岭隧道施工 3炮眼布置 方法和原则方法和原则 顺序顺序：掏槽眼（方式和位置）周边眼辅助眼 掏槽眼位置是中央偏下，比其它眼深200mm左右。帮眼和顶眼一般布置在掘进断轮廓线上，并符合光爆要求。在坚硬岩石中，眼底超出轮廓线10
36、0mm、在软岩中影响设计轮廓线内偏100200mm左右。底眼眼口应高出底扳水于平150mm左右；眼底应达底板水平下100mm200mm。眼深宜与掏槽眼相同，以防欠挖：眼距和抵抗线与辅助眼相同；辅助眼在同边眼和掏槽眼之间均匀布置，圈距一般为650800mm，炮眼密集系数一般为0.8左右。第47页/共156页山岭隧道施工4装药结构与填塞耦合装药不耦合装药连续装药间隔装药正向起爆装药及反向起爆装药等。间隔装药是药卷之间用炮泥或空气隔开。这种装药爆破震动小，故较适用于光面爆破等抵抗线较小的控制爆破以及炮孔穿过软硬相间岩层时的爆破。正向起爆装药是将起爆药卷置于装药的最外端，爆轰向孔底传播；反向装药与正向
37、装药相反：反向装药由于爆破作用时间长，破碎效果好，故优于正向装药。在炮孔孔口一段应填塞炮泥。炮泥通常用粘土或粘土加砂混合制作也可用装有水的聚乙烯塑料袋做充填材料。（水炮泥、聚乙烯的原因是不产生有害气体）填塞长度约为13的炮眼长度，当眼长小于2m时，填塞长度需有炮眼长度的12左右。第48页/共156页山岭隧道施工 5起爆与爆破安全起爆方法电起爆系统 非电起爆系统 第49页/共156页山岭隧道施工（光面控制爆破）起爆顺序一般为：掏槽眼、辅助眼、帮眼、顶 眼、底眼。起爆顺序及间隔时间：火雷管起爆时采用导火索的长短或点燃的先后来控制：电雷管起爆时用延期雷管控制。安全要求安全要求：火雷管起爆时应有充裕时
38、间使点炮人员安全退避。用电雷管起爆时，要认真检查电爆网路，以免出现瞎炮，即由于操作不良、爆破器材质量等原因引起的药包不爆炸。出现瞎炮时应严格按照规定的方法处理，瞎炮处理完毕之前，不允许继续施工，处理瞎炮应由专人负责，无关人员撤离现场。第50页/共156页山岭隧道施工(三)光面爆破和预裂爆破 1光面爆破技术技术：沿隧道设计轮廓线布置间距较小、相互平行的炮眼，控制 每个炮眼的装药量，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝，使爆破面沿周边眼崩落出来，达到周边光滑的效果。光面爆破应采取的技术措施光面爆破应采取的技术措施：(1)合理布置周边眼。周边眼布置参数包括眼距E、最
39、小抵抗线W和炮眼密集系数K，炮眼密集系数K为眼距E与最小抵抗线w的比值，二者既相互独立又相互联系，E值与岩石的性质有关，一般为400 mm700 mm。周边炮眼密集系数一般为0.81.0光爆效果较好。当层节理发育、不稳定的松软岩层中应取较大值。第51页/共156页山岭隧道施工(2)合理选择装药参数。根据经验，周边眼的装药量约为普通装 药量的1/3，并采用小直径药卷、低密度、低爆速炸药。装药结构采用不耦合装药或空气柱装药，小直径药卷在孔中可连续装填，也可用导爆索连接、分段装药。（3）精心实施钻爆作业。炮眼应相互平行且垂直于工作面，眼 底要落在同平而，开孔位置准确，都落在设计掘进断面轮廓线上。炮眼
40、偏斜角度不要超过5。内圈眼与周边眼应采用相同的斜率钻眼。全断面一次爆破时，应按起爆顺序分别装入间隔为25ms的毫秒延期电雷管。大断面隧道采用分次开挖时，可采用预留光面层的方法，分次爆破。第52页/共156页山岭隧道施工 合理的光面爆破参数应由现场试验确定，设计时可参照表33选用。光面爆破的质量要求：光面爆破的质量要求：眼痕率 软岩中要50，中硬岩中要70；硬岩中要80；局部欠挖量150m3/h)、门架式凿岩台车的条件，是一种较有发展前景的调车方式。工作面仅用一台装岩机，线路呈四轨三线布置，使凿岩台车可以走行外侧两条轨道，装岩机从中路装岩。装岩车经台车后部的浮放道岔进入外侧两股运输轨组成的空车线
