第1章緒論全套PPT課件CONTENTS1.2

隧道的分類和應用1.1

概述1.3

隧道建筑物的組成部分12341.4隧道施工方法簡介1.1概述

隧道：通常是指修建在地層中的地下通道等工程建筑物，被廣泛應用于公路、鐵路、礦工、水利、市政和國防等方面。中國幅員遼闊，又是多山的國家，并且隨著我國城市化進程的進一步加快，需要大量建設地下交通、停車場、體育文化和地下商業等，因此，鐵路隧道建設任務極其艱巨、復雜，也因此具有廣闊的市場與發展前景。1.2隧道的分類和應用

1.隧道的分類（1）依所處地質條件：土質隧道、石質隧道；（2）依隧道的長度：短隧道、中長隧道、長隧道、特長隧道；（3）依所在的位置：山嶺隧道、水底隧道和城市隧道；（4）依埋置的深度：淺埋隧道和深埋隧道；（5）依照它的用途：交通隧道、水工隧道、市政隧道和礦山隧道。1.2隧道的分類和應用

2.隧道的應用1）交通隧道交通隧道是提供交通運輸和人行的通道，以滿足交通線路暢通的要求，一般包括鐵路隧道、公路隧道、水底隧道、地下隧道、航運隧道、人行地道。2）水工隧道水工隧道是水利工程和水力發電樞紐的重要組成部分，一般包括引水隧道、排水隧道、導流隧道或泄洪隧道、排沙隧道。

1.2隧道的分類和應用

3）市政隧道市政隧道指安置各種市政設施、改善人居環境、合理運用地下空間的洞室，通常包括給水隧道、污水隧道、管路隧道、線路隧道、人防隧道。4）礦山隧道在礦山開采中，常設一些為采礦服務的隧道，從山體以外通向礦床，并將開采的礦石運出來，包括運輸巷道、給水隧道、通風巷道。

1.3隧道建筑物的組成部分

隧道一般由主體結構物、附屬結構物兩大部分構成，并充分利用巖土地層的固有性質，達到最優修建隧道的目的。隧道主體結構物主體結構物由圍巖和支護結構共同組成，用來保持巖體的穩定和隧道在使用中的安全。

圍巖是指隧道周圍由于開挖引起擾動的巖體；支護是指為維護隧道（長期）穩定所施作的人工構筑物。永久性支護結構稱為襯砌。支護結構又包括初期支護和二次襯砌。1.3隧道建筑物的組成部分

2.隧道附屬結構物為了使隧道能夠正常使用，保證車輛安全通行，還要設置一些附屬結構物來配合。其中包括：隧道通風建筑物、安全避讓設備、避難救援通道、防排水設備、照明設施和電力及通行信號設備等。隧道附屬結構物是為運行管理、維修養護、給水排水、供需發電、通風照明、通信、安全而設置的，并與隧道主體結構物一同構成隧道永久性建筑物。1.3隧道施工方法簡介

當前隧道施工方法有礦山法、明挖法、掘進機法、盾構法、沉管法等。礦山法礦山法仍然是我國目前應用最廣、最成熟的山嶺隧道修建方法，施工時嚴格按照鉆孔→裝藥→爆破→通風→出渣的順序。明挖法明挖法是在露天的路塹地面上，或是從地表向下開挖的基坑內，先修筑襯砌結構物，然后敷設外貼式防水層，再回填覆蓋土石。多用于地下鐵道、城市市政隧道、山嶺隧道等埋深淺但難以暗挖的地段。1.3隧道施工方法簡介

3.掘進機法巖石隧道掘進機法（TunnelBotingMachine簡稱TBM）是利用巖石隧道掘進機在巖石底層中暗挖隧道的一種施工方法。4.盾構法盾構法（Shield）應用于軟土、流沙、淤泥等特殊地層。盾構既能起防護開挖初期的土體、保證作業人員和機械設備的安全作用，同時又能夠承受來自地層的壓力，防止地下水或流沙的入侵。1.3隧道施工方法簡介

5.沉管法沉管法是將預制好的隧道管段拖行浮運到隧址，沉入基槽并進行水下連接，從而形成隧道。Thanks！第2章隧道構造認識第2章隧道構造認識隧道結構由主體建筑物和附屬建筑物兩部分組成。主體建筑物是為了保持隧道的穩定、保證行車的安全運行而修筑的，它由洞身襯砌和洞門組成。在洞口容易坍塌或有落石危險時則需要加筑明洞。附屬建筑物是保證隧道正常使用所需的各種輔助設施。例如避車洞、機械通風設施及必要的消防、報警裝置等。CONTENTS2.2

隧道主體建筑2.1

隧道限界與凈空2.3隧道附屬構筑物1232.1隧道限界與凈空1）機車車輛限界：機車車輛限界是指各種機車車輛本身包括裝載以后，其橫截面各部位都不得越出的一條輪廓線。2）鐵路基本建筑限界：鐵路基本建筑限界是指和機車車輛限界相對應而尺寸稍大的一個限界。3）隧道建筑限界比“基本建筑限界”稍大，增大的空間用來安裝洞內通信、信號、照明等設施。2.1隧道限界與凈空2.直線隧道凈空現行鐵路隧道襯砌內輪廓線的具體尺寸是這樣確定的,拱部采用三心圓，俗稱尖拱，它適用于承受以豎向力為主的外荷載，以O1為圓心，R1為半徑，在45°范圍內（用對稱截面的一半）作一弧；第二段弧是以O2為圓心，R2為半徑，幅角取33°51′，如右圖所示通過設定及計算，目前隧道襯砌標準圖使用的一組基本數據：R1=222cm，R2=321cm，a=70cm，b=245cm2.1隧道限界與凈空

2.1隧道限界與凈空

2.1隧道限界與凈空4.由于鐵道技術進步出現的新情況（1）使用掘進機施工，凈空斷面必然為圓形，兩側部分需增寬，可放置需要的設備及改善人員工作和過往的環境。（2）高速鐵路的列車進出洞口和隧道內兩列車交會時都有顯著的空氣動力學效應，隧道斷面必須增大以消除此空氣動力學效應，且要考慮救援、維修等所需要的空間。因此，規定了不同等級鐵路隧道的最小凈空斷面積。2.2.1襯砌類型整體式襯砌整體式襯砌是在坑道內架立拱架模板，用常規方法灌澆混凝土而成。其中，直墻式襯砌適用于地質條件較好的地區。但整體式襯砌工序繁復，支護效果差且不經濟。2.噴錨襯砌1）類型與應用范圍噴錨襯砌由噴射混凝土及錨桿組成，除此之外，也可以和鋼筋網組成噴錨網支護，也可以在噴射混凝土中摻加鋼纖維或聚酯纖維。

2.2隧道主體建筑物它具有支護及時、柔性、密貼等特點，在受力條件上比模筑襯砌優越，對加快施工進度、節約勞力及原材料、降低工程成本等有顯著效果，亦能保證行車安全，應予推廣。2）設計參數應按照規范規定所建議的參數進行設計。3）預留變形4）特殊地段的應用

