岩石隧道施工方法精选(九篇)

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第1篇：岩石隧道施工方法范文

关键词：隧道工程 软弱围岩 技术

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0039-02

1 软弱围岩

软弱围岩是地下工程对于地质条件的一个综合性的界定，在地下隧道工程与岩土工程施工中，围岩的性质与基本条件将决定着工程所应使用的施工方法与工程本身的技术难度。因此，对于隧道工程首先要明确围岩的基本条件，掌握围岩的基本性质，在此基础上才可以在后期的施工进程中准确把握施工要点，以达到顺利施工的目标。

一般而言，在地下铁道、岩土及隧道等工程中，围岩的种类如何界定是根据围岩本身的强度及稳定性、风化程度及完整性等因素进行综合考虑，进而分成不同等级和种类的围岩，在现实施工的前期勘察阶段，通过一定的技术手段对围岩进行勘测与性质的测定，结合工程的特点得出围岩的具体类别。随着施工技术的不断发展，施工工程具有相对复杂的趋势，施工人员对地质条件的判断与界定也有了更深层次的认识，对于围岩的分类与认识也在不断加深，靠简单的感性判断不够科学，需要借助一些新的设备与技术才可以准确得知围岩的具体物理性质。因此对于围岩的认识，不同阶段、不同的地质条件、不同的工程特点，围岩的特殊性很难一概而论，需要具体问题具体解决。

2 隧道工程施工方法与理论

对于地下空间的探索，实际上历史已经久远，从远古时期人们以地为穴的居住方式就形成了地下空间施工的雏形。随着目前我国大规模的地下工程建设，包括地铁、地下隧道、公路的地基施工等都涉及到地下工程的施工。一般而言，针对地下隧道工程，常用的基本方法有矿山法、新奥法、地质工程施工法。

2.1 矿山法

作为一种传统的地下隧道施工方法，其基本原理是在隧道爆破后，造成周围岩石稳定性与强度下降，受力上整体处于松弛状态，是一种软弱性质的围岩，在该条件下，进行边支护边施工，以防止围岩坍塌对于隧道稳定性与安全的影响。在支护的环节上，对于软弱围岩主要是利用刚性衬砌作为支撑，刚性衬砌最大程度地防止隧道断面的变形，并有效地抵挡了扰动后的围岩对开挖面的荷载。矿山法是一种暗挖法，以爆破的方式形成开挖面，并借以刚性衬砌作为临时支撑，在实际隧道开挖的施工过程中，采用分部开挖的方式，边开挖，边修筑衬砌，边支护。开挖时，首先要开挖导坑，为了最小限度减少围岩的扰动，以导坑作为开挖的基础向周分部扩大开挖，尤其对于软弱具有坍塌可能的围岩就需要结合开挖断面的尺寸，在分部开挖中具体采取何种顺序与方式进行仔细衡量才可以确定。

2.2 新奥法

新奥法是在矿山法的基础上发展而来，其施工原理在于强调围岩的自承重能力，以锚杆、钢筋网、喷射混凝土等柔性手段进行主要支撑，以此抵抗围岩的变形。实际在此过程中围岩作为了支护系统的重要组成部分与受力部分。与传统的矿山法相比，在手段与施工概念上而言都是一种突破。新奥法通过锚杆而形成的加固拱与喷射混凝土层形成内外两层衬砌，混凝土同时以强大的喷射力注入到围岩土层的缝隙中，与土层进行了结合，围岩的稳定性与抗变形能力得到进一步提升。此外，新奥法减少了围岩扰动的强度、频率与持续周期，新奥法的支护手段一般不需要拆除，作为永久性支撑，嵌入到开挖面中，减少了施工的程序，相对较小的喷射层厚度又可以保证开挖的工作量，节省了开挖跨度对工程周期与稳定性的影响。

2.3 地质工程施工

地质工程施工是在隧道开挖面进行开挖与围岩扰动前期对地质条件进行主动加固的一种方法。如常利用在隧道开挖洞口的大管棚支护技术和地面注浆技术。地质工程施工主要采用一定的工程措施，以主动方式去控制围岩的变形与稳定性，平衡围岩和支护的共同强度，以保住一开始就为隧道顺利掘进与开挖创造一个相对宽松的施工环境。

随着工程难度的差异性，一般在地下隧道工程中常常根据特定的地质综合条件、水文状况、围岩的性质、工程性质与复杂程度，采取不同的隧道施工方法，有时候为了保障工程的安全性与稳定性常常综合几种方法共同发挥作用而不是单纯采用其中一种。对矿山法、新奥法、地质工程施工法的分析中，笔者得知不同的方法都有其各自的优势与不足，在实际施工中应该相互借鉴，取长补短。例如在矿山法施工的过程中常常借鉴新奥法对于支护的安全度进行监测与控制。对于地质条件比较特殊的情况，新奥法的施工比矿山法更加成熟有效，对于衬砌的要求也更加严格。而地质工程的施工则结合了新奥法与矿山法的优势，从前期就开始对影响隧道施工的各种因素进行预测与准备，从宏观上与整体施工战略上给隧道工程一些指导。

3 软弱围岩下隧道工程施工方法与技术

在隧道实际施工工程中，主要涉及开挖与衬砌两道施工工序，其次涉及到一些辅助工程如防水排水等工艺技术。在上节对三种主要隧道施工方法进行阐述的基础上，该节重点讨论对于软弱围岩条件下隧道工程的施工技术与方法。

首先对于实际工程的地质特征，围岩的性质必须有个明确的认识。对地质条件与围岩特征进行详细的预测与勘察是在隧道工程的设计阶段与施工阶段首先要解决的现实问题。如在施工中采取超前地质预报、地质素描、围岩弹性波速等对围岩进行全面的了解与接触，在此基础上才可以精准确定隧道施工方案，事先做好预案工作。

其次，施工的最开始应坚持地质工程施工的基本理念，尽量做好基础性支护工作，如对开挖洞口的大管棚超前支护、地面注浆技术等对围岩进行事先的预应力主动防护，此举可以有效保证后期隧道开挖中围岩受力更加合理，并可以提高软弱围岩的基本力学属性。

第三，在实际开挖的进程中，应尽量采取新奥法，对围岩避免过多的扰动，采取光面爆破技术，保证围岩基本受力面的均衡。对若软围岩应尽量增强围岩的自稳能力，必要条件下，可以辅助配合矿山法施工，将两者的优势充分结合。在新奥法施工的指导下，进行分部施工，根据开挖工作面尺寸与地坑深度选择正确的分部施工方法，如对单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、台阶法的合理运用。在软弱围岩受到大扰动的情况下，要尽量做好及时的防护工作，应尽量采用柔性支护技术。开挖时还应做好围岩的监测工作，对支护系统的稳定性进行实时的反馈与控制。

第四，软弱围岩条件下的隧道施工，常常由于地质条件的不确定性，同一隧道不同跨度与进尺的围岩特征存在差异性变化，对于软弱围岩新奥法配合矿山法往往有时候更加有效保证了隧道的顺利施工。

4 结语

软弱围岩是隧道施工中常常碰到的地质情况，该情况下，隧道保证正常施工需要对围岩首先有个比较全面的认识，并尽可能做好围岩的超前支护措施，实际开挖过程中要根据工程的实际特点选择正确的施工方法，对矿山法与新奥法进行有选择的运用，保证隧道围岩的自稳能力和抗变形能力。围岩在施工扰动后，为了抵抗其松弛变形尽可能综合运用柔性支护与刚性衬砌结合的支护手段，同时做好围岩的实时监测与控制措施。

参考文献

[1] 王建红.浅谈软弱围岩隧道施工技术[J].铁道建筑，2006（12）：54-55.

