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隧道施工方法论文

河南理工大学万方科技学院

《隧道施工》考察论文

　　论文题目：

隧道施工方法

摘要：

隧道工程属于土木工程领域，不仅应用于铁路、公路交通和水力发电、灌溉等水工隧洞外，也用于上下水道、输电线路等大型管路的通道等等。

不同隧道的线路设计，通风，照明，施工方法等。

关键词：

隧道工程，隧道技术，隧道施工方法

目录

目录3

1隧道工程4

2隧道技术4

3隧道施工方法：

5

3.1综述5

3.2新奥法和盾构法的简述6

3.3地铁施工法10

3.4洞口段及洞门施工10

3.5施工通风方法11

4结语11

参考文献12

1隧道工程

1.1隧道是一种修筑在地面下的工程结构物，但孔径太小，属于所谓管道范畴的除外。

经合组织的隧道会议所定下的定义为：

以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸，修筑的断面积不小于2㎡的洞室。

1.2隧道工程是土木工程的分支，随着人类社会的发展，它不仅利用于铁路、公路交通和水力发电、灌溉等水工隧洞外，也用于上下水道、输电线路等大型管路的通道，还将过去理解为地下通路的隧道概念，扩大到地下空间的利用方面，包括诸如地下发电变电所、地下停车场、大型地下车站、地下街道等适用隧道工程技术的建筑物。

1.3隧道除了按照用途分为上述几类外，还可以从地质上按开挖对象划分为岩石隧道和沙土隧道，并可根据施工场所的不同区分为公路隧道、城市隧道和水下隧道等。

隧道工程要在地下挖掘所需要的空间，并修建能长期经受外部压力的衬砌结构。

工程进行时由于承受周围岩土或土砂的重力而产生的压力，不但要防止可能发生的崩塌，有时还要避免由于地下水的涌出等所产生的不良影响。

因此，为了适应多种多样的条件隧道技术也是复杂而多方面的并且随着技术的发展，范围正在日益扩大。

2隧道技术

隧道技术对应于修筑隧道过程的各个阶段，可以大致分为：

调查计划技术；设计技术（指岩石力学、土力学和结构力学、材料等）；施工技术（指开挖、运输、支撑衬砌的施工、基地改良、改善施工条件而采用的特殊施工方法、安全卫生等）；运用技术（照明、通风、维修管理防灾等）。

隧道技术是与地质学、水文学、沿途学和土力学、应用力学和材料力学等有关理工科各部门有着密切的联系。

它同时应用测量、施工机械、炸药、照明、通风、通讯等各类工程学科，并因对水泥、金属、混凝土、压注药剂等之类化学品的有效利用，而使其与广泛的领域保持着关联。

因此，有关隧道技术的基础理论和实际应用，不但涉及土木工程等有关学科，还联系到其他工科、理科的范围。

3隧道施工方法：

3.1综述

在我国，九十年代前公路隧道工程施工以矿山法为主，目前公路隧道施工以新奥法为主。

新奥法施工更符合地下工程实际，是一种科学合理的、经济的隧道设计施工方法。

公路隧道的施工方法还有挪威法（挪威隧道公法）。

目前隧道施工的方法我主要有盾构法，沉管法，连拱法，新奥法，矿山法，明瓦法等等。

施工中若遇到不良地质地段，则采用超前注浆管棚（或注浆导管）、格栅支撑、锚杆、网喷混凝土等综合支护。

总之，严格遵循“管超前、强支护、弱爆破、勤量测、紧衬砌”的原则，稳扎稳打，以顺利通过不良地质地段。

3.2新奥法和盾构法的简述

（1）新奥法 

新奥法的特征之一是采用现场监控，量测信息指导施工，即通过对隧道施工中量测收据和对开挖面的地质观察等进行预测、预报和反馈。

并根据已建立的量测为基准，对隧道施工方法、断面开挖步骤及顺序、初期支护的参数等进行合理调整，以保证施工安全，坑道围岩稳定、工程质量和支护结构的经济性等。

公路隧道采用新奥法施工的种类及选用不同基本施工方法的特点及注意事项：

一、隧道施工方法选择隧道施工方法的选择，主要根据工程地质及水文地质条件、施工条件、围岩类别、隧道埋置深度、隧道断面尺寸大小和长度衬砌类型，应以施工安全为前提及以工程质量为核心，并结合隧道的使用功能，施工技术水平、施工机械装备、工期要求和经济可行性等因素综合考虑研究选用。

