隧道工程(第三版)-(6)[133页]课件.ppt

1、 隧道工程隧道工程 课程负责人：张课程负责人：张 丽（副教授）丽（副教授）云南交通职业技术学院云南交通职业技术学院 第三篇第三篇 隧道施工隧道施工第五章第五章 山岭隧道矿山法施工山岭隧道矿山法施工知识目标：知识目标：熟悉山岭隧道矿山法中传统矿山法和新奥法的施工工艺，重点掌握熟悉山岭隧道矿山法中传统矿山法和新奥法的施工工艺，重点掌握新奥法的施工工艺。熟悉隧道的基本开挖方法，熟悉爆破开挖法的作业过新奥法的施工工艺。熟悉隧道的基本开挖方法，熟悉爆破开挖法的作业过程，熟悉山岭隧道初期支护的一般工序流程，熟悉超前支护的措施，熟悉程，熟悉山岭隧道初期支护的一般工序流程，熟悉超前支护的措施，熟悉二次衬砌的施

2、工工序及各部分的施工方法。二次衬砌的施工工序及各部分的施工方法。能力目标：能力目标：能根据隧道施工规范选择合理的山岭隧道的施工方案；能掌握山岭隧能根据隧道施工规范选择合理的山岭隧道的施工方案；能掌握山岭隧道矿山法的施工工序，掌握隧道的开挖方法、爆破开挖、初期支护、超前道矿山法的施工工序，掌握隧道的开挖方法、爆破开挖、初期支护、超前支护措施和二次衬砌方法。支护措施和二次衬砌方法。第一节第一节 概概 述述隧道施工隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。隧道施工技术主要研究解决上述各种隧道施工方法所需的技术方案和

3、措隧道施工技术主要研究解决上述各种隧道施工方法所需的技术方案和措施施(如开挖、掘进、支护、衬砌方案和措施如开挖、掘进、支护、衬砌方案和措施)；隧道穿越特殊地质地段时；隧道穿越特殊地质地段时(如膨如膨胀土、黄土、溶洞、塌方、流沙、高地温、岩爆、瓦斯地层等胀土、黄土、溶洞、塌方、流沙、高地温、岩爆、瓦斯地层等)的施工手段；的施工手段；隧道施工中的通风、防尘、防有害气体及照明、水电作业的方式方法和对围岩隧道施工中的通风、防尘、防有害气体及照明、水电作业的方式方法和对围岩变化的监控方法。变化的监控方法。隧道施工方法的选择主要依据工程地质条件、水文地质条件、埋深大小、隧道施工方法的选择主要依据工程地质条

4、件、水文地质条件、埋深大小、隧道断面形状及尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能、施工技术条件和隧道断面形状及尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能、施工技术条件和施工技术水平及工期要求等因素综合考虑确定。施工技术水平及工期要求等因素综合考虑确定。隧道施工既有一般土建工程施工的特点，又有地下工程施工的特点。隧道施工既有一般土建工程施工的特点，又有地下工程施工的特点。浅埋隧道往往采用先将地面开挖，修筑完成支护结构以后再回填土石的浅埋隧道往往采用先将地面开挖，修筑完成支护结构以后再回填土石的明挖法施工；深埋隧道则采用不开挖地面的暗挖法施工，即在地下开挖明挖法施工；深埋隧道则采用不开挖地面的暗挖法施工，

5、即在地下开挖及修筑支护结构。因此研究隧道施工方法就是主要研究隧道的开挖与支及修筑支护结构。因此研究隧道施工方法就是主要研究隧道的开挖与支护的施工程序及方法。护的施工程序及方法。公路隧道施工，一般应根据隧道围岩工程地质条件、水文地质条件、公路隧道施工，一般应根据隧道围岩工程地质条件、水文地质条件、工程建筑要求，机具设备、施工技术条件、施工技术水平、施工经验等多工程建筑要求，机具设备、施工技术条件、施工技术水平、施工经验等多种因素和千变万化的地质情况等，选择行之有效的一种或多种施工方法，种因素和千变万化的地质情况等，选择行之有效的一种或多种施工方法，因为主要影响因素是围岩的地质情况（公路隧道围岩分

6、级见表因为主要影响因素是围岩的地质情况（公路隧道围岩分级见表5-15-1）。）。当围岩较稳定且岩体较坚硬时，施工往往采用先把隧道坑道断面开挖好，当围岩较稳定且岩体较坚硬时，施工往往采用先把隧道坑道断面开挖好，然后修筑支护结构，并且有条件时可以争取一次把全断面挖成。当围岩稳定性然后修筑支护结构，并且有条件时可以争取一次把全断面挖成。当围岩稳定性较差时，则需要随开挖随支撑，防止围岩变形及产生坍塌；开挖坑道后，为了较差时，则需要随开挖随支撑，防止围岩变形及产生坍塌；开挖坑道后，为了防止风化影响，围岩不宜久露，需要及时修筑永久性支护结构，尤其坑道开挖防止风化影响，围岩不宜久露，需要及时修筑永久性支护结

