隧道工程施工技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r

1、隧道工程施工技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r我國是一個多山國家，山地面積占2/3以上，高原起伏，群山連綿， 崇山峻嶺密布，水系發(fā)育，江河縱橫，地質(zhì)復(fù)雜，構(gòu)成交通運(yùn)輸網(wǎng)建設(shè)的 障礙。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，高速增長的資源流動性需求，使得 我國交通路網(wǎng)建設(shè)呈現(xiàn)迅猛的發(fā)展態(tài)勢，隧道工程在交通路網(wǎng)中的比重 越來越大，復(fù)雜的地質(zhì)條件與施工環(huán)境，從衡廣復(fù)線大瑤山雙線鐵路隧道 開始采用新原理、新方法、新結(jié)構(gòu)、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝全面建成開 始，中國隧道施工技術(shù)日臻成熟，已步入了世界先進(jìn)水平的行列，在勘 測設(shè)計、施工、運(yùn)營、科研等方面取得了許多重大的成就和創(chuàng)新。我國鐵路隧道發(fā)展幾個里程碑工程。沙木拉達(dá)隧道：全場6379m是

2、當(dāng)時中國最長的鐵路隧道，1966年貫 通。隧道的施工中采用了輕型機(jī)具，分部開挖的“小型機(jī)械化”施工， 修建速度達(dá)到了每月“百米成洞”的水平。大瑤山隧道：全長14294m采用新奧去原理設(shè)計與施工，配套大型機(jī) 械化作業(yè)。改變了中國傳統(tǒng)的風(fēng)鉆等小型機(jī)具作業(yè)為主的模式。秦嶺隧道：全長18456m采用敞開式全斷面掘進(jìn)機(jī)（TBM）施工，標(biāo) 志著中國鐵路隧道機(jī)械化施工跨入世界先進(jìn)行列。烏鞘嶺隧道：全長20050m雙洞單線隧道，鉆爆法施工，建筑長度上 升到201亍列工期僅 用30個月。太行山隧道：全長27839m雙洞單線設(shè)計時速250km/h2007年12 月24日貫通，是我國目前已建成的最長山嶺隧道。關(guān)角隧

3、道：全長32645m雙洞單線，隧道設(shè)計長度達(dá)到30km行列。我國代表性公路隧道工程。陜西秦嶺終南山公路隧道單洞長18.02km，雙洞共長36.04km , 2007 年1月20日通車。是世界第一座最長的雙洞高速公路隧道。四川大相嶺泥巴山隧道全長10007m，2011年12月24日，實現(xiàn)雙 線貫通。湖南雪峰山隧道全長7039m，位于上海到瑞麗高速公路湖南邵 陽至懷化路段之間，為雙洞雙車道隧道，2007年11月19日通車，是 當(dāng)時全國高速公路第三長隧道。我國代表性海底隧道。膠州灣隧道：全長7800米，雙向6車道。2010年4月28日全線 貫通。廈門翔安海底隧道，全長8695m，2010年4月26日

4、中國 大陸第一條海底隧道廈門翔安海底隧道建成通車。我國代表性輸水隧道工程。大伙房水庫特長隧洞： 一期工程隧洞全長85.32km，2009年9月21日，順利實現(xiàn)貫通輸水。1.2隧道工程施工特點隧道工程是屬于地下結(jié)構(gòu)物，地下結(jié)構(gòu)是多種多 樣的，構(gòu)筑地下結(jié)構(gòu)的施工方法和技術(shù)也是多種多樣的。施工技術(shù)形成與發(fā)展和地下結(jié)構(gòu)物自身以及所處地層地質(zhì) 的特點有關(guān)。隧道工程施工特點：.隱蔽性強(qiáng)，地層地質(zhì)未知因素多。作業(yè)空間有限，工作面狹窄，施工工序干擾大。施工過程作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng)，因隧道工程是縱長的，施工嚴(yán)格地按 照一定順序循環(huán)作業(yè)，如開挖就必須按照“鉆孔一裝藥一爆破一通風(fēng)一 出渣”的順序循環(huán)。.施工作業(yè)的綜合性強(qiáng)

