《隧道施工技術(shù)》教材配套PPT課件,隧道施工技術(shù),隧道,施工,技術(shù),教材,配套,PPT,課件 隧道施工技術(shù)模塊模塊3 3 隧道施工方法隧道施工方法3.3山嶺隧道的開挖方法3.1 隧道工程施工概述3.2新奧法3.4洞口施工和明洞施工3.5淺埋暗挖法3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 隧道工程施工的特點3.1.1隧道工程施工的特點是：隱蔽性大，作業(yè)的循環(huán)性強，作業(yè)空間有限，作業(yè)的綜合性強，施工是動態(tài)的，作業(yè)環(huán)境惡劣，作業(yè)的風(fēng)險性大，氣候影響小。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 隧道施工由多種作業(yè)構(gòu)成，開挖、支護、出碴運輸、通風(fēng)及除塵、防水及排水、供電、供風(fēng)、供水等作業(yè)缺一不可。任何一項作業(yè)做不好都會影響全局。隧道施工的綜合性很強，這就要求工程技術(shù)人員及工程管理者必須有良好的施工管理和施工組織經(jīng)驗，這樣才能使工程有序、快速地進展。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 隧道施工方法的選擇3.1.2 隧道施工方法的選擇主要根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、埋深大小、斷面形狀及尺寸、長度、襯砌類型、隧道的使用功能、施工技術(shù)條件、施工技術(shù)水平及工期要求等因素綜合考慮研究確定。因此，隧道施工方法的分類并不是絕對的，選擇施工方法時，要按實際情況而定，所選擇的施工方法應(yīng)體現(xiàn)出技術(shù)先進、經(jīng)濟合理及安全適用的要求。根據(jù)隧道穿越地層的不同情況和目前隧道施工方法的發(fā)展，隧道施工方法的分類如圖3-1所示。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述圖圖3-13-1隧道施工方法的分類隧道施工方法的分類3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 隧道工程建筑都是在應(yīng)力巖（土）體中開拓的地下空間，在選擇施工方法時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體地下工程的各方面條件綜合考慮，選擇最經(jīng)濟、最理想的設(shè)計和施工方案，甚至是多種方案的綜合應(yīng)用，因而這是一個受多種因素影響的動態(tài)擇優(yōu)過程。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 掘進機法包括隧道掘進機（tunnel boring machine，TBM）法和盾構(gòu)掘進機法。前者應(yīng)用于巖石地層，后者則主要應(yīng)用于土質(zhì)圍巖，尤其適用于軟土、流沙、淤泥等特殊地層。沉管法、明挖法等則是用來修建水底隧道、地下鐵道、城市市政隧道及埋深很淺的山嶺隧道。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 從目前的工程實際出發(fā)，在今后很長一段時期內(nèi)，礦山法仍然是修建山嶺隧道的主流方法，是其他方法不可代替的。目前，山嶺公路隧道施工多采用新奧法。隧道施工過程和方法是多種多樣的，目前經(jīng)常采用的礦山法大致有全斷面法、臺階法和分部開挖法三大類，是按開挖隧道的橫斷面分部情況來分類的，是指隧道開挖成形的方法。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 在施工實踐中，采用最多的方法是臺階法，其次是全斷面法。在大斷面隧道中，單側(cè)壁導(dǎo)坑（中隔壁法）和雙側(cè)壁導(dǎo)坑（眼鏡法）采用較多，由于施工機械的開發(fā)和輔助工法的采用，施工方法更多地采用全斷面法，特別是有全斷面法與超短臺階法結(jié)合發(fā)展的趨勢。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 隧道施工的相關(guān)概念3.1.3（1）隧道施工（2）隧道施工過程 隧道施工是隧道及地下硐室的施工方法、施工技術(shù)、施工管理的總稱。隧道施工過程是指在地層內(nèi)挖出土石，形成符合設(shè)計斷面的坑道,進行必要的支護和襯砌，控制坑道圍巖變形，保證隧道施工安全和長期安全使用的過程。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述（3）隧道施工技術(shù) 隧道施工技術(shù)主要研究解決各種隧道施工方法所需的技術(shù)方案和措施（如開挖方法、掘進、運輸、支護、襯砌施工方案和措施），隧道穿越特殊地質(zhì)地段（如膨脹土、黃土、溶洞、塌方、流沙、高地溫、巖爆、瓦斯地層等）時的施工手段，隧道施工過程中的通風(fēng)、防塵、防有害氣體、照明、防排水、高壓風(fēng)和高壓水供給的方式和方法，對圍巖變化的量測監(jiān)控方法。（4）隧道施工管理 隧道施工管理主要是解決施工組織設(shè)計（如進度控制、材料供應(yīng)、勞動力及機具安排等）、經(jīng)濟管理等問題。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 隧道施工的基本理念3.1.4（1）愛護圍巖。