隧道施工工艺Word文档下载推荐.docx
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级别
主要地质特征
完整性
开挖后稳定状况
弹性波速
Ⅰ级
极硬岩R＞60Mpa
构造影响轻微、节理不发育、无软弱面
巨块状
整体结构
无坍塌、可能岩爆
＞4.5
Ⅱ级
硬质岩R＞30Mpa
构造影响较重节理较发育、偶夹软岩
大块状
结构
长期曝露有小坍塌
3.5～4.5
Ⅲ级
硬质岩构造严重节理发育
软质岩构造、节理较发育
碎块石状
侧壁稳定
拱部无支护可有小坍塌
2.5～4.0
Ⅳ级
硬岩构造严重节理很发育
软岩构造严重节理发育
土：
具压密或成岩作用土
QlQ2老黄土
钙铁质胶结碎卵石土
压碎结构
碎块镶嵌
大块
压密
巨块整体
无支护有较大坍塌
侧墙有时失稳
1.5～3.0
Ⅴ级
软岩
极破碎岩、坚硬、硬塑粘性土
稍密稍湿以上碎石土
碎石松散
松软结构
松散结构
易坍塌、可大坍塌
浅埋易下沉坍塌
1.0～2.0
Ⅵ级
岩体构造严重断层带
土体软塑粘土饱和砂
粘土蠕动松软
砂土潮湿松散
极易坍塌变形
涌砂浅埋易塌通天
＜1～1.5
3.2围岩压力
采用破损阶段法计算深埋隧道衬砌时，围岩按松散压力考虑，其垂直及水平匀布压力可按下式计算：
垂直压力q＝γh
荷载高度h＝0.45×
2S－1ω
宽度系数ω＝1＋i（B－5）
侧压力e＝λq
4.1基本原则
（1）长、特（复杂）隧道应在大面积地质测绘的基础上确定线路走向、越岭高程、展线方案，综合工期、施工方案、运营条件进行全面技术经济比选确定。
（2）隧道选线应避免通过地质极为复杂和溶洞、暗河、采空区。
（3）沿河、傍山线路宜靠山内移，避免偏压、河流冲刷、水库坍岸的影响，一般宜优先采用长隧道方案。
（4）隧道洞口不应设在地质不良、排水困难、地势狭窄、沟谷低洼或悬崖陡壁处，并应“早进、晚出”。
“早进、晚出”
4.2隧道净距、浅埋与偏压
（1）两相邻单线隧道的最小净距（m）
围岩级别ⅠⅡ～ⅢⅣⅤⅥ
最小净距（1.5～2）B（2～2.5）B（2.5～3）B（3～5）B＞5B
（2）浅埋隧道覆盖厚度（m）
围岩级别ⅢⅣⅤ
单线隧道5～710～1418～25
双线隧道8～1015～2030～35
（3）偏压隧道覆盖厚度（m）与地质和地形横有关
围岩级别ⅢⅣ石Ⅳ土Ⅴ
单线隧道4～55.5～1010～18
双线隧道710～1113～1820～30
大瑶山隧道----
（1）隧道线路平面方案大瑶山隧道位于京广复线坪石至乐昌间
的武水峡谷，属裁弯取直型长隧道。
铁四院第一勘测设计总队于1978年1月开始勘测，对峡谷地区50km2范围内进行了勘测调查，研究比较了四个主要平面方案。
预留水库方案：
白面石跨武水方案线路长33.908km隧道长14.30km
园螺角跨武水方案线路长38.570km隧道长14.66km
不预留水库方案：
武水西岸双绕方案线路长45.492km无特长隧道
四跨武水双绕方案线路长45.834km无特长隧道
隧道线路方案比选主要考虑以下四个因素：
1）新线施工对既有线的影响程度
2）能否保留对武水水力资源的开发利用
3）线路长度及相应的运营费用
4）对新线电气化的要求及增加的费用
经综合比较，长隧道方案较绕行方案投资增加约5000万元，
但长隧道方案施工对既有线的影响最小；
能保留武水水电资源，相当于一座年发电15万千瓦的发电厂，每年可节约煤炭约50万吨，每年节省煤炭运费约910万元；
