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1、,广东省长大公路工程有限公司 深圳外环高速公路深圳段第7合同段项目经理部 2016年7月12日,深圳外环7标,浅谈公路隧道施工（一） 讲师：刘吉盛,2018/8/28,1,一、我国公路隧道建设的发展 二、公路隧道分类 三、隧道施工基本概念 四、施工准备 五：清林隧道施工的难点 六：洞口工程 七：洞身开挖 八：质量检验标准,深圳外环7标,目 录,2018/8/28,2,1、我国公路隧道建设的发展,我国是一个幅员辽阔多山的国家，山区面积占国土面积的70%左右。在山区修公路必然遇到障碍，有必要采用公路隧道穿越山岭。但1980年以前，由于缺少资金和技术落后，公路隧道很少修建。50年代，北京等九省市仅有
2、30多座公路短隧道，总长约2500m。6070年代才开始在干线公路上修建百米以上隧道。1980年以前，在山区公路建设中普遍采用的做法是盘山绕行或切坡开挖，首先增加了公路里程，降低时速，当时，汽车翻越山岭平均时速不足30Km/小时，不到经济时速的一半，当时汽车的机械损坏和轮胎磨损极为严重，汽油耗量比高速公路多2030%。而且切坡修路会造成许多高边坡，严重破坏自然景观，容易造成塌方、滑坡和水土流失。,2018/8/28,3,1980年以后，公路隧道发展逐渐加快，具有代表性的隧道工程有：跨越天山的铁力买提隧道（长189m）、海拔3400m的哈希勒根隧道、1986年福建福马一级公路上的鼓山隧道（长31
3、38m）、1987年深圳梧桐山隧道（长2300m）、1989年建成的甘肃七道梁隧道（长1300m）、珠海板樟山隧道（1210m）、福建马尾隧道（1935m），也设计了照明、消防、通风、监控和广播通信设施。至1990年年底，我国建成的千米以上隧道已有十余座。进入20世纪90年代，高速公路开始迅速发展，公路隧道建设也随之迅速发展，经过二十多年的建设，我国已经相继建成数千座隧道，而且单洞长度越来越长。断面越来越大，结构越来越丰富，修建和运营技术也不断发展。,2018/8/28,4,据不完全统计，截止2009年底，国内公路特长隧道已达到196座，其中8Km以上的有9座，包括陕西秦岭终南山隧道2*18.
4、02Km、台湾雪山隧道（2*12.9Km）、甘肃大坪里隧道（2*12.29Km）、陕西包家山隧道（2*11.185Km）、四川泥巴山隧道（2.*9.985）、甘肃麻崖子隧道（2*9Km）、湖北龙潭隧道（2*8.657Km）四川丐山梁隧道（2*8.53Km）、重庆金寨山隧道（2*8.1Km）等，在标准断面规模方面，随着交通量日益增大，双车道隧道（净空面积65m2）已逐渐不能满足交通功能要求，三车隧道交通（净空面积96m2）、四车隧道（净空面积136m2）等大跨扁平断面应运而生，先后建成了多座特色典型隧道。,2018/8/28,5,最长的公路隧道，多座双洞八车道隧道，规模最大的小净距隧道群（福建三
5、明至福州14座双连拱变更为小净距）、跨度最大的连拱隧道（福州机场高速金鸡山隧道全长295m，单洞净跨18.2m为八车道连拱隧道）、分岔式隧道（湖北八字岭，长3525m，依次采用四车道大拱段、双连拱段、小净距段和标准间距分离段）、无中墙连拱隧道（福建蒲南隧道）、桥隧混合结构隧道、地下立交结构形式的隧道、高海拔高寒隧道（青海大阪山隧道、四川阿坝鹧鸪山隧道）、高地应力地区的四川二郎山隧道（岩爆和大变形）黄土隧道、六车通海底隧道（厦门翔安，长6Km），直径最大的水下盾构公路隧道（上海长江隧道双向六车道）、规模最大的沉管公路隧道（上海外环线长2880m）。,2018/8/28,6,我国公路隧道施工技术研
6、究的主要领域：超特长隧道技术、大跨扁平隧道技术、连拱小净距隧道技术。分岔式隧道技术、复杂条件下的隧道技术（高海拔、高寒、冻土、深埋与高地应力、穿越瓦斯煤层和软土弱围岩、黄土、松散地层、岩溶和涌水）、隧道防排水技术（防排水构造设计、防排水材料和施工工艺）、隧道环保技术、四新技术（新材料、新技术、新工艺、新设备）等。应加强施工中隧道的地质勘探工作，加强隧道施工机械化，加强施工新技术的应用，加强隧道施工现代化管理。,2018/8/28,7,二：公路隧道分类,表一,2018/8/28,8,表二,2018/8/28,9,表三,2018/8/28,10,表四,2018/8/28,11,B指毛洞开挖的最大宽
