内蒙古科技大学教案 楼及地货铁点及适用条件：在台阶分部开挖法中，因为上部留有核心士支挡着开挖面。而且能沙 和台阶法样核心 施工机械化程度高 战少上台阶能工千扰：而与下述的侧壁 速工速度可加快。虽然核心土增强了开挖面 的稳定，但开挖中围岩要经受 多次扰动，而且断面分块多，支护结构形成全断面封闭的时间长， 这些都有可能使围岩变形增大。 因此，它常要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。 (@)台阶分部开挖法 (6)单侧敬导坑法 《c)双壁导坑法 图6-6台阶开挖形式 2单侧壁导坑法。 般将断面分成三块：侧壁导坑1、上台阶2、 本者充分利用台阶的支撑作用，并考 下台阶3，见图66(b) 械设备和施工条件而 一胶壁 人工架立钢文也高度 坑可性规 挖和支 收我 上 、下台阶的距离 则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。 (2)施工作业顺序为： ①开挖侧壁导坑，并进行初次支护（锚杆加钢筋网、或锚杆加钢支撑、或钢支摔，喷射混凝土）， 应尽快使导坑的初次支护闭合： ②开挖上台阶，进行拱部初次支护，使其一侧支承在导坑的初次支护上，另一侧支撑在下台 阶上： ③开挖下台阶，进行另一例边墙的初次支护，并尽快建造底部初次支护，使全断面闭合： ④拆除导坑临空部分的初次支护： 骨费及骨条：单安导抗法是将断面向分块4失，每步开的宽度软小 建站
内蒙古科技大学教案 (3) 优缺点及适用条件：在台阶分部开挖法中，因为上部留有核心土支挡着开挖面，而且能迅 速及时地建造拱部初次支护，所以开挖工作面稳定性好。和台阶法一样，核心土和下部开挖都是 在拱部初次支护保护下进行的，施工安全性好。这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。 与超短台阶法相比，台阶长度可以加长，减少上下台阶施工干扰；而与下述的侧壁导坑法相比， 施工机械化程度较高，施工速度可加快。虽然核心土增强了开挖面的稳定，但开挖中围岩要经受 多次扰动，而且断面分块多，支护结构形成全断面封闭的时间长，这些都有可能使围岩变形增大。 因此，它常要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。 图 6-6 台阶开挖形式 2 单侧壁导坑法。 (1) 开挖面分部形式：一般将断面分成三块：侧壁导坑 1、上台阶 2、下台阶 3，见图 6-6(b)。 侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。一般侧壁导坑 宽度不宜超过 0.5 倍洞宽，高度以到起拱线为宜，这样，导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工 作平台，人工架立钢支撑也较方便。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施工和台 阶施工不发生干扰为原则，所以在短隧道中可先挖通导坑，而后再开挖台阶。上、下台阶的距离 则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。 (2) 施工作业顺序为； ①开挖侧壁导坑，并进行初次支护(锚杆加钢筋网、或锚杆加钢支撑、或钢支撑，喷射混凝土)， 应尽快使导坑的初次支护闭合； ②开挖上台阶，进行拱部初次支护，使其一侧支承在导坑的初次支护上，另一侧支撑在下台 阶上； ③开挖下台阶，进行另一例边墙的初次支护，并尽快建造底部初次支护，使全断面闭合； ④拆除导坑临空部分的初次支护； ⑤ 建造内层衬砌。 (3) 优缺点及适用条件：单侧壁导坑法是将断面横向分成 3 块或 4 块，每步开挖的宽度较小