第2篇：岩石隧道施工方法范文

Abstract： In China， there are lots of records about the construction of soft rock tunnel with high in-suit stress at home and abroad. The big problem in the construction of soft rock tunnel with high in-suit stress is large deformation. Large deformation leads to cracked support， even landslide， or the permanent damage of support. If the construction method is not suitable， it not only increases the cost， but also forms hinders in construction and operation security. At present， the main construction method is to modify profile， long bolt and shrinkable steel frame. Combined with the construction case， it uses double arch support and solves the problem of large deformation of tunnel， and makes certain exploration and summarization on the construction method of soft rock tunnel with high in-suit stress.

关键词： 高地应力；软岩隧道；大变形；施工方法

Key words： high in-suit stress；soft rock tunnel；large deformation；construction methods

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）12-0108-03

1 高地应力软岩隧道施工现状

目前，国内外有关高地应力软岩隧道施工的记录有不少，例如我国宝中线的大寨岭隧道、老爷岭、老头沟隧道以及穿越煤系地层的家竹箐隧道。国外隧道如日本的惠那山公路隧道、新宇津隧道，奥地利的陶恩隧道。纵观各国高地应力软岩隧道施工面临的最大难题就是大变形，大变形会导致初期支护开裂破坏并严重侵入衬砌净空，甚至发生塌方，更为严重的是可能造成永久性支护的破坏。施工方法不当，不仅提高工程造价，对施工及运营安全也存在相当大的隐患。国内外许多专家也对高地应力软岩隧道修建技术进行了不断研究，分别从结构断面形状设计、支护参数的设置以及开挖方法等方面提出相应观点与解决办法，如：隧道断面设计接近于圆形；初期支护采用长锚杆、可缩刚架等；开挖方法采用台阶法。以上研究对于大变形都起到了一定的抑制作用，最终成功攻克了隧道大变形问题。本文通过对经历过的隧道大变形处治，在吸取前人经验的基础上，在高地应力软岩隧道施工方法上进行了一定的探索及总结。

2 本文应对隧道大变形采取的施工方法

2.1 云岭隧道

2.1.1 概况 隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路长大隧道，全长2180m。洞身最大埋深344m，一般埋深约200～300m。隧道进口有一古滑坡体。隧道围岩以强风化炭质千枚岩为主，岩体为深灰-灰黑色，主要矿物成份为云母、长石等，含炭量较高，变余泥质结构，千枚状构造，裂隙较发育，隧道内有涌水，设计围岩为Ⅴ级。

2.1.2 大变形情况

情况①：左洞进洞采取三台阶法施工，上台阶掘进10m，下台阶施工5m后，初期支护突然出现变形，监控量测发现拱顶下沉100mm，收敛150mm。初期支护有开裂，喷射混凝土有掉块现象发生。隧道停止掘进，采取加固措施，加长锚杆至5m。但收敛速度仍然很快，围岩仍不能稳定。由于担心成洞段落发生塌方，于是紧急采取施工二次衬砌的措施以抵抗围岩变形。随后改变开挖方法，采取双侧壁导坑施工，侧导坑采取台阶法，人工开挖。台阶处设临时支撑，施工约15m后，侧壁导坑发生大变形，侧壁拱架扭曲，主洞挤入洞内约500mm，如图1所示。

情况②：隧道右洞施工过程中，前期围岩变形速度并不快，但初期支护也有开裂掉块现象，为了节约投资，加快施工进度，对于已破坏段落采取了拆除初支并置换拱架的方法，未施工段落调整支护参数，初期支护虽然采取了一定的加强措施，但围岩收敛沉降均未趋稳。在此情况下，实施了二次衬砌。二次衬砌完成数月后，仰拱中部发生了起鼓，具体情况如下：YK105+000～+220段中部起鼓约100mm，YK105+260～+300段仰拱起鼓较大，最大处达400mm，YK105+300～+530段起鼓约300mm，YK105+530～+580段起鼓最大处达450mm，YK105+580～+760段起鼓约300mm，YK105+760～+900起鼓约100mm。如图2所示。

2.1.3 原因分析 因加长锚杆方法、侧壁导坑方法均不能控制围岩变形，通过对大变形特点的分析，认为主要有以下几方面原因：

a.地质结构分析。本隧道工程地质条件特殊，云岭隧道进口段与两郧断裂带Ⅰ级结构面相交，隧道开挖时，构造残余应力的短时间内释放，造成了隧道初期支护的大变形

b. 围岩特点。该段围岩为强风化或全风化炭质千枚岩或风化土，岩面光滑，胶结性差，岩体抗压强度大部分小于1MPa。由于有绢云母的存在，造成一定的光滑面，抗剪强度低。地下水较发育，以线流或股状水形式出现。围岩遇水软化成泥，稳定性极差，无自稳能力，造成拱脚承载力降低。

c. 滑坡体的影响。古滑坡体的复活是隧道发生大变形的又一大因素，通过监测数据表明，明洞的偏移方向与滑坡体的滑动方向基本一致，因此，滑坡体是造成隧道大变形的原因之一。

d.外界因素的影响。由于隧道下穿郧漫公路，郧漫公路是连接陕西与湖北的省级公路，交通流量较大，重载车辆较多。公路路面距隧道拱顶的深度约12m，车辆的动载也有可能影响到隧道的稳定。

e.设计支护强度。隧道该段落设计拱架为18型工字钢（间距75cm），？准25中空注浆锚杆（长3m），从变形的表象来看，发生变形时，拱架发生扭曲及折断现象，说明拱架的强度不足；本段落为松散体，整个埋深范围基本为塑性区域，3m长锚杆不足以穿过塑性区，因此，锚杆的作用不明显。

f.仰拱起鼓原因。该段落围岩为碳质千枚岩，其岩体抗压强度较低，在高应力作用下易发生较大的变形；千枚岩具有弱膨胀性，遇水易软化成泥，而施工现场地下水较多，易导致仰拱基础承载能力大幅削弱，从而结构下沉仰拱翘起；该段隧道埋深较大，地应力也相对较大，同时受两陨断裂的大地构造影响，隧道开挖后应力重分布、重平衡的过程复杂，时间漫长，导致出现结构暂时稳定的假象；该段衬砌的起鼓现象除与客观地质条件及设计的初期支护措施有关外，也与施工手段有关。该段仰拱施工主要是分左右半幅施工，左右半幅之间未设连接筋，削弱了仰拱的整体承载能力，导致了仰拱的中部隆起；该段结构设计仰拱均采用的是普通素混凝土结构，设计上对软弱围岩的特性认识不足，未采取更为强有力支护措施，也是仰拱破坏的原因。

