工程隧道施工要点培训课件-.ppt

1、1第二部分2力学特征力学特征 (1)(1)开挖后，隧道周边围岩出现更大范围的塑性区和更开挖后，隧道周边围岩出现更大范围的塑性区和更大变形，围岩自稳所要求的围岩强度更高。大变形，围岩自稳所要求的围岩强度更高。(2)(2)隧道拱脚和边墙脚处的应力集中更严重，要求有更隧道拱脚和边墙脚处的应力集中更严重，要求有更高的围岩强度或更好的地基承载力。高的围岩强度或更好的地基承载力。(3)(3)隧道拱顶更不稳定，拱顶围岩存在拉应力区，拱顶隧道拱顶更不稳定，拱顶围岩存在拉应力区，拱顶岩块崩塌的可能性更大。岩块崩塌的可能性更大。(4)(4)产生拱作用要求的埋深更深，浅埋隧道的埋深范围产生拱作用要求的埋深更深，浅埋

2、隧道的埋深范围更大，浅埋隧道的松弛压力更大，浅埋隧道的辅助施工更大，浅埋隧道的松弛压力更大，浅埋隧道的辅助施工措施要求更强。措施要求更强。3施工特点施工特点(1)(1)除围岩的整体性外，围岩自身强度对客运专线大除围岩的整体性外，围岩自身强度对客运专线大断面隧道施工方法的确定、隧道的稳定与安全有较断面隧道施工方法的确定、隧道的稳定与安全有较大影响。大影响。(2)(2)紧支护、勤量测更为重要。紧支护、勤量测更为重要。(3)(3)对于洞口段、浅埋段、偏压段、破碎带、堆积体、对于洞口段、浅埋段、偏压段、破碎带、堆积体、黄土隧道应坚持黄土隧道应坚持“断面化大为小、短进尺、弱爆破、断面化大为小、短进尺、弱

3、爆破、强支护、勤量测、早封闭、衬砌紧跟强支护、勤量测、早封闭、衬砌紧跟”的原则。的原则。4隧道工程特点隧道工程特点隧道工程全部为隧道工程全部为隐蔽工程隐蔽工程，工程地质和水文十分重要，甚，工程地质和水文十分重要，甚至起决定性的作用；至起决定性的作用；隧道施工隧道施工工作面少工作面少(正常情况下只有进、出口两个工作面正常情况下只有进、出口两个工作面)，工期较长；工期较长；隧道隧道施工环境差施工环境差，采取有效措施加以改善；，采取有效措施加以改善；工程施工不受季节变换及气候变化的影响；工程施工不受季节变换及气候变化的影响；施工工地一般都位于偏远的深山狭谷之中，往往远离既有施工工地一般都位于偏远的深

4、山狭谷之中，往往远离既有交通线，运输不便，供应困难；交通线，运输不便，供应困难；隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除了事先隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除了事先必须审慎规划和设计外，施工中还要做到不留后患。必须审慎规划和设计外，施工中还要做到不留后患。5地形、地质的特殊性地形、地质的特殊性是否有限制条件是否有限制条件必要时与辅助工法配合必要时与辅助工法配合要尽量采用能避免围岩松弛的施工方法要尽量采用能避免围岩松弛的施工方法尽量使支护及早封闭，避免多次扰动围岩，控尽量使支护及早封闭，避免多次扰动围岩，控制初期支护位移、变形制初期支护位移、变形施工组织的统一协调，在同一隧道中尽

5、量减少施工组织的统一协调，在同一隧道中尽量减少工法的频繁转换工法的频繁转换尽量采用机械化施工，提高作业效率，加快施尽量采用机械化施工，提高作业效率，加快施工进度工进度6隧道工程施工要点隧道工程施工要点 隧道工程的施工要点，归纳起来就是隧道工程的施工要点，归纳起来就是 保护围岩保护围岩 内实外美内实外美 重视环境重视环境 动态施工动态施工“保护围岩保护围岩”：一层含义是不损伤围岩或少损伤遗留：一层含义是不损伤围岩或少损伤遗留围岩的固有支护能力，这可以通过采用机械开挖技术围岩的固有支护能力，这可以通过采用机械开挖技术和控制爆破技术予以解决；另一层含义是通过各种手和控制爆破技术予以解决；另一层含义是

6、通过各种手段和方法，如采用支护技术、加固或预加固技术以及段和方法，如采用支护技术、加固或预加固技术以及各种辅助施工技术增强围岩的各种辅助施工技术增强围岩的自支护能力自支护能力。7隧道工程施工要点隧道工程施工要点“内实外美内实外美”，关键是内实。而内实的关键就是要做到，关键是内实。而内实的关键就是要做到“四密实四密实”，即，即混凝土密实、喷混凝土密实、喷混凝混凝土密实、喷混凝土密实、喷混凝土与围岩密实（贴）、二次衬砌与初期支护密实（贴土与围岩密实（贴）、二次衬砌与初期支护密实（贴）。这牵涉到混凝土、喷混凝土、回填、支护接触等。这牵涉到混凝土、喷混凝土、回填、支护接触等技术。技术。新奥法的基本原则

