公路工程隧道施工

公路隧道施工目录第一篇概论第二篇公路隧道构造第一节、隧道建筑限界及其内部轮廓第二节、隧道建筑材料及洞身衬砌类型第二篇山岭公路隧道施工第一节基本方法第二节隧道矿山法施工基本原则及方法第三节山岭隧道开挖第四节防水隔离层及二次衬砌施工第四篇不良和特殊地质地段隧道施工第一节不良和特殊地质地段隧道施工注意事项公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活性和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用。公路建设又是国家最主要的基础产业之一，它的迅速发展，对于促进国民经济的发展，拉动其他相关产业发展具有非常重要的意义。公路隧道是公路工程结构的重要组成部分。一、公路隧道的作用我国地域辽阔，多山岭重丘，山区公路建设任务十分繁重。过去修筑低等级公路，大都采用盘山绕行或高填深挖的做法，很少考虑修建隧道。尤其是在山峦耸立，地形起伏多变、峡谷深涧、线形蜿蜒曲折的地区，路线常以沿山坡依地形盘山绕行，但往往更为合理的方案应是修建隧道穿行。因为修建隧道可以缩短公路里程，改善线形和交通运输条件，从而提高车速，并能保护国土环境等。由于受资金限制及其他因素影响，我国在80年代以前的公路建设中很少修建隧道。随着我国改革开放不断深化，国民经济蓬勃发展，公路客货运输量大幅度增长，公路特别是干线公路通行能力不足的矛盾日益突出。因此修建高等级公路和扩大干线公路的通行能力，已成为今后一个时期公路建设的重中之重。第一篇概论在山岭重丘地区修建高等级公路，为缩短公路里程，改善线形及环境保护，昔日那种“逢山尽量绕着走”的做法，将被公路隧道代替。隧道既能保证最佳道路线形便利行车，又可有效防止山地陡坡的滚石、泥石流等自然灾害，提高了行车的安全性和可靠性，同时又能和当地环境相协调及保全自然景观。近几年我国在高等级公路建设中，已建成千米以上的长大隧道40余座，还有一些长大隧道正在建设中。为了保持国民经济的持续、快捷、健康发展，为了扩大内需、加快基础设施建设，为了实施西部大开发战略，我国加大了对公路建设的投入，迎来了公路建设的又一个春天。因此，今后隧道修建将会愈来愈多，隧道将充分发挥它在公路交通中的重要作用。隧道类别山岭公路隧道浅埋及软土隧道水底隧道施工方法1、传统矿山法2、新奥法3、掘进机法1、明挖法与浅埋暗挖法2、地下连续墙法3、盖挖法4、盾构或半盾构法1、预制管段沉埋法2、盾构法二、公路隧道施工方法隧道施工方法是指：隧道开挖、支护与测量方法、施工技术和施工管理的总称。根据隧道穿越地层的不同地质条件和社会生产工业化的发展，公路隧道施工方法分为以下几类：隧道施工方法分类表隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，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，隧道穿越特殊地质和不良地质地段时的施工手段，隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明，风水电作业的方式和围岩变化的测量监控方法等。隧道施工管理主要解决施工组织设计（含施工方案选择、施工场地布置、施工技术措施、施工进度控制、材料供应、劳力和机具安排等）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。本文将介绍公路隧道构造、公路隧道施工方法，重点是矿山法隧道技术方面的专业知识及技能。由于隧道工程遇到的地质条件复杂性及多变性，加之地质勘探的局限性，因而在隧道施工过程中经常会遇到地质突变情况，意外塌方或涌水等问题，使原制定的施工方案、技术措施和进度计划等也必须随之变更。因此，在隧道施工中应详细制定出灵活多变实用的隧道施工方案，以适应客观条件的变法，及时正确处理隧道施工中所遇到的千变万法的各种实际问题。三、公路隧道发展与展望在新世纪里，随着世界科学技术和经济的发展，交通运输、水利、水电、采掘、城市地下交通及空间利用等，对隧道工程在数量、质量和难度上提出了更高的要求。大规模的地下工程、公（铁）路隧道的修建，大大促进了隧道施工技术的进步。