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1、本课程重点：施工技术：岩石隧道、巷道、土层隧道，包括钻眼爆破法、盾构法、顶管法、沉管法、岩石掘进机法以及一些辅助工法等。技术上:基本的施工工艺和方法。第一章绪论1、矿山法与新奥法：矿山法由来于古老的修筑矿山地下工程中采用的方法。它总是与钻爆、爆破技术联系在一起，因此，有时也称矿山法为钻爆法。一般将置于基岩中的地下工程，并采用传统钻爆法或臂式掘进机开挖的方法统称为矿山法。新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，原文是NewAustrianTunnelingMethod,简称NATM。它是奥地利拉布西维兹教授等在长期从事隧道施工实践中，应用岩体力学的理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷
2、射混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原则。新奥法不同于传统隧道工程中应用厚壁混凝土结构支护松动围岩的理论，而是把岩体视为连续介质，在粘弹、塑性理论指导下，根据在岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到岩体破坏要有一个时间效应，适时地构筑柔性、薄壁且能与围岩紧贴的喷射混凝土和锚杆的支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩体本身为支护结构的重要组成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的支撑环，共同形成长期稳定的支护结构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”。2、
3、围岩与围岩压力未经人为开挖扰动的岩（土）体称为原岩。将开挖后隧道周围发生应力重新分布的岩体称为围岩，围岩既可以是岩体，也可以是土体.岩体力学中把由于开挖而引起的围岩或支护结构上的力学效应统称为广义的围岩压力。把作用在支护结构上的这部分围岩压力称为狭义的围岩压力。通常所说的围岩压力多指狭义围岩压力。围岩压力就其表现形式可分为松动压力、变形压力、冲击压力和膨胀压力等。第二章水平岩石巷（隧）道施工本章施工方法需结合课本上的施工图及其施工顺序理解记忆1、全断面一次开挖法是按整个设计掘进断面一次向前挖掘推进的施工方法。采用爆破法时，是在工作面的全部垂直面上打眼，然后同时爆破，使整个工作面推进一个进尺。从
4、各种地下工程采用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。采用这种方法施工时，可用钻孔台车钻孔，一次爆破成洞，通风排烟后，用大型装岩机及配套的运载车辆将矸石运出。矿山巷道断面较小，一般先登矸进行拱部锚喷支护，矸石出完后再进行墙部支护。隧道断面大，通常需进行两次支护，初次支护用钢拱架及锚喷，故多先墙后拱进行支护，二次支护一般配备有活动模板及衬砌台车灌筑且在后期进行。当采用锚喷支护时，一般由台车同时钻出锚杆孔。优点: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
5、及各种管线铺设工作均较便利。缺点:大断面隧道施工时要使用笨重而昂贵的钻架；一次投资大；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；隧道较长、地质情况多变必须改换其它施工方法时需要较多时间；多台钻机同时工作时的噪音极大。主要应用领域:该法主要用于围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的III类围岩的石质巷（隧）道以及高度不超过5m、断面不超过30m2的中小型断面巷道。但近几年来，随着大型施工设备的不断出现、施工机械化程度和施工技术的不断提高，全断面一次施工的隧道越来越多。可采用有轨运输、无轨运输和混合运输。2、分断面两次开挖法该法是将断面分成两部分，在全长范围内或一