7、是采用合理的支护手段，发挥围岩新奥法的基本原则是采用合理的支护手段，发挥围岩和支护系统的和支护系统的共同作用共同作用，而这种共同作用只有与围岩，而这种共同作用只有与围岩同支护系统同支护系统紧密贴合紧密贴合时才能被充分利用。因此，必须时才能被充分利用。因此，必须进一步控制光面爆破的效果，避免过多的超挖或侵限进一步控制光面爆破的效果，避免过多的超挖或侵限，喷射混凝土表面尽可能平整。为保证二衬和初衬之，喷射混凝土表面尽可能平整。为保证二衬和初衬之间的密贴，在挂设防水板时必须保证有一定的间的密贴，在挂设防水板时必须保证有一定的松弛度松弛度，这样才能保证衬砌混凝土浇筑到顶时能够与初衬拱，这样才能保证衬砌

8、混凝土浇筑到顶时能够与初衬拱顶密贴。如果防水板敷设不好，在拱顶会限制混凝土顶密贴。如果防水板敷设不好，在拱顶会限制混凝土造成二次衬砌拱顶出现空洞。造成二次衬砌拱顶出现空洞。8隧道工程施工要点隧道工程施工要点“重视环境重视环境”也有两层含义：一层含义是也有两层含义：一层含义是指指内部环境内部环境，即施工作业环境（主要是，即施工作业环境（主要是指施工通风、集尘技术、减少回弹技术指施工通风、集尘技术、减少回弹技术），另一层含义是对），另一层含义是对外部环境外部环境，即对周，即对周边环境的影响。边环境的影响。“动态施工动态施工”是指隧道施工过程中的地是指隧道施工过程中的地质条件是不断变化，其力学状态也

9、是不质条件是不断变化，其力学状态也是不断变化的，因此，施工过程就不可能是断变化的，因此，施工过程就不可能是一成不变的一成不变的。9隧道工程施工流程隧道工程施工流程 隧道工程施工流程隧道工程施工流程 施工准备施工准备明洞、洞口工程明洞、洞口工程隧道开隧道开 挖（监控量测）挖（监控量测）一次支护（监控量一次支护（监控量 测）测）防排水防排水二次衬砌二次衬砌附属设施附属设施 工程竣工验收工程竣工验收10隧道工程施工应遵循的原则隧道工程施工应遵循的原则（1）因为）因为围岩是隧道的主要承载单元围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工，所以要在施工中充分保护和爱护围岩。中充分保护和爱护围岩。（2）为了充分发

10、挥围岩的结构作用，）为了充分发挥围岩的结构作用，应允许围岩有可应允许围岩有可控制的变形。控制的变形。（3）变形的控制主要是通过）变形的控制主要是通过支护阻力支护阻力（即各种支护结（即各种支护结构）的效应达到的，加强构）的效应达到的，加强初期支护初期支护施工质量控制势在施工质量控制势在必行。必行。（4）在施工中，必需进行实地监控量测，及时提出可）在施工中，必需进行实地监控量测，及时提出可靠的、足够数量的量测信息，以靠的、足够数量的量测信息，以指导施工和设计指导施工和设计。11隧道工程施工应遵循的原则隧道工程施工应遵循的原则（5）在选择支护手段时，一般应选择能）在选择支护手段时，一般应选择能大面积

11、的、牢大面积的、牢固的与围岩紧密接触的、能及时实施和应变能力强的固的与围岩紧密接触的、能及时实施和应变能力强的支护手段。支护手段。（6）隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程。）隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程。（7）在任何情况下，使隧道断面能在）在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合较短时间内闭合是极为重要的。是极为重要的。（8）为保证二次衬砌的质量和整体性，）为保证二次衬砌的质量和整体性，在任何情况下在任何情况下，都宜采用先墙后拱的施工顺序，都宜采用先墙后拱的施工顺序。（9）在隧道施工过程中，必需建立）在隧道施工过程中，必需建立“施工图设计施工图设计地地质核对质核对施工检验施

12、工检验量测反馈量测反馈参数修正参数修正”的一体化的一体化的施工管理系统，以不断的提高和完善隧道施工技术的施工管理系统，以不断的提高和完善隧道施工技术。1213在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。洞口施工宜避开雨季和融雪期。洞口施工宜避开雨季和融雪期。洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连接成整体，洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连接成整体，确保拱墙连接良好。确保拱墙连接良好。洞口段洞身

13、施工时，应根据地质条件、地表沉陷控制以及洞口段洞身施工时，应根据地质条件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。保障施工安全等因素选择开挖方法和支护方式。洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。14洞口位于软弱土层地带，如第四季的冲（洪）洞口位于软弱土层地带，如第四季的冲（洪）积层、残积层及人工填土等，采用高压旋喷积层、残积层及人工填土等，采用高压旋喷法、深层搅拌法、抗滑桩、钢管桩等加固法、深层搅拌法、抗滑桩、钢管桩等加固地层为堆积层、断层破碎带、砂砾土、砂土地层为堆积层、断层破碎带、砂砾土、砂土时采用地面注水泥浆或超