41、。在使用衬砌台车时，可在衬砌作业区布置两副钢板对称道岔，形成双一单一双(一)型调车系统，衬砌台车走行两侧外轨，混凝土泵停放在衬砌台车后部一侧双线上，为衬砌台车浇注混凝土。这种轨道和浮放道岔布置的最大优点是单线隧道全断面独头掘进时，掘进和衬砌砌可平行作业。第61页/共156页山岭隧道施工第62页/共156页山岭隧道施工3移车器式调车 该种调车方法是在距工作面10m20m处安设移车器，将空车横向平移至装载线路上进行装车的方法。横向移车器有底板翻框式、顶板吊车式和底板拨车式，如图319所示。翻框式(包括吊车式)也可用于单轨运输隧道，此时在可折叠的活动框上存放一辆空车，待装岩机装满一辆车推走后，能立即
42、将该空车调至装岩机后装岩，但此法需在工作面后一定距离(80m100m)设一错车场存放空车。空车利用装岩机工作的时间逐一推上翻车框上，拨车盘式是近些年推广使用的、且效果良好的一种调车方式，它与耙斗式装岩机配套使用，当装岩机装满个矿车后，利用长气缸将其推出，再利用小绞车将空车拉上拨车盘，然后用拨车短缸将该空车拨至装矸位置进行装车，如图319所示第63页/共156页山岭隧道施工第64页/共156页山岭隧道施工（三）运输分类：有轨运输、无轨运输和胶带输送。目前以前两者为多。运输方式要满足：运输能力大于开挖能力：调车容易、便捷有效时间利用率高；作业环境良好等条件。一般认为，长大单线隧道宜用有轨运输。1有
43、轨运输 有轨运输多用斗车及牵引机械运输。牵引机械主要有内燃式电机车、蓄电池式电机车以及架线式电机车等。运输车辆有出碴车和进料车；出碴车分自卸式和固定车厢式两种；进料车分运料车、运混凝土斗车和运其他材料、设备的平板车。与大型装岩机械化配套，出渣还可使用梭式斗车或仓式列车。梭式斗车既是一种大容积斗车，又是一种转载设备。是近几年隧道施工中采用较多的运输设备。根据工作面条件，梭车可一台单用，也可搭接组列使用一次将工作面爆落的岩石装走。该车在车箱底部设有链板输送机。把装岩机前端的石碴后移一段，直至装满整个车厢为止。根据经验，运输长度在8km以上时，蓄电池式电机车的电量明显不足，而使用内燃机车比较合适。第
44、65页/共156页山岭隧道施工 2无轨运输 无轨运输设备主要有自卸汽车、手推车等。无轨运输在近十几年内得到了较多应用，如我国的都军山、大瑶山隧道及日本的九鬼、三户隧道等。无轨运输的最大优点是比有轨运输施工速度快，劳动强度低。另外，对洞口弃碴场地的坡度、距离等要求不高，适应性强。但其最大缺点是由于运输车辆排放的废气多，洞内空气污染严重；其次，出碴车易与衬砌车发生干扰。因此，无轨运输时必须加强通风，要多开工作面，缩短独头通风距离(不宜超过2 km)。也可增设通风井，以解决通风问题。掘进与衬砌要拉开距离并合理组织，洞内各种管线应尽量在拱顶及侧帮布置，以减少对车辆的干扰。第66页/共156页山岭隧道施
45、工三、现浇混凝土施工 现浇混凝土衬砌是隧道工程的永久支护主要形式之一，是施工中的一项重要作业。衬砌的好坏直接影响整个隧道的工程质量和使用。因此，必须精心施工：。现浇混凝土施工主要包括施工前的准备、混凝土的制备与运送、混凝土的浇注、养护和拆模等工作。(一)施工前的准备工作 准备工作主要包括：清理施工场地，做好中线、水平及开挖断面规格质景的检查，架立拱架和模板等。拱架可用钢轨制作，一般由2节-3节连接而成。考虑到施工误差及灌注时拱架内挤、下沉，拱架的每侧应加宽5cm10cm，拱顶加高5cm。拱架间距一般为1.0m，围岩较好时可适当加大，但不宜超过15 m，模板可用木板(厚5cm7 cm，宽15Cm