對于大面積淋水地段、能造成腐蝕及膨脹性地層的地段、嚴寒和寒冷地區凍害地段，不宜采用噴錨襯砌。2.2隧道主體建筑物3.復合式襯砌1）復合式襯砌的組成復合式襯砌是一種新型隧道襯砌形式，由內、外兩層襯砌組合而成。通常稱第一層襯砌為初期支護，第二層襯砌成為二次襯砌。為了提高防水等級，在初期支護與二次襯砌之間鋪設不同類型的防水層。2）復合式襯砌的特點復合襯砌兼有噴錨襯砌和整體式襯砌兩者的優點，是較理想的襯砌類型。它能充分發揮圍巖的自承能力，并能充分利用襯砌材料的抗壓強度，從而提高襯砌的承載力。2.2隧道主體建筑物3）復合式襯砌的參數根據規范進行設計4）預留變形規定采用工程類比法確定；當無類比資料時，可按規范所規定先設定預留變形量再在施工過程中通過量測予以修正。4.對設置襯砌的其他規定（1）對于有順層滑動可能以及施工坍塌產生圍巖松動、滑移等情況而引起明顯偏壓的地段，應采取設置地面錨桿、抗滑樁或支擋結構等措施。2.2隧道主體建筑物（2）地質條件較差，洞口應設置洞口段襯砌或加強襯砌。（3）在洞身地質條件變化地段，圍巖較差地段的襯砌及偏壓襯砌應適當向圍巖較好的地段延伸，以起過渡作用。（4）單線Ⅳ～Ⅵ級圍巖、雙線Ⅲ～Ⅵ級圍巖地段，巖層一般受地質構造影響嚴重，故均應采用曲墻有仰拱的襯砌。（5）不設仰拱，又無底板的石質隧道，應施作底板。隧道底板所處巖石經常會軟硬不均，為保證底板設計的最小厚度，底板施作前，要求將隧道底虛渣、雜物、積水等清除干凈，并應采用混凝土找平。（6）在洞身有明顯的硬軟地層分界處，應設置變形縫。2.2.2隧道洞門結構洞門及其應用洞門是隧道洞口用圬工砌筑并加以建筑裝飾的支擋結構物。它聯系襯砌和路塹，是整個隧道結構的主要組成部分，也是隧道進出口的標志。洞門的作用：其一是支擋，即支擋隧道洞口正面仰坡和路塹邊坡，攔截仰坡上方的小量剝落、掉塊、保持仰坡和邊坡的穩定，并保證洞口線路的安全；其二是防排水，將坡面匯水引離隧道。2.2隧道主體建筑物2.洞門類型及適用條件洞門類型適用條件端墻式洞門當地質狀況良好，切削后的巖體基本穩定，側壓力小時翼墻式洞口當洞口地質較差，山體縱向推力較大時，可進行設置柱式洞門當地質狀況差，洞口縱向自然坡度陡，難以設置翼墻時用之；洞口處于需要美化的地點時，也可使用。臺階式洞口當洞口線路和地形等高線斜交時，必然一側開挖高度很大，喇叭口式洞門高速鐵路隧道，為減緩高速列車的空氣動力學效應，對單線隧道，一般設喇叭口洞口緩沖段斜交洞口解決因線路和等高線斜交而洞口一側開挖邊仰坡偏高的措施，除臺階式洞門外，還可使用斜交洞口。2.2隧道主體建筑物3.新型洞門新型洞口的使用條件建議如下：（1）直切式洞口適用于洞口山體坡度較陡或距離城市較近或有風景要求的隧道。（2）倒切式洞口適用于洞口巖層穩定、整體性好、洞口山體坡度很陡或峭壁巖體處的隧道。（3）正切式洞口適用于洞口山體坡度較緩或距離城市較近或有風景要求或橋隧相連地段的隧道。（4）如果洞口山體坡度很緩，且洞口外有路塹邊坡時，可以考慮采用弧形擋墻式，使弧形擋墻與路塹邊坡有機連接。2.2隧道主體建筑物（5）不同的洞口形式可以采用不同的排水形式。直切、正切式隧道洞口采用加檐形或喇叭口形排水形式，倒切式隧道洞口最好采用喇叭口形排水形式，弧形擋墻式隧道門采用加檐形排水形式。2.2.3明洞明洞是隧道的一種變形，主要使用在如下場合：洞頂覆蓋層薄，難以用鉆爆法暗挖修建隧道的地段；受坍方、落石、泥石流等威脅的地段；鐵路、溝渠等必須在線路上方通過，且又不適宜做暗洞或立交橋時。拱式明洞在不同地形情況下，明洞有四種亞型，為路塹式對稱型、路塹式偏壓型、半路塹式偏壓型、半路塹式單壓型。2.2隧道主體建筑物2.棚式明洞1）蓋板式明洞蓋板式明洞由內墻、外墻及鋼筋混凝土蓋板組成簡支結構。2）剛架式明洞當地形狹窄，山坡陡峻，基巖埋置較深而上部地基穩定性差時，為了使基礎置于基巖上且減小基礎工程，可采用剛架式外墻。3）懸臂式棚洞對穩定而陡峻的山坡，外側地形難以滿足一般棚洞的地基要求，且落石不太嚴重時，可修建懸臂式棚洞。2.3隧道附屬構筑物避車洞避車洞交錯設置在隧道兩側邊墻上，大避車洞之間設置小避車洞。2.電纜槽通信、信號電纜可設在一個電纜槽內，并必須和電力電纜分槽敷設。電纜槽蓋板頂面要與避車洞底面或道床頂面平齊，當電纜槽與水溝同側并行時，應與水溝蓋板平齊。3.其他設施同時修建相鄰雙孔隧道時，應按照規定在相鄰雙孔隧道之間設置供巡查、維修、救援等使用的行人和行車橫通道。Thanks！第3章圍巖分級與圍巖壓力CONTENTS3.2圍巖壓力3.1

圍巖分級123.1圍巖分級圍巖是隧道周圍由于開挖引起擾動的巖體，即隧道開挖后其周圍產生應力重分布范圍內的巖體。圍巖分級是指根據巖體完整程度和巖石強度等指標將無限的巖體序列劃分為具有不同穩定程度的有限個類別，即將穩定性相似的一些圍巖劃歸為一類，將全部的圍巖劃分為若干類。3.1.1圍巖分級的目的圍巖分級的目的是，作為選擇施工方法的依據，是進行科學管理及正確評價經濟效益、確定結構上的荷載（松散荷載）、確定襯砌結構的類型及尺寸、制定勞動定額、制定材料消耗標準等的基礎。隧道圍巖分級是評定圍巖性質、判斷隧道圍巖穩定性，作為選擇隧道位置、支護類型的依據和指導安全施工。3.1.2圍巖的分級方法目前國內外圍巖的分級方法，考慮上述三大基本要素，按其性質主要分為如下幾種。1.以巖石強度或巖石的物性指標為代表的分級方法1）以巖石強度為基礎的分級方法2）以巖石的物性指標為基礎的分級方法2.以巖體構造、巖性特征為代表的分級方法1）泰沙基分級法2）以巖體綜合物性為指標的分級方法3.1.2圍巖的分級方法3.與地質勘探手段相聯系的分級方法1）按彈性波（縱波）速度的分級方法2）以巖石質量為指標的分級方法—RQD方法4.組合多種因素的分級方法圍巖分級的發展趨勢，分級的重點應放在巖體的研究上，分級指標更趨定量化，要有明確的工程對象和工程目的，宜逐漸定量化。3.2圍巖壓力圍巖壓力的概念圍巖壓力是指引起隧道圍巖和支護的變形及破壞的作用力，既包括由地應力引起的圍巖應力，又包括圍巖變形受到支護的約束而作用在支護結構上的作用力。從狹義上講，圍巖壓力是指圍巖作用在支護上的壓力。（1）坑道開挖前巖體中的原始應力狀態。坑道開挖前，巖體是一個處于平衡狀態的半無限體，在僅有重力作用下，其中任一深度處一點的應力狀態。（2）坑道開挖后圍巖的應力狀態。由于坑道的開挖，破壞了原來的平衡狀態，使靠近坑道周邊部分圍巖的應力狀態發生了變化，同時產生了位移，直至達到新的平衡狀態。3.2圍巖壓力2.圍巖壓力的客觀表現無支護的坑道，往往有巖塊掉落或從坑道周邊彈出，局部坍塌，圍巖內擠，坑道底部鼓起，甚至全部垮坍。有支護的坑道，則會有支護破裂，變形，倒坍等。3.水平坑道中圍巖壓力的種類在水平坑道中，圍巖壓力一般可歸納為三類，即：垂直壓力，側壓力，底壓力。其分布可假定為規則（均勻分布）的，實際上往往是不規則的，當地形變化較大或坑道兩側山體的高差很大時，則要根據實際情況進一步分析。3.2圍巖壓力4.圍巖壓力的影響因素（1）內因：圍巖的地質條件（2）外因：

時間因素。不論何種圍巖，在坑道開挖后的暴露時間越短越好。坑道的尺寸與形狀因素。圍巖壓力是隨著坑道的尺寸增大而增大的。坑道的埋深因素支護因素爆破因素超挖回填因素3.2圍巖壓力5.確定圍巖壓力的方法代入公式計算深埋隧道與淺埋隧道的分界埋深和鐵路隧道實際坍方體統計平均高度；判斷為淺埋或深埋；代入相應的公式求得側壓力、水平均布壓力圍巖壓力。Thanks！第4章隧道施工準備和施工量測第4章隧道施工準備和施工量測隧道施工包括修建隧道的施工方法、施工技術和施工管理。在隧道施工前，應做好施工準備和施工測量放樣工作，即應做好現場調查研究，核對設計文件和編制隧道施工組織設計等工作。CONTENTS4.2隧道施工監控量測4.1

