内蒙古科技大学教案 第10章 隧道施工方法及其基本作业 10.1概述 10.L.1隧道工程特点 隧道施工过程通常包括：在地层中挖出士石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道：进行必要的初 期支护和砌筑最后的水久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用。 在进行隧道施工时，必须充分考虑隧道工程的特点，才能在保证隧道安全的条件下，快速、 优质、低价地建成隧道建筑物。隧道工程的特点，可归纳如下： (1)整个工程埋设于地下，因此工程地质和水文地质条件对隧道施工的成败起若重要的、甚 至是决定性的作用。例如：当年修建穿越阿尔率斯山的圣哥达道时由于海到事先未料到的园 温(41°C)和酒水(6601/mim),给施工带来很多困难，最后延期二年才完成。因此，不仅要 在物测阶段做好详细的地质调查和勘探，尽可能准确地掌握隧道工程范围内的岩层性质、岩体强 度、完整程度、地应力场、自稳能力、地下水状态、有害气体和地温状况等资料，并根据这些原 始材料，初步选定合适的施工方法，确定相应的施工措施和配套的施工机具。而且，由于地质条 件的复杂性和勘探手段的局限性，在施工中出现前所未料的情况仍不可避免。因此，在长大隧道 的施工中，还应采取试验导坑（如日本青函隧造 水平超前钻孔、声波探测 ,导坑领先等技术 措施，进一步查清据进前方的地质条件，及时掌握变化的情况。以便尽快地修改施工方法和技术 措施。 (2)公路隧道是一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进、出口两个工作面，相对于桥梁 线路工程来说。隧道的施工速度比较慢，工期也比较长，往往使一些长大隧道成为控制新建公路 诵车的关键工程。为此，需要附加地开抄竖井、斜井、横洞等辅助工程来增加工作面，加快学道 施工速度。此外，隧道断面较小，工作场地狭长 一些施工工序只能顺序作业，而另一些工序又 可以沿隧道纵向展开 ,平行 作业。因此 要求施工中加强管理 合理组织、避免相互干扰。洞内 设各、管线路布置应周密考虑，妥善安排。隧道施工机械应当结构紧凑，坚固耐用 (3)地下施工环境较差，甚至在施工中还可能使之恶化，例如爆破产生有害气体等。必须采 取有效措施加以改善，如人工通风、照明、防尘、消音、隔音、排水等，使施工场地合符卫生条 件，并有足够的照度，以保证施工人员的身体健康，提高劳动生产率。 (4)公路隧道大多穿越崇山峻岭，因此施工工地一般都位于偏远的深山狭谷之中，往往远离 ,这些也是规划隧道工程时应当考虑的问题之 日建成就难以更改，所以，除了事先 须审慎规划和设计外。 施工中还要做到不留后患。 当然，隧道工程也有很多有利的方面，例如施工可以不受或少受昼夜更替、季节变换、气候 变化等自然条件改变的影响，可以竟日终年、稳定地安排施工. 10.1.2隧道施工应遵循的基本精神和原则 以往，人们都认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩坍塌掉落，开挖的断面越大，坍惯的范 围也越大。因此，传统的隧道结构设计方法是将围岩看成是必然要松驰塌落，而成为作用于支护 结构上的荷载。传统的隧道施工方法则是将隧道断面分成为若干小块进行开挖，随挖随用钢材域 木材支撑，然后，从上到下，或从下到上砌筑刚性衬砌。这也是和当时的机械设备、建筑材料、 技术水平相一致的】 近十几年来，岩石错杆、喷射混凝土的机械和岩石力学方面的进展，人们对开挖隧道过程中 所出现的围岩变形、松、崩塌等现象有了深入的认识为提出新的 经济的隧道施工方法创造 了条件。1963年，由奥地利学者L·腊布兹维奇教授命名为“新奥地利催道施工法(New Astria Tunnelling Method)”,简称“新奥法(NATM)”正式出台。它是以控制爆破或机械开挖为主要掘
内蒙古科技大学教案 第10章 隧道施工方法及其基本作业 10.1 概述 10.1.1 隧道工程特点 隧道施工过程通常包括：在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初 期支护和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安全使用。 在进行隧道施工时，必须充分考虑隧道工程的特点，才能在保证隧道安全的条件下，快速、 优质、低价地建成隧道建筑物。隧道工程的特点，可归纳如下： （1）整个工程埋设于地下，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 至是决定性的作用。例如：当年修建穿越阿尔卑斯山的圣哥达隧道时，由于遇到事先未料到的高 温（41°C）和涌水（660l／min），给施工带来很多困难，最后延期二年才完成。因此，不仅要 在勘测阶段做好详细的地质调查和勘探，尽可能准确地掌握隧道工程范围内的岩层性质、岩体强 度、完整程度、地应力场、自稳能力、地下水状态、有害气体和地温状况等资料，并根据这些原 始材料，初步选定合适的施工方法，确定相应的施工措施和配套的施工机具。而且，由于地质条 件的复杂性和勘探手段的局限性，在施工中出现前所未料的情况仍不可避免。因此，在长大隧道 的施工中，还应采取试验导坑（如日本青函隧道）、水平超前钻孔、声波探测、导坑领先等技术 措施，进一步查清掘进前方的地质条件，及时掌握变化的情况。