7、构，尤其坑道开挖的顶部，一般在上部断面挖成后先修筑拱圈，在拱圈的保护下再开挖坑道下部的顶部，一般在上部断面挖成后先修筑拱圈，在拱圈的保护下再开挖坑道下部断面即称为先拱后墙法。当围岩地质条件较好时，衬砌修筑可以先修筑边墙再断面即称为先拱后墙法。当围岩地质条件较好时，衬砌修筑可以先修筑边墙再修筑拱圈，即为先墙后拱法施工。总之，在选择施工方法时，要根据各种因素修筑拱圈，即为先墙后拱法施工。总之，在选择施工方法时，要根据各种因素和结合地质条件变化的实际情况，采取有效的施工方法。和结合地质条件变化的实际情况，采取有效的施工方法。一、山岭隧道施工方法一、山岭隧道施工方法 公路隧道多为山岭隧道，常用的施工方

8、法为公路隧道多为山岭隧道，常用的施工方法为矿山法矿山法。矿山法因最早应。矿山法因最早应用于采矿坑道而得名，在矿山中，多数情况下都需采用钻眼爆破进行开挖，用于采矿坑道而得名，在矿山中，多数情况下都需采用钻眼爆破进行开挖，故又称故又称钻爆法钻爆法。从隧道工程的发展趋势来看，。从隧道工程的发展趋势来看，钻爆法仍将是今后山岭隧道钻爆法仍将是今后山岭隧道最常用的开挖方法之一。最常用的开挖方法之一。在矿山法中，坑道开挖后的支护方法，大致可以分为在矿山法中，坑道开挖后的支护方法，大致可以分为钢木构件支撑钢木构件支撑和和锚杆喷射混凝土支护锚杆喷射混凝土支护两类。作为隧道施工方法，人们习惯上将采用钻爆开两类。作

9、为隧道施工方法，人们习惯上将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法传统的矿山法”；而将采用钻爆开挖；而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法新奥法”。（一）矿山法（一）矿山法 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，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式衬砌作为永久性支护的施工方法。整体式衬砌作为永久性支护的施工方法。材料：木构件支

10、撑（较少采用）、钢构件支撑。材料：木构件支撑（较少采用）、钢构件支撑。1.传统矿山法施工的基本原则是：少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌，即传统矿山法施工的基本原则是：少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌，即“十二字原则十二字原则”。2 2矿山法施工顺序矿山法施工顺序（1 1）先墙后拱法先墙后拱法：又称为顺作法，它通常是在隧道开挖成形后，再由下：又称为顺作法，它通常是在隧道开挖成形后，再由下至上施作模筑混凝土衬砌。至上施作模筑混凝土衬砌。（2）先拱后墙法先拱后墙法：又称为逆作法，它是先将隧道上部开挖成形并施作拱部衬砌：又称为逆作法，它是先将隧道上部开挖成形并施作拱部衬砌后，在拱圈的掩护下面再开挖下部并施

11、作边墙衬砌。后，在拱圈的掩护下面再开挖下部并施作边墙衬砌。3矿山法施工基本要求矿山法施工基本要求（1 1）传统的矿山法施工，其各工序相互联系较密切，互相干扰较大，因此，应注意统一）传统的矿山法施工，其各工序相互联系较密切，互相干扰较大，因此，应注意统一组织和协调，重点处理好开挖与支撑、支撑与衬砌、开挖与衬砌之间的相互关系。组织和协调，重点处理好开挖与支撑、支撑与衬砌、开挖与衬砌之间的相互关系。（2 2）临时支撑容易受爆破的影响，因此在采用爆破法掘进时，除应注意严格控制爆破对）临时支撑容易受爆破的影响，因此在采用爆破法掘进时，除应注意严格控制爆破对围岩的扰动外，还应尽量减少爆破对支撑的冲击破坏。