与绕行方案比线路长度可缩短约12km，10年可节省运费约1700万元；
虽然长隧道需要提前10年实现电气化，早花1.0亿元，但综合比较还是合算，因此采用长隧道方案。
5.1隧道衬砌分类
（1）整体衬砌传统模注衬砌
（2）喷锚衬砌地下水不发育、Ⅰ、Ⅱ级围岩、短隧道
（3）复合衬砌喷锚初期支护＋防水层＋二次模注衬砌
（4）明洞结构拱形明洞、棚洞、悬臂棚洞、立交明洞
5.2隧道衬砌设计的若干规定
（1）隧道应采用曲墙式衬砌，Ⅵ级围岩应采用钢筋砼衬砌。
（2）单线Ⅲ级以上、双线Ⅲ级及以上地段衬砌应设置仰拱。
（3）电力牵引的隧道，应根据需要设置接触网补偿下锚衬砌段。
（4）位于曲线地段的隧道断面应加宽。
5.3附属构筑物
（1）避车洞大避车洞300～420m一个（4.0×
2.5×
2.8）
小避车洞60m一个（2.0×
1.0×
2.2）
（2）电缆槽强、弱电应分槽（弯曲半径弱电l.2m，强电6～30d），大于500m隧道应在大洞中设余长电缆腔（间距420～600m）。
（3）无人增音站、信号继电器箱洞、无线电通信电台箱洞
（4）变压器洞、接触网绝缘梯车洞
（5）相邻双孔隧道间的行人、行车横洞
（6）其他报警、消防应急设施及救援通道（160km/h）
内外标准一致1000m耐磨无碴优先一级碎石道碴
辅助坑道应根据隧道长度、工期、地形、地质、水文、通风、排水、弃碴、防灾救援、疏散等需要、经技术经济比较确定，并应符合环境保护的根据要求。
7.1平行（横洞）导坑
（1）瓦斯隧道和长隧道应优先采用平行导坑。
（2）将来有可能扩建为第二线隧道时，除考虑合理的线间距外，地质不良地段的平导结构宜结合二线隧道作永久衬砌。
7.2斜井
（1）井口应高出l/100水位50cm。
（2）斜井倾角串车井不大于250
（提升方式）箕斗井不大于350
皮带井不大于150
7.3竖井应设在隧道中线的一侧，净距15～20m。
8、隧道防排水
8.1总体原则“防排截堵、因地制宜、综合治理”。
8.2主要标准
Ⅰ级铁路、Ⅱ级电化、车站隧道衬砌及孔眼不渗水
Ⅱ级非电化铁路隧道衬砌不漏水，孔眼不渗水
8.3主要手段
砼自防水，抗渗等级不低于P8。
衬砌厚度不小于30cm，裂缝＜0.2mm，保护层＞50mm
复合衬砌设夹层防水板和排水盲管。
做好变形缝、施工缝防水。
注浆加固堵水。
9.1单线隧道通风的规定
（1）内燃机牵引的隧道长度在2km以上，宜设机械通风。
（2）电力机牵引的隧道长度在8km以上，宜设机械通风。
（3）可根据隧道长短、行车密度、自然通风情况具体分析掌握。
9.2双线隧道通风的规定
内燃机车牵引的双线隧道，当隧长L（km）×
密度N（对/d）≦100时，不应设机械通风。
9.3通风方式
风道式通风：
洞口风道式、斜井式、竖井式（轴流机）
无风道通风：
射流风机纵向通风
组合式通风：
射流风机、轴流风机组合
9.4隧道照明
（1）1000m以上直线、500m以上曲线隧道应设置照明设备。
（2）灯具应防潮、减震、防腐、防爆（瓦斯），不妨碍信号了望。
10、高速铁路隧道的特点（200～250km/h）
（1）建筑接近限界宽度不变，高度为7.25m（原6.55m）
（2）必须考虑空气动力学效应对行车和舒适度及环境的影响。
（3）隧道净横断面积时速200km，单线50m2，双线80m2。
时速250km，单线58m2，双线90m2。
