隧道工程發(fā)展及施工方法（114頁）

1、1隧道工程發(fā)展及施工方法2隧道工程發(fā)展隧道施工方法 一.二.3當今人類正在向地下、海洋和宇宙開發(fā)。向地下開發(fā)可歸結為：地下資源開發(fā)、地下能源開發(fā)和地下空間開發(fā)三個方面。地下空間的利用也正由“線”的利用向大斷面、大距離的“空間”利用進展。20世紀80年代國際隧道協(xié)會（ITA）提出“大力開發(fā)地下空間，開始人類新的穴居時代”的口號。順應于時代的潮流，許多國家將地下開發(fā)作為一種國策，如日本提出了向地下發(fā)展，將國土擴大十倍的設想。從某種意義上來講，地下空間的利用歷史是與人類文明史相呼應的，它可以分為四個時代： 一. 隧道工程發(fā)展4第一時代 從出現(xiàn)人類至公元前3,000年的遠古時期。人類原始穴居，天然洞窟

2、成為人類防寒暑、避風雨、躲野獸的處所。第二時代 從公元前3,000年至5世紀的古代時期。埃及金字塔、古代巴比倫引水隧道，均為此時代的建筑典范。我國秦漢時期的陵墓和地下糧倉，已具有相當技術水準和規(guī)模。第三時代 從5世紀至14世紀的中世紀時代。世界范圍礦石開采技術出現(xiàn)，推進了地下工程的發(fā)展。第四時代 從15世紀開始的近代與現(xiàn)代。歐美產(chǎn)業(yè)革命，諾貝爾發(fā)明黃色炸藥，成為開發(fā)地下空間的有力武器。日本明治時代，隧道及鐵路技術開始引進并得到發(fā)展。 5我國地下空間的開發(fā)和利用始于60年代。1965年北京建設地下鐵道。70年代，我國修建了大量地下人防工程，其中相當一部分目前已得到開發(fā)利用，改建為地下街、地下商場

3、、地下工廠和貯藏庫。80年代上海建成延安東路水底公路隧道1985年至1987年，上海建成黃浦江上游引水隧道一期工程90年代以來，上海地鐵1號線，地鐵2號線已相繼開通我國隧道工程發(fā)展690年代后期至今，廣州、深圳、南京等地相繼地鐵開通南京、杭州、福州瑯岐等正計劃修建過江隧道7修筑隧道和利用地下空間從原始時代起就已成為人類營生的一種方式。隨著近代文明的發(fā)展，才使它成為土木工程學的一個學科，并應用近代工程技術修筑了很多隧道。 隧道是修筑在地面下的通路或空間，但孔徑太小，屬于所謂管道范疇的除外。1970年經(jīng)合組織（OECD）的隧道會議對隧道所下的定義為：1970年世界經(jīng)濟合作與發(fā)展組織隧道會議從技術方

4、面將隧道定義為： 以任何方式修建，最終使用于地表以下的條形建筑物，其空洞內(nèi)部凈空斷面在2平方米以上者均為隧道。 8當前隧道應用于鐵路、公路交通和水力發(fā)電、灌溉等，也用于上下水道、輸電線路等大型管路的通道，另外諸如地下發(fā)電變電所、地下汽車停車場、大型地下車站、地下街道等都適用隧道工程技術。 隧道工程范圍9優(yōu)點： 恒溫，能較好地絕熱和蓄熱； 抗震性能強； 隱蔽性好，能經(jīng)受和抗御武器的破壞； 氣密性、遮蔽性、隔音性均良 好； 具有良好的地下水保持性； 節(jié)約用地； 空間開挖有很大的靈活性； 可綜合利用。缺點： 見不到陽光、溫差小、濕度大； 空氣封閉壓抑，不易流通； 人員活動不自在； 環(huán)境噪音級增強；

