隧道施工方法比较实用文档.doc

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1、隧道施工方法比较实用文档(实用文档，可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）山岭隧道两种常规施工方法的比较 王波（江苏南京解放军理工大学工程兵工程学院）摘 要：介绍山岭隧道两种常规的施工方法：“新奥法”和传统的矿山法.比较了两者的差别并简述了发展趋势。关键词: 新奥法 传统矿山法 隧道工程 现场监测 中图分类号：TU311。2 文献标识码：A 文章编号：1 引言山岭隧道常规施工方法又称为矿山法，因最早应用于采矿坑道而得名。隧道等地下工程，其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。即如何开挖才能更有利于洞室稳定和便于支护；如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。在矿山法中，坑道开挖后

2、的支护方法,大致可以分为钢木构件支撑和锚杆喷射混凝土支护两类。习惯上将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统矿山法；而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。 “新奥法 与“传统矿山法”相比,在在理论基础、对围岩及支护的认识等方面都有很大的不同。2 新奥法施工程序、原则及技术要点新奥法即奥地利隧道施工新方法（New Austrian Tunnelling methodNATM），是奥地利学者腊布希维兹首先提出的。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要的支护手段，通过监测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。是在锚喷支护技术的基础上总结和提出的。 2.1施工程序否修正

3、支护参数修正施工方案方法和次序改变开挖 开 挖 竣 工二 次 支 护防水隔离层是否符合管理基准初期支护确定施工方法施工准备是量测监控必要时须超前支护或预先进行地层改良图1新奥法施工程序图2.2施工原则可归结为“少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭”。少扰动：是指在开挖时尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。能用机械开挖的就不用钻爆法开挖;采用钻爆法开挖时，要严格地进行控制爆破；尽量采用大断面开挖；根据围岩类别、开挖方法、支护条件选择合理的循环掘进进尺;自稳性差的围岩，循环掘进进尺应短一些；支护要尽量紧跟开挖面，缩短围岩应力松弛时间.早喷锚：是指开挖后及时施作初期喷锚支护,使围岩

4、的变形进入受控制状态。既防止围岩因变形过度产生坍塌失稳;又使围岩变形适度发展，以充分发挥围岩的自承能力。必要时可采取超前预支护措施。勤测量:以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩或围岩加支护的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法、确保施工安全和顺利进行。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的衰减，尤其是对易风化的软弱围岩；另一方面,更为重要的是指要适时对围岩施作封闭形支护，不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和围岩能进入良好的共同工作状态。2。3技术要点2。3.1开挖常用的掘进方式有钻眼爆破掘进、单臂掘进机掘进、

5、人工掘进三种方式。一般山岭隧道最常用的是钻眼爆破掘进。（1)基本原则是:在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并尽量提高掘进速度。(2）开挖方法隧道开挖方法实际上是指开挖成形方法。按照开挖断面分布情形来分，可分为：全断面开挖法:按设计开挖断面一次开挖成形。台阶开挖法：一般将设计断面分为上半断面和下半断面两次开挖成型。分部开挖法：将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，也可称导坑超前开挖。常用的有上下导坑超前开挖法,上导坑超前开挖法;单侧壁导坑超前开挖法等。2.3。2初期支护（1)概念：隧道开挖后，在围岩稳定能力不足时,需加以支护才能使其进入稳定状态，

6、称为初期支护.简而言之，初期支护是为了解决隧道在施工期间的稳定和安全的工程措施。（2)支护形式：主要采用锚杆和喷射混凝土来支护围岩。（3)工程特点:灵活性:喷锚支护是由喷射混凝土、锚杆、钢筋网等支护部件进行适当组合的支护形式,既可以单独使用，也可以组合使用.其组合形式和支护参数可以根据围岩的稳定状态，施工方法和进度,隧道形状和尺寸等加以选择和调整.既可以用于局部加固,也可整体加固；既可以一次完成也可分次完成。及时性：喷锚支护能在施作后迅速发挥作用。表现在时间上,喷射混凝土和锚杆都具有早强性能,需要时就能起作用；表现在空间上，喷射混凝土和锚杆可以最大限度紧跟开挖施工，甚至可以利用锚杆进行超前支护