隧道施工準備4.3監控量測數據處理及應用1234.1隧道施工準備1.隧道前準備工作進行隧道施工前的現場調查研究。其中主要包括水源、當地氣候、地質和施工條件調查、施工后對地表和地下建筑物的影響、施工運輸和交通運輸便道的比選、經濟生活和當地風俗習慣等方面進行調查。4.1隧道施工準備2.施工單位應全面熟識和核對設計文件1）現場核對設計文件。應根據規定對隧道工程進行全面系統的核對，其中主要包括了解隧道方案的選定及設計經過、環境保護措施是否恰當、排水系統和設施的布置與地形地貌相適應等。4.1隧道施工準備2）現場交接和核對測量樁（1）隧道測量控制點、施工測量用的水準點及基準點，并進行復核。（2）隧道進洞依據的樁橛：每個洞口應有中線投點樁和兩點以上后視樁橛，并設有兩個水準基點，作為隧道進口的依據。（3）主要的中線測量樁，其方法和坐標均應進行復測和驗算，兩端洞口和輔助坑道的水準基點應聯測一次，查對是否達到精度要求。4.1隧道施工準備3.編制實施性施工組織設計一般應以一座隧道為單位（或一個洞口）進行編制實施性施工組織設計。編制內容應包括總說明書、施工方法、工區劃分、洞口場地布置圖、施工進度圖、施工計劃圖、工程數量表、人員安排和勞動組織計劃、施工機具設備計劃、主要材料計劃、大堆材料數量和運量計劃、臨時工程計劃、洞口有關工程、施工技術措施、電力和運輸，以及安全、質量、環保、技術、節約等主要措施。4.2隧道施工監控測量隧道現場監控量測包括隧道施工階段與營運階段控制測量和監控量測。控制測量主要目的是檢查隧道施工階段或竣工驗收后的隧道中線和凈空斷面的位置尺寸是否能符合設計要求。監控量測解決的問題是在隧道施工階段和營運階段，使用各種量測儀表和工具對圍巖變化情況及支護結構的工作狀態進行量測，及時提供圍巖穩定程度和支護結構可靠性的全信息，預見事故和險情，作為調整和修改支護設計的依據，并在復合式襯砌中，依據測量結果確定二次襯砌施作的時間，以達到監控隧道圍巖和支護結構的變位與應力不超過設計標準。4.2.1一般規定（1）監控量測設計應包括監控量測項目，測點布置原則、監控量測斷面及監控量測頻率，監控量測控制基準的確定。（2）施工單位應配置專業的監控量測人員和設備。（3）現場監控量測工作應包括以下主要內容：現場情況的初始調查，編制實施細則，布設測點并取得初始監測值，現場監控量測及分析，提交監控量測成果。（4）監控量測實施細則應經監理單位、建設單位批準后實施，進行誤差控制并進行嚴格審核且監控量測系統應可靠耐久，同時監控量測方應與施工方法緊密配合。4.2.2計劃規定隧道監控、量測計劃隧道現場監控量測計劃，即測試方案和實施計劃，應根據隧道的工程地質、水文地質、地形條件、支護類型和參數、施工方法及其他有關條件進行制訂。2.隧道現場量測計劃的重要內容（1）現場量測的主要手段、量測儀表和工具及其選用、量測項目及方法的確定。（2）施測部位和測點布置及測量人員組織。（3）測試方案和實施計劃的測定。（4）量測數據處理與應用、量測管理等。4.2.3目的與任務量測目的1）提供監控設計的依據和信息，從而掌握圍巖力學形態的變化和規律并通過掌握支護的工作狀態信息并及時反饋，指導施工作業。2）預報及監視險情，用于做出工程預報，確定施工對策和措施并監視險情，以確保施工安全。3）校核地下工程理論計算結果，完善工程類比法，提供參考指標并積累經驗資料。4）隧道工程營運期間監控量測手段，掌握隧道內的安全情況并在緊急情況出現時及時進行補救。4.2.3目的與任務2.量測任務（1）通過對圍巖與支護的觀察和動態量測，以達到合理安排隧道施工程序、日常施工管理、確保施工安全、修改設計參數和積累資料。（2）通過對圍巖和支護的變位、應力量測，掌握圍巖和支護的動態信息并及時反饋，修改支護系統設計，指導施工作業和管理等。（3）經量測數據的分析處理與必要的計算和判斷后，進行預測和反饋，以保證施工安全和隧道圍巖及支護襯砌結構的穩定。（4）對已有隧道工程的量測結果，可以分析和應用到其他類似工程中，作為指導復合式襯砌設計和施工的重要依據。4.2.4內容與方法項目的選擇監控量測應根據圍巖條件、隧道工程規模、支護類型和施工方法等來選擇測試項目。必測項目在使用噴錨構筑法施工時必須進行。選測項目應根據工程規模，地質條件，隧道開挖方法及其他特殊要求，有條件的進行。4.2.4內容與方法項目的選擇1）必測項目監控量測項目常用量測儀器備注洞內、外觀察現場觀察、數碼相機、羅盤儀拱頂下沉水準儀、鋼掛尺或全站儀凈空變化收斂計、全站儀地表沉降水準儀、銦鋼尺或全站儀隧道淺埋段拱腳下沉水準儀或全站儀不良地質和特殊巖土淺埋段隧道拱腳位移水準儀或全站儀不良地質和特殊巖土淺埋段隧道4.2.4內容與方法2）選測項目監控量測項目常用量測儀器圍巖壓力壓力盒鋼架內力鋼筋計、應變計噴混凝土內力混凝土應變計二次襯砌內力混凝土應變計、鋼筋計初期支護與二次襯砌間接觸壓力壓力盒錨桿軸力鋼筋計圍巖內部位移多點位移計隧底隆起水準儀、銦鋼尺或全站儀爆破振動振動傳感器、記錄儀孔隙水壓力水壓計水量三角堰、流量計縱向位移多點位移計、全站儀4.2.5監控量測斷面及測點布置原則為了判定隧道施工的坑道開挖對地面的影響程度和范圍，以及評判支護效果，地表下沉量測其為重要，是必不可少的必測項目。地表下沉測量在隧道未開發前就可進行測試，因此地表下沉量測可獲得開挖過程中全位移曲線。而洞內測量僅能獲得全位移曲線的一部分，開挖前給及開挖瞬間變化洞內量測是無法取得的。4.2.5監控量測斷面及測點布置原則布置原則：1.地表沉降測點縱向間距應符合以下要求：2.地表沉降測點橫向間距宜為2～5m。在隧道中線附近測點應適當加密，隧道中線兩側量測范圍應不小于H0+B，其測點布置如圖所示。建（構）筑物對地表沉降有特殊要求時，量測間距應適當加密，范圍應適當加寬。隧道埋深與開挖寬度B、高度H縱向測點間距/m2B＜H0≤2（B+H）15～30B＜H0≤2B10～15H0≤B5～104.2.5監控量測斷面及測點布置原則布置原則：3.（1）拱頂下沉測點和凈空變化測點應布置在同一斷面上，監控量控制面的要求如下表