6、个较长的区段内先开挖好一个部分，再开挖另一个部分。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。根据各分层施工顺序不同：上半断面先行施工法、下半断面先行施工法、先导洞后全断面扩挖法上断面先行施工法：隧道上部的开挖与全断面一次开挖完全相同。下分层可采取垂直、倾斜或者水平的炮眼进行爆破开挖，钻孔和装岩可同时进行。特点：与全断面一次开挖相比，开挖面高度不大；混凝土衬砌不需要笨重的模板，可降低造价；不需笨重的钻架；遇松软地层时可迅速地改变为其它开挖方法；下分层开挖时运岩和钻孔可平行作业，进度快；下分层爆破有两个临空面，效率高、成本低。但上下分层施工循环各自独
7、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。下断面先行施工法：下半断面采用全断面开挖并进行衬砌。上部断面可以站在岩堆上钻孔（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。该法的特点：不需要钻架，上部施工有两个临空面，钻爆成本低；开挖上部时钻孔和装岩可平行作业；涌水大时可有效地排水。但上下分层需要有两个单独的掘进循环，总工期时间长；在岩堆上钻孔不方便也不安全。只在一定地质条件下及没有钻架或使用钻架不经济时使用。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的施工方法。导洞的位置，
8、可根据具体条件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。优点：可对隧道范围内的地质进行连续的地质调查，能进行涌水和瓦斯的预防及连续排放，能在扩挖之前预先加固岩体；能使岩体中的高应力预先释放；有利于扩挖期间的通风；便于增加一些中间入口，多头同时扩挖，缩短整个隧道的开挖时间。3、台阶工作面法（P13）该法是将巷（隧）道断面分成若干（一般为23）个分层，各分层在一定距离内呈台阶状同时推进。这种方法的特点是缩小了断面高度，不需笨重的钻孔设备；后一台阶施工时有两个临空面，使爆破效率更高。按台阶布置方式的不同，可分为正（下）台阶和反（上）台阶两种方法。正台阶法：先开挖上半断面，待
9、开挖至一定距离后再同时开挖下半断面的施工方法。根据上半断面超前距离的不同，可分为长台阶法、短台阶法及微台阶法。特点：该法工序少，干扰小，上部钻孔可与装岩同时作业，不需支撑和棚架，节省大量木材，必要时可以喷射混凝土或砂浆作为临时支护。采用锚喷作永久支护时更为适宜。该法不仅适用于围岩稳定性较好、开挖后不需或局部仅需临时支护的隧道，在土层隧道中也同样可用。反台阶法：即首先挖掘最下部分层，然后逐一向上挖掘其余各分层。该法能使施工工序减少，干扰小，下部断面可一次挖至设计宽度，空间大，便于出岩运输和布置管线，能节省大量材料。本法较适合于围岩稳定、不需临时支护、无大型装岩设备的情况。由于安全性比较差，后面台
10、阶施工对前面施工会有影响，故应用不多。4、导坑施工法（矿山称导硐法）即先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。这种方法主要用于地质条件复杂或断面特大的硐室或隧道工程。中央下导坑先墙后拱法：将断面分成若干部分进行开挖，可容纳较多人员同时施工；除下导坑外，均有较多的爆破临空面，爆破效果好；可利用棚架及岩堆完成整个断面的钻眼爆破作业；棚架上石渣由漏斗口漏入车内，省力、速度快。衬砌是先墙后拱连续施工，整体性好。（P14图2-5）中央下导坑先拱后墙法：该法施工效率高，速度快。施工安全好，地层变化时，改换其它方法比较容易。但消耗木材和钢材较多，爆破易损坏
11、棚架，衬砌整体性差。（P15图2-6）中央上导坑施工法：该法适用于需随挖随砌的围岩稳定性较差的石质或土质隧道。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。松软、含水、易坍的土层，应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，最后挖掉中间部分（P15图2-7）。特点：拱圈衬砌及时，围岩暴露时间短，在软岩及土质隧道中可防止拱圈失稳与开裂。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（300m以内）的隧道。上下导坑施工法：该法最大优点是下部各工序均在拱圈保护下进行，施工安全；有两个导坑，通风、排水、运输、管线布置等条件
