隧道工程-第10章隧道施工基本方法（PPT版共155頁）

1、隧道工程第10章 隧道施工基本方法學(xué)習(xí)本章目的：（1）掌握新奧法隧道施工的基本方法；（2）掌握不良地質(zhì)隧道的施工方法；（3）掌握隧道開挖方法和主要支護(hù)手段。第10章 隧道施工基本方法10.1 概述10.2 新奧法施工 10.3 傳統(tǒng)的礦山法 10.4 不良地質(zhì)條件下隧道施工 10.5 隧道開挖10.6 隧道支撐及襯砌施工10.1 概述1、隧道工程特點(diǎn)2、隧道施工應(yīng)遵循的基本精神和原則3、隧道施工方法及其選擇 4、隧道施工技術(shù)的發(fā)展 1、 隧道工程特點(diǎn) 隧道施工過程通常包括：在地層中挖出土石，形成符合設(shè)計輪廓尺寸的坑道；進(jìn)行必要的初期支護(hù)和砌筑最后的永久襯砌，以控制坑道圍巖變形，保證隧道長期地安

2、全使用。 其特點(diǎn)可歸納如下： 隧道工程全部為隱蔽工程，工程地質(zhì)和水文十分重要，甚至起決定性的作用； 公路隧道是一個形狀扁平的建筑物，施工工作面少(正常情況下只有進(jìn)、出口兩個工作面)，工期較長; 施工環(huán)境差，采取有效措施加以改善； 工程施工不受季節(jié)變換及氣候變化的影響； 施工工地一般都位于偏遠(yuǎn)的深山狹谷之中，往往遠(yuǎn)離既有交通線，運(yùn)輸不便，供應(yīng)困難； 公路隧道埋設(shè)于地下，一旦建成就難以更改，所以，除了事先必須審慎規(guī)劃和設(shè)計外，施工中還要做到不留后患。2、隧道施工應(yīng)遵循的基本精神和原則 在施工中必須充分保護(hù)圍巖，避免過渡破壞和損傷遺留圍巖的強(qiáng)度，使暴露的圍巖盡量保留既有的質(zhì)量，因此，采用控制爆破技術(shù)

3、是必要的； 為了充分發(fā)揮圍巖的承載力，應(yīng)允許并控制圍巖的變形 允許圍巖變形達(dá)到不在圍巖中形成松弛的量級； 必須限制圍巖變形，使圍巖不會過渡松弛而喪失或大大降低承載力； 變形的控制主要通過支護(hù)阻力(即各種支護(hù)結(jié)構(gòu))的效應(yīng)達(dá)到的。因此，在施工中必須合理決定：支護(hù)結(jié)構(gòu)的類型 支護(hù)結(jié)構(gòu)參與工作的時間 各種支護(hù)手段的相互配合 底部封閉時間 1次掘進(jìn)長度等等； 必須在施工中進(jìn)行實(shí)地量測監(jiān)控，及時提出可靠的、足夠數(shù)量的量測信息，以指導(dǎo)施工和設(shè)計； 在施工過程中，必須建立設(shè)計施工檢驗(yàn)地址預(yù)測量測反饋修正設(shè)計的一體化的施工管理系統(tǒng)，以不斷的提高和完善隧道施工技術(shù) 選擇支護(hù)手段，一般應(yīng)選擇大面積、牢固的與圍巖緊密

4、接觸的、能及時施設(shè)和應(yīng)變能力強(qiáng)的支護(hù)手段； 多采用噴砼、并與錨桿、金屬網(wǎng)聯(lián)合使用； 要與鋼支撐或格柵等配合使用； 臨時仰拱也是重要的、不容忽視的支護(hù)手段； 在可能的條件下，應(yīng)盡量采用全斷面或大斷面分部的開挖方法； 在任何情況下，使隧道斷面能在較短時間內(nèi)閉合是極為重要的； 必須改變“重視上部結(jié)構(gòu)、忽視底部結(jié)構(gòu)”的觀點(diǎn)； 應(yīng)盡量采用能先修筑仰拱(或臨時仰拱)或鋪底的施工方法； 為保證二次襯砌的質(zhì)量和整體性，在任何情況下，都應(yīng)采用先墻后拱的施工順序。3、隧道施工方法及其選擇 隧道施工方法 一個多世紀(jì)以來，世界各國的隧道工作者在實(shí)踐中已經(jīng)創(chuàng)造出能夠適應(yīng)各種圍巖的多種隧道施工方法。習(xí)慣上將它們分成為：礦