（2）“內(nèi)實外美”。（3）重視環(huán)境。（4）動態(tài)施工。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 山嶺隧道的常規(guī)施工方法3.1.5 從隧道工程的發(fā)展趨勢來看，鉆爆法仍將是今后山嶺隧道最常用的開挖方法。在礦山法中，坑道開挖后的支護方法大致可以分為鋼木構(gòu)件支承和錨桿噴射混凝土支護兩類。作為施工方法，人們習(xí)慣上將鉆爆開挖加鋼木構(gòu)件支承的施工方法稱為傳統(tǒng)的礦山法；而將采用鉆爆開挖加錨桿噴射混凝土支護的施工方法稱為現(xiàn)代礦山法或鉆爆法。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述傳統(tǒng)的礦山法傳統(tǒng)的礦山法1.傳統(tǒng)的礦山法是人們在長期的施工實踐中發(fā)展起來的，它是采用鑿眼爆破，以木或鋼構(gòu)件作為臨時支承，待隧道開挖成形后，逐步將臨時支承換下來，而用整體式襯砌作為永久性支護結(jié)構(gòu)的施工方法。鋼構(gòu)件對坑道的形狀適應(yīng)性很強，但存在撤換時不安全，若不撤換成本高，以及與圍巖非面接觸支承等缺點。目前，其已經(jīng)不再使用。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述現(xiàn)代礦山法現(xiàn)代礦山法2.隨著隧道工程理論及施工工藝的不斷發(fā)展，人們逐漸認識到隧道是圍巖和支護的組成體系，應(yīng)充分地保護圍巖，發(fā)揮圍巖的自身承載能力，維護圍巖的穩(wěn)定性；隧道設(shè)計和施工與隧道圍巖條件密切相關(guān)，只有充分掌握隧道的圍巖條件，才能進行合理的隧道設(shè)計與施工。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述公路隧道洞身掘進的施工方法公路隧道洞身掘進的施工方法3.公路隧道洞身掘進的施工方法是指對坑道設(shè)計斷面內(nèi)巖體、土體的破碎及挖除的方法。目前，常見的掘進方式有鉆眼爆破掘進、掘進機掘進和人工掘進三種方式。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述1 1）鉆眼爆破掘進）鉆眼爆破掘進 鉆眼爆破掘進是山嶺隧道工程中最常見的掘進方式，它是利用鉆眼裝炸藥爆破場地范圍內(nèi)的巖體。鉆眼爆破掘進前，首先應(yīng)進行鉆爆設(shè)計，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、水文條件、開挖斷面、開挖方式、鉆眼機具、循環(huán)進尺、爆破材料和出碴能力等因素綜合考慮。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述2 2）掘進機掘進）掘進機掘進 掘進機掘進是采用裝在可移動式機械臂上的切削頭來破碎巖體，并挖除坑道范圍內(nèi)的巖體，可連續(xù)掘進，但只適用于軟巖及土質(zhì)隧道。單臂掘進機可以連續(xù)掘進，挖掘任意形狀和跨度的隧道，并且對圍巖的穩(wěn)定性影響較小，擾動破壞較少。常用的單臂掘進機是鐵盤式采礦機，挖斗式挖掘機和鏟斗式裝碴機也可以用于隧道掘進，其具有機動靈活，適應(yīng)能力較強等特點。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述3 3）人工掘進）人工掘進 人工掘進是采用十字鎬、風(fēng)鎬等簡易工具來挖除巖（土）體。人工掘進速度較慢，勞動強度很大。一般在不能采用爆破掘進的軟弱破碎圍巖和土質(zhì)隧道中，若隧道工程量不太大，工期要求不太緊，又無機械或不宜采用機械掘進，或處理長大隧道機械掘進中的局部小工作面時，則可以采用人工掘進。人工掘進施工中應(yīng)做好安全防護措施，并應(yīng)安排專人負責(zé)工作面的安全觀察。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 隧道工程設(shè)計與施工兩大理論3.1.6 在修建隧道和地下工程的實踐中，人們已普遍認識到，隧道及地下工程的核心問題是開挖和支護兩個關(guān)鍵工序，即應(yīng)如何開挖，才能更有利于圍巖的穩(wěn)定和便于支護；若需要支護時，又如何支護才能更有效地保證坑道穩(wěn)定和便于開挖。這是隧道及地下工程設(shè)計與施工中兩個相互促進又相互制約的問題。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 一種理論是20世紀(jì)20年代提出的松弛荷載理論，其核心內(nèi)容是穩(wěn)定的巖體有自穩(wěn)能力，不產(chǎn)生荷載；而不穩(wěn)定的巖體則可能產(chǎn)生坍塌，需要用支護結(jié)構(gòu)予以支承。這樣，作用在支護結(jié)構(gòu)上的荷載就是圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛并可能塌落的巖（土）體的重力。這種傳統(tǒng)理論的代表人物有泰沙基（KTerzaghi）和普氏（蘇聯(lián)學(xué)者MM普洛托季雅可諾夫）等人。它類似于在地面工程建筑中考慮問題的思路，至今仍被廣泛地采用。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 另一種理論是20世紀(jì)50年代提出的現(xiàn)代支護理論，或稱為巖承理論。