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1、隧道施工技术 二O二O年十一月二十四日 隧道施工技术隧道施工技术 随着国家基础建设投入加大，科学技术不断的 进步，土建施工技术水平不断提高，隧道施工技 术不断成熟，隧道工程建设的发展极大改善了铁 路、公路交通事业，隧道已成为交通、引水、地 下工矿等方面重要建筑。为我国的国民经济发展 起着重要作用。 目 录 一、隧道围岩级别二、隧道洞口工程 三、隧道开挖施工方法 四、隧道钻爆作业 五、初期支护 六、洞内施工辅助措施 七、二次衬砌 八、防水层铺设 九、隧道通风与防尘 一、隧道围岩级别 隧道围岩分级判定（分六个级别） 隧道施工方法主要由隧道本身围岩地质条件、断面大小、结构形式、机械 配备、周围环境等
2、因素决定，但主要取决于地质条件，因此在施工过程中正 确判断隧道围岩地质质量至关重要，同时隧道施工技术人员及管理人员必须 要掌握,隧道施工地质情况怎样来判断？铁路、公路将隧道围岩分为六个级别 。级围岩： 主要工程地质特征：硬质岩（单轴饱和抗压强度Rc60MPa）：受地质构 造影响轻微，节理不发育，无软弱面（或夹层）；层状岩层为厚层，层间结 合良好。 结构特征和完整状态：岩体完整,整体状或巨厚层状结构。 围岩开挖后的稳定状态（单线）：围岩稳定，无坍塌，可能产生岩爆。 级围岩： 主要工程地质特征：硬质岩（Rc30MPa）：受地质构造影响较重，节理 较发育，有少量软弱面（或夹层）和贯通微张节理，但其产
3、状及组合关系不 致产生滑动；层状岩层为中层或厚层，层间结合一般，很少有分离现象，或 为硬质岩石偶夹软质岩石。软质岩（Rc30MPa）：受地质构造影响轻微， 节理不发育；层状岩层为厚层，层间结合良好。 结构特征和完整状态：硬质岩岩体较完整,块状或厚层状结呈大块状砌体结 构。软质岩呈巨块状整体结构。 围岩开挖后的稳定状态（单线）：暴露时间长，可能会出现局部小坍塌； 边墙稳定；层间结合差的平缓岩层，顶板易塌落。 级围岩： 主要工程地质特征：硬质岩（Rc30MPa）：受地质构造影响严重，节理 发育，有层状软弱面（或夹层），但其产状及组合关系尚不致产生滑动；层 状岩层为薄层或中层，层间结合差，多有分离现
4、象；或为硬、软质岩石互层 。软质岩（Rc530MPa）：受地质构造影响较严重，节理较发育；层状岩 层为薄层，中层或厚层，层间结合一般。 结构特征和完整状态：硬质岩呈块（石）碎（石）状镶嵌结构。软质岩呈大 块状砌体结构。 围岩开挖后的稳定状态（单线）：拱部无支护时可产生小坍塌，边墙基本稳 定，爆破震动过大易塌。 级围岩： 主要工程地质特征：硬质岩（Rc30MPa）：受地质构造影响很严重，节 理很发育；层状软弱面（或夹层）已基本被破坏。软质岩（Rc5MPa ）：受地质构造影响严重，节理发育。土体：略具压密或成岩作用的黏性 土及砂性土。黄土。一般钙质铁、质胶结的碎石土、卵石土、大块石土 。 结构特征
5、和完整状态：硬质岩呈碎石状，压碎结构。拱部无支护时可产生较 大的坍塌，边墙有时失去稳定。软质岩呈块（石）碎（石）状，镶嵌结构。 土体和呈大块状，压密结构；呈巨块状，整体结构。 围岩开挖后的稳定状态（单线）：拱部无支护时可产生较大的坍塌，边墙有 时失去稳定。 级围岩： 主要工程地质特征：石质围岩位于挤压强烈的断裂带内，裂隙 杂乱，呈石夹土或土夹石状。一般第四系的半干硬至硬塑的黏性 土及稍湿至潮湿的一般碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土。 结构特征和完整状态：呈角（砾）碎石状，松散结构。非黏性 土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构。 围岩开挖后的稳定状态（单线）：围岩易坍塌，处理不当会出 现大坍塌
6、，边墙经常小坍塌；浅埋时易出现地表下沉（陷）或塌 至地表。 级围岩： 主要工程地质特征：软塑状黏性土及潮湿的粉细砂等。 结构特征和完整状态：黏性土呈易蠕动的松软结构，砂性土呈潮 湿松散结构。 围岩开挖后的稳定状态（单线）：围岩极易坍塌变形，有水时 土砂常与水一齐涌出；浅埋时易塌至地表。 二、隧道洞口工程 （一）洞口段开挖及防护 洞口段工程应结合洞口相邻工程及场地布置统筹规划、及早完成 ，施工时最好避开雨季及严寒季节。洞顶边、仰坡周围的排水系 统要求在雨季及边、仰坡开挖前完成。隧道门及明洞门施工避开 雨季和严寒季节，并及早完成。 （二）洞口段施工工艺流程 处理危石、地表清理 洞口截排水系统施工