7、。密贴性：喷射混凝土能与坑道周边的围岩全面、紧密地粘结，因而可以抵抗岩块之间沿节理的剪切和张裂。深入性:锚杆能深入围岩体内部一定深度，对围岩起约束作用.柔 性：锚喷支护属于柔性支护，可以较便利地调节围岩变形，允许围岩作有限的变形,允许围岩塑性区有适度的发展，以发挥围岩的自承能力。封闭性：喷射混凝土能全面及时地封闭围岩，不仅阻止洞内潮气和水对围岩的侵蚀作用，减少膨胀性岩体的潮解软化和膨胀，而且能够及时有效地阻止围岩变形，使围岩较早地进入变形收敛状态。（4） 锚喷支护的作用和效果1表1锚喷支护的作用和效果锚杆的作用和效果支 承 围 岩：限制约束围岩变形,向围岩施压，使洞室内表面附近围岩保持三轴应力

8、状态，可制止围岩强度的恶化.加 固 围 岩:使围岩中，尤其是松动区中的节理裂隙、破裂面等得以联结，加大锚固区围岩强度，有助于裂隙岩体和松动区形成整体，形成“加固带”。提高层间摩阻力，形成“组合梁”:对水平或缓倾斜的层状岩,用锚杆群可把数层岩层连在一起，增大层理间摩阻力，形成“组合梁”。“悬吊作用:为防止个别危岩的掉落或滑落,用锚杆将其同稳定围岩联结起来。喷射混凝土的作用及其效果支 承 围 岩：喷层与围岩密贴，给围岩表面以抗力和剪力，防止围岩强度恶化；喷层本身的抗冲切能力阻止不稳定块体的滑塌.“卸载”作用：喷层属柔性可有控制地使围岩在不出现有害变形的前提下，进行一定程度的变形，从而使围岩“卸载”

9、。填平补强围岩：喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填充表面凹穴,有利于防止围岩松动，避免或缓和围岩应力集中。覆盖围岩表面：喷层直接粘贴在岩面，形成风化和止水的防护层,并阻止节理裂隙中充填物流失。阻止围岩松动：喷层可紧跟掘进进程，早期强度较高，能及时向围岩提供抗力,阻止围岩松动。分 配 外 力：通过喷层把外力传给锚杆、钢拱架等，使支护结构受力均匀分担.钢筋网及钢纤维的作用及其效果防止收缩裂隙或减少裂隙数量和限制裂缝宽度。提高支护的抗震能力.使喷层应力得到均匀分布,改善变形性能，增强锚喷支护的整体性。增强喷层的柔性.提高喷层所承受剪力和拉力。加强限制围岩变形。作为超前支护的后支点。承受部分松弛荷载。

10、2。3.3量测监控量测监控是新奥法重要的一个环节.通过对地下工程的现场量测来监测围岩和支护的稳定性，并应用现场量测结果修正设计和指导施工，始自50年代。近年来，现场量测又与工程地质、力学分析紧密配合，正在逐渐形成一整套监控设计的原理和方法,较好地反映和适应地下工程的动态变化规律。根据公路隧道施工技术规范（JTJ04294）规定的应测项目如下:表2隧道现场应测项目及量测方法序号项目名称方 法 及工 程布 置量测间隔时间1-15天1630天1-3个月大于3个月1地质和支护状况观察岩性、结构面产状及支护裂缝观察或描述；地质罗盘等开挖后及初期支护后进行每 次 爆 破 后 进 行 2周边位移各种类型收敛

11、计每1050米一个断面，每个断面23对测点12次/天12次/天12次/周13次/月3拱顶下沉水准仪、水准尺钢尺或测杆每10-50米一个断面1-2次/天12次/天12次/周1-3次/月4锚杆或锚索内力及抗拔力各类电测锚杆、锚杆测力计及拉拔器每10米一个断面，每个断面至少三根锚杆 此外，规范还规定了地表下沉、围岩体内位移、围岩压力、钢支撑内力及外力、围岩弹性波测试等七项选择项目。表3隧道现场选测项目及量测方法序号项目名称方 法 及工 具布 置量测间隔时间115天1630天13个月大于3个月1地表下沉水准仪、水准尺每5至50米一断面，每断面至少7个测点开挖面距量测断面2B时，1-2次/天；开挖面距量

12、测断面5B时,1次/天；开挖面距量测断面5B时，1次/周;（B为隧道开挖宽度）2围岩体内位移洞内测孔中安置单点、多点杆式或钢丝式位移计每5100米一个断面,每个断面2-11个测点12次/天12次/天12次/周13次/月3围岩压力及两层支护间压力各种类型压力盒每代表性地段一个断面,每断面15-20个测点12次/天1次/2天12次/周13次/月4钢支撑内力及外力支柱或其它测力计每10排拱架支撑设一对测力计12次/天1次/2天12次/周13次/月5支护和衬砌内应力、表面应力及裂缝测量各种混凝土内应变计、应力计、测缝计每代表性地段一个断面,每断面11个测点1-2次/天1次/2天1-2次/周13次/月6