其核心內(nèi)容是圍巖穩(wěn)定顯然是巖體自身有承載自穩(wěn)能力；不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是具有一個過程的，如果在這個過程中提供必要的支護或限制，則圍巖仍然能夠保持穩(wěn)定狀態(tài)。這種理論體系的代表人物有臘布希維茲（KVRabcewicz）、米勒菲切爾（Miller Fecher）、芬納塔羅勃（Fenner Talobre）和卡斯特奈（Kastener）等學(xué)者。這是一種比較現(xiàn)代的理論，它已脫離了在地面工程建筑中考慮問題的思路，而更加接近于地下工程建設(shè)實際。近半個世紀(jì)以來其已被廣泛認可、接受及推廣應(yīng)用，并且表現(xiàn)出了十分廣闊的發(fā)展前景。3.1 3.1 隧道工程施工概述隧道工程施工概述 顯然，松弛荷載理論更著重注意結(jié)果和對結(jié)果的處理；而巖承理論則更加注重過程和對過程的控制，即對圍巖自承載能力的充分利用。因此，兩大理論體系在原理和方法上各自表現(xiàn)出不同的特點，包括：認識、結(jié)構(gòu)力學(xué)等，詳見表3-1對兩大理論體系的比較說明。3.2 3.2 新奧法新奧法 新奧法的發(fā)展過程3.2.1 新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱。它是以控制爆破（光面爆破和預(yù)裂爆破等）作為開挖方法，以噴射混凝土、錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，動態(tài)修正設(shè)計參數(shù)和變動施工方法，充分發(fā)揮圍巖自承能力的施工方法。新奧法可以概括為控制爆破、錨噴支護、監(jiān)控量測三個方面的內(nèi)容，其核心是保護巖體，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。3.2 3.2 新奧法新奧法 在我國新奧法是20世紀(jì)70年代末開始被人們了解和接受的，并得到了迅速推廣。通過科研、設(shè)計、施工相結(jié)合，根據(jù)我國的特點成功應(yīng)用了新奧法，并取得了較多的經(jīng)驗，積累了大量的數(shù)據(jù)，新奧法在我國現(xiàn)已進入普遍推廣使用階段。目前，新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修建隧道的一種基本方法，技術(shù)效益顯著。事實證明，在隧道的設(shè)計和施工中采用新奧法，可以節(jié)省大量木材，改善施工條件，降低工程造價。同時，這種方法也為大型機械化施工提供了條件。若采用嚴格有效的施工檢測和管理措施，可使支護系統(tǒng)既經(jīng)濟合理，又安全可靠。3.2 3.2 新奧法新奧法3.2 3.2 新奧法新奧法 新奧法的理論基礎(chǔ)3.2.2 由于新奧法在隧道工程中的成功應(yīng)用，當(dāng)前其已被國內(nèi)外視為隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的重要方法。新奧法的理論基礎(chǔ)是最大限度地發(fā)揮圍巖的自承作用。以控制爆破、錨噴支護和量測技術(shù)為三大支柱的新奧法，有一套盡可能保護隧道圍巖原有強度，容許圍巖變形但又不致出現(xiàn)強烈松弛破壞，及時掌握圍巖和支護變形的動態(tài)隧道開挖與支護的原則，使隧道圍巖變形與限制變形的結(jié)構(gòu)支護抗力保持動態(tài)平衡，使施工方法具有很好的適用性和經(jīng)濟性。（1）圍巖是隧道結(jié)構(gòu)的主要承載部分，隧道開挖應(yīng)減小對圍巖的擾動，爆破設(shè)計要遵循最小能量（耗能）原則，實現(xiàn)對圍巖的最小擾動，保護圍巖的原始強度。（2）開挖后需對圍巖進行加固，以使圍巖在開挖卸載后不失去原有的強度，在隧道圍巖支護過程中應(yīng)盡量減少圍巖卸載位移的程度。（3）在隧道圍巖支護過程中，一方面允許圍巖有一定的位移，從而產(chǎn)生受力環(huán)區(qū)；另一方面又必須限制圍巖位移的程度以避免圍巖變形過大而產(chǎn)生嚴重松弛和卸載，即容許圍巖有可控制的變形。3.2 3.2 新奧法新奧法3.2 3.2 新奧法新奧法 （4）初期支護的主要作用不是用來承擔(dān)隧道圍巖所失去的承載力，而是保持圍巖的自承狀態(tài)，防止圍巖嚴重的松弛和卸載。應(yīng)及時進行初期支護，延時支護可能使圍巖在開挖后形成有害變形，造成圍巖局部破壞，不利于形成承力保護區(qū)。v （5）圍巖的自穩(wěn)時間，一方面通過對圍巖地質(zhì)條件的初步調(diào)查來評定，另一方面可通過在建造過程中量測隧道洞周的位移來評定。（6）噴射混凝土具有可填平凸凹面、與圍巖密貼等特點，使圍巖的受力條件不發(fā)生嚴重的應(yīng)力重分布，常被用來作為初期支護，必要時還要使用錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼拱架。（7）隧道開挖后應(yīng)及時閉合隧道斷面，在破碎和軟弱圍巖中需及時建造仰拱，以形成封閉結(jié)構(gòu)。（8）對整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全度評價和設(shè)計結(jié)構(gòu)需要加強的必要性及設(shè)計結(jié)構(gòu)剛度的減小，均應(yīng)根據(jù)建造過程中的應(yīng)力及變形狀態(tài)的測量結(jié)果來確定。