12、围岩的扰动外，还应尽量减少爆破对支撑的冲击破坏。（3 3）考虑到隧道开挖后，围岩的松弛变形、衬砌的承载变形、立模时放线和就位误差的）考虑到隧道开挖后，围岩的松弛变形、衬砌的承载变形、立模时放线和就位误差的存在，为了保证衬砌厚度及其净空不侵入建筑限界，在隧道开挖及衬砌立模时均须预留存在，为了保证衬砌厚度及其净空不侵入建筑限界，在隧道开挖及衬砌立模时均须预留沉落量。沉落量。（4 4）采用先拱后墙法施工时，边墙马口）采用先拱后墙法施工时，边墙马口(即指先拱后墙法施工时的边墙部位即指先拱后墙法施工时的边墙部位)开挖时左右开挖时左右边墙马口应交错开挖，不得对开。同一侧的马口宜跳段开挖，不宜顺开。先开马口

13、，应边墙马口应交错开挖，不得对开。同一侧的马口宜跳段开挖，不宜顺开。先开马口，应开在边墙围岩较破碎的区段，且长度不能太长，一般不超过开在边墙围岩较破碎的区段，且长度不能太长，一般不超过2 24m4m，并且及时施作边墙衬，并且及时施作边墙衬砌。后开的马口应待相邻边墙刹肩砌。后开的马口应待相邻边墙刹肩(即墙顶与拱脚封口即墙顶与拱脚封口)混凝土达到一定强度后方可开挖。混凝土达到一定强度后方可开挖。马口开挖顺序还应与拱部衬砌施工缝、衬砌变形缝、辅助洞室位置统一考虑合理确定。马口开挖顺序还应与拱部衬砌施工缝、衬砌变形缝、辅助洞室位置统一考虑合理确定。马口开挖时，应严格控制爆破，以防止炸裂拱圈。采取以上措

14、施的目的均是为了减少拱马口开挖时，应严格控制爆破，以防止炸裂拱圈。采取以上措施的目的均是为了减少拱部衬砌下沉和防止掉拱。洞身开挖必须清除大块浮石。部衬砌下沉和防止掉拱。洞身开挖必须清除大块浮石。（5 5）矿山法隧道施工必须注意安全。在保证工程质量的前提下提高经济效益。）矿山法隧道施工必须注意安全。在保证工程质量的前提下提高经济效益。除保证围岩的完整和稳定之外，施工时还必须配合开挖及时支护，确保施工安除保证围岩的完整和稳定之外，施工时还必须配合开挖及时支护，确保施工安全。明洞和洞口工程土石开挖不得采用大爆破；石质陡坡应先加固再进洞，尽全。明洞和洞口工程土石开挖不得采用大爆破；石质陡坡应先加固再进

15、洞，尽量保持原有仰坡稳定；松软缓坡开挖边坡时，应事先放出开挖线，由上而下进量保持原有仰坡稳定；松软缓坡开挖边坡时，应事先放出开挖线，由上而下进行随挖随支护。行随挖随支护。（6 6）矿山法施工中，开挖应采用对围岩扰动小时的开挖方法。钻爆开挖时，）矿山法施工中，开挖应采用对围岩扰动小时的开挖方法。钻爆开挖时，应采用光面爆或预裂爆破技术。在软弱、含水围岩或浅埋等不易自稳的地段施应采用光面爆或预裂爆破技术。在软弱、含水围岩或浅埋等不易自稳的地段施工时，应有辅助施工措施，或进行预加固处理。此外，隧道施工防排水应与永工时，应有辅助施工措施，或进行预加固处理。此外，隧道施工防排水应与永久性防排水设施相结合。

16、久性防排水设施相结合。（7 7）隧道开挖断面不宜欠挖。当石质坚硬完整时，允许拱部的个别凸出处）隧道开挖断面不宜欠挖。当石质坚硬完整时，允许拱部的个别凸出处(每每平方米不大于平方米不大于0.1m2)0.1m2)凸出衬砌不大于凸出衬砌不大于5.0cm5.0cm。拱脚和墙脚以上。拱脚和墙脚以上1m1m内严禁欠挖。内严禁欠挖。（二）新奥法（二）新奥法 新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是。新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是。New Austrian New Austrian nlnnellingnlnnelling Method Method，简写为，简写为NATMNATM，它是奥地利学

17、者拉布希维，它是奥地利学者拉布希维(L(LV VRabcewiczRabcewicz)教授等在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出教授等在长期从事隧道施工实践中，从岩石力学的观点出发而提出的一种施工方法，与法国称为发而提出的一种施工方法，与法国称为“收敛约束法收敛约束法”或一些国家称为或一些国家称为“动动态观测设计施工法态观测设计施工法”的原则是一致的。的原则是一致的。新奥法新奥法以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，以维护和利用围以既有隧道工程经验和岩体力学的理论为基础，以维护和利用围岩自稳能力为基点，将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段，岩自稳能力为基点，将锚杆和喷射混凝

