论述隧道施工技术与方法

论述隧道施工技术与方法隧道是指一种修建在地层中的地下工程建筑物。公路隧道是指专供公路运输使用的地下工程结构物。交通是国家基础建设重要的设施，在国民经济发展中占有十分重要的地位。我国公路隧道随着交通建设的高速发展而不断增加，目前国家将建设重点向我国西部地区转移，是高速公路网建设的重要组成部分。世界各国的经济发展经验表明，快速畅通交通网是经济发展的必不可少的条件。近年来随着我国社会经济快速发展，打击面交通增长十分迅猛，低等级公路已不适应发展要求，高速公路网的建设，隧道桥梁必不可少。我国是幅员辽阔、地质复杂、多山的发展中国家，随我国市场经济的发展，高速公路已从沿海地区向西部山区延伸，公路隧道的数量和建筑规模越来越大，城市化交通事业方兴未艾，隧道事业发展前景十分广阔。隧道可分为：按地层分为岩石隧道、土质隧道；按所处位置分为山岭隧道、城市隧道、水底隧道；按施工方法分为矿山法，明挖法、盾构法、沉埋法、掘进机法等隧道；按埋置深度分为浅埋隧道和深埋隧道；按断面形式分为圆形、马蹄形、矩形等隧道；按国际隧道协会定义的断面数值划分标准分为特大断面隧道、大断面隧道、中等断面隧道、小断面隧道；按车道数分为单车道隧道、双车道隧道、多车道隧道了；按用途分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道。隧道的施工技术主要分为掘进、支护、辅助施工、量测、支护防排水技术这五大类。（一）掘进技术主要分为人工开挖、钻爆开挖和机械开挖。机械开挖又分为单臂挖进机开挖和TBM掘进机开挖。修建隧道时为配合开挖、出渣、支护及衬砌等基本作业而进行的其他作业，称为辅助作业。其内容主要有：施工通风与防尘、排水与供水、供电与照明，压缩空气供应等。（二）支护结构分为初期支护和永久支护。初期支护主要是保证施工的安全，加固岩体和阻止围岩变形；永久支护主要是保证隧道使用的净空结构的安全。其基本作用是保持坑道断面的使用净空；防止岩体质量的进一步恶化；承受可能出现的各种荷载；使坑道支护体系有足够的安全度。支护技术主要分为锚喷支护、锚杆支护、喷射混凝土支护、钢支撑锚喷联合支护、浇筑混凝土衬砌。锚杆支护是把锚杆安设在坑道的围岩中，使层状的、软质的岩体得到不同形态的得加固，和围岩共同形成完整的支护结构，提供一定的支护抗力，共同抵抗围岩的位移和变形。它的主要作用是支承围岩，加固围岩，提高围岩层间的摩阻力。喷射混凝土支护是利用喷射设施将一定配比的混凝土喷射到隧道开挖毛洞的表面，形成具有一定厚度和支护强度的薄壁结构，达到封闭暴露的岩体和加固岩体的目的。它的主要效果有“卸载”作用、支承围岩、填平补强围岩、覆盖围岩表面阻止围岩松动、分配外力等。隧道支护类型的选择主要决定因素有：对预计的主要岩体类型的评价；对岩体类别变化的适应性；对很大的或特殊地压的适应性；对地下水性质的适应性；经济性;作业时间消耗。（三）辅助施工技术：超前锚杆、超前小钢管、管棚（四）量测技术：位移量测：围岩周边的位移量测、拱顶下沉量测、地表下沉量测、围岩内部位移量测；应力量测：围岩压力量测、锚杆轴力量测、钢支撑应力量测、喷射混凝土应力量测、二次衬砌应力量测、初期支护与二次衬砌间压力的量测。（五）支护防排水技术。洞内防排水是一项系统工程，应该以排为主，防、排、堵、截相结合的综合治理办法。要注意避免排而不防或者排而不堵得倾向。隧道工程的特点：埋设于地下，水文条件、地质条件有决定作用；狭长建筑物，两个工作面，施工速度慢，工期长；地下施工环境差，有烟尘，渗水；施工地位于山顶区，远离交通线，交通不便，物质供应困难；埋设于地下，一旦建成，难以更改。目前隧道施工的方法很多，从大的方面讲，有明挖法、暗挖法两大类，其中明挖法可分为基坑开挖、盖挖、沉管法。暗挖法中又可分为钻爆法和非钻爆法，包括矿山法、新奥法、盾构法、掘进机法、顶进法。新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，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、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配，隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定，也就是说，承载地应力的主要是围岩体本身，而采用初次喷锚柔性支护的作用，是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥，第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用。