内蒙古科技大学教案 而且封闭型的导坑初次支护承载能力大，所以，单侧壁导坑法适用于新面跨度大，地表沉陷难于 控制的软弱松散围岩中。 坑尺寸拟定的原则同曲 府的 (2)施工作业顺序为 ①开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合。 ②相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护。 ③开挖上部核心士，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。 ④开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合。 ⑤拆除导坑临空部分的初次支护。 用条件：当道防度很大地表沉 显用型 实测 动大 南用合的沉 但速物侣成木京 四、施工中可能发生的问题及其对策 新奥法施工的基本原则，是根据围岩性质允许产生适量的变形，但又不使围岩松动塌落。在 设计、施工过程中，若对围岩性质判断不准或情况不明，或喷射混凝土、打锚杆、立钢支撑时间 和方法有误，围岩松动就会超过预计。此时，应根据观察和量测结果找出原因，进行改正。但是， 很多场合不能明确原因，因此只能针对所发生的现象采取措施。根据实践经验，将新奥法中经常 出现的一些异常现象及应采取的措施列于表102.1中，其中A指进行比较简单的改变就可解决问题 的措施，B指包括需要改变支护方法等比较大的变动才能解决问题的措施。当然，表中只列出大致 的对策标准，优先用哪种措施，要视各个隧道的围岩条件、施工方法、变形状态综合判断。 施工中的现象及其处理措施 表10.2.1 施工中的现象 措 措施B 正面变得不稳定 缩短一次据进长度 并挂钢管打入地层进行预支护 开挖面项部掉块增 用提长 1.加钢支撑，2.预加固地层 ,开挖而暂时分部施工 取法如水并百 箭网。4设水片 提请天我力不定，下 底提。5预加固地 产生底鼓 及早骑射底拱混凝士 喷混凝士层脱离甚 .开挖后尽快喷射混凝土。 2.加钢筋网。 打锚杆或增加锚杆 至塌落 3.解除通水压力。4.加厚喷层
内蒙古科技大学教案 而且封闭型的导坑初次支护承载能力大，所以，单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于 控制的软弱松散围岩中。 3 双侧壁导坑法，又称眼镜工法。 (1) 开挖面分部形式：一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑 1、上部核心土 2、下台阶(3) ， 见图 6-6(c)。导坑尺寸拟定的原则同前，但宽度不宜超过断面最大跨度的 1/3。左、右侧导坑错开 的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确 定。 (2) 施工作业顺序为； ①开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合。 ②相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护。 ③开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。 ④开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合。 ⑤拆除导坑临空部分的初次支护。 ⑥建造内层衬砌。 (3) 优缺点及适用条件：当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑 法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷 仅为短台阶法的 1/2。双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长， 但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工 安全，但速度较慢，成本较高。 四、 施工中可能发生的问题及其对策 新奥法施工的基本原则，是根据围岩性质允许产生适量的变形，但又不使围岩松动塌落。在 设计、施工过程中，若对围岩性质判断不准或情况不明，或喷射混凝土、打锚杆、立钢支撑时间 和方法有误，围岩松动就会超过预计。