18、土组合在一起作为主要支护手段，及时进行支护，以便控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的一部及时进行支护，以便控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的一部分，形成了锚杆、喷射混凝土和隧道围岩组成的三位一体的承载结构，共分，形成了锚杆、喷射混凝土和隧道围岩组成的三位一体的承载结构，共同支承岩体压力。新奥法通过对围岩和支护结构的现场量测，及时反馈围同支承岩体压力。新奥法通过对围岩和支护结构的现场量测，及时反馈围岩一支护复合体系的力学动态及其变化状况，为二次支护提供合理的架设岩一支护复合体系的力学动态及其变化状况，为二次支护提供合理的架设时机，通过监控量测及时反馈的信息来指导隧道的设计和施工。时

19、机，通过监控量测及时反馈的信息来指导隧道的设计和施工。新奥法新奥法的适用范围很广，从铁路隧道、公路隧道、城市地铁、地下贮库、的适用范围很广，从铁路隧道、公路隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房直到水电站的输水隧洞、矿山巷道等，都可采用新奥法施工。地下厂房直到水电站的输水隧洞、矿山巷道等，都可采用新奥法施工。新奥法新奥法的应用与发展，使隧道及地下洞室工程理论进入到现代理论的新的应用与发展，使隧道及地下洞室工程理论进入到现代理论的新领域和高水平阶段，从而使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下领域和高水平阶段，从而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，即设计理论一施工方法一结构工程实

20、际，即设计理论一施工方法一结构(体系体系)工作状态工作状态(结果结果)的一致，的一致，因此，新奥法已在隧道工程中得到了广泛的应用。因此，新奥法已在隧道工程中得到了广泛的应用。1新奥法施工程序新奥法施工程序2新奥法施工的基本原则新奥法施工的基本原则“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”“少扰动少扰动”，是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的振动次数、振动程度、是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的振动次数、振动程度、振动范围和振动持续时间。振动范围和振动持续时间。“早喷锚早喷锚”，是指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。是指开挖后及时施作初期锚喷

21、支护，使围岩的变形进入受控制状态。“勤量测勤量测”，是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩(或围岩加或围岩加支护支护)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和开挖方法，从的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式和开挖方法，从而确保施工安全和顺利进行。而确保施工安全和顺利进行。“紧封闭紧封闭”，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免因围岩长时间暴露而一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免因围岩长时间暴露而致强度和稳定性衰减的情况发生，尤其针对易风化的软弱围岩；另一方面是指要适时致强度和稳定性衰减的情况

22、发生，尤其针对易风化的软弱围岩；另一方面是指要适时对围岩施作封闭形支护，及时阻止围岩变形，使支护和围岩能进入良好的共同工作状对围岩施作封闭形支护，及时阻止围岩变形，使支护和围岩能进入良好的共同工作状态。态。3新奥法施工特点新奥法施工特点 （1 1）开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破，并尽量采用大断面或较）开挖作业多采用光面爆破和预裂爆破，并尽量采用大断面或较大断面开挖，以减少对围岩的扰动；大断面开挖，以减少对围岩的扰动；（2 2）隧道开挖后，尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩自身的）隧道开挖后，尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩自身的支护作用；支护作用；（3 3）根据围岩的特征，采用不同的支

23、护类型和参数，适时施作密贴）根据围岩的特征，采用不同的支护类型和参数，适时施作密贴于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆初期支护，以控制围岩的变形和松弛；于围岩的柔性喷射混凝土和锚杆初期支护，以控制围岩的变形和松弛；（4 4）在软弱破碎围岩地段使断面及早闭合，以有效地发挥支护体）在软弱破碎围岩地段使断面及早闭合，以有效地发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定；系的作用，保证隧道的稳定；（5 5）二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，）二次衬砌是在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下修筑的，围岩与支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安全度；围岩与支护结构形成一个整体，因而提高了支护体系的安

24、全度；（6 6）尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中；）尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中；（7 7）通过施工中对围岩和支护结构的动态观察、量测，合理安排施）通过施工中对围岩和支护结构的动态观察、量测，合理安排施工程序，进行隧道工程的信息化设计、施工与管理。工程序，进行隧道工程的信息化设计、施工与管理。二、隧道基本开挖方法二、隧道基本开挖方法（一）全断面法（一）全断面法 全断面法全断面法全称为全称为“全断面一次开挖法全断面一次开挖法”，即按隧道设计断面轮廓一次开，即按隧道设计断面轮廓一次开挖成型的方法，如图挖成型的方法，如图5.1-3所示。所示。1-1-全断面开挖

