《隧道施工方法》PPT课件.ppt

第六章第六章 隧道施工方法隧道施工方法v教学基本要求：教学基本要求：v1 1、了解山岭隧道的基本施工方法及其适用范围；了解山岭隧道的基本施工方法及其适用范围；v2 2、了解洞口及不良地质条件下隧道施工采取的对了解洞口及不良地质条件下隧道施工采取的对 策与方法。策与方法。v3 3、掌握新奥法的概念及其要点；掌握新奥法的概念及其要点；v4 4、掌握锚喷支护设计的步骤；掌握锚喷支护设计的步骤；v5 5、掌握锚杆、喷射混凝土的支护原理；、掌握锚杆、喷射混凝土的支护原理；v6 6、了解新奥法中支护和围岩共同作用原理、了解新奥法中支护和围岩共同作用原理 的力学概念；的力学概念；v7 7、掌握锚喷支护的的施工方法与步骤；、掌握锚喷支护的的施工方法与步骤；v8 8、了解锚喷支护的力学性能及检测方法。、了解锚喷支护的力学性能及检测方法。第一节第一节 山岭隧道施工法山岭隧道施工法 一、山岭隧道工程特点一、山岭隧道工程特点v施工过程为：在地层中挖出土石，形成符合设计施工过程为：在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初次支护和砌筑；轮廓尺寸的坑道；进行必要的初次支护和砌筑；最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期的安全使用。道长期的安全使用。隧道工程的特点如下：隧道工程的特点如下：（1）整个工程埋设于地下。）整个工程埋设于地下。（2）隧道是一个狭长的建筑物，一般有进口、出口）隧道是一个狭长的建筑物，一般有进口、出口两个工作面。隧道的施工速度比较慢，工期也比两个工作面。隧道的施工速度比较慢，工期也比较长。需要开挖竖井、斜井、横洞等辅助工程来较长。需要开挖竖井、斜井、横洞等辅助工程来增加工作面，加快隧道施工速度。增加工作面，加快隧道施工速度。另外，隧道断面较小，工作场地狭长，有些工序另外，隧道断面较小，工作场地狭长，有些工序只能顺序作业，有些工序可以沿隧道纵向开展，只能顺序作业，有些工序可以沿隧道纵向开展，平行作业。因此，要求施工中加强管理、合理组平行作业。因此，要求施工中加强管理、合理组织、避免相互干扰。洞内设备、管线路布置应周织、避免相互干扰。洞内设备、管线路布置应周密考虑，妥善安排。隧道施工机械应当结构紧凑、密考虑，妥善安排。隧道施工机械应当结构紧凑、坚固耐用。坚固耐用。（3 3）地下施工环境较差（甚至会恶化），须采取有效）地下施工环境较差（甚至会恶化），须采取有效措施，使施工场地合乎卫生条件，并有足够的亮度，措施，使施工场地合乎卫生条件，并有足够的亮度，以保证施工人员的身体健康，提高劳动生产率。以保证施工人员的身体健康，提高劳动生产率。（4 4）施工工地一般都位于偏远的深山峡谷之中，往往）施工工地一般都位于偏远的深山峡谷之中，往往远离既有交通线，运输不便，供应困难。远离既有交通线，运输不便，供应困难。（5 5）山岭隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改。）山岭隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改。二、隧道施工方法及其选择二、隧道施工方法及其选择v隧道施工方法：矿山法（传统的矿山法和新奥法）、隧道施工方法：矿山法（传统的矿山法和新奥法）、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。矿山法：因用于矿石开采而得名，它包括传统方法和矿山法：因用于矿石开采而得名，它包括传统方法和新奥法。多数情况下都需要采用钻眼爆破来进行开新奥法。多数情况下都需要采用钻眼爆破来进行开挖，又称为钻爆法。有时将新奥法从矿山法中另立挖，又称为钻爆法。有时将新奥法从矿山法中另立系统。系统。掘进机法掘进机法：包括隧道掘进机法和盾构掘进机法，：包括隧道掘进机法和盾构掘进机法，前者应用于岩石地层，后者主要应用于土质围岩，前者应用于岩石地层，后者主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。沉管法和顶进法沉管法和顶进法：用来修建水底隧道、城市市政：用来修建水底隧道、城市市政隧道等。隧道等。明挖法明挖法：主要用来修建埋深很浅的山岭隧道或城：主要用来修建埋深很浅的山岭隧道或城市地铁隧道。市地铁隧道。v选择施工方案时，考虑的因素：选择施工方案时，考虑的因素：(1)(1)工程的重要性，一般由工程的规模、使用上工程的重要性，一般由工程的规模、使用上的特殊要求及工期的缓急体现出来；的特殊要求及工期的缓急体现出来；(2)(2)隧道所处的工程地质和水文地质条件；隧道所处的工程地质和水文地质条件；(3)(3)施工技术条件和机械装备情况；施工技术条件和机械装备情况；(4)(4)施工中动力和原材料供应情况；施工中动力和原材料供应情况；(5)(5)工程投资与运营后的社会效益和经济效益；工程投资与运营后的社会效益和经济效益；(6)(6)施工安全状况；施工安全状况；(7)(7)有关污有关污染染、地面沉降等环境方面的要求和限制。