5、，在同一工作環(huán)境下進(jìn)行多工序作業(yè)（掘進(jìn)、 支護(hù)、襯砌等）。.施工過程的地質(zhì)力學(xué)狀態(tài)是變化的，圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)也是變 化的，因此施工也應(yīng)是動態(tài)的。.作業(yè)環(huán)境惡劣，施工噪聲大，粉塵、煙霧，潮濕，光線暗，地質(zhì)條 件差及安全問題等給施工人員帶來了不利的工作環(huán)境。.作業(yè)風(fēng)險性大。風(fēng)險性是和隱蔽性和動態(tài)性相關(guān)聯(lián)的，在施工過程 中，施工人員必須隨時關(guān)注隧道施工的風(fēng)險性。1.3隧道工程施工方法在隧道修建方法中，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)用途、水文地 質(zhì)條件、周邊環(huán)境要求、安全風(fēng)險分析、成本投入、工程規(guī)模以及我國國情等條件根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計理念的不同， 產(chǎn)生了不同設(shè)計、施工特點的隧道施工方法。目前在公路、鐵路、水工隧道施工

6、中常采用的方法有：.明挖法。.礦山法（鉆爆法）:臺階法、全斷面法、分部開挖法。.淺埋暗挖法。.掘進(jìn)機(jī)法TBM或盾構(gòu)法）。沉埋管段法。明挖法和淺埋暗挖法主要用于市政工程施工中， 主要針對結(jié)構(gòu)埋深淺、穿越軟弱地層、環(huán)保要求高、施工難度大等特點，強(qiáng)調(diào)保護(hù)、提高圍巖自承能力，主要采取注 漿、降水、管棚、冷凍等輔助工法，因?qū)o助工法進(jìn)行了說明，對明挖 法和淺埋暗挖法未對單獨描述。-2 -1.4隧道工程施工技術(shù)隧道施工技術(shù)，主要是研究解決隧道工程施工的 技術(shù)方案和技術(shù)措施，隧道工程施工過程中的爆破、襯砌、支護(hù)、通風(fēng)、防塵、防瓦斯、防有害氣體，及照明、 水、風(fēng)和電的作業(yè)方式及操作技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求，圍巖變化的測

7、量監(jiān)控方法等等。隧道施工技術(shù) 的發(fā)展方向：施工機(jī)械化，各道工序逐步實現(xiàn)機(jī)械化，以設(shè)備保工藝、 以工藝保質(zhì)量、以質(zhì)量保安全；工序標(biāo)準(zhǔn)化，各道工序都建立標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn) 作業(yè)；構(gòu)件工廠化，管片、仰拱塊、混凝土攪拌、鋼拱架、預(yù)埋件、連接 件等盡量廠制；施工信息化，采用物探、鉆探等手段探明地質(zhì)情況、采用 監(jiān)控量測技術(shù)有效掌握施工過程中地質(zhì)變化，以保證隧道施工安全。掘進(jìn)技術(shù)1 .人工開挖人工開挖是一種比較原始的掘進(jìn)方法，主要適用黃土隧 道，或破碎松散巖石及土質(zhì)隧道。一般是采用輕型手持式風(fēng)鎬，十字鎬等手持工具進(jìn)行開挖，采用小型機(jī)具 出砟。人工開挖對圍巖擾動小能有效地保護(hù)圍巖防止圍巖受擾過大 而產(chǎn)生坍方，但

8、開挖速度慢，工人勞動強(qiáng)度大。.鉆爆開挖鉆爆開挖是通過機(jī)械鉆孔，用炸藥爆破坑道范圍內(nèi)的巖體、采用大型機(jī)械設(shè)備出砟的方法。鉆爆法對圍巖的擾動破壞較大，一般適用 于石質(zhì)隧道。機(jī)械開挖單臂掘進(jìn)機(jī)開挖是采用裝在可移動式機(jī)械臂上的切削頭來破碎巖 體。單臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)對圍巖的擾動破壞小，故一般適用于穩(wěn)定性差的軟 巖隧道及土質(zhì)隧道中。TBM掘進(jìn)機(jī)（含盾構(gòu)）掘進(jìn)TBM掘進(jìn)機(jī)的破巖機(jī)理是擠壓，切削 破巖；出砟一般采用大型礦車或皮帶機(jī)運(yùn)輸方式。采用掘進(jìn)機(jī)施工具 有快速，連續(xù)作業(yè)、機(jī)械化程度高、安全、勞動強(qiáng)度小、對地層擾動 小，襯砌支護(hù)質(zhì)量可控，通風(fēng)條件好，減少輔助工序等優(yōu)點。支護(hù)技術(shù)隧道開挖后，改變了巖體的應(yīng)力狀態(tài)，