5、微生物繁殖快。 隧道工程特點10世界著名隧道最古老的隧道是古代巴比倫城連接皇宮與神廟間的人行隧道，建在公元前2160-2180年間。古代使用原始工具挖掘，驅(qū)使3萬奴隸挖掘，每周進尺僅75mm。我國最早的交通隧道是位于今陜西漢中縣的“石門”隧道，建于公元66年。瑞士中部的圣哥達 (St.Gotthard）鐵路隧道于1872年開工，1881年竣工，長15千米，隧道開鑿時，第一次使用了硝化甘油炸藥。11古希臘薩摩斯隧道12陜西漢中“石門”隧道 路易斯法波萊 （Luis Favre） 圣哥達隧道的設計與施工總負責人 13瑞士圣哥達基線隧道貫通后，超越日本青函隧道，成為世界上最長的鐵路隧道，全長57公里

6、日本日本青函隧道1961年3月開始動工，1988年3月10日貫通，全長約54公里。14英國/法國英吉利海峽隧道（又稱英法海底隧道）于1994年5月6日開通，全長51公里，其中海底部分長約38公里，是世界上最長的海底隧道。挪威洛達爾隧道位于挪威西部，全長約24.5公里，是目前世界上最長的公路隧道。15中國中國秦嶺終南山公路隧道2002年開始動工，2004年貫通，并于2007年正式通車，全長18公里，是目前世界上最長的雙洞公路隧道中國2009年，中國遼寧大伙房引水隧道貫通，全長85公里，成為世界上目前在建和已建的最長隧道。（盾構法）16 二.隧道施工方法17明挖法明挖法優(yōu)點： 施工簡單、快捷、經(jīng)濟

7、、安全的優(yōu)點。其缺點是對周圍環(huán)境的影響較大。 明挖法的關鍵工序是：降低地下水位，邊坡支護，土方開挖，結構施工及防水工程等。其中邊坡支護是確保安全施工的關鍵技術。18明挖法支護方法 (1)放坡開挖技術。適用于地面開闊和地下地質(zhì)條件較好的情況。基坑應自上而下分層、分段依次開挖，隨挖隨放邊坡，必要時采用水泥粘土護坡。19(2)土釘墻支護技術。在原位土體中用機械鉆孔或洛陽鏟人工成孔，加入較密間距排列的鋼筋或鋼管，外注水泥砂漿或注漿，并噴射混凝土，使土體、鋼筋、噴射混凝土板面結合成土釘支護體系。20(3)型鋼支護技術。一般使用單排工字鋼或鋼板樁，基坑較深時可采用雙排樁，由拉桿或連梁連結共同受力，也可采用

8、多層鋼橫撐支護或單層、多層錨桿與型鋼共同形成支護結構。21(4)地下連續(xù)墻支護技術。一般采用鋼絲繩和液壓抓斗成槽，也可采用多頭鉆和切削輪式設備成槽。連續(xù)墻不僅能承受較大載荷，同時具有隔水效果，適用于軟土和松散含水地層。 22(5)混凝土灌注樁加錨桿(索)支護技術。在孔內(nèi)放入鋼筋或鋼索后注漿，達到強度后與樁墻進行拉錨，并加預應力錨固后共同受力，適用于高邊坡及受載大的場所。23(6)混凝土和鋼結構支撐支護方法。依據(jù)設計計算在不同開挖位置上灌注混凝土內(nèi)支撐體系和安裝鋼結構內(nèi)支撐體系，與灌注樁或連續(xù)墻形成一個框架支護體系，承受側向土壓力，內(nèi)支撐體系在做結構時要拆除。適用于高層建筑物密集區(qū)和軟弱淤泥地層

