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1、第三章 山岭隧道施工,山岭隧道:指为穿越山岭而开凿的隧道，一般为岩石隧道，故常常采用矿山法施工，即用钻眼爆破方法开挖岩石，并修筑支护结构，有时也可采用机械破岩进行开挖。,第一节 山岭隧道施工方法,山岭隧道施工可选择:全断面一次开挖全断面二次开挖台阶式开挖导洞法开挖等施工方法,施工方法选择根据隧道地质水文条件、断面大小及形状、隧道长度、工程的支护形式、埋深、施工技术与装备、工程工期等因素。,一般宜优先选用全断面法和正台阶法，对地质条件变化较大的隧道，选择施工方法时要考虑有较大的适应性，以便在围岩变化时易于变换施工方法。,1.1 全断面一次开挖法全断面一次开挖法是利用钻眼爆破法或全断面掘进机，在整
2、个设计断面上一次向前挖掘推进的施工方法。从隧道钻爆法的发展趋势看，全断面施工将是优先被考虑的施工方法。,全断面一次开挖法的优点是：可最大限度地利用洞内作业空间，工作面宽敞，能使用大型高效设备，加快施工进度；断面一次挖成，施工组织与管理比较简单；能较好地发挥深孔爆破的优越性；通风、运输、排水等辅助工作及各种管线铺设工作均较便利。,全断面一次开挖法的缺点是：要使用笨重而昂贵的凿岩台车或钻架；一次投资大；同时由于使用了大型机具，需要有相应的施工便道、组装场地、检修设备以及能源等；当隧道较长、地质情况多变而必须改换其他施工方法时需要较多时间；多台钻机同时工作时的噪声极大。,全断面开挖法适应条件:一般认
3、为，该法主要用于围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的VVI类围岩的岩石隧道，以及高度不超过5m、断面不超过30平m的中小型断面隧道。,注意事项在采用全断面施工法时，必须针对隧道内不良地质地段的情况，考虑制定相应的应变措施，如局部采用预切槽衬砌法、管棚注浆法等特殊方法，甚至局部改变作业方式。对于特长隧道，为缩短工期、加快隧道的整体建设速度，改善施工中的通风、排水和运输条件，减少施工之间的干扰以及为超前探测等，必须选择采用合理的辅助坑洞，如横洞、平行导坑、斜井和竖井等。,隧道全断面施工选择机械化作业线的基本原则有： 1）要注意各施工工序所采用的设备综合能力的配套。 2）各工序所采用的设备既要
4、考虑到各工序的作业高度，又要考虑到各工序的协调。 3）施工机械应与施工方法相配套、与合理的进度相适应。 4）应充分考虑辅助坑道的设置、作用和功能。,1.2 分断面两次开挖法该法是将断面分成两个分层（或部分），从上向下（或从下向上）或利用导坑在全长范围内或一个区段内逐个分层（部分）施工。开挖好一个分层（部分）再开挖另一个分层（部分）。,分断面两次开挖法适应条件：它适合于稳定岩层中断面较大、长度较短或者要求快速施工以便为另一隧道探清地质情况的隧道施工。,根据各分层（部分）施工顺序不同分为三种：（1） 上半断面先行施工法（2）下半断面先行施工法（3）先导洞后全断面扩挖法,1.2.1 上半断面先行施工
5、法 该法的优点：开挖面高度不大；不需笨重的钻架；遇松软地层时可迅速地改变为其他开挖方法；下分层开挖时运碴和钻孔可平行作业，进度快；下分层爆破有两个临空面，效率高、成本低。,上半断面先行施工法缺点但上下分层施工循环各自独立，与全断面一次开挖相比，工期增长；必需在两个平面上铺设道路和管道。,1.2.2 下半断面先行施工法下半断面先行施工法在断面开挖完成后即可进行衬砌。上部断面可以站在碴堆上钻孔（水平孔）或从隧道地板向上钻垂直孔。在不采用对头施工的隧道中，下部掘通后，上部可从两个洞口组织钻孔和装岩作业。,下半断面先行施工法的特点是：和上半断面先行施工法类似，衬砌施工、排水、排矸都更方便。一般只在一定
6、地质条件下及没有钻架或使用钻架不经济时使用。,1.2.3 先导洞后全断面扩挖法该法先沿隧道的中线、按全长开挖导洞，然后再扩挖至设计断面。导洞的位置要根据具体条件确定，可位于隧道底板或顶板或中部（拱基线水平）。导洞可用掘进机或钻爆法挖掘。,先导洞后全断面扩挖该法优点:主要可对隧道范围内的地质情况进行连续地调查；以便对支护系统做修正和方便后续工程的进行；该法可正确评价扩大作业的时间和费用；有利于通风以及涌水和瓦斯的预防与排放等。因此，该法目前被认为是一种能提高掘进速度的好方法。,图31 米花岭隧道先导洞后全断面扩挖施工布置 1一门架式凿岩台车； 2一挖装机； 3一梭式矿车 4一蓄电电机车,1.2.
