高速鐵路隧道工程建設(shè)標(biāo)準和施工技術(shù)課件

施工技術(shù)簡介新奧法簡介隧道開挖光面爆破技術(shù)簡介隧道施工監(jiān)測與檢測技術(shù)探地雷達在隧道工程檢測上的應(yīng)用超前地質(zhì)預(yù)報及TSP法簡介隧道施工盾構(gòu)法和TBM法簡介隧道橫斷面有效凈空尺寸的選擇高速鐵路隧道與普通鐵路隧道的不同點高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準簡介第四章

高速鐵路隧道建設(shè)標(biāo)準及施工技術(shù)一

隧道工程設(shè)計要求二隧道工程施工技術(shù)4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面1

隧道建筑限界；2

線路數(shù)量；3

線間距；4

應(yīng)預(yù)留的空間，如安全空間、避難和救援空間、線路上部建筑維修空間等；5

考慮空氣動力學(xué)影響所需的空間；6

設(shè)備安裝空間等。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面橫斷面需要考慮的因素：普通鐵道隧道、高鐵、客運專線限界分為機車車輛限界、鐵路建筑接近限界、標(biāo)準軌距鐵路隧道建筑限界。同時,施工工藝及材料的要求都是隨著行車速度的增加不斷加強的。隨著列車時速的增加,隧道的內(nèi)輪廓都有相應(yīng)地增大。高鐵（客運專線）建筑限界是不變的，而普速則根據(jù)列車類型及運行速度不同建筑限界不同。1 隧道建筑限界高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面普通地鐵建筑限界形式有矩形隧道建筑限界、馬蹄形隧道建筑限界、圓形隧道建筑限界、高架線及地面線建筑限界、車輛段車場線建筑限界。地鐵的車輛限界與設(shè)備限界可由其車型得而統(tǒng)一，而其建筑限界還應(yīng)根據(jù)隧道的具體形式根據(jù)公式計算得出。普通鐵路隧道、高鐵、客運專線限界形式都較為單一。1 隧道建筑限界高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面

軌面軌面線路中線高速鐵路機車車輛限界高速鐵路機車車輛限界單線隧道建筑限界隧道中線線路中線雙線隧道建筑限界高速鐵路的曲線半徑均較大，故位于曲線上的隧道，原則上不考慮曲線加寬。我國高速鐵路隧道建筑限界基本尺寸及輪廓圖：高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面1 隧道建筑限界在通常情況下，高速鐵路隧道考慮到空氣動力學(xué)的特性，都采用單洞雙線斷面，較少采用雙洞單線的斷面。長大隧道，考慮維修養(yǎng)護條件及防災(zāi)的需求等，有時也采用雙洞單線方案。單洞雙線方案土建工程成本更高。一般情況下都應(yīng)大于4.0m。我國高速鐵路的線間距，目前暫定為5.0m。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面2 線路數(shù)量3 線間距安全空間：至少高為2.2m，寬為0.80m；避難和救援空間：在線路兩側(cè)設(shè)置一個貫通的避難和救援通道直通到隧道外

；建筑維修空間架設(shè)接觸網(wǎng)設(shè)備空間：指在電氣化鐵道上需預(yù)留架設(shè)接觸網(wǎng)等設(shè)備的空間。列車行車速度大于160km/h時考慮。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面4 預(yù)留空間5 考慮空氣動力學(xué)影響所需空間高速鐵路隧道的設(shè)計特點主要體現(xiàn)在隧道橫斷面的設(shè)計上。其橫斷面面積除了通常要考慮的隧道建筑限界和列車運營要求外，還必須考慮滿足列車—隧道空氣動力學(xué)的要求。根據(jù)我國高速鐵路隧道的規(guī)定，要滿足最大瞬變壓力控制標(biāo)準值3.0kPa/3s的要求。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面5 空氣動力學(xué)所需空間即列車橫斷面積與隧道橫斷面積的比值,這里的隧道橫斷面積，通常是指軌道面以上的斷面積。我國高鐵隧道阻塞比暫定0.10～0.12。一些國家高速鐵路隧道的基本參數(shù)國

家法國德國意大利日

本西班牙列車最高速度(km/h)270250250300220240300列車橫斷面積(㎡)1011-39.712.612.610隧道橫斷面積(㎡)718253.87660.563.875阻塞