以便尽快地修改施工方法和技术 措施。 （2）公路隧道是一个形状扁平的建筑物，正常情况下只有进、出口两个工作面，相对于桥梁、 线路工程来说．隧道的施工速度比较慢，工期也比较长，往往使一些长大隧道成为控制新建公路 通车的关键工程。为此，需要附加地开挖竖井、斜井、横洞等辅助工程来增加工作面，加快隧道 施工速度。此外，隧道断面较小，工作场地狭长，一些施工工序只能顺序作业，而另一些工序又 可以沿隧道纵向展开，平行作业。因此，要求施工中加强管理、合理组织、避免相互干扰。洞内 设备、管线路布置应周密考虑，妥善安排。隧道施工机械应当结构紧凑，坚固耐用。 （3）地下施工环境较差，甚至在施工中还可能使之恶化，例如爆破产生有害气体等。必须采 取有效措施加以改善，如人工通风、照明、防尘、消音、隔音、排水等，使施工场地合符卫生条 件，并有足够的照度，以保证施工人员的身体健康，提高劳动生产率。 （4）公路隧道大多穿越崇山峻岭，因此施工工地一般都位于偏远的深山狭谷之中，往往远离 既有交通线，运输不便，供应困难，这些也是规划隧道工程时应当考虑的问题之一。 （5）公路隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除了事先必须审慎规划和设计外， 施工中还要做到不留后患。 当然，隧道工程也有很多有利的方面，例如施工可以不受或少受昼夜更替、季节变换、气候 变化等自然条件改变的影响，可以竟日终年、稳定地安排施工。 10.1.2 隧道施工应遵循的基本精神和原则 以往，人们都认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩坍塌掉落，开挖的断面越大，坍塌的范 围也越大。因此，传统的隧道结构设计方法是将围岩看成是必然要松弛塌落，而成为作用于支护 结构上的荷载。传统的隧道施工方法则是将隧道断面分成为若干小块进行开挖，随挖随用钢材或 木材支撑，然后，从上到下，或从下到上砌筑刚性衬砌。这也是和当时的机械设备、建筑材料、 技术水平相一致的。 近十几年来，岩石锚杆、喷射混凝土的机械和岩石力学方面的进展，人们对开挖隧道过程中 所出现的围岩变形、松弛、崩塌等现象有了深入的认识，为提出新的、经济的隧道施工方法创造 了条件。1963年，由奥地利学者L·腊布兹维奇教授命名为“新奥地利隧道施工法（New Astria Tunnelling Method）”，简称“新奥法（NATM）”正式出台。它是以控制爆破或机械开挖为主要掘
内蒙古科技大学教案 进手段，以错杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。同时 又是一系列指导隧道设计和施工的原则，其中包括： (1)因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护岩体，尽量诚 少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面 爆破、预裂爆破或机械掘进。 (2)为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中 能形成承载环：另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。为此 在施工中应采用能与围岩密贴、及时砌筑义能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这 样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和参与工作的时间（包括底拱闭合时间）来控制岩体的 变形。 (3)为了改善支护结构的受力性能 ,施工中应尽快使之闭合，而成为封闭的筒形结构。另外 隧道断面形状要尽可能地圆顺，以避免拐角处的应力集中。 (4)在施工的各个阶段，应进行现场量测监视，及时提出可靠的、数量足够的量测信总，如 坑道周边的位移或收敛、接触应力等。并及时反馈用来指导施工和修改设计。 (5)为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后 续荷载，采用复合式衬砌。 上述新奥法的基本原则可扼要的概括为：“少扰动、早喷错、勤量测、紧封闭 10.1.3隧道施工方法及其选择 个多世纪以来，世界各国的隧道工作者在实践中已经创造出能够适应各种围岩的多种隧道 施工方法 惯上将它们分成为：矿山法 、掘进机法 官法 顶进 明挖法等 矿山法因最早应用于矿石开采而得名，它包括上面己经提到的传统方法和新奥法。由于在这 种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。有时候为了强调新奥法 与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。 掘进机法包括隧道摇进机(Tunnel Bo, ring Machine,简写为T.B.M.)法和盾构据进机法 前者应用 于岩石地层，后者 主要应用于土质岩，尤适用于软士 流砂、淤泥等将殊地 沉管法，等则是用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道等，以及理深很浅的山的 隧道。 选择施工方案时，要考虑的因素有如下几方面： A,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： B.隧道所处的工程地质和水文地质条件： C.施工技术条件和机械装各状况： D.施工中动力和原材料供应情况： E.工程投资与运营后的社会效益和经济效益： 有关污染 地面沉降等环境方面的要求和限制 应该看到隧道施工方法的选择，是一项“模糊”的决策过程，它依糗于有关人员的学识、经验 毅力和创新精神。对于重要工程则需汇集专家们的意见，广泛论证。必要时应当开挖试验洞对理 论方案进行实践验证。 从目前我国公路隧道发展趋势来看，在今后很长一段时间内，仍以采用新奥法为主，这也符 合世界潮流。所以，本书将着重论述新奥法施工中的有关问题，而概略地介绍传统的矿山法。其 它方法一般不用于山岭嗟道，因此此处不作介绍，需要时可参考有关书籍