14、细水泥预加固时采用地面注水泥浆或超细水泥预加固有地下水地段，临时止水注浆可采用水泥有地下水地段，临时止水注浆可采用水泥-水水玻璃双浆液玻璃双浆液15明洞混凝土的灌筑应设挡头板、外模和支架，明洞混凝土的灌筑应设挡头板、外模和支架，明洞混凝土应整体浇筑明洞混凝土应整体浇筑拱圈混凝土的灌筑强度达到设计强度等级的拱圈混凝土的灌筑强度达到设计强度等级的100100，且拱顶回填土高度达到，且拱顶回填土高度达到0.7m0.7m时方可时方可拆除明洞拱架拆除明洞拱架端、翼墙模板及支架拆除时，混凝土强度必端、翼墙模板及支架拆除时，混凝土强度必须符合设计要求。设计无要求时，混凝土强须符合设计要求。设计无要求时，混凝

15、土强度必须达到设计强度等级的度必须达到设计强度等级的100100，非承重模，非承重模板拆除时混凝土强度不得低于板拆除时混凝土强度不得低于8MPa8MPa16施工阶段应将地质预测、预报纳入正常施工阶段应将地质预测、预报纳入正常施工的工序中施工的工序中17(一一)概述概述v广义定义广义定义 根据隧道洞内外地质调查、掌子面素描及根据隧道洞内外地质调查、掌子面素描及隧道开挖揭示的洞身围岩条件的变化趋势、隧道开挖揭示的洞身围岩条件的变化趋势、洞内外构造相关分析结果，或运用地球物理洞内外构造相关分析结果，或运用地球物理探测手段对隧道施工掌子面进行探测，运用探测手段对隧道施工掌子面进行探测，运用各学科知识，

16、结合预报人员的经验，对隧道各学科知识，结合预报人员的经验，对隧道工程可能遇到的各种不良地质体及因此可能工程可能遇到的各种不良地质体及因此可能发生的地质灾害的性质、分布位置、规模的发生的地质灾害的性质、分布位置、规模的判断和预报，并根据判断和预报结果提出相判断和预报，并根据判断和预报结果提出相应的预防和处理措施。应的预防和处理措施。定义定义18包括三个阶段的预报包括三个阶段的预报工程可行性研究阶段的预报工程可行性研究阶段的预报工程勘察设计阶段的预报工程勘察设计阶段的预报工程施工阶段的超前地质预报工程施工阶段的超前地质预报 涌水量及涌水水压的预测预报是地质超前涌水量及涌水水压的预测预报是地质超前预

17、报的重要内容之一预报的重要内容之一v狭义定义狭义定义施工期超前地质预报施工期超前地质预报19开展地质预报的必要性开展地质预报的必要性v勘测设计阶段的地质工作量投入有限勘测设计阶段的地质工作量投入有限v勘测设计阶段的地质预估预评价是对隧道所处勘测设计阶段的地质预估预评价是对隧道所处地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况作出微观的把握作出微观的把握v复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决复杂长隧道的地质变化对施工方法及工期有决定性的影响定性的影响v人为作用引起地质的变化只有在施工期才有所人为作用引起地质的变化只有在施工期才有所体现体现v施工期对地质的

18、要求更高施工期对地质的要求更高20地质超前预报的主要内容地质超前预报的主要内容v断层及断层影响带的位置、规模及其性质断层及断层影响带的位置、规模及其性质v软弱夹层的位置、规模及其性质软弱夹层的位置、规模及其性质v岩溶的位置、规模及其性质岩溶的位置、规模及其性质v不同岩性、围岩级别变化界面的位置不同岩性、围岩级别变化界面的位置v工程地质灾害可能发生的位置和规模工程地质灾害可能发生的位置和规模v含水构造的位置、规模及其性质含水构造的位置、规模及其性质21地质法超前地质预报地质法超前地质预报相关关系法相关关系法趋势外推法趋势外推法断层参数法断层参数法主要依据：主要依据：隧道洞内外地质调查结果和隧道施

19、工期隧道洞内外地质调查结果和隧道施工期掌子面的地质条件调查结果掌子面的地质条件调查结果相关关系法：相关关系法：通过地质作图及构造相关性分析，由通过地质作图及构造相关性分析，由地面构造产状推测其在地下隧道穿越深度位置的出地面构造产状推测其在地下隧道穿越深度位置的出露位置。露位置。趋势外推法：趋势外推法：由掌子面的岩体结构面产状及发育状由掌子面的岩体结构面产状及发育状况、岩体破碎程度、岩石的变质程度等变化特征推况、岩体破碎程度、岩石的变质程度等变化特征推测掌子面前方一定距离处可能出现的构造及其性质测掌子面前方一定距离处可能出现的构造及其性质(二二)不良地质体超前预报方法不良地质体超前预报方法22洞