（4）曲线上的隧道断面可不加宽。
（5）设有安全空间、救援通道和工程技术作业空间。
（6）不采用喷锚衬砌。
（7）隧道内设各种设备洞室，但不设避车洞。
（8）当洞口有建筑物或特殊环境要求时，可考虑设缓冲结构。
（9）特长、长隧道宜与运营通风相结合，考虑设置防灾通风。
（10）长度大于100m隧道应设固定照明，大于500m设应急照明。
（11）特长、长隧道应设紧急出口，大于1000m者有条件时宜设。
11.1隧道开挖支护工法
（1）全断面法单线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ双线Ⅰ、Ⅱ
（2）下导坑全断面法单线Ⅲ、Ⅳ双线Ⅱ、Ⅲ
（3）台阶法单线Ⅲ、Ⅳ双线Ⅲ
（4）弧形开挖留核心土法单线Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ双线Ⅲ、Ⅳ
（5）双侧壁导坑法单线Ⅴ、Ⅵ双线Ⅳ、Ⅴ
（6）中洞法联拱隧道
（7）中隔壁法单、双、三线、浅埋Ⅴ
（8）交叉中隔壁法双、三线、浅埋Ⅴ、Ⅵ
11.2新奥法的基本理念
传统理念认为围岩是山体压力之源，衬砌是承受山体压力的唯一结构物。
新奥法认为围岩是整个支护体系中最重要的组成部分。
因此，应有效地控制围岩变形，尽量保持围岩的强度，以充分发挥围岩的自承能力，通过监控量测和信息分析，指导隧道工程的设计和施工。
要纠正以下错误概念：
①不是一种简单的方法，而是一种设计施工的新理念。
②喷锚支护不等于是新奥法，喷锚支护是保护围岩的手段。
③施工监测是新奥法的重要组成，没有监测不能算新奥法。
11.3新奥法原理要点
NATM是建立在科学实践的基础上的，为大量工程实践证明是正确的、有效的新的隧道工程理念。
要点如下：
①在隧道的整个支护体系中，最重要的是围岩本身。
②开挖时尽可能减轻对围岩的扰动和破坏，及时施作防护层，封闭节理裂隙，防止围岩松动和坍塌，尽量使围岩处于三维应力状态。
③允许围岩有一定的变形，以利发挥围岩强度。
但又必须严格控制变形，以免过度变形降低围岩承载力。
④初期支护要及时，以抑制围岩的早期变形，围岩稳定后再作二次衬砌。
⑤初期支护要具有柔性，能与围岩紧密接触，共同变形和共同承载。
⑥隧道断面要园顺，避免应力集中，并且尽早闭合成环。
⑦施工监测必不可少，是确定支护参数、施工工艺和变更设计指导施工的依据。
（监测）
⑧水是地下工程最大的危害，要有有效的防排水措施。
11.4复合衬砌
1980年大瑶山隧道首次全面地、成功地在长隧道中采用新奥法和复合衬砌。
复合衬砌组成初期支护＋防水层＋二次衬砌
初期支护喷砼钢筋网格栅钢架（钢拱架）
防水层无纺布防水板盲管（沟）止水带
二次衬砌砼衬砌钢筋砼衬砌
12、隧道技术的发展
12.1隧道工程分类
按功能分交通隧道、水工隧道、军事坑道
按区域分山岭隧道、地下铁道、水底隧道
按工法分矿山法隧道、盾构隧道、沉管隧道
12.2技术发展过程
①人挖、肩扛阶段1930年以前
②人力、半机械化阶段30～70年代
③半机械化、机械化阶段80年代至今
多年来，在我国铁路隧道工程技术一直处于领先的地位。
但是20世纪80年代以来，公路隧道发展迅速，水工隧道更是异军突起。
鲁布革、万家寨等水利枢纽早已采用了隧道掘进机。
地下铁道领域已广泛采用单园盾构，甚至双园盾构。
展望未来，隧道工程将会有更加辉煌的明天。
（1）向着大型机械化迈进钻爆法施工的从钻眼、装药、装碴、运输、喷混凝土、衬砌全部实现机械化、系列化，并且根据隧道长度、施工组织，成龙配套。