（9）控制外源水壓和靜水壓力的手段是通過在外殼（必要時也在內(nèi)殼）上設(shè)置軟管及足夠的密封排水裝置來實現(xiàn)。3.2 3.2 新奧法新奧法3.2 3.2 新奧法新奧法 新奧法的核心在于充分發(fā)揮圍巖的自承作用。噴射混凝土、錨桿等起加固圍巖的作用，把圍巖看作是支護結(jié)構(gòu)的重要組成部分，并通過控制爆破、監(jiān)控量測，實行信息化設(shè)計和施工，有控制地調(diào)節(jié)圍巖變形，以最大限度地利用圍巖的自承能力。3.2 3.2 新奧法新奧法 新奧法的施工程序3.2.3 采用新奧法施工的公路隧道，應(yīng)視其規(guī)模、地質(zhì)條件及安全要求、施工方法，嚴格控制施工程序，不得有任何省略。新奧法的特征之一是采用現(xiàn)場監(jiān)控、量測信息指導(dǎo)施工，即通過對隧道施工中量測數(shù)據(jù)和對開挖面的地質(zhì)觀察等進行預(yù)測、預(yù)報和反饋。并以已建立的量測體系為基準(zhǔn)，對隧道施工方法（包括特殊的、輔助的施工方法）、斷面開挖步驟及順序、初期支護的參數(shù)等進行合理調(diào)整，以保證施工安全、坑道圍巖穩(wěn)定、工程質(zhì)量和支護結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性等。新奧法的施工程序如圖3-2所示。3.2 3.2 新奧法新奧法圖圖3-23-2新奧法的施工程序新奧法的施工程序3.2 3.2 新奧法新奧法 新奧法施工的基本原則3.2.4（4）緊封閉。（3）勤量測。（2）早噴錨。（1）少擾動。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 隧道施工就是要挖除坑道范圍內(nèi)的巖體，并盡量保持坑道圍巖的穩(wěn)定。開挖是隧道施工的第一道工序。在施工中，圍巖穩(wěn)定與否主要取決于圍巖本身的工程地質(zhì)條件，開挖方法對圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)有直接而重要的影響。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 隧道開挖的基本原則是在保證圍巖穩(wěn)定或減少對圍巖擾動的前提下，選擇恰當(dāng)?shù)拈_挖方法和掘進方式，并應(yīng)盡量提高掘進速度。一方面應(yīng)考慮隧道圍巖地質(zhì)條件及其變化情況，選擇能很好地適應(yīng)地質(zhì)條件及其變化，并能保持圍巖穩(wěn)定的開挖方法和掘進方式；另一方面應(yīng)考慮坑道范圍內(nèi)巖體的堅硬程度，選擇快速掘進，并減少對圍巖的擾動。暗挖法施工開挖方法包括全斷面法、臺階法、分部開挖法（單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法等）。應(yīng)根據(jù)隧道長度、斷面大小、結(jié)構(gòu)形式、工期要求、機械設(shè)備、地質(zhì)條件等，選擇適宜的開挖方案，并且所選的開挖方法應(yīng)具有很大的適應(yīng)性。當(dāng)改變開挖方法時，應(yīng)有過渡措施。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 全斷面法3.3.13.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法全斷面法的施工順序全斷面法的施工順序1.全斷面一次開挖法就是按照設(shè)計輪廓將斷面一次爆破成形，然后支護，再修筑襯砌的施工方法（見圖3-3）。圖圖3-33-3全斷面一次開挖法的開挖和支護順序全斷面一次開挖法的開挖和支護順序3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 全斷面一次開挖法的施工順序如下：（1）施工準(zhǔn)備工作完成后，使用鑿巖臺車全斷面一次鉆眼，并進行裝藥，連接起爆網(wǎng)路。（2）將鑿巖臺車后退到安全地點，引爆炸藥，開挖出整個隧道斷面。（3）進行通風(fēng)、灑水、排煙、降塵。（4）排除危石后，安設(shè)拱部錨桿和噴第一層混凝土。（5）用裝碴機將石渣裝入礦車或運輸機，運出洞外。（6）安設(shè)邊墻錨桿和噴混凝土，必要時可噴拱部第二層混凝土和隧道底部混凝土。（7）將鑿巖臺車再推進到下一個開挖斷面就位，開始下一個循環(huán)的鉆爆作業(yè)，進行下一輪循環(huán)。（8）在初次支護變形穩(wěn)定后，按施工組織中的規(guī)定日期澆筑二次襯砌。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法全斷面法的適用條件全斷面法的適用條件2.（1）圍巖自穩(wěn)性好，無地下水出露或出露量不大。（2）采用鑿巖臺車和高效率裝運機械設(shè)備配套作業(yè)的石質(zhì)隧道。（3）隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，否則采用大型機械設(shè)備的經(jīng)濟性差，根據(jù)經(jīng)驗，這個長度不應(yīng)小于1 km。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法全斷面法的優(yōu)點全斷面法的優(yōu)點3.（1）開挖斷面大，鉆爆施工效率高，可以采用深眼爆破的方法，掘進速度快。