5、山法、掘進(jìn)機(jī)法、沉管法、頂進(jìn)法、明挖法等。 礦山法因最早應(yīng)用于礦石開采而得名，它包括上面已經(jīng)提到的傳統(tǒng)方法和新奧法。由于在這種方法中，多數(shù)情況下都需要采用鉆眼爆破進(jìn)行開挖，故又稱為鉆爆法。有時為了強(qiáng)調(diào)新奧法與傳統(tǒng)礦山法的區(qū)別，而將新奧法從礦山法中分出另立系統(tǒng)。 掘進(jìn)機(jī)法包括隧道掘進(jìn)機(jī)（Tunnel Boring Machine，簡寫為TBM）法和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)法。沉管法、頂進(jìn)法、明挖法則是用來修建水底隧道、地下鐵道、城市市政隧道等，以及埋深很淺的山嶺隧道。 施工方法選擇需要考慮的因素 工程的重要性。一般由工程的規(guī)模、使用上的特殊要求，以及工期的緩急體現(xiàn)出來；地質(zhì)和水文條件 ，其中包括圍巖級別、地下

6、水及不良地質(zhì)現(xiàn)象等 圍巖級別是對圍巖工程性質(zhì)的綜合判定，對施工方法的選擇起著重要的甚至決定性的作用； 施工技術(shù)條件和機(jī)械裝備狀況 實(shí)踐證實(shí)，施工條件是決定施工方法的最基本的因素，它包括一個施工隊伍所具備的施工能力、素質(zhì)以及管理水平。 施工中動力和原材料供應(yīng)情況； 隧道的橫斷面積隧道橫斷面的形狀和尺寸，對施工方法選擇也有一定的影響。 隧道的埋深 隧道的埋深與圍巖的初始應(yīng)力場及多種因素有關(guān)，在同樣的地質(zhì)條件下，由于埋深不同，施工方法也有很大差異。 工期 作為設(shè)計條件之一的工期，在一定程度上會影響基本施工方法的選擇。因此，工期決定了在均衡生產(chǎn)的條件下，對應(yīng)配備的開挖、運(yùn)輸?shù)染C合生產(chǎn)能力的基本要求，即

7、對施工均衡速度、機(jī)械化水平和管理模式的要求。 施工中動力和原材料供應(yīng)情況； 工程投資與運(yùn)營后的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益； 施工安全狀況， 有關(guān)污染、地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制。 當(dāng)隧道施工對周圍環(huán)境產(chǎn)生不良影響(如爆破震動、地表下沉、噪聲、地下水條件的變化等)時，環(huán)境條件也成為選擇隧道施工方法的重要因素之一，在城市條件下，甚至?xí)蔀檫x擇施工方法的決定性因素。 應(yīng)該看到隧道施工方法的選擇，是一項“模糊”的決策過程，它依賴于有關(guān)人員的學(xué)識、經(jīng)驗(yàn)、毅力和創(chuàng)新精神。對于重要工程則需匯集專家們的意見，廣泛論證。必要時應(yīng)當(dāng)開挖試驗(yàn)洞對理論方案進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。 從目前我國公路隧道發(fā)展趨勢來看，在今后很長一段時間

8、內(nèi)，仍以采用新奧法為主，這也符合世界潮流。 4、隧道施工技術(shù)的發(fā)展 從改革、開放以來，我國鐵路、公路、水電站等隧道工程的發(fā)展又進(jìn)入了一個新的時期，這不僅表現(xiàn)在隧道數(shù)量的增加，也表現(xiàn)在隧道長度的突破。隧道技術(shù)的發(fā)展，面臨一個新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，從目前的工程實(shí)際，在今后很長一段時間內(nèi)，鉆爆法仍然是修建山嶺隧道的主流，因此，改造和完善鉆爆法及其相關(guān)技術(shù)，仍然是刻不容緩的，必須及時總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，適應(yīng)形式發(fā)展要求。 4、隧道施工技術(shù)的發(fā)展 為了適應(yīng)我國山嶺隧道工程發(fā)展的需要并結(jié)合隧道工程技術(shù)的發(fā)展趨勢，目前施工中，必須予以關(guān)注的問題是： 隧道施工方法的標(biāo)準(zhǔn)化、模式化； 不斷提高單一工作面的掘進(jìn)速度，減少輔助工程