20、内地质调查洞内地质调查地表地质调查地表地质调查掌子面素描掌子面素描趋势分析趋势分析构造相关性分析构造相关性分析地质预报地质预报23地质法超前地质预报地质法超前地质预报有牢固的理论基础有牢固的理论基础不占用或极少占用施工时间不占用或极少占用施工时间适用性强适用性强成本低成本低v优点优点数据有限数据有限有一定的误差有一定的误差v缺点缺点24超前水平钻孔法超前水平钻孔法主要依据：主要依据：钻进速度、岩芯采样率、钻孔岩芯鉴定钻进速度、岩芯采样率、钻孔岩芯鉴定和必要的强度试验和必要的强度试验预报内容：预报内容：岩层的展布、地层岩石的软硬程度、岩岩层的展布、地层岩石的软硬程度、岩体完整性、断层空洞的分布位

21、置。体完整性、断层空洞的分布位置。判定方法：判定方法：钻进速度：钻进速度：硬岩速度低，软岩速度高，裂隙发硬岩速度低，软岩速度高，裂隙发育及断层破碎带容易卡钻。育及断层破碎带容易卡钻。岩芯采取率：岩芯采取率：采取率低，岩石破碎；采取率高，采取率低，岩石破碎；采取率高，岩石完整。岩石完整。强度判定：强度判定：点荷载法点荷载法25超前水平钻孔法超前水平钻孔法优点：优点：设备简单，施工方便，不仅可以探测不良地设备简单，施工方便，不仅可以探测不良地质，还可以探水质，还可以探水缺点：缺点：v速度慢速度慢v占用循环时间占用循环时间v可能造成灾害可能造成灾害v具有局限性具有局限性v长距离钻探较困难长距离钻探较

22、困难26超前导坑法超前导坑法洞内地质调查洞内地质调查掌子面素描掌子面素描超前水平导坑或隧道随超前水平导坑或隧道随底平面地质展示图底平面地质展示图超前平行导坑或隧道超前平行导坑或隧道与施工隧道之间关系与施工隧道之间关系推测施工隧道可能遇到的地质条件推测施工隧道可能遇到的地质条件27波反射法波反射法 利用声波、超声波、地震波及电磁波在地层中传利用声波、超声波、地震波及电磁波在地层中传播、反射，通过信号采集系统接受反射信号，判译播、反射，通过信号采集系统接受反射信号，判译隧道掌子面前方反射界面距隧道掌子面的距离隧道掌子面前方反射界面距隧道掌子面的距离 常用的有：常用的有：TSPTSP、地质雷达、地质

23、雷达、HSPHSP声波反射、地震声波反射、地震波反射波反射28v地震反射地震反射(负视速度负视速度)法法 29v水平声波剖面法水平声波剖面法(HSP)(HSP)30v水平声波剖面法水平声波剖面法(HSP)(HSP)31v地质雷达法地质雷达法 利用电磁波在隧道掌子面前方地层中传播、反射，利用电磁波在隧道掌子面前方地层中传播、反射，原理，根据测到的反射脉冲波走时计算反射界面距原理，根据测到的反射脉冲波走时计算反射界面距隧道施工掌子面的距离。隧道施工掌子面的距离。主要用于溶洞洞穴、含水带和破碎带的探测预报主要用于溶洞洞穴、含水带和破碎带的探测预报 目前分辨率最高的地球物理方法，但由于预报距目前分辨率

24、最高的地球物理方法，但由于预报距离短，易受隧道洞内机器、管线的干扰离短，易受隧道洞内机器、管线的干扰32vTSPTSP法法33v陆地声纳法陆地声纳法 采用十字剖面测线布置，用锤击、爆炸、电火花采用十字剖面测线布置，用锤击、爆炸、电火花作为震源，用工程地震仪和压电式高频检波器采集作为震源，用工程地震仪和压电式高频检波器采集宽频反射波信号，用分段带通滤波方法处理提取不宽频反射波信号，用分段带通滤波方法处理提取不同频率信号，计算反射界面的空间位置，预报隧道同频率信号，计算反射界面的空间位置，预报隧道施工掌子面前方不良地质体的位置。施工掌子面前方不良地质体的位置。34声波透射法及声波透射法及CTCT层

25、析成像法层析成像法35地震波反射层析成像法地震波反射层析成像法36v涌水水压预报涌水水压预报v隧道总涌水量预报隧道总涌水量预报v分段涌水量预报分段涌水量预报v涌水位置预报涌水位置预报v涌水时间预报涌水时间预报(三三)隧道涌水预测隧道涌水预测37现场实测现场实测根据钻孔钻探资料，在静水头中乘以一个水头根据钻孔钻探资料，在静水头中乘以一个水头损失系数损失系数(折减系数折减系数)研究方法研究方法cwcekHP38v对于处于基岩裂隙水和孔隙水中的隧道对于处于基岩裂隙水和孔隙水中的隧道HP关于折减系数的取值关于折减系数的取值39关于折减系数的取值关于折减系数的取值根据水文地质情况取根据水文地质情况取值值