13、围岩弹性波测试各种声波仪及配套探头在代表性地段设置2。3.4二次支护隧道设计规范中对复合式衬砌明确规定了“相对收敛速度小于0.070.15mm/d，当初期支护施作后围岩变形基本稳定为达到最大变形量80-90%方可进行二次衬砌。”2在初期支护帮助围岩达成施工期间的初步稳定基础上，二次支护提供安全储备或承受后期围岩压力;它与初期支护一起组成复合式衬砌。施工方法:按照现代支护理论和新奥法施工原则，作为安全储备的二次支护是在围岩或围岩加支护稳定后进行的。此时隧道已成形,因此多采用顺作法,即由上下到上，先墙后拱顺序连续灌注.在隧道纵向则需分段进行，分段长度一般为912米。二次支护多采用模筑混凝土作为内层

14、衬砌。3 传统矿山法施工程序、原则及技术要点传统的矿山法是人们在长期的施工实践中发展起来的。它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成型后,逐步将临时支撑换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法.3。1施工程序图2传统矿山法施工程序图施工准备确定施工方案备开挖临时支撑检查是否需 加 强检查是否可 撤 换整体式厚衬砌竣工3。2施工原则可归纳为“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。少扰动：是指在进行隧道开挖时，尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间，这与新奥法要求是一致的.采用钢支撑，可以增大一次开挖断面跨度，减少分步次数，从而减少对围岩的扰动次数.早支撑:是指开挖后

15、应及时施作临时构件支撑,使围岩不致因变形松弛过度而产生坍塌失稳,并承受围岩松弛变形产生的压力早期松弛荷载。定期检查支撑的工作状况，若发现变形严重或出现损坏征兆,应及时增设支撑予以加强。慎撤换：是指拆除临时支撑而代之永久性模注混凝土衬砌时要慎重，要防止撤换过程中围岩坍塌失稳.每次撤换的范围、顺序和时间要视围岩稳定性及支撑的受力状况而定.若预计到不能拆除,则应在确定开挖断面大小及选择支撑材料时就予以研究解决。快衬砌:是指拆除临时支撑后要及时修筑永久性混凝土衬砌，并使之尽早承载参与工作.按衬砌的施作顺序分为先墙后拱法和先拱后墙法。3。3技术要点3。3。1开挖可采用全断面法、台阶法或导坑超前法。3.3

16、.2临时支撑（1)材料及结构形式：可用圆木或钢材,但以工字钢、旧钢轨为常用。木支撑可以构成矩形或扇形支撑，但木支撑对隧道断面形状的适应性较差、易损坏且耐久性较差，需要在模筑混凝土衬砌时拆除,麻烦且不安全，目前已很少采用。钢支撑主要用型钢或钢筋加工成拱形支撑，可较好适应隧道断面形状的要求，且具有较大的承载能力和很好的耐久性，可留在混凝土衬砌背后或浇注在其中。施工简便、安全。(2）临时支撑的构造接头：钢支撑的接头常用端板或夹板栓接;锲块：锲入支撑与岩层之间，增加支撑与围岩的接触点；垫板：钢支撑下端断面较小,增加支撑面积，必要时设混凝土基座或纵向托梁；背板：对于软弱破碎围岩，为阻止各榀支撑间围岩掉块

17、、坍塌，采用在支撑之间加设纵向背板;纵向联系：为保证支撑的纵向稳定性，各榀支撑间应设足够的纵向联系.3.3。3整体式衬砌隧道永久性模筑混凝土衬砌，其厚度、刚度较大，所以相对复合式衬砌称为整体式衬砌。施工时应注意以下几点：（1)模筑混凝土衬砌时，若需拆除临时支撑应慎重进行，以免围岩坍塌失稳。若不必拆除或不能拆除临时支撑,则可将其留在衬砌背后或浇注混凝土中，但原则上只允许钢构件留在混凝土中;(2)衬砌背后空隙较多，尤其在拱部有较多背板未拆除时，对衬砌的受力状态不利。应在衬砌混凝土达到一定强度后进行压浆处理。浆液材料多采用单液水泥浆。(3）整体式衬砌的拆模时间，一般应符合下列要求：a.不承受外荷载的