9、數(shù)量，控制超欠挖 改善地下作業(yè)環(huán)境，提高施工效率，減少災(zāi)害事故的發(fā)生； 重視工程質(zhì)量，加強(qiáng)施工階段質(zhì)量檢測，以減輕隧道運(yùn)營后的維修養(yǎng)護(hù)工作量； 施工中的災(zāi)害預(yù)測、預(yù)防與控制； 不斷提高施工管理水平，從多方面降低工程成本，提高地下工程可持續(xù)發(fā)展的效應(yīng)，使之適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的需求。 實(shí)質(zhì)上，這幾點(diǎn)也就是衡量隧道施工水平的重要標(biāo)志，我們與一些發(fā)達(dá)國家的技術(shù)相比，其差距也就在此。10.2 新奧法施工 1963年，由奧地利學(xué)者L臘布茲維奇教授命名為“新奧地利隧道施工法（New Astria Tunnelling Method）”，簡稱“新奧法（NATM）”正式出臺。它是以控制爆破或機(jī)械開挖為主要掘進(jìn)手段。

10、10.2 新奧法施工 10.2 新奧法施工 以錨桿、噴射混凝土為主要支護(hù)方法，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，動態(tài)修正設(shè)計參數(shù)和變動施工方法的一種隧道施工方法，其核心內(nèi)容就是充分發(fā)揮圍巖的自承能力。 新奧法施工，按其開挖斷面的大小及位置，基本上又可分為：全斷面法、臺階法、分部開挖法三大類及若干變化方案。 1、全斷面開挖方法： 按隧道設(shè)計輪廓線一次爆破成型的施工方法，適用于較完整的、堅硬圍巖，如、級圍巖。全斷面開挖法工作面設(shè)備布置 開挖施工程序 用鉆孔臺車，鉆眼，然后裝藥、聯(lián)接導(dǎo)火線； 退出鉆孔臺車，引爆炸藥，開挖出整個隧道斷面； 排除危石，安設(shè)拱部錨桿和噴第一層混凝土； 用裝碴機(jī)將石碴裝入出碴車，運(yùn)出

11、洞外； 安設(shè)邊墻錨桿和噴混凝土； 必要時可噴拱部第二層混凝土和隧道底部混凝土； 開始下一輪循環(huán)； 在初期支護(hù)變形穩(wěn)定后，或按施工組織中規(guī)定日期灌注內(nèi)層襯砌。 全斷面開挖的優(yōu)點(diǎn) 工序少，相互干擾少，便于組織施工和管理； 工作空間大，便于大型機(jī)械化施工 ； 施工進(jìn)度高，目前，我國公路隧道一般都能保持月進(jìn)成洞平均150m左右，高者已接近300m月。 施工環(huán)境較好 采用全斷面法應(yīng)注意下列問題：摸清開挖面前方的地質(zhì)情況，隨時準(zhǔn)備好應(yīng)急措施，以確保施工安全； 各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的效率； 加強(qiáng)各項輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)，保證工作面有足夠新鮮空氣； 加強(qiáng)對施工人員的技術(shù)培訓(xùn)， 增

12、強(qiáng)施工人員對新奧法的理解2、臺階法 臺階法中包括長臺階法、短臺階法和超短臺階法等三種，其劃分一般是根據(jù)臺階長度來決定的。 適用條件 跨度較大，圍巖較破碎的情況。 選擇何種臺階法，取決于以下條件： 初期支護(hù)形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，閉合時間要求越短； 上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備對施工場地大小的要求。 長臺階法 是將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分進(jìn)行開挖，上、下斷面相距較遠(yuǎn)，一段上臺階超前50m以上或大于5倍洞跨。 其縱向工序布置和機(jī)械配置如圖所示 適用條件： 適用范圍較全斷面法廣泛，凡是在全斷面法中開挖面不能自穩(wěn)，但圍巖堅硬不用底拱封閉斷面的情況，都可采用長臺階法。 短

13、臺階法 分成上下兩個斷面進(jìn)行開挖，兩個斷面相距較近，一般上臺階長度小于5倍但大于11.5倍洞跨。上下斷面采用平行作業(yè)。 適用條件 適用范圍很廣，-級圍巖都能采用，尤其適用于、級圍巖，是新奧法施工中主要采用的方法之一。 優(yōu)點(diǎn)： 短臺階法可縮短支護(hù)結(jié)構(gòu)閉合的時間，改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制隧道收斂速度和量值 缺點(diǎn)上臺階出碴時對下半斷面施工的干擾較大，不能全部平行作業(yè)。 采用短臺階法時應(yīng)注意下列問題： 初期支護(hù)的全斷面閉合應(yīng)在距開挖面30m以內(nèi)，或距開挖上半斷面開始的30天內(nèi)完成。 初期支護(hù)變形、下沉顯著時，要提前閉合 ； 要研究在保證施工機(jī)械正常工作的前提下臺階的最小長度。 超短臺階法 這

