隧道施工

目录

摘要： (2)

关键词 (2)

一.工程概况 (3)

二.施工准备 (3)

三.施工方案 (5)

（1）施工原则 (5)

（2）施工方案 (6)

四.施工方法及施工工艺 (6)

（1）施工流程图 (7)

（2）施工测量 (7)

1.控制测量 (8)

2.洞内施工测量 (9)

（4）洞身开挖 (10)

1.开挖方案 (10)

2.施工要点及注意事项 (11)

3.围岩爆破设计及施工 (11)

4.装渣运输 (11)

（5）施工和支护 (12)

参考文献 (13)

摘要：

经济的发展，科技的进步，生活水平的提高，人们对交通的要求也随之提高，隧道作为提高交通质量的关键因素也被广泛重视。现代隧道在结构计算和施工方法上较以前都有了较大飞跃。本设计为公路隧道，重点研究结构计算和设计新奥法施工方案。

隧道结构在工程特性、设计原则和方法方面与地面结构完全不同，隧道结构是由周边围岩和支护结构两者组成共同的并相互作用的结构体系。目前，隧道结构设计主要有两种计算模型：一种是以支护结构作为承载主体，围岩作为荷载，同时考虑其对支护结构的变形约束的模型，即结构力学模型；一种是视围岩为承载主体，支护结构为约束围岩变形的模型，即岩体力学模型。本设计采用前者。关键词：隧道；衬砌；结构计算；

隧道施工

一、工程概况

隧道是修建在地下或水下或者在山体中，铺设铁路或修筑公路供机动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称为山岭隧道;为穿越河流或海峡而从河下或海底通过的称为水下隧道;为适应铁路通过大城市的需要而在城市地下穿越的称为城市隧道。这三类隧道中修建最多的是山岭隧道。

隧道工程主要施工方法：明挖法、盖挖法、喷锚暗挖法（浅埋暗挖法）、盾构法。

盖挖法：盖挖顺筑法、盖挖逆筑法。

盖挖顺作法：自地表向下开挖一段后先浇筑顶板，在顶板的保护下，自上而下开挖、支撑，由下而上浇筑结构内衬。

盖挖逆作法：自地表向下开挖一段后先浇筑顶板，在顶板的保护下，自上而下开挖、支撑和浇筑结构内衬。

对两种方法的定义要注意区分，不要混淆。

盾构法：用盾构防止围岩的土砂坍塌，进行开挖、推进、并在盾尾进行衬砌作业修建隧道的方法。

喷锚暗挖法：新奥法、浅埋暗挖法。是边挖边支护，约束围岩变位，使围岩和支护结构共同形成支护环、实施稳定的人工掘进作业。

二、施工准备

1、隧道施工前应做好现场调查研究，核对设计文件和编制施工组织设计等工作。

2、施工前，应深入工地做好以下调查工作：

3、预测隧道施工对地表和地下已设结构物的影响。

4、对交通运输条件和施工运输便道进行方案比选。

5、施工场地布置与洞口相邻工程、弃渣利用、农田水利、征地等的关系。

6、建筑物、道路工程、水利工程和电讯、电力线等设施的拆迁情况和数量。

7、调查和测试水源、水质并拟定供水方案。

8、天然筑路材料(粘土、砂砾、石料)的产地、数量、质量鉴定及供应方案。

9、可资利用电源、动力、通信、机具车辆维修、物资、消防、劳动力、生活供应及医疗卫生条件。

10、施工单位应全面熟悉设计文件，会同设计单位进行现场核对，做好以下工作。

（1）掌握工程的重点和难点，了解隧道方案的选定及设计经过；

（2）重点复查对隧道施工和环境保护影响较大的地形、地貌、工程地质及水文地质条件是否符合实际，保护措施是否恰当；

（3）核对隧道平面、纵断面设计，了解隧道与所在区段的总平面、纵断面设计的关系。

（4）核对洞门位置、式样、衬砌类型是否与洞口周围环境相适应。

（5）核对设计文件中确定的施工方法、技术措施与施工实际条件是否相符合。（6）核对洞外排水系统和设施的布置是否与地形、地貌、水文、气象等条件相适应。

（7）会同设计单位现场交接和复查测量控制点、施工测量用的基准点及水准点，并定期进行复核。

11、选择施工方法应根据地质条件，结合隧道长度、断面、结构类型、工期要求、施工技术力量、安全生产、机械设备、材料、劳动力组合等情况合理确定，并依此编制进度计划。

12、隧道开工前应绘制施工场地总布置图。施工场地布置应结合工程规模、工期、地形特点、弃渣场和水源等情况，本着因地制宜、充分利用地形、合理布置、统筹安排的原则进行，并符合下列要求：