9、。24沉管法沉管法定義： 先在干塢中或船臺上預制隧道管段，并在兩端用臨時隔墻封閉，然后拖運至隧址位置，沉放到預先挖好的溝槽中，并把各個管段連接起來，最后充填基礎和回填砂石將管段埋入原河床中。用這種方法修建的隧道叫沉管法25沉管法于19世紀末用于排水管道工程。第一條成功用沉管法施工的是美國波士頓的雪莉排水管隧洞，于1894年建成，由6節(jié)鋼殼加磚砌的管段連接而成。1910年美國建成第一條穿越底特律河鐵路隧道，1928年美國在奧克蘭與阿拉梅達之間修建的波西隧道成為第一條穿越水底的公路隧道。1941年荷蘭建成的馬斯河道路隧道，創(chuàng)造了噴砂做墊層的基礎處理方法。50年代以后，由于水下連接技術-水力壓接法，

10、并應用橡膠墊圈作止水接頭，隨后沉管法較快的發(fā)展應用。60年代后期，又出現(xiàn)了不設通風道，又無通風機房的第三代沉管隧道。 沉管法發(fā)展26優(yōu)點： 采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾構法施工具有較多優(yōu)點。主要有：容易保證隧道施工質(zhì)量。因管段為預制，混凝土施工質(zhì)量高，易于做好防水措施；管段較長,接縫很少,漏水機會大為減少，而且采用水力壓接法可以實現(xiàn)接縫不漏水。工程造價較低。因水下挖土單價比河底下挖土低；管段的整體制作,浮運費用比制造、運送大量的管片低得多;又因接縫少而使隧道每米單價降低；再因隧道頂部覆蓋層厚度可以很小，隧道長度可縮短很多，工程總價大為降低。在隧道現(xiàn)場的施工期短。因預制管段（包括修筑臨時干

11、塢）等大量工作均不在現(xiàn)場進行。操作條件好、施工安全。因除極少量水下作業(yè)外，基本上無地下作業(yè)，更不用氣壓作業(yè)。適用水深范圍較大。因大多作業(yè)在水上操作，水下作業(yè)極少，故幾乎不受水深限制，如以潛水作業(yè)實用深度范圍，則可達70米。斷面形狀、大小可自由選擇，斷面空間可充分利用。大型的矩形斷面的管段可容納48車道，而盾構法施工的圓形斷面利用率不高，且只能設雙車道。適用條件：適合于沉管法施工的主要條件是：水道河床穩(wěn)定和水流并不過急。前者不僅便于順利開挖溝槽，并能減少土方量；后者便于管段浮運、定位和沉放。 沉管法的優(yōu)點及適用條件2728管段制作按管段制作方式：1.船臺上制作。 2.干塢中制作 干塢型管段制作。

12、在臨時的干塢中制成鋼筋混凝土管段,然后向干塢內(nèi)放水,最后將其浮運到隧址沉放。其斷面大多為矩形。在制作管段時，對混凝土施工工藝須采取嚴格措施，以滿足對均質(zhì)性和水密性特別高的要求，并保證必需的干舷（管段頂部浮出水面的高度）和抗浮安全系數(shù)。這類管段較船臺型管段的造價經(jīng)濟，自50年代以來，在歐洲已成為最常用的制作方式。荷蘭鹿特丹馬斯河水底隧道為用干塢制作管段的最早一例。 293031管段沉放浮箱吊沉法是比較新的一種管段沉放法。通常在管段上方放4只方形浮箱,用吊索直接將管段系吊，浮箱分成前后兩組,每組兩只浮箱用鋼桁架聯(lián)成整體,并用錨索將各組浮箱定位，在浮箱頂上安設起吊卷揚機和浮箱定位卷揚機。管段的定位須