26、天生桥二级电站经验天生桥二级电站经验法法40关于折减系数的取值关于折减系数的取值按围岩和衬砌结构的渗透系数取值按围岩和衬砌结构的渗透系数取值按地下水运动损失系数和衬砌作用面积系数按地下水运动损失系数和衬砌作用面积系数41关于折减系数的取值关于折减系数的取值按地下水运动损失系数和衬砌作用面积系数按地下水运动损失系数和衬砌作用面积系数142关于折减系数的取值关于折减系数的取值按围岩渗透系数取值按围岩渗透系数取值43v对于岩溶隧道对于岩溶隧道HP与地表连通与地表连通HP与地表不连通与地表不连通44涌水位置预测预报涌水位置预测预报界面位置预报与地质分析法界面位置预报与地质分析法红外探水法红外探水法地质

27、雷达探测法地质雷达探测法岩体温度检测法岩体温度检测法钻孔探水钻孔探水45以爆破为主导的施工方法以爆破为主导的施工方法 全断面法全断面法 下导洞超前法下导洞超前法 台阶法台阶法 双侧壁导坑法双侧壁导坑法 中壁法中壁法以机械开挖为主导的施工方法以机械开挖为主导的施工方法 掘进机法掘进机法 盾构法盾构法 铣挖法铣挖法爆破与机械开挖相结合的施工方法爆破与机械开挖相结合的施工方法 TBM导坑超前扩挖法导坑超前扩挖法46 客运专线隧道钻爆法施工开挖常用的方法有全客运专线隧道钻爆法施工开挖常用的方法有全断面法、台阶法、断面法、台阶法、CD法、法、CRD法、双侧壁导坑法、双侧壁导坑法。法。从工程造价和施工速度

28、考虑，施工方法选择顺从工程造价和施工速度考虑，施工方法选择顺序应为：全断面法序应为：全断面法正台阶法正台阶法台阶设临时仰拱台阶设临时仰拱CD法法CRD法法双侧壁导坑法。双侧壁导坑法。从施工安全考虑，顺序正好反过来。如何选择从施工安全考虑，顺序正好反过来。如何选择合适的开挖方法，应根据实际情况综合考虑，在合适的开挖方法，应根据实际情况综合考虑，在工程造价、施工进度、施工安全等各方面求得平工程造价、施工进度、施工安全等各方面求得平衡。衡。六、钻爆法六、钻爆法47各种开挖方法比较各种开挖方法比较 48(一一)全断面开挖法全断面开挖法全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，全断面开挖法就是按照设计轮

29、廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。然后修建衬砌的施工方法。49 50(二二)下导洞超前法下导洞超前法 51 52 所谓台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个所谓台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，且分成上下两断面或几个作业面，分步开挖。部分，且分成上下两断面或几个作业面，分步开挖。图 4-2 台阶法开挖示意 适用条件适用条件 (1)(1)单线隧道单线隧道、级围岩级围岩 (2)(2)双线隧道双线隧道级围岩级围岩 (3)(3)地下水状态：干燥或潮湿地下水状态：干燥或潮湿53 各国高速铁路隧道施工实践证明，台阶法已成为各国高速铁路隧道施工实践证明，台阶法已成为大断面隧道施工的主流施工方

30、法。大断面隧道施工的主流施工方法。台阶法开挖优缺点：台阶法开挖优缺点：(1)(1)灵活多变，适用性强。凡是软弱围岩地层，均可灵活多变，适用性强。凡是软弱围岩地层，均可采用台阶法，是各种不同开挖方法中的基本方法，采用台阶法，是各种不同开挖方法中的基本方法，而当遇到地层变化时能及时变换成其他方法。而当遇到地层变化时能及时变换成其他方法。(2)(2)具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。作业则较为安全。(3)(3)台阶法开挖的缺点是上下部作业相互干扰，

31、应台阶法开挖的缺点是上下部作业相互干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响和台阶法开挖注意下部作业时对上部稳定性的影响和台阶法开挖增加围岩被扰动的次数等。增加围岩被扰动的次数等。541 1、导坑超前扩挖台阶法、导坑超前扩挖台阶法 在开挖主洞之前先用钻爆法快速掘进一个超前导在开挖主洞之前先用钻爆法快速掘进一个超前导坑，进行地质调查、排水以及围岩改良等作业，而坑，进行地质调查、排水以及围岩改良等作业，而后再次用钻爆法进行扩挖的一种施工方法。即先由后再次用钻爆法进行扩挖的一种施工方法。即先由爆破法开挖一个小导坑形成临空面，再使用钻爆法爆破法开挖一个小导坑形成临空面，再使用钻爆法开挖。开挖。导坑断面大

32、小：导坑断面大小：满足运输车辆的尺寸要求和通风要求满足运输车辆的尺寸要求和通风要求导坑超前距离：导坑超前距离：一般情况一般情况1030m，有大量涌水时，有大量涌水时100m 55 导坑超前法56开挖工作面稳定性高，辅助工法规模小开挖工作面稳定性高，辅助工法规模小有涌水的情况下导坑可以作为排水坑道有涌水的情况下导坑可以作为排水坑道可从导坑进行围岩补强可从导坑进行围岩补强扩挖爆破效果好扩挖爆破效果好优点：优点：导坑和扩挖交互掘进，施工干扰大导坑和扩挖交互掘进，施工干扰大导坑需要布置通风系统导坑需要布置通风系统导坑支护要废除导坑支护要废除缺点：缺点：572 2、多层台阶法、多层台阶法 当隧道断面较高