2.1.4 采取措施 针对变形特点及原因分析，根据量测过程掌握的数据，经过专家的多次研究论证，主要采取了以下施工措施：

a. 开挖方法。采用超短三台阶留核心土开挖法，根据监控量测的结果，把开挖预留变形量放大至20cm，采取人工配合机械开挖方式，进尺控制在50cm。

b. 支护参数。根据该段落围岩情况，塑性变形范围较大，极可能是整个覆盖层。因此，初期支护采用双层I18工字钢拱架，系统支护采用？准42钢花管并压注双液浆，上阶设置临时仰拱。施工工序如下：上台阶开挖——上台阶外层拱架支护——阶左右侧错开1m开挖——阶外层拱架支护——？准42钢花管打设并注浆——上阶内层拱架支护——核心土开挖——上阶临时仰拱支撑——下台阶及仰拱左右侧间隔开挖——下台阶双层拱架及仰拱拱架支护——拆除临时支撑——根据监控量测结果施工二次衬砌

施工要点：①开挖前，先打设3m长钢花管并喷射混凝土稳定掌子面。上、阶拉开距离要短控制在3m以内，下台阶与阶拉开距离适当加长至6m左右（利于机械开挖核心土）。②上中下台阶拱脚加设纵向托梁并竖向打设钢管。便于拱架形成整体，增强初期支护强度，钢管托梁可以提高基底承载力。③仰拱施工完成后方可拆除临时支撑。④二次衬砌待围岩收敛减小到一定程度时，即可施工二衬。

c. 监控量测。软岩隧道施工，监控量测必须非常重视，为了在一定程度上弄清楚，围岩变形规律，隧道在外层初期支护上的拱顶、上台阶、阶处设了三条基线，为了操作方便及不影响施工，量测时采用莱卡全站仪测坐标的方法实施。同时，为了初步了解围岩受力情况，在拱顶、上、中、下台阶压力最大处各安放了一个压力盒。通过以上手段收集到的数据，反馈给设计单位，便于对支护参数进行调整，做到动态设计、动态施工。监控量测过程必须严格按照规范执行。

d. 处治效果。通过以上措施处治，通过监控量测发现，外层支护完成后初期支护有3-4天的较稳定期，收敛下沉速率一般，3-4天后，收敛下沉速率加快。内层初期支护完成后，收敛下沉速率有一定减小，临时仰拱支撑加固后，收敛下沉速率逐渐趋缓。待临时支撑拆除后，收敛下沉值有一定加大，2天以后，收敛下沉值开始减小，但是收敛下沉速率短时间内达不到规范要求的水平收敛速率小于0.2mm/d或拱顶位移速率小于0.15mm/d。经专家论证后，二次衬砌可以在变形量达到预留变形量之前施工。让二次衬砌承受一部分来自围岩的压力。通过后期的观察，二衬的稳定性较好。在此，不再描述监控量测的具体数据。

e. 仰拱起鼓处治。处置措施：①分段落间隔置换仰拱，仰拱曲率加大，厚度加厚，采用钢筋混凝土结构。仰拱整体浇筑，提高仰拱抗变形能力。②清除基底软化围岩，开挖至新鲜岩面，对于地下水出露点，采取封堵及引排处理。同时基底采用钢花管注浆加固。③仰拱与原二衬拱墙基础采用60cm长Φ22连接钢筋连接，以加强仰拱和整个衬砌的连接强度。④拱墙与仰拱之间施工缝采用注浆填充。

通过以上处治措施，仰拱再无发现明显变形现象，二衬表面裂缝也无发展趋势。

2.2 金竹山隧道

2.2.1 隧道概况 隧道为一座上、下行分离的四车道高速公路长大瓦斯隧道，全长2712m。其中Ⅳ、Ⅴ级围岩占隧道的89%以上。隧址受固军坝复式背斜、黄金口背斜、梧桐坪背斜和付家湾向斜影响，隧道穿越F1～F6共6条大断层和多条次级断层，地质条件极其复杂。穿越地层岩性包括灰岩、泥灰岩、盐溶角砾岩，砂岩、泥岩夹薄煤层及煤透镜体（厚度0.2—1.5m）。隧道内地下水发育，设计最大涌水量达14000m3/d，局部段落存在突水涌泥。

2.2.2 大变形情况 金竹山隧道出口左洞LK64+825～+785为紧急停车带，处于F4断层破碎带中，地质构造复杂，半幅软弱强风化泥质粉砂岩，碳质泥岩；半幅硬质砂岩，薄煤层不均匀分布，裂隙发育，有地下水渗出。采用三台阶开挖法，施工过程中，因该种地质情况比较复杂，有意加大了预留变形量至30cm，上阶施工后8m后，无明显变化，但在落底过程中，变形速度加快，初期支护出现开裂掉块。通过设计变更，只调整了拱架间距，拱架型号及系统均未加强。施工方对已施工段落增设了内层拱架，并打设了钢花管注浆，后期段落仍按变更设计施工。加宽段施工完成后，监控量测反映：LK64+817～+785段初支发生不同程度的变形，最大变形量17cm，除去预留变形量，初支侵入二衬最大7cm。而LK64+825～+817段落采取的双层拱架支护，初支未观察到明显破坏，变形量也较小。行车横洞开挖完成后，围岩变形量加剧，围岩监控量测反映：LK64+817～+785最大变形量49cm（LK64+800断面），且变形仍在继续发展。破坏情况如图3。

2.2.3 原因分析

a.地质结构分析。该加宽段处于F4断层构造挤压破碎带内，隧道开挖后，构造残余应力释放，围岩应力重新分布过程中，围岩作用在初期支护上的形变压力随时间推移越来越大，当压力达到一定程度时，初期支护便发生挤压变形，造成了隧道初期支护的大变形。

b. 围岩特点。该段围岩为软硬强度不均，一半为强风化泥质粉砂岩，碳质泥岩；一半为中等风化砂岩，且有煤线分布。裂隙发育，岩体松散，抗剪强度低。地下水滴水状渗出，围岩遇水软化成泥，半幅稳定性极差。从变形特点可以看出，围岩差的一侧变形大，围岩好的一侧变形较小。

c. 交叉口施工的影响。变形最大部位位于主洞与行车横洞交叉口前后，说明行车横洞的开挖，造成围岩应力的又一次重新分布，也是变形加剧的主因。

d.设计支护强度。隧道该段落设计拱架为I18型工字钢（60cm/榀），？准25中空注浆锚杆（长3.5m），从变形的表象来看，发生变形时，拱架发生扭曲现象，说明拱架的强度不足；本段落为破碎带发育，围岩塑性区域大，3.5m长锚杆不足以穿过塑性区，因此，锚杆的作用不明显。

e. 断面形状。该断面加宽加高，断面矢跨比较其它段落小，初期支护承压能力减弱。

2.2.4 采取措施 ①对LK64+810～+791变形较大段落增设I18临时拱架。②临时拱架加固完成后，对变形段进行径向？准42钢花管注浆：导管长450cm，浆液采用双液浆。③变形段落采取拱架代换的措施，凿除变形拱架，重新架立I20b工字钢，预留变形量不小于15cm。④二次衬砌采用钢筋混凝土，根据监控量测情况，尽早施工二次衬砌。