7、按设计进行地表预加固 支护质量检查 合格 不合格 分层开挖 预支护 处理 喷锚支护边、 仰坡面 安装进洞钢架或套拱 按正常工序进洞施工 施工准备 结束 洞口段施工工艺流程 （三）洞口段开挖要求： 1、洞口土方采用机械施工时，边、仰坡预留约30cm的整修层， 用人工刷坡并及时夯实整平成型，防止超挖，保证边、仰坡平顺 ，坡率符合设计要求。 2、洞口土石方必须自上而下分层开挖，严禁掏底开挖或上下重 叠开挖，结合正洞开挖方法，预留进洞台阶，形成进洞面（洞脸 ）及边、仰坡，边、仰坡防护和处理措施的同时考虑防止洞口段 产生整体滑动。 3、洞口石方开挖采用浅孔小台阶爆破，严禁采用洞室爆破，边 、仰坡开挖要采
8、用松动控制爆破并预留光爆层，光面爆破成型。 施工中要按批准的爆破设计组织施工，严禁超量装药。爆破后， 要及时清除松动石块。 4、开挖后坡面应稳定、平整、美观。 5、当洞口段可能出现地层滑坡、崩塌时，要采取相应的工程措 施，并要适当放缓坡率，保证施工人员的安全和边、仰坡的稳定 。 6、当洞口位于软弱、松散地层或堆积层时，按“先加固、预支护 、后开挖”的原则施工，洞口浅埋、软弱破碎段采用管棚、小导 管、锚杆等超前支护措施，进洞开挖时并与钢架配合形成支护体 系。 三、隧道开挖施工方法 现代隧道开挖施工方法（钻爆法）主要有：全断面法。台阶法 （两台阶、三台阶、三台阶七步开挖法、环形导坑预留核心土法 ）
9、。中隔壁法(包括中隔壁法、交叉中隔壁法)。双侧壁导坑法。 （一）全断面法 1、全断面法施工工序图示 2、全断面法施工工艺流程 3、全断面法施工要求 （1）全断面法开挖空间大，工序少，施工一般采用大型配套机 械化作业，各道工序尽可能平行交叉作业，缩短循环时间。 （2）全断面法开挖量大，爆破引起的震动较大，要严格控制一 次同时起爆的炸药量，按钻爆设计要求控制炮眼间距、深度和角 度，钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，对不符合要 求的炮眼要重钻，经检查合格后方可装药。 （3）钻眼时，周边眼及掏槽眼要定人定岗，并严格控制周边眼 外插角。每循环爆破后，要认真查看爆破效果，并根据超欠挖及 炮眼痕迹保
10、留率不断优化钻爆参数，改善爆破效果，减少超欠挖 。 （4）要确定合理的循环进尺，确保两个循环的接茬位置平滑、 圆顺。 （5）每循环爆破后及时找顶，初期支护施作前按要求进行地质 素描。 地质预报 测量与量测 布置炮眼台车 （ 台架） 就位钻爆设计 修正钻爆参数 钻眼、 装药、 爆破 通风排烟 找顶排险装运机械就位 出碴运输 地质素描 初期支护 开挖质量检查 表面处理 隐蔽检查 不合格 防排水系统施工 隐蔽检查 不合格 变形量满足要求后二衬施工 施工准备 合格 合格 结束 全断面法施工工艺流程 （二）台阶法 台阶法有多种开挖方式，可根据地层条件、断面大小和机械配备 情况合理选用。台阶法可分上、下两
11、部或上、中、下三部开挖， 其演变的有三台阶七步开挖法、弧形导坑预留核心土法等。 1、两部台阶法与弧形导坑预留核心土法 （1）两部台阶法施工工序图示 （2）弧形导坑预留核心土施工工序图示 两部台阶法 弧形导坑法 （3）台阶法施工工艺流程 （4）台阶法施工要求： 根据围岩条件和施工机械配备情况合理确定台阶长度、台阶高 度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定的前提下尽量 便于机械作业。 当围岩自稳能力较好，隧道开挖跨度不大时，为方便作业，台 阶长度一般控制在1050m以内；围岩稳定性较差时，台阶长度 一般控制在310m。 上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆（管） 等措施，防止拱部