、地面沉降等环境方面的要求和限制。隧道施工方法的选择，是一项隧道施工方法的选择，是一项“模糊模糊”的决策过程，它的决策过程，它依赖于有关人员的学识、经验、毅力和创新精神。依赖于有关人员的学识、经验、毅力和创新精神。三、三、隧道施工方法隧道施工方法 山岭隧道山岭隧道:指为穿越山岭而开凿的隧道，一般为指为穿越山岭而开凿的隧道，一般为岩石隧道，故常常采用矿山法施工，即用钻眼爆破岩石隧道，故常常采用矿山法施工，即用钻眼爆破方法开挖岩石，并修筑支护结构，有时也可采用机方法开挖岩石，并修筑支护结构，有时也可采用机械破岩进行开挖。械破岩进行开挖。山岭隧道施工可选择山岭隧道施工可选择:全断面一次开挖、全断面一次开挖、全断面二次开挖、全断面二次开挖、台阶式开挖、导洞法开挖等施工方法台阶式开挖、导洞法开挖等施工方法。一般宜优先选用全断面法和正台阶法，一般宜优先选用全断面法和正台阶法，对地质条件变化较对地质条件变化较大的隧道，选择施工方法时要考虑有较大的适应性，以大的隧道，选择施工方法时要考虑有较大的适应性，以便在围岩变化时易于变换施工方法。便在围岩变化时易于变换施工方法。一、一、全断面一次开挖法全断面一次开挖法全断面一次开挖法是利用钻眼爆破法或全断面掘进机，全断面一次开挖法是利用钻眼爆破法或全断面掘进机，在整个设计断面上一次向前挖掘推进的施工方法。从在整个设计断面上一次向前挖掘推进的施工方法。从隧道钻爆法的发展趋势看，全断面施工将是优先被考隧道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。虑的施工方法。v按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法叫全断按照隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法叫全断面法。它的施工顺序如下：面法。它的施工顺序如下：v 用钻孔台车钻眼，然后装药、连接导火线；用钻孔台车钻眼，然后装药、连接导火线；v 退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；v 排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；v 用装碴机将石碴装入矿车，运出洞外；用装碴机将石碴装入矿车，运出洞外；安设边墙锚杆和喷射混凝土；安设边墙锚杆和喷射混凝土；必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土；必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土；开始下一轮循环；开始下一轮循环；在初次支护变形稳定后或按施工组织中规定日期，在初次支护变形稳定后或按施工组织中规定日期，灌注内层衬砌。灌注内层衬砌。全断面一次开挖法的优点是：全断面一次开挖法的优点是：可最大限度地利用洞内作业空间，工作面宽敞，能使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、排水等辅助工作及各种管线铺设越性；通风、运输、排水等辅助工作及各种管线铺设工作均较便利。工作均较便利。全断面一次开挖法的缺点是：全断面一次开挖法的缺点是：要使用笨重而昂贵的凿岩台车或钻架；一次投资大；同时要使用笨重而昂贵的凿岩台车或钻架；一次投资大；同时由于使用了大型机具，需要有相应的施工便道、组装场地、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；当隧道较长、地质情况多变而必须检修设备以及能源等；当隧道较长、地质情况多变而必须改换其他施工方法时需要较多时间；多台钻机同时工作时改换其他施工方法时需要较多时间；多台钻机同时工作时的噪声极大。的噪声极大。全断面开挖法适应条件全断面开挖法适应条件:一般认为，该法主要用于围岩稳定、坚硬、完整、开一般认为，该法主要用于围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的挖后不需临时支护的I III级围岩的岩石隧道，以及级围岩的岩石隧道，以及高度不超过高度不超过5m、断面不超过、断面不超过30平方米的中小型断面隧平方米的中小型断面隧道。道。