18、拱、墙，应在混凝土强度达到5。0MPa或拆模时混凝土表面和棱角不致被损坏，并能承受自重时方可拆模。b。承受围岩压力较大的拱、墙,应在封口混凝土强度达到设计强度的100时方可拆模。c。承受围岩压力较小的拱、墙，应在封口混凝土强度达到设计强度的70时方可拆模。3.3.4量测隧道设计规范中对复合式衬砌明确规定了“相对收敛速度小于0.07-0.15mm/d，当初期支护施作后围岩变形基本稳定为达到最大变形量80%90%方可进行二次衬砌。”8而对整体式衬砌临时支护的隧道无任何要求说明。但支护时间、支护刚度是保证围岩支护稳定性的关键，而合理的支护时间、支护刚度是根据围岩应力大小、分布及变形情况来确定，这些只

19、能通过现场量测来获得。在整体式衬砌隧道中，发现异常及时增加支护刚度，改变施工方案很重要，尤其是浅埋、地质不良的隧道。许多整体式衬砌隧道出现塌方、冒顶的原因，与没有进行量测有很大关系。34 总结4.1理论基础传统矿山法的理论基础为20年代提出的“松弛荷载理论”，其核心内容是:稳定的围岩有自稳能力，不产生荷载;不稳定的岩体则可能可能坍塌，需要用支护结构予以支撑。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。它类似于地面工程考虑问题的思路。代表人物有泰沙基、普氏等。新奥法的理论基础为50年代提出的“岩承理论”, 其核心内容是：围岩稳定是岩体自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失

20、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。代表人物有腊布希维兹、米勒、卡斯特奈等。前一种理论更注意结果和对结果的处理,洞室结构设计采用荷载结构模式；后一种理论则更注意过程和对过程的控制,对围岩自承载能力充分利用，将支护结构与围岩视为统一的力学体系。4。2对围岩的认识及洞室支护手段传统矿山法，只将围岩视为被挖去的岩体,新奥法则把围岩视为承载单元，是围岩支护体系的一部分，需尽可能地保护，发挥其自承作用。传统矿山法施工各工序相互联系较密切，干扰较大.应注意统一组织和协调，处理好开挖与开挖、开挖与支撑、支撑与衬砌、开挖与衬砌之间的相互关系。若围岩较稳定或支撑

21、条件较好，应尽量将各工序沿隧道纵向展开,以减少相互干扰,保证施工安全和施工进度。新奥法所依赖的是喷锚支护技术。与传统的钢木构件支撑技术相比，不仅是手段的不同，更重要是工程概念的不同，是人们对隧道、地下工程问题的进一步认识和理解。4。3发展与展望传统矿山施工法所采用的钢木构件支撑类似地上的“荷载-结构”力学体系。作为一种维持坑道稳定的措施，是很直观和奏效的，也易于理解和掌握。这种方法在不便于采用锚喷支护的隧道中，或处理塌方等应用较多。但衬砌的设计和实际工作状态难以一致，临时支撑也存在很多缺陷，限制了这种方法的发展和应用。在一些文献中强调新奥法是一种“概念”、“哲学”、“原则”或“途径”，而不是一

22、种固定不变的具体施工方法或技术。新奥法概念的内涵，米勒（1980年）曾归纳为22条，有的文献归结为10条4，也有的归结为7条5，但基本中心思想是调动和发挥围岩的自承能力。从这样一个原则出发，可以根据隧道工程具体条件灵活地选择开挖方法、爆破技术、支护形式、支护施作时机和辅助工法。至于对围岩变形的控制，根据不同情况，有时应强调释放，有时应强调限制。其目的都是为了保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力.新奥法的应用和发展导致隧道及地下洞室工程理论进入到现代理论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下工程实际，即设计理论施工方法结构体系的一致.运用新奥法原则可以将一般用于山岭隧道的矿山法的应

23、用范围拓展到在软弱围岩，甚至于在第四系地层中的浅埋市政隧道以取代传统的明挖法或盾构法。在中国，这种方法称之为“浅埋矿山法”。中国工程师从欧洲引进了新奥法,并且结合中国的情况对新奥法及其相关技术,诸如支扩手段，量测和监控技术等作了进一步的开发。作为新奥法的一项重要背景技术的喷混凝土在中国已经被广泛使用。同国际上的情况一样，为了解决长期以来困扰着人们的粉尘污染环境，回弹严重以及混凝土品质的不均匀性等问题，正在大力推行湿喷工艺.最近由铁道科学研究院西南分院开发了一种“转子活塞型的新型喷射机,这种机型采用湿喷工艺，即往机器中加入按配合比制备好的成品混凝土拌和料,但物料输送又区别于一般的泵送式湿喷机,采