（2）當隧道跨度較大時，應結合施工方法在拱部增設測點選測項目量測斷面及測點布置應考慮圍巖代表性、圍巖變化、施工方法及支護參數的變化。監控量測斷面應在相應的段落施工初期優先設置，并及時開展量測工作。而且不同斷面的測點應布置在相同的部位，測點應盡量對稱布置。圍巖級別斷面間距/mⅤ～Ⅵ5～10Ⅳ10～30Ⅲ30～504.2.6監控量測頻率必測項目監控量測頻率應根據測點距開挖面的距離及位移速度分別按下表進行確定。監控測量斷面距離開挖面距離/m監控量測頻率（0～1）B2次/天（1～2）B1次/天（2～5）B1次/（2～3）天＞5B1次/周按距開挖面距離確定的監控量測頻率4.2.6監控量測頻率當出現不良地質情況時，應加大頻率。按位移速度確定的監控量測頻率位移速度/（mm/d）監控量測頻率≥52次/天1～51次/天0.5～11次/（2～3）天0.2～0.51次/3天＜0.21次/周4.2.7監控量測方法洞內外觀察（1）洞內觀察開挖工作面觀察。應在每次開挖后進行，及時繪制開挖工作面地質素描圖、數碼成像。填寫開挖工作面地質狀況記錄表，并與勘察資料進行對比。已施工地段觀察。應記錄噴射混凝土、錨桿、鋼架變形和二次襯砌等的工作狀態。4.2.7監控量測方法（2）洞外觀察重點應在洞口段和洞身淺埋段，并應記錄地表開裂、地表變形、邊坡及仰坡穩定狀態、地表水滲漏情況，同時還應對地表建（構）筑物進行觀察。4.2.7監控量測方法2.變形監控量測變形監控量測可采用接觸量測或非接觸量測方法。隧道凈空變化量測可采用收斂計或全站儀通過自由設站或固定設站進行量測；拱頂下沉量測可采用精密水準儀和銦鋼掛尺或全站儀通過自有設站或固定設站進行量測。3.應力、應變監控量測4.接觸壓力量測5.爆破震動監控量測6.孔隙水壓和水量監控量測4.3監控量測數據處理及應用監控量測數據取得后，應及時進行校對和整理，同時應注明開挖方法和施工工序以及開挖面距監控量測點距離等信息。監控量測數據分析一般采用散點圖和回歸分析方法。信息反饋應以位移反饋為主，主要依據時態曲線的形態對圍巖穩定性、支護結構的工作狀態、對周圍環境的影響程度進行判定，驗證和優化設計參數，指導施工。應確保監控量測信息傳遞渠道暢通、反饋及時有效。4.3.1量測數據散點圖和曲線（1）當位移-時間關系趨于平緩時，應進行數據處理和回歸分析，預測可能出現的最大位移值和掌握位移變化速度的規律。（2）當位移-時間關系曲線出現反彎點時，則表明圍巖和支護已呈不穩定狀態，此時應密切監視圍巖動態，及時采取加厚噴層、加密或加長錨桿、加強鋼架等加固措施，必要時應立即暫停開挖并進行支護處理。4.3.1量測數據散點圖和曲線（3）根據位移-時間曲線的形態來判斷圍巖穩定值的標準。巖體的變形曲線可以分為三個區段。①基本穩定區段。主要標志是變形速率不斷下降，即d2u/dt2＜0，稱為一次蠕變區，表示圍巖趨于穩定，其支護結構是安全的。②過渡區段。變形速率較長時間保持不變，即d2u/dt2＝0，稱為二次蠕變區，應發出警告，及時調整施工程序，加強支護系統的剛度和強度。4.3.1量測數據散點圖和曲線③破壞區段。變形速率逐漸增加，即d2u/dt2＞0，稱為三次蠕變區，曲線出現反彎點，表示圍巖已達到危險狀態，必須立即停工加固。在評價圍巖穩定程度時應根據隧道工程的具體情況，采用上述三種判別標準進行綜合分析，并反饋于設計與施工應用中，這樣比較符合實際。4.3.2監測數據分析與反饋應用地質預報2.周邊位移的分析與反饋應用3.圍巖位移及松動區段分析與反饋4.錨桿軸力量測數據分析與反饋5.圍巖壓力分析與反饋應用6.噴層應力分析與反饋應用7.淺埋隧道地表下沉分析與反饋8.圍巖聲波速度分析與反饋4.3.3圍巖穩定性的綜合判別根據經驗方法進行反饋根據位移量測值或預計最終位移值來判斷應將變形管理等級表中以2/3最大允許位移作為施工管理控制標準2.根據位移變化速度來判斷針對一般隧道凈空變化和拱頂下沉量測而言：（1）變形急劇增長階段：變形速度大于5mm/d時；（2）變形緩慢增長階段：變形速度由5mm/d變為0.2；（3）基本穩定階段：變形速度小于0.2mm/d時。4.3.3圍巖穩定性的綜合判別3.根據圍巖位移時態曲線判斷即根據巖體的變形曲線的三個區段進行分析，如前所述（基本穩定區段、過渡區段、破壞區段）。4.3.4隧道施工監控量測管理隧道施工監控量測組織2.監控量測信息反饋及工程對策3.監控量測驗收資料Thanks！第5章山嶺隧道洞身開挖施工方法CONTENTS5.2隧道洞身爆破開挖方法5.1

山嶺隧道洞身基本開挖方法5.3隧道開挖出渣運輸1235.1山嶺隧道洞身基本開挖方法

山嶺隧道洞身開挖方法，一般有礦山法（又稱鉆爆法）和掘進法。山嶺隧道洞身開挖方法的選擇，主要根據工程地質條件、水文地質條件、圍巖級別及埋深大小、隧道斷面形狀、尺寸、長度、襯砌類型、隧道的使用功能、施工技術條件、施工技術水平及工期要求等因素綜合考慮研究確定。5.1.1隧道開挖施工基本概念隧道開挖施工方法5.1.1隧道開挖施工基本概念2.隧道工程設計與施工兩大理論（1）傳統的“松弛荷載理論”：穩定的巖體有自穩能力，對隧道不產生荷載；而不穩定的巖體則可能產生坍塌，需要用支護結構予以支撐巖體荷載，這樣作用在支護結構上的荷載就是圍巖在一定范圍內由于松弛并可能塌落的巖體的重力。（2）現代的“巖承理論”：隧道圍巖穩定顯然是巖體自身有承載自穩能力，不穩定圍巖喪失穩定是具有一個過程的，如在這個過程中提供必要的支護或限制，則圍巖仍然能夠保持穩定狀態。5.1.1隧道開挖施工基本概念3.影響圍巖穩定性的因素（1）外在因素。例如隧道設計尺寸、埋深、開挖方法、支護措施等。（2）內在因素地應力因素。在有很高的初始應力存在的情況下，在實際開挖過程中由于擾動過大造成過于集中的應力會使圍巖的變形量值很大甚至超過其該承受的量值從而造成圍巖穩定性的喪失以及變性破壞加劇。5.1.1隧道開挖施工基本概念地下水作用。通過靜水壓力所產生的潤滑作用，地下水分布情況軟化作用，地下水活動引起的泥化作用一系列作用致使圍巖的強度降低。圍巖的結構特征和性質。巖體結構面的存在降低了巖體的整體強度，增大了局部巖體的變形性能和流變特性，增加了巖體的不均勻性，降低了巖體的宏觀連續性，造成局部應力集中等。5.1.1隧道開挖施工基本概念4.開挖方法的比選1）明挖法具有開挖工序簡單、作業面寬敞、管理方便、開挖效率高及運輸方便等特點，但前提是各方面要求允許的條件下進行。2）蓋挖法分為三種：蓋挖逆作法、蓋挖半逆作法、蓋挖順作法。能夠最大限度地減少對交通的干擾，在開挖達到一定深度時應先恢復地面暢通后再繼續向下開挖，此法適用于車站的情況較多。5.1.1隧道開挖施工基本概念3）暗挖法在城市中的隧道開挖，由于特殊環境的限制使得不能夠用明挖法進行開挖的地方，就可以采用暗挖法。5.1.1隧道開挖施工基本概念4）開挖方法對比暗挖法（淺埋暗挖法）與上面的明挖法以及蓋挖法相比較具有許多的優點：（1）適用范圍廣，能夠適用于各種地下水條件和地質條件。（2）滿足各種變化斷面（過渡段面等）和斷面形式（單線、多線及雙線等），靈活度高。（3）能夠通過分部開挖以及輔助施工方法來有效地控制地表下沉和坍塌。5.1.1隧道開挖施工基本概念（4）跟明挖法相比，可以較少大量拆遷，減輕對人類活動及地面交通的影響。（5）從綜合效益出發，暗挖法是一種比較經濟的開挖方法。從上面的對比分析可以看出：淺埋暗挖法在城市復雜環境條件下的大跨隧道開挖中應用較為合理、可行。5.1.2山嶺隧道洞身開挖施工方法礦山法是以木或鋼構件作為臨時支撐，待隧道開挖后成型的，逐步將臨時支撐撤換下來，而代之以整體式襯砌作為永久性支護的施工方法。2.新奧法它是以既有隧道工程經驗和巖體力學的理論為基礎，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護的手段，通過監測控制圍巖的變形，便于充分發揮圍巖自承能力的施工方法。5.2隧道洞身爆破開挖方法采用爆破開挖和用鋼木構件支撐的施工方法稱為傳統的礦山法。礦山法施工能適應山嶺隧道的大多數地質條件，尤其在不便于采用錨噴支護的地質條件時，用于處理坍方也很有效。5.2.1隧道洞身爆破開挖施工程序及基本原則1.隧道洞身爆破開挖施工程序5.2.1隧道洞身爆破開挖施工程序及基本原則2.隧道洞身爆破開挖施工的基本原則1）少擾動。少擾動是指在進行隧道開挖時，要盡量減少對圍巖的擾動次數，強度、范圍和持續時間。2）早支撐。早支撐是指開挖坑道后應及時施工臨時構件加以支撐，使圍巖不致因變形松弛過度而產生坍塌失穩，并能承受圍巖松弛變形產生的壓力——早期松弛荷載。5.2.1隧道洞身爆破開挖施工程序及基本原則3）慎撤換。慎撤換是指拆臨時支撐而代之以永久性模筑混凝土襯砌時應慎重，即要防止在撤換過程中圍巖坍塌失穩。4）快襯砌。快襯砌指拆除臨時支撐時要及時修筑永久性混凝土襯砌，并使其能盡早參與承載工作。5.2.2洞身開挖施工順序和基本要求洞身開挖施工順序1）先墻后拱法（又稱為順作法）它通常是在隧道開挖后成形后，再由下至上施作模筑混凝土襯砌。2）先拱后墻法（又稱逆作法）它是先將隧道上部開挖成形并施作拱部襯砌后，在拱圈的掩護下再開挖下部并施作邊墻襯砌。洞身開挖順序如圖5.2.2洞身開挖施工順序和基本要求2.洞身開挖施工的基本要求（1）洞身開挖施工，互相干擾較大，應注意統一組織和協調。（2）在采用爆破法掘進時，除應注意嚴格控制爆破對圍巖的擾動外，還應盡量減少爆破對支撐的沖擊破壞。（3）洞身開挖隧道施工必須注意安全生產。（4）洞身開挖施工中，開挖應采用對圍巖擾動較小時的開挖方法。（5）隧道開挖斷面不易欠挖。5.2.2洞身開挖施工順序和基本要求3.開挖方法選擇的基本要素1）選擇隧道開挖方法的基本要素施工條件，地質條件，隧道斷面積，埋深，工期，環境條件2）開挖斷面的比選全斷面法、上下臺階法、雙側壁導坑法、CRD法、導洞法、CD法等。應對實際工程地質情況、開挖斷面的形態大小等因素進行綜合的考慮，選擇合適的方法。5.2.3鐵路隧道洞身基本開挖方法施工方法示意圖重要指標比較適用條件沉降工期防水初期支護拆除量造價全斷面法地層好，跨度≤8m一般最短好無低正臺階法地層較差，跨度≤12m一般短好無低正臺階環形開挖法地層差，跨度≤12m一般短好無低單側壁導坑法地層差，跨度≤14m較大較短好小低雙側壁導坑法小跨度，連續使用可擴大跨度大長效果差大高5.2.3鐵路隧道洞身基本開挖方法全斷面一次開挖法優點：（1）施工工序較少，互相干擾較少，便于施工組織與管理。