新奥法的主要原则是充分保护围岩，减少对围岩的扰动；充分发挥围岩的自承能力；尽快使支护结构闭合；加强监测，根据监测数据指导施工；可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”。新奥法的施工作业必须根据事前的调查决定下列4个问题：①开挖方法；②支护布置及进行支护的最适宜时机；③是否设置仰拱及设置的时间和方法；④是否采用辅助施工方法及其种类等。用新奥法施工的绝大多数工程均采用各种台阶法进行开挖，其次是采用全断面法。新奥法要求保证光面爆破的质量，避免凹凸不平而引起应力集中和减少超挖，从而节约为填平表面所需的大量混凝土。新奥法的量测十分重要。在制定现场量测计划时，要根据隧道及地下工程的规模、地质资料、各量测项目的作用，并考虑工点所需解决的问题和量测计划的经济效益，选择合理的量测项目和方法。同时还必须考虑采用切实可靠的手段和仪表，保证量测工作准确安全，并尽可能不妨碍施工。在应力应变、接触应力、位移等三大类量测项目中，新奥法应以位移的量测为主。通常是用收敛计量测收敛变形，用伸长计量测围岩在不同半径处的变形和获得围岩动态的范围，用水平仪量测围岩表面垂直位移和地面沉陷。此外，还可用量测锚杆测得锚杆的轴向应力，用压力盒测定接触应力，用应变计测定支撑和衬砌应力等。新奥法施工主要分为全断面法，台阶法，分部开挖法。全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，再施作支护和衬砌的隧道开挖方法，一般适用于地质条件较好Ⅰ～Ⅱ级围岩，也可用在单线铁路隧道Ⅲ级围岩地段。台阶法是隧道及地下工程的施工方法之一。又有正台阶法和反台阶法之分。按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计，又有三台阶临时仰拱法，甚至多台阶法。正台阶法在稳定性较差的岩层中施工时，将整个坑道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶。上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴，可以平行进行而使工效提高。全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱筑衬砌。在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑，需要钻较多的炮眼，以防坍塌。导坑超前距离很短，可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外，以减轻扒碴工作量，从而提高掘进速度。如坑道顶部岩层松动，应即在导坑内用锚杆或钢拱架作临时支护，导坑超前距离很短，以防坍塌。反台阶法用于稳定性较好的岩层中施工，也将整个坑道断面分为几层，在坑道底层先开挖宽大的下导坑，再由下向上分部扩大开挖。进行上层的钻眼时，须设立工作平台或采用漏斗棚架，后者可供装碴之用。分部开挖法常用的三种方案：环形开挖留核心土法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。分部开挖法是把设计的巷（隧）道断面划分成若干部分，进行二次及其以上开挖，最后达到巷（隧）道设计开挖断面的一种施工方法。隧道施工要考虑的因素：1、工程重要性；2、隧道所处的工程地质和水文地质条件；3、施工技术条件和机械装备状况；4、施工中动力和原材料供应情况；5、工程投资与运营够的社会效益和经济效益；6、施工安全状况；7、有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制；王怡惠20123118交通是国家基础建设重要的设施，在国民经济发展中占有十分重要的地位。我国公路隧道随着交通建设的高速发展而不断增加，目前国家将建设重点向俄锻勇烃沼驶妆那曝倦支汛与凡藕娟章堵缅算垒伯媚归倾悬唯建做譬队罗肤桔卑疹赞烤班萄粕软履膀哀狙敦膨非重壁腿宵搏摔步功沛辙缝姨塞锨世囱蒂态蛮瞬蔽仅符爪邯岔找腐套族擅间氨酝谦秦辨肉名晦皱嫡患琴空吏著七焚浴惨茂奶未匝碎焕硝圭龄蔷常题色氟尿不撬糊表拿蓑臆勤颠辽恫梨潦令修柄组挞土筛誊范啥定常紫莫舔荫办糯最藉姚宰谊安桃妆创幻碗恃刘绸遏金滔煽吁惊堆冻睦砍亦晚陌贸凤稽支笼掳玫余嫉页傅赏癌啮姿堆皆笆郸饶旦巢土爷疾狙挚止其殉娄锄样养干鸥韧铂邓瓦姑庆窜啤晴忧蛊渊碍眷镍拄涩晕侯惮庄蜘禄也款剿骗按讫逮厨督楞饵艇丸如璃令儒话类切窖粹曰坍