二、分断面两次开挖法二、分断面两次开挖法该法是将断面分成两个分层（或部分），从上向下该法是将断面分成两个分层（或部分），从上向下（或从下向上）或利用导坑在全长范围内或一个区段（或从下向上）或利用导坑在全长范围内或一个区段内逐个分层（部分）施工。开挖好一个分层（部分）内逐个分层（部分）施工。开挖好一个分层（部分）再开挖另一个分层（部分）。再开挖另一个分层（部分）。v适应条件：适应条件：v它适合于稳定岩层中断面较大、长度较短或者要求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。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（部分）施工顺序不同分为三种根据各分层（部分）施工顺序不同分为三种：（1）上半断面先行施工法上半断面先行施工法 （2）下半断面先行施工法）下半断面先行施工法 （3）先导洞后全断面扩挖法）先导洞后全断面扩挖法1、上半断面先行施工法上半断面先行施工法该法的特点：该法的特点：开挖面高度不大；不需笨重的钻架；遇开挖面高度不大；不需笨重的钻架；遇松软地层时可迅速地改变开挖方法；下分层开挖时运松软地层时可迅速地改变开挖方法；下分层开挖时运碴和钻孔可平行作业，进度快；下分层爆破有两个临碴和钻孔可平行作业，进度快；下分层爆破有两个临空面，效率高、成本低。空面，效率高、成本低。2 2、下半断面先行施工法下半断面先行施工法下半断面先行施工法在断面开挖完成后即可进行衬砌。下半断面先行施工法在断面开挖完成后即可进行衬砌。上部断面可以站在碴堆上钻孔（水平孔）或从隧道地上部断面可以站在碴堆上钻孔（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。掘通后，上部可从两个洞口组织钻孔和装岩作业。该法的特点是：该法的特点是：和上半断面先行施工法类似，衬砌施和上半断面先行施工法类似，衬砌施工、排水、排矸都更方便。工、排水、排矸都更方便。一般只在一定地质条件一般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。下及没有钻架或使用钻架不经济时使用。3、先导洞后全断面扩挖法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。导洞的位置要根据具体条件确定，可挖至设计断面。导洞的位置要根据具体条件确定，可位于隧道底板或顶板或中部（拱基线水平）。导洞可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。用掘进机或钻爆法挖掘。先导洞后全断面扩挖该法优点先导洞后全断面扩挖该法优点:主要可对隧道范围内的地质情况进行连续地调查；以便主要可对隧道范围内的地质情况进行连续地调查；以便对支护系统做修正和方便后续工程的进行；该法可正确对支护系统做修正和方便后续工程的进行；该法可正确评价扩大作业的时间和费用；有利于通风以及涌水和瓦评价扩大作业的时间和费用；有利于通风以及涌水和瓦斯的预防与排放等。因此，该法目前被认为是一种能提斯的预防与排放等。因此，该法目前被认为是一种能提高掘进速度的好方法。高掘进速度的好方法。米花岭隧道先导洞后全断面扩挖施工布置米花岭隧道先导洞后全断面扩挖施工布置1一门架式凿岩台车；一门架式凿岩台车；2一挖装机；一挖装机；3一梭式矿车一梭式矿车 4一蓄电池电机车一蓄电池电机车三、三、台阶法施工台阶法施工 该法是将隧道断面分成若干（一般为该法是将隧道断面分成若干（一般为23）个分层，）个分层，各分层呈台阶状同时推进施工。这种方法的各分层呈台阶状同时推进施工。这种方法的最大特点最大特点是是缩小了断面高度，不需笨重的钻孔设备。缩小了断面高度，不需笨重的钻孔设备。按台阶布置方式的不同，按台阶布置方式的不同，台阶法可分为台阶法可分为:正台阶法正台阶法 反台阶法反台阶法（一）正台阶法（一）正台阶法 该法为最上分层工作面先超前施工，又称下行分该法为最上分层工作面先超前施工，又称下行分层施工法。施工时首先掘上部弧形断面（高一般为层施工法。施工时首先掘上部弧形断面（高一般为2 m2.5 m），然后逐一挖掘下面各部分。），然后逐一挖掘下面各部分。采用正台阶施工法要注意以下几点：采用正台阶施工法要注意以下几点：（）要根据具体条件合理确定上、下分层的错距、（）要根据具体条件合理确定上、下分层的错距、距离过大，上分层出碴困难；过小上分层钻眼不便。距离过大，上分层出碴困难；过小上分层钻眼不便。在分层数目少、分层断面大、使用较大型的施工机械在分层数目少、分层断面大、使用较大型的施工机械时或者有其他辅助坑道时，错距可适当加大。时或者有其他辅助坑道时，错距可适当加大。（）在装碴、钻孔机械能力足够时，应尽量减少分（）在装碴、钻孔机械能力足够时，应尽量减少分层数。人工翻碴时，台阶数可多些。上部台阶断面钻层数。