25、；全断面开挖；2-2-锚喷支护；锚喷支护；3-3-模筑混凝模筑混凝 全断面法主要适用于非浅埋的全断面法主要适用于非浅埋的I IIIIIII级岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩级岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。浅埋段、偏压段和洞口段不宜采用。全断面法具有较大的作业空间，有利于采中。浅埋段、偏压段和洞口段不宜采用。全断面法具有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，钻爆施工效率较高，可采用深眼爆破，提高施工掘进速度，用大型配套机械化作业，钻爆施工效率较高，可采用深眼爆破，提高施工掘进速度，且工序少、便于施工组织和管理，较分部开挖法减少了对围岩的振动次数。且工序少、便于施工组织和管理，较

26、分部开挖法减少了对围岩的振动次数。2 2全断面法施工工序全断面法施工工序 （1 1）施工准备完成后，用钻孔台车钻眼，然后装药，连接起爆网路；）施工准备完成后，用钻孔台车钻眼，然后装药，连接起爆网路；（2 2）退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；）退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；（3 3）进行通风、洒水，排烟、降尘；）进行通风、洒水，排烟、降尘；（4 4）排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；）排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；（5 5）用装碴机将石碴装人矿车或运输机，运出洞外；）用装碴机将石碴装人矿车或运输机，运出洞外；（6 6）安设边墙锚杆和喷混凝土；）安设边墙锚

27、杆和喷混凝土；（7 7）必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土；）必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土；（8 8）开始下一轮循环；）开始下一轮循环；（9 9）在初次支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌筑内层衬砌）在初次支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌筑内层衬砌 3 3全断面法施工注意事项全断面法施工注意事项 （1 1）加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查。）加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查。（2 2）各工序机械设备要配套。）各工序机械设备要配套。（3 3）加强各种辅助施工方法的设计和施工检查。）加强各种辅助施工方法的设计和施工检查。（4 4）重视和加强对施

28、工操作人员的技术培训，使其能熟练掌握各种机）重视和加强对施工操作人员的技术培训，使其能熟练掌握各种机械和推广新技术，不断提高工作效率，改进施工管理，加快施工速度。械和推广新技术，不断提高工作效率，改进施工管理，加快施工速度。（5 5）在选择支护类型时，应优先考虑锚杆和喷射混凝土、挂网、拱架）在选择支护类型时，应优先考虑锚杆和喷射混凝土、挂网、拱架等支护形式。等支护形式。（二）台阶法（二）台阶法 台阶法台阶法是适用性最广的施工方法，多适用于铁路双线隧道是适用性最广的施工方法，多适用于铁路双线隧道IIIIII、级围岩，级围岩，单线隧道单线隧道V V级围岩亦可采用，但支护条件应予以加强。它将断面分成

29、上半断面级围岩亦可采用，但支护条件应予以加强。它将断面分成上半断面和下半断面两部分分别进行开挖。和下半断面两部分分别进行开挖。根据台阶的长短，台阶法又包括为根据台阶的长短，台阶法又包括为长台阶法长台阶法、短台阶法短台阶法和和超短台阶法超短台阶法三种，如图三种，如图5.1-45.1-4所示。所示。对于硬岩隧道宜采用全断面法与台阶法，分部开挖法适用于软岩隧道。对于硬岩隧道宜采用全断面法与台阶法，分部开挖法适用于软岩隧道。a）长台阶法；）长台阶法；b）短台阶法；）短台阶法；c）超短台阶法）超短台阶法 1长台阶法长台阶法 如图如图5.1-4a)5.1-4a)所示，上、下开挖断面相距较远，一般上台阶超前

30、所示，上、下开挖断面相距较远，一般上台阶超前50m50m以上或大于以上或大于5 5倍洞宽。施工时，上、下部可配备同类机械进行平行作业。当机械不足时也可用一套倍洞宽。施工时，上、下部可配备同类机械进行平行作业。当机械不足时也可用一套机械设备交替作业，即在上半断面开挖一个进尺，然后再在下断面开挖一个进尺。当机械设备交替作业，即在上半断面开挖一个进尺，然后再在下断面开挖一个进尺。当隧道长度较短时，亦可先将上半断面全部挖通后，再进行下半断面施工，习惯上又称隧道长度较短时，亦可先将上半断面全部挖通后，再进行下半断面施工，习惯上又称为为“半断面法半断面法”。1 1）长台阶法的作业顺序）长台阶法的作业顺序

31、（1 1）上半断面开挖）上半断面开挖 用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机开挖；用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机开挖；安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射混凝土；安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射混凝土；用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外；用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外；根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时在开挖上半断面后，可建筑临根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时在开挖上半断面后，可建筑临时底拱，形成上半断面的临时闭合结构，然后在开挖下半断面时再将临时底拱挖掉。时底拱，形成上半断面的临时闭