3 结论与建议

虽然国内外针对高地应力软岩隧道大变形有多种措施及方法，但因隧道的地质条件的千差万别，高地应力软岩隧道施工还应当因地制宜，针对出现问题的特征，找出原因，以最有效、最节约的方法处理。通过对以上隧道对大变形的处理，总结出以下几条对大变形处理的几条建议：

3.1 隧道大变形的主要特征是：断面减小，拱腰开裂，基脚下沉，基底起鼓。

3.2 隧道产生大变形的主要因素：①高地应力的存在。②岩体自身的强度。③支护参数的强度。④施工方法不当。⑤其它因素：如滑坡体、外力作用、三通交叉口地段等。

3.3 预防或处治大变形的措施 软岩隧道施工过程中，高地应力是客观存在的实事，是很难人为改变的因素，因此，我们只能尽量找到其规律、以便改变施工方法，修改支护参数指导施工。

3.3.1 隧道高地应力是一个复杂的岩石力学与工程问题，在国内外专家与学者的不断研究与探索过程中，一定会越来越清晰明了。但我们必须认识到：并非只有埋深大的隧道地应力才高，埋深小的隧道一样会产生高地应力。当前我们施工人员要做的就是本着科学的态度尽量掌握真实可靠的数据，反馈给设计人员。

3.3.2 “加固围岩、处治不良地质”，产生大变形地段一般构造复杂，围岩软弱破碎，因此，需要我们对不良地质及围岩进行超前预报，以便于提前采取相应措施对围岩及不良地质进行加固处理。目前，加固围岩的手段主要是注浆、长锚杆、长管棚。需要我们施工人员做的就是加强超前地质预报的准确性，提高自身的地质方面的能力，积累经验。

3.3.3 初期支护的原则是“留足预留、先放后抗、强腰固基、量测要勤”。需要我们做到：a.加强监控量测，找出围岩变化规律，及初支受力特点。在高精度测量仪器普遍运用的今天，完全利用可以仪器制定适合于自己隧道施工的量测方法。b.隧道开挖后，围岩有一个应力重新分布过程，因此，初期支护在“先放后抗”的柔性支护原则下，留足预留变形量，适当加强初支刚度，快封闭、早成环。先让围岩适当变形，然后再通过支护阻止其变形。如上面所提到的长锚杆方法、双层拱架支护方法。c.强腰固基，因初期支护破坏时，往往先在拱腰及基脚的地方发生，说明这两个部位受力比较大，但却是初支强度薄弱部位，因此，初支拱脚和基脚要特别加强，上面提到的纵向托梁，竖向钢管，锁脚锚杆都是加强这两个部位的。d.系统锚杆支护很重要，由于隧道开挖后会产生塑性变形区，如何确定这个塑性变形区的范围是比较困难的，我们可以通过地质雷达或探孔法找到岩石临界面，然后系统锚杆最好进入基岩一定深度，效果会更好。

3.3.4 软岩隧道施工中，开挖要在“少扰动围岩、稳定掌子面”的原则下，尽量采取分台阶、短进尺、机械挖的方法。稳定掌子面可以采取喷砼、锚杆挂网、注浆固结等方法。

3.3.5 要及时修改断面形状，改善隧道受力，使隧道尽可能达到受力最合理的形状。如前面提到的仰拱起鼓的问题，处理时采用了调整仰拱曲率的办法，就是调整了断面形状。

3.3.6 二次衬砌及仰拱要坚决采用钢筋混凝土结构，提高二衬的抗压能力，同时，二次衬砌施作时机要选择合适，在高地应力软岩隧道施工中，不可拘泥于规范中所要求的数据，个人认为，围岩累计变形量达到预估值，变形速度显著减小即可施工，当然每条隧道的特点不同，这需要在施工过程中通过详细的数据分析制定二衬施工时机。

3.3.7 软岩隧道施工时，遇到“三通”地段，要特别注意，该地段施工工序多，围岩扰动次数多，受力特别复杂，初期支护宁强勿弱，如金竹山隧道采用了双层拱架施工的段落，变形就很小。施工顺序安排时也要注意，最好是打完加宽段的二次衬砌后再开挖横洞，以确保施工安全。

本文基于高地应力软岩隧道施工多次失败与成功的教训，在处理大变形的问题上，总结了一些常规的处理措施及一些需注意的事项，难免有主观性及认识上的偏颇，要想更好的掌握高地应力条件下的软岩变形与隧道初期支护、预留变形量、二次衬砌施作时机的关系，还需要大量的工程实践以及更深入的探索和研究。

参考文献：

[1]关宝树.隧道工程施工要点集.北京：人民交通出版社，2003.

[2]金竹山隧道两阶段施工设计图，2008.

第3篇：岩石隧道施工方法范文

上部施工前，下部左衬砌轴力最大值为848.9kN，位于衬砌拱脚;最小轴力为569.7kN，位于衬砌顶部。最大正弯矩为(文中以内侧受拉为正)80.7kN·m，位于衬砌拱底，对应轴力为672.9kN;最大负弯矩为48.2kN·m，位于衬砌中部，对应轴力为760.9kN。上部施工前，下部右衬砌轴力最大值为813.7kN，位于衬砌拱脚;最小轴力为518kN，位于衬砌顶部。最大正弯矩为83.7kN·m，位于衬砌拱底，对应轴力为644.4kN;最大负弯矩为45.1kN·m，位于衬砌中部，对应轴力为729kN。

2上部隧道施工后下部管片内力

上部左施工后下部管片内力计算同时获取了上部左施工后下部衬砌内力，可以看出:上部左施工后，下部左衬砌轴力最大值为844kN，位于衬砌拱脚;最小轴力为555.7kN，位于衬砌顶部。最大正弯矩为83.5kN·m，位于衬砌拱底，对应轴力为668.8kN;最大负弯矩为50.9kN·m，位于衬砌中部，对应轴力为756.4kN。上部左施工后，下部右内力衬砌轴力最大值为809.7kN，位于衬砌拱脚;最小轴力为510.7kN，位于衬砌顶部。最大正弯矩为86.1kN·m，位于衬砌拱底，对应轴力为641.1kN;最大负弯矩为44.8kN·m，位于衬砌中部，对应轴力为725.4kN。上部右施工后下部管片内力从上部右施工后下部内力图中可以看出:上部右施工后，下部左衬砌轴力最大值为774.8kN，位于衬砌拱脚;最小轴力为498.1kN，位于衬砌顶部。最大正弯矩为88.1kN·m，位于衬砌拱底，对应轴力为613.7kN;最大负弯矩为42.3kN·m，位于衬砌中部，对应轴力为694.3kN。从上部右施工后，下部右内力图可看出，管片轴力最大值为803.7kN，位于管片拱脚;最小轴力为73.6kN，位于管片顶部。最大正弯矩为54.8kN.m，位于管片拱底，对应轴力为641.4kN;最大负弯矩为48.8kN.m，位于管片中部，对应轴力为722.6kN。