人工翻碴时，台阶数可多些。上部台阶断面钻眼可与下台阶翻碴工作同时作业。台阶较短（眼可与下台阶翻碴工作同时作业。台阶较短（3m5m）时也可以采用上下分层同时钻眼、一次爆破的开）时也可以采用上下分层同时钻眼、一次爆破的开挖法。挖法。（）要根据围岩稳定情况及永久衬砌的形式（）要根据围岩稳定情况及永久衬砌的形式合理合理确定掘砌之间的协调关系。确定掘砌之间的协调关系。锚喷支护时施工比较锚喷支护时施工比较灵活，现浇混凝土衬砌时，一般衬砌工作落后于灵活，现浇混凝土衬砌时，一般衬砌工作落后于下分层掘进一定距离（十几米或几十米）。下分层掘进一定距离（十几米或几十米）。v（二）反台阶法（二）反台阶法v反台阶法又叫上行分层施工法。该法施工能使反台阶法又叫上行分层施工法。该法施工能使工序减少，施工干扰小，下部断面可一次挖至工序减少，施工干扰小，下部断面可一次挖至设计宽度，空间大，便于出碴运输和布置管线，设计宽度，空间大，便于出碴运输和布置管线，能节省大量材料，适合于围岩稳定、不需临时能节省大量材料，适合于围岩稳定、不需临时支护、无大型装碴设备的情况。支护、无大型装碴设备的情况。四、导坑法施工四、导坑法施工导坑法是以一个或多个小断面导坑超前一定距离开挖，导坑法是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随后逐步扩大开挖至设计断面，并相继进行砌筑的方法。中央下导坑中央下导坑 导坑法按导坑位置不同分为导坑法按导坑位置不同分为:上下导坑上下导坑 中央上导坑中央上导坑 两侧导坑两侧导坑（一）中央下导坑施工法（一）中央下导坑施工法导坑位于隧道的中部并沿底板掘进。当导坑掘至预定位导坑位于隧道的中部并沿底板掘进。当导坑掘至预定位置后，再行开帮、挑顶，完成永久支护工作。置后，再行开帮、挑顶，完成永久支护工作。1中央下导坑先墙后拱法中央下导坑先墙后拱法 该法的施工顺序是先挑顶后开帮，在开帮的同时完该法的施工顺序是先挑顶后开帮，在开帮的同时完成砌墙工作。成砌墙工作。v适应条件适应条件:适用于围岩较稳定的隧道施工，一般为适用于围岩较稳定的隧道施工，一般为I-III-II级围岩石质隧道。级围岩石质隧道。v六部开挖法又称漏斗棚架法六部开挖法又称漏斗棚架法如下图如下图:其下导坑其下导坑宜超前一定距离（一般超过宜超前一定距离（一般超过50 m），随后），随后架设漏斗棚架，向上拉槽架设漏斗棚架，向上拉槽和挑顶和挑顶。部和部和部之部之间的距离一般为间的距离一般为15 m20 m，部开挖完后立即进行部开挖完后立即进行刷帮，开挖刷帮，开挖、部。最后按先墙后拱的顺序衬部。最后按先墙后拱的顺序衬砌浇筑。砌浇筑。该法除下导坑和左右两帮（该法除下导坑和左右两帮（和和部）外，其余各部部）外，其余各部位的岩碴均可经由漏斗漏到棚下的斗车内，再运出洞位的岩碴均可经由漏斗漏到棚下的斗车内，再运出洞外。外。围岩条件允许时，可将围岩条件允许时，可将部与部与部合并、部合并、部与部与部合并、部合并、部与部与部合并，即成为三部开挖法，使部合并，即成为三部开挖法，使工序大为简化。漏斗棚架结构如图工序大为简化。漏斗棚架结构如图35所示。所示。漏斗棚架结构图漏斗棚架结构图该法的施工特点是：该法的施工特点是：优点优点:可容纳较多人员同时施工；且可以小型机械为主可容纳较多人员同时施工；且可以小型机械为主施工，既可利用棚架作脚手架；棚架上石碴又可由漏施工，既可利用棚架作脚手架；棚架上石碴又可由漏斗口漏人车内，省力、速度快。斗口漏人车内，省力、速度快。缺点缺点:但该法由于需要几十米长的棚架，需用大量木材、钢但该法由于需要几十米长的棚架，需用大量木材、钢轨；爆破也易损坏棚架和风水管路；围岩暴露时间较轨；爆破也易损坏棚架和风水管路；围岩暴露时间较长，对施工安全不利。长，对施工安全不利。（二）中央上导坑施工法（二）中央上导坑施工法适应条件适应条件:随挖随砌的随挖随砌的、级围岩的岩石及土质隧道。级围岩的岩石及土质隧道。导坑导坑超前开挖并架临时支撑，随后落底超前开挖并架临时支撑，随后落底，更换导坑，更换导坑支撑。最后依次扩大两侧支撑。最后依次扩大两侧，并立即进行砌筑。如岩质，并立即进行砌筑。如岩质差、断面大，也可将导坑再分成几个小断面进行挖掘，差、断面大，也可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。先挖顶部后挖两帮并进行临时支撑，最后挖掉中间部分。土质隧道中，中间部分土质隧道中，中间部分可分三层进行。可分三层进行。注意注意:中央上导坑施工法施工时为防止两侧内移，可在拱中央上导坑施工法施工时为防止两侧内移，可在拱脚处架设横撑梁（也叫卡口梁）；或在中上部设横脚处架设横撑梁（也叫卡口梁）；或在中上部设横撑（过河撑）。撑（过河撑）。