(1)以洞口为中心布置施工场地。施工场地应事先规划，分期安排，并减少与现有道路交叉和干扰。

(2)轨道运输的弃渣线、编组线和联络线，应形成有效的循环系统。

(3)长隧道洞外应有大型机械设备安装、维修和存放的场地。

(4)机械设备、附属车间、加工场应相对集中。仓库应靠近公路，并设有专用线。

(5)合理布置大堆材料(砂石料)、施工备品及回收材料堆放场地的位置。

(6)生活服务设施应集中布置在宿舍、保键和办公室用房的附近。

(7)运输便道、场区道路和临时排水设施等，应统一规划，做到合理布局、形成网络。

(8)危险品库房按有关规定办理。

13、弃渣场地的布置应符合下列要求：

(1)场地容量足够，且出渣运输方便；

(2)不得占用其他工程场地和影响附近各种设施的安全；

(3)不得影响附近的农田水利设施，不占或少占农田；

(4)不得堵塞河道、沟谷，防止抬高水位和恶化水流条件。

14、临时工程施工，应符合下列要求：

(1)临时工程应在隧道开工前基本完成；

(2)运输便道需引至洞口，满足使用期限运量和行车安全的要求，并经常养护，保证畅通；

(3)风、水、电设施应靠近洞口，安装机械和管线应按有关规定布置，并及早架设；

(4)临时房屋应结合季节和地区特点，选用定型、拼装或简易式建筑，并能适应施工人员工作和生活的需要；

(5)严禁将临时房层布置在受洪水、泥石流、坍方、滑坡及雪崩等自然灾害威胁的地段。临时房屋的周围应设有排水系统，并避开高压电线。生活用水的排放，不得影响施工，并防止产生次生灾害。

三、施工方案

（一）施工原则

隧道按“新奥法”原则组织施工。施工前对隧址区域进行地质、水文、气候及地方民情文化进行调查，制定最合理的施工方案。施工中坚持“管超前、弱爆破、短进尺、强支护、勤量测、”的原则，严格控制循环进尺和爆破震动速度，要始终不一地坚持“随挖随支护”和“先喷后锚”的原则进行施工。开挖前首先进行大管棚或小导管超前支护（必要时进行地质超前预报）；开挖中坚持光面爆破或机械直接开挖（Ⅴ级围岩、破碎带），控制超欠挖，尽量减小对围岩的扰动，充分利用围岩自身的承载力；开挖后及时施作以钢架、喷锚为核心的初期支护，尽快形成封闭环，以控制围岩变形发展。施工中重视围岩监控量测工作和地质超前预报，做到信息化施工。

（二）、施工方案

根据隧道洞外地形、隧道地质条件、安排的施工工期及施工原则，隧道施工方案归纳为以下几点：

1．组织经验丰富的隧道专业施工队分别施工叙岭隧道左右洞。

2．明洞施工采用明挖法，在非雨季时进行。首先进行四周截排水沟的施工，完善临时排水体系后，分层进行基槽开挖。然后浇筑洞身混凝土，养护达到设计强度后，拆除支架，两侧对称回填。

3．洞口段施工：利用旱季，对隧道进出口先用人工清除表层松土，采用挖掘机或弱震爆破分层开挖洞外土石方，并及时进行边、仰坡挂网喷砼防护。洞口段暗挖 30m后由洞内向外浇筑衬砌，施做明洞衬砌，并两侧对称回填，修筑洞门，完善洞口排水体系。

4．暗洞采用上下台阶开挖法，必要时在超前支护的围护下，采取挖掘机和装载机直接开挖或弱爆破开挖，初期支护及时封闭成环。多功能台架配备凿岩机钻眼，预裂或光面爆破设计，非电微差毫秒导爆管起爆。

5．坚持机械化施工，形成开挖(钻、爆、运)、支护(拌、锚、挂、喷)及衬砌(拌、运、灌)三条机械化作业线。

6．出渣：每个作业面装碴采用1～2台ZL50C侧卸式装载机，安排4～6台10t 自卸汽车运输弃渣。

7．支护：喷砼采用洞外强制式拌合机集中拌合，砼搅拌运输车运输，砼湿喷机湿喷法施喷；锚杆采用自制锚杆作业台架，7655风枪钻孔，专用注浆泵注浆；工字钢钢架冷弯加工成型，洞内拴接成拱。