9、巖體產(chǎn)生了趨向隧道內(nèi)的變形位移。當(dāng)圍巖變形量過大時，會造成圍巖失穩(wěn)，直至坍塌，因此，隧道開挖后應(yīng)及時進(jìn)行支護(hù)。 目前支護(hù)的方法主要有復(fù)合式襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)和管片支護(hù)結(jié)構(gòu)兩種方法，其中復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)為 錨噴支護(hù)（初期）+二次襯砌支護(hù)。錨噴支護(hù)是從80年代起采用的一種圍巖支護(hù)手段。采用錨噴支護(hù) 可以充分發(fā)揮圍巖的自承能力，提高了作業(yè)的安全性和作業(yè)效率。主要 有以下支護(hù)形式：1 .錨桿支護(hù)。2.鋼支撐、錨噴聯(lián)合支護(hù)。-3 -噴射砼支護(hù)。澆筑混凝土襯砌。輔助施工技術(shù)對不能自穩(wěn)或自穩(wěn)時間短的淺埋、偏壓、軟弱地層及巖溶、斷層破碎帶等特殊不良地質(zhì)，施工中可采取相應(yīng)的輔助施工技術(shù)，提前或在施工過程中加固圍巖，以確

10、保施工安全，常用的輔助施工措施主要有：.地面砂漿錨桿（洞口淺埋段。）.超前錨桿（超前小導(dǎo)管）注漿。.超前管棚。.水平旋噴。.玻璃纖維錨桿（掌子面。）超前帷幕幕注漿或全斷面注漿。.降水。.凍結(jié)法。監(jiān)控量測技術(shù)監(jiān)控量測是隧道信息化施工的核心內(nèi)容之一，通過現(xiàn)場量測獲得的圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)體系狀態(tài)的相關(guān)數(shù)據(jù)（信息）通過數(shù)據(jù)（信息）整理和分析，判斷圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性及工作狀態(tài)，并優(yōu)化施工方法和修正支護(hù)參數(shù)以指導(dǎo)設(shè)計和施工。量測的內(nèi)容 主要包括變形監(jiān)測和應(yīng)力監(jiān)測。超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)隧道工程的特點之一是地質(zhì)條件的不確定性，因此，通過技術(shù)手段在施工過程中對作面前方的地質(zhì)進(jìn)行超前預(yù)報是確保隧道安全的關(guān)鍵措施之

11、一，目前常用的超前 地質(zhì)預(yù)報技術(shù)有物探和鉆探兩大類，實施中多以兩方法結(jié)合，按照“物探先行，鉆探驗證”的原 則組織實施。目前已作為施工工序納入施工組織進(jìn)行管理。防排水技術(shù) 隧道防排水施工一般應(yīng)達(dá)到“防水可靠、排水通暢、經(jīng)濟(jì)合理”的目的。對水資源保護(hù)有嚴(yán)格要求的隧道，防排水應(yīng)采取以堵為主、限量排放”的原則。在環(huán)境敏 感地區(qū)以及水量過大影響施工時，應(yīng)通過圍巖注漿控制排放流量。排水施工應(yīng)注重將防水板背 后的水流引入排水溝，避免誘發(fā)襯砌水壓力。隧道防水目前隧道的防水常規(guī)作法是：在隧道初期支護(hù)和二次襯 砌之間施作防水層。二次初砌選擇采用防水混凝土。重視接縫防水，在變形縫和施工縫間設(shè)止水帶、止水條； 對管片