7、度,三：隧道施工基本概念,3.1 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。隧道施工方法的选择主要依据工程地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定，隧道施工方法可按以下分类：,2018/8/28,12,2018/8/28,13,隧道施工技术：主要研究解决各种隧道施工方法所需的技术方案和措施（如开挖、掘进、支护衬砌施工方案和措施）；隧道穿越特殊地质地段（如膨胀土、黄土、溶洞、塌方、流沙、高地温、岩爆、瓦斯地层等）的施工手段；隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明、风水电作业的方式方法和对围岩的监控测
8、量方法等。 隧道施工管理：主要解决施工组织设计（如施工方案的选择、施工技术措施、场地布置。进度控制、材料供应、劳力及机具安排）和施工中的技术管理、计划管理、质量管理。经济管理、安全管理等问题。,2018/8/28,14,3.2山岭隧道的常规施工方法山岭隧道的常规方法又称为矿山法，因最早用于开采矿井坑道而得名，在矿山法中多数情况下都需要采用钻爆法进行开挖，故又称为钻爆法，从隧道工程的发展趋势来看，钻爆法仍将是今后山岭隧道最常用的开挖方法。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和锚杆喷射砼支护两类。作为施工方法，人们习惯上将采用钻爆开挖加钢木支撑的方法称为“传统的矿山法”；而将采
9、用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。“松驰荷载理论”是在传统的矿山法的基础上提出来的，而“岩承理论”则是在新奥法的基础上提出来的。,2018/8/28,15,传统的矿山法是人们在长期的施工实践中发展起来的，隧道开挖后，围岩可能松驰坍塌，分部开挖后采用刚度较大的钢木构件进行临时支撑，待隧道开挖成形后逐步将临时支撑撤换下来，而用整体式厚衬砌作为永久支护。这种方法常被用于不便采用锚喷支护的隧道中，或处理塌方等，由于衬砌的设计工作状态与实际工作状态不一致，以及临时支撑存在的一些缺陷等，在一定程度上限制了它的发展和应用。新奥法，即新的奥地利隧道道施工新方法，它以喷射砼和锚杆作业为主要支护手段
10、，通过监测控制围岩的变形，便于发挥围岩自承能力的施工方法，是在锚喷支护的基础上总结和提出来的。导致隧道及地下洞室工程理论步入现代理论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计与施工等符合地下工程实际，因此，新奥法作为一种施工方法，已在世界范围内得到广泛应用。,2018/8/28,16,3.3新奥法施工程序，可以用以下框图表示：,2018/8/28,17,3.4 新奥法施工的的基本原则 新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭” 少扰动：是指在进行隧道开挖时，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。因此，要求能用机械开挖的就不用钻爆法开挖，采用钻爆法开挖时
11、，要严格进行控制爆破，尽量采用大断面开挖，根据围岩类别、开挖方法、支护条件选择合理的循环掘进尺寸，循环掘进尺寸应短一些，支护要尽量紧跟开挖面，缩短围岩应力松驰时间。 早喷锚：是指开挖后及时施作初期防护，使围岩的变形进入受控制状态。这样做一方面是为了使围岩不致因变形过度而产生坍塌失稳，另一方面，是使围岩变形适度发展，以充分发挥围岩的自承作用，必要时可采取超前支护措施。,2018/8/28,18,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（或围岩加支护）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、开挖方法、确保施工安全和顺利进行。量测是现代隧道及地下工程理论的重要标志之一
