第1部分-隧道設(shè)計(jì)與施工的基本原則

主講:李興高隧道設(shè)計(jì)與施工北京交大隧道中心2012年隧道設(shè)計(jì)與施工的基本原則

1、洞門前不設(shè)路塹，必須早進(jìn)晚出，不破壞山體環(huán)境。

（1）洞口位置不當(dāng)，產(chǎn)生偏壓的理念。

（2）洞口間距過大，不利管理和節(jié)約土地，可以小間距的理念。

（3）優(yōu)選切削式不受力洞門的理念。

（4）洞口不設(shè)深路塹（應(yīng)小于１０ｍ）的理念。*低于原地面的挖方路基稱為路塹

（5）上下行洞口錯(cuò)開，設(shè)擋墻防止廢氣進(jìn)入另一洞口、氣流短路的理念。

（6）美化洞口及周邊環(huán)境的理念。

（７）洞口段、洞門、明洞之間合理施工方法的理念。

（８）洞口變坡點(diǎn)合理設(shè)置的理念。2、全隧道不設(shè)變形縫，特殊地段設(shè)置誘導(dǎo)縫，8級(jí)地震區(qū)在洞口段40～50m處設(shè)減震縫。3、必須重視巖溶地區(qū)的綜合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，長短結(jié)合以短為主，預(yù)報(bào)范圍前方≥30m，隧道周邊外1倍洞徑，做為工序列入。4、一次支護(hù)要強(qiáng)，承受部分水壓和全部土荷載，淺埋和海底隧道則承受全部水荷載和土荷載，二次模筑初砌做為安全儲(chǔ)備。5、全部采用網(wǎng)構(gòu)鋼拱架，取消型鋼拱架，靠近工作面的第一排鋼拱架不受力，噴混凝土后的網(wǎng)構(gòu)拱架承受10倍荷載，工鋼則承受4倍荷載，工鋼后部混凝土噴不上，容易產(chǎn)生滲漏水。6、一次支護(hù)由鋼筋網(wǎng)、鋼拱架、噴混凝土組成，鋼拱架接頭聯(lián)結(jié)處設(shè)鎖腳錨管（灌漿）。7、取消系統(tǒng)錨桿。

軟弱地層不設(shè)錨桿，只設(shè)索腳錨管。

Ⅴ～Ⅵ級(jí)圍巖不設(shè)錨桿。

Ⅲ～Ⅳ級(jí)圍巖局部破碎設(shè)置錨桿和鋼筋網(wǎng)。

錨桿在設(shè)計(jì)計(jì)算中是不予考慮。

錨桿是施工時(shí)臨時(shí)加固的手段。

錨桿施作的時(shí)空效應(yīng)很難實(shí)現(xiàn)。8、軟弱地層必須采用潮噴混凝土，不提倡濕噴混凝土。9、必須采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)型式，一次支護(hù)和二次模筑襯砌之間必須設(shè)半包式防水隔離層，不允許全包(山嶺隧道)，采用無釘鋪設(shè)防水板，無紡布后部必須設(shè)置系統(tǒng)排水盲管。水的處理有兩個(gè)理念：一是以堵為主，限排為輔。二是全堵方案，但要給水有排出的通道。10、取消中部排水溝。11、反對(duì)長隧短打。

提倡設(shè)置平行導(dǎo)坑，可提高正洞2倍速度。

斜井設(shè)置僅是0.5倍的正洞速度。

豎井是0.1～0.3倍的正洞速度。

斜坡道不同于斜井，是無軌運(yùn)輸，僅是0.5倍的正洞速度。

12、正臺(tái)階施工不允許分長、中、微臺(tái)階，臺(tái)階長度為一倍洞徑，第一個(gè)上臺(tái)階高度必須為2.5m，小導(dǎo)管長度為臺(tái)階高度加1m。13、支護(hù)結(jié)構(gòu)施工必須是一次支護(hù)從上向下施作，二次模筑襯砌必須從下向上施作。14、隧道宜近不宜聯(lián)，可采用小間距隧道，反對(duì)雙聯(lián)拱、多連拱，（盡可能）取消盾構(gòu)隧道的橫通道。15、大斷面硬巖隧道宜采用小導(dǎo)洞超前爆破，可減震30%，也可采用小TBM超前，鉆爆法擴(kuò)大。隧道及路塹邊坡采用光面爆破，不準(zhǔn)預(yù)裂爆破。全斷面開挖改為小TBM超前打通，后部用鉆爆法擴(kuò)大。優(yōu)點(diǎn)：（1）可以超前預(yù)報(bào)；（2）爆破減振30%，炸藥比全斷面爆破減少5—10%；（3）擴(kuò)大爆破，炮眼利用率為100%，所以提高開挖速度2—3倍；（4）炮眼半孔保存率80%,線形超挖<10cm;

