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1、主讲人：黄裕兴,中铁港航局三公司 湖北郧十高速YSTJ-10合同段项目部,隧道施工工艺工法与质量控制,目 录,第一部分、隧道施工基本原则,少扰动,新奥法施工基本原则,早支护,勤量测,紧封闭,在进行隧道开挖时，要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；,是指开挖后及时施作初期喷锚支护，使围岩的变形进入受控制状态；,指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩的稳定状态，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，确保施工得以安全和顺利地进行；,指要尽快形成对围岩的封闭形支护，这样做可以有效控制围岩变形，使得支护和围岩共同进入良好的工作状态。,第二部分、洞口工程施
2、工方法,1. 洞口段的概念 所谓“洞口段”，是指隧道开挖可能给洞口地表造成不良影响(下沉、塌穴等)的洞口范围。一般情况下，可将洞口浅埋段划分为洞口段，见图1-1。,图1-1 洞口段的一般范围,注：H为深浅埋分界处覆盖层厚度，约为2 2.5倍天然拱高度。,隧道洞口工程主要包括边仰坡土石方、边仰坡防护、路堑挡护、洞门圬工、洞口排水系统、洞口检查设备安装和洞口段洞身衬砌等。洞门结构一般在暗洞施工一段以后再做。边仰坡防护应及时作好。,洞门位置,明暗交界,H,明洞段,暗洞段,洞口段,2. 进洞方法,洞口段施工中最关键的工序就是进洞开挖。洞口段施工方法的确定取决于诸多因素，如地质条件、地形条件、施工机具配
3、备情况、洞外相邻建筑的影响、隧道自身构造特点等。其中最主要的是地质条件。,(2). 其它进洞方法 当洞口段围岩为级及以上，地层条件很差时，还可考虑采用环形开挖留核心土法、侧壁导坑法等。开挖进尺应控制在1.0m以下，宜采用人工开挖，必要时才采用弱爆破。施工支护必须紧贴开挖工作面，然后才能进行开挖，随挖随支。施工支护采用网喷混凝土，系统锚杆；钢拱架纵向间距为0.51.0m，必要时可施做临时仰拱。开挖完毕后及早施作钢筋混凝土衬砌。,(1). 台阶法进洞 当洞口段围岩为级，地层条件较好时，可采用台阶法进洞。爆破进尺控制在1.5m2.5m。施工支护采用系统锚杆和钢筋网喷射混凝土，必要时设置钢拱架加强施工
4、支护。,图1-2 明洞先墙后拱法图,1-台阶1开挖 2-台阶2开挖 3-台阶3开挖 4-灌注仰拱及边墙 5-灌注拱部,优点：衬砌整体性好，施工空间大，有利于施工。 缺点：是土方开挖量大，刷坡较高。,3,2,1,3,2,1,1：n,1：m,5,4,5,4,所谓“明洞”，用明挖法在路堑或半路堑中修建衬砌结构，并在其外表回填土石的隧道，主要用于遭受坍方、落石或流石、流泥危害的隧道洞口或路堑地段，见图1-2。,3、明洞施工方法,第三部分、新奥法的分类及施工工序,新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为以下几种： 全断面开挖法 台阶法 其中包括：(1) 长台阶法 (2) 短台阶法 (3) 超
5、短台阶法 分部开挖法 (1) 台阶分部开挖法(环形开挖留核心土法) (2) 中隔壁法(单侧壁导坑法、CD法、CRD法) (3) 双侧壁导坑法(眼镜法)等,1. 全断面法,全断面法全称为“全断面一次开挖法”，即按隧道设计断面轮廓一次开挖成型的方法，如图1-1所示。,全断面法常适用于级硬岩的石质隧道，可采用深孔爆破施工。,1-全断面开挖；2-锚喷支护；3-模筑混凝土,图1-1 全断面施工方法,优点：较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，工序少，干扰少，便于施工组织与管理，采用深孔爆破时，可加快掘进速度，对围岩的震动次数较少，有利于围岩稳定。 缺点：是由于开挖面较大，围岩相对稳
6、定性降低，且每循环工作量相对较大，要求施工单位有较强的开挖、出渣与运输及支护能力，采用深孔爆破时，产生的爆破震动波较大，对钻爆设计和控制爆破作业要求较高。, 用钻孔台车钻眼，然后装药、联接导火线； 退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面； 排除危石； 必要时，初喷喷射混凝土； 用装碴机将石碴装入运输车辆，运出洞外； 施工锚喷支护； 开始下一轮循环； 通过量测判断围岩和初期支护的变形，待基本稳定后，施作二次模注混凝土衬砌。,全断面施工工序,1) 通过超前地质预报确认施工段落围岩强度，整体稳 定性、地下水情况是否符合全断面施工的条件。,2) 各工序机械设备要配套。,3) 加强各种辅助施工方法的