8．通风：采用管路压入式通风，选用大风量、中高风压的风机，风量2400m3/min；风管直径选用110cm，风机前100m用铁皮管，以防止风机起动时气锤效应对风管的冲击破坏，其余地段均采用高强、阻燃抗防静电软管，节长30m～50m，接头为拉链式。

9．加强围岩监控量测，设置专职机构及人员，负责围岩监控量测的数据采集、整理和分析，正确指导初期支护和二次衬砌的时机。配备地质超前预报系统进行超前地质预报，用地质雷达进行验证。

四、施工方法及施工工艺

（一）施工流程图

（二）施工测量

隧道测量包括控制测量和施工测量，由于各自的用途、精度要求不同，采用的测量仪器和施工方法也不同。

1、控制测量

施工中，导线控制测量采用全站仪测设控制导线点，高程控制点采用自动安平水准仪测设，按如下方法进行。

①洞身开挖前做好洞外水准点、中线点、精密三角网或精密导线网的布设和校核工作，并制定出定期复核的工作制度。

②据隧道长度、拟定的贯通里程、贯通误差要求，求算导线测距精度、测角精度以及水准测量精度。

○3认真进行内业，平差计算。

○4根据洞身开挖进展，布设洞内控制导线，后视方向长度不小于300米，洞内用中线法测量其中线点直线不小于100米，曲线不小于50米。

○5将测设结果汇总，报监理审查。

○6贯通后，将洞内导线继续延测，测定贯通误差，并按《施工规范》要求

进行贯通误差调整。

2、洞内施工测量

洞内施工测量采用全站仪进行。

施工中，洞内临时中线及标高测量由洞内控制点引测。

①开挖时，采用全站仪测定断面圆心，同时用水平仪测定起拱线高程，控制隧道坡度。

②衬砌前，用全站仪自洞内控制点设立中线点和高程点,用于校正衬砌台车，每10m一点，高程点设于起拱线部位。立模前要复核中线高程，保证桩点正确无误未受破坏。

（三）洞口与明洞施工

洞口段位于陡峭的山体上，洞口上方存在较大的危岩体，处理不当，将对隧道施工产生较大危害。针对隧道洞口段的地质、地形条件，洞口段施工方案归纳为以下几点：

1．完善洞口段防排水系统

洞口段施工前，沿设计开挖线外布设截、排水沟，完善洞口施工范围的防排水系统，将洞口附近地表水引排至施工范围以外。

2．洞口段处理

在完成防排水系统后进行边仰坡的开挖，在堆积层采用挖掘机和人工风镐开挖，并预留人工刷坡层；需爆破开挖处，采用预裂弱震爆破技术，减小对边仰坡及附近岩体的扰动，影响其自然稳定。边仰坡的开挖自上而下逐阶进行，边开挖边进行挂网喷混凝土防护坡面。

3．模筑套拱

洞口边仰坡坡脚开挖后，由于岩层临空面多，应力重分布复杂，易发生岩体滑塌。暗挖进洞前，首先在洞门位置架立钢支架、绑扎钢筋、安装模板，检查无误后浇注厚50cm的套拱砼。在浇注套拱砼时按管棚间距及外插角预埋好导向钢管，而后按设计要求进行洞口段Ф108大管棚超前支护，压注水泥浆，加注“水泥—水玻璃”双液浆加固地层。

4．开挖

洞口段暗挖按“分台阶、短进尺、弱爆破”的原则组织施工，在完成套拱及超前管棚注浆后，采用正台阶、预留核心土进行开挖，每次进尺0.7～1.0m，采用挖掘机或风枪钻密孔，弱震切割爆破。

5．强支护

开挖完成后，及时喷5cm厚素砼封闭围岩和开挖面，再施工环向系统锚杆，而后挂网、架立钢架、加设超前导管，复喷砼至设计厚度。

6．及时闭合支护、衬砌

洞口段支护体系要及时封闭，并先于二次衬砌施工仰拱，以使支护体系成环形受力。洞口段开挖进尺8m左右后，及时施工衬砌防排水系统及二次衬砌，防止支护长时间暴露。浇筑自内向外退浇，直至洞门，使洞门与洞内衬砌浇成整体。