比0.13~0.150.130.180.130.21~0.220.20~0.210.13線間距(m)4.24.74.011-04.24.34.5~4.7高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面5 空氣動力學(xué)所需空間我國高速鐵路橫斷面輪廓圖（一）隧道橫斷面積（軌面以上）約為100m2高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面6 隧道橫斷面實例隧道橫斷面積（軌面以上）約為100m2我國高速鐵路橫斷面輪廓圖（二）高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面6 隧道橫斷面實例隧道橫斷面積（軌面以上）約為82m2信號公路標(biāo)保護層空間德國高速鐵路隧道橫斷面圖加強導(dǎo)線接觸網(wǎng)導(dǎo)線工作有效空間高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面6 隧道橫斷面實例隧道橫斷面積（軌面以上）約為76m2意大利高速鐵路隧道橫斷面圖高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面6 隧道橫斷面實例隧道橫斷面積（軌面以上）約為66m2FD5.30奧地利高速鐵路隧道橫斷面圖高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面6 隧道橫斷面實例隧道高度7.7m，寬度12.6m，阻塞比為0.12。日本中央新干線隧道橫斷面圖（500km/h）高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面6 隧道橫斷面實例隧道橫斷面積（軌面以上）約為100m2西班牙高速鐵路隧道橫斷面圖高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.1

高速鐵路隧道的橫斷面6 隧道橫斷面實例4.1.2

高速鐵路隧道與普通鐵路隧道的不同點當(dāng)高速列車在隧道中運行時要遇到空氣動力學(xué)問題，為了降低及緩解空氣動力學(xué)效應(yīng)，除了采用密封車輛及減小車輛橫斷面積外，必須采取有力的結(jié)構(gòu)工程措施，增大隧道有效凈空面積及在洞口增設(shè)緩沖結(jié)構(gòu)；另外還有其它輔助措施，如在復(fù)線上雙孔單線隧道設(shè)置一系列橫通道；以及在隧道內(nèi)適當(dāng)位置修建通風(fēng)豎井、斜井或橫洞。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道與普通鐵路隧道的不同點1 空氣動力學(xué)問題高速鐵路隧道的橫斷面較大，受力比較復(fù)雜，且列車運行速度較高，隧道維修有一定的時間限制，復(fù)合襯砌和整體式襯砌比噴錨襯砌安全，且永久性好，故一般不采用噴錨襯砌。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道與普通鐵路隧道的不同點2 需采用復(fù)合襯砌或整體式襯砌序號類別標(biāo)準單線雙線1200km/h客貨共線50m280m22200km/h客運專線53m287m23250km/h客貨共線58m292m24250km/h客運專線5350km/h客運專線70m2100m2隧底結(jié)構(gòu)由于在長期列車重載作用及地下水侵蝕的影響下極易產(chǎn)生破壞，從而引起基底沉陷、道床翻漿冒泥等病害，不但增加養(yǎng)護維修工作量，而且嚴重影響運營安全，尤其是高速鐵路對隧道底部的強度較普通鐵路要求更高，且高速鐵路隧道斷面跨度較大，因此要求高速鐵路隧道鋪底厚度不小于30cm。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道與普通鐵路隧道的不同點3 需采用較厚的鋪底混凝土隧道襯砌混凝土周圍的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，對耐久性、抗?jié)B性、抗凍性等耐久性指標(biāo)應(yīng)嚴格控制。4 高速鐵路隧道襯砌必須采用高性能混凝土4.1.3