7、设计和施工检查。,4) 重视和加强对施工操作人员的技术培训 。,5) 在选择支护类型时，应优先考虑锚杆和喷射混凝土、挂网、拱架等支护型式。,全断面施工注意问题,全断面施工成型效果图,2. 台阶法,台阶法是新奥法中适用性最广的施工方法，多适用于、级围岩中。它将断面分成上半断面和下半断面两部分分别进行开挖，如图2-2所示，随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层。根据台阶的长度，它有长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种方式。,1上半部开挖 2拱部喷锚支护 3开挖马口 4右侧边墙开挖 5 右侧边墙部喷锚支护 6左侧边墙部开挖 7左侧边墙部喷锚支护 8二次衬砌,台阶施工方法图,（1）长台阶法 如图如
8、图2-2a ，上、下开挖断面相距较远，一般上台阶超前50m以上或大于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。,（2）短台阶法 如图2-2b，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5倍但大于11.5倍洞宽，或550m，上下断面基本上可以采用平行作业，其作业顺序和长台阶法相同。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。,图2-2 台阶法,掘进方向,掘进方向,B,
9、2,1,B,2,LB,5BL(1,1.5)B,1,2,2,1,2,B,1,a),L5B,1,1,2,掘进方向,b),c),a)长台阶法 b)短台阶法 c)超短台阶法,(3) 超短台阶法 如图2-2c，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。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35m，不能平行作业，只能采用交替作业，因而施工进度会受到很大的影响。在软弱围岩中采用超短台阶法施工时应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可对围岩采用预加固或预支护措施，如向围岩中注浆或打入超前水平小导管等。,台阶法优点：开挖具有足够的作业空间和较
10、快的施工速度，有利于稳定，上部开挖支护后，下部作业较安全。 缺点：上下部作业互相干扰，台阶开挖会增加对围岩的扰动次数等。,1) 台阶数不宜过多，台阶长度要适当，一般以一个台阶垂直开挖到底，保持平台长2.5m3m为好 。,2) 个别破碎地段可配合喷锚支护和挂网施工。,3) 上部开挖时，因临空面较大，易使爆破石渣块体较大，不利于装渣，应适当密布中小炮孔。,4) 采用台阶法开挖关键问题是台阶的划分形式。主要考虑安全步距和作业面空间。,台阶法注意问题,台阶法开挖照片,3. 分部开挖法,(1) 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地段。上部留核心土可以支挡开挖工作面，
11、增强开挖工作面的稳定，施工安全性较好。一般环形开挖进尺为0.5m1.0m，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6-6所示。,图6-6 预留核心土开挖法,1超前支护施作 2上弧形导坑开挖 3拱部喷锚支护 4核心土开挖 5下部开挖 6边墙部喷锚支护 7灌筑仰拱 8拱墙衬砌施工,优点：由于核心土的存在，降低了掌子面坍塌的风险，有利于施工安全。,缺点：作业面空间狭小，施工进度相对缓慢。,环形开挖预留核心土开挖施工照片,(2) 单侧壁导坑法 适用于围岩稳定性较差（如软弱松散围岩），隧道跨度较大，地表沉陷难于控制地段。该法确定侧壁导坑的尺寸很重要，一般侧壁导坑的宽度不宜超过0.5倍洞宽
12、，高度以到起拱线为宜，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，开挖和支护顺序如图6-7所示。,7,1,5,8,3,4,2,6,掘进方向,7,4,3,1,3,2,图6-7 单侧壁导坑法,0施工超前支护 1侧壁导坑开挖 2侧壁导坑锚喷支护及设置中壁墙临时支撑 3后行部分上台阶开挖 4 后行部分下台阶开挖 5后行部分喷锚支护 6拆除中壁墙 7灌筑仰拱 8灌筑洞周衬砌,0,0,优点：是通过形成闭合支护的侧导坑将隧道开挖断面缩小，有效地避免了大跨度开挖造成的不利影响，明显地提高了施工安全性。 缺点：是因为要施作侧壁导坑的内侧支护，随后又要拆除，工序繁琐，成本高。,(3) 双侧壁导坑法 又称眼镜工法，适用于软弱围岩中，当隧道跨度更大（如三车道公路隧道等）或因环境要求，且要求严格控制地表沉陷地段。开挖和支护顺序如图6-8所示。,导坑尺寸拟定的原则同单侧壁导坑法，但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。左、右侧导坑应错开开挖，以避免在同一断面上同时开挖而不利于围岩稳定。,2,3,1,3,4,6,掘进方向,5,4,3,7,