33、时可采用多层台阶法。当隧道断面较高时可采用多层台阶法。多层台阶法通常用在单层台阶法上断面掘进的多层台阶法通常用在单层台阶法上断面掘进的导坑尺寸较大难以自稳的情况。导坑尺寸较大难以自稳的情况。由于在低强度的围岩中，整个开挖断面要分为由于在低强度的围岩中，整个开挖断面要分为三步开挖，故开挖造成的应力重分布的次数较多，三步开挖，故开挖造成的应力重分布的次数较多，而且台阶多，断面闭合的时间也加长。而且台阶多，断面闭合的时间也加长。583 3、短台阶和超短台阶法、短台阶和超短台阶法短台阶法短台阶法 台阶长度约台阶长度约15m15m 上下两个工作面较接近，施工干扰大；同时存上下两个工作面较接近，施工干扰大

34、；同时存在上半段面出渣打乱开挖循环平衡的问题在上半段面出渣打乱开挖循环平衡的问题 上半段面的出渣可用斜坡道、皮带运输机、装上半段面的出渣可用斜坡道、皮带运输机、装渣转运机等组合起来使用渣转运机等组合起来使用593 3、短台阶和超短台阶法、短台阶和超短台阶法超短台阶法超短台阶法 台阶长度约台阶长度约58m，适用于膨胀性围岩和土质围，适用于膨胀性围岩和土质围岩需及早封闭断面的情况。岩需及早封闭断面的情况。在以全断面开挖法为主的硬质围岩中，由于围在以全断面开挖法为主的硬质围岩中，由于围岩变化需采用分部开挖法时也可采用此方法。岩变化需采用分部开挖法时也可采用此方法。上下两个工作面同时掘进同时出渣。上下

35、两个工作面同时掘进同时出渣。微台阶法微台阶法604 4、中隔墙台阶法、中隔墙台阶法150 262 60 R=4000 60 1869 50 180 250 588 1280 70 150 99 1:0.5 1:0.3 （单位：cm）约20m 约25m 3040m 150m 液压装碴机 反铲 约30m 运碴车5台 车行通道约20m 最大20m 反铲 臂式装碴机 图 12 中隔壁法 61 当开挖工作面地层自稳能力差，上台阶开挖后当开挖工作面地层自稳能力差，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拱脚支撑在未开挖岩体上的自稳时间较短且开挖断面较大时，可采用中隔墙台阶法断面较大时，可采用

36、中隔墙台阶法(通常配合临通常配合临时仰拱使用时仰拱使用)。通过中隔墙的分载作用，可减轻。通过中隔墙的分载作用，可减轻两侧拱脚的压力，降低地表沉陷值，以确保施工两侧拱脚的压力，降低地表沉陷值，以确保施工安全。安全。采用中隔墙台阶法开挖时，上台阶开挖长度一采用中隔墙台阶法开挖时，上台阶开挖长度一般控制在般控制在1.51.5倍洞径以内，并辅以超前小导管注倍洞径以内，并辅以超前小导管注浆加固围岩、留核心土环形开挖等措施。浆加固围岩、留核心土环形开挖等措施。上台阶采用人工开挖，下台阶采用机械开挖上台阶采用人工开挖，下台阶采用机械开挖 625 5、临时仰拱封闭台阶法、临时仰拱封闭台阶法 120 双层钢筋网

37、 长 12m 的管棚 喷混凝土 30cm 扩大拱脚 70cm 锚杆长 6m 4 个排水孔 核心土 s s s=0.8-1.0m 上导坑 核心土 临时仰拱 台阶 仰拱 双层钢筋喷混凝土 1.5m 临时仰拱 2s 临时仰拱闭合 6s 7S 台阶 2s 仰拱 4s 6s 仰拱闭合至上导坑开挖面150m 格栅钢架 图 2 台湾台北-高雄高速铁路双线隧道施工方法 6364 65 根据侧壁导坑开挖的个数，分为单侧壁导坑法根据侧壁导坑开挖的个数，分为单侧壁导坑法及双侧壁导坑法。及双侧壁导坑法。单侧壁导坑法一般将断面分成三块：侧壁导坑、单侧壁导坑法一般将断面分成三块：侧壁导坑、上台阶、下台阶。上台阶、下台阶。

38、侧壁导坑宽度不宜超过侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞跨，高度以到起倍洞跨，高度以到起拱线为宜。导坑与台阶的距离没有硬性规定，一拱线为宜。导坑与台阶的距离没有硬性规定，一般以施工互不干扰为原则。般以施工互不干扰为原则。66 由于单侧壁导坑法每步开挖的宽度较小，而由于单侧壁导坑法每步开挖的宽度较小，而且封闭型的导坑初期支护承载能力大，所以它适且封闭型的导坑初期支护承载能力大，所以它适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。围岩中。67(1)(1)单线隧道单线隧道、级围岩级围岩 (2)(2)双线隧道双线隧道、级围岩级围岩 (3)(3)地下水状态：有渗