24、用稀薄流输送方式。因此机器结构紧凑，使用方便。目前已在国内推广6.当前新奥法在实际工程应用中还存在一些问题:光面爆破技术未得到较好应用、锚杆作用未得到充分发挥、喷射混凝土施工质量不高、施工机具不配套、监测不及时甚至不监测等问题5。目前我国隧道施工水平还不能完全机械化，要求每座隧道按照新奥法施工是不现实的。可在大型隧道中充分挖掘围岩潜力，采用新奥法施工，在中小型隧道中采用喷锚支护、减薄型衬砌，最大限度应用新奥法的思想.参考文献：1 于书翰、杜谟远主编。隧道施工.人民交通出版社2 公路隧道施工技术规范（JTJ042-94)3 王群选.锚喷支护、新奥法推广应用中的几个问题。地下工程2000年11月4

25、 杨哲峰、高勇.地下隧道新奥法施工综述.水利规划与设计 2003年第四期5 陈建平、朱首军。新奥法的实质与存在的问题.河港工程2002年第一期6 王建宇。隧道工程的技术进步7 锚杆喷射混凝土支护技术规范（GBJ86-85）8 新奥法设计施工指南（草案）9 藏丹、张兴彦。推广新奥法之我见 铁道勘测与设计 1996年第三期The comparison of two kinds of common subterranean tunnels construction methordsWang Bo，Chen Xi(Engineering Institute of Engineering Corps,

26、PLA Univ。 ofSci. & Tech. , Jiangsu Nanjing 210007,China）Abstract：Introduce two kinds of methords of common subterranean tunnels construction： New Austrian Tunnelling method and traditional subterranean tunnels construction methord。 Compare with the two methords.Simply discuss the developing trends o

27、f them。 Key words:NATMsubterranean tunnel tunneling engineering in-field monitoring本人 /通讯地址：南京海福巷1号研究生4队 /电子邮箱：02580821697 wbo5503sina。com。cn作者简介： 王波（1980。10）男硕士从事岩土工程专业方面的研究隧道施工6种方法-隧道开挖及出碴运输 北雪编辑 来源： 中国铁路网 更新时间：2009-1019（一)全断面法1 施工工艺全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，再施作做衬砌的施工方法。其施工流程可参照图1。图1 全断面法开挖施工流程图2 施工要点

28、(）施工时应配备钻孔台车或台架及高效率装运机械设备，以尽量缩短循环时间，各道工序应尽可能平行交叉作业，提高施工进度;(）使用钻孔台车宜采用深孔钻爆，以提高开挖进尺；(）初期支护应严格按照设计及时施做。（）为控制超欠挖，提高爆破效果，有条件时可采用导洞超前的方法进行全断面开挖。（二)台阶法1 施工工艺台阶开挖法是将隧道设计断面分两次或三次开挖，其中上台阶超前一定距离后，上下台阶同时并进的施工方法。其施工流程可参照图2、3。图2 台阶法开挖断面示意图图3 台阶法开挖施工流程图2 施工要点：（）根据围岩条件，合理确定台阶长度,一般应不超过1倍洞径,以确保开挖、支护质量及施工安全;（）台阶高度应根据地

29、质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定。（）上台阶施作钢架时，应采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形；（)下台阶应在上台阶喷射混凝土达到设计强度70以上时开挖.当岩体不稳定时,应采用缩短进尺,必要时上下台阶可分左、右两部错开开挖，并及时施做初期支护和仰拱.（）施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题,下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。（）上台阶开挖超前一个循环后，上下台阶可同时开挖。(三）环形开挖预留核心土法1 施工工艺：环形开挖预留核心土法是在上部断面以弧形导坑领先,其次开挖下半部两侧,再开挖中部核心土的方法，其施工流程可参照图4、5。 2 施工要点:（)环形开挖每循