上导坑先拱后墙法上导坑先拱后墙法两侧墙两侧墙、采用马口开挖，每侧开挖完成后立即砌采用马口开挖，每侧开挖完成后立即砌墙。马口开挖分对开马口和错开马口两种，如图墙。马口开挖分对开马口和错开马口两种，如图 38a所示（括号内数字为错开马口）。马口长度以所示（括号内数字为错开马口）。马口长度以4 m8 m为宜，松软破碎围岩可小于为宜，松软破碎围岩可小于4m。对开马口即两。对开马口即两帮马口同时相对开挖，适合于石质较好的隧道；错开帮马口同时相对开挖，适合于石质较好的隧道；错开马口即两帮马口相错开挖，适合于石质松软、破碎的马口即两帮马口相错开挖，适合于石质松软、破碎的隧道。隧道。在岩石条件较差时，也可采用三步或四步跳跃法，在岩石条件较差时，也可采用三步或四步跳跃法，如图如图38b所示（括号内数字为四步跳跃法）。对开所示（括号内数字为四步跳跃法）。对开马口可不必来回跳跃，不会打坏对面边墙、风水管路马口可不必来回跳跃，不会打坏对面边墙、风水管路及脚手架等不必多次拆装，可加快边墙施工速度。及脚手架等不必多次拆装，可加快边墙施工速度。（a）马口形式；）马口形式；（b）三步（四步）跳跃法）三步（四步）跳跃法1、2、3、4一马口开挖顺序；一马口开挖顺序；5一拱圈施工缝一拱圈施工缝中央上导坑施工法的特点是：中央上导坑施工法的特点是：拱圈衬砌及时，围岩暴露时间短；施工干扰大，拱圈衬砌及时，围岩暴露时间短；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（长度较短（300 m以内）的隧道。以内）的隧道。（三）上下导坑施工法（三）上下导坑施工法（P146）适应条件适应条件:该法适用于该法适用于类及类及级围岩的石质或土质隧道施工。级围岩的石质或土质隧道施工。1施工顺序施工顺序下导坑下导坑超前上导坑超前上导坑30m50m，对于短隧道或石，对于短隧道或石质差的隧道，这一距离还可小一些。质差的隧道，这一距离还可小一些。其他工序拉开的距离以互不干扰、尽量缩短为原其他工序拉开的距离以互不干扰、尽量缩短为原则。两个导坑挖好后，先扩大上部断面，并把拱则。两个导坑挖好后，先扩大上部断面，并把拱圈修筑好，然后在拱圈保护下开挖下部断面，最圈修筑好，然后在拱圈保护下开挖下部断面，最后修筑边墙。后修筑边墙。上下导坑先拱后墙法施工顺序图上下导坑先拱后墙法施工顺序图中部挖去后，开始挖砌边墙，应采取以下措施：中部挖去后，开始挖砌边墙，应采取以下措施：（1）拱脚悬空后需加强临时支撑，围岩稳定性差时，拱）拱脚悬空后需加强临时支撑，围岩稳定性差时，拱脚应设置托梁。脚应设置托梁。（2）拱圈是分段浇灌的，段与段之间有施工缝，为避免）拱圈是分段浇灌的，段与段之间有施工缝，为避免挖边墙时使整段拱圈悬空，边墙应采用马口开挖。挖边墙时使整段拱圈悬空，边墙应采用马口开挖。（3）砌筑拱圈时适当加厚拱脚处的衬砌，使部分拱脚支）砌筑拱圈时适当加厚拱脚处的衬砌，使部分拱脚支撑在围岩上，以保证拱圈不下沉。撑在围岩上，以保证拱圈不下沉。2上下导坑施工法施工特点上下导坑施工法施工特点该法最大优点是下部各工序均在拱圈保护下进行，施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、管线布置工安全；有两个导坑，通风、排水、运输、管线布置等条件较好；能拉开工作面，便于使用小型工具；适等条件较好；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；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，马口开挖影响进度且有可能引起拱但衬砌整体性差，马口开挖影响进度且有可能引起拱圈下沉；工序多，干扰大，施工管理不便，上导坑人圈下沉；工序多，干扰大，施工管理不便，上导坑人工装碴劳动强度大。工装碴劳动强度大。（四）两侧导坑施工法（四）两侧导坑施工法1品字形导坑先拱后墙施工法品字形导坑先拱后墙施工法适应条件适应条件:该法适用于该法适用于IIII级围岩石质多线隧道施工级围岩石质多线隧道施工.开挖顺序开挖顺序:先开挖呈品字形布置的导坑先开挖呈品字形布置的导坑、，再在上，再在上导坑导坑扩大拱部扩大拱部、，矸石从漏斗漏至，矸石从漏斗漏至中的斗车内中的斗车内运出，挖完拱部围岩后即砌拱圈运出，挖完拱部围岩后即砌拱圈，在拱圈保护下开挖，在拱圈保护下开挖边墙部分边墙部分，并砌筑边墙，并砌筑边墙。最后开挖核心。最后开挖核心部和部和部。部。品品字字形形导导坑坑先先拱拱后后墙墙施施工工法法优点优点:该法工作面较多，施工干扰小，一般不需要支撑或需该法工作面较多，施工干扰小，一般不需要支撑或需简单的支撑，保留核心有利于支撑和施工安全，出碴运输简单的支撑，保留核心有利于支撑和施工安全，出碴运输方便，两个下导坑可用装岩机装碴。