39、水或股水地下水状态：有渗水或股水 6869v侧壁导坑高度以到起拱线为宜；侧壁导坑高度以到起拱线为宜；v侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑断面侧壁导坑形状应近于椭圆形断面，导坑断面为整个断面的为整个断面的1/31/3；v侧壁导坑领先长度一般为侧壁导坑领先长度一般为303050m50m，以开挖一，以开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布不影响另一侧侧导坑所引起的围岩应力重分布不影响另一侧导坑为原则；导坑为原则；v导坑开挖后应及时进行初期支护，并尽早封导坑开挖后应及时进行初期支护，并尽早封闭成环。闭成环。70 中洞法适用于双连拱隧道。采用先施作隧道中洞法适用于双连拱隧道。采用先施作隧道中墙混凝土，后开挖

40、两侧的施工方法中墙混凝土，后开挖两侧的施工方法 。71v中洞法开挖高度应大于中墙高度中洞法开挖高度应大于中墙高度1m1m，开挖宽度，开挖宽度应大于应大于5m5m；v中洞开挖长度根据隧道长度、宽度以及地质情中洞开挖长度根据隧道长度、宽度以及地质情况综合考虑，一般为况综合考虑，一般为505080m80m；v中洞开挖后应及时施作初期支护，再分段灌筑中洞开挖后应及时施作初期支护，再分段灌筑中墙混凝土，在中墙混凝土达到设计强度后方中墙混凝土，在中墙混凝土达到设计强度后方可拆模，并进行临时横向支撑。可拆模，并进行临时横向支撑。72适用于单、双线隧道适用于单、双线隧道V V级围岩的浅埋隧道、级围岩的浅埋隧道

41、、三线隧道。三线隧道。中隔墙开挖时，应沿一侧自上而下分为二或三中隔墙开挖时，应沿一侧自上而下分为二或三部进行，每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安部进行，每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁，底部应设临时仰拱，中隔设钢架、施作中隔壁，底部应设临时仰拱，中隔壁墙依次分步联结而成，之后再开挖中隔墙的另壁墙依次分步联结而成，之后再开挖中隔墙的另一侧，分步次数及支护形式与先开挖的一侧相同一侧，分步次数及支护形式与先开挖的一侧相同73v各部开挖时，周边轮廓尽量圆顺，减小应力各部开挖时，周边轮廓尽量圆顺，减小应力集中；集中；v各部的底部高程应与钢架接头处一致；各部的底部高程应与钢架接头处一致

42、；v每一部的开挖高度约为每一部的开挖高度约为3.5m3.5m；v后一侧开挖应全断面及时封闭；后一侧开挖应全断面及时封闭；v左右两侧纵向间距一般为左右两侧纵向间距一般为3050m50m；v中隔壁设置为弧形或圆弧形。中隔壁设置为弧形或圆弧形。74交叉中隔壁法适用于双线、三线隧道交叉中隔壁法适用于双线、三线隧道、V、级围岩、浅埋隧道。采用自上而下分为二至三步级围岩、浅埋隧道。采用自上而下分为二至三步开挖中隔墙的一侧，并及时支护，待完成开挖中隔墙的一侧，并及时支护，待完成12部后，部后，即开始另一侧即开始另一侧l2部开挖及支护，形成左右两侧开挖部开挖及支护，形成左右两侧开挖及支护相互交叉的情形。及支护

43、相互交叉的情形。75主要施工方法及适用范围主要施工方法及适用范围76掘进机法掘进机法盾构法盾构法单臂掘进机法单臂掘进机法铣挖法铣挖法七、机械开挖法七、机械开挖法77隧道掘进机隧道掘进机Tunnel boring machine，简称，简称TBM，通常是指岩石隧道全断面掘进机，通常是指岩石隧道全断面掘进机，它是一种集掘进、出渣、支护和通风防尘于它是一种集掘进、出渣、支护和通风防尘于一体的大型高效隧道施工机械。一体的大型高效隧道施工机械。(一一)掘进机法掘进机法优点：优点：施工效率高施工效率高轮廓圆顺轮廓圆顺围岩扰动小围岩扰动小劳动强度低劳动强度低缺点：缺点：适用能力差适用能力差设备购置费用高设备

44、购置费用高施工费用高施工费用高场地要求高场地要求高78开敞式开敞式TBM1 1、TBMTBM类型及特点类型及特点 主要用于围岩较好、强度较高的岩石，没主要用于围岩较好、强度较高的岩石，没有较大破碎带、断层和地下水的地质状况。有较大破碎带、断层和地下水的地质状况。79护盾式护盾式TBM 适用于仅仅能自稳、不塌落的软弱岩体，适用于仅仅能自稳、不塌落的软弱岩体，衬砌采用预制混凝土管片施工。衬砌采用预制混凝土管片施工。单护盾式单护盾式TBM80护盾式护盾式TBM 适用于混合地层，既适用于软岩，又适用适用于混合地层，既适用于软岩，又适用于硬岩。于硬岩。双护盾式双护盾式TBM81地质的适应性地质的适应性2