3围岩位移结果与分析

计算同时获取各工况位移云图。下部左施工时，地层最大位移为18.3mm，位于下部左拱顶处，拱底隆起为11.0mm。下部右施工时，地层最大位移为18.6mm，位于下部右拱顶处，拱底隆起为11.4mm;下部施工完成后，地表位移为8.0mm左、右;上部施工后，地层位移大幅增加，最大下沉为28.2mm，位于上部右侧拱顶，最大隆起为14.1mm，地表位移为18.0mm左、右。施工完成后，地表位移小于30.0mm，处于安全基准范围内。

4结论与建议

第4篇：岩石隧道施工方法范文

【关键词】软岩地区；公路隧道；施工技术

在公路隧道的设计和施工中,对围岩的正确认识是进行合理设计、安全施工的必要前提。对于软岩地区的隧道工程,施工前应对软弱围岩认真调查,严格执行隧道施工的有关规范和标准进行施工。

1 工程概况

某隧道单跨净宽为9.55m,净高为7.1m,采用三心圆曲墙拱;中隔墙为直线,厚度呈线性变化,由0.57m过渡到2.82m,隧道净空为21.8m。Ⅱ类软岩开挖跨度为24.495m。隧道区域地貌类型属构造剥蚀溶蚀中-低中山峡谷。地表覆盖层厚约17～30m,属浅埋。根据开挖后观察到的情况,地层岩性为薄层泥质灰岩,产状160°～173°∠27°～36°。节理发育,节理间距5～8条/m,泥质充填。围岩破碎,完整性差,呈碎石状松散结构,地下水较发育,岩溶强烈发育。根据隧道施工揭示的岩层情况推断,此段属于Ⅱ类围岩。

2 施工方法

2.1 施工工艺

该隧道主要工程特点是跨度大,地质条件差,不良地质现象主要是隧道洞口围岩裂隙发育,岩溶影响大,引发的工程灾害主要是冒顶、塌方等。基于安全、优质、高效、经济考虑,摒弃了已取得成功经验的“双侧壁导坑―中导坑的三导坑半断面先墙后拱法”施工工艺,而是结合实际情况,研究确定了“中导坑先行、主洞两侧壁导坑的正台阶半断面先拱后墙法”施工工艺。Ⅱ类软岩段施工程序见图1。

图1Ⅱ类围岩连拱隧道施工工序图

1―中导坑开挖；2―中导坑初期支护；3―中隔墙混凝土浇筑；4―开挖左侧主洞上半断面；5―施作左侧拱部初期支护；6―开挖左侧下导坑；7―施作左侧下导坑初期支护；8―浇筑左侧二次混凝土衬砌；9―拆除中导坑左侧支护,开挖核心土；10―开挖右侧主洞上半断面；11―施作右侧拱部初期支护；12―开挖右侧下导坑；13―施作右侧下导坑初期支护；14―浇筑右侧二次混凝土衬砌；15―拆除中导坑右侧支护,开挖核心土。

2.2 洞身开挖

2.2.1 每次用全站仪准确绘出开挖轮廓线,定出周边眼、掏槽眼的位置；周边眼位置距开轮廓线5cm,严格控制钻孔外插角度,以达到规范规定的允许超挖量；每次爆破后及时检查效果,并将测量数据输入计算机处理后及时修正爆破参数,以达到最佳效果。

2.2.2 采用“中导坑先行、取洞两侧壁导坑的正台阶半断面先拱后墙法”,由进口方向独头施工。先开挖中导坑,开挖尺寸为4.5m×6.5m,其支护后的净空刚好满足徐州产ZL50装载机出碴。开挖完成后对中导坑进行锚喷网支护,局部地段架设14工字钢架,再浇筑中隔墙混凝土,为平衡一侧隧道拱圈推力,要求在主洞开挖前即完成中隔墙顶部防水层、回填混凝土,并在中隔墙另一侧用圆木支顶。中隔墙施工完后进行正台阶上半断面环行开挖并保留核心土。上半断面开挖尺寸为10.35m×5.05m,严格控制循环进尺,每次进尺0.6～1.0m。为避免弯矩过大造成初期支护变形、开裂以至冒顶、塌方等严重后果,隧道开挖先由左洞进行,先开挖的主洞与中隔墙回填方向一致,左右洞工作面距离为20～30m,并且确保右线工作面落后左线二衬及仰拱已施作完地段。正台阶上、下断面间距为20m。

上半断面初期支护施作完毕,通过对隧道洞身收敛和位移的监测并确认稳定后,再集中机械进行下半断面开挖。下半断面分部开挖,先开挖侧墙,采用对称马口跳槽法。根据围岩的情况,马口开挖每次控制在3m以内,同时在开挖过程中严格控制炮眼的深度、眼数和装药量。再拆除中导坑左侧支护,进行下半断面核心土开挖。

2.3 初期支护施工

2.3.1 中导坑由于洞径小,覆跨比大,支护参数为:喷射C20混凝土,厚度80cm；钢筋网采用 8圆钢,网孔尺寸20cm×20cm；系统锚杆采用D25中空注浆锚杆,每根长3.5m,1.2m×0.75m,梅花形布置;钢支撑采用I14工字钢,间距100cm/榀；

2.3.2 主洞埋深浅、跨度大,部分存在山体偏压,主要以刚性支护为主,其主要支护参数为:喷射C20混凝土,厚度25cm;R32N超前自进式锚杆,锚杆与衬砌中线平行以8°～12°仰角打入拱部围岩,长6m,环向间距50m,纵向间距4.5m;钢筋网采用 8圆钢,网孔尺寸20cm×20cm;径向锚杆采用3.5m长 22药卷锚杆及6m长 25预应力(钢筋)锚杆长短结合；当钢支撑垫板下或拱墙结合部基础较软且有地下水时,增设2~3根锁脚锚杆,每根长4m;钢支撑采用I20b工字钢,间距50cm/榀;采用上下台阶施作钢支撑时,为避免拱部初支结构下沉、拉裂,又对立好的拱架采取对撑、斜撑及内拉等方法进一步加固。并在墙拱结合处,打WTD25锁脚锚杆或 42×4无缝钢管进行注浆及先施作纵向托梁的方法进行支撑；

2.3.3 在这里需要提及的是,喷混凝土采用湿喷工艺,喷射机械采用成都产ZP―VB2型湿喷机,三峡42.5级水泥,RH液态速凝剂掺量4%,最大掺量7%。湿喷工艺与干喷相比粉尘较小,有效地减少了回弹,节约了成本,提高了工作效率;