46、)或钢材(10号槽钢或3mm-5 mm厚的钢板)制作。第67页/共156页山岭隧道施工(二)混凝土的制备与供应 混凝土应严格按设计配合比配制。混凝土的材料规格质量必须符合规定要求。施工中除局部用混凝土采用人工搅拌外，一般均使用机械搅拌。机拌一次时间一般为15min-25，nin不宜小于10 min。混凝土一般在洞口及其他地方搅拌。搅拌好的混凝土常用混凝土输送车或其他工具运送，为保证混凝土的质量，运输中应符合运送时间等有关要求，避免受冻受淋、灰浆流失等，尤其运送时间不能过长。运输过程中若发生离析现象，浇灌前要进行二次拌和。第68页/共156页山岭隧道施工(三)混凝土的浇注 浇注混凝土时应注意两边
47、对称分层浇注和捣固，两侧浇注最大高差不得超过一层捣固厚度。为保证衬砌的整体性，每节拱圈或边墙应连续进行浇注，中途不应间歇。间歇浇注时，间歇时间如超过初凝时间，应待其硬化后再继续浇注，并要进行表面处理，先铺5cm厚砂浆后再继续浇注。拱墙背后超挖部分应回填密实，并与浇注混凝土同时进行。拆除临时支护应逐步进行，并密切观察围岩动态，若不稳定，则需进行支撑顶替作业。地质条件较差、无法拆除支撑的，则只得留在衬砌后面。支撑顶替通常使用预制的混凝土短柱和短梁，通过它们顶替需拆除的支撑，并将地层压力传至拱架。第69页/共156页山岭隧道施工 由两个方向对着浇灌和拱顶处的封口，叫死封口。死封口一般是将与封门体积等
48、量的混凝土装入一个活底木箱内，顶入缺口内，待混凝土硬化后，拆除撑顶及木盒。封顶缺口一般为边长0.4m的方形。先拱后墙的拱墙连接处封口方法是：当墙用于硬性馄凝土浇注时，可连续灌满封口，并捣实；当墙用流动性混凝土时，则先留10cm-20m的空隙，待混凝土凝固24h后再封口，封口用干硬性混凝土，并注意捣实。向模板内灌注混凝土可使用混凝土泵或风动混凝土压送器作业。此时混凝土应有流动性(坍落度6cm8m)，并须适当提高水泥用量，集料中含砂率不低于40，粗骨料要用卵石。为增加混凝土的流动性，混凝土中应掺加一定数量的减水剂。米花岭隧道为曲墙仰拱或钢筋混凝土底拱全封闭断面，所采用的衬砌机械化配套作业线如图3-
49、20所示 第70页/共156页山岭隧道施工第71页/共156页山岭隧道施工(四)混凝土养护与拆模混凝土浇注后要进行养护，一般浇注10 h-12 h后应洒水养护。隧道湿度较大时，也可不洒水。对普通硅酸盐水泥，养护时间应不少于7d，火山灰水泥和矿渣水泥不少于14 d。混凝土必须在达到一定强度(一般在封顶或封口混凝土达到设计强度的50-70以上)后才能拆除模板。第72页/共156页山岭隧道施工第三节第三节 隧道锚喷支护设计与施工隧道锚喷支护设计与施工一、锚喷支护的结构及作用原理隧道上程施工中广泛应用，支护体系比较完善锚喷支护包括锚杆支护、喷射混凝土支护、锚杆与喷射混凝土支护、钢筋网喷 射混凝土支护、
50、锚杆与钢筋网喷射混凝土支护，以及锚杆、喷射混凝土、钢筋网和钢筋带联合支护等。锚喷支护在具体工程设计与施工中应遵循以下原则：(1)合理有效调节控制围岩变形，尽量避免围岩出现有害松动以便最大限度地发 挥围岩自承载能力；(2)在设计、施工中要求保证实现围岩、喷层和锚杆之间具有良好的粘结和接触，使二者共同受力，确保锚喷支护与围岩形成共同体；(3)选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效；(4)合理设计施工方法和施工顺序，避免采用对围岩扰动大的开挖方法和可能 导致延误支护时机的施工顺序；(5)加强施工现场监测，以指导设计施工。第73页/共156页山岭隧道施工(一)锚喷支护作用原理 锚喷支护是以充分发挥和