总结工程实践经验，随着岩石力学研究的迅速发展，导致了现代支护理论的建立，在此基础上产生了先进的新奥法、挪威法及浅埋暗挖法等施工方法；用现代技术装备的掘进机和盾构能够适应从坚硬岩层到软土含水地层的各种掘进条件，其可靠性、有效性、耐久性、机动性及掘进高速度，使其在隧道施工中得到广泛应用；冲击钻头的改进及全液压钻孔台车和液压衬砌台车的出现、大能力装渣机、运渣设备的开发，新型爆破器材的研制及爆破技术的完善、围岩受力条件改善和支护的进步等，极大地改善了隧道施工环境和提高了掘进速度，使钻孔爆破法掘进技术得到更新；同时，水底沉埋隧道施工技术的发展为穿越江河、海湾提供了新的有效手段。新中国成立以前，我国已建隧道工程规模较小，施工技术和管理水平落后。新中国成立后，随着各项社会主义建设事业的发展，铁路修建了大量隧道工程，施工技术有了很大提高，但公路隧道修建较少。在改革开方20余年来，随着公路建设的发展，特别是高等级公路的加速发展，我国公路隧道在数量与规模上有了很大发展，施工技术有了很大提高。目前，隧道工程矿山法施工中，已较普遍采用了新奥法；岩石隧道施工中采用钻爆法掘进，并开始采用先进高效的掘进机施工；城市道路浅埋隧道明挖或盖挖法施工中开始使用地下连续墙，暗挖施工时采用的盾构法和浅埋暗挖法，都已具有了较高的技术水平。我国也是沉埋修建水底隧道座数较多的国家之一，据统计，目前我国已建成铁路隧道数量已超过4000km，居世界第一位。20世纪后半期隧道修建技术与现代化管理方法的发展，为今后修建长大公路隧道及克服各种复杂困难条件的能力奠定了坚实的基础。我国是幅员广大，山多且地质复杂的发展中国家，城市化交通处于起步阶段，大规模的公路交通事业方兴未艾，隧道事业必将有更大的发展。公路隧道是公路工程的重要组成部分。修建隧道的目的是为了在地下占据一定的空间，以保证车辆安全运行。第二篇公路隧道构造b）围边墙a）拱圈岩隧道的主体建筑物由洞身衬砌和洞门建筑两部分组成，如图所示。隧道洞身隧道洞门在洞门容易坍塌地段，则应接长洞身（即早进洞或晚出洞），或加筑明洞洞口，如图所示。公路隧道的附属建筑物，包括：人行道（或避车洞）和防、排水设施，长、特长隧道还有通风道、通风机房、供电、照明、信号、消防、通讯、救援及其他测量、监控等附属设施。明洞图2-2明洞地面第一节隧道建筑限界及其内部轮廓一、隧道建筑限界为了保证车辆安全地在隧道内运行，隧道必须有一规定限界的空间，这个空间称为隧道净空。公路隧道建筑限界净空尺寸主要是指净宽和净高。公路隧道建筑限界一般规定如图所示。公路按其长度分为四类，如表2-1所示。各级公路隧道建筑限界基本宽度规定，如表2-2所示。隧道按长度分类表表2-1注：隧道长度系指进出口洞门端墙墙面之间的距离。即两端洞门墙面与路面的交线同路线中线交点间的距离。隧道分类短隧道中隧道长隧道特长隧道隧道长度L（m）L≤2501000L2503000L1000L3000图2-3公路隧道建筑限界4.0R2.5SJLCWEHLS0.25CE各级公路隧道建筑限界基本宽度表（m）表2-2侧向宽度（m）隧道净宽（m）不设人行道设人行道公路分类公路等级地形行车道宽度（单洞）W路缘带S余宽C检修道（一侧）J余宽C人行道R不设人行道设人行道平原微丘7.50.750.500.7510.75重丘7.50.500.500.7510.257.50.250.250.759.75高速山岭7.00.250.250.759.75平原微丘7.50.050.500.7510.25一级山岭重丘7.00.250.250.759.25平原微丘8.0/0.250.759.25汽车专用公路二级山岭重丘7.50.250.758.75平原微丘9.00.250.250.759.5010.60二级山岭重丘7.00.250.250.757.508.50平原微丘7.00.250.250.757.508.50三级山岭重丘7.00.250.250.757.508.50平原微丘7.00.250.250.757.50一般公路四级山岭重丘7.04.500.250.250.757.505.00注：①汽车专用公路隧道只在左侧设检修道；②山岭重丘的四级公路，只有当路基宽度为4.5m时，行车道宽度可采用4.5m；③四级公路隧道一般可不设人行道。