内蒙古科技大学教案 进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。同时 又是一系列指导隧道设计和施工的原则，其中包括： （1）因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，所以在施工中必须充分保护岩体，尽量减 少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中断面分块不宜过多，开挖应当采用光面 爆破、预裂爆破或机械掘进。 （2）为了充分发挥岩体的承载能力，应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形，使围岩中 能形成承载环；另一方面又必须限制它，使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。为此， 在施工中应采用能与围岩密贴、及时砌筑又能随时加强的柔性支护结构，例如，锚喷支护等。这 样，就能通过调整支护结构的强度、刚度和参与工作的时间（包括底拱闭合时间）来控制岩体的 变形。 （3）为了改善支护结构的受力性能，施工中应尽快使之闭合，而成为封闭的筒形结构。另外， 隧道断面形状要尽可能地圆顺，以避免拐角处的应力集中。 （4）在施工的各个阶段，应进行现场量测监视，及时提出可靠的、数量足够的量测信息，如 坑道周边的位移或收敛、接触应力等。并及时反馈用来指导施工和修改设计。 （5）为了敷设防水层，或为了承受由于锚杆锈蚀，围岩性质恶化、流变、膨胀所引起的后 续荷载，采用复合式衬砌。 上述新奥法的基本原则可扼要的概括为：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。 10.1.3 隧道施工方法及其选择 一个多世纪以来，世界各国的隧道工作者在实践中已经创造出能够适应各种围岩的多种隧道 施工方法。习惯上将它们分成为：矿山法、掘进机法、沉管法、顶进法、明挖法等。 矿山法因最早应用于矿石开采而得名，它包括上面已经提到的传统方法和新奥法。由于在这 种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。有时候为了强调新奥法 与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。 掘进机法包括隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简写为T．B．M．）法和盾构掘进机法。 前者应用于岩石地层，后者则主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。 沉管法，.等则是用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭 隧道。 选择施工方案时，要考虑的因素有如下几方面： A．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； B．隧道所处的工程地质和水文地质条件； C．施工技术条件和机械装备状况； D．施工中动力和原材料供应情况； E．工程投资与运营后的社会效益和经济效益； F．施工安全状况， G．有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。 应该看到隧道施工方法的选择，是一项“模糊”的决策过程，它依赖于有关人员的学识、经验、 毅力和创新精神。对于重要工程则需汇集专家们的意见，广泛论证。必要时应当开挖试验洞对理 论方案进行实践验证。 从目前我国公路隧道发展趋势来看，在今后很长一段时间内，仍以采用新奥法为主，这也符 合世界潮流。所以，本书将着重论述新奥法施工中的有关问题，而概略地介绍传统的矿山法。其 它方法一般不用于山岭隧道，因此此处不作介绍，需要时可参考有关书籍