当选择施工方法因隧道施工对周围环境产生不利影响时，也应把隧道工程的环境条件作为选择施工方法的因素之一，同时应考虑围岩变化时施工方法的适用性及其变更的可能性，以免造成隧道工程失误和增加不必要的工程投资。

采用新奥法施工时，还应考虑施工全过程中的辅助作业方式和对围岩变化的量测监控方法，以及隧道穿越特殊地质地段时的施工手段等进行合理的选择。

二、新奥法隧道施工方法方案隧道新奥法施工常用方法大致分为全断面法、台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方案。

（一）全断面法。

即全断面开挖法，是指按设计开挖面一次开挖成型。

其开挖顺序是全断面开挖，锚喷支护，灌筑砼衬砌。

常选用于ⅳ－ⅵ类硬岩的石质隧道，该法可以采用深孔爆破。

全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少、干扰少，便于施工组织和管理。

缺点是由于开挖面积较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，因此就要求施工单位应具有较强的开挖、出渣与运输及支护能力。

全断面施工开挖工作面大，钻爆施工效率较高，采用深眼爆破可加快掘进速度，且爆破对围岩的振动次数较少，有利于转帐岩稳定。

缺点是每次深孔爆破震动较大。

因此要求进行精心的钻爆设计和严格控制爆破作业。

全断面开挖法的主要工序是：

使用移动式台车（或者台架），首先全断面一次钻孔，并进行装荷连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆，使一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环，同时进行锚喷支护或先墙拱后衬砌。

（二）台阶法。

台阶法一般是将设计断面分成上半断面和下半断面两次开挖成型。

其开挖顺序是上半部开挖拱部锚杆喷射砼支护，拱部衬砌，下半部中央部分开挖，边墙部分开挖，边墙锚杆喷射砼支护及衬砌。

该方法多适用于ⅱ、ⅲ类较软而节理发育的围岩中，可分别采用添中变化方案。

长台阶法：

上下台阶距离较远，一般上台阶超前50m以上，施工中上下部可配属同较大型机械进行平行作业，当机械不足时可以交替使用，当遇短隧道时，可将上部断面全部挖通后，再挖下断面，该法施工时干扰较少，可进行单工序作业。

短台阶法：

上台阶长度5－50m，适用于ⅱ、ⅲ类围岩，可缩短仰拱封闭时间，改善初期支护受力条件，但施工干扰较大，当遇到软弱围岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助开挖措施稳定开挖面，以保证施工安全。

超短台阶法：

上台阶仅超前3－5m，断面闭合较快。

此法多用于机械化程度不高的各类围岩地段，当遇到软弱围攻岩时需慎重考虑，必要时应采用辅助施工措施稳定开挖工作面，以确保施工安全。

台阶开挖的特点在于，一是台阶开挖宜采用轻型凿岩机打眼，而不宜采用大型凿岩台车。

二是台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度。

台阶有利于开挖面的稳定性。

尤其是上部开挖支护后，下部作业较为安全。

三是台阶法开挖的缺点是上下部作业互相干扰。

应注意下部作业时对上部稳定性的影响，台阶开挖会增加对围岩的扰动次数。

（三）分部开挖法。

分部开挖法可分为五种变化方案：

台阶分部开挖法、上下导坑法、上导坑超前开挖法、单（双）侧壁导坑法。

是将开挖断面进行分部开挖逐部成型，并且将某部分超前开挖，故此可称为导坑超前开挖法。

　台阶分部法：

适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段，其优点与超台阶法相比，台阶可以加长，一般双车道隧道为1倍洞跨，单车道隧道为2倍洞跨；而较单（双）侧臂导坑法机械化程度高，可加快工程进度。

上下导坑超前开挖法（即上下导坑先拱后墙法）：

此法适用于ⅱ、ⅲ类围岩，在松软地层开挖隧道，一般宜采用上下导坑超前开挖先拱后墙法。

其优点是：

导坑超前开挖，利用提前探明地质情况，便于改变施工方法。

工作面多，便于拉开工序，适用于安排劳动力与使用小型机械施工。

该方法缺点：

上下导坑断面小，则施工速度慢，施工工序较多，使施工组织和管理难度大。

（2）盾构法

各类盾构机掘进控制的要点，盾构的种类按其结构特点和开挖方式可分为：

①手掘式盾构：

有敞开式、正面支撑式和棚式，此类盾构辅以气压法或降水法等疏干地层的措施并使用必要的正面支撑后，可适用于各种地层中，特别是地下障碍较多的地层；在精心施工的条件下，亦可将地表变形控制到中等或较小的程度。