7、3 台阶法施工该法是将隧道断面分成若干（一般为23）个分层，各分层呈台阶状同时推进施工。最大特点是缩小了断面高度，不需笨重的钻孔设备。按台阶布置方式的不同，台阶法可分为:正台阶法 反台阶法,（一）正台阶法该法为最上分层工作面先超前施工，又称下行分层施工法。施工时首先掘上部弧形断面（高一般为2 m2.5 m），然后逐一挖掘下面各部分。,附件隧道施工现场图片.JPG ( 204.59 K) jpg (2007-9-14 8:15:46),采用正台阶施工法要注意以下几点：（）要根据具体条件合理确定上、下分层的错距、距离过大，上分层出碴困难；过小上分层钻眼不便。在分层数目少、分层断面大、使用较大型的施
8、工机械时或者有其他辅助坑道时，错距可适当加大。,（）在装碴、钻孔机械能力足够时，应尽量减少分层数。人工翻碴时，台阶数可多些。上部台阶断面钻眼可与下台阶翻碴工作同时作业。台阶较短（3m5m）时也可以采用上下分层同时钻眼、一次爆破的开挖法。,（）要根据围岩稳定情况及永久衬砌的形式合理确定掘砌之间的协调关系。锚喷支护时施工比较灵活，现浇混凝土衬砌时，一般衬砌工作落后于下分层掘进一定距离（十几米或几十米）。,（二）反台阶法反台阶法又叫上行分层施工法。该法施工能使工序减少，施工干扰小，下部断面可一次挖至设计宽度，空间大，便于出碴运输和布置管线，能节省大量材料，适合于围岩稳定、不需临时支护、无大型装碴设备
9、的情况。,反台阶法,.2.4 导坑法施工导坑法是以一个或多个小断面导坑超前一定距离开挖，随后逐步扩大开挖至设计断面，并相继进行砌筑的方法。,导坑法按导坑位置不同分为:中央下导坑中央上导坑上下导坑两侧导坑,（一）中央下导坑施工法导坑位于隧道的中部并沿底板掘进。当导坑掘至预定位置后，再行开帮、挑顶，完成永久支护工作。根据施工顺序不同可分为：中央下导坑先墙后拱法中央下导坑先拱后墙法,1中央下导坑先墙后拱法该法的施工顺序是先挑顶后开帮，在开帮的同时完成砌墙工作。适应条件:较适用于围岩较稳定的隧道施工，一般为、类围岩石质隧道。,六部开挖法又称漏斗棚架法如下图，其下导坑宜超前一定距离（一般超过50 m），
10、随后架设漏斗棚架，向上拉槽和挑顶。部和部之间的距离一般为15 m20 m，部开挖完后立即进行刷帮，开挖、部。最后按先墙后拱的顺序衬砌浇筑。该法除下导坑和左右两帮（和部）外，其余各部位的岩碴均可经由漏斗漏到棚下的斗车内，再运出洞外。,围岩条件允许时，可将部与部合并、部与部合并、部与部合并，即成为三部开挖法，使工序大为简化。漏斗棚架结构如图35所示。,中央下导坑先墙后拱法施工优点是：可容纳较多人员同时施工；且可以小型机械为主施工，既可利用棚架作脚手架；棚架上石碴又可由漏斗口漏人车内，省力、速度快。,中央下导坑先墙后拱法缺点:但该法由于需要几十米长的棚架，需用大量木材、钢轨；爆破也易损坏棚架和风水管
11、路；围岩暴露时间较长，对施工安全不利。,2.中央下导坑先拱后墙法该法适用于类类围岩的隧道施工 ,下导坑先拱后墙施工法,下导坑先拱后墙施工法,该法的特点是：施工效率高，速度快。同样具有漏斗架棚法开挖出碴的优缺点。地层变化时，改换其他方法比较容易。但衬砌整体性差，所以常常是一面边墙开挖后即行浇灌。在条件允许时，也可形成三部开挖法，以使工序简化。,（二）中央上导坑施工法 适应条件:随挖随砌的、类围岩的岩石及土质隧道。步骤： 导坑超前开挖并架临时支撑，随后落底，更换导坑支撑。最后依次扩大两侧，并立即进行砌筑。,如岩质差、断面大，也可将导坑再分成几个小断面进行挖掘，先挖顶部后挖两帮并进行临时支撑，最后挖
12、掉中间部分。土质隧道中，中间部分可分三层进行。 注意:中央上导坑施工法施工时为防止两侧内移，可在拱脚处架设横撑梁（也叫卡口梁）；或在中上部设横撑（过河撑）。,上导坑先拱后墙法,两侧墙、采用马口开挖，每侧开挖完成后立即砌墙。马口开挖分对开马口和错开马口两种，如图 38a所示（括号内数字为错开马口）。马口长度以4 m8 m为宜，松软破碎围岩可小于4m。对开马口即两帮马口同时相对开挖，适合于石质较好的隧道；错开马口即两帮马口相错开挖，适合于石质松软、破碎的隧道。,在岩石条件较差时，也可采用三步或四步跳跃法，如图38b所示（括号内数字为四步跳跃法）。对开马口可不必来回跳跃，不会打坏对面边墙、风水管路及
13、脚手架等不必多次拆装，可加快边墙施工速度。,（a）马口形式； （b）三步（四步）跳跃法 1、2、3、4一马口开挖顺序；5一拱圈施工缝,中央上导坑施工法的特点是：拱圈衬砌及时，围岩暴露时间短；施工干扰大，进度慢；衬砌整体性差，故较适合于围岩稳定性差及长度较短（300 m以内）的隧道。,上导洞开挖预留核心土,（三）上下导坑施工法 适应条件:该法适用于类及类围岩的石质或土质隧道施工。 1施工顺序下导坑超前上导坑30m50m，对于短隧道或石质差的隧道，这一距离还可小一些。其他工序拉开的距离以互不干扰、尽量缩短为原则。两个导坑挖好后，先扩大上部断面，并把拱圈修筑好，然后在拱圈保护下开挖下部断面，最后修筑边墙。,