内蒙古科技大学教案 10.2新奥地利隧道施工法 一、隧道施工应进循的基本原则 1963年，由奥地利学者L腊布兹维奇教授命名为新奥地利隧道施工法New Austria Tunnelling 为生 NTM”正式出台它是以控 手段，以至 导隧道设计和 支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。同时又是一系列指 归到 不芦用理种方法 以须道惩的其技术原则是 因为围岩是道的主要承载单元，所以要在施工中充分保护和爱护围岩 为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形 (仁)变形的控制主要是通过支护阻力（即各种支护结构）的效应达到的。 (四)在施工中，必须进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的量测信息，以指导施 工和设计。这是“新奥法”的重要组成部分。 (五)在选择支护手段时，一般应选择能大面积的、牢固的与围岩紧密接触的、能及时施设和 应变能力强的支护手段。 特别 代在 道施 过程是围 岩力学状态不断变化的过程 情况 使道 短 内闭合 化的 重要的。 验一地质预测一量测反馈一修正设计的一体 的基本原则 喷、勒量、紧封闭” 这些原则也不是 二、 新奥法的分类及施工工序 不变的，应该结合实际情况进行完善和提高。 新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为以下几种： 1全断面开挖法。 2台阶法，其中包括：(1)长台阶法：(2)短台阶法：(3)超短台阶法。 3分部开挖法，其中包括：()台阶分部开挖法（环形开挖留核心士法：(2）中隔壁法（单侧壁 导坑法、C①法：(3)双侧导 新奥法的施工工序可用以下框图（图6）表示： 图61新侧法施工程序 三、开挖方法
内蒙古科技大学教案 10．2 新奥地利隧道施工法 一、隧道施工应遵循的基本原则 1963年，由奥地利学者L·腊布兹维奇教授命名为“新奥地利隧道施工法(New Austria Tunnelling Method)”，简称“新奥法(NATM)”正式出台。它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚 杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论、量测和经验相结合的一种施工方法。同时又是一系列指 导隧道设计和施工的原则。 归纳起来，施工中不管采用哪种方法，都必须遵循的基本技术原则是： (一) 因为围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工中充分保护和爱护围岩。 (二) 为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形。 (三) 变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的。 (四) 在施工中，必须进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的量测信息，以指导施 工和设计。这是“新奥法”的重要组成部分。 (五) 在选择支护手段时，一般应选择能大面积的、牢固的与围岩紧密接触的、能及时施设和 应变能力强的支护手段。 (六) 要特别注意，隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程。 (七) 在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要的。 (八) 在隧道施工过程中，必须建立设计—施工检验—地质预测—量测反馈—修正设计的一体 化的施工管理系统，以不断地提高和完善隧道施工技术。 上述隧道施工的基本原则可扼要地概括为：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。 在实际施工过程中，这些原则也不是一成不变的，应该结合实际情况进行完善和提高。 二、 新奥法的分类及施工工序 新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为以下几种： 1 全断面开挖法。 2 台阶法，其中包括：(1) 长台阶法；(2) 短台阶法；(3) 超短台阶法。 3 分部开挖法，其中包括：(1) 台阶分部开挖法(环形开挖留核心土法)；(2) 中隔壁法(单侧壁 导坑法、CD 法)；(3) 双侧壁导坑法(眼镜法)等。 新奥法的施工工序可用以下框图(图 6-1)表示： 图 6-1 新奥法施工程序 三、开挖方法
内蒙古科技大学教案 按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法，分部开挖 法。 ()施工准备完成后，用钴孔台车钻眼，然后装药 联接起爆网路」 (2)退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断 面： (3)进行通风、撒水，排烟、降尘： (④排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土 (⑤)用装碴机将石碴装入矿车或运输机，运出洞 外： 9在初次支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌注内层衬翻。 相据用尝羚定程度及施丁设计亦可以不设错杆或设短错杆 也可先出碴，然后再施作初次支 护，但一般仍先进行拱部初次支护，以防止局部应力集中而造成的围岩松动剥落。 2适用条件：全断面法适用于岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。必须具备大型施工 机械。隧道长度或施工区段长度不宜太短。否则采用大型机械化施工的经济性差。根据经验，这 个长度不应小于1km。 (二)台阶开挖法 台价开挖法 一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型。台阶法包括长台阶法、 期烟据以下西人之分是很台所长度来快定如图3所不·全十座上甲光克应来 、断面的 面施工所用的开挖、 围岩越差，闭合时间求越 主软弱围岩中应以前一条件为主 在围岩条件较好时，主要考虑 是如何更好地发挥机械效率，保证施工的经济性，放只要考虑后一条件。现将各种台阶法叙述如