7．明洞段浇筑完成后铺设洞顶防水层，埋设排水管道，两侧对称回填明洞，完善排水体系。

（四）洞身开挖

1．开挖方案

在隧道开挖施工中严格贯彻新奥法的理念和施工原则，随时进行监控量测，分析数据，适时修正支护参数，组织动态施工。

Ⅳ、Ⅴ级围岩采用台阶法施工，其中Ⅴ级围岩预留核心土，并缩短初期支护成环时间。循环进尺0.7米～1.0米,以便与初期支护钢架设计间距相对应,每次以架立1榀钢架为宜。

2．施工要点及注意事项

①严格贯彻先护后挖的原则，先施工管棚，再进行开挖。采用风枪钻孔,再顶入小导管，进行单液或双液注浆加固围岩。

②待浆液凝固后，开始开挖。

③拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，以减少扰动。个别软弱地段采用挖掘机直接开挖。

④短进尺、强支护，每循环进尺保持0.7 m～1.0 m以内，台阶上下工作面相距12 m～18m，便于机械施工，开挖完成后及时支护。

⑤采用作业台架和风枪钻眼。

④实施监控测量，及时掌握围岩和支护稳定状况。

3.围岩爆破设计及施工

Ⅵ、Ⅴ级围岩地段的开挖，要坚持“短进尺、弱爆破(或非爆破)、强支护、快封闭”的原则，为了避免塌方，除了加强初期支护外，还要尽量将爆破震动效应降到最低，以减少对隧道周围围岩的扰动，保持围岩的稳定。我公司在这一领域经过多年的尝试和总结，得出必须采用弱震光面爆破技术，选用合理的爆破参

数和工艺，才能够有效地控制震动，在软弱破碎地段和隧道浅埋地段施工中得到较为理想的施工效果。

①Ⅵ、Ⅴ级围岩台阶法钻爆设计

隧道上半断面拱部爆破中，采用弱振直眼掏槽形式，可明显减少掏槽爆破的地震强度，有效地控制围岩的变形，保持围岩的稳定。其减震原理是掏槽时分段爆破，逐步扩大形成槽腔。两个中空眼起临空作用，它比掏槽眼深20cm，掏槽眼比其它炮眼深15～25cm。这样掏槽爆破的炮眼布置较密，段数多，每段装药量比其他炮眼的每段药量小，按此设计爆破夹制作用小，能充分保证掏槽效果和减轻震动强度。采用弱震掏槽形式，爆破所产生的最大质点振动速度不会发生在掏槽爆破方面。

○2钻孔作业施工程序

用全站仪准确绘出开挖轮廓线及周边眼、掏槽眼和辅助眼的位置。每次测量放线时，要对上次爆破效果检查一次，并及时将结果告知技术主管和爆破人员，技术人员将测量数据输入计算机处理后，修正爆破参数，以达到最佳爆破效果。

○3钻孔作业：

炮眼位置及数量严格按照光面爆破设计图施作。特别是周边眼和掏槽眼的位置、间距及个数，未经主管技术工程师的许可不得随意改动。

钻孔位置误差不大于5cm，方向平行，严禁相互交错。

周边眼钻孔外插角度控制在4°以内。

同类炮眼钻进深度要达到设计要求，眼底保持在一个铅垂面上。

○4装药爆破

成立光爆专业小组，实行定人、定位、定标准、定段别的岗位责任制，不准乱装药。

装药前，仔细检查炮孔的位置、深度、角度是否符合设计要求，有不正确者采取补救措施或废弃重钻，同时认真进行清孔，将所有炮孔中的残碴积水排除干净，用高压风吹净尘沫。

装药时严格按照设计的装药结构和装药量施作。

掏槽眼和辅助眼采用连续装药，周边眼采用不偶合装药，炮眼直径32mm，药卷直径采用Ф25mm的小直径光爆药卷，用竹条将药卷位置固定。

无论采取何种形式的装药结构，炮孔都必须堵塞密实。堵塞炮孔所用的材料，结合现场条件使用黄泥堵塞，堵塞长度不小于40cm。

严格按设计的联接网络实施起爆，注意导爆索的连接方向和连接处的牢固性。

4．装碴运输

由于台阶法施工时，作业面较多，使每个作业面空间狭小，不利于大型设备展开，故每个作业面安排1台ZL50C侧卸式装载机装碴，运输采用10t自卸汽车，两者形成一条出碴机械化作业线。