（2）開挖工作面較大，鉆爆施工效率較高，可以采用深眼爆破的方法加快掘進速度。（3）道坑空間較大，便于采用先進大型機械設備，實現綜合機械化施工，從而可以提高勞動生產率：勞動條件好，可以減輕工人勞動強度，降低工程造價，施工速度快，質量好，是今后發展的對象。注意事項：加強地質的調查和各種輔助作業和設備的管理，加強操作人員的培訓和管理。5.2.3鐵路隧道洞身基本開挖方法2.臺階開挖法優缺點：（1）臺階開挖法具有較大的工作空間和較快的施工速度，但上下部作業有互相干擾影響。

（2）臺階開挖法有利于開挖面的穩定，尤其是上部開挖支護后，下部斷面作業就較為安全，但臺階開挖增加了對圍巖的擾動次數，應注意下部作業對上部穩定性產生的不良影響。注意事項：臺階數不應過多，下部開挖時應注意上部的穩定，應妥善處理上下部斷面的相互干擾問題等。5.2.3鐵路隧道洞身基本開挖方法3.分部開挖法1）單側壁導坑施工順序2）雙側壁導坑施工順序堅持“弱爆破、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”的原則進行施工3）分部開挖法的優缺點（1）分部開挖減少了每個坑道的跨度，有利于增強坑道圍巖的相對穩定性，易于進行局部支護。先行導坑開挖先行導坑支護右側開挖、支護仰拱施工全斷面襯砌5.2.3鐵路隧道洞身基本開挖方法（2）采用導坑超前開挖法，有利于提前探明地質情況，便于及時處理或變更施工手段等。（3）其缺點是分部開挖法作業面較多，各工序相互干擾較大，增加施工組織和管理難度。分部鉆爆掘進，增加了對圍巖的擾動次數，不利于圍巖的穩定。若采用的導坑斷面過小則會使施工速度減慢而影響總工期等。4）注意事項：應注意組織協調，盡量減少對圍巖的擾動而影響其穩定性，盡量減少分部次數，盡可能爭取大斷面開挖，凡下部開挖，均應注意上部支護或襯砌結構的穩定性。5.2.4隧道洞身爆破開挖隧道洞身爆破開挖基本要求必須先探明隧道工程地質和水文地質情況；斷面不宜久挖；采用先拱后墻程序施工時，下部開挖的厚度及用藥量應嚴格控制，并采取防護措施；合理確定開挖步驟和循環尺寸，隧道洞身爆破開挖，除完整堅硬巖層外，均應做好支撐；開挖斷面尺寸應符合設計要求；巖石隧道洞開挖的爆破，應采用光面爆破或預裂爆破技術，施工中應提高鉆眼效率和爆破效果，降低工料消耗。5.2.4隧道洞身爆破開挖2.巖石隧道洞身施工的掘進方式和選擇原則1）鉆眼爆破掘進鉆研爆破掘進是山嶺隧道工程中最常用的掘進方式，一般只適用于石質隧道。2）機械掘進和人工掘進機械掘進適用于軟巖及土質隧道，人工掘進施工中應做好安全防護措施。3）隧道洞身施工掘進方式選擇原則應根據坑道地質條件、巖體的堅硬程度、圍巖的穩定性、不同的掘進方式對圍巖的擾動程度、支護條件、機械設備能力、經濟性等相關因素進行綜合分析。5.2.4隧道洞身爆破開挖3.隧道洞身開挖鉆爆設計1）鉆爆設計內容鉆爆設計內容有：炮眼的布置、數目、深度和角度，裝藥量和裝藥結構，起爆方法和爆破順序等。2）鉆爆設計圖鉆爆設計圖包括：炮眼布置圖、周邊炮眼裝藥結構圖、鉆爆參數表、主要技術經濟指標及必要的鉆爆設計說明書等。5.2.4隧道洞身爆破開挖4.隧道洞身爆破要求爆破后的斷面符合設計要求和國家規定，方向和坡度應符合設計規定；巖石塊度和堆積狀況應便于運輸。5.2.5鉆眼爆破作業1.鉆眼方法和鉆眼機具（設備）5.2.4隧道洞身爆破開挖

