隧道工程施工基础知识(图文)

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1、隧道工程施工基础知识高波中铁七局郑州工程公司二O一一年一月前言我们公司隧道项目较少，技术人员也较少人员参与过隧道施工，针对该情况本讲义的思路是先就我国隧道的情况做下简要介绍，就新奥法隧道道设计的基础理论做简要介绍，再按隧道施工的基本流程对一些实际施工的理论与操作、注意事项等做一些介绍。使参加培训人员对隧道工程施工有一个大概的认识。一、我国隧道建设基本概况二、新奥法原理矿山法是采用爆破主方式将洞室岩石取出，对周边围岩自稳能力及稳定性破坏也较大。矿山法又分传统矿山法和新奥法。传统矿山法施工设计理念是周边所有的力都是直接作用于隧道上，不考虑隧道围岩（围岩是指隧道开挖洞室周边岩体，一般是考

2、虑施工影响隧道周边3-4米范围）开挖过后是无初期支护的，直接采用木支撑或钢支撑，拆除临时支撑后再进行衬砌，没有初期支护。新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，原文是NewAustrianTunnellingMethod。新奥法概念是由奥地利学者拉布西维兹教授二十世纪五十年代提出的。新奥法是以维护和利用围岩的自稳能力为基础，将锚杆和喷射砼集合在一起作为主要支护手段，控制围岩的变形与松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，形成锚杆、喷射砼和隧道围岩为三位一体的承载结构，共同承受荷载。监控量测要及时准确，发现变形有突变的趋势时，及时架设临时支撑，采取措施稳定后及时衬砌。基本理论点：1）岩体是隧

3、道结构体系中的主要承载单元，在施工中必须充分保护岩体，尽量减少对它的扰动，围岩软弱时，采取措施对围岩注浆加固。2）为充分发挥岩体的承载能力，允许并控制岩体的变形。开挖后断面的应力是最大的，而初支最初受力为零，随着位移的变化围岩应力慢慢变小，而初支刚由于位移的产生受力越来越大，这两个力在位移到一定程度后，达到了新的平衡，新奥法是允许沉降变形的，有沉降变形是正常的，但如果变形速率过大，或突变，则应警惕。3）为改善支护结构受力性能，应尽快闭合，而成为封闭环。4）加强施工中对围岩变形、压力的观测，进行动态设计施工。5）二次衬砌原则上在围岩与初期支护变形基本稳定的条件下施工的，在围岩软弱段应

4、较早施工，此时理论已不单纯的是新奥法施工。6）在软弱围岩段要按照施工中严格按照设计要求，遵循新奥法施工原理，软弱地质洞身开挖应坚持“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、早衬砌”的原则，确保施工安全。三、隧道施工工序隧道主要施工工序：洞口边仰坡开挖洞口排水施做洞口大管棚施做开挖出渣初支二衬1、洞口边仰坡处理隧道进出口一般处于浅埋、风化岩层地段，一般采用φ108管棚进行超前加固后再进洞开挖。洞口刷边坡一般宜避开雨季，先检查边、仰坡以上的山坡稳定情况，清除悬石、处理危石，按设计进行刷坡，对不稳定段应开挖一段支护一段，保证山体的稳定，尽早施做洞口排水系统。2、大管棚施工3、开挖

5、采用人工手持凿岩机钻眼爆破开挖，一般一个台架允许14把左右YT-28风钻同时作业。开挖效果的好坏跟眼位的实施与爆破的合理性有直接关系，钻眼时除楔形掏槽眼是倾斜的外，其他的均应与隧道轴线平行，特别是周边眼要求尤为严格，并使各眼位的眼底在同一个竖直面上。特殊要求地段，如靠近较高要求震速的建筑物等，可采用膨胀剂静态破碎。开挖台架如下图：隧道的开挖一般采用多臂凿岩台车或人工持钻开挖，但在中国人力资源较低廉，多采用人工持钻在作业台架上钻眼爆破。钻眼分为三种，中间为掏槽眼，最外轮廓为周边眼，中间的部分为辅助眼，楔形掏槽眼一般用2米5以内的进尺，超过此进尺的一般采用直眼掏槽。爆破一般采用乳化炸药

6、，炮眼采用非电毫秒雷管，起爆雷管采用电雷管。爆破采用微差爆破，从掏槽眼往外一般用1、3、5、7、9、11、13、15段雷管起爆，超爆顺序是段数越少越早起爆，但起爆时间差较小。一般IV级围岩如分上下断面，则上半断面单方炸药耗量为0.7Kg/M3,下半断面一般为0.4Kg/M3,因为下台阶有临空面,故耗药量较少.光面爆破为周边眼间隔.装药,并配以导爆索.,因地质条件的多变性，要根据爆破效果不断进行调整爆破方案，包括炮眼间距及装药量。掏槽眼常用的为楔形掏槽图中所示为楔形掏槽4、爆破光面爆破：光面爆破的目的是沿设计轮廓线爆破后留下的围岩光滑平整，控制超欠挖，降低对周边围岩的干扰，充分利用围

7、岩的自稳能力。光面爆破：沿设计轮廓打一排小间距眼（眼孔位小些更好），小药量装药。光面爆破的分区起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。装药结构装药量的计算炮孔装药量：掏槽孔Q=η*L*r式中：η---炮孔装药系数，取0.9;L---孔深,一般LIII=3.2米,LIV=2.2米LV=1.3米r---每米长度炸药量,r=0.78kg/m经验值:QIII=2.24kg,QIV=1.54kg,,QV=1.1kg辅助孔QIII=η*L*r=0.8