2.4 监控量测技术

通过对施工过程中围岩和支护状况的监控量测,运用力学计算法或经验法,进行信息反馈及预测预报,优化施工组织设计,指导现场施工,确保隧道施工的安全和质量,及时掌握围岩和支护的动态,为修改设计提供数据,为调整施工方法提供依据。为此,专门成立监控量测小组,负责对周边位移、拱顶下沉、地表下沉进行监测,对地质及支护情况进行观察。

2.5 二次衬砌

在漆树槽隧道施工过程中,既要重视监控量测的信息反馈及预测预报的时效性,又要考虑到山区高速公路复杂地质条件下在设计时经验类推法所带来的局限性。软岩隧道早期变形快,如果等围岩收敛变形趋于稳定时再进行二衬,假如设计时支护刚度和强度不够,很可能导致初期支护变形、开裂甚至冒顶或塌方,后果不堪设想。因此采取了二衬紧跟、仰拱及时封闭成环的施工措施,有效地控制了围岩变形。在进行二衬时须注意以下几点: (1)左、右两洞及中墙二衬三者施工缝不能重合在一个断面上,相互错开至少2m；(2)为了避免拱部衬砌混凝土结构下沉、拉裂等现象发生,在隧道的二次衬砌中,不宜采用先拱后墙法施工混凝土衬砌； (3)衬砌采用整体式液压钢模台车一次完成；(4)根据规范的要求预留变形量,进一步保证隧道净空设计要求。

3 体会与建议

实践证明,只有充分灵活运用“新奥法”的施工原则,才能牢牢掌握主动权，且连拱隧道混凝土衬砌不宜采用先拱后墙的施工方法,其拱墙结合部所带来的渗漏水问题、沉降问题、混凝土外观问题等不能忽视。另外，连拱隧道施工过程中必须要加强对监控量测结果的分析,尤其是要以拱部垂直位移、中隔墙以上的拱部水平收敛为重点。

参考文献

[1]关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2]王建红.浅谈软弱围岩隧道施工技术[J].铁道建筑,2006(12):54-55.

第5篇：岩石隧道施工方法范文

Abstract： LEC method is now commonly used risk analysis method， but this method is too subjective in the risk occurrence probability making. Aimed at this defect， this paper improves the subjective marking-making of risk occurrence probability to the two factors， "system intrinsic energy" and "artificial control energy". Finally， this paper applies the improved model to the safety risk occurrence probability of tunnel construction of a highway project and has achieved good results.

关键词： LEC法；公路工程；安全风险分析

Key words： LEC method；highway engineering；safety risk analysis

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）30-0118-03

0 引言

近年来LEC方法广泛应用于风险管理的各个领域并发挥着越来越大的作用。但是，该方法存在着很大的局限性，这主要是由于风险发生可能性的确定方法和过程过于依赖主观判断，本文则在深入研究该方法的基础上围绕着合理改进及实际应用展开研究。

1 传统LEC方法及不足

1.1 LEC法概述 LEC评价法是一种传统方法，是一种对潜在环境中的风险源进行识别定位的一种方法，从本质上讲，LEC法在风险评价中的数据来源主要是事故发生大小的概率、在危险环境人体暴露的可能性、危险发生所造成的后果三个方面：LEC法的表达式为：D=L*E*C

式中：L——事故发生概率；E——人体暴露的频繁程度；C——一旦危险发生造成的后果。

一般来说，D的数值越大则潜在风险越大。所以采用LEC法进行风险评价就要着重从L和E这两个方面对风险进行控制。

1.2 该方法的不足 在D计算过程的三个要素中，危险环境下人体暴露的概率E和风险发生所造成后果C的估计相对比较客观，其判断数值往往能够客观反映出真实情况，但是L的取值往往主观判断有些失真，这就给LEC法带来一些局限性，若主观判断的L值不准确就容易造成评价失真。

L的判断由于主观因素过大在很大程度上影响了该方法的准确性，这对风险分析结果是有影响的。所以，有必要针对这一特点对L的取值方法进行改进，使其更加科学合理。

2 LEC法的改进研究

2.1 L取值的改进 L数值的实际意义是风险发生的可能概率，而风险事故的发生则取决于某工序或者工作自身存在的能量及人们对这种能量的控制能力。所以，本文将L取值划分为由“该工序或者要素的系统固有能量”和“人们在生产过程和安全管理中的综合能力对系统固有能量的控制能力”两个要素组成，并且两个要素的差就是风险事故发生的可能性L。

改进模型中L的表达式为：L=B-B1

式中：B：系统固有能量大小；B1：系统人为的控制能量。

传统LEC方法表达式结合上式可知，改进LEC法表达为：D=（B-B1）*E*C

2.2 模型参数的取值研究 传统方法下LEC法中L的打分为从0到10不等的数值，发生概率越大则数值越大。所以改进方法中的L值也应在该范围，本文对原方法的改进是希望通过降低主观成分而提高L取值客观性。

为了使复杂问题简单化，我们假设人们对于风险的控制能力反映五个方面。分别是：作业人员素质、现场安全组织机构、工艺技术安全措施、规章制度及安全教育程度。

本文规定各因素取值之和为5并根据专家意见给这5个因素赋予权重如表1。

依据项目管理的实际情况，本文按照以下标准对各因素进行打分。

结合某工序的自身特点及项目实际情况通过前文规定的计算方法就可以得到改进LEC模型中的B1值。

本文B的含义为“系统自身固有能量”，本文中，系统的概念主要指的是工序及组成该工序的各个动作所含有的固有能量，所以对于各个工序来讲B的取值比较客观。

本文对于B1的取值范围的定义在5分到20分之间，但B1的取值在15分以上几乎是不可能的，因为这基本是一种完美的理想状态，所以多数时候B1的数值应在5分到15分之间。为了使得L的取值处在合理范围，B的取值应该在15到10分之间。

B取值的另一要素就是我们在进行风险分析时研究对象的特点及我们所选定的考虑的要素。B由于是系统的固有能力，所以当固有能量越高的时候B的得分就要越高，以隧道项目为例，B的取值可见表3。

3 案例分析

HQ高速项目的施工正在进行，本文将改进后的LEC法应用于该项目的隧道施工安全风险管理中。运用前文构建的改进LEC法可知，E的取值取决于人员暴露于危险环境的频繁程度，其取值见表4。

同理，事故后果C的取值可见表5。

本文根据高速项目实际情况确定，总分在400以下，认为是低度风险；风险分数值在400以上，是要采取措施进行整改的重大风险，风险的具体划分如表6所示。

由上文可知模型中的E和C在不同情况下的取值，而L的取值则通过L=B-B1得到。本文B的值由经验丰富的从业人员及相关专家讨论取定。B1的值则根据上文所提出的方法加计算得到，以钻眼工序中漏电风险因素为例，B1取值的计算式为：0.5*0.5*2+1*2+2.5*3+0.5*1+0.5*2=12。

同理，可以计算出其他工序的B1值，由此可得到表7。

通过表7的评价结果可以发现，风险等级为四级的有爆破项目中的无统一指挥及哑炮未查出两项，并建议项目部将该两项风险列为主要安全风险防控对象。

最终项目部采纳了建议并制定了相应的应急预案，通过该方法分析后的公路各分部工程安全风险管理的针对性更强，管理人员可以在工序层面直观的找到安全风险威胁的来源，提高了施工过程的安全风险管理水平。

4 结论

将本文构建的模型应用于实际的HQ高速项目隧道施工安全风险管理中，使得该项目各个标段均能够主动的发现并预防在工序层次的签在风险。应用本文改进模型使得该项目的安全风险管理水平得到了很大的提高，证明了本文对LEC法的改进是合理可行的并具有一定实践意义的。

参考文献：

[1]乔鹏.公路工程基础定额数据测定方法选择及多因素数据差异性研究.硕士论文.2010.