30、环长度宜为0.51m；（）开挖后应及时施作喷锚支护、安装钢架支撑或格栅支撑，每两榀钢架之间应采用钢筋连接,并应加锁脚锚杆,全断面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过30m;(）预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求；（）当地质条件差，围岩自稳时间较短时，开挖前应在拱部设计开挖轮廓线以外，进行超前支护；（）上部弧形,左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开35m进行平行作业。图4环形开挖留核心土法图5 环形开挖留核心土法施工流程图(四)中隔壁法（CD法）1 施工工艺中隔壁法（CD法)是将隧道分为左右两大部分进行开挖，先在隧道一侧采用台阶法自上而下分层开挖,待该侧初期支护完成，且喷射混凝土达到设计强度7

31、0以上时再分层开挖隧道的另一侧，其分部次数及支护形式与先开挖的一侧相同。其施工流程可参照图6.2 施工要点:(）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺,减小应力集中；（）各部的底部高程应与钢架接头处一致；（）每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定；（）后一侧开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合；图6 中隔壁法施工流程图（）左、右两侧洞体施工时，纵向间距应拉开不大于15m的距离；（）中隔壁宜设置为弧形，并应向左侧偏斜1/2个刚拱架宽度；（）在灌注二次衬砌前，应逐段拆除中隔壁临时支护，拆除时应加强量测，一次拆除长度一般不宜超过15m，拆除后及时施工仰拱.（五）交叉中隔壁法（CRD法)1

32、 施工工艺交叉中隔壁法（CRD法)仍是将隧道分侧分层进行开挖，分部封闭成环。每开挖一部均及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁、安装底部临时仰拱。一侧超前的上、中部，待初期支护完成且喷射混凝土达到设计强度70以上时再开挖隧道的另一侧的上、中部,然后开挖一侧的下部，最后开挖另一侧的下部，左右交替开挖.其施工流程可参照图7。图7 交叉中隔壁法施工流程图2 施工要点：（）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺,减小应力集中；（）每一部的开挖高度应根据地质情况及隧道断面大小而定；（）同一层左、右侧两部纵向间距不宜大于15m，同侧上下部纵向间距不宜大于8m;（）每一分部的临时仰拱应及时设置,步步成环,并尽量缩短

33、成环时间；（）中隔壁宜设置为弧形，并应向左侧偏斜1/2个钢拱架宽度；()中隔壁和中间临时仰拱在灌注二次衬砌前，应逐段拆除,拆除时应加强量测，一次拆除长度一般不宜超过15m。（六）双侧壁导坑法1 施工工艺双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑,及时施作导坑四周初期支护及临时支护，必要时施做边墙衬砌，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二台阶或三台阶开挖的方法.其施工流程可参照图8。图8 双侧壁导坑法施工流程图2 施工要点(）侧壁导坑形状应近似椭圆形，导坑断面宽度宜为整个断面的1/3；（）侧壁导坑、中央部上部、中央部下部错开一定距离平行作业；(）导坑开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早

34、封闭成环；（）侧壁导坑采用短台阶法开挖，左右侧壁导坑施工可同步进行；（）当全断面初期支护封闭成环后，量测显示支护体系稳定，变形很小时，方可拆除临时支护，但应及时施作仰拱并进行二次衬砌；(）临时支护拆除时应加强量测,一次拆除长度一般不宜超过15m。隧道掘进断层破碎带施工方法及工程实例-13级土木6班刘志明1308230231摘要：随着社会和科学技术的不断进步,隧道这种通过大山大河的方式被广泛的采用.遇到断层破碎带是隧道掘进的很大的问题，本文整理归纳了常见的断层处理技术并进行了相关的工程实例分析.关键词:隧道；断层；施工0 引言隧道围岩稳定是隧道掘进过程中非常重要的问题，尤其是在断层破碎带区段围岩

35、稳定性特别需要重视。本文简单分析了断层破碎带对围岩稳定性的影响，并根据国内几个不同的隧道断层施工实例的分析总结了隧道断层施工几种工艺。1断层破碎带对围岩稳定性的影响研究结果显示， 断层交会和断层归并复合很容易引起围岩失稳, 断层的其他要素如风化程度、断层走向与隧道中线走向的夹角对围岩稳定性影响也很大【1】。断层交会对隧道围岩稳定性的影响最大， 因为其与单一式断层相比， 明显扩大了断层的规模, 增加了断层的裂隙、空隙的密度,增大了裂隙、空隙, 从而降低了破碎岩石、角砾的胶结程度和黏着力。另外， 由于断层交会复合为不同走向断层相交， 所以其对围岩稳定性的影响程度比断层归并复合还要大很多.2 断层施