13、在其左右前后另用錨索牽拉，其定位卷揚機則設于定位塔的頂部。這一沉放法的主要特點是設備簡單，適用于寬度20米以上的大、中型管段。 小型管段可采用方駁杠吊法,即在管段兩側分設4艘或2艘方駁船,左右兩艘之間設鋼梁作杠吊管段的杠棒。這一方法在沉放時較平穩(wěn)，且在浮運時可以用左右的方駁夾住管段以提高穩(wěn)定性。 32管段水下連接 50年代以前,對鋼殼制作的管段,曾采用水下灌筑混凝土的方法進行水下連接。對鋼筋混凝土制作的矩形管段，現(xiàn)在普遍采用水力壓接法。此法是在50年代末期在加拿大隧道實踐中創(chuàng)造成功的，故也稱溫哥華法。施工中在每節(jié)管段下沉著地時，結合管段的連接，進行符合精度要求的對位，然后使用預設在管段內(nèi)隔墻上

14、的 2臺拉合千斤頂（或利用定位卷揚機），將剛沉放的管段拉向前一節(jié)管段，使膠墊的尖肋略為變形，起初步止水作用。完成拉合后，即可將前后兩節(jié)管段封墻之間被膠墊封閉的水，經(jīng)前節(jié)管段封墻下部的排水閥排出，同時利用封墻頂部的進氣閥放入空氣。排水完畢后，作用在整個膠墊上更為巨大的水壓力將其再次壓縮,達到完全止水。完成水力壓接后,便可拆除封墻（一般用鋼筋混凝土筑成），使已沉放的管段連通岸上，并可開始鋪設路面等內(nèi)部裝修工作。 3334管段基礎處理 處理沉放管段基礎的目的是使溝槽底面平整，而不是為了提高地基的承載力。在水下開挖的溝槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放后會因地基受力不均勻而導致局部破壞，或因不

15、均勻沉陷而開裂。為了提高溝槽底面的平整性，至今絕大多數(shù)建成的水底隧道采用墊平的方法。早期大多采用一種在管段沉放之前先鋪砂石作為墊層的先鋪法。它是在作業(yè)船上通過卷揚機和鋼索操縱特制的刮鋪機或鋼犁，沿著溝槽底面兩側設置的、具有規(guī)定標高和坡度的導軌，將放下的墊料往復刮平。該法缺點較多。另一種墊平的方法為后填法。即先將管段沉放在溝槽底上的臨時支座上，并使管底形成一定的空間（管段底板內(nèi)預設液壓千斤頂，在定位時可以頂向支座，調(diào)節(jié)管段高程），隨后用墊層材料充填密實。后填法中最早用的是灌砂法，僅適用于底寬不大的船臺型管段。 40年代初創(chuàng)造成功的噴砂法，適用于寬度較大的大型管段。從水面上用砂泵將砂水混合料通過伸

16、入管段底下的噴管向管底空間噴注，使形成一厚實均勻的砂墊層，噴砂作業(yè)須設專用臺架和一套噴砂與回吸用的 L形鋼管（圖3）。噴砂開始前,可利用它清除溝槽底上回淤土或塌方土。噴砂完畢，隨即松開定位千斤頂，利用管段重量將砂墊層壓實。這一基礎處理方法在歐洲用之較多。 沉管法 70年代日本用沉管法建造東京港、衣浦港等水底隧道時，采用了壓漿法、壓混凝土法等管段基礎處理的新技術。 3536 圍巖分級 在不同的巖體中開挖隧道后巖體所表現(xiàn)出的形態(tài)是不同的，可歸納為充分穩(wěn)定 基本穩(wěn)定 暫時穩(wěn)定和不穩(wěn)定四種3738我國公路隧道圍巖分級方法39Is=P/D2 兩加荷錐頭壓裂時的極限荷載(P)與兩錐頂間距(D)的平方之比

17、40414243444546 新奧法 新奧法即奧地利隧道施工新方法(New Austrian Tunnelling methodNATM)，是以噴射混凝土錨桿作為主要支護手段，通過監(jiān)測控制圍巖的變形，便于充分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。下列場合應用新奧法應慎重： 大量涌水的巖體； 由于涌水會產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的圍巖； 極為破碎，錨桿鉆孔、安裝都極為困難的巖體； 開挖面完全不能自穩(wěn)的巖體等 4748(二)新奧法施工的基本原則 開挖時要盡量減少對圍巖的擾動次數(shù)、擾動強度、擾動范圍和擾動持續(xù)時間。 開挖后及時施作初期錨噴支護，使圍巖的變形進入受控制狀態(tài)。 指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準確評價圍巖