12、襯砌，提高管片自防水性能，并在接縫處設(shè)防水條。防水施工應(yīng)保 證防水板的鋪設(shè)質(zhì)量以及襯砌接頭止水帶的安裝質(zhì)量。隧道排水隧道施工排水結(jié)合實際情況引水歸槽，集中引排，設(shè) 置排水系統(tǒng)，確保排水暢通，主要排水形式有：順坡排水、反坡排水、鉆孔排水、輔助坑道（或洞室）排水 等。隧道結(jié)構(gòu)排水主要是通過安裝環(huán)向排水盲管、縱向排水盲管將 隧道襯砌背后滲水引入洞內(nèi)側(cè)溝或中心排水溝，最后排出洞外。1.5隧道工程施工組織設(shè)計 施工組織設(shè)計是保證工程按設(shè)計要求的質(zhì) 量、進(jìn)度和成本，安全順利地完成施工任務(wù)的關(guān)鍵施工策劃。它貫穿于工程從準(zhǔn)備階段，施工階段到竣工驗收階段整個全過程。施工準(zhǔn)備 施工準(zhǔn)備主要包括 施工機(jī)構(gòu)組織設(shè)置、

13、技術(shù)準(zhǔn)備及現(xiàn)場基本條件準(zhǔn)備-4 -施工中可根據(jù)工程的規(guī)模、重要性等布置施工現(xiàn)場和設(shè)置組織機(jī)械。確定機(jī)構(gòu)的原則是：機(jī)構(gòu)精簡，分工明確，責(zé)任到人?，F(xiàn)行隧道施工中，施工機(jī)構(gòu) 一般為項目經(jīng)理部。技術(shù)準(zhǔn)備工作主要有：熟悉、審查圖紙及有關(guān)設(shè)計資料，了解設(shè)計 意圖，對總體布置、工程的結(jié)構(gòu)形式和特點都要認(rèn)真研究，并對相應(yīng)資 料進(jìn)行交接、復(fù)核。在施工現(xiàn)場范圍內(nèi)，必須具備的基本條件有：修通道路，接通施工 用水、用電，架設(shè)通訊 線路，平整施工現(xiàn)場，搞好臨時房屋，簡稱“三 通一平”施工組織設(shè)計編制施工組織設(shè)計應(yīng)通過全面的調(diào)查研究，按照 建設(shè)項目的工期要求和投資計劃，有計劃地合理組織和安排好工期、施工方案、施工方法，并

14、提出勞動力、材料、機(jī) 具設(shè)備等生產(chǎn)資源的合理配置。各階段的施工組織設(shè)計及內(nèi)容主要有：初步施工組織設(shè)計是在 隧道工程設(shè)計階段，由勘測設(shè)計單位編制，并編入相應(yīng)的設(shè)計文件；指導(dǎo)性施工組織設(shè)計和實施性施工 組織設(shè)計均由施工單位編制，并用于指導(dǎo)施工。編制施工組織設(shè)計的依據(jù)原則主要是法令性文件、相關(guān)的合同書及投 標(biāo)書。在編制的過程中我們要遵守一定的程序，要按施工的客觀規(guī)律、協(xié) 調(diào)和處理好各個因素的關(guān)系，用科學(xué)的方法進(jìn)行編制。施工方案選定根據(jù)實際情況選用合理的開挖方式，適宜的運(yùn)輸方法，采取可靠的支護(hù)措施以及相配套的機(jī)械設(shè)備、勞動力與材料，結(jié)合施工進(jìn)度計劃經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工期 的比較，擇優(yōu)確定。施工場地布置 施工場地布置主要有棄碴場地及卸碴道路的布 置、大宗材料的堆放場地和料庫的布置、生產(chǎn)房屋和生產(chǎn)設(shè)施的布置、 生活房屋的布置、污水處理設(shè)施布置。棄渣場地及卸渣道路的布置處理棄砟的原則：一是變廢為用，把棄 渣用于路基填方或用于棄渣造田，另一個是變有害為無害，就是當(dāng)必須占用農(nóng)田時，力爭把廢渣場變?yōu)楦兀源搜a(bǔ)棄渣占用 的耕地。大宗材料的堆放場地和料庫的布置大宗材料的存放地點 應(yīng)考慮材料運(yùn)進(jìn)工地方便，易于卸車，并靠近使用地點。生產(chǎn)房屋和生產(chǎn)設(shè)施的布置 要特別注意防洪、防砸、防沉陷、防塌埋。生活房屋的布置條件