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準簡介

隧道斷面內(nèi)輪廓主要依據(jù)：滿足空氣動力學(xué)效應(yīng)滿足鐵路建筑限界要求養(yǎng)護、維修和救援空間要求《200公里暫規(guī)》規(guī)定：單線隧道內(nèi)軌頂面以上凈空面積應(yīng)不小于50m2；雙線隧道內(nèi)軌頂面以上凈空面積應(yīng)不小于80m2?！陡咚贂阂?guī)》規(guī)定：單洞雙線隧道斷面有效面積不宜小于100m2；單線隧道斷面有效面積不宜小于70m2。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準1 隧道內(nèi)輪廓《高速暫規(guī)》規(guī)定：隧道內(nèi)安全空間應(yīng)在距線路中線3.0m以外，單線隧道設(shè)在電纜槽一側(cè)，多線隧道必須設(shè)在兩側(cè)。安全空間尺寸：高度不應(yīng)小于2.2m，寬度不應(yīng)小于0.8m。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準2 安全空間隧道襯砌采用復(fù)合式襯砌或整體襯砌，不得采用噴錨襯砌；襯砌形式均應(yīng)采用曲墻式，III～VI級圍巖襯砌應(yīng)采用曲墻帶仰拱，I、II級圍巖地段可采用曲墻不帶仰拱。各級圍巖隧道結(jié)構(gòu)及仰拱填充混凝土強度等級不應(yīng)低于C25，鋼筋混凝土強度等級不應(yīng)低于C30高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準3 隧道襯砌連拱隧道襯砌結(jié)構(gòu)高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準3 隧道襯砌500m以上的隧道應(yīng)設(shè)貫通隧道的救援通道，雙線隧道設(shè)置在兩側(cè)，單線隧道單側(cè)設(shè)置。安全空間與救援通道示意圖救援通道參數(shù)寬（m）高（m）距中線（m）200公里暫規(guī)1.252.2≥2.2高速暫規(guī)1.5≥2.2≥2.2高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準4 救援通道《200公里暫規(guī)》規(guī)定：長度在500m以上的隧道應(yīng)設(shè)貫通整個隧道的救援通道，雙線隧道在兩側(cè)設(shè)置，單線隧道在單側(cè)設(shè)置；救援通道寬1.25m，高2.2m，外側(cè)距線路中線不得小于2.2m。《高速暫規(guī)》規(guī)定：隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置貫通的救援道路，用于自救或外部救援。救援通道應(yīng)設(shè)在安全空間一側(cè)，距線路中線不應(yīng)小于2.3m。救援通道走行面應(yīng)不低于軌面高程。救援通道寬度不應(yīng)小于1.5m，在裝設(shè)專業(yè)設(shè)施處，寬度可減少0.25m；凈高不應(yīng)小于2.2m。救援通道的規(guī)定參考了德國規(guī)范，預(yù)留空間不控制隧道橫斷面大小，但與建筑限界一起可以作為控制隧道橫斷面寬度的依據(jù)。救援通道可部分侵入建筑限界，因為救援通道是在列車停運條件下才使用。根據(jù)德國規(guī)范，兩端洞口救援通道的長度，在配備救援列車時為1000m，無救援列車時為500m，因為無車輛和帶有呼吸面罩的工作人員不能及時走完較遠的距離。實際設(shè)計時，緊急出口可與施工輔助坑道一并考慮。根據(jù)德國規(guī)范，救援通道的最小寬度應(yīng)不小于1.25m。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準4 救援通道作用：減緩列車進入隧道產(chǎn)生的空氣動力學(xué)效應(yīng)。緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)置情況：設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)考慮因素：列車類型及長度、隧道長度及橫斷面凈空面積、隧道內(nèi)軌道類型、洞口附近地形和洞口附近居民情況。結(jié)構(gòu)形式應(yīng)實用美觀結(jié)構(gòu)側(cè)面或頂面應(yīng)開減壓孔

，開孔面積為隧道斷面有效面積的0.2～0.3倍緩沖結(jié)構(gòu)宜采用鋼筋混凝土高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準5 緩沖結(jié)構(gòu)輔助洞室為存放維修工具和其他部門需要的專用洞室。設(shè)置情況：洞室應(yīng)沿隧道兩側(cè)交錯布置，每側(cè)布置間距應(yīng)為500m左右，洞室尺寸宜參照現(xiàn)行《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》大避車洞尺寸設(shè)計。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準6 輔助洞室在復(fù)合式襯砌隧道中，初期支護與二次襯砌之間應(yīng)鋪設(shè)防水板

