隧道工程的特点、难点与施工方法

一、 隧道工程的特点

1、整个工程埋于地下，因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起着重要的、甚至决定性的作用；

2、公路隧道是一个形状扁平的建筑物；

3、地下施工环境较差；

4、施工工地一般都位于偏远的深山峡谷之中；

5、公路隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改；

6、施工可以不受或少受昼夜更替。

二、隧道工程的难点

新奥法的基本原则可概括为：少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭

隧道施工方案，要考虑的因素有：

1、工程的重要性一般由工程的规模、使用上的特殊要求、以及工期的缓急体现出来；

2、隧道所处的工程地质和水文地质条件；

3、施工技术条件和机械装备状况；

4、施工中动力和原材料供应情况；

5、工程投资与运营后的社会效益和经营效益；

6、施工安全状况；

7、有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制

新奥地利隧道施工法：以控制爆破为开挖方法，以喷射混凝土和锚杆为主要支护手段，通过检测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工法，其核心内容是充分发挥围岩的自承能力

三、隧道施工方法：

1、山岭隧道施工方法（矿山法(传统矿山方法、新奥法)、掘进机法）

2、浅埋隧道施工方法（明挖法、地下连续墙法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法）

3、水底隧道施工方法（沉管法、盾构法）

全段面法适用于Ⅳ—Ⅵ类岩质较完整的硬岩中，这个长度不应小于1KM

全断面法的优点是：工序少、相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于组织大型机械化施工，因此施工进度高、施工环境好

台阶法分为长台阶法（适用于Ⅰ—Ⅲ级围岩、速度快）、短台阶法（特点：可以缩短支护结构闭合的时间Ⅱ—Ⅴ级围岩）、超短台阶法（特点：有利于控制围岩变形，适用于膨胀形围岩和土质围岩）

在所有台阶法施工中，开外下半断面时要求做到以下几点：

1、下班断面的开挖应在上班断面初期支护基本稳定后进行，或采用其他有效措施确保初期支护体系的稳定性；采用单侧落底或双侧交错落底，避免上部初期支护两侧同时悬空；又如，视围岩状况严格控制落底长度，一般采用1—3米，并不得大于6米

2、下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按规定做初期支护

3、量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部位移值，当发现速率增大，应立即进行底（仰）供封闭，或缩短进尺，加强支护，分割掌子面等

分部开挖法可分为三种变化方案：

台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑发。

台阶分部开挖法特点：

1、由于由于核心土支顶工作面，增加了围岩稳定，故上台阶可以延长一些，从而减少了对下台阶的干扰

2、施工速度慢，分块多不利于通风。适用：土质易坍塌的软弱围岩小型施工机具条件。

单侧壁导坑法特点：

将大跨度断面分割成小跨度，便于施工，适用：断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。 双侧壁导坑法特点：使跨度变更小，增加稳定性，断面分块多，扰动大，每块都是在开挖后立即各自闭合，所以在施工中间

适用：当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差

常用的掘进方式有：钻眼爆破掘进、掘进机掘进、人工掘进三种形式

上下导坑先拱后墙法：优点：

有拱圈保护，安全，有两个导坑，通风，排水，运输条件较好。缺点：两个导坑增加了造价，边墙需要开挖马口，干扰大，速度慢。

特殊地质地段隧道施工，以先治水、短开挖，弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进为指导原则

钻眼爆破：适用于坚硬、次坚石质隧道

钻眼工具：风动凿岩机，液压凿岩机

膨胀土围岩的基本特性：1、膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初始应力；2、膨胀土中有各种形态发育的裂隙，形成土体的多裂隙性；3、膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应