[2]王首绪.乔鹏.张征争等.基于AHP方法的公路施工定额现场测定方法的适应性选择[J].中外公路，2010，4：72-76.

第6篇：岩石隧道施工方法范文

[关键词]浅埋暗挖法 隧道施工 基本原理 应用

中图分类号：TU523 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0115-01

1. 浅埋暗挖法的含义

所谓浅埋暗挖法，就是指施工人员在距离地表较浅的地下所进行的各种地下洞室挖掘的一种施工方法。由于该种施工方法的施工过程成本投入较低，且周围的拆迁较少，使用过程中灵活多变且不需要各种专用设备的辅助，浅埋暗挖法在当前我国各种地下工程施工中得到了较为广泛的应用。尤其是在隧道施工方面，浅埋暗挖法更是充分发挥了自己的优势，提高了具体的施工效率及企业的经济效益。

在进行隧道施工的过程中，施工人员必须充分考虑隧道线路所穿越的土层及土质情况，而后根据这些情况制定合理的施工方案，并选择配套的施工技术等。该中方法主要采用了超前加固、改变开挖的台阶的长度以及优化开挖的顺序等手段来进一步提高隧道的开挖质量，保证施工安全，提高施工效率。因此，浅埋暗挖法可以充分利用地下的空间，避免对地上的周围环境造成不必要的影响。

2. 浅埋暗挖法的基本原理

要理解浅埋暗挖法的效果，就必须弄清楚其基本的原理。浅埋暗挖法是在新奥法的理论基础上提出来的，而新奥法理论这是围绕隧道施工提出来的。它的核心内容及主旨精神是在隧道开挖的过程中，施工人员必须采取合理的措施，保护隧道周围的岩石及土层等，以便提高周围岩石及土层的稳定性，保证施工安全。也就是说，施工企业要认真考察隧道周围土层的实际情况，而后对周围土层的变形进行合理的管理及控制。例如，很多施工企业会采取积极的措施，对隧道周围的土层进行加固处理，防止出现土层沉降及稳定性下降的现象。

浅埋暗挖法在新奥法理论的基础上，作了进一步的提升。在初次支护的过程中，施工人员必须合理设计支护的荷载，同时将二次模筑衬砌作为施工的安全储备，这样一来，工程的稳定性就会得到进一步的提高。同时，在应用浅埋暗挖法进行施工时，工作人员要采用多种辅助方法。如超前支护法，这样可以加固施工地点周围岩石的稳定性，并提高其承受力。或者说，施工人员可以采用合理的开挖方法，使施工地点的各种支护封闭起来形成一个环路，构成联合的支护体系。另外，在施工过程中，工作人员要做好监控测量工作，并将得到的信息及时反馈给其他工作人员。这些人员要利用实际信息，不断调整和优化施工方案，尽量避免塌方、沉降等安全事故的发生，提高施工安全管理水平。

3. 浅埋暗挖法在隧道施工中的应用

为了充分发挥浅埋暗挖法在隧道施工中的作用，笔者认为各个隧道施工企业必须做好以下几个方面：提高施工技术、加强对施工现场的监测控制以及及时处理各种坍塌事故等。下面，笔者将结合潼湖隧道施工方案进行具体的阐述，该工程的具体情况如下： 潼湖隧道处于华南准地台湘桂赣粤中拗褶束的中部，断裂构造较发育。浅部岩石风化裂隙发育，岩体完整性较差，深部节理裂隙不发育～较发育，地表主要五组（裂隙）节理裂隙组合不利于隧道围岩稳定。

3.1 提高施工技术，防止地面沉降

浅埋暗挖法在当前的隧道施工中得到了较为广泛的应用，但一个现象的出现另大部分的施工企业感到头疼 在隧道施工的过程中，由于施工技术及施工方法不到位，施工现场的地面出现下沉迹象。这极大地影响了正常的施工进度，对施工质量也造成了极大地影响。首先，施工单位必须聘请专门的工作人员对施工地点的土质、土层等进行严格的勘测和调研，根据土质的不同特点选择合适的施工方法。其次，优化施工技术，主要采用控制爆破技术，尽量建设对周围岩石及土层的扰动程度，以便提高岩石自身的承载能力，充分发挥支护结构的作用。隧道施工的过程中，地面沉降的出现是各种因素相互作用的结果。为了防止地面下降，施工人员最好对控制地下水的抽排放工作.同时，可以选用旋喷桩来阻断地下渗水通道，将地下水含量控制在合理的范围之内。到目前为止，对于不同的隧道工程施工过程中出现的地面沉降问题，我们并不能得出其准确的影响因素。因此，各个施工企业必须从各个方面，采取各种积极有效的措施，尽量防止地面的沉降，保证隧道工程安全迅速进行。

3.2 加强对施工现场的监测控制

在应用浅埋暗挖法进行隧道施工时，工作人员必须要做好检测和控制工作。首先，要坚持先护顶后开挖的原则，在充分考察土质情况的前提下，可采用地面注浆和地面锚杆的方法对施工地点的土层进行预先加固。其次，要选择合理的开挖方式，最好一边开挖，一边进行支护，保证土层的稳定性。开挖基本成形以后，要进行初次支护，加强各个工作环节之间的衔接。一旦发现初次支护的结构发生变形，且进行再次支护处理不合适时，要对隧道周围的岩石进行注浆，改善支护的受力条件，防止出现变形过大的情况。就潼湖隧道工程来说，根据实测结果结合实地定出边仰坡开挖线，在开挖线5米外定出截水沟，人工开挖。开挖过程适当调整截水沟线形，尽量保证其顺畅美观且不积水。同时，在开挖挖时先清除边仰坡上的浮土、危石和堆石，再按设计进行边仰坡放线，开挖部位按先外后内自上而下进行，开挖时使用挖机开挖，装载机配合自卸车装运弃渣至指定位置。再次，应尽量降低施工过程对周围土层及岩层所造成的负面影响，采用综合的配套施工技术，实现安全施工。在一些远离市区的隧道施工过程中，可以采用爆破开挖的方式，进一步提高施工效率。