36、工技术在隧道开挖施工过程中,断层及其破碎带的难度特别大，是非常容易出事故的地段。在高速公路、铁路隧道等大量施工中经常面临断层的处理问题。在隧道掘进的过程中要进行超前地质预报，准确定位断层破碎带的位置,提前采取措施，解决或降低断层破碎段的不良影响.主要措施有：通过超前帷幕注浆固结岩体，并封堵地下水通道;施做超前小导管和超前大管棚等超前预支护措施，加固围岩；采用短进尺、短台阶的开挖方法,并预留变形量;增强初期支护的强度，并及时封闭成环;二次衬砌加强。 在施工技术上，我们需要注意几点要求: 1超前小管棚施工 在破碎的松散的岩体中超前钻孔，打入小导管,这个小导管采用的是每根4m的长度,一端加工成尖锥形

37、，而另一端要设置4排孔眼，这有利于小导管将浆液推进和渗入破碎岩体。为了防止浆液从其它的孔眼中溢出来，注浆前要把那些孔眼都安装止浆塞，顺序是先从两侧拱脚向拱顶.而且注浆时要把孔眼之间相隔开，不可以连续的注浆，从而达到固结效果，又能控制注浆量. 2隧道的开挖 隧道开挖技术是断层破碎带施工过程中必须注意的关键技术，洞口开挖可以选择机械施工，而对于洞身开挖可以选择简易自拼装台车钻眼，配以多段毫秒雷管，并在周边眼选择专用导爆管,以提高光面爆破效果。对于隧道出碴，可以选择装载机，配以自卸汽车,而二次衬砌混凝土浇筑选择12米长大模板台车，混凝土集中在混凝土拌和站拌制,由混凝土运输车专门运输，并泵送入模。另外

38、，对于边侧沟施工，可以选择组合钢模板。在隧道开挖时，由于需要考虑多方面的因素,合理选择适当的开挖方法，主要的开挖方法有以下几种： 第一，全断面开挖法。这是指将整个隧道开挖断面一次钻孔、一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖法。全断面法实用于1到3级硬岩地层和2级软岩地层。 第二,台阶法施工.是将结构断面分成两个或几个部分具有上下断面两个工作面或多个工作面，分布开挖。它的特点是灵活多变、适用性强，有足够的作业空间和较快的施工速度，能较早地使支护闭合,有利于开挖面的稳定性和控制其结构变形及由此引发的地面沉降。它分为正台阶上下两部分步开挖法;正台阶分步开挖留核心土法,适用于较差的地层；中隔墙台阶法

39、开挖，一般用于工作面地层自稳能力较差，上台阶开挖后拱脚支撑在未开挖岩体上的自稳时间较短且开挖断面跨度较大时。 第三，台阶开挖法。台阶开挖时要注意台阶长度要适当。要根据初期支护形成闭合断面的时间要求,围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短，及上班断面施工时开挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求来确定选用长台阶、短台阶或是微台阶.还要注意解决好上下半断面作业的相互干扰问题,尤其是短台阶干扰较大，要注意作业组织，对于长度较短的隧道，可将上半断面贯通后，在进行下半断面施工。 第四，侧壁导坑法。它分为单侧壁导坑法和双侧壁导坑法.单侧壁导坑法是指在隧道断面一侧先开挖一导坑，并始终超前一定距离，再开挖隧道

40、断面剩余部分,变大跨断面为小跨断面的隧道开挖方法.适用于地层较差、断面较大的隧道。为了稳定工作面,须采用超前大管棚、超前锚杆等辅助施工措施进行超前加固。一般采用人工开挖法、人工和机械配合开挖法的等。 第五，台阶七步法。跟台阶法相似，这是在洞身开挖时使用的，是指在隧道开挖过程中，分七个开挖面，然后分部同时支护,形成支护整体，缩短作业循环时间，形成开挖及施作初期支护，混凝土仰拱紧跟下台阶及时施作构成稳固的初期支护体系。 3锚喷初期的支护 在选择系统锚杆时，必须选择一定规格的，不论是纵向还是环向，其间距都应控制在100cm左右，采用梅花形布置，并对拱墙设置钢格栏。 4监控量测 在初期的支护完成后,对