（2）施工工序少，互相干擾小，便于施工組織和施工管理。（3）坑道空間大，便于組織大型機械化施工，減輕工人的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，降低工程造價，施工速度快，質(zhì)量好。（4）坑道開挖一次形成，對圍巖擾動少，有利于圍巖的穩(wěn)定。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法采用全斷面法應(yīng)注意的事項采用全斷面法應(yīng)注意的事項4.（1）摸清開挖前方的地質(zhì)情況，加強對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的調(diào)查，對不良地質(zhì)情況要及時預(yù)報、量測，分析研究，隨時做好應(yīng)急措施（包括改變施工方法等），以確保施工安全和工程進度。（2）施工機械設(shè)備要配套，如鉆眼、裝碴等主要機械和相應(yīng)的配套機具在型號、規(guī)格尺寸、性能和生產(chǎn)能力上都要相互配合，這樣施工工作才能環(huán)環(huán)相扣，不致因彼此受到牽制而影響掘進進復(fù)。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 （3）加強各種輔助作業(yè)和設(shè)備的管理，如三管兩線（高壓風(fēng)管、高壓水管、通風(fēng)管、電力線和運輸路線）要保持良好的技術(shù)狀態(tài)。（4）在選擇支護形式時，應(yīng)根據(jù)圍巖類別和具體的工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、使用要求、埋置位置及施工條件等，通過工程類比和結(jié)構(gòu)計算綜合分析確定，必要時，可通過試驗、論證來確定。（5）應(yīng)加強和重視施工操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，使其能熟練掌握各種機械設(shè)備和推廣新技術(shù)，不斷提高工效，改進施工管理，這些直接關(guān)系到施工的效果。臺階開挖法3.3.23.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法臺階法的開挖方法臺階法的開挖方法1.圖圖3-43-4臺階開挖法圖示臺階開挖法圖示 臺階開挖法一般是將設(shè)計斷面分為上半斷面和下半斷面兩次開挖成形，如圖3-4所示。圖圖3-43-4臺階開挖法圖示臺階開挖法圖示3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 臺階法開挖便于使用輕型鑿巖機打眼，而不必使用大型鑿巖臺車。在裝碴運輸和襯砌修筑等方面，臺階法則與全斷面法基本相同。臺階法適用于級圍巖的中、小跨度隧道，級圍巖的中、小跨度隧道在采用了有效的預(yù)加固措施后也可采用臺階法開挖。當(dāng)然，、級圍巖也可以用臺階法。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 （1）相對于全斷面法來說，長臺階法一次開挖的斷面和高度都比較小，只需配備中型鑿巖臺車即可施工，而且對維持開挖面的穩(wěn)定也十分有利。（2）短臺階法可縮短支護結(jié)構(gòu)閉合的時間，改善初次支護的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值，短臺階法的適用范圍很廣，級圍巖都能采用此法，此法尤其適用于、級圍巖。（3）超短臺階法初次支護較全斷面法閉合時間更短，更有利于控制圍巖變形，尤其是上部開挖支護后，下部作業(yè)較為安全。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法臺階開挖法的特點臺階開挖法的特點2.（1）臺階開挖法具有較大的工作空間和較快的施工速度，但上下部作業(yè)會有相互干擾的影響。（2）臺階開挖法有利于開挖面的穩(wěn)定，尤其是上部開挖支護后，下部斷面作業(yè)就較為安全，但臺階法開挖增加了對圍巖的擾動次數(shù)，應(yīng)注意下部作業(yè)對上部穩(wěn)定性產(chǎn)生的不良影響。（3）臺階開挖法宜采用輕型鑿巖機打眼，而不宜采用大型鑿巖臺車。（4）臺階開挖法工序少，干擾小，爆破效果好。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法采用臺階開挖法應(yīng)注意的事項采用臺階開挖法應(yīng)注意的事項3.（1）臺階數(shù)不宜過多，臺階長度要適當(dāng)，一般一個臺階垂直開挖到底，保持平臺長度2530 m為宜，以易于掌握炮眼深度和減少翻碴工作量，裝碴機應(yīng)緊跟開挖面，減少扒碴距離，以提高裝碴的運輸效率。（2）當(dāng)進行上部開挖時，因臨空面較大，易使爆破石渣塊過大，不利于裝碴。（3）當(dāng)進行下部開挖時，應(yīng)注意上部的穩(wěn)定。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 （4）采用鉆爆法開挖時，應(yīng)采用光面爆破或預(yù)裂爆破技術(shù)，盡量減少對圍巖穩(wěn)定性的干擾。（5）注意妥善解決上下部半斷面作業(yè)相互干擾的問題，即應(yīng)進行周密的施工組織安排、勞動力的合理組合等。（6）采用臺階法開挖的關(guān)鍵問題是臺階的劃分。分部開挖法3.3.33.