12、，也是掌握围岩动态变化过程的手段和进行工程设计施工的依据。 紧封闭：一方面是指采取喷射砼等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减，尤其是对易风化的软弱围岩。另一方面更为重要的是指要适时对围岩作封闭支护，这样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护的围岩能进入良好的工作状态。,2018/8/28,19,3.5初期支护、超前支护、二次衬砌、复合式衬砌隧道开挖后，除围岩完全能够自稳而无须支护外，当围岩稳定能力不足时，则须加以支护才能使其进入稳定状态，称为：初期支护。新奥法施工以锚喷加钢架作为初期支护，锚喷支护具有灵活性、密贴性、及时性、深入性、柔性、封闭性。若围岩完全不能自稳，表现为
13、随挖随塌甚至是不挖即塌，则须先支护后开挖，称之为超前支护。必要时还须先注浆加固围岩和堵水，然后才能开挖，称为地层改良。考虑到隧道投入使用后的服务年限很长久，设计时一般要用砼或钢筋砼做内层衬砌，以保证隧道在服务过程中稳定，耐久，减少阻力和美观等，称为二次支护。初期支护施作后即成为永久性承载结构的一部分，是解决隧道施工期间稳定和安全的工程措施。,2018/8/28,20,二次支护则是保证隧道永久性稳定和安全，作为安全储备的工程措施。初期支护加二次支护，构成复合式衬砌。构件支撑在模筑整体衬砌时要予以拆除的称为临时支撑。隧道主要的设计方法：工程类比法、理论计算法、现场监控法。工程类比法主要是在编制围岩
14、分类的基础上，结合拟建工程的围岩类别与工程尺寸等条件，比照已建类似工程的经验，直接确定锚喷支护参数与施工方法，是目前主要和实用的设计方法。理论计算法一般只作为设计参考。现场监控法量测工作量大。耗资多，对施工干扰大，使其推广受到阻碍。,2018/8/28,21,3.6 深圳外环线清林隧道施工本项目是按新奥法原理进行设计和施工，采用复合式衬砌结构。初期支护以锚杆、钢筋网、喷射砼和钢拱架（或钢格栅）；二次衬砌采用采用模筑铪。初期支护与二衬拱墙间设一布一膜防水层。明洞段按明挖法设计，明洞采用现浇整体式铪及外贴式二布一膜防水层防水。隧道采用信息化设计和施工，根据施工监测反馈信息，必要时对隧道支护参数和施
15、工方法进行调整。,2018/8/28,22,清林隧道分离式隧道（三车道）衬砌支护参数,2018/8/28,23,2018/8/28,24,四：施工准备：,4.1施工前应做好下列调查工作； 1.隧道施工对地表和地下既有结构的影响； 2交通运输条件和施工运输便道的调查； 3.施工场地布置与洞口相邻工程、弃渣利用、农田水利、征地等关系； 4.建筑物、道路工程、水利工程和电信、电力线等设施折迁情况和数量； 5.调查和测试水源、水质并拟订供水方案； 6.天然筑路材料（粘土、砂砾、石料）产地、数量、质量鉴定及供应； 7.可利用的电源、动力、通信、机具车辆、物资、劳动力、生活供应和医疗卫 生条件； 8.当地
16、气象、水文资料、生活环境及需要采取保护的措施,2018/8/28,25,4.2 施工单位应全面熟悉设计文件，做好以下核对工作：1.技术难度、主要技术条件、设计原则；2.隧道设计的勘测资料。如地形地貌、工程地质和水文地质、钻探图表；3.隧道平纵断面；4.洞门位置、式样、衬砌类型、洞口周围环境及衔接工程；5. 设计文件中确定的施工方法、通风方案、技术措施等与实际条件是否相合；6.洞外排水和设备的布置是否与地形地貌、水文气象等条件相适应；7.在建设单位主持下，会同设计单位现场交接和核对平面和高程控制点，遗失 的应补桩，资料与现场不符的应要求更正；,2018/8/28,26,在施工调查和设计文件核对完成后，应及时将结果和存在问题，以书面形式报监理工程师，并交给设计单位复核。洞口施工前，应完成洞口可能干扰洞身施工的相关工程。应根据施工规模、技术要求等建立工地试验室，并通过业主和质量站的验收，隧道施工前，应提前做好原材料检验和砼配合比报送监理批准。 4.3施工测量：1.应对设计单位交付的隧道平面控制基点桩和水准基桩进行详细的测量检查和核对，并将测 量结果报送监理工程师。2.每个洞口应设不少于3个平面控制点，2个高程控制点，隧道控制测量桩应定期进行复核。,