内蒙古科技大学教案 按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法，分部开挖 法。 (一)全断面开挖法 1 全断面法施工的顺序是： (1) 施工准备完成后，用钻孔台车钻眼，然后装药， 联接起爆网路； (2) 退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断 面； (3) 进行通风、撒水，排烟、降尘； (4) 排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土； (5) 用装碴机将石碴装入矿车或运输机，运出洞 外； (6) 安设边墙锚杆和喷混凝土； (7) 必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土； (8) 开始下一轮循环； (9) 在初次支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌注内层衬砌。 根据围岩稳定程度及施工设计亦可以不设锚杆或设短锚杆。也可先出碴，然后再施作初次支 护，但一般仍先进行拱部初次支护，以防止局部应力集中而造成的围岩松动剥落。 2 适用条件：全断面法适用于岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。必须具备大型施工 机械。隧道长度或施工区段长度不宜太短。否则采用大型机械化施工的经济性差。根据经验，这 个长度不应小于 1km。 (二) 台阶开挖法 台阶开挖法一般是将设计断面分上半断面和下半断面两次开挖成型。台阶法包括长台阶法、 短台阶法和超短台阶法等三种，其划分是根据台阶长度来决定如图 6-3 所示。至于施工中究竟应采 用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定： (1) 初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短； (2) 上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。 在软弱围岩中应以前一条件为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件较好时，主要考虑 是如何更好地发挥机械效率．保证施工的经济性，故只要考虑后一条件。现将各种台阶法叙述如 下： 图 6-2 全断面开挖法 1-全断面开挖法;2-锚喷支护;3-模筑混凝土衬砌
内蒙古科技大学教案 1长台阶法：上、下断面相距较远， 图上以上或大于5倍洞跨。 ()长台阶法的作业顺序为： 上半断面开挖： ①用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机开挖。 ②安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射混凝土。 ③用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外。 ④根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时在开挖上半断面后，可建筑临时底拱， 形成上半断面的临时闭合结构，然后在开挖下半断时再将临时底拱挖掉。但从经济观点来看，最 好不这样做，而改用短台阶法。 。装碴直接运至洞外 ③用反护挖机开挖水沟。喷底部混凝士」 ②)优缺点及适用条件：有足够的工作空间和相当的施工速度，上部开挖支护后，下部作业就较 为安全，但上下部作业有一定的干扰。相对于全断面法来说 比台阶 次开挖的断面和高度都 比较小，只需配备中型钻孔台车即可施工，而且，对维持开挖面的稳定也十分有利。所以，它的 适用范围较全断面法广泛，凡是在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不要用底拱封闭断面 的情况，都可采用长台阶法。 2短台阶法：台阶长度小于5倍但大于1~1,5倍洞跨。上下断面采用平行作业 用条件 以缩短 护肉的时帽，改初收支护价受力条件 围岩 9 不能 为解决这 点是上台阶出 对下 施工的干 阶 面过 到下半断面的道。将上台阶的石 也可交替地设 在两侧。过渡坡道法通用于断面较大的双线残道中 3超短台阶法：台阶仅超前3~5m,只能采用交替作业 (2)优缺点及适用条件：由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩 变形。在城市隧道施工中，能更有效的控制地表沉陷。所以，超短台阶法适用于膨胀性围岩和士 质围岩，要求及早闭合断面的场合。当然，也适用于机械化程度不高的各类围岩地段。缺点是上 下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大生产效率较低， 地工速度受 在软弱围 岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可对开挖面进行预加固或预支护。 