14、種方法也是分成上下兩部分，但上臺階僅超前35m，只能采用交替作業(yè)。 適用條件 超短臺階法適用于膨脹性圍巖和土質(zhì)圍巖，要求及早閉合斷面的場合。 也適用于機(jī)械化程度不高的各類圍巖地段。 優(yōu)點(diǎn)： 超短臺階法初期支護(hù)全斷面閉合時間更短，更有利于控制圍巖變形。在城市隧道施工中，能更有效地控制地表沉陷。 缺點(diǎn) 上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時相互干擾較大，生產(chǎn)效率較低，施工速度較慢。 超短臺階法施工時應(yīng)注意以下問題：在軟弱圍巖中施工時，應(yīng)特別注意開挖工作面的穩(wěn)定性，必要時可采用輔助施工措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小鋼管，對開挖面進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)。 下半臺階開挖需要注意： 下半斷面的開挖（又稱

15、落底）應(yīng)在上半斷面初期支護(hù)基本穩(wěn)定后進(jìn)行；采用單側(cè)落底或雙側(cè)交錯落底，避免上部初期支護(hù)兩側(cè)同時懸空； 下部邊墻開挖后必須立即噴射混凝土，并按規(guī)定做初期支護(hù)。 量測工作必須及時，以觀察拱頂、拱腳和邊墻中部位移值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率增大，應(yīng)立即進(jìn)行底（仰）拱封閉，或縮短進(jìn)尺，加強(qiáng)支護(hù)，分割掌子面等。 3、分部開挖法分部開挖法可分為三種變化方案：臺階分部開挖法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 臺階分部開挖法(弧形導(dǎo)坑法)又稱環(huán)形開挖留核心土法，一般將斷面分成為環(huán)形拱部(圖中的1、2、3)、上部核心土(4)、下部臺階(5)等三部分。 環(huán)形開挖進(jìn)尺為0.5-1.0m，不宜過長。上部核心土和下臺階的距離，一般為1倍洞

16、跨。 小型掘進(jìn)機(jī)擴(kuò)挖爆破法 日本在19681969首次在惠那山隧道的4.45m導(dǎo)坑開挖中采用了TBM，約掘進(jìn)1000m。之后在三車道的舞子隧道用于開挖直徑5.0m的運(yùn)輸坑道，巖層的單軸抗壓強(qiáng)度是100250MPa的花崗巖，平均掘進(jìn)速度是1.01.7m/h，共掘進(jìn)2400m。 適用條件 這種方法適用于一般土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖中。 優(yōu)點(diǎn)： 與超短臺階法相比，臺階長度可以加長，減少上下臺階施工干擾；而與下述的側(cè)壁導(dǎo)坑法相比，施工機(jī)械化程度較高，施工速度可加快。 臺階分部開挖時應(yīng)注意下列問題：開挖中圍巖要經(jīng)受多次擾動，斷面分塊多，支護(hù)結(jié)構(gòu)形成全斷面封閉的時間長，這些都有可能使圍巖變形增大。 單側(cè)壁導(dǎo)

17、坑法 這種方法一般是將斷面分成三塊：側(cè)壁導(dǎo)坑(1)、上臺階(2)、下臺階(3)。側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸應(yīng)本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機(jī)械設(shè)備和施工條件而定。一般側(cè)壁導(dǎo)坑寬度不宜超過0.5倍洞寬，高度以到起拱線為宜。 適用條件 單側(cè)壁導(dǎo)坑法是將斷面橫向分成3塊或4塊，每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導(dǎo)坑初期支護(hù)承載能力大，所以，單側(cè)壁導(dǎo)坑法適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 這種方法又稱眼鏡工法，一般是將斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑(1)、上部核心土(2)、下臺階(3)。導(dǎo)坑尺寸擬定的原則同前，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。左、右側(cè)導(dǎo)坑錯開的距離，應(yīng)根據(jù)開挖一側(cè)

18、導(dǎo)坑所引起的圍巖應(yīng)力重分布的影響不致波及另一側(cè)已成導(dǎo)坑的原則確定。 適用條件 當(dāng)隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差，單側(cè)壁導(dǎo)坑法難以控制圍巖變形時，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法?，F(xiàn)場實(shí)測表明，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2左右。 優(yōu)缺點(diǎn)：雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然開挖斷面分塊多，擾動大，初期支護(hù)全斷面閉合的時間長，但每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展。 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全，但速度較慢，成本較高。4、施工中可能發(fā)生的問題及其對策 新奧法施工的基本原則，是根據(jù)圍巖性質(zhì)允許產(chǎn)生適量的變形，但又不使圍巖松動塌落。 在施工過程中，若對圍巖性質(zhì)判斷不準(zhǔn)，或噴射混凝