，隧道兩側(cè)設(shè)有雙側(cè)排水溝。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準7 隧道防排水隧道處于富水地層應(yīng)采用深排水溝，其設(shè)置情況如下：單線隧道，深排水溝可設(shè)在兩側(cè)原水溝下方；雙線隧道，應(yīng)設(shè)中心深排水溝。隧道襯砌背后應(yīng)設(shè)置與深排水溝配套的縱、環(huán)向排水盲溝。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準7 隧道防排水通過合理設(shè)置隧道應(yīng)急設(shè)備，達到隧道災(zāi)害事故早發(fā)現(xiàn)、快速救援的效果。應(yīng)急設(shè)備設(shè)置情況：緊急呼叫電話交錯設(shè)置，間距500m緊急出口通道兩側(cè)設(shè)置并設(shè)標(biāo)示牌應(yīng)急照明緊急出口、緊急電話和通道均設(shè)置高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準8 防災(zāi)救援隧道內(nèi)照明考慮因素有維修養(yǎng)護、人員疏散通行要求、列車的亮度變化對旅客的影響。設(shè)置情況：長度大于100m的隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)固定的電力照明。長度不小于500m的隧道內(nèi)應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明設(shè)備。緊急呼叫電話處及緊急出口處、緊急出口通道內(nèi)均應(yīng)設(shè)置應(yīng)急照明燈具。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準9 照明需要抗震設(shè)防措施：基本烈度為７度時的V～VI級圍巖的雙線隧道?；玖叶葹?、9度時的IV～VI級圍巖的單線隧道

和III～VI級圍巖的雙線隧道。設(shè)防區(qū)段：單線隧道不宜小于25m，雙線隧道不宜小于35m。高速鐵路隧道工程－4.1

隧道工程設(shè)計要求4.1.2

高速鐵路隧道主要技術(shù)標(biāo)準10 抗震設(shè)計1施工技術(shù)簡介3光面爆破技術(shù)簡介6超前地質(zhì)預(yù)報7盾構(gòu)工法和TBM法2新奧法簡介4監(jiān)測與檢測技術(shù)5探地雷達的應(yīng)用4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介⑴

工程的重要性⑵

工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件⑶

施工技術(shù)水平、機械設(shè)備情況⑷

施工中動力和原材料供應(yīng)情況⑸

工程投資與運營后的社會效益和經(jīng)濟效益⑹ 對環(huán)境的保護要求⑺

施工單位的習(xí)慣做法1 影響施工方法的主要因素高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介Ⅴ級圍巖淺埋或洞口地段采用雙側(cè)壁導(dǎo) 坑法，深埋地段采用環(huán)形開挖留核心土法或CRD工法；Ⅳ級圍巖淺埋或洞口地段采用CRD工法或或CD工法，深埋地段采用短臺階法；Ⅲ級圍巖采用臺階法；Ⅱ級圍巖采用全斷面法施工。按開挖隧道的橫斷面分部情形來分，以上開挖方法又可分為全斷面開挖法、臺階開挖法和分部開挖法。2 建議開挖方法高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介全斷面一次開挖法1) 適應(yīng)條件⑴

Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ級圍巖⑵

大型施工機具(鉆孔臺車、模板臺車等)⑶

經(jīng)濟性考慮：中長隧道。3 開挖方法-全斷面開挖高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介縱斷面工序展開圖①

阿拉伯字1、2、3...表示挖掘;②

羅馬字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支護；2)

施工順序表示方法：

橫斷面工序圖、習(xí)慣標(biāo)注方法：3 開挖方法-全斷面開挖高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介3)

施工特點⑴ 工序少，管理方便；⑵

進度快～大型機械、爆破效果好；⑶

對圍巖擾動少～爆破1次；⑷ 要求地質(zhì)條件較好。問題：地質(zhì)條件變差時，大型機械怎么辦？3 開挖方法-全斷面開挖高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介4)

機械化施工的關(guān)鍵三條主要作業(yè)線：開挖作業(yè)線鉆孔臺車、裝藥臺車、大型裝碴機與運載車…錨噴作業(yè)線混凝土噴射機、噴射機械手、運輸進料設(shè)施…模注混凝土襯砌作業(yè)線混凝土拌合、混凝土輸送、防水層作業(yè)、襯砌模板…3 開挖方法-全斷面開挖高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介1)

特點將斷面從上至下分成2個或3個臺階開挖；隨著臺階長度的調(diào)整，它幾乎可以用于所有的地層，因而是在現(xiàn)場使用的主導(dǎo)方法。2)

種類長臺階法短臺階法超短臺階法3 開挖方法-臺階法高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介3)

選擇臺階長度的條件初期支護閉合環(huán)的時間要求圍巖越差，閉合時間要求越短，臺階必須縮短。施工機械的效率效率高，則可以縮短支護閉合時間，臺階可適當(dāng)加長。原則：希望初期支護盡快閉合。圍巖不好時，應(yīng)以條件⑴為主；圍巖較好時，應(yīng)以條件⑵為主。3 開挖方法-臺階法高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介B(a)>5B12124)