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法分部開挖法常見的開挖方法分部開挖法常見的開挖方法1.常見的分部開挖法有環(huán)形開挖留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法1 1）環(huán)形開挖留核心土法）環(huán)形開挖留核心土法 環(huán)形開挖留核心土法又稱為臺階分部法，其開挖與支護順序如圖3-6所示。其施工順序為人工或單臂掘進機開挖環(huán)形拱部架立鋼支承掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土。在拱部初期支護的保護下開挖核心土和下部，隨即接長邊墻鋼支承、掛網(wǎng)、噴射混凝土，并進行封底。根據(jù)圍巖變形，適時施作二次襯砌。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法圖圖3-63-6環(huán)形開挖留核心土法的開挖與支護順序環(huán)形開挖留核心土法的開挖與支護順序3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 環(huán)形開挖留核心土法的主要優(yōu)點如下：（1）施工開挖工作面穩(wěn)定性好，尤其是核心土及下部開挖在拱部初期支護下進行，施工安全性好。（2）與微臺階法相比，環(huán)形開挖留核心土法的臺階可以加長，一般可取1倍洞跨。（3）和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法相比，其機械化程度較高，可加快施工速度。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法2 2）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于淺埋大跨度隧道及地表下沉量要求嚴格而圍巖條件特別差的情況。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的開挖與支護順序如圖3-7所示。此法的優(yōu)點是施工安全可靠，但施工速度較慢，造價較高。圖圖3-73-7雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的開挖與支護順序雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的開挖與支護順序3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后，應(yīng)及時施工初期支護并盡早形成封閉環(huán)。（2）側(cè)壁導(dǎo)坑形狀應(yīng)接近于橢圓形斷面，導(dǎo)坑跨度宜為整個隧道跨度的1/3。（3）進行左右導(dǎo)坑施工時，前后拉開距離不宜小于15 m。（4）導(dǎo)坑與中間土體同時施工時，導(dǎo)坑應(yīng)超前3050 m。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法3 3）中隔壁法）中隔壁法 中隔壁法適用于圍巖較差、跨度大、淺埋、地表沉降需要嚴格控制的情況。其特點是單側(cè)導(dǎo)坑超前，中壁和另側(cè)正臺階法施工，極大地降低了拱頂和邊墻位移，但仰拱為薄弱環(huán)節(jié)，施工中易開裂，且圍巖變化時不易調(diào)整施工方法。中隔壁法的開挖與支護順序如圖3-8所示。圖圖3-83-8中隔壁法的開挖與支護順序中隔壁法的開挖與支護順序3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 中隔壁法施工應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）初期支護完成后方可進行下一步開挖；地質(zhì)條件差時，每個臺階底部均應(yīng)按設(shè)計要求設(shè)臨時剛架或臨時仰拱。（2）各部開挖時，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順。（3）應(yīng)在先開挖一側(cè)噴射混凝土，強度達到設(shè)計要求后再進行另一側(cè)的開挖。（4）左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15 m。（5）當(dāng)開挖形成全斷面時，應(yīng)及時完成全斷面初期支護閉合。（6）中隔壁及臨時支承應(yīng)在澆筑二次襯砌時逐段拆除。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法4 4）交叉中隔壁法）交叉中隔壁法 為了增加開挖面的穩(wěn)定，控制下沉量，可采用增設(shè)臨時仰拱的措施封閉成環(huán)，即交叉中隔壁法，其開挖與支護順序如圖3-9所示。圖圖3-93-9交叉中隔壁法開挖與支護順序交叉中隔壁法開挖與支護順序3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法分部開挖法的特點分部開挖法的特點2.（1）分部開挖法因減少了每個坑道的跨度，能顯著增強坑道圍巖的相對穩(wěn)定性，且易于進行局部支護。因此，它主要適用于圍巖軟弱破碎或設(shè)計斷面較大的隧道施工。（2）采用導(dǎo)坑超前開挖，有利于提前探明地質(zhì)情況，并予以及時處理或變更施工手段等。但若采用的導(dǎo)坑斷面過小，則會使施工速度減慢而影響總工期。