19、土、打錨桿、立鋼支撐時間和方法有誤，圍巖松動就會超過預(yù)計。施工中的現(xiàn)象及其處理措施 10.4 不良地質(zhì)條件下隧道施工 1、概述 （1） 隧道施工中的不良地質(zhì)類型 溶洞斷層松散地層流沙黃土膨脹土圍巖巖暴瓦斯地層(2)開挖和支護(hù)過程中可能造成的危害土石坍塌 (大塌方或小塌方)隧道支撐變形襯砌結(jié)構(gòu)斷裂嚴(yán)重影響施工進(jìn)度瓦斯地層會威脅施工安全（3）不良地質(zhì)地段隧道施工原則先治水弱爆破短開挖早襯砌勤量測強(qiáng)支護(hù)穩(wěn)步推進(jìn)原則2、膨脹土圍巖（1）膨脹土圍巖的特性 膨脹土圍巖大多具有原始地層的超固結(jié)特性，使土體中儲存有較高的初始應(yīng)力，常常具有明顯的塑性流變特性，開挖后將產(chǎn)生較大的塑性變形。 膨脹土中有各種形態(tài)發(fā)育

20、的裂隙，形成土體的多裂隙性。膨脹土圍巖實(shí)際上是土塊與各種裂隙和結(jié)構(gòu)面相互組合形成的膨脹土體 膨脹土圍巖因吸水而膨脹，失水而收縮，土體中干濕循環(huán)產(chǎn)生脹縮效應(yīng)。 一是使主體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度衰減或喪失，圍巖壓力增大。二是造成圍巖應(yīng)力變化，無論膨脹壓力或收縮壓力，都將破壞圍巖的穩(wěn)定性，特別是膨脹壓力將對增大圍巖壓力起疊加作用。（2）膨脹土圍巖對隧道施工的危害 圍巖裂縫 坑道下沉 底膨 圍巖膨脹突出和坍塌 襯砌變形和破壞（3）膨脹土圍巖隧道施工要點(diǎn) 加強(qiáng)觀測圍巖的壓力和流變 合理選擇施工方法 防止圍巖濕度變化 合理進(jìn)行圍巖支護(hù) （4）膨脹土圍巖支護(hù)必須適應(yīng)圍巖的膨脹特性。在施工時應(yīng)注意： 噴錨支護(hù)，穩(wěn)定圍

21、巖 襯砌結(jié)構(gòu)及早閉合 3、黃土 黃土是在干燥氣候條件下形成的一種具有褐黃、灰黃或黃褐等顏色，并有針狀大孔、垂直節(jié)理發(fā)育的特殊性土。 （1）黃土對隧道施工的影響因素 黃土節(jié)理 黃土沖溝地段 黃土溶洞與陷穴 水對黃土隧道施工的影響 （2）黃土隧道的施工方法 應(yīng)做好黃土中構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況的調(diào)查。 應(yīng)遵循“短開挖、少擾動、強(qiáng)支護(hù)、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測”的施工原則，緊湊施工工序，精心組織施工。 開挖方法宜采用短臺階法或分部開挖法（留核心法），初期支護(hù)應(yīng)緊跟開挖面施作 做好洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水浸蝕洞體周圍，造成土體坍塌。 宜采用復(fù)合式襯砌，開挖后

22、以噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼支撐作初期支護(hù)，以形成嚴(yán)密的支護(hù)體系。必要時可采用超前錨桿、管棚支撐加固圍巖。襯砌背后回填要密實(shí)，尤其是拱頂回填。 （3）黃土隧道施工的注意事項 施工中如發(fā)現(xiàn)工作面有失穩(wěn)現(xiàn)象，應(yīng)及時用噴射混凝土封閉、加設(shè)錨桿、架立鋼支撐等加強(qiáng)支護(hù)。 施工中應(yīng)遵循“短開挖、少擾動、強(qiáng)支護(hù)、實(shí)回填、嚴(yán)治水、勤量測”的施工原則，緊湊施工工序，精心組織施工。 特別注意拱腳與墻腳處斷面的回填。 宜先作仰拱，如果不能先作仰拱時，可在開挖與灌筑仰拱前，為防止邊墻向內(nèi)位移，應(yīng)加設(shè)橫撐。 施工中如發(fā)現(xiàn)不安全因素，應(yīng)暫停開挖，加強(qiáng)臨時支護(hù)。 3、溶洞 溶洞是以巖溶水的溶蝕作用為主，間有潛蝕和機(jī)械塌陷