32、合结构，然后在开挖下半断面时再将临时底拱挖掉。但从经济观点来但从经济观点来看，最好不这样做，而改用短台阶法。看，最好不这样做，而改用短台阶法。2 2短台阶法短台阶法 如图如图5.1-4b)5.1-4b)所示，这种方法也是分成上下两个断面开挖，两个断面相距较近，一所示，这种方法也是分成上下两个断面开挖，两个断面相距较近，一般上台阶长度小于般上台阶长度小于5 5倍但大于倍但大于1 11.51.5倍洞宽，或倍洞宽，或5 550m50m，上下断面基本上可以采用平，上下断面基本上可以采用平行作业。短台阶法能缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件，当遇到软行作业。短台阶法能缩短支护结构闭合的时间，

33、改善初期支护的受力条件，当遇到软弱围岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助施工措施稳定开挖工作面，以保证施工安全。弱围岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助施工措施稳定开挖工作面，以保证施工安全。（1 1）短台阶法的作业顺序和长台阶相同。）短台阶法的作业顺序和长台阶相同。（2 2）优缺点及适用条件。）优缺点及适用条件。由于短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初次支护的受力条件，有利于控由于短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初次支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值，所以适用范围很广，制隧道收敛速度和量值，所以适用范围很广，I IV V级围岩都能采用，尤其运用于级围岩都能采用，尤其运用于、V V

34、级围岩，是新奥法施工中经常采用的方法。级围岩，是新奥法施工中经常采用的方法。缺点是上台阶出碴时，对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。缺点是上台阶出碴时，对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。1 1）超短台阶法作业顺序）超短台阶法作业顺序 （1 1）用一台停在台阶下的长臂挖掘机或单臂挖掘机开挖上半断面至一个进尺；）用一台停在台阶下的长臂挖掘机或单臂挖掘机开挖上半断面至一个进尺；（2 2）安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑，喷拱部混凝土；）安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑，喷拱部混凝土；（3 3）用同一台机械开挖下半断面至一个进尺。安设边墙锚杆、钢筋网或接长钢）用同一台机械开挖下半断面至一个进

35、尺。安设边墙锚杆、钢筋网或接长钢支撑、喷边墙混凝土支撑、喷边墙混凝土(必要时加喷拱部混凝土必要时加喷拱部混凝土)；（4 4）开挖水沟，安设底部钢支撑，喷底部仰拱混凝土，灌注内层衬砌。）开挖水沟，安设底部钢支撑，喷底部仰拱混凝土，灌注内层衬砌。若无大型机械也可采用小型机具交替地在上下部进行开挖，由于上半断面施工作业场若无大型机械也可采用小型机具交替地在上下部进行开挖，由于上半断面施工作业场地狭小常需配置移动式施工台架，以解决上半断面施工机具的布置问题。地狭小常需配置移动式施工台架，以解决上半断面施工机具的布置问题。2 2）优缺点及适用条件）优缺点及适用条件 由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更

36、短，更有利于控制围岩变形，尤其是由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形，尤其是上部开挖支护后，下部作业较为安全。上部开挖支护后，下部作业较为安全。超短台阶法适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。当然，也超短台阶法适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。当然，也适用于机械化程度不高的各级围岩地段。适用于机械化程度不高的各级围岩地段。缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率较低，缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率较低，施工速度较慢。在软弱围岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可对

37、施工速度较慢。在软弱围岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可对围岩进行预加固或预支护，如设置临时仰拱，向围岩中注浆或打入超前水平小导管等。围岩进行预加固或预支护，如设置临时仰拱，向围岩中注浆或打入超前水平小导管等。3 3超短台阶法超短台阶法 如图如图5.1-4c)所示，这是一种适于在软弱地层中开挖的施工方法，一般在膨胀性围所示，这是一种适于在软弱地层中开挖的施工方法，一般在膨胀性围岩及土质地层中采用。岩及土质地层中采用。为了尽快形成初期闭合支护以稳定围岩，上下台阶之间的距离进一步缩短，上台为了尽快形成初期闭合支护以稳定围岩，上下台阶之间的距离进一步缩短，上台阶仅超前阶仅超前35m，

38、由于上台阶的工作场地小，只能将石碴堆到下台阶再运出，对下台，由于上台阶的工作场地小，只能将石碴堆到下台阶再运出，对下台阶会形成严重的干扰，故只能采用交替作业，因而施工进度会受到很大的影响。阶会形成严重的干扰，故只能采用交替作业，因而施工进度会受到很大的影响。（三）分布开挖法（三）分布开挖法 分部开挖法分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，故也可称为导坑超前开挖法。分部开挖法可分为三种变化方案：故也可称为导坑超前开挖法。分部开挖法可分为三种变化方案：台阶分部开台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法。挖法、单侧壁导坑法