45、 2、TBMTBM施工适应性分析施工适应性分析 软岩、硬岩、断层破碎带均可适用，但是对软岩、硬岩、断层破碎带均可适用，但是对于大型的岩溶暗河发育的隧道、高或极高地应于大型的岩溶暗河发育的隧道、高或极高地应力隧道、软岩大变形隧道、可能发生较大规模力隧道、软岩大变形隧道、可能发生较大规模突水涌泥的隧道等特殊不良地质隧道不适合突水涌泥的隧道等特殊不良地质隧道不适合隧道长度的适应性隧道长度的适应性 国外的经验国外的经验：隧道长度与机械直径的比值大：隧道长度与机械直径的比值大于于600 国内的经验国内的经验：1020km要经过比选；大于要经过比选；大于20km可优先采用可优先采用82隧道断面的合理性隧道

46、断面的合理性 适宜的直径范围适宜的直径范围312m；对于直径；对于直径1215m的的隧道应根据围岩地质情况和掘进长度、外界条隧道应根据围岩地质情况和掘进长度、外界条件等因素综合比较；直径大于件等因素综合比较；直径大于15m的隧道，则的隧道，则不宜采用掘进机施工。不宜采用掘进机施工。运输方案和施工场地的可行性运输方案和施工场地的可行性 重量达几千吨，最大部件重几十甚至几百吨，重量达几千吨，最大部件重几十甚至几百吨，拼装长度长达拼装长度长达200m以上。以上。洞外配套设施有混凝土拌合系统、管片预制洞外配套设施有混凝土拌合系统、管片预制厂、修理车间、配件仓库等厂、修理车间、配件仓库等83(二二)盾构

47、法盾构法 是软土隧道掘进施工的一种有效方法，实质是软土隧道掘进施工的一种有效方法，实质上是软土隧道掘进机。既可以人工开挖，又可上是软土隧道掘进机。既可以人工开挖，又可以机械开挖。以机械开挖。盾构的类型盾构的类型按掘削面的开敞程度按掘削面的开敞程度敞开式盾构敞开式盾构封闭式盾构封闭式盾构84按掘削地层的种类按掘削地层的种类硬岩盾构硬岩盾构软岩盾构软岩盾构复合式盾构复合式盾构按开挖方式按开挖方式人工开挖盾构人工开挖盾构半机械式盾构半机械式盾构机械式盾构机械式盾构85(三三)单臂掘进机单臂掘进机 又称自由断面掘进机，与全断面掘进机最大又称自由断面掘进机，与全断面掘进机最大的不同就是可以开挖任意形状的

48、隧道，在软岩的不同就是可以开挖任意形状的隧道，在软岩和小断面隧道中得到广泛应用。和小断面隧道中得到广泛应用。86(四四)铣挖法铣挖法 近年来兴起的一种新的施工方法，它通过采近年来兴起的一种新的施工方法，它通过采用一种叫做铣挖机的设备，安装在任何类型的用一种叫做铣挖机的设备，安装在任何类型的液压挖掘机上，应用于隧道掘进及轮廓整修、液压挖掘机上，应用于隧道掘进及轮廓整修、渠道沟槽铣掘等。渠道沟槽铣掘等。87铣挖机的类型铣挖机的类型横向铣挖机横向铣挖机纵向铣挖机纵向铣挖机88铣挖法施工铣挖法施工开挖开挖台阶法施工，台阶长度台阶法施工，台阶长度303050m50m支护支护喷锚支护，循环进尺喷锚支护，循

49、环进尺5080cm铣挖法优点铣挖法优点适用范围广适用范围广低振动、低噪声低振动、低噪声精确控制施工精确控制施工石渣可直接应用石渣可直接应用安全性好安全性好结构简单、使用方便结构简单、使用方便89铣挖法在隧道中的应用铣挖法在隧道中的应用90铣挖法在隧道中的应用铣挖法在隧道中的应用91在开挖主洞之前先用在开挖主洞之前先用TBM快速掘进一个超前快速掘进一个超前导坑，进行地质调查、排水、围岩改良等导坑，进行地质调查、排水、围岩改良等作业，而后用爆破法进行扩挖的一种施工作业，而后用爆破法进行扩挖的一种施工方法。施工速度可提高方法。施工速度可提高23倍。倍。八、八、TBMTBM导坑超前扩挖法导坑超前扩挖法

50、92(一一)采用采用TBMTBM导坑的目的导坑的目的确认前方的地质条件确认前方的地质条件对前方围岩进行改良对前方围岩进行改良高速掘进高速掘进形成后续爆破作业的临空面形成后续爆破作业的临空面(二二)适用的地质条件适用的地质条件比较好的围岩比较好的围岩93(三三)导坑的长度导坑的长度出渣考虑：出渣考虑：1.5km经济性：经济性：5km(五五)导坑的位置导坑的位置上半断面的顶部上半断面的顶部(顶设方式顶设方式)下半断面的底部下半断面的底部(底设方式底设方式)两侧壁部两侧壁部(侧壁方式侧壁方式)其他位置其他位置(四四)导坑的开挖直径导坑的开挖直径3.56.0m941 1、顶设方式、顶设方式上半断面的上