18、(或圍巖加支護)的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動態(tài)發(fā)展趨勢，以便及時調(diào)整支護形式、開挖方法 一方面指采取噴射混凝土等防護措施，避免圍巖因長時間暴露而致強度和穩(wěn)定性的衰減，另一方面指要適時對圍巖施作封閉形支護。 少擾動早支護勤量測緊封閉49 新奧法與傳統(tǒng)礦山法相比，其基本要點可歸納為以下幾點：1）開挖作業(yè)宜采用對圍巖擾動較少的控制爆破技術和較少的開挖步驟，避免過度破壞巖體的穩(wěn)定；2）隧道的開挖應盡量利用圍巖的自承能力，充分發(fā)揮圍巖自身的支護作用；3）根據(jù)圍巖特征，采用不同的支護類型和參數(shù)，及時施作密貼于圍巖的柔性支護如鋼拱架、噴射混凝土和錨桿等，以控制圍巖的變形和松弛；三、新奧法基本要點504）在軟弱破碎

19、圍巖地段，使斷面及早閉合，以有效地發(fā)揮支護體系的作用，保證隧道的穩(wěn)定性；5）二次襯砌原則上是在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定的條件下修筑，使圍巖和支護結構形成一個整體，從而提高了支護體系的安全度；6）盡量使隧道斷面周邊輪廓圓順，避免棱角突變處應力集中；7）通過施工中對圍巖和支護結構的動態(tài)觀測，合理安排施工程序，修正不合理的設計和進行日常施工管理。512、新奧法的施工工序52初期支護錨桿錨桿的力學性能：（1）懸吊作用:將不穩(wěn)定的巖層懸吊在堅固的巖層上，阻止圍巖的移動滑落。53（2）減跨作用：在隧道頂板巖層中打入錨桿，相當于在頂板上增加了支點，使隧道跨度減小，從而使頂板巖體應力減少。54（3）組合梁作

20、用：在巖層中打入錨桿，將若干薄弱巖層錨固在一起，類似將疊合的板梁變成組合梁，提高巖層的承載力。55（4）整體加固作用：將錨桿群錨入圍巖后，其兩端附近巖體形成圓錐形壓縮區(qū)，按照一定間距排列的錨桿在錨固力的作用下構成承載環(huán)。565758596061新奧法的施工方法分類（微臺階法）（CD法）（CRD法）（眼鏡工法）62 定義：按隧道設計輪廓線一次爆破成型的施工方法，適用于較完整的，堅硬的圍巖，如 類圍巖 全斷面法開挖優(yōu)點：1.工序少，相互干擾少，便于組織施工和管理2.工作空間大，便于大型機械化施工3.施工進度高，目前，我國公路隧道一般都能保持月進150M左右，高者接近300M.4.施工環(huán)境好缺點：

21、要求進行分段裝藥，嚴格的控制爆破設計，尤其是對于穩(wěn)定性較差的圍巖。因開挖面大，圍巖相對穩(wěn)定性降低，且每循環(huán)工作量相對較大，因此要求具有較強的開挖、出渣能力和相應的支護能力。 全斷面法63 施工準備完成后，用鉆孔臺車鉆眼，然后裝藥，聯(lián)接起爆網(wǎng)路； 退出鉆孔臺車，引爆炸藥，開挖出整個隧道斷面； 進行通風、撒水，排煙、降塵； 排除危石，安設拱部錨桿和噴第一層混凝土； 用裝碴機將石碴裝入礦車或運輸機，運出洞外； 全斷面法施工的順序64 安設邊墻錨桿和噴混凝土； 必要時可噴拱部第二層混凝土和隧道底部混凝土； 開始下一輪循環(huán)； 在初次支護變形穩(wěn)定后，或按施工組織中規(guī)定日期灌注內(nèi)層襯砌。651 摸清開挖面前