39、、双侧壁导坑法。1台阶分部开挖法台阶分部开挖法(环形开挖预留核心土法）环形开挖预留核心土法）台阶分部开挖法台阶分部开挖法又称环形开挖留核心土法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩又称环形开挖留核心土法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。上部留核心土可以支挡开挖工作面，增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开地段。上部留核心土可以支挡开挖工作面，增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护下进行，施工安全性较好。一般环形开挖进尺为挖在拱部初期支护下进行，施工安全性较好。一般环形开挖进尺为0.50.51.0m1.0m，不宜，不宜过长，上下台阶可用单臂掘进机开挖，开挖和支护顺序如图过长，上下台

40、阶可用单臂掘进机开挖，开挖和支护顺序如图5.1-55.1-5所示。所示。1-1-上弧形导坑开挖；上弧形导坑开挖；2-2-拱部喷锚支护；拱部喷锚支护；3-3-拱部衬砌；拱部衬砌；4-4-中核开中核开挖；挖；5-5-下部开挖；下部开挖；6-6-边墙部喷锚支护及衬砌；边墙部喷锚支护及衬砌；7-7-灌筑仰拱；灌筑仰拱；1 1）开挖面分部形式）开挖面分部形式 一般将断面分成一般将断面分成环形拱部、上部核心土、下部台阶环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。等三部分。2 2）施工作业顺序）施工作业顺序 （1 1）用人工或单臂进机开挖环形拱部。根据断面的大小，环形拱部又可）用人工或单臂进机开挖环形拱部。根据

41、断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。分成几块交替开挖。（2 2）安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑、喷混凝土。）安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑、喷混凝土。（3 3）在拱部初次支护保护下，用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台）在拱部初次支护保护下，用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶，随时接长钢支撑和喷混凝土、封底。阶，随时接长钢支撑和喷混凝土、封底。（4 4）根据初次支护变形情况或施工安排建造内层衬砌。）根据初次支护变形情况或施工安排建造内层衬砌。3 3）优缺点及适用条件）优缺点及适用条件 在台阶分部开挖法中，因为上部留有核心土支挡着开挖面，而且能迅速、在台阶分部开挖法中，因为上部留有核心土支

42、挡着开挖面，而且能迅速、及时地建造拱部初次支护，所以开挖工作面稳定性好。和台阶法一样，核心及时地建造拱部初次支护，所以开挖工作面稳定性好。和台阶法一样，核心土和下部开挖都是在拱部初次支护保护下进行的，施工安全性好。这种方法土和下部开挖都是在拱部初次支护保护下进行的，施工安全性好。这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。与超短台阶法相比，台阶长度可以加长，减少上下台阶施工干扰；而与与超短台阶法相比，台阶长度可以加长，减少上下台阶施工干扰；而与下述的侧壁导坑法相比，施工机械化程度较高，施工速度可加快。虽然核心下述的侧壁导坑法相比，施工机械化程度较高，施工速度

43、可加快。虽然核心土增强了开挖面的稳定，但开挖中围岩要经受多次扰动，而且断面分块多，土增强了开挖面的稳定，但开挖中围岩要经受多次扰动，而且断面分块多，支护结构形成全断面封闭的时间长，这些都有可能使围岩变形增大。因此，支护结构形成全断面封闭的时间长，这些都有可能使围岩变形增大。因此，它常要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。它常要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。2单侧壁导坑法单侧壁导坑法 单侧壁导坑法单侧壁导坑法适用于围岩稳定性较差适用于围岩稳定性较差(如软弱松散围岩如软弱松散围岩)，隧道跨度较大，隧道跨度较大，地表沉陷难于控制地段。地表沉陷难于

44、控制地段。该法确定侧壁导坑的尺寸很重要，侧壁导坑尺寸如过小，则其分割洞室跨度增加，该法确定侧壁导坑的尺寸很重要，侧壁导坑尺寸如过小，则其分割洞室跨度增加，开挖稳定性的作用不明显，且施工机具开展工作不方便；如尺寸过大，则导坑本身的稳开挖稳定性的作用不明显，且施工机具开展工作不方便；如尺寸过大，则导坑本身的稳定性降低而需要增强临时支护，由于大部分临时支护都是要拆掉的，尺寸而导致工程成定性降低而需要增强临时支护，由于大部分临时支护都是要拆掉的，尺寸而导致工程成本增加。其开挖和支护顺序如图本增加。其开挖和支护顺序如图5.1-65.1-6所示。所示。1-1-侧壁导坑开挖；侧壁导坑开挖；2-2-侧壁导坑锚