施工工序-長臺階法臺階長度L≥5B，B為洞室的寬度。甚至可以上臺階先貫通，即為“半斷面法”。特點：進度快，僅次于全斷面法。適用于：Ⅲ～Ⅰ級圍巖。3 開挖方法-臺階法高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介4)

施工工序-短臺階法臺階縮短：（1～1.5）B≤

L＜5B,特點：①

支護閉合時間加快，圍巖穩(wěn)定性增加；②

臺階縮短加大了對下臺階施工的干擾。適用于：Ⅴ、Ⅳ級圍巖>(1～1.5)B(b)B11223 開挖方法-臺階法高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介4)

施工工序-超短臺階法上臺階長度僅為3～5m。特點：更有利于控制圍巖變形，但上下臺階相隔太近，施工干擾大。適用于：軟弱破碎圍巖(Ⅴ、Ⅵ級圍巖)B(c)<B(或3～5m)21213 開挖方法-臺階法高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.1

施工技術(shù)簡介4)

施工工序短臺階施工注意：①

下半斷面開挖應(yīng)在上半斷面初期支護基本穩(wěn)定后才能進行；② 開挖后要及時噴砼，暴露時間愈長愈不安全；③

量測要及時，當(dāng)位移速度加快時，應(yīng)立即采取措施。3 開挖方法-臺階法4.2.1

施工技術(shù)簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)(a)211>5B2BB2(b)2>(1～1.5)B1112<B(或3～5m)12B(c)將3種臺階法放在一起比較：區(qū)別主要在臺階長度。高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 開挖方法-臺階法4.2.1

施工技術(shù)簡介1）環(huán)形開挖留核心土法特點：①

留核心土支頂工作面，穩(wěn)定性優(yōu)于超短臺階法：②進度慢。適用于：土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖；小型施工機具。3 開挖方法-分部開挖法4.2.1

施工技術(shù)簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)核心土工字鋼臨時工作平臺2）單側(cè)壁導(dǎo)坑法特點：

①

洞室開挖跨度減小，有利于圍巖穩(wěn)定；②

導(dǎo)坑要閉合，增加了材料用量；③進度慢。適用于：斷面跨度大，對地表沉陷有控制要求的軟弱。3 開挖方法-分部開挖法4.2.1

施工技術(shù)簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡工法)特點：①雙導(dǎo)坑，使洞室最大開挖跨度更小，穩(wěn)定性增加；②耗材增加；③進度慢。適用于：對地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。3 開挖方法-分部開挖法4.2.1

施工技術(shù)簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.2

新奧法新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，簡記為NATM（New

Austrain

Tunnelling

Method）。新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲教授于50年代提出的，它是以隧道工程經(jīng)驗和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ)，將錨桿和噴射混凝土組合在一起，作為主要支護手段的一種施工方法，經(jīng)過一些國家的許多實踐和理論研究，于60年代取得專利權(quán)并正式命名。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1.及時性新奧法施工采用噴錨支護為主要手段，可以最大限度地緊跟開挖作業(yè)面施工，因此可以利用開挖施工面的時空效應(yīng)，以限制支護前的變形發(fā)展，阻止圍巖進入松動的狀態(tài)，在必要的情況下可以進行超前支護，加之噴射混凝土的早強和全面粘結(jié)性因而保證了支護的及時性和有效性。在巷道爆破后立即施工以噴射混凝土支護能有效地制止巖層變形的發(fā)展，并控制應(yīng)力降低區(qū)的伸展而減輕支護的承載，增強了巖層的穩(wěn)定性。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 新奧法特點2.封閉性由于噴錨支護能及時施工，而且是全面密粘的支護，因此能及時有效地防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落，制止膨脹巖體的潮解和膨脹，保護原有巖體強度。當(dāng)噴射混凝土支護以較高的速度射向巖面，很好的充填圍巖的裂隙，節(jié)理和凹穴，大大提高了圍巖的強度；同時噴錨支護起到了封閉圍巖的作用，隔絕了水和空氣同巖層的接觸，使裂隙充填物不致軟化、解體而使裂隙張開，導(dǎo)致圍巖失去穩(wěn)定。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 新奧法特點3.粘結(jié)性（1）聯(lián)鎖作用：即將被裂隙分割的巖塊粘結(jié)在一起若圍巖的某塊危巖活石發(fā)生滑移墜落，則引起臨近巖塊的聯(lián)鎖反應(yīng)，相繼喪失穩(wěn)定，從而造成較大范圍的冒頂或片幫。開巷后如能及時進行噴錨支護，噴錨支護的粘結(jié)力和抗剪強度是可以抵抗圍巖的局部破壞，防止個別威巖活石滑移和墜落，從而保持圍巖的穩(wěn)定性。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 新奧法特點3.粘結(jié)性（2）復(fù)合作用：即圍巖與支護構(gòu)成一個復(fù)合體（受力體系）共同支護圍巖。噴錨支護可以提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的支撐能力，同時與圍巖形成了一個共同工作的力學(xué)系統(tǒng)，具有把巖石荷載轉(zhuǎn)化為巖石承載結(jié)構(gòu)的作用，從根本上改變了支架消極承擔(dān)的弱點。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 新奧法特點3.粘結(jié)性（3）增加作用：開巷后及時繼進行噴錨支護，一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不評引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免過大的應(yīng)力集中所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙方向受力狀態(tài)，提高了圍巖的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強度。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 新奧法特點4.柔性噴錨支護屬于柔性薄性支護，能夠和圍巖緊粘在一起共同作用，由于噴錨支護具有一定柔性，可以和圍巖共同產(chǎn)生變形，在圍巖中形成一定范圍的非彈性變形區(qū)，并能有效控制允許圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，使圍巖的自承能力得以充