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法采用分部開挖法施工的注意事項采用分部開挖法施工的注意事項3.（1）分部開挖法因工作面較多，相互干擾較大，應(yīng)注意組織協(xié)調(diào)，實行統(tǒng)一指揮。（2）盡量創(chuàng)造條件，減少分部次數(shù)，盡可能爭取用大斷面開挖。（3）因多次開挖對圍巖的擾動較大，不利于圍巖的穩(wěn)定，故應(yīng)特別注意加強對爆破開挖的設(shè)計與控制。（4）凡下部開挖均應(yīng)注意上部支護或襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，減少對上部圍巖、支護和襯砌結(jié)構(gòu)的擾動和破壞，尤其是當(dāng)進行邊墻部開挖時，必須采用兩側(cè)交錯挖馬口（挖馬口指開挖兩側(cè)邊墻部分的巖層）施作，避免上部斷面兩側(cè)拱腳同時懸空。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法 （5）認真加固拱腳，如擴大拱腳、設(shè)置拱腳錨桿、加強縱向連接等，使上部初期支護與圍巖形成完整體系；盡量單側(cè)落底或雙側(cè)交錯落底，落底長度視圍巖狀況而定，一般采用13 m，并不得大于6 m。（6）量測工作必須及時，以觀察拱頂、拱腳和邊墻中部的位移值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率值增大時，應(yīng)立即進行仰拱封閉。3.3 3.3 山嶺隧道的開挖方法山嶺隧道的開挖方法臺階開挖法與分部開挖法的比較臺階開挖法與分部開挖法的比較4.表表3-23-2臺階法與分部開挖法的比較表臺階法與分部開挖法的比較表 洞口施工3.4.13.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工洞口地段，一般地質(zhì)條件差，且地表水匯集，施工難度較大。施工時要結(jié)合洞外場地的情況，全面考慮，妥善安排，及早施工，為隧道洞身施工創(chuàng)造條件。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工 由于每處隧道的地形、地質(zhì)及線路位置不同，要明確規(guī)定洞口段的范圍是比較困難的。在一般情況下，可以將由于隧道開挖可能給上坡地表造成不良影響的洞口范圍稱為洞口加強段。每處隧道應(yīng)根據(jù)各自的圍巖條件來確定洞口段范圍，一般可參照圖3-10確定。圖圖3-103-10洞口段的一般范圍洞口段的一般范圍3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工洞口段施工時的注意事項洞口段施工時的注意事項1.（1）在做場地清理時，應(yīng)先清理洞口上方及側(cè)方有可能滑塌的表土及山坡危石等。（2）洞口施工宜避開雨期和融雪期。（3）洞口部分砌筑基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固的地基上。須將虛渣雜物、泥化軟層和積水清除干凈。（4）洞門拱墻應(yīng)與洞內(nèi)相鄰的拱墻襯砌同時施工，連接成整體，以確保拱墻連接良好。（5）洞口段洞身施工時，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、地表沉陷控制及保障施工安全等因素選擇開挖方法和支護方式。（6）洞門完成后，洞門以上的仰坡腳受破壞處應(yīng)及時處理。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工洞口段施工方法洞口段施工方法2.洞口段施工中最關(guān)鍵的工序就是進洞開挖。隧道進洞前應(yīng)對邊坡、仰坡進行妥善防護或加固，做好排水工作。洞口段施工方法的確定取決于諸多因素，如施工機具設(shè)備情況、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和地形條件。洞外相鄰建筑的影響。隧道自身的構(gòu)造特點等。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工 當(dāng)開挖進尺控制在1 m以下時，宜采用人工開挖，必要時才采用弱爆破。開挖前應(yīng)對圍巖進行預(yù)加固處理，如采用超前預(yù)注漿錨桿或管棚注漿法加固巖層，用剛架緊貼洞口開挖面進行支護，再進行開挖作業(yè)。在洞身開挖中，支承應(yīng)緊跟開挖工作面，隨挖隨支。施工支護采用鋼筋網(wǎng)噴混凝土、系統(tǒng)錨桿支護；架立鋼拱架間距為0.5 m，必要時可開挖底面施作臨時仰拱。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工 開挖完畢后及早施作混凝土內(nèi)層襯砌。當(dāng)襯砌采用先墻后拱法施工時，下部斷面開挖應(yīng)符合下列要求：拱圈混凝土達到設(shè)計強度70以后方可進行下部斷面的開挖?？刹捎脭U大拱腳，打設(shè)拱腳錨桿，加強縱向連接等措施加固護腳。下部邊墻部位開挖后，及時做好支護，確保上部混凝土拱的穩(wěn)定。明洞施工3.4.23.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工 明洞是用明挖法修建的隧道。其結(jié)構(gòu)形式分為獨立式明洞和接長式明洞。明洞常因地形、地質(zhì)條件的不同而有多種結(jié)構(gòu)形式，采用最多的是拱式明洞和棚式明洞。