45、喷支护及设置中壁墙临时支撑；侧壁导坑锚喷支护及设置中壁墙临时支撑；3-3-后行部分上台后行部分上台阶开挖；阶开挖；4-4-后行部分下台阶开挖；后行部分下台阶开挖；5-5-后行部分喷锚支护；后行部分喷锚支护；6-6-拆除中壁墙；拆除中壁墙；7-7-灌筑仰拱；灌筑仰拱；8-8-灌筑洞周衬砌灌筑洞周衬砌 1 1）开挖面分部形式）开挖面分部形式 一般将断面分成三块：侧壁导坑、上台阶、下台阶。侧壁导坑尺寸应本着充分利一般将断面分成三块：侧壁导坑、上台阶、下台阶。侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。一般侧壁导坑宽度不宜超过用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。

46、一般侧壁导坑宽度不宜超过0.50.5倍洞宽，高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工倍洞宽，高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导作平台，人工架立钢支撑也较方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则，所以在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台坑施工和台阶施工不发生干扰为原则，所以在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台阶。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。阶。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。2

47、2）施工作业顺序）施工作业顺序 （1 1）开挖侧壁导坑，并进行初次支护）开挖侧壁导坑，并进行初次支护(锚杆加钢筋网，或锚杆加钢支撑，或钢支锚杆加钢筋网，或锚杆加钢支撑，或钢支撑，喷射混凝土，应尽快使导坑的初次支护闭合；撑，喷射混凝土，应尽快使导坑的初次支护闭合；（2 2）开挖上台阶，进行拱部初次支护，使其一侧支承在导坑的初次支护上，另）开挖上台阶，进行拱部初次支护，使其一侧支承在导坑的初次支护上，另一侧支撑在下台阶上；一侧支撑在下台阶上；（3 3）开挖下台阶，进行另一例边墙的初次支护，并尽快建造底部初次支护，使）开挖下台阶，进行另一例边墙的初次支护，并尽快建造底部初次支护，使全断面闭合；全断面

48、闭合；（4 4）拆除导坑临空部分的初次支护；）拆除导坑临空部分的初次支护；（5 5）灌注内层衬砌。）灌注内层衬砌。3 3）优缺点及适用条件）优缺点及适用条件 单侧壁导坑法是将断面横向分成单侧壁导坑法是将断面横向分成3 3块或块或4 4块，每步开挖的宽度较小，而且封闭型的块，每步开挖的宽度较小，而且封闭型的导坑初次支护承载能力大，所以，单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控导坑初次支护承载能力大，所以，单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。单侧壁导坑法的优点是通过形成闭合支护的侧导坑将隧道断面制的软弱松散围岩中。单侧壁导坑法的优点是通过形成闭合支护的侧导坑将隧道断

49、面的跨度一分为二，有效地的跨度一分为二，有效地置免了大跨度开挖造成的不利影响，明显地提高了围岩的稳定性。缺点是因为要施作置免了大跨度开挖造成的不利影响，明显地提高了围岩的稳定性。缺点是因为要施作侧壁导坑的内侧支护，随后又要拆除，增加了工程造价。侧壁导坑的内侧支护，随后又要拆除，增加了工程造价。3双侧壁导坑法双侧壁导坑法 双侧壁导坑法双侧壁导坑法又称又称眼镜工法眼镜工法，采用先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑，采用先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四周初期支护，必要时施作边墙衬砌，然后再根据地质条件、断面大小，对四周初期支护，必要时施作边墙衬砌，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

50、台阶开挖的方法，其实质是将大跨度的隧道变为三剩余部分采用二台阶或三台阶开挖的方法，其实质是将大跨度的隧道变为三个小跨度的隧道进行开挖，其开挖和支护顺序如图个小跨度的隧道进行开挖，其开挖和支护顺序如图5.1-75.1-7所示。所示。1-1-侧壁导坑开挖；侧壁导坑开挖；2-2-侧壁导坑锚喷支护及设置中壁墙侧壁导坑锚喷支护及设置中壁墙临时支撑；临时支撑；3-3-后行部分上台阶开挖；后行部分上台阶开挖；4-4-后行部分下台阶开挖；后行部分下台阶开挖；5-5-后行部分喷锚支护；后行部分喷锚支护；6-6-拆除中壁墙；拆除中壁墙；7-7-灌筑仰拱；灌筑仰拱；8-8-灌筑洞周衬砌灌筑洞周衬砌 1 1）开挖面分