5.2.4隧道洞身爆破開挖

5.2.4隧道洞身爆破開挖

5.2.4隧道洞身爆破開挖3.掘進速度v和掘進尺寸L及開挖面的支撐作用掘進速度v應滿足工期的要求。采用較大的掘進進尺L或較短的循環時間t，均可取得較快的掘進速度v。采用短進尺、多循環掘進，或者采用深進尺、少循環掘進。可在開挖面的支撐作用消失之前即做好支撐或初期支護。5.2.4隧道洞身爆破開挖4.炮眼布置選擇炮眼的步驟：（1）選擇合理的掏槽方式；（2）根據光面爆破要求布置周邊眼及決定周邊眼最小抵抗線的輔助眼；（3）布置底眼；（4）在工作面其余部分均勻布置輔助眼；（5）最后根據工作面實際情況，不斷改進，使之完善。5.2.4隧道洞身爆破開挖斜眼掏槽的優點：適用于各種巖層并獲得較好的掏槽效果；所需掏槽眼數目和單位耗藥量少；槽眼位置和傾角的精確度對掏槽效果的影響較小。其缺點是：鉆眼方向難以掌握，要求鉆眼工具有熟練的技術水平。5.2.4隧道洞身爆破開挖直眼掏槽的優點：便于炮眼垂直于工作面布置，方式簡單；可以實現中深孔爆破；當炮眼深度改變時，掏槽布置可不變，只需調整裝藥量即可；有較高的炮眼利用率；不易崩壞井筒或工作面內的設備和支架。缺點是：需要較多的炮眼數目和較多的炸藥；炮眼間距和平行度的誤差對掏槽效果影響較大，必須具備熟練的鉆眼操作技術。當前國內外快速掘進的坑道，大多采用直眼掏槽和深眼爆破，可以節省大量輔助作業時間。選擇掏槽方式時，要根據具體的施工條件，因地制宜地加以選用。5.2.4隧道洞身爆破開挖（2）輔助眼的布置方法輔助眼的布置主要是指炮眼間距E值和最小抵抗線V值的確定，主要根據巖石軟硬和用藥量的多少，由工地實驗確定。其布置原則可參照后述周邊眼的補助原則進行。（3）周邊孔的布置方法布孔原則：對孔位、孔深和角度偏差都有較高的要求。但周邊眼的布置仍存在一些問題，為解決問題，通常采用光面爆破或預裂爆破。5.2.4隧道洞身爆破開挖5.光面爆破法是指通過正確選擇爆破參數和合理的施工方法，分區分段微差爆破，達到爆破后輪廓線符合設計要求，臨空面平整規則的一種控制爆破技術。與普通爆破法相比的優點：能減少超挖；爆破后成型規整，提高了輪廓質量；爆破后圍巖不產生或很少產生爆破裂縫，支護工作量小，材料消耗小；加快掘進速度，降低成本，保證施工安全。5.2.4隧道洞身爆破開挖光面爆破法過程其中，裝藥結構包括堵塞段，孔底加強段，均勻裝藥段；預裂爆破和光面爆破一般都用導爆索起爆，并通常采用分段并聯法。5.2.4隧道洞身爆破開挖6.預裂爆破法是指進行石方開挖時，在主爆區爆破之前沿設計輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫。適用于穩定性差而又要求控制開挖輪廓的軟弱巖層。同時應滿足相應的技術要求并采取技術措施。5.3.1裝渣渣量計算Z=RDLS式中Z——單循環爆破后石砟量（m3）；R——巖體松脹系數；D——超挖系數，視爆破質量而定，一般可取1.15～1.25；L——設計循環進尺（m）；S——開挖斷面面積。5.3.1裝渣2.裝渣方式人力裝渣或者機械裝渣3.裝渣機械隧道施工中幾種常用的裝渣機有翻斗式裝渣機、蟹爪式裝渣機、立爪式裝渣機、挖斗式裝渣機、鏟斗式裝渣機。軌道走行及履帶走行的鏟斗式裝渣機，多采用電力驅動。軌道走行裝渣機一般只適用于斷面較小的隧道中，履帶走行的大型電鏟則適用于特大斷面的隧道中。5.3.2運輸有軌運輸常用運輸車輛有斗車、梭式礦車。常用的軌道式牽引機車有電瓶車、內燃機車，主要用于坡度不大的隧道運輸牽引。單線運輸能力較低，常用于地質條件較差或小斷面開挖的隧道中。雙線運輸時，進出車分道行駛，無須避讓等待，故通道能力較單線有明顯提高。工作面軌道延伸及掉車措施應根據要求洞口外軌道布置包括卸渣線，上料線、修理線、機車整備線及掉車場等。5.3.2運輸2.無軌運輸多為燃油式動力、輪胎走行的自卸載貨汽車，無軌運輸車的選擇應注意與裝渣機的匹配。Thanks！第6章隧道支護襯砌施工CONTENTS6.2隧道支護襯砌施工要點6.1