此时，应根据观察和量测结果找出原因，进行改正。但是， 很多场合不能明确原因，因此只能针对所发生的现象采取措施。根据实践经验，将新奥法中经常 出现的一些异常现象及应采取的措施列于表10.2.1中，其中A指进行比较简单的改变就可解决问题 的措施，B指包括需要改变支护方法等比较大的变动才能解决问题的措施。当然，表中只列出大致 的对策标准，优先用哪种措施，要视各个隧道的围岩条件、施工方法、变形状态综合判断。 施工中的现象及其处理措施 表10.2.1 施工中的现象 措施 A 措施 B 开 挖 面 及 其 附 近 正面变得不稳定 1. 缩短一次掘进长度。 2. 开挖时保留核心 土。 3. 向正面喷射混凝土。 4. 用插板或 并排钢管打入地层进行预支护 1. 缩小开挖断面。 2. 在正面打锚杆。 3. 采取辅助施工措施对地层进行预加 固 开挖面顶部掉块增 大 1. 缩短开挖时间及提前喷射混凝土。 2. 采 用插板或并排钢管。3. 缩短一次开挖长度。 4. 开挖面暂时分部施工。 1. 加钢支撑。 2. 预加固地层 开挖面出现涌水或 者涌水量增大 1. 加速混凝土硬化（增加速凝剂等）。2. 喷 射混凝土前作好排水。 3. 加挂网格密的钢 筋网。 4. 设排水片。 1. 采取排水方法（如排水钻孔、井点 降水.等）。 2. 预加固地层 地基承载力不足，下 沉增大 1. 注意开挖，2. 不3. 要损坏地基围岩。 4. 加厚底脚处喷混凝土，5. 增加支撑面积。 1. 增加锚杆。 2. 缩短台阶长度，3. 及 早闭合支护环。 4. 用喷混凝土作临时 底拱。 5. 预加固地层。 产生底鼓 及早喷射底拱混凝土 1. 在底拱处打锚杆。 2. 缩短台阶长 度，3. 及早闭合支护环。 喷 混 喷混凝土层脱离甚 至塌落 1. 开挖后尽快喷射混凝土。 2. 加钢筋网。 3. 解除涌水压力。 4. 加厚喷层。 打锚杆或增加锚杆
内蒙古科技大学教案 和 1,增强锚杆（加长）： 4在热锚板间加入弹箸等 钢支接中应力增大， 松开接沙处螺栓，凿开喷混凝土层，使之可 净空位移增大，位移 缩短从开挖到文护的时间。，授前打锚 1 增强描杆。2.缩短台阶长度，3.提 速度变快 喷混凝士开 或在上半瑞面速浩临时底排。 10.3传统的山法 在传统的矿山法中 历史上形成的变化方案很多，其中也包括：全断面法、台阶法、侧壁导 坑法、.等。它与新奥法的根本区别，除了施工原理不同外，在具体作业上还有：传统的矿山法 中不强调采用锚喷支护，而大量采用钢、木支撑：不强调要及早闭合支护环：很少采用复合式村 砌，而是大量采用刚度较大的单层衬砌：不进行施工量测等。近年来，由于施工机械的发展，以 及传统矿山法明显的不符合岩石力学的基本原理和不经济，己逐渐由新奥法所取代。只有在一些 缺少大型机械的中、短隧道中，或不熟悉新奥法的施工单位还采用传统的矿山法。本书只简单地 ,并具有中国特色的，现在仍可能采用的传统矿山法。 全名叫下导坑漏斗棚架法，亦称下导坑先墙后拱法。它是硬岩层中修筑隧道的一种基本的传 统方法，也是我国八十年代前修筑公路、铁路隧道采用得最广泛的方法之一。 此法的基本施工程序（图10.3.1）是：首先开挖下导坑①，在下导坑开挖面后约30-50m处， 开始架设“漏斗棚架”，然后在漏斗棚架上方开挖②、③部(“操顶”)和④部(“扩大”)。它们的间 距以互不干扰为原则。 一般可采用1520m。挑顶和扩大爆下的石碴直接堆放在棚架上，并通过漏 斗口向下装入矿车内运出洞外 石碴装完后即可拆除棚架 开挖6 (“刷帮”)和⑥边培 此时整个隧道开挖完毕。在一定的安全距离(10-20m)外灌注边墙Ⅶ和拱圈混凝土。最后铺底 砌水沟。 HI IV V 导坑拉槽 大 3305-2 450-420-0 图10.3.1 下导抗的形状一般为梯形，坚硬用岩中也可田钜形。其密度28一30。（铺单云输线），或 3.84.4m(铺双运输线) 高度视装硫机装载高度而定 般约2.83.0m, 见图10.32。在中长隧 道中为运输畅通多采用双线导坑