分發(fā)揮。另一方面，噴錨支護在與圍巖共同變形中受到壓縮，對圍巖產(chǎn)生越來越大的支護反力，能夠抑制圍巖產(chǎn)生過大變

形，防止圍巖發(fā)生松動破壞。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 新奧法特點“新奧地利隧道施工法”（NATM）法，包括三方面的內(nèi)容：1、支護-圍巖共同作用原理。2、柔性支護觀點/錨噴網(wǎng)綜合支護主要支護手段。3、設(shè)計、施工、監(jiān)測一條龍作業(yè)方式。優(yōu)點：較好利用巖體力學(xué)特性，充分發(fā)揮圍巖的自身的承載能力，合理設(shè)計支護結(jié)構(gòu)和施工順序。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 新奧法原理1）支護-圍巖共同作用原理圍巖既是生產(chǎn)支護荷載的主體，又是承受巖層荷載的結(jié)構(gòu)，支護-圍巖作為整體相互作用，共同承擔(dān)圍巖壓力。摒棄了過去巖體作為對支護結(jié)構(gòu)的荷載采用厚襯砌的傳統(tǒng)做法。圍巖壓力是變形壓力和松動壓力的組合，大部分壓力(特別是變形壓力)由圍巖自身承擔(dān)，只有少部分轉(zhuǎn)移到支護結(jié)構(gòu)上；支護荷載既取決于圍巖的性質(zhì)，又取決于支護結(jié)構(gòu)的剛度和支護時間；圍巖的松動區(qū)和圍巖內(nèi)的二次應(yīng)力狀態(tài)又與支護結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和支護時間有關(guān)。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 新奧法原理支護時間剛度早晚剛?cè)嶂ёo-圍巖共同作用原理圖4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 新奧法原理2）柔性支護觀點支護剛度不必太大，當(dāng)支護做完后，能與巖體一起生產(chǎn)一定的位移，釋放部分變形能，但又能使支護足以保持平衡，保持圍巖穩(wěn)定。柔性支護，盡早支護，既及時封閉圍巖，防止風(fēng)化，又能釋放變形能，合理利用圍巖與支護共同承擔(dān)應(yīng)力調(diào)整過程中的所有作用。支護結(jié)構(gòu)為閉合環(huán)，錨噴網(wǎng)綜合支護主要支護手段。4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 新奧法原理3）設(shè)計、施工、監(jiān)測一條龍作業(yè)方式工程地質(zhì)調(diào)查與相關(guān)實驗工程開挖與支護設(shè)計施工與監(jiān)測是否穩(wěn)定4.2.2