②挤压式盾构：

有全挤压、局部挤压、网格等形式。

仅适用于软弱黏性土层，适用范围较狭窄，在挤压推进时，对地层土体扰动较大，地面产生较大的隆起变化，所以在地面有建筑物的地区不宜使用，只能用在空旷的地区或江河底下、海滩处等区域。

③半机械式盾构：

包括正、反铲、螺旋切削、软岩掘进机等，适用范围基本和手掘式一样，可减轻劳动强度。

④机械式盾构：

有开胸的大刀盘切削、闭胸式的局部气压、泥水加压、土压平衡等形式，当土质好，能自立，或采用辅助措施后自立时，则可用开胸式机械盾构，如地层土质差，应采用闭胸机械式盾构。

土压平衡盾构推进过程中依靠开挖面切削面板的临时挡土效果、充满于密封仓内的切削土土压，以及螺旋输送机排土机构的综合作用，保证削土土压，以及螺旋输送机排土机构的综合作用，保持开挖面的稳定状态。

泥水加压盾构在开挖面和泥水室内充满加压的泥水，通过加压作用和压力保持机构，保证开挖面土体的稳定。

3.3地铁施工法

地铁施工主要有明挖法和暗挖法（有时也称矿山法）。

暗挖法又包括盾构法、注浆法、沉管法、顶管法。

顶管法在深埋情况下的各种最不利工况，如水、土压力增大，特殊顶管接头设计等，而且特别重视顶管管节之间的防水设计，结构设计。

3.4洞口段及洞门施工

（1）洞口边仰坡：

首先完成山顶截水沟等防护排水系统，然后根据施工图纸进行边仰坡开挖，开挖以机械开挖为主，困难时辅以小型松动爆破。

坡面边开挖边施做锚喷挂网支护，开挖至设计标高时，要及时完成所有坡面防护工作。

（2）明洞施工：

明洞开挖应与仰坡开挖同步进行。

明洞衬砌采用钢模台车作内模，脚手架固定钢模板作外模，混凝土输送泵泵送砼。

当拱圈混凝土达到设计强度的70%以上后，拆除内外支模。

拱圈背部用砂浆找平，按要求施作甲种防水层，敷设多点复合EVA防水板并应粘贴紧密，相互错缝搭接良好，搭接长度不少于100mm，并向隧道内拱背延伸不少于500mm，伸入甲种防水层20cm，再涂抹水泥砂浆层。

明洞回填采用两侧对称法，分层夯实，每层厚度不得大于0。

3米，回填至拱顶齐平后，再分层满铺填筑至要求高度。

拱背回填按设计要求做粘土隔水层，并与边仰坡搭接良好，防止地表水下渗影响回填体的稳定。

（3）洞门施工：

洞门基础开挖采用机械开挖为主，辅以松动爆破，人工配合清底。

洞门端墙采用12.5#浆砌片石砌筑，12.5#砂浆勾缝。

3.5施工通风方法

头道沟隧道采用压入式通风，在隧道出口配备50kW的大功率风机一台，风管采用Φ100cm柔性软质通风管。

通风机安装位置距洞口不小于20米处，主风管距掌子面40米为宜，新三队隧道采用1台37kW的轴流式通风机即可。

4结语

隧道工程的发展对交通运输的作用具有相当重要的意义，尤其对公路和铁路运输具有相当显著的经济效益。

隧道在公路和铁路中应用，不但大大节省了路程，避免绕行，缩短了里程，节省了运输时间，而且节省了燃油，节省了资金，对满足人们的生活需要外出需要以及人们的生活水平和健康水平有很大的改善作用；对物流的运输加速周转、提高了流通效率，在经济上也会带来很大的效益。

参考文献

［1］隧道工程概论.陶光龙等编著.北京：

科学出版社，2002

［2］隧道工程．隋修志等主编．北京：

中国铁道出版社，2012