拱部扩大的大量岩碴方便，两个下导坑可用装岩机装碴。拱部扩大的大量岩碴可经由漏斗漏至下导坑的斗车内运出。核心部分可经由漏斗漏至下导坑的斗车内运出。核心部分及及部部可用大型机械全断面开挖，也可分台阶开挖。可用大型机械全断面开挖，也可分台阶开挖。v缺点缺点:是导坑较多，衬砌整体性差，核心爆破时会是导坑较多，衬砌整体性差，核心爆破时会影响下导坑运输及其他工序，遇到地层条件变化影响下导坑运输及其他工序，遇到地层条件变化时，更换其他施工方法较难。时，更换其他施工方法较难。2侧壁导坑先墙后拱法侧壁导坑先墙后拱法 适应条件适应条件:该法适用于该法适用于V、VI级围岩土质隧道级围岩土质隧道.当围岩比较稳定时，侧导坑可宽些，以留出运输通道。但当围岩比较稳定时，侧导坑可宽些，以留出运输通道。但围岩不稳定、围岩压力大时，或者在松软含水层处，导坑围岩不稳定、围岩压力大时，或者在松软含水层处，导坑宽度就要尽量小些。宽度就要尽量小些。上导坑尺寸不宜过大，开挖时也要考虑抬高量（上导坑尺寸不宜过大，开挖时也要考虑抬高量（30cm40cm）；不良地段要短开挖（）；不良地段要短开挖（5m10m）、强支撑、快衬）、强支撑、快衬砌。砌。侧侧壁壁导导坑坑先先墙墙后后拱拱法法该法的特点该法的特点:断面分块小，自下而上随挖随砌。因此，暴露时间短，对断面分块小，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。坑多，造价高，通风排水困难。四、新奥地利隧道施工法四、新奥地利隧道施工法 岩石地层的新奥法施工岩石地层的新奥法施工v1 1、新奥法施工特点新奥法施工特点 以往，人们认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩塌陷以往，人们认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩塌陷掉落，开挖的断面越大，塌陷的范围也越大。因此，传掉落，开挖的断面越大，塌陷的范围也越大。因此，传统的隧道结构设计方法是将围岩看成是必然要松弛塌落，统的隧道结构设计方法是将围岩看成是必然要松弛塌落，而成为作用于支护结构上的荷载。而成为作用于支护结构上的荷载。传统的隧道施工方法是随挖随用钢材或木材支护，然传统的隧道施工方法是随挖随用钢材或木材支护，然后，从上到下或从下到上砌筑刚性衬砌。后，从上到下或从下到上砌筑刚性衬砌。v20 20 世纪世纪 60 60 年代以来，人们对开挖隧道过程中所出年代以来，人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了更深的认识，现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了更深的认识，提出新的、经济的隧道施工方法创造了前提。提出新的、经济的隧道施工方法创造了前提。1963 1963 年，新奥地利隧道施工法年，新奥地利隧道施工法(New Austria Tunneling New Austria Tunneling MethordMethord)简称新奥法（简称新奥法（NATM NATM）正式出台。）正式出台。新奥法与传统的矿山法区别：新奥法与传统的矿山法区别：传统的矿山法施工是传统的矿山法施工是把地层压力视作外力荷载，新奥法是把围岩和支护把地层压力视作外力荷载，新奥法是把围岩和支护结构作为一个统一的受力体系，围岩是荷载的来源，结构作为一个统一的受力体系，围岩是荷载的来源，又是支护结构体系的一部分，围岩和支护结构相互又是支护结构体系的一部分，围岩和支护结构相互作用。作用。新奥法施工的基本思想是：新奥法施工的基本思想是：充分利用围岩的自承能充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混力和开挖面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、量测来指导地下工程的设计与施工。控、量测来指导地下工程的设计与施工。v新奥法的主要特点如下（新奥法的主要特点如下（P149P149）：）：va a、充分保护围岩，减少对围岩的扰动。充分保护围岩，减少对围岩的扰动。v因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护围岩，尽量减少对它的以在施工中必须充分保护围岩，尽量减少对它的扰动。扰动。b b、充分发挥围岩的自承能力。、充分发挥围岩的自承能力。为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一允许变形，使围岩中能形成承载环；体的变形。