（5）爆破碴堆、碴塊均勻、集中，便于快速出碴；（6）縱向爆破沖擊波小,對(duì)后部工序影響小。16、隧道施工洞口無主扇風(fēng)機(jī)，U形氣流射流風(fēng)機(jī)，通風(fēng)技術(shù)。

該技術(shù)適用于上下行、分離式雙洞隧道。這是打破常規(guī)的新模式，取消了在洞口采用大功率主扇壓入式向洞內(nèi)輸送新風(fēng)的模式。采用在洞內(nèi)橫通道之間設(shè)置射流風(fēng)機(jī)（15—30KW/臺(tái)），風(fēng)機(jī)本身產(chǎn)生高速氣流（30m／s）的卷吸作用，產(chǎn)生很大的壓力差，從而強(qiáng)迫誘導(dǎo)大量新風(fēng)，在U型風(fēng)道中產(chǎn)生單向巨大風(fēng)流，達(dá)到換氣目的。

19、必須堅(jiān)持動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、動(dòng)態(tài)管理，設(shè)計(jì)人員必須及時(shí)修改圖紙，必須尊重施工信息。20、設(shè)計(jì)人員必須提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，要超越規(guī)范，創(chuàng)新設(shè)計(jì)；有新理念、新創(chuàng)新。應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備、新儀器，反對(duì)抄襲圖紙。21、要實(shí)事求是，確定合理工期，合理造價(jià)。不合理工期、不合理造價(jià)是造成質(zhì)量差、工程壽命短及安全事故發(fā)生的主要原因。22、要要建建立立循循環(huán)環(huán)經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)的的理理念念；；要要有有系系統(tǒng)統(tǒng)地地下下工工程程的的理理念念；；要要有有方方便便運(yùn)運(yùn)營營維維修修的的理理念念；；要要有有保保護(hù)護(hù)環(huán)環(huán)境境的的理理念念；；要要有有重重視視方方案案設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)比比選選的的理理念念。。23、隧隧道道頂頂部部允允許許塌塌方方空空洞洞存存在在，，拱拱頂頂上上方方要要有有2m土厚厚保保護(hù)護(hù)。。24、運(yùn)運(yùn)營營的的隧隧道道應(yīng)應(yīng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化通通風(fēng)風(fēng)、、照照明明、、防防災(zāi)災(zāi)、、監(jiān)監(jiān)控控，，簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化思思路路，，節(jié)節(jié)約約能能源源。。建建議議小小于于１１km隧道道不不設(shè)設(shè)通通風(fēng)風(fēng)、、照照明明。。25、從從安安全全風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)角角度度出出發(fā)發(fā)，，上上下下行行隧隧道道必必須須分分洞洞修修建建，，分分洞洞運(yùn)運(yùn)營營。。26、黃黃土土隧隧道道施施工工要要點(diǎn)點(diǎn)：：（1）黃黃土土濕濕陷陷系系數(shù)數(shù)：：與與黃黃土土四四個(gè)個(gè)物物理理指指標(biāo)標(biāo)有有關(guān)關(guān)。。黃黃土土的的天天然然含含水水量量ω(%);自重重r(KN/m3)；天天然然孔孔隙隙比比e；飽飽和和度度sr（%）；；黃黃土土濕濕陷陷性性與與天天然然孔孔隙隙比比呈呈正正比比（（正正相相關(guān)關(guān)））；；黃黃土土濕濕陷陷性性與與天天然然含含水水量量、、自自重重、、飽飽和和度度呈呈反反比比(負(fù)相相關(guān)關(guān))。（2）降降水水施施工工是是確確保保黃黃土土隧隧道道最最安安全全、、可可靠靠的的輔輔助助措措施施。。由由于于降降水水作作用用，，黃黃土土地地表表一一些些地地段段會(huì)會(huì)形形成成呈呈橢橢園園形形的的陷陷坑坑和和縫縫隙隙，，陷陷坑坑直直徑徑約約13m左右右，，縫縫寬寬約約20cm左右右（（地地裂裂縫縫）），，但但當(dāng)當(dāng)水水位位在在負(fù)負(fù)10m左右右時(shí)時(shí)采采用用洞洞內(nèi)內(nèi)降降水水及及回回灌灌時(shí)時(shí)只只涉涉及及地地面面有有微微量量沉沉降降。。