明洞大多設(shè)置在塌方、落石、泥石流等不良地質(zhì)地段。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工明洞施工方法明洞施工方法1.明洞施工方法的選擇應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)形式等因素確定。獨立式明洞可采用明挖法或蓋挖法施工；接長式明洞按開挖與襯砌的施工順序可采用全部明挖先墻后拱法、上部明挖先拱后墻法及部分明挖拱墻交錯法三種。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工1 1）全部明挖先墻后拱法）全部明挖先墻后拱法 全部明挖先墻后拱法適用于隧道埋置深度較淺，邊坡、仰坡開挖后能暫時穩(wěn)定，或在已成路塹中增建明洞的地段。其開挖程序如圖3-11所示。施作臨時邊坡的方法應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況決定。圖圖3-113-11全部明挖先墻后拱法的開挖程序全部明挖先墻后拱法的開挖程序3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工2 2）上部明挖先拱后墻法）上部明挖先拱后墻法 上部明挖先拱后墻法適用于明洞位于巖層破碎、路塹邊坡較高、全部明挖可能引起坍塌，但拱腳巖層承載力較好，能保證拱圈穩(wěn)定的地段，其開挖程序如圖3-12所示。起拱線以上部分采用拉槽法開挖臨時邊坡、仰坡。當(dāng)臨時邊坡、仰坡不夠穩(wěn)定時，采用噴錨網(wǎng)加固坡面。先做好拱圈，然后開挖下部斷面再做邊墻，拱腳應(yīng)設(shè)連續(xù)的縱向鋼筋混凝土托梁，并使混凝土與兩側(cè)巖石密貼。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工圖圖3-123-12上部明挖先拱后墻法的開挖程序上部明挖先拱后墻法的開挖程序3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工3 3）部分明挖拱墻交錯法）部分明挖拱墻交錯法 部分明挖拱墻交錯法適用于半路塹、原地面邊坡陡峻，由于地形限制不能先做拱圈，或由于外側(cè)地層松軟，先做拱圈可能發(fā)生較大沉陷，先墻后拱也有困難時。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工明洞施工的要求明洞施工的要求2.（1）開挖前要做好全部臨時排水系統(tǒng)，選擇適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，按設(shè)計要求正確測定中線和標(biāo)高，放好邊樁和內(nèi)、外墻的位置。（2）認真處理基礎(chǔ)。明洞邊墻基礎(chǔ)承載力必須保證達到設(shè)計要求；有地下水流時，要采取相應(yīng)措施，如夯填厚度不小于10 cm的碎石層或擴大基礎(chǔ)以提高承載力；若為巖石地基，應(yīng)挖至表面風(fēng)化層以下0.25 m。（3）明洞拱圈襯砌要按斷面要求制作定型擋頭板、內(nèi)外模及骨架，加強各部內(nèi)外模支承，防止變形及位移。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工明洞回填明洞回填3.明洞頂部的回填土石主要起緩和邊仰坡上的落石和支擋邊坡穩(wěn)定的作用，應(yīng)按設(shè)計厚度和坡度進行施工。3.4 3.4 洞口施工和明洞施工洞口施工和明洞施工明洞與隧道銜接的施工方法明洞與隧道銜接的施工方法4.明洞與隧道銜接的施工方法有先做明洞后進隧道和先進隧道后做明洞兩種。在明洞長度不大和洞口地層松軟，開挖仰坡和邊坡時易引起塌方，或在已塌方的地段，一般是先做明洞后進隧道。在地層較為穩(wěn)定或工期較緊的長隧道設(shè)有較長明洞，或是洞口路塹開挖后發(fā)生坍塌時，則可采用先進隧道后做明洞的施工方法。3.5 3.5 淺埋暗挖法淺埋暗挖法 近年來，采用淺埋暗挖法施工的地下工程越來越多，它的優(yōu)越性也越來越明顯，目前其已經(jīng)成為城市地下工程施工采用的主要方法之一。淺埋暗挖法是在新奧法的基礎(chǔ)上，針對城市地下工程的特點發(fā)展起來的。城市淺埋地下工程的特點主要是隧道覆土淺,多數(shù)是未固結(jié)的砂土、黏性土、粉細砂等地質(zhì)條件差的土；圍巖自穩(wěn)能力差，承載力小，變形快，特別是在初期時增長快，稍有不慎極易產(chǎn)生坍塌或過大的下沉，而且在隧道附近往往有重要的地面建筑物或地下管網(wǎng)；對施工要求嚴格。3.5 3.5 淺埋暗挖法淺埋暗挖法 淺埋暗挖法的特點3.5.1 （1）淺埋暗挖法適用于各種地質(zhì)條件和地下水條件。（2）淺埋暗挖法具有適合各種斷面形式（如鐵路單線、雙線及多線、車站等）和變化斷面（過渡段、多層斷面等）的高度靈活性。（3）通過分部開挖和輔助施工方法，可以有效地控制地表下沉和坍塌。（4）與盾構(gòu)法相比較，淺埋暗挖法在較短的開挖地段使用也很經(jīng)濟。（5）與明挖法相比較，淺埋暗挖法可以極大減輕對地面交通的干擾和對商業(yè)活動的影響。（6）從綜合效益觀點出發(fā)，淺埋暗挖法是比較經(jīng)濟的一種施工方法。3.5 3.5 淺埋暗挖法淺埋暗挖法 淺埋暗挖法施工的基本原則3.5.2（1）“管超前”。（2）“嚴注漿”。（3）“短開挖”。（4）“強支護”。（5）“快封閉”。（6）“勤測量”。Thank you