（2）掘进机（含盾构）将被更多地使用，特别是施工条件合适的特长隧道，将会优先采用掘进机。
（3）大型的管幕法、和水平旋喷加固技术在一些重要工程上将会取代现在常规的长管棚和小导管注浆。
（4）沉埋管隧道技术将为更多的设计和施工单位所掌握，我国沿海和内河将会建造越来越多的沉管隧道（我院有待实质性突破）。
（5）将会规划和建造大陆连岛的海底隧道，如渤海湾隧道、琼州海峡隧道、台湾海峡隧道等。
有人说20世纪是桥梁的世纪，21世纪将是隧道地下工程的世纪。
让我们密切注意技术发展的动向，抓住有利时机，迎接新世纪的挑战。
黄土隧道施工工艺工法
为了预防在黄土中开挖隧道的大变形和坍塌问题，采用台阶分布开挖法（又称环形开挖留核心土法），结合喷射砼及时封闭开挖面，用超前管棚支护、钢拱支撑、挂网、打锚杆等来加强土体强度及限制围岩应力重新分布，实施短开挖，快循环来减少对土体的扰动，是目前黄土隧道施工的较完整的方法。
1.施工方法及工艺要点
1.1根据工地实际情况，设计并施打超前管棚。
钢管真径一般为ф60mm，长4.5m，间距30cm，外插角20，首尾相接长度不少于1.5m。
钢管内充填20号砼或者水泥砂浆。
1.2上半断面人工用风镐及电铲掏槽。
掏槽宽度约1m，纵向掏槽深度每次约0.8m。
1.3开挖后立即射砼封闭断面。
喷射4cm厚的20号砼，封闭开挖断面，以免孔隙水从断面处渗出，而使土体失稳。
1.4架钢拱及挂网。
钢拱规格为Ⅰ20a，按设计断面计算用量。
拱架之间的间距依每次开挖长度约为0.8m，每榀钢拱纵向用ф20钢筋连接，钢筋间距1.2m。
管棚尾端焊接于拱架腹部，以增强共同支护作用。
ф8钢筋网格间距为20cm×
20cm。
1.5喷射砼填充钢拱间空隙。
拱架与开挖轮廓之间的所有间隙用20号砼喷射充填密实，先喷拱架与轮廓之间空隙，再喷拱架，然后再喷拱架之间，直至喷到规定的厚度。
1.6按上述1－5的方式开挖5m左右后，开挖支撑掌子面的核心土支持部分。
1.7在上半断面初期支护稳定的条件下，开始开挖下半断面：
首先通过在上半断面的钢拱的拱脚打注浆锚杆，以防止拱架及围岩变形与下沉。
钻进后进行注浆，两侧以等间距各打5根锚杆。
经过做试验，这样的锚杆与黄土结合后，抗拨力可达8t以上。
1.8开挖出碴完成后立即喷射砼封闭围岩，然后架钢拱支撑和挂网，经分层喷射砼直到设计厚度。
再铺设土工布防水板，做二次衬砌。
2.施工工艺流程图
砼强度试验
钢拱加工制作钢筋加工
架钢拱及挂网
上半断面环形掏槽
管棚加工制作
二次全断面衬砌
仰拱及砼填充
施作防水层
喷砼
开挖下半断面
锚杆加工
试件强度
选定配合比
拱脚打注浆锚杆
开挖核心土
喷砼
施打超前管棚
测量放线
3.劳动力组织及进度指标
管棚及锚杆安装3－5人
开挖工8－12人
喷砼13人
架钢拱及挂网8人
出碴10人
砼衬砌16人
管棚、锚杆、钢拱制作4人
在砂粘土层无渗水时，采用每循环1.0m进尺，月进度可达成洞36m以上。
在砂粘土层有渗水及砂层中无渗水时，采用每循环0.8m进尺，月进度可达成洞30m。
以上。
在砂层有中渗水时，严格控制每循环0.6m进尺，月进度可达成洞20-26m以上。
4.主要施工机械
4.1采用国产WES－12A型煤电钻改制成开挖风镐10台。
4.2自制砼衬砌台车1台。
4.3PC-200挖掘机2台。