内蒙古科技大学教案 凝 土 喷混凝土层中应力 增大，产生裂缝和剪 切破坏。 1. 加钢筋网。 2. 在喷混凝土层中增设纵向 伸缩缝。 1. 增加锚杆（用比原来长的锚杆）。 2. 加入钢支撑。 锚 杆 锚杆轴力增大，垫板 松弛或锚杆断裂。 1. 增强锚杆（加长）。 2. 采用承载力 大的锚杆。 3. 为增大锚杆的变形能 力，4. 在垫锚板间加入弹簧等。 钢 支 撑 钢支撑中应力增大， 产生屈服 松开接头处螺栓，凿开喷混凝土层，使之可 自由伸缩。 1. 增强锚杆。 2. 采用可伸缩的钢支 撑，3. 在喷混凝土层中设纵向伸缩缝。 净空位移增大，位移 速度变快。 1. 缩短从开挖到支护的时间。 2. 提前打锚 杆。3. 缩短台阶、底拱一次开挖的长度。4. 当喷混凝土开裂时，5. 设纵向伸缩缝。 1. 增强锚杆。 2. 缩短台阶长度，3. 提 前闭合支护环。 4. 在锚杆垫板间夹入 弹簧垫圈等。 5. 采用超短台阶法，6. 或在上半端面建造临时底拱。 10.3 传统的矿山法 在传统的矿山法中，历史上形成的变化方案很多，其中也包括：全断面法、台阶法、侧壁导 坑法、.等。它与新奥法的根本区别，除了施工原理不同外，在具体作业上还有：传统的矿山法 中不强调采用锚喷支护，而大量采用钢、木支撑；不强调要及早闭合支护环；很少采用复合式衬 砌，而是大量采用刚度较大的单层衬砌；不进行施工量测等。近年来，由于施工机械的发展，以 及传统矿山法明显的不符合岩石力学的基本原理和不经济，已逐渐由新奥法所取代。只有在一些 缺少大型机械的中、短隧道中，或不熟悉新奥法的施工单位还采用传统的矿山法。本书只简单地 叙述一、二种典型的，并具有中国特色的，现在仍可能采用的传统矿山法。 10．3．1 漏斗棚架法 全名叫下导坑漏斗棚架法，亦称下导坑先墙后拱法。它是硬岩层中修筑隧道的一种基本的传 统方法，也是我国八十年代前修筑公路、铁路隧道采用得最广泛的方法之一。 此法的基本施工程序（图10.3.1）是：首先开挖下导坑①，在下导坑开挖面后约30~50 m处， 开始架设“漏斗棚架”，然后在漏斗棚架上方开挖②、③部（“挑顶”）和④部（“扩大”）。它们的间 距以互不干扰为原则，一般可采用15~20m。挑顶和扩大爆下的石碴直接堆放在棚架上，并通过漏 斗口向下装入矿车内运出洞外。石碴装完后即可拆除棚架，开挖⑤（“刷帮”）和⑥边墙、水沟。 此时整个隧道开挖完毕。在一定的安全距离（10~20m）外灌注边墙Ⅶ和拱圈Ⅷ混凝土。最后铺底 砌水沟。 下导坑 拉槽挑顶扩大刷帮刷帮水沟 砌墙 砌拱 ≥ 图10.3.1 下导坑的形状一般为梯形，坚硬围岩中也可用矩形。其宽度2.8～3.0。（铺单运输线），或 3.8~4.4m（铺双运输线），高度视装碴机装载高度而定，一般约2.8~3.0m，见图10.3.2。在中长隧 道中为运输畅通多采用双线导坑
内蒙古科技大学教案 图10.3.2 漏斗棚架的结构构造如图10.3.3所示。 采用漏斗棚架法施工时应注意如下问题：下导坑开挖是领先工序，它的开挖速度直接影响整 个隧道的施工进度，因此，要千方百计予以保证：漏斗棚架是卸、装碴的关键结构，必须具有足 够的强度和刚度以承受爆破时石碴的冲击作用：挑顶时如发现拱顶有坍塌的预兆，应立即用圆木 支顶住 漏斗棚架法施工的优点：便于人力、 小型机具开挖：顶、扩大的石磕通过漏斗棚架装车 效率高，节省人力和机械：工作面多，可以安排较多的人力和机具，进行平行作业，加快施工进 度。 ”2 a 120 20 图10.33 。又称拱圈支承法，是软地层中修筑隧道的一种基本的传统方法，也是 我国以往修筑隧道采用得最广泛的方法之一。 66
内蒙古科技大学教案 风管 立柱 c2 c2 c2 横梁 立柱 c2 横梁 图10.3.2 漏斗棚架的结构构造如图10.3.3所示。 采用漏斗棚架法施工时应注意如下问题：下导坑开挖是领先工序，它的开挖速度直接影响整 个隧道的施工进度，因此，要千方百计予以保证；漏斗棚架是卸、装碴的关键结构，必须具有足 够的强度和刚度以承受爆破时石碴的冲击作用；挑顶时如发现拱顶有坍塌的预兆，应立即用圆木 支顶住。 漏斗棚架法施工的优点：便于人力、小型机具开挖；挑顶、扩大的石碴通过漏斗棚架装车， 效率高，节省人力和机械；工作面多，可以安排较多的人力和机具，进行平行作业，加快施工进 度。 