隧道支護襯砌主要設計類型及結構設計6.3隧道淺埋斷開挖12346.4新奧法6.5

隧道支護襯砌質量檢驗56.1隧道支護襯砌主要類型及結構設計為了有效地約束和控制圍巖的變形，增強圍巖的穩定性，防止塌方，保證施工和運營作業的安全，必須及時、可靠地進行人工支護。人工支護通常又分為一次支護（初期支護）和二次支護（襯砌）兩大類。按使用目的和時間又分為臨時支護和永久支護。臨時支撐的功能是作為輔助開挖結構，或作為過渡結構，特別是用于控制局部塌落等，當臨時支撐的任務完成后常被拆除，永久支護一般是指混凝土襯砌。6.1.1隧道結構體系組成對復合圍巖結構而言，深層圍巖是具有自穩能力的巖層，是發揮承載能力的圍巖主體；淺層圍巖需要進行加固。初期支護和圍巖共同承擔荷載，二次襯砌用作為安全儲備。隧道結構體系組成及其支護效應如圖6.1.2錨噴支護及襯砌1）常用的噴錨支護及襯砌類型（1）噴射混凝土支護；（2）鋼筋網噴射混凝土支護；（3）錨桿噴射混凝土支護；（4）錨桿鋼筋網噴射混凝土聯合支護；（5）噴錨加設鋼拱門或設置仰拱。2）錨噴支護優越性能及時支護和控制圍巖的有效變形，充分發揮圍巖的自承能力；節省材料，降低工程造價；能夠提高巖體的自承能力、整體性和自身的強度。6.1.3錨噴支護及襯砌的結構設計支護的合理選用與圍巖的穩固程度有關。Ⅰ級圍巖不需臨時支護；Ⅱ級圍巖采用錨桿支護；Ⅲ～Ⅳ級圍巖采用噴射混凝土支護、錨桿噴混凝土聯合支護、錨桿鋼筋網噴混凝土聯合支護；Ⅴ級圍巖采用噴射混凝土鋼支撐聯合支護或其他支撐支護；Ⅵ級圍巖采用木、鋼、鋼木混合支撐或鋼筋混凝土支撐。6.1.3錨噴支護及襯砌的結構設計1）隧道支護類型的選擇應根據對預計的主要巖體類型的評價；對巖體類別變化的適應性；對很大的或特殊地壓的適應性；對地下水性質的適應性；經濟性；作業時間消耗進行支護類型的選擇。當遇到特殊或不穩定地質條件必須慎重對待。2）隧道支護襯砌施工應滿足設計和界限要求，有地下水的隧道應進行防水處理等。6.2.1錨桿施工技術要求和施工要點1.錨桿支護概述支護機理：懸吊效應，組合效應，加固效應。2.錨桿的種類按其與被支護錨固的方式不同大致分為機械式、黏結式、混合式、摩擦式等。6.2.1錨桿施工技術要求和施工要點3.錨桿施工要點應符合錨桿施工一般規定，并做好砂漿錨桿質量和技術要求，縫管式摩擦錨桿質量與要求，楔縫式內錨頭錨桿質量檢測等錨桿施工之前的一系列的準備工作。4.錨桿鉆孔施工要求應在孔位的允許偏差范圍之內，鉆孔方向和深度應在規定范圍之內，且錨桿的孔徑應符合相關規定。6.2.1錨桿施工技術要求和施工要點5.通用式錨桿施工要求各類錨桿，例如普通水泥砂漿錨桿、早強水泥砂漿錨桿等應符合施工要點進行施工。6.2.2噴射混凝土施工工藝和要點噴射混凝土基本原理及特點1）噴射混凝土的施工程序噴射混凝土時使用噴射機，按一定的程序，將摻有速凝劑的混凝拌和料與高壓水混合，經過噴嘴噴射到巖壁表面上，并迅速凝結成一層支護結構，從而對圍巖起到支護作用。6.2.2噴射混凝土施工工藝和要點2）采用噴射混凝土作隧道支護的主要優點：采用速度較快，支護及時，施工安全；支護質量較好，強度高，密實度好，防水性能較好；省工；省料；施工靈活性大。3）噴射混凝土作用原理充填黏結作用，封閉作用，結構作用。6.2.2噴射混凝土施工工藝和要點2.噴射式混凝土工藝流程種類噴射混凝土的工藝流程有干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。它們之間的主要區別是：各工藝流程的投料程序不同，尤其是加水和速凝劑的時機不同，其中濕噴混凝土按其運輸方式的不同，可分為分送式、泵送式、拋甩式和混合式，應根據實際情況選用。3.噴射混凝土及配合比噴射混凝土的原材料包括水泥、碎石、或卵石、砂水和外加劑（速凝劑）等各種原材料應符合原料的基本要求且應滿足配合比要求。6.2.2噴射混凝土施工工藝和要點4.噴射混凝土的施工要點噴射前應實現主要內容的檢，噴射混凝土應符合要求，應滿足鋼纖維噴射混凝土施工要點，鋼筋網噴射混凝土施工要點。6.2.3錨噴聯合支護襯砌整體式模筑混凝土技術采用傳統礦山法施工的隧道，應用傳統松弛荷載理論設計。工藝流程為：立模—灌筑—養生—拆模特點：對地質條件的適用性較強，易于按需要成型，整體性好，抗滲性強，并適用于多種施工條件，如可用木、鋼模板或襯砌模板臺車等適用：技術成熟，適應多種圍巖條件。在隧道洞口段、淺埋段及圍巖條件很差的軟弱圍巖中采用整體式襯砌較為穩妥可靠。6.2.3錨噴聯合支護襯砌整體式模筑混凝土襯砌1）直墻式襯砌（1）適用條件：適用于地質條件比較好，以垂直圍巖壓力為主而水平圍巖壓力較小的情況，主要適用于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級圍巖，有時也可用于Ⅳ級圍巖。（2）結構組成：上部拱圈、豎直邊墻、下部鋪底組成6.2.3錨噴聯合支護襯砌2）曲墻式襯砌（1）適用條件：曲墻式襯砌適用于地質條件比較差，巖體松散破碎，強度不高，又有地下水，側向水平壓力也相當大的情況。主要適用于Ⅳ級及以上的圍巖或Ⅲ級圍巖雙線。多線隧道也采用曲墻有仰拱的襯砌。（2）結構組成：頂部拱圈、側面曲邊墻、底部仰拱或鋪底組成6.2.3錨噴聯合支護襯砌3）施工的工藝方法：復檢鋼筋，立模，混凝土灌筑，拆模養護，襯砌厚度、密實度及外觀檢測。4）施工中需注意的幾個方面：初期支護、防水層應與二次襯砌要密貼，拱、墻背回填應滿足相應的回填和填密實的條件；二次襯砌混凝土施工時灌筑前，應清除防水層表面灰粉并灑水潤濕，混凝土應對稱、分層澆筑，分層搗固等；二次襯砌混凝土灌注段施工接頭處應采取相應的措施。6.2.3錨噴聯合支護襯砌2.裝配式襯砌適用條件：（1）地質條件較好，圍巖穩定，地下水很少，有場地，施工單位又有制造、運輸和拼裝襯砌的設備，并控制開挖和拼裝工藝有一定的經驗時，可采用拼裝襯砌。（2）采用盾構施工，又考慮二次襯砌時，也宜采用拼裝式襯砌，快速形成一次襯砌的強度。6.2.3錨噴聯合支護襯砌1）裝配式襯砌的優缺點優點：一經裝配成環，不需養生時間，即可承受圍巖壓力。預制的構件可以在工廠成批生產、在洞內可以機械化拼裝，從而改善了勞動條件，節省大量的支撐材料和勞力。拼裝速度因機械化而提高，縮短了工期，降低造價。拼裝襯砌既可以按傳統隧道工程理論作為單層襯砌設計和使用，也可以按現代隧道工程理論作為內層襯砌設計和使用。缺點：拼裝襯砌的整體性較差，防水性能較差，要求一定的機械化設備，施工工藝復雜。6.2.3錨噴聯合支護襯砌2）裝配式襯砌的構造要求應滿足相應的構造要求3.錨噴式襯砌1）特點與圍巖密貼、支護及時、柔性好；封閉圍巖壁面防止風化；充填裂隙加固圍巖；它能充分調動圍巖本身的自穩能力，與圍巖組成共同承載體系；施工方便和經濟。6.2.3錨噴聯合支護襯砌2）適用在IV-VI級圍巖中不宜單獨采用噴錨支護作永久襯砌，一般考慮在Ⅰ、Ⅱ級等圍巖良好、完整、穩定的地段中可以采用。隧道洞口段不宜采用。3）錨噴式襯砌構造錨桿和噴射混凝土，其組成形式有錨桿、噴射混凝土、錨桿和噴射混凝土等6.2.3錨噴聯合支護襯砌4.復合襯砌（1）復合襯砌按內、外襯的組合情況可分為：噴錨支護與混凝土襯砌；噴錨支護與噴射混凝土襯砌；可縮性鋼拱架（或格柵鋼構拱架）噴射混凝土與混凝土襯砌；裝配式襯砌與混凝土襯砌。（2）復合襯砌的優缺點如下：復合襯砌的結構穩定，能夠充分發揮支護結構和材料兩者的承載能力，適合多種地質條件，改善結構的受力條件，節約投資，但是其施工工藝復雜。6.2.3錨噴聯合支護襯砌（3）隧道復合式襯砌設計要求：復合襯砌的設計，目前以工程類比為主，理論驗算為輔。結合施工，通過測量、監控取得數據，不斷修改和完善設計。6.3隧道淺埋段開挖隧道淺埋段和洞口段加強段的開挖隧道淺埋段和洞口加強段，通常位于軟弱、破碎、自穩時間極端的圍巖中，若施工方法和支護方式不妥當，則極易發生冒頂塌方或地表有害下沉。當地表有建筑物時會危及其安全。所以，應采用先支護后開挖或分部開挖等措施，以防止開挖工作面失穩或地表有害下沉等。隧道淺埋段施工方法和支護方法應符合相關的技術規定。6.3隧道淺埋段開挖2.控制隧道地表沉降技術措施為控制隧道地表沉降，應鋪設鋼筋網，并噴射混凝土，架設鋼拱架等技術措施3.控制隧道地表沉降技術措施在進行開挖時，應盡量減少對圍巖的擾動，并加強對地表下沉的量測和反饋。6.4.1新奧法的概念新奧法的基本要點：為了充分發揮巖體的承載能力，應減少對巖體的擾動，允許并控制巖體的變形，同時施工中應盡快閉合形成封閉的筒體結構，實現對圍巖支護結構的動態觀察、量測，為了敷設防水層，可采用復合式襯砌，圍巖和支護結構形成一個整體。上述新奧法的基本要點可扼要的概括為：少擾動、早錨噴、勤量測、快封閉。復合柔性支護和基于現場施工監測及信息反饋分析的信息化施工是新奧法的核心和關鍵。6.4.1新奧法的概念新奧法施工中尤其要重視初期支護以發揮圍巖的自承能力，重視初期支護主要重視兩方面的內容，一是初期支護要及時，二是初期支護要緊貼圍巖。6.4.2新奧法的基本原理設計理論松弛荷載理論其核心內容是：穩定的巖體有自穩能力，不產生荷載；不穩定的巖體則可能產生坍塌，需要用支護結構予以支撐。巖承理論其核心內容是：圍巖穩定顯然是巖體自身有承載自穩能力；不穩定圍巖喪失穩定是有一個過程的，如果在這個過程中提供必要的幫助或限制，則圍巖仍然能夠進入穩定狀態。前一種理論更注意結果和對結果的處理；而后一種理論則更注意過程和對過程的控制，即對圍巖自承能力的充分利用。6.4.2新奧法的基本原理2.施工原理即新奧法的基本要點，少擾動、早錨噴、勤量測、快封閉。6.4.3新奧法施工特點施工特點：1.及時性通過利用開挖面的時空效應，加之噴射混凝土的早強和全面黏結性因而保證了支護的及時性和有效性。2.封閉性噴錨支護能及時施工，而且是全面密黏的支護，保護原有巖體強度。3.黏結性黏結作用可起三種作用：連鎖作用、復合作用、增加作用4.柔性6.4.4新奧法施工要點新奧法與傳統施工方法的區別（1）傳統方法認為巷道圍巖是一種荷載，新奧法認為圍巖和支護結構一起起承載作用；（2）新奧法在掘進時應盡量減少對周圍圍巖的擾動，避免全面掘進，同時避免應力集中；（3）新奧法將錨桿、噴射混凝土適當進行組合，使噴射層與圍巖緊密結合，形成圍巖-支護系統，保持兩者的共同變形。6.4.4新奧法施工要點2.保護巷道圍巖自身的承載能力3.圍巖變形（允許并限制圍巖的變形）4.新奧法施工過程中量測工作的特殊性6.4.5新奧法的主要支護手段與施工順序施工順序可以概括為：開挖→一次支護→二次支護。開挖開挖作業的內容依次包括：鉆孔、裝藥、爆破、通風、出渣等。2.支護作業一次支護后，在圍巖變形趨于穩定時，進行第二次支護和封底，即永久性的支護（或是補噴射混凝土，或是澆注混凝土內拱），起到提高安全度和整個支護承載能力增強的作用，而此支護時機可以由監測結果得到。6.4.6新奧法的適用范圍1）主要適用范圍具有較長自穩時間的中等巖體；弱膠結的砂和石礫以及不穩定的礫巖；強風化的巖石；剛塑性的黏土泥質灰巖和泥質灰巖；堅硬黏土，也有帶堅硬夾層的黏土；微裂隙的，但很少黏土的巖體；在很高的初應力場條件下，堅硬的和可變堅硬的巖石。2）在下述條件下應用新奧法必須與一些輔助方法相配合如膨脹性巖體、松散性巖體等3）在下列場合中應用應慎重如涌水地區、極為破碎的場合6.5隧道支護襯砌質量檢驗隧道的支護工程包括開挖前的超前支護，開挖后的初期支護和二次支護。各種支護僅僅是為了使圍巖穩定的各種手段，但真正的目的是要保護隧道穩定、安全、可靠及可供正常使用。6.5.1噴射混凝土強度控制噴射混凝土強度控制1）噴射混凝土的強度噴射混凝土的強度，應根據弦長28d齡期抗壓強度的試驗結果繪制強度圖，以便采用強度控制。混凝土的強度受到多種因素的影響。施工中應繪制強度控制表圖，以及時發現問題，并采取補救措施。6.5.1噴射混凝土強度控制