4.4其余如手持风钻（锚杆）、砼喷射机、电焊机、钢筋切割机、砼搅拌机、出碴车辆、装载机、注浆机、空压机、变压器等按常规隧道施工配置。
5.质量控制要点
5.1严格控制管棚角度
5.2严格喷射砼工艺，按配合比拌制砼料，特别要严格控制外加剂掺量。
新旧砼面要清洗至露出砼的本色，没有泥土或杂物。
分层喷射，以保证喷射砼的质量。
5.3保证立拱质量。
注意螺栓松紧程度和连接筋的焊接质量。
5.4确保钢筋网与围岩紧密相贴，钢筋网必须连接牢固，否则喷射砼时会振动钢筋网，从而降低喷射砼质量。
5.5保证核心土的大小和长度
5.6清除拱脚积水与淤泥，通过打拱脚锚杆或扩大拱脚认真加固拱脚，加强纵向联结等，使初期支护与围岩形成完整体系。
5.7尽量单侧落底或双侧交错落底，避免上半断面两侧拱脚同时悬空；
控制落底长度，视围岩情况采用1-3m，不大于6m。
5.8减少上、下台阶施工的相互干扰，并及时封闭成环。
5.9找出每道工序的合理施工时间，各工序严格按标定时间进行控制，从而缩短循环作业时间，减少开挖面土体的暴露时间。
5.10及时监控量测围岩，观察拱顶，拱脚的收剑情况，据此调整初期支护参数。
6.安全及环保措施
6.1首先做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀洞体周围，造成土体坍塌。
6.2在含有地下水的黄土层施工时，洞内外排水沟应进行铺砌，必要时应配合井点降水等将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以保施工顺利进行。
6.3在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。
6.4如发现工作面有失稳现象，应及时用喷砼封闭，加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。
6.5施工时要特别注意拱脚与墙脚处断面，如超挖过大，应用浆砌片石回填，如发现该处土体承载力不够，应立即加设锚杆或采取其它措施进行加固。
6.6在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，宜加设横梁顶紧。
6.7喷射机所用的压力，一般以不超过0.2Mpa为宜。
6.8若拱部位于砂层时，为防止喷砼层塌落，可用Ф4mm的密钢丝网紧贴开挖面作为固定初喷砼用。
密网用两根Ф8mm，长35cm的锚钉加以固定；
也可用2根Ф22mm的环向钢筋将网压紧在开挖面上，以防喷砼时钢丝网脱落。
6.9钻锚杆孔时，宜采用干钻，锚杆采用药包式或早强砂浆式锚杆。
6.10施工中如发现不安全因素时，应暂停开挖，加强临时支护，以便取适应性的工序安排。
黄土隧道施工
1、概况
隧道分上下行线，上行线长1455m，下行线长1422m，设计为单心圆断面，VI级围岩开挖宽度为13.2m，高度9.5m，横断面面积106.7m2；
V级围岩开挖宽度13.1m，高度9.4m，横断面面积101.1m2。
衬砌采用复合式，分两次模筑混凝土，一次衬砌为变截面结构，厚度为50－70cm（VI级围岩段）、45～65cm（V级围岩段），二次衬砌为等截面结构，厚度为35cm。
隧道穿越地层为第四系中更新统冲积老黄土，灰黄、褐黄色，为粉质亚粘土，Ip=9.5，土质均匀，局部较疏松，层理和柱状节理发育，含水量为11%－18%。
山顶为水浇地，隧道洞身土体含水量较大，结构稳定性较差。