新奧法簡介高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 新奧法原理4.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)簡介光面爆破技術(shù)約在1950年發(fā)源于瑞典，1952年在加拿大首次應(yīng)用。光面爆破的實質(zhì)是一種控制巖體開挖輪廓的爆破技術(shù)，下圖是一個典型的光面爆破炮眼效果圖。4.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 簡介普通爆破和光面爆破的效果(a)普通爆破(b)光面爆破4.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 簡介(1)爆破后成型規(guī)整，符合設(shè)計輪廓，特別在松軟巖層中更能顯示出光面爆破的作用。光面爆破后通常可在新形成的壁面上殘留清晰可見的半邊孔壁痕跡。（2）光面爆破可以大大減少巷道的超挖量，提高施工質(zhì)量，加快施工進度，節(jié)省大量的混凝土襯砌澆筑量。4.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 光面爆破特點（3）光面爆破對圍巖的破壞要輕微得多。根據(jù)聲波探測表明，采用光面爆破時，圍巖松弛帶的范圍只是常規(guī)爆破方法的1/3~1/2，從而提高了圍巖的穩(wěn)定性，減少了支護工作量；采用光面爆破，圍巖的壁面平整，危石少，撬頂工作簡單，減輕了表面應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免局部冒落，增進了圍巖的穩(wěn)定和施工安全，并為噴錨支護的使用創(chuàng)造了有利條件。4.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 光面爆破特點對掘進巷道來說，爆破順序是掏槽、崩落，最后周邊眼光面爆破。在巷道掘進中采用光面爆破具有以下優(yōu)點：①光爆錨噴施工質(zhì)量好，減少了圍巖的位移、松動和破壞，增加了安全性。唐山地震后，曾對開灤煤礦井下4515m光爆錨噴巷道作了震后檢查，完好率達95

。4.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 光面爆破優(yōu)點對掘進巷道來說，爆破順序是掏槽、崩落，最后周邊眼光面爆破。在巷道掘進中采用光面爆破具有以下優(yōu)點：②減少超挖、節(jié)約材料，降低了成本。根據(jù)徐州礦務(wù)局統(tǒng)計，成本大約降低30

。據(jù)大秦線鐵路施工統(tǒng)計，在19km隧道掘進中，如每循環(huán)超挖10cm，則相當(dāng)于多挖1km相同斷面隧道；全國每年各類巷道進尺約5000km，相當(dāng)于多挖250km，浪費10多億元。4.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 光面爆破優(yōu)點光面爆破的優(yōu)點在完整巖體中十分明顯，可以直觀地感到爆破后的開挖面光潔平整，巖體完整，爆破裂隙不發(fā)育，給人以安全感。在松軟的巖石中，特別是在一些不均質(zhì)的巖體和構(gòu)造發(fā)育的巖體中采用光面爆破在減輕圍巖的破壞，減少超挖以及避免產(chǎn)生冒頂?shù)确矫?，仍起到很大作?.2.3

隧道開挖光面爆破技術(shù)高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4 光面爆破技術(shù)總結(jié)4.2.4

隧道施工監(jiān)測與檢測技術(shù)為設(shè)計和修正支護結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)提供依據(jù)；正確選擇開挖方法和支護施作時間；為隧道施工和長期使用提供安全信息；是研究新奧法力學(xué)機理和設(shè)計理論的重要途徑。4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 目的盡快埋設(shè)測點；進行一次量測的時間宜盡量短；傳感元件要有較好的防震、防沖擊波的能力，且能長期有效；測設(shè)的數(shù)據(jù)要求直觀、正確、可靠；測試儀器要有足夠的精度。4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)2 基本要求工程地質(zhì)與支護狀況的觀察隧道地表沉降量測4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法2）隧道地表沉降量測4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法地表沉降觀測地表沉降觀測3）

隧道凈空收斂量測4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法洞周收斂量測洞周收斂量測4）

拱頂下沉量測4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法5）圍巖內(nèi)部位移量測圍巖內(nèi)部相對位移的測孔，一般與周邊位移測線相應(yīng)布置，以便使兩項測試結(jié)果能夠互相驗證，協(xié)同分析和應(yīng)用。圍巖內(nèi)部位移測孔布置4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法圍巖內(nèi)部位移量測6）鋼支撐應(yīng)力量測4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法鋼支撐應(yīng)力量測鋼筋計測格柵應(yīng)力7）

噴層應(yīng)力量測4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法7）

噴層應(yīng)力量測噴層應(yīng)力測點的布置4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法8）

二襯應(yīng)力量測二襯應(yīng)力測點的布置4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)3 量測內(nèi)容和方法二襯應(yīng)力量測監(jiān)控量測及反饋技術(shù)是ADECO-RS