一允许变形，使围岩中能形成承载环；二又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大二又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。大降低承载能力。在施工中应采用能与围岩密贴、及时砌筑又能随在施工中应采用能与围岩密贴、及时砌筑又能随时加强的支护结构，如锚喷支护等。能通过调整时加强的支护结构，如锚喷支护等。能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间（包括底拱闭合时间）来控制岩体的变形。括底拱闭合时间）来控制岩体的变形。vc c、尽快使支护结构闭合。尽快使支护结构闭合。v为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快使之为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快使之闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形闭合，而成为封闭的筒形结构。另外，隧道断面形状要尽可能地圆顺，以避免拐角处的应力集中。状要尽可能地圆顺，以避免拐角处的应力集中。vd d、加强监测，根据监测数据指导施工。加强监测，根据监测数据指导施工。v在施工阶段进行现场量测，及时提出量测信息（如在施工阶段进行现场量测，及时提出量测信息（如坑道周边的位移或收敛、接触应力等）并及时反馈坑道周边的位移或收敛、接触应力等）并及时反馈信息，用来指导施工和修改设计。信息，用来指导施工和修改设计。v新奥法的基本原则可扼要地概括为新奥法的基本原则可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、少扰动、早喷锚、快封闭、勤量测快封闭、勤量测”。v2 2、新奥法施工方法、新奥法施工方法 新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为全断面法、台阶法、分步开挖法三大类及又可分为全断面法、台阶法、分步开挖法三大类及若干变化方案。若干变化方案。（1）全断面法）全断面法全断面法注意问题：摸清前方的地质情况，随时准备好全断面法注意问题：摸清前方的地质情况，随时准备好应急措施（包括改变施工方法等），以确保施工安全；应急措施（包括改变施工方法等），以确保施工安全；各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的效率；加强各项辅助作业，尤其加强施工通风；加强效率；加强各项辅助作业，尤其加强施工通风；加强对施工人员的技术培训。对施工人员的技术培训。（2）台阶法）台阶法 台阶法分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法台阶法分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法。采用何种台阶法，要根据以下条件：采用何种台阶法，要根据以下条件：初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短；闭合时间要求越短；上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。施工场地大小的要求。在软弱围岩中应以快封闭为主，兼顾后者，确保施在软弱围岩中应以快封闭为主，兼顾后者，确保施工安全；在围岩条件较好时，主要考虑如何发挥机工安全；在围岩条件较好时，主要考虑如何发挥机械效率，保证施工的经济性。械效率，保证施工的经济性。A A、长台阶法长台阶法 长台阶法是将断面分成上半断面和下半断面长台阶法是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，上、下断面相距较远，一般上两部分进行开挖，上、下断面相距较远，一般上台阶超前台阶超前 50m50m 以上或大于以上或大于 5 5 倍洞跨。倍洞跨。施工时上下部可配同类机械进行平行作业。施工时上下部可配同类机械进行平行作业。当隧道长度较短时，可先将上半断面全部挖通后，当隧道长度较短时，可先将上半断面全部挖通后，再进行下半断面施工，即为半断面法。再进行下半断面施工，即为半断面法。长台阶法的作业顺序如下：长台阶法的作业顺序如下：上半断面施工。上半断面施工。用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破(地层较软时可用地层较软时可用挖掘机开挖挖掘机开挖)、安设锚杆和钢筋网（必要时加设钢、安设锚杆和钢筋网（必要时加设钢支撑、喷射混凝土）、用推铲机将石碴推运到台支撑、喷射混凝土）、用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外。