洞口浅埋段覆盖层为第四系上更新统风积黄土，层厚4.6－40m，浅黄色，土质较松散，大孔隙、垂直节理发育，其中自重湿陷性黄土层厚24m，黄土陷穴顺沟发育，呈串珠状。
2、开挖方案
遵循“短开挖，强支护，勤量测，紧封闭”的原则，上下行线进出口共4个工作面同时作业，针对不同地质条件采取不同的开挖方法。
洞口VI级围岩浅埋段采用双侧壁导坑先墙后拱法施工。
VI级围岩深埋段及V级围岩采用矿山法正台阶先拱后墙法施工，拱部开挖宽1.8m环形带保留核心土，开挖后即施行一次模筑衬砌，侧墙马口采用四步跳跃法施工，中间4m宽修成斜坡道，以保证上半断面同时施工。
3、V级围岩施工
采用正台阶先拱墙、拱部环形法开挖，工作面多，进度快，保留核心土便于支撑，能保证围岩稳定，避免塌方，施工安全。
根据黄土地质特性和施工工期要求，为避免塌方，贯彻短开挖原则，上导坑掘进每循环2.4m，并根据围岩状况，随时进行调整。
每个掌子面配备10榀钢拱架，640块120cm×
30cm钢模板，1台挖掘机，1台装载机，6台出碴运输车。
3.1先开挖拱顶环形Ⅰ部
用洋镐沿开挖轮廓线由上向下开挖，配合铁耙将松土扒离掌子面，每次掘进2.4m。
拱顶中心处掌子面要向前多掘进0.5m，以备混凝土一次支护封顶。
如果开挖时发现顶部土体有裂纹或疏松现象，应边开挖边支撑，支撑用杨木背板加φ40钢管，钢管底部撑在核心土上。
3.2管棚超前支护
黄土隧道土质比较松散，且层厚一般为20－60cm，开挖后易形成分层坍塌，故需较强的初期支护，采用管棚方案较适宜。
钢管直径大，与土体接触面积大，接触密贴，没有空隙，有利于力的传递。
而注浆锚杆直径和刚性都较小，当注浆时，由于水泥浆内的水分对锚杆周围的土体侵蚀，使土体湿陷，周围易形成空洞，起不到对土体的有效支撑。
管棚支护纵向布置如图2所示。
棚管用φ40钢管，长3.4m。
先用煤电钻沿开挖轮廓线在掌子面上打眼（孔眼间距35cm，深度240cm），然后用大锤将钢管沿孔眼打入前方土体中，钢管外倾角约16°
。
3.3开挖II部
II部一次掘进2.4m。
人工配合机械开挖。
出碴采用无轨式运输。
柳州产ZL50装载机装碴，小松山推PC200挖掘机配合。
首先用挖掘机将一侧II部的土体由上至下开挖1.0m，并将土扒出核心土范围以外，便于装载机装碴。
开挖时侧面开挖轮廓线处预留厚50cm土体，原因是挖掘机开挖时对土体的振动比较大，如果直接按轮廓线开挖易造成土体坍方，形成超挖。
然后人工用洋镐将预留的50cm土体沿轮廓线开挖，边开挖边支撑，同时出碴，而此时，挖掘机则换至另一侧II部进行开挖，如此左右侧交替。
注意开挖时，拱脚处至少留深20cm土用人工开挖，严禁拱脚超挖，防止因拱脚原状土被破坏造成混凝土衬砌时拱架下沉。
黄土隧道拱腰处土体最易发生坍方，所以在进行II部开挖时，应边开挖边加固，加固方法为简易支撑，即用杨木板紧贴开挖轮廓表面，用φ40钢管支撑在核心上。
支撑间距1.0m，交错布置。
待进行一次模筑混凝土支护时边浇筑混凝土边将木板取出。
3.4格栅支撑
黄土隧道土体松散，超前管棚打入前方土体中时，需在管棚尾部加设格栅支撑，加强初期支护。
格栅采用20cm×
20cm断面的钢花拱，分3段组装，通过钢垫板用φ16螺栓将3段连成整体。
安装钢花拱时应紧贴开挖轮廓
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