12、较好；能拉开工作面，便于使用小型工具。适用范围广，遇到地质情况变化，变换施工方法较易。但衬砌整体性差，工序多，干扰大，施工管理不便，上导坑人工扒岩劳动强度大。（P16图2-8）单侧壁导坑法：又称中隔墙法、CD工法。施工时首先开挖导坑1,并进行钢拱架支撑和锚喷支护，同时设置中隔墙临时支撑。待导坑向前掘进一定距离后，再在后面进行基本断面2和3部分的开挖，并进行初次支护。2、3部分采用正台阶式开挖，掘至导坑位置后，停止掘进，拆除中隔墙支撑，施工仰拱。最后浇注全周圈的二次衬砌。如果围岩条件许可，2、3部分也可不设台阶，一步开挖；如果围岩较差，断面很大，还可设更多的台阶。同理，如果围岩不好，导坑1也可分
13、成台阶开挖。（P16图2-9）该法适用于WV级围岩的浅埋双线隧道。其特点是施工安全度较高，控制地层变形较好，但施工进度较全断面法和台阶法慢，造价略高。交叉中隔墙施工法（CRD法）：对于隧道宽度较大的多线公路隧道，如果围岩很不稳定，侧向变形大，仅竖向设置中隔墙难以保证隧道的稳定性时，就需采用交叉中隔墙施工法（又称CRD工法），即在水平方向再设置12层横向支撑。在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁墙，再开挖隧道另一侧的一或二部分，然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁墙，最后开挖剩余部分的施工方法。（P17图2-10）双侧壁导坑法（眼镜法）：双侧壁导坑法适用于浅
14、埋大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件特别差时采用。根据围岩情况，两侧导坑可同时施工，也可先后施工。两侧导坑都分上下两层呈台阶式开挖，中间部分根据断面大小可分23层、呈台阶式开挖。两侧导坑挖掘时，每一部分挖掘完后都要及时进行围岩初次支护，并设置临时壁墙支撑。临时支撑在砌筑仰拱时拆除。（图2-11）双侧壁导坑先墙后拱法：该法适用于土质隧道，该法的特点是断面分块小，自下而上随挖随砌。因此，暴露时间短，对围岩的破坏扰动小，安全可靠。但是工序多，进度慢，导坑多，造价高，通风排水困难。（图2-12）5、钻眼爆破作业根据采用的机具和破岩机理，钻眼方法可分为：冲击式、旋转式:、旋转冲击式、滚压式炮眼布置
15、：按用途的不同，将炮眼分为四种：掏槽眼、辅助眼、周边眼掏槽方式：斜眼和直眼光面爆破：沿隧道设计轮廓线布置间距较小、相互平行的炮眼，控制每个炮眼的装药量，采用不耦合装药，同时起爆，使炸药的爆炸作用刚好产生炮眼连线上的贯穿裂缝，使爆破面沿周边眼崩落出来，达到周边光滑的效果。6、岩石装运工作装岩方式有人力和机械装岩两种，机械装岩为主要方式。装岩方式：按取岩构件名称分：铲斗式、耙斗式、蟹爪式、立爪式；按行车方式分：轨轮式、胶轮式、履带式、履带与轨道兼有式；按驱动方式分：电动、风动、液压、内燃式；按卸岩方向分：后卸式、前卸式、侧卸式地下工程施工运输的主要任务是运送矸石和材料，运输方式为有轨运输和无轨运输
16、两种。有轨运输是铺设轨道，用轨道式运输车出矸和进料；无轨运输是采用各种无轨运输车或者皮带输送机出渣和进料。隧道施工基本上采用车辆运输，矿山主要是皮带输送机运输。7、支护技术地下工程施工一般包括掘进、支护、安装三个大的环节。从支护效果分：被动式支护:木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等。积极支护:锚喷支护、锚网支护、锚梁支护、锚索支护、锚注支护。（1）锚杆支护：锚杆是用金属、木质、化工等材料制作的一种杆状构件。锚杆支护是首先在岩壁上钻孔，然后通过一定施工操作将锚杆安设在地下工程的围岩或其它工程体中，即能形成承载结构、阻止变形的围岩拱结构或其它复合结构的一种支护方式。利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。是一种积极防御的支护方法。锚杆作用原理悬吊理论：通过锚杆将不稳定的岩层和危石悬吊在上部坚硬稳定的岩体上，以防止其离层滑脱组合梁理