22、方的地質(zhì)情況，隨時準備好應急措施（包括改變施工方法）。2 各工序使用的機械設備務求配套，以充分發(fā)揮機械設備的使用效率和各工序之間的協(xié)調(diào)進行。3加強對輔助施工方法的設計和作業(yè)檢查，以及對支護后圍巖的動態(tài)量測與監(jiān)控。4.全斷面注意事項661、長臺階法 長臺階法開挖斷面小，有利于維持開挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用于V級圍巖 長臺階法125L 12L672、短臺階法 12L12(11.5)L短臺階法 短臺階法適用于地質(zhì)條件差的V級圍巖，臺階長度定為1015m，即12倍開挖寬度，主要是考慮拉開工作面，減少干擾，因此臺階長度不宜過短。 短臺階法可縮短支護閉合時間，改善初期支護的受力條件，有利

23、于控制圍巖變形。缺點是上部出渣對下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。 681235m微臺階法12L3、超短臺階法 適用于級圍巖，一般為35m的臺階長度。 微臺階法上下斷面相距較近，機械設備集中，作業(yè)時相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。 69(三)分部開挖法 分部開挖法包括環(huán)形開挖預留核心土法、側壁導坑法、中洞法、中隔壁法等。 1、環(huán)形開挖留核心土法 環(huán)形開挖留核心土法常用于級圍巖單線和V級圍巖雙線隧道掘進。 70施工要求：環(huán)形開挖進尺一般為0.52.0m；開挖后應及時施作噴錨支護、安設鋼架支撐，每兩榀鋼架之間采用連續(xù)鋼筋連接，并加鎖腳錨桿；當圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時間較短時，開挖前在拱部設

24、計開挖輪廓線以外，進行超前支護特點：開挖工作面穩(wěn)定性好施工干擾大、工效低71722、側壁導坑法 根據(jù)側壁導坑開挖的個數(shù)，分為單側壁導坑法及雙側壁導坑法。單側壁導坑法 單側壁導坑法一般將斷面分成三塊：側壁導坑、上臺階、下臺階。 側壁導坑寬度不宜超過0.5倍洞跨，高度以到起拱線為宜。導坑與臺階的距離沒有硬性規(guī)定，一般以施工互不干擾為原則。73雙側壁導坑法 適用于V級圍巖雙線或多線隧道掘進。具有控制地表沉陷好，施工安全等優(yōu)點，但進度慢，成本高。 74 由于單側壁導坑法每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導坑初期支護承載能力大，所以它適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。75 由于單側壁導坑

25、法每步開挖的寬度較小，而且封閉型的導坑初期支護承載能力大，所以它適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。76773、中洞法 中洞法適用于雙連拱隧道。采用先施作隧道中墻混凝土，后開挖兩側的施工方法 。 78 施工要求：中洞法開挖高度應大于中墻高度1m，開挖寬度應大于5m；中洞開挖長度根據(jù)隧道長度、寬度以及地質(zhì)情況綜合考慮，一般為5080m；中洞開挖后應及時施作初期支護，再分段灌筑中墻混凝土，在中墻混凝土達到設計強度后方可拆模，并進行臨時橫向支撐。 794、中隔壁法(CD) 適用于V級圍巖的淺埋雙線隧道。中隔墻開挖時，應沿一側自上而下分為二或三部進行，每開挖一步均應及時施作錨噴支護、安