工法的重要組成部分,

也是不可缺少的部分。監(jiān)控量測包括常規(guī)隧洞量測項目,

此外,

最重要的還有掌子面及其前方核心圍巖的擠壓變形量測,如果屬于淺埋隧道,

當(dāng)隧道上覆地層厚度允許時,最感興趣的是量測隧道開挖到達以前的隧道開挖理論輪廓的徑向變形(預(yù)收斂變形)。1）量測數(shù)據(jù)的處理與分析4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用2）圍巖穩(wěn)定性判據(jù)如果位移時態(tài)曲線始終保持不斷下降，這是穩(wěn)定的標(biāo)志。0

，說明位移速率當(dāng)位移—時間曲線出現(xiàn)反彎點，也即位移出現(xiàn)反常的急劇增長現(xiàn)象時(狀態(tài)或危險狀態(tài)，應(yīng)加密監(jiān)視，并適當(dāng)加強支護，必要時應(yīng)立即停止開挖并進行施工處理。dt

2d2u

0

)，表明圍巖和支護已呈不穩(wěn)定dt

2d2u

4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用量測數(shù)據(jù)的反饋信息反饋的目的，就是進行施工管理和調(diào)整支護設(shè)計，以確保施工的安全性和設(shè)計的經(jīng)濟性。施工管理量測的動態(tài)管理分為“量”和“質(zhì)”2個方面，凡可以用數(shù)字大小表述的量測項目，歸結(jié)為“量”的管理，如周邊位移、拱頂下沉、錨桿軸力等。4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用量測數(shù)據(jù)的反饋信息反饋修正設(shè)計信息反饋修正設(shè)計的內(nèi)容：施工方法變更的建議；施工工序的更改；預(yù)留變形量的修改或確認；設(shè)計參數(shù)的修改或確認；采用輔助施工措施的建議。4.2.4

隧道監(jiān)控量測高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4 監(jiān)控量測數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用4.2.5

探地雷達在隧道工程檢測上的應(yīng)用地質(zhì)雷達儀是一種利用寬帶高頻電磁波信號探測介質(zhì)分布的非破壞性的探測儀器。雷達發(fā)射的高頻電磁波在物體內(nèi)部傳播時遇到不同介質(zhì)的界面時，就會發(fā)生反射、透射和折射。介質(zhì)的介電常數(shù)差異越大，反射的電磁波能量就越大；反射的電磁波被天線接收后，通過雷達主機記錄反射回的電磁波，再通過處理形成斷面的掃描圖，得到目標(biāo)物的情況。4.2.5

探地雷達在隧道工程檢測上的應(yīng)用高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 簡介工程中使用400MHz以上頻率的雷達天線，檢測效率和精度比較高雷達檢測資料中，可以清晰地識別出：襯砌中是否存在空洞、離析和脫空等質(zhì)量問題精確地檢測襯砌的厚度判斷回填質(zhì)量推斷出鋼筋的數(shù)量和位置等信息。4.2.5

探地雷達在隧道工程檢測上的應(yīng)用高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)1 簡介以某隧道為例，圖

為該隧道左邊墻DK131+010~023段地質(zhì)雷達剖面圖，從圖上可以清楚的看到鋼筋的位置及數(shù)量，基本滿足設(shè)計要求。4.2.5

探地雷達在隧道工程檢測上的應(yīng)用高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)圖為某隧道拱頂DK131+204-194

段地質(zhì)雷達剖面圖，從圖可以看出當(dāng)混凝土背后不密實，混凝土與圍巖之間有空隙時，由于空氣與混凝土介電常數(shù)差別較大，電磁波在空隙界面將產(chǎn)生強反射信號。4.2.5

探地雷達在隧道工程檢測上的應(yīng)用高速鐵路隧道工程－4.2

隧道工程施工技術(shù)4.2.6

TSP隧道工程檢測上的應(yīng)用采用TSP

(Tunnel

Seismic

Prediction)系統(tǒng)進行，TSP是一種新穎、快速、有效、無損的反射地震技術(shù)。它能預(yù)測隧道施工中的不良和特殊地質(zhì)問題，分辨率高，預(yù)報距離長。預(yù)報的地質(zhì)情況包括：①軟弱巖層的分布、②斷層及其影響帶、③節(jié)理裂隙發(fā)育帶、④含水情況、⑤溶洞、⑥圍巖類別等，為短期地質(zhì)超