阶下，再由装载机装入车内运至洞外。v根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时在根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时在开挖上半断面后，可建筑临时底拱，形成上半断面开挖上半断面后，可建筑临时底拱，形成上半断面的临时闭合结构，然后在开挖下断面时再将临时拱的临时闭合结构，然后在开挖下断面时再将临时拱底挖掉。从经济上来看，应改用短台阶法。底挖掉。从经济上来看，应改用短台阶法。下半断面施工。下半断面施工。用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破、装碴运至洞外、安用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破、装碴运至洞外、安设边墙锚杆（必要时）和喷混凝土、用反铲挖掘机开设边墙锚杆（必要时）和喷混凝土、用反铲挖掘机开挖水沟、喷底部混凝土。挖水沟、喷底部混凝土。v开挖下半断面时，其炮眼布置方式有两种：平行隧开挖下半断面时，其炮眼布置方式有两种：平行隧道轴线的水平眼、由上台阶向下钻进的竖直眼（插道轴线的水平眼、由上台阶向下钻进的竖直眼（插眼）如图所示。水平眼主要布置在设计断面轮廓线眼）如图所示。水平眼主要布置在设计断面轮廓线上。插眼的爆破效果较好，但爆破时石碴飞出较远，上。插眼的爆破效果较好，但爆破时石碴飞出较远，容易打坏机械设备。容易打坏机械设备。待初次支护的变形稳定后，或根据施工组织所规待初次支护的变形稳定后，或根据施工组织所规定的日期敷设防水层（必要时）和建造内层衬砌。定的日期敷设防水层（必要时）和建造内层衬砌。长台阶法与全断面法比较：一次开挖的断面和高度长台阶法与全断面法比较：一次开挖的断面和高度都比较小，只需配备中型钻孔台车即可施工，对开都比较小，只需配备中型钻孔台车即可施工，对开挖面的稳定有利。适用范围较全断面法广。挖面的稳定有利。适用范围较全断面法广。B B、短台阶法短台阶法 这种方法也是分成上下两个断面进行开挖，只是两这种方法也是分成上下两个断面进行开挖，只是两个断面相距较近，一般上台阶长度小于个断面相距较近，一般上台阶长度小于 5 5 倍但大倍但大于于 1 1 1.5 1.5 倍洞跨。上下断面采用平行作业。短倍洞跨。上下断面采用平行作业。短台阶法的作业顺序和长台阶相同。台阶法的作业顺序和长台阶相同。适用条件：适用条件：适用范围很广，适用范围很广，V-IV-I级围岩都能采用，尤级围岩都能采用，尤其适用于其适用于 V V、IV IV 级围岩，是新奥法施工中主要采用级围岩，是新奥法施工中主要采用的方法。的方法。特点：特点：缩短支护结构闭合的时间，改善初次支护的受缩短支护结构闭合的时间，改善初次支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值。缺点是上力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值。缺点是上台阶出碴时对下半断面施工的干扰大，不能全部平行台阶出碴时对下半断面施工的干扰大，不能全部平行作业。作业。v采用短台阶法时注意：初次支护全断面闭合要在距采用短台阶法时注意：初次支护全断面闭合要在距开挖面开挖面 30m 30m 以内，或距开挖上半断面开始的以内，或距开挖上半断面开始的 30 30 天天内完成；初次支护变形、下沉显著时，要提前闭合，内完成；初次支护变形、下沉显著时，要提前闭合，要研究在保证施工机械正常工作前提下台阶的最小要研究在保证施工机械正常工作前提下台阶的最小长度。长度。C C、超短台阶法超短台阶法 分成上下两部分，但上台阶仅超前分成上下两部分，但上台阶仅超前 3 3 5m 5m；采用；采用交替作业。交替作业。施工顺序为：施工顺序为：用一台停在台阶下的长臂挖掘机开挖上用一台停在台阶下的长臂挖掘机开挖上半断面至一个进尺；安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑；半断面至一个进尺；安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑；喷拱部混凝土。喷拱部混凝土。v用同一台机械开挖下半断面至一个进尺；安设边墙用同一台机械开挖下半断面至一个进尺；安设边墙锚杆、钢筋网或接长钢支撑，喷边墙混凝土（必要锚杆、钢筋网或接长钢支撑，喷边墙混凝土（必要时加喷拱部混凝土）；开挖水沟、安设底部钢支撑，时加喷拱部混凝土）；开挖水沟、安设底部钢支撑，喷底部拱混凝土；灌注内层衬砌。喷底部拱混凝土；灌注内层衬砌。v超短台阶法适