23、作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是巖溶現(xiàn)象的一種。 巖溶是指可溶性巖層，如石灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、石膏、巖鹽等，受水的化學(xué)和機(jī)械作用產(chǎn)生溝槽、裂縫和空洞以及由于空洞的頂部塌落使地表產(chǎn)生陷穴、洼地等類現(xiàn)象和作用。 （1）溶洞的類型及對施工的影響溶洞一般有死、活、干、濕、大、小幾種。死、干、小的溶洞比較容易處理，而活、濕、大的溶洞，處理方法則較為復(fù)雜。（2）隧道遇到溶洞的處理措施 隧道通過巖溶區(qū)，應(yīng)查明溶洞分布范圍和類型，巖層的完整穩(wěn)定程度、填充物和地下水情況，據(jù)以確定施工方法。 巖溶地段隧道常用處理溶洞的方法，有“引、堵、越、繞”四種。 A引 遇到暗河或溶洞的水流，宜排不宜堵。 引即

24、是通過暗管、涵洞、小橋等將水引流，排出洞外。B堵 對已停止發(fā)育、跨徑較小，無水的溶洞，可根據(jù)其與隧道相交的位置及其充填情況，采用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉；或加深邊墻基礎(chǔ)，加固隧道底部 。溶洞堵填 噴鋪加固與護(hù)拱C越 當(dāng)隧道一側(cè)遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側(cè)的邊墻基礎(chǔ)通過。 加深邊墻基礎(chǔ)支墻內(nèi)套設(shè)涵管筑拱跨過架梁跨過D繞 在巖溶區(qū)施工，個別溶洞處理耗時且困難時，可采取迂回導(dǎo)坑繞過溶洞，繼續(xù)進(jìn)行隧道前方施工，并同時處理溶洞，以節(jié)省時間，加快施工進(jìn)度。繞行開挖時，應(yīng)防止洞壁失穩(wěn)。（3）溶洞地段隧道施工的注意事項 當(dāng)施工到達(dá)溶洞邊緣，各工序應(yīng)緊密銜接，支護(hù)和襯砌及時。同時應(yīng)利用探孔或物

25、探作超前預(yù)報，設(shè)法探明溶洞的形狀、范圍、大小、充填物及地下水等情況，據(jù)以制定施工處理方案及安全措施。 施工中注意檢查溶洞頂部，及時處理危石。 在溶蝕地段的爆破作業(yè)應(yīng)盡量做到多打眼、打淺眼，并控制爆破藥量減少對圍巖的擾動。 在溶洞充填體中掘進(jìn)，如充填物松軟，可用超前支護(hù)施工。 溶洞未做出處理方案前，不要將棄渣隨意傾填于溶洞中。 4、坍方 隧道開挖導(dǎo)致坍方的原因有多種，概括起來可歸結(jié)為：一是自然因素，即地質(zhì)狀態(tài)、受力狀態(tài)、地下水變化等；二是人為因素，即不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，或不適當(dāng)?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法等。（1）發(fā)生坍方的主要原因 不良地質(zhì)及水文地質(zhì)條件 隧道設(shè)計考慮不周 施工方法和措施不當(dāng) 施工組織管理不到位（

26、2）預(yù)防坍方的施工措施 隧道施工預(yù)防坍方，選擇安全合理的施工方法和措施至關(guān)重要。 在掘進(jìn)到地質(zhì)不良圍巖破碎地段，應(yīng)采取“先排水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤量測”的施工原則。必須制訂出切實(shí)可行的施工方案及安全措施。 加強(qiáng)坍方的預(yù)測。預(yù)測坍方常用的幾種方法： A觀察法 B一般量測法 C微地震學(xué)測量法和聲學(xué)測量法 加強(qiáng)初期支護(hù)，控制坍方 （3）隧道坍方的處理措施 詳細(xì)觀測坍方范圍、形狀、坍穴的地質(zhì)構(gòu)造，查明坍方發(fā)生的原因和地下水活動情況，經(jīng)認(rèn)真分析，制定處理方案。 處理坍方應(yīng)先加固未坍塌地段，防止繼續(xù)發(fā)展 處理坍方的同時，應(yīng)加強(qiáng)防排水工作。 坍方地段的襯砌，應(yīng)視坍穴大小和地質(zhì)情況予以加強(qiáng)。