（3）不不易易直直接接將將濕濕陷陷性性黃黃土土層層作作為為地地基基持持力力層層，，應(yīng)應(yīng)詳詳細(xì)細(xì)查查清清自自重重濕濕陷陷性性黃黃土土范范圍圍，，判判別別濕濕陷陷性性系系數(shù)數(shù)。。27、淺淺埋埋暗暗挖挖法法施施工工要要點(diǎn)點(diǎn)：：（1）首首先先系系統(tǒng)統(tǒng)采采用用小小導(dǎo)導(dǎo)管管超超前前支支護(hù)護(hù)技技術(shù)術(shù)，，靠靠近近工工作作面面架架設(shè)設(shè)的的第第一一排排鋼鋼拱拱架架，，是是不不受受力力的的。。（2）設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)采采用用8字形形格格柵柵拱拱架架，，做做到到在在x，y兩個(gè)個(gè)方方向向?qū)崒?shí)現(xiàn)現(xiàn)等等強(qiáng)強(qiáng)度度、、等等剛剛度度、、等等穩(wěn)穩(wěn)定定度度，，取取代代工工字字鋼鋼，，并并進(jìn)進(jìn)行行了了系系統(tǒng)統(tǒng)室室內(nèi)內(nèi)外外加加載載破破壞壞試試驗(yàn)驗(yàn)，，網(wǎng)網(wǎng)格格拱拱架架噴噴射射混混凝凝土土提提高高10倍，，承承載載力力、、工工字字鋼鋼則則提提高高4倍。。（3）開開挖挖方方法法采采用用正正臺(tái)臺(tái)階階環(huán)環(huán)形形開開挖挖留留核核心心土土，，第第一一個(gè)個(gè)臺(tái)臺(tái)階階取取2.5m高，，合合理理的的初初期期支支護(hù)護(hù)必必須須從從上上向向下下施施作作，，一一次次支支護(hù)護(hù)穩(wěn)穩(wěn)定定后后方方可可施施作作二二次次模模筑筑襯襯砌砌。。（4）采采用用監(jiān)監(jiān)控控量量測(cè)測(cè)技技術(shù)術(shù)控控制制地地表表下下沉沉和和防防塌塌方方是是最最可可靠靠的的方方法法。。（（5）突突出出快快速速施施工工，，考考慮慮時(shí)時(shí)空空效效應(yīng)應(yīng)，，做做到到四四個(gè)個(gè)及及時(shí)時(shí)：：及及時(shí)時(shí)支支護(hù)護(hù)、、及及時(shí)時(shí)量量測(cè)測(cè)、、及及時(shí)時(shí)反反饋饋、、及及時(shí)時(shí)修修正正。。（（6）采采用用復(fù)復(fù)合合式式襯襯砌砌結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，一一次次支支護(hù)護(hù)由由噴噴射射混混凝凝土土、、鋼鋼筋筋網(wǎng)網(wǎng)、、網(wǎng)網(wǎng)構(gòu)構(gòu)鋼鋼拱拱架架組組成成。。鋼鋼拱拱架架聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)處處設(shè)設(shè)索索腳腳錨錨管管和和鋼鋼拱拱架架焊焊接接，，取取消消系系統(tǒng)統(tǒng)錨錨桿桿，，形形成成一一次次支支護(hù)護(hù)。。（7）淺埋暗暗挖法18字方針是是施工的的原則和和要點(diǎn)的的精辟總總結(jié)，即即：“管超前、、嚴(yán)注漿漿、短進(jìn)進(jìn)尺、強(qiáng)強(qiáng)支護(hù)、、早封閉閉、勤量量測(cè)”。（（8）必須遵遵循信息息化反饋饋設(shè)計(jì)、、信息化化施工、、信息化化動(dòng)態(tài)原原理。（9）拓寬淺淺埋暗挖挖法在有有水、不不穩(wěn)定地地層中應(yīng)應(yīng)用時(shí)，，要采用用以注漿漿堵水為為主，以以降水為為輔的原原則。采采用劈裂裂注漿加加固和堵堵住80％的水源源，降掉掉20％的少量量裂隙水水，以達(dá)達(dá)到減少少地表下下沉的目目的。（10）選擇適適宜的輔輔助施工工工法：：常常用的有有：環(huán)形形開挖留留核心土土、噴射射混凝土土封閉開開挖工作作面、超超前錨桿桿式、超超前小導(dǎo)導(dǎo)管支護(hù)護(hù)、超前前小導(dǎo)管管周邊注注漿支護(hù)護(hù)、設(shè)置置上臺(tái)階階臨時(shí)仰仰拱、跟跟蹤注漿漿加固地地層、水水平旋噴噴超前支支護(hù)、洞洞內(nèi)真空空泵降