膨胀土围岩对隧道施工的危害：1、围岩裂缝；2、坑道下沉；3、围岩膨胀突出和坍塌；4、底膨5、衬砌变形和破坏

膨胀土围岩的隧道施工要点：1、加强调查、量测围岩的压力和流变；2、合理选择施工方法；3、防止围岩湿度变化；4、合理进行围岩支护

溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种

岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有引、堵、越、绕四种

发生塌方的主要原因：1、不良地质及水文地质条件；2、隧道设计考虑不同；3、施工方法和措施不当；4、施工组织管理不到位

预防坍方的施工措施：先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤测量的施工方法

隧道坍方的处理措施：1、隧道发生坍方，应及时迅速处理，处理时必须详细观测坍方范围。形状，坍穴的地质构造，查明坍方放生的原因和地下水活动情况；2、处理坍方应先加固未坍塌地段、防止继续发展；3、处理坍方的同时，应加强防排水工作；4、坍方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强；5、采用新奥良施工的隧道条件或有条件的隧道，坍方后要加设量测点，增加量测频率，根据量测频率，根据量测信息及时研究对策，浅埋隧道，要进行地表下沉量测

隧道穿越松散地层应减少对围岩的扰动，一般采取先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭的施工原则，必要时可采用超前注浆改良地层和控制地下水等措施。主要施工方法有：1、超前支护（1、超前锚杆或超前小钢管 2、超前管棚法）；2、超前小导管预注浆；3、降水、堵水

流砂宜采取以下措施进行治理：1加强调查，指定方案；2、因地制宜、综合治水；3、先护后挖，加强支护；4、尽早衬砌，封闭成环

隧道内岩爆的特点：1、岩爆在未发生前并无明显预兆；2、岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，议案呈中厚边薄的不规则片状，块状大小多呈几平方厘米长宽的薄片，个别的达几十平方厘米长宽；3、岩爆放生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距离新开挖工作面较远处

防治岩爆发生的措施主要有两种：一是强化围岩，二是弱化围岩

瓦斯放出的类型：渗出、喷出、突出，第一种发出量最大

防止瓦斯事故的措施：1、隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦斯探测方法，并制定瓦斯稀释措施，防爆措施和紧急机缘措施等；2、隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采取全断面开挖，因其工序简单、面积大、通风好、随掘进随衬砌，能够很快缩短煤层的瓦斯放出时间和缩小围岩暴露面，有利于排除瓦斯；3、加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法；4、洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在规定范围以下；5、开挖工作面风流中和电动机附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.5%，必须停工，停机，撤出人员，切断电源，进行处理；6、瓦斯隧道必须加强通风，防止瓦斯积聚；7、如开挖进入煤层，瓦斯排放量较大，使用一般的通风手段难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆；8、采用防爆措施

光面爆破是指爆破后断面轮廓整齐，超挖和欠挖符合规定要求爆破，其主要标准是：1、开挖轮廓成型规则，岩面平整；2、岩面上保存50%以上孔痕，并无明显的爆破裂缝；3、爆破后围岩壁上无危石

影响爆破的因素：1、岩石介质的爆破特性对爆破效果的影响；2、爆破参数与工艺对爆破效果的影响；3、自由面得大小与数量；4、最小抵抗线与孔密集系数的大小对爆破的影响

洞口段的施工方法：

洞口段：指隧道开挖可能给地表造成不良影响的隧道范围的隧道范围，洞口段特点：覆盖线，地质条件差，地表水汇集，施工难度大洞口施工段注意事项:1、先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土，山坡块石；2、避开雨雾，天气施工；3、不得采用深眼大爆破成集中药包爆破开挖边仰坡

进洞法：

1、全断面进洞法，适用于岩石为Ⅰ或Ⅱ级围岩，初始10—20米区段的开挖，按爆破

2、台阶法进洞，围岩Ⅲ—Ⅳ级，爆破进尺1，5—2.5米，系统锚杆和网喷支护必要时设置钢拱架2、围岩Ⅴ—Ⅵ级时要求格外慎重进洞，进尺控制在0.5—1.0米，尽量不爆破而用反铲等机械挖掘采用管棚钢屋架支护且应作整体式钢筋混凝土衬砌明洞法：在明洞保护下进洞，安全性增加，同时造价也增加，基岩进洞法（环心开挖留核心土法、侧壁导坑法、下导坑法）