A 】台阶分部开挖法。又称环形开物留核心，十计 (1)开挖面分部形式：一般将断面分成为环形拱部（图6-6《）中的1、2、3)、上部核心士4、 下部台阶5等三部分。 (2)施工作业顺序为： ①用人工或单臂进机开挖环形拱部。或根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。 ②安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑、喷混凝士。 ③在拱部初次支护保护下，用挖掘机或单臂据进机开挖核心土和下台阶，随时接长钢支撑和 喷 根 封低 庆支 变形情况或施 工安排 合阶的距 所以施工中不设或少设锚 为2倍洞跨
内蒙古科技大学教案 图 6-3 台阶法施工形式 1 长台阶法：上、下断面相距较远，一般上台阶超前 50m 以上或大于 5 倍洞跨。 (1) 长台阶法的作业顺序为： 上半断面开挖： ① 用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机开挖。 ② 安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射混凝土。 ③ 用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外。 ④ 根据支护结构形成闭合断面的时间要求，必要时在开挖上半断面后，可建筑临时底拱， 形成上半断面的临时闭合结构，然后在开挖下半断时再将临时底拱挖掉。但从经济观点来看，最 好不这样做，而改用短台阶法。 下半断面开挖： ① 用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破。装碴直接运至洞外。 ② 安设边墙锚杆(必要时)和喷混凝土。 ③ 用反铲挖掘机开挖水沟。喷底部混凝土。 (2) 优缺点及适用条件：有足够的工作空间和相当的施工速度，上部开挖支护后，下部作业就较 为安全，但上下部作业有一定的干扰。相对于全断面法来说，长台阶法一次开挖的断面和高度都 比较小，只需配备中型钻孔台车即可施工，而且，对维持开挖面的稳定也十分有利。所以，它的 适用范围较全断面法广泛，凡是在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不要用底拱封闭断面 的情况，都可采用长台阶法。 2 短台阶法：台阶长度小于 5 倍但大于 1～1.5 倍洞跨。上下断面采用平行作业。 短台阶法的作业顺序和长台阶相同。 优缺点及适用条件：由于短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初次支护的受力条件， 有利于控制隧道收敛速度和量值，所以适用范围很广，Ⅰ～Ⅴ级围岩都能采用，尤其运用于Ⅳ、 Ⅴ级围岩，是新奥法施工中经常采用的方法。缺点是上台阶出碴时对下半断面施工的干扰较大， 不能全部平行作业。为解决这种干扰可采用长皮带机运输上台阶的石碴；或设置由上半断面过渡 到下半断面的坡道。将上台阶的石碴直接装车运出。过渡坡道的位置可设在中间，也可交替地设 在两侧。过渡坡道法通用于断面较大的双线隧道中。 3 超短台阶法：台阶仅超前 3～5m，只能采用交替作业。 (2) 优缺点及适用条件：由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩 变形。在城市隧道施工中，能更有效的控制地表沉陷。所以，超短台阶法适用于膨胀性围岩和土 质围岩，要求及早闭合断面的场合。当然，也适用于机械化程度不高的各类围岩地段。缺点是上 下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大生产效率较低，施工速度较慢。在软弱围 岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可对开挖面进行预加固或预支护。 (三)分部开挖法 分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某部超前开挖，故也可称为导坑超前 开挖法。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、双侧壁导坑法，见 图 6-6。 1 台阶分部开挖法。又称环形开挖留核心土法。 (1) 开挖面分部形式：一般将断面分成为环形拱部（图 6-6(a)中的 1、2、3）、上部核心土 4、 下部台阶 5 等三部分。 (2) 施工作业顺序为： ① 用人工或单臂进机开挖环形拱部。或根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。 ②安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑、喷混凝土。 ③在拱部初次支护保护下，用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶，随时接长钢支撑和 喷混凝土、封底。 ④根据初次支护变形情况或施工安排建造内层衬砌。 由于拱形开挖高度较小，或地层松软锚杆不易成型，所以施工中不设或少设锚杆。环形开挖 进尺为 0.5～1.0m，不宜过长。上部核心土和下台阶的距离，一般双线隧道为 1 倍洞跨，单线隧道 为 2 倍洞跨