27、采用新奧法施工的隧道或有條件的隧道，坍方后要加設(shè)量測點(diǎn)，增加量測頻率，根據(jù)量測信息及時研究對策。淺埋隧道，要進(jìn)行地表下沉測量。 大規(guī)模坍方處理實(shí)例：1第一次注漿；2第二次注漿；3第三次注漿；4管棚；5坍線；6坍體；7初期支護(hù)；8注漿孔；9混凝土封堵墻5、松散地層松散地層，結(jié)構(gòu)松散，膠結(jié)性弱，穩(wěn)定性差，在施工中極易發(fā)生坍塌。隧道穿過這類地層，應(yīng)減少對圍巖的擾動，一般采取先護(hù)后挖，密閉支撐，邊挖邊封閉的施工原則，必要時可采用超前注漿改良地層和控制地下水等措施。下面簡述幾種主要施工方法：（1）超前支護(hù) 隧道開挖前，先向圍巖內(nèi)打入釬、管、板等構(gòu)件，用以預(yù)先支護(hù)圍巖，防止坑道掘進(jìn)時巖體發(fā)生坍塌。 超前錨

28、桿或超前小鋼管： 采用這種方法是爆破前，將超前錨桿或小鋼管打入掘進(jìn)前方穩(wěn)定的巖層內(nèi)，末端支撐在拱部圍巖內(nèi)的懸吊錨桿或格柵拱支撐上。 超前管棚法 此法適用于圍巖為砂粘土、粘砂土、亞粘土、粉砂、細(xì)砂、砂夾卵石夾粘土等非常散軟、破碎的土壤，鉆孔后極易塌孔的地層。（2）超前小導(dǎo)管預(yù)注漿 超前小導(dǎo)管預(yù)注漿是沿開挖外輪廓線，以一定角度打入管壁帶孔的小導(dǎo)管，并以一定壓力向管內(nèi)壓注水泥或化學(xué)漿液的措施。此法適用于自穩(wěn)時間很短的砂層、砂卵（礫）石層等松散地層施工。（3）降水、堵水 在松散地層中含水，對隧道施工的危害極大。排除施工部位的地下水，有利于施工。 在地下水豐富，而且排水條件或排水費(fèi)用太高，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)

29、比選，可采用注漿堵水措施。注漿堵水又分地面預(yù)注漿和洞內(nèi)開挖工作面預(yù)注漿。 6、流沙 流沙是沙土或粉質(zhì)粘土在水的作用下喪失其內(nèi)聚力后形成的，多呈糊漿狀，對隧道施工危害極大。治理流沙必先治水，以減少沙層的含水量為主。宜采取以下措施進(jìn)行治理：（1）加強(qiáng)調(diào)查，制訂方案：施工中應(yīng)調(diào)查流沙特性、規(guī)模，了解地質(zhì)構(gòu)成、貫入度、相對密度。粒徑分布、塑性指數(shù)、地層承載力、地下水壓力和透水系數(shù)等，并制訂出切實(shí)可行的治理方案。（2）因地制宜，綜合治水：隧道通過流沙地段，處理地下水的問題，是解決隧道流沙、流泥施工難題中的首要關(guān)鍵技術(shù)。施工時，因地制宜，采用“防、截、排、堵”的治理方法。 防建立地表溝槽導(dǎo)排系統(tǒng)及仰坡地表

30、局部防滲處理，防止降雨和地表水下滲。 截在正洞之外水源一側(cè)，采用深井降水，將儲藏豐富構(gòu)造裂隙水，通過深井抽水排走，減少正洞的靜水和動水壓力，對地下水起到攔截作用。 排有條件的隧道在正洞水源下游一側(cè)開挖一條洞底低于正洞仰拱的泄水洞，用以降排正洞的地下水，或采用水平超前鉆孔真空負(fù)壓抽水的辦法，排除正洞的地下水。 堵采用注漿方法充填裂隙，形成止水帷幕，減少或堵塞滲水通道。 先護(hù)后挖，加強(qiáng)支護(hù) 盡早襯砌，封閉成環(huán) 流沙地段，拱部和邊墻襯砌混凝土的灌筑應(yīng)盡量縮短時間，盡快與仰拱形成封閉環(huán)。即使圍巖中出現(xiàn)流沙也不會對洞身襯砌造成破壞。 7、巖爆 （1）巖爆產(chǎn)生的主要條件 地層的巖性條件 地應(yīng)力的大小 從能