41、于隧道的拱顶、拱脚及周围的边墙的内轨顶面要进行水平收敛量测和进行拱顶下沉。3 具体施工案例 隧道破碎带施工方法很复杂，但不同的工程中又有相同的地方。在此仅较详细地介绍两个案例,其他的仅就其不同点进行分析.3。1 靠椅山隧道工程3.1。1工程概况靠椅山隧道位于京珠高速公路粤北甘塘至翁源段,设计为分离式双向六车道隧道,隧道横穿靠椅山东北段，右线长2949m，设计最大开挖净宽为17。 4m,最大开挖高度12. 24m,最大开挖面积165. 45m2。为国内跨度最大的公路隧道之一。靠椅山隧道出口右线YK147+ 230 YK147+ 156段设计中，隧道经过的地层岩石主要为弱风化和微风化变质砂岩,厚层

42、夹薄层块状结构,为软弱结构层,局部碎裂，易沿层理分离，完整性及稳定性较差,基岩裂隙水发育.洞顶有二条溪流通过,常年流水，小溪地表水可全部渗入洞内。开挖中，局部呈褶皱压碎镶嵌结构,断层属正断层，其间夹强风化泥质页岩，遇水软化，岩体稳定性差。拱部左半部为黄褐色不规则体，钻孔探测，有黄泥水成股涌出,判断为破碎带。地下水大量渗入洞内,日涌水量1440m3 /d左右。3。1。2 施工方案参考国内外类似大跨度隧道工程实例,针对靠椅山隧道断裂破碎带的特点及工期要求，在施工中，采用超前小导管预注浆加固拱部软弱体的多台阶、全断面开挖施工.上半断面在支护环的保护下,领先开挖，形成伞形结构。在超前小导管注浆支护下,

43、形成预先堵水加固围岩，达到止水并在工作面周围形成一个承载壳- 地层自然拱。3。1.2.1小导管超前支护预注浆【2】 ( 1）超前小导管采用外径42mm，壁厚3. 5mm热扎无缝空心钢管，钢管前端呈坚锥状(尾部穿过工字钢腹板开孔孔口)管壁四周钻6mm压浆孔,尾部1m不设压浆孔,单根管长3。 8m。 ( 2)超前小导管的布置及参数: 其尾部穿过初支中采用腹板开孔的I18# 工字钢，纵向间距1. 0m，环向间距40cm,以14外倾角布设于拱部150范围内. （ 3）注浆参数及压浆方案的确定。综合考虑到凝胶时间，结合岩体围岩松散程度与抗压强度、工程成本、施工操作,以往验证及现场实验,注浆决定采用水泥、

44、水玻璃双液浆； 水泥与水玻璃体积比1: 0. 5,水泥浆水灰比1：1,水玻璃浓度控制为35Be,模数取2。 4；单孔注浆量由浆液扩散半径及围岩的孔隙率确定. （ 4)止浆盘设计: 在洞内掌子面施作超前小导管的周围1。 5m范围内喷C20混凝土25cm厚,做止浆盘。采用麻丝胶泥孔口止浆。 （ 5)主要材料及机具设备: 主要材料为425# 普通硅酸盐水泥,水玻璃,磷酸氢二钠; 主要机具为注浆泵( ZTGZ60 /50型双液注浆泵） ,立式灰浆搅拌机，孔口混合器及其它设备(自制） ,孔口管及注浆管。3.1。2.2施工效果 由量测结果知，围岩在开挖后即产生变形，随着掘进的推进，位移逐渐增大，在整个断面

45、开挖后,曲线逐渐出现缓和，慢慢趋于稳定。拱顶下沉最大29mm，周边位移最大21mm。从变形情况可以看出，施工方案合理、科学,支护参数及时有效.3.2 洞子崖隧道3。2。1 工程概况 包西铁路洞子崖隧道位于陕西省澄城县洞子崖村东南侧, 西延至铁路洞子崖车站左前方。隧道为DK683 +062 DK684 +385段， 全长1323m， 为双线铁路隧道， 全隧道位于直线地段, 洞内线路为5。4的单面下坡, 开挖最大高度为12.1m, 最大宽度为14。7m， 最大开挖断面积为143。65m2.洞子崖隧道DK683 +938 DK684 +076段属杜康沟断层破碎带， 其中DK683 +938 DK684 +004段为浅埋段, 隧道埋深浅、围岩较破碎, 施工中易出现拱顶下沉、水平收敛、坍塌等现象.全隧道采用一个工作面由出口向进口方向掘进。3.2.2施工方案 洞子崖隧道杜康沟断层地段多为断层泥砾， 岩体呈角砾松散结构， 属级围岩， 该断层带最小埋深为18m， 施工中易出现拱顶下沉、水平收敛、坍塌等