二、隧道内部轮廓隧道衬砌的内部轮廓，应尽力符合衬砌结构的受力状态，即尽力适应衬砌结构应力分布情况。在良好的地质条件下，衬砌结构承受荷载较小时可采用直边墙（称直墙式），如图a）；在地质较差的条件下，衬砌结构承受荷载较大时，一般多采用曲边墙（称曲墙式），如图b）；当隧道底部可能会引起基础沉陷时，可以采用带仰拱的封闭形式，如图c）所示。a）b）c）仰拱第二节隧道建筑材料及洞身衬砌类型一、隧道建筑材料隧道衬砌的作用是为了承受围岩压力、地下水压力，阻止围岩向隧道内变形和防止隧道围岩的风化，有时还要承受化学物质的侵蚀，地处高寒地区的隧道往往还要承受到冻害的影响等。因此，隧道衬砌结构的建筑材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗风化及抗冻性等。此外，还要满足经济、就地取材、易于机械化施工等要求。根据以上要求，隧道建筑常采用以下几种材料:混凝土、喷射混凝土、锚杆与喷锚支护、钢筋混凝土、石料、装配式材料。二、公路隧道洞身衬砌结构类型公路隧道衬砌，根据洞身围岩类别的不同可以采用下述各种类型。1、防护衬（亦称饰面衬砌）防护衬的作用是防止坑道围岩的风化，适用于Ⅵ类围岩。一般在围岩表面喷射不大于5cm的混凝土层。在围岩极不容易风化及无局部掉缺的情况，亦可不加防护。2、锚喷衬砌如下图所示，锚喷衬砌适用于Ⅴ类及Ⅵ类围岩。喷混凝土厚6~15cm，必要时可增设钢筋网。岩石隧道掘进机，是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械，其开挖断面通常为圆弧形，开挖以后可采用喷射混凝土、锚喷衬砌或拼装预制构件衬砌等型式。c）a）喷射混凝土衬砌；b）锚喷衬砌图2-6喷射衬砌与锚喷衬砌a）b）喷射混凝土衬砌锚喷衬砌3、大拱脚薄边墙衬砌如下图所示，使用于Ⅴ、Ⅳ类围岩。边墙可用喷混凝土做成，亦可用混凝土整体灌浇。采用此类衬砌可使拱角稳固地直接支承在两侧围岩上，以改善拱圈的受力条件，减少边墙的开挖及衬砌圬工数量，降低工程造价。图2-7厚拱墙薄边墙图2-8直墙式衬砌厚拱墙薄边墙图2-8直墙式衬砌图2-7厚拱墙薄边墙4、直墙式衬砌如右图所示，一般设计成等截面的直墙式衬砌，通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于Ⅴ、Ⅳ类围岩。若在一个隧道全长范围内仅局部地段为Ⅳ类以下围岩，则此类衬砌也可用于Ⅲ类围岩，以使全隧道衬砌内部轮廓一致，便于施工等。实际上，同一座隧道内的地质条件常常是复杂、多变的，往往也会突变！对此应有清醒的认识，施工中应做好地质预报工作，以便及时采取有效的应变措施，或变更衬砌结构设计和施工方法等。如果围岩完整性较好，在Ⅴ类围岩中，边墙可采用连拱或柱，称为连拱，柱式边墙。直墙式衬砌5、曲墙式衬砌适用于Ⅲ、Ⅰ类围岩。一般在Ⅰ、Ⅱ类围岩中，围岩水平压力甚大，或除了围岩垂直压力外，常有底压力，因此，可把边墙做成曲线形状。当地质条件较差时，为防止衬砌沉陷，抵御底鼓压力，使衬砌形成封闭结构，在隧道底面设置仰拱，称为带仰拱的封闭式曲墙衬砌，如图a）所示。当基础条件比较好，可采用无仰拱的曲墙式衬砌，图b）所示。图2-10无仰拱的曲墙衬砌图2-9封闭式曲墙衬砌图2-10无仰拱的曲墙衬砌图2-9封闭式曲墙衬砌a）封闭式曲墙衬砌b）无仰拱的曲墙衬砌6、喷射混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌为了使喷射混凝土衬砌结构的受力状态臻于理想化，要求采用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型较准确，减少超挖或欠挖。然后，通过监控量测设计，确定在适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土砌。根据实际情况，需要安装锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。喷射混凝土层内装锚杆1530750如果以喷混凝土、锚杆或钢拱架、钢筋网中的一种或几种组合作用，当初次支护只是对围岩进行加固，维护围岩稳定，防止有害松动。待初次支护的变形基本稳定后，进行现