漏斗棚架法的缺点：设置棚架需消耗大量木材和钢材；断面分块多，对围岩扰动大，而且拱 顶围岩暴露过长，所以，只适用于Ⅳ~VI类围岩；工作面多虽可平行作业，但相互干扰大，尤其刷 帮开挖容易损坏风、水管、电力线和堵塞运输。 漏斗 漏斗 60 通风管 隧 道 中 线 小圆木 10 钢轨16-24公斤 预铺石渣 101030 10 漏斗 小圆木 10 小圆木 10 图10.3.3 10．3．2 上下导坑先拱后墙法 上下导坑先拱后墙法，又称拱圈支承法，是软地层中修筑隧道的一种基本的传统方法，也是 我国以往修筑隧道采用得最广泛的方法之一。 66
内蒙古科技大学教案 - I-I IV-Iv 子30 1n片 抗落底开抗 由上导抗向 边开挖边架设扇形支撑。在扇形支撞之间立拱架模板，灌注拱圈混凝土V, 边灌注边顶替、拆除 扇形支掉。开挖中层@(“落底”) 左右错开，纵向跳跃开挖马口⑦、⑨，每个马口的纵向长度 一般取拱圈灌注节长的一半。紧跟马口开挖后，立即架设边墙模板，由下而上灌注边墙混凝士Ⅷ、 X。挖水沟、铺底。 采用上下导坑先拱后培法施工时应注意下列问题：开挖马口时要绝对避免拱圈两侧拱脚同时 悬空；边墙灌注到顶部时要仔细地做到与拱脚的联接，保证衬砌的整体性。 开挖马 1、灌注边培都是在拱 圈保护下进 的 因此 开挖两个导坑成本高、速度慢。 10.4不良地质条件下隧道施工 10.4.1概述 在修建隧道中，常遇到一些不利于施工的特殊地质地段。如膨胀土围岩、黄土、溶洞、断层 松散地层、流沙、岩爆等。在开挖、支护和衬砌过程中，由于各种因素的影响都可能发生土石坍 塌，坑道支撑变形，衬砌结构断裂，严重影响施工进度、安全和质量。隧道穿越含有瓦斯的地层， 更严重地威胁者施工安全 隧道通过特殊地质地段施工时应注意以下几点： A.施工前应对设计所提供的工程地质和水文地质资料进行详细分析了解，深入细致地作施工 调查，制订相应的施工方案和措施，备足有关机具及材料，认真编制和实施施工组织设计，使工 程达到安全、优质、高效的目的。反之，即便地质并非不良，也会因准备不足，施工方法不当或
内蒙古科技大学教案 Ⅰ-Ⅰ Ⅱ-Ⅱ Ⅲ-Ⅲ Ⅳ-Ⅳ 拱架及 模板 Ⅴ-Ⅴ Ⅵ-Ⅵ 绷子梁 30 28钢钎 过河撑 Ⅶ-Ⅶ Ⅷ-Ⅷ 溜槽 图10.3.4 此法的基本施工程序（图10.3.4）是：首先开挖下导坑①，并尽快架设木支撑。在下导坑开挖 面后约30~50rn处开挖上导坑②和架设木支撑。上、下导坑间开挖漏斗（如图中虚线所示），以便 于上断面出碴。距上导坑15~20米，进行上导坑落底开挖③。然后由上导坑向两侧开挖④（“扩大”）， 边开挖边架设扇形支撑。在扇形支撑之间立拱架模板，灌注拱圈混凝土Ⅴ，边灌注边顶替、拆除 扇形支撑。开挖中层⑥（“落底”）。左右错开，纵向跳跃开挖马口⑦、⑨，每个马口的纵向长度 一般取拱圈灌注节长的一半。紧跟马口开挖后，立即架设边墙模板，由下而上灌注边墙混凝土Ⅷ、 Ⅹ。挖水沟、铺底。 采用上下导坑先拱后墙法施工时应注意下列问题：开挖马口时要绝对避免拱圈两侧拱脚同时 悬空；边墙灌注到顶部时要仔细地做到与拱脚的联接，保证衬砌的整体性。 和漏斗棚架法比起来，它有如下优点，拱部围岩暴露时间短，开挖马口、灌注边墙都是在拱 圈保护下进行的，因此，施工安全，能适用于较软弱的Ⅱ、Ⅲ类围岩。其缺点是衬砌整体性差， 开挖两个导坑成本高、速度慢。 10.4 不良地质条件下隧道施工 10.4.1 概述 在修建隧道中，常遇到一些不利于施工的特殊地质地段。如膨胀土围岩、黄土、溶洞、断层、 松散地层、流沙、岩爆等。在开挖、支护和衬砌过程中，由于各种因素的影响都可能发生土石坍 塌，坑道支撑变形，衬砌结构断裂，严重影响施工进度、安全和质量。隧道穿越含有瓦斯的地层， 更严重地威胁着施工安全。 隧道通过特殊地质地段施工时应注意以下几点： A．施工前应对设计所提供的工程地质和水文地质资料进行详细分析了解，深入细致地作施工 调查，制订相应的施工方案和措施，备足有关机具及材料，认真编制和实施施工组织设计，使工 程达到安全、优质、高效的目的。反之，即便地质并非不良，也会因准备不足，施工方法不当或