31、量的觀點(diǎn)來看，巖爆是否發(fā)生及其表現(xiàn)形式就主要取決于巖體中是否儲存了足夠的能量，是否具有釋放能量的條件及能量釋放的方式等。（2）巖爆的特點(diǎn) 巖爆在未發(fā)生前并無明顯的預(yù)兆 巖爆時，巖塊自洞壁圍巖母體彈射出來，一般呈中厚邊薄的不規(guī)則片狀 巖爆發(fā)生的地點(diǎn)，多在新開挖工作面及其附近，個別的也有距新開挖工作面較遠(yuǎn)處，巖爆發(fā)生頻率隨暴露后的時間延長而降低。（3）巖爆的防治措施 巖爆產(chǎn)生的前提條件取決于圍巖的應(yīng)力狀態(tài)與圍巖的巖性條件。在施工中控制和改變這兩個因素就可能防止或延緩巖爆的發(fā)生。因此，防治巖爆發(fā)生的措施主要有二：一是強(qiáng)化圍巖，二是弱化圍巖。 強(qiáng)化圍巖 出發(fā)點(diǎn)是給圍巖一定的徑向約束，使圍巖的應(yīng)力狀態(tài)較

32、快地從平面轉(zhuǎn)向三維應(yīng)力狀態(tài)，以達(dá)到延緩或抑制巖爆發(fā)生的目的。 弱化圍巖 目的是改變巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，降低巖石的脆性和儲存能量的能力。或是解除能量，使能量向有利的方向轉(zhuǎn)化和釋放。 8、瓦斯地層 瓦斯是地下坑道內(nèi)有害氣體的總稱，其成分以沼氣（甲烷CH4）為主，一般習(xí)慣即稱沼氣為瓦斯。當(dāng)隧道穿過煤層、油頁巖或含瀝青等巖層，或從其附近通過而圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育時，可能會遇到瓦斯。 （1）瓦斯的性質(zhì) 瓦斯（沼氣）為無色、無臭、無味的氣體，與碳化氫或硫化氫混合在一起，發(fā)生類似蘋果的香味 瓦斯比重為0.554，僅占空氣一半，隧道內(nèi)瓦斯容易存在坑道頂部，其擴(kuò)散速度比空氣大 16倍，很容易透過裂隙滲透到結(jié)構(gòu)松散

33、的巖層。 瓦斯不能自燃，但極易燃燒 （2）瓦斯的燃燒和爆炸性 當(dāng)坑道中的瓦斯，濃度小于 5遇到火源時，瓦斯只是在火源附近燃燒而不會爆炸；瓦斯?jié)舛仍?%6% 到1416%時，遇到火源具有爆炸性；瓦斯?jié)舛却笥?14 16時，一般不爆炸，但遇火能平靜地燃燒（3）瓦斯放出的類型 從巖層中放出瓦斯，可分為三種類型： 瓦斯的滲出 瓦斯的噴出 瓦斯的突出 以上三種瓦斯放出形式，以第一種放出的瓦斯量為大。 （4）防止瓦斯事故的措施 隧道穿過瓦斯溢出地段，應(yīng)預(yù)先確定瓦斯探測方法，并制訂瓦斯稀釋措施、防爆措施和緊急救援措施等； 隧道通過瓦斯地區(qū)的施工方法，宜采用全斷面開挖； 加強(qiáng)通風(fēng)是防止瓦斯爆炸最有效的辦法，使

34、瓦斯的濃度吹淡到允許限度限度內(nèi)，將其排出坑外。 洞內(nèi)空氣中允許的瓦斯?jié)舛葢?yīng)控制在下述規(guī)定以下 A、洞內(nèi)總回風(fēng)風(fēng)流中小于0. 75。 B、從其他工作面進(jìn)來的風(fēng)流中小于05。 C、掘進(jìn)工作面2以下。 D、工作面裝藥爆破前1以下。 10.5 隧道開挖目前，開挖隧道的主要方法仍然是鉆孔爆破法。開挖工作包括鉆眼、裝藥、爆破、出渣等幾項內(nèi)容。 隧道施工所采用的爆破方法中，用得最多的是炮眼爆破法。爆破方法要研究的問題主要是炮眼布置、炮眼參數(shù)以及裝藥起爆等。1、炮眼布置和周邊眼的控制爆破 掘進(jìn)工作面的炮眼可分為掏槽眼、輔助眼和周邊眼，如圖所示 掏槽眼布置 作用是將開挖面上某一部位的巖石掏出一個槽，以形成新的臨空面，為其它炮眼的爆破創(chuàng)造有利條件。 掏槽眼總的可分成斜眼掏槽和直眼掏槽兩大類 斜眼掏槽 其特點(diǎn)是掏槽眼與開挖面斜交 常用的有錐形掏槽，楔形掏槽，單向掏糟。最常用的是豎楔