清运石碴时先运下部石碴，清运临近完成时，在该处暂留一部分石碴搭设便坡，方便清运上部台阶上的石碴。

（五）施工支护

由于隧道穿越灰岩、钙质泥岩、泥岩、碳质泥岩、煤层、煤线。围岩破碎，节理发育，危及施工安全。为保障隧道施工安全顺利的进行，支护工作便显得尤其重要。在隧道施工中，我们将根据设计采取两种形式的支护方式——超前支护和开挖后的锚网喷+钢架联合支护。

1．Φ108大管棚施工

○1施工准备（检查测量放样、原材料、机械设备、施工人员等）→制作管棚钢架→洞口预留核心土环形开挖套拱（检查已开挖断面尺寸及形状→施工拱脚基础→安设管棚钢架、管棚钢架及摸板安装→浇筑套拱混凝土→钻管棚钢管孔眼→打设管棚钢管→管棚注浆→开挖断面→喷射混凝土→安设初期支护钢管→锚喷

○2拱套厚度50cm，宽100cm，混凝土等级为C25,拱脚M10浆砌片石基础，要求地基承载力大于150Kpa，否则经监理工程师同意后将基础加宽加后。

○3套拱钢架用工18工字钢，孔口套管采用Φ127热扎钢管，壁厚6mm，长1m，环距40cm，拱部120°范围布置，钢架安装垂直度允许误差±2°。管棚钢架在安装前应清除底脚处的虚渣，严禁钢架置于虚渣上，每节连接螺栓应拧牢固。

○4套拱内钢架按2榀布置，孔口定向管应焊在钢管上，各榀采用水平连接筋连接。在套拱的钢架拱脚两边打3m的锁脚锚杆

○5管棚材料：Φ108mm（壁厚6mm）热扎无缝钢（花）管。两段钢管之间用“V”型对焊或丝扣连接，丝扣连接应采用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不小于15cm，接头应在隧道横截面上错开。

○6管棚外插角为1～2°，不得侵入隧道开挖轮廓线，越小越好，钻孔顺序

由高孔位向低孔位进行，先单后双或先双后单，每孔完成就马上下管。钻孔过程中准确控制好钻进角度，时时监测，一定保证台架的稳定性。

○7管棚注浆：水灰比为1：1的水泥浆液（水泥P042.5R），水泥浆应采用牛脚泵灌注，封堵塞应有进料孔和出气孔，在出气孔流浆后，方可停止压注。

○8做好每个钻孔施工、地质、孔深、管长、注浆起止时间、压力、注浆量等情况，以便掌握围岩分布状态，指导以后施工。

2．初期支护

施工中采用的初期支护包括喷砼、锚杆、钢筋网、工字钢架联合结构形式，施工时根据监测结果进行适当的调整。

○1施工要点

选用PO42.5普通硅酸盐水泥，细度模数大于2.5的硬质洁净中粗砂，粒径不大于15mm砾(碎)石，化验合格的拌合用水,实验合格的速凝剂。

喷射混凝土严格按设计配合比拌和，配合比及搅拌的均匀性每班检查不少于两次,拌和料随拌随用。

喷射混凝土前，认真检查隧道断面尺寸，对欠挖部分及所有开裂、破碎、崩解的破损岩石进行清理和处理，清除浮石和墙角虚碴，并用高压水或风冲洗岩石。

喷射混凝土作业采取分段、分块，先墙后拱、自下而上的顺序进行。喷射时，喷嘴做反复缓慢的螺旋形运动，螺旋直径约20～30cm，以保证混凝土喷射密实，同时掌握风压、水压及喷射距离，减少回弹量。

隧道喷射混凝土厚度>5cm时分两层作业。第二次喷射混凝土要在第一层混凝土终凝1小时后进行,最后达到设计厚度。喷射砼的回弹物严禁重复利用。喷射后，保留20cm钢筋网接头，便于网片间的搭接。

○2锚杆

适用于不能成孔的软弱围岩。施工时，先确定好锚固位置，然后用风枪直接将其打入围岩，外露长度以不影响防水板的铺设为度，再安设止浆塞，进行注浆锚固，当孔口开始冒浆时安装垫板螺母，浆液凝固后采用扭矩板手拧紧螺母，直至达到设计扭矩为止。

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