6.5.1噴射混凝土強度控制2.噴射混凝土抗壓強度試塊制取試塊制取數量應按照規范進行制取，且應按照試塊的標準制作方法，若為試塊的非標準方法制作，則應將其換算為標準的抗壓強度，對于噴射混凝土抗壓試驗時，加載方向必須與試塊噴射方向垂直，強度等級不應低于C20，不同強度等級噴射混凝土的設計強度應按規范采用。6.5.1噴射混凝土強度控制3.噴射混凝土抗壓強度檢驗統一檢查驗收批次原材料和配合比基本相同的噴射混凝土，并按照規定選取每組強度代表值，之后根據條件確定噴射混凝土的抗壓強度。4.混凝土噴射施工質量控制重點宜采用回彈率小、粉塵少、混凝土均勻性好的濕噴技術，噴射混凝土應自上而下，注意養護等。6.5.2初期支護質量控制隧道初期支護厚度檢查1）噴層厚度檢查噴層厚度可分為噴射過程和支護完成兩個階段檢查。2）初期支護厚度檢驗方法和數量用鑿孔或電測法等方法對初期支護進行檢查。檢查斷面數量，隧道每10m檢查一個斷面；每個斷面應從拱頂中線起，每間隔2m布設一個檢查點。6.5.2初期支護質量控制3）檢查斷面的間距按規定檢查斷面間距2.初期支護外觀與隧道斷面尺寸檢驗應符合設計和使用要求。6.5.3錨桿控制錨桿抗拔力試驗與檢查1）滿足錨桿質量檢查2）檢查錨桿抗拔力注意事項同心、安全、不做破壞性試驗3）符合錨桿質量的基本要求6.5.3錨桿控制2.錨桿的加工質量包括錨桿材料質量要求3.錨桿安裝質量要求主要包括錨桿間距、排距及鉆孔的深度、角度、直徑、孔形等項目，以及沖孔質量和吹孔質量及錨桿入孔深度6.5.4隧道二次襯砌質量控制二次襯砌質量控制重點二次襯砌施工中要注意內在和外觀質量兩個方面，二次襯砌質量控制重點是原材料質量、混凝土強度和厚度、墻面平整度、混凝土表面質量、輪廓線順直程度、做好邊墻地基承載力的觀測及軟基加固工作、重視拱頂封頂工作、需采取特殊防滲處理。2.二次襯砌的厚度檢查隧道施工中，對二次襯砌的厚度檢查，可在灌注混凝土之前進行。6.6特殊地質地段的隧道施工在隧道修建過程中，常會遇到一些不利于施工的特殊地質地段，如膨脹土圍巖、軟弱黃土、溶洞、斷層、松散地層、流沙、巖爆，以及含有瓦斯的地層等。在此類特殊地質地段進行施工時，需引起高度重視，采取特殊措施處理。6.6.1膨脹土圍巖膨脹土圍巖的特性超固結特性、土體的多裂隙性、吸水而膨脹，失水而收縮2.膨脹土圍巖對隧道施工的危害圍巖裂縫、隧道下沉、圍巖膨脹突出和坍塌、底鼓、襯砌變形和破壞6.6.1膨脹土圍巖3.隧道在膨脹土圍巖中的施工要點加強調查與量測，合理選擇施工方法，基本施工原則：應盡量減少對圍巖的擾動和防止水的浸濕。4.膨脹土隧道的支護結構為防止邊墻開裂，應設計為曲邊墻，模注混凝土襯砌結構應設仰拱。6.6.2黃土黃土分類及其對隧道施工的影響按照黃土形成的年代，將黃土分為新黃土和老黃土。根據黃土物理性質不同，按塑性指數（IP）的大小可分為：黃土質黏砂土（1＜IP＜7），黃土質砂黏土（7＜IP＜17），黃土質黏土（IP＞17）。黃土地層對隧道施工的影響主要有：黃土節理、黃土沖溝地段、黃土溶洞與陷穴、水對黃土隧道施工的影響：濕陷性6.6.2黃土2.黃土隧道的施工方法施工中應遵循“短開挖、少擾動、強支護、實回填、嚴治水、勤量測”的施工原則。做好黃土中構造節理的產狀與分布狀況的調查。加強支護措施，對于陷穴、裂縫應進行妥善處理等。6.6.3溶洞溶洞的類型及其對隧道施工的影響溶洞一般有死、活、干、濕、大、小幾種類型。在有溶洞進行隧道施工時，容易發生坍塌，地表開裂下沉等。2.隧道遇到溶洞時的工程對策1）引遇到暗河或溶洞有水流時，宜排不宜堵。應在查明水源流向及其與隧道位置的關系后，用暗管、涵管或小橋等設施渲泄水流，或開鑿泄水洞將水排出洞外。6.6.3溶洞2）堵對已停止發育、跨徑較小、無水的溶洞，可根據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，加固隧道底部。3）越當隧道一側遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側的邊墻基礎通過；隧道底部與遇有較大溶洞并有流水時，可在隧道底部以下砌筑圬土承重墻，支承隧道結構，跨越而過，在承重墻內應套設涵管引排溶洞水。當上述方式均不宜采用時，應采取特殊方式進行設計。6.6.3溶洞4）繞個別溶洞施工時間較長或者施工困難時，宜選取繞行。3.溶洞施工的注意事項施工到達溶洞邊緣時，各項工序應該緊密銜接；施工時注意檢查溶洞頂部；爆破作業盡量多打眼、打淺眼；進行掘進時，若填充物較為松軟，則可使用超前支護，溶洞未作出處理方案之前，不可將廢渣等倒入溶洞。6.6.4巖爆巖爆形成條件：地層的巖性條件，地應力條件等隧道內巖爆的特點（1）巖爆在未發生前無明顯的預兆（2）巖爆發生的地點，多在新開挖工作面及其附近，個別的也發生在距新開挖工作面較遠處。6.6.4巖爆2.巖爆的防治措施防治巖爆發生的措施主要有兩條：一是強化圍巖，二是弱化圍巖。3.巖爆地段隧道施工的注意事項若設有平行導坑，則應超前正洞一定距離；初期支護和襯砌要緊跟開挖面，以盡可能減少巖層的暴露面和暴露時間，防止巖爆的發生等。6.6.5高地溫高地溫的熱源1）火山的熱源2）放射性元素裂變熱的熱源2.隧道在高地溫地區的施工措施對隧道施工作業環境的衛生標準有專門規定，在施工中一般采取通風和灑水的措施降溫，密切注意高溫地段的襯砌混凝土施作，合理確定勞動工時。6.6.6瓦斯地層瓦斯的性質無色、無臭、無味的氣體，比重為0.544，為空氣的一半不能自燃，但極易燃燒2.瓦斯的燃燒和爆炸性當隧道中的瓦斯濃度小于5%或者大于14%～16%時遇到火源時，瓦斯只是在火源附近燃燒而不會爆炸。瓦斯濃度在5%～6%到14%～16%時，遇到火源具有爆炸性。6.6.6瓦斯地層3.瓦斯釋放的方式1）施工階段：滲出、噴出、突出2）運營階段：主要通過襯砌本體的細微裂縫和施工縫等通道滲入隧道內4.防止瓦斯事故的措施加強通風，測定并控制隧道內瓦斯的濃度，進行施工時，對瓦斯地段進行密閉襯砌等Thanks！第7章盾構法施工CONTENTS7.2盾構法隧道施工基本原理及分類7.1

隧道掘進機施工法概述7.3土壓平衡式盾構12347.4泥水平衡式盾構7.1隧道掘進機施工法概述隧道掘進機施工方法是一種采用專門機械切削破巖來開挖隧道的施工方法，這種專門的機械就成為隧道掘進機，其中盾構適用于軟弱不定的地層，主要用于城市地鐵施工。7.1.1鐵路軌道的功用及特點隧道掘進機（TBM）主要由主機系統和輔助系統兩部分組成。作為TBM