12、下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺 ，螺栓连接要牢固。 围岩整体性较差时，施工中要采取措施减少下部开挖时对上部 围岩和支护的扰动，下部断面开挖两侧交错进行，下部断面在上 部断面喷混凝土达到一定强度后开挖。 当围岩不稳定时进尺宜为11.5m，落底时要立即施作初期支 护。 仰拱要及时施作，使支护及早闭合成环。 超前支护 合格 布置炮眼 上部断面钻眼 装药 、 爆破 通风排烟 、排险 钻爆设计 开挖质量检查 调整钻爆参数 初期支护 初喷混凝土 、锚杆 、出碴 超前地质预报、测量 、量测 台架 （台车）就位 下部断面钻眼 仰拱 、拱墙复合衬砌施工 地质素描 施工准备 结束 不 合 格 台阶法施工
13、工艺流程 2、三台阶七步开挖法 三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式 ，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支 护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。 （1）三台阶七步开挖法施工工序图示 （2）三台阶七步开挖法施工工艺流程 （3）三台阶七步开挖法要求： 三台阶七步开挖法以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分 步平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密， 及时封闭成环。 仰拱要紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳固的支护体系。 施工过程中通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况，及时调 整支护参数和预留变形量，保证施工安全。 要完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙
14、脚基础。 拱部超前支护完成后，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土 长度宜为35m，宽度为隧道开挖宽度的1/31/2。开挖循环进 尺根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，上台阶开挖 矢跨比应大于0.3。 中台阶及下台阶左、右侧开挖进尺根据初期支护钢架间距确定 ，最大不得超过1.5m，开挖高度宜为33.5m，左、右侧台阶错 开23m。 上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致 。 仰拱循环开挖长度宜为23m，开挖后及时施作仰拱初期支护 ，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长 度宜为46m。 三台阶七步开挖法三台阶七步开挖法 施工准备 拱部超前支护 上部弧形
15、导坑开挖 初期支护 地质素描、轮廓检查 判定围岩稳定性 下一循环开挖 、支护 调整开挖 及支护参数 施作复合衬砌 超前地质预报、测量 仰拱开挖 、初期支护 ，仰拱 、侧壁 、拱部初期支护闭合成环 监控量测 两侧错位开挖中台阶两侧错位开挖下台阶 地质素描 、轮廓检查 地质素描 、轮廓检查 初期支护初期支护 变形超过规范要求 施作钢筋混凝土仰拱 ，填充混凝土 施工准备 分部钻爆设计（需要时 ） 结束 三台阶七步开挖法施工工艺流程 （三）中隔壁法(CD法) 中隔壁法（CD法）是将隧道分为左右两部分进行开挖，先在隧 道一侧采用二部或三部分层开挖，施作初期支护和中隔墙临时支 护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方 法。 1、中隔壁法施工工序图示 中隔壁法中隔壁法(CD(CD法法) ) 2、中隔壁法施工工艺流程 3、中隔壁法施工要求 中隔壁法左右部的台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施 工设备确定。 每侧按两部或三部分台阶开挖，开挖后及时施作初期支护、中 隔壁；两侧先后距离宜保持1020m，上下断面的距离宜保持3 5m。 各部开挖时，相邻部位的喷混凝土强度达设计强度的70以上 。 先行侧的中隔壁设置为向外鼓的弧形。 中隔壁在浇筑仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除长度根据量测 结果确定，不宜大于15m。临时支