26、設鋼架、施作中隔壁，底部應設臨時仰拱，中隔壁墻依次分步聯(lián)結而成，之后再開挖中隔墻的另一側，其分步次數(shù)及支護形式與先開挖的一側相同。 80施工要求：各部開挖時，周邊輪廓盡量圓順，減小應力集中；各部的底部高程應與鋼架接頭處一致；每一部的開挖高度約為3.5m；后一側開挖應全斷面及時封閉；左右兩側縱向間距一般為3050m；中隔壁設置為弧形或圓弧形。 8182CD法施工、正臺階開挖83控制掌子面變形、坍塌的技術 掌子面（開挖面）過大的變形將導致坍塌事故的發(fā)生。這種事故占隧道坍方事故的比例最高，造成的人員、機械設備的損失最大，在設計施工中都應該引起高度重視。 隧道施工輔助方法845、交叉中隔壁法(CRD)

27、 交叉中隔壁法適用于V級圍巖淺埋的雙線或多線隧道。采用自上而下分為二至三步開挖中隔墻的一側，并及時支護，待完成12部后，即開始另一側l2部開挖及支護，形成左右兩側開挖及支護相互交叉的情形。 85“CRD” 超淺埋大跨度86常見的控制掌子面變形、坍塌的技術超前支護 超前支護是一種 “先支后挖”技術，是控制隧道掌子面前方圍巖變形，防止隧道掌子面坍塌的主要手段。 常用的超前支護有：超前錨桿、超前小導管注漿、超前大管棚。超前支護示意圖87軟弱圍巖超前支護施工中要求做到1）超前管棚必須按設計要求進行壓漿，以起到加固圍巖的作用。2）為保證管棚與鋼架的聯(lián)合支護作用，管棚外露部分應焊接于鋼架上。88 軟弱圍巖

28、的變形與破壞特征 軟弱圍巖的工程地質(zhì)性質(zhì)決定了它在隧道工程中的變形特征，即開挖后自穩(wěn)能力差，表現(xiàn)出“自穩(wěn)時間短、易坍塌”的特征。 由于隧道的開挖，使先前支撐隧道洞身圍巖被移走，洞壁臨空；造成圍巖應力進行重新調(diào)整，圍巖與洞壁均向隧道凈空方向變形。89這種變形由三部分組成：一，隧道正前方掌子面的水平位移，表現(xiàn)為掌子面的水平鼓出;二，掌子面前方圍巖下沉，淺埋隧道表現(xiàn)為地表下沉，形成沉降槽;圖 掌子面鼓出/地表沉降槽90 三是，剛開挖的隧道洞壁出現(xiàn)收斂變形，表現(xiàn)為拱頂下沉和邊墻內(nèi)移;圖 拱頂下沉和邊墻內(nèi)移91 若這種變形不進行控制，則可能發(fā)生隧道坍方。常見的隧道坍方類型可以歸納為兩類： 一是掌子面水平

29、變形過大，發(fā)生掌子面擠出坍方； 另一類是支護下沉過大，出現(xiàn)整體失穩(wěn)坍方。 圖 掌子面擠出坍方 圖 整體失穩(wěn)坍方92 當隧道上部覆土較淺時，隧道內(nèi)的變形可能發(fā)展到地表，引起地表變形開裂，甚至出現(xiàn)坍塌冒頂?shù)那闆r。這種坍方對隧道工程的建設和環(huán)境的危害性極大。整體失穩(wěn)坍方工程實例 洞頂?shù)乇硐菘?3隧道施工輔助方法94(一)超前錨桿1、構造組成 超前錨桿是沿開挖輪廓線，以稍大的外插角，向開挖面前方安裝錨桿，形成對前方圍巖的預錨固，在提前形成的圍巖錨固圈的保護下進行開挖等作業(yè)。 超前錨桿952、性能特點及適用條件 特點：柔性較大，整體剛度較小。 適用條件：應力不太大，地下水較少的軟弱圍巖的隧道工程中，如土砂質(zhì)地層、弱膨脹性地層、流變性較小的地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶等、淺埋無顯著偏壓隧道。96(二