3.3 及时处理各种坍塌事故

在隧道施工的过程中，由于各种因素的影响，总会发生一些令人不愉快而又影响工程质量的事情。尤其是坍塌事故，确实给隧道施工造成了极为严重的负面影响。究其原因，主要在于以下几个方面：第一，施工地点底层预加固效果不好。尤其是在一些土层松软地区，容易出现坍塌情况。第二，隧道工程开挖面暴露的时间过长，且由于受到地面震动影响较大，坍塌可能性较大。第三，降水、河湖暗挖等会使地下水含量过多，破坏原有平衡，引起坍塌。为了尽量避免坍塌事故的发生，施工企业必须采取以下措施：首先，检测施工地点的状况，并对其进行适当地加固处理。其次，开挖后要及时封闭，减少其暴露时间，尽量早封闭，而后进行注浆。再次，重视地下水及地表水的处理工作，减少施工地点的含水量，保证土层的稳定性。除此之外，施工企业必须做好安全管理工作，尽量避免各种安全事故的发生，保证人们的生命安全等。

4. 总结

浅埋暗挖法的应用极大地提高了工程的施工效率，对于隧道工程的建设来说具优势十分重要的意义。但就目前来看，在隧道施工中该方法的应用仍然存在不少问题。经过分析和研究，笔者认为当前隧道施工企业应该不断提高具体的施工技术，尽量避免地面下沉现象的出现；加强对施工现场的监测，以便及时发现问题并解决问题；及时处理施工过程中出现的坍塌事故，并采取各种安全措施，尽量避免各种安全事故的发生。总之，各个施工企业必须重视浅埋暗挖法的应用，同时还要加快技术创新，优化隧道施工技术，建设高质量隧道，促进我国道路交通事业的顺利发展。相信未来，我国的隧道施工技术一定能得到更好的发展，隧道工程的质量也会进一步提高。

参考文献

第7篇：岩石隧道施工方法范文

关键词: 新屋隧道；F1断裂带；静态爆破；TSP超前地质预报

1.引言

近年来，随着我国交通基础设施建设规模的逐步扩大，城市快速路建设的快速发展和交通量的逐步增多，大断面公路隧道工程将日益增加。但是，对于双向八车道（或单向四车道）大断面公路隧道工程施工实践并不多。当前，我国现阶段的四车道大断面公路隧道建设既无成熟的经验供参考，又无标准的规范可参照；从目前情况来看，由于其自身具有众多复杂的因素，再加上四车道隧道的跨度大，因而大断面隧道的施工技术总结显得尤为重要。

我们将目前国内双向八车道公路隧道及相似地下工程建设情况做一汇总，见下表1-1，从表中我们可以看出，双线八车道公路隧道单洞最大跨度在23米左右，其最大高度含仰拱13米左右，从起拱线算起矢跨比最小为0.41,设计、施工建设难度都很大。而新屋隧道是目前国内扁平率较小、长度较长的双向八车道公路隧道。

表1－1 双向八车道公路隧道及相似地下工程建设情况

2、项目概况

2.1、工程简介

新屋隧道位于深圳市西丽片区塘朗山，是一座双向八车道公路隧道, 左线起讫里程：Z12+220～Z12+844，长624m；右线起讫里程：Y12+240～Y12+844，长604m；左、右线隧道结构间净距为19m～34m，左、右线隧道结构间净距为19m～34m，隧道内设车行横通道和人行横通道各1处，中心里程分别为：Y12+430和Y12+550。

2.2、地质及水文情况

根据地域资料及地质调查，勘查区及其周边出露的地层主要有第四系地层、燕山期粗粒花岗岩、加里东区混合花岗岩。隧道地貌单元为剥蚀丘陵地带，地势起伏较大，植被茂盛，自然地形坡度一般20～40度，地面标高一般在30～107m。

新屋隧道隧址区属南亚热带季风气候，雨量充沛，干湿季节明显，夏秋季有台风，台风影响时间为5～12月。地下水主要为松散土类孔隙水和基岩裂隙水。松散类土厚度变化较大且不稳定，水量中等～贫乏，隧道基岩为燕山期粗粒花岗岩和加里东期混合花岗岩，节理发育，储水量较大，是该区的主要含水层位，含水层富水性及透水性较好。根据水质分析，地下水对混凝土具分解类酸型中等腐蚀性。

2.3、隧道设计情况

（1）隧道平、纵断面

左、右线隧道均为曲线隧道，平曲线半径为1200m，左、右线隧道结构净距为19～34m。左右线纵坡设计由小里程至大里程分两个坡度1%和1.25%。

（2）隧道净空、横断面

隧道横断面按分离式双洞、即单洞四车道单向行驶断面设计。隧道断面净宽18.99m，行车宽度15m（4×3.75m），双侧设宽0.75m检修道；行车道净高5m。路面横坡2%，向曲线内侧下坡。隧道内轮廓设计为五心圆拱形式。内轮廓尺寸考虑了结构施工误差、预留变形、运营期间的部分设备安装及装修所需空间。

（3）结构形式

按新奥法原理设计，充分利用围岩自承能力，隧道支护结构除明洞段，均采用复合式衬砌结构。有Ⅴ级复合加强、Ⅴ级复合、Ⅳ级复合、Ⅲ级复合及明洞五种断面形式，各断面均设双侧电缆沟，设清、污分流双侧水沟。

2.4、工程特点及难点

2.4.1 工程特点

（1）、隧道跨度超大：新屋隧道是分离式双向八车道公路隧道，隧道开挖断面宽最大为21m，高度为13.32m。

（2）、隧道地质状况差：隧道IV、V级围岩占79.4%，III级围岩占20.6%，施工工序转换复杂，开挖进度慢。隧道在Z12+585～+615和Y12+480～+520范围内有破碎构造带F1，为断层碎裂岩，节理裂隙发育，岩石破碎，需要采用超前大管棚支护、双侧壁导坑法开挖。

（3）、隧道开挖控制爆破要求高：本标段进口为工业厂区周边建筑物较多（计量院内有精密仪器，不能受震动影响），为了避免爆破对建筑物造成破坏，隧道开挖均采取静态爆破和光面控制爆破技术。

2.4.2 工程难点

隧道进出洞口段覆盖较薄，岩性透水性好，雨季施工易出现涌水、坍塌。 Ⅳ、Ⅴ级围岩施工采用双侧壁导坑法，工序复杂，组织快速化施工困难。

3、隧道施工关键技术

3.1、洞口浅埋暗挖段施工技术

由于地质条件较差，边、仰坡及围岩自稳能力极差，在这种情况下，要作好洞口段的施工，以尽快形成安全的进洞条件，采取方案为：进洞前先做好洞顶排水天沟，对仰坡进行喷锚支护，尽量少刷坡。完成长管棚超前支护后，进洞开挖采用双侧壁导坑法，人工配合机械开挖，型钢钢架支撑和挂网、喷、锚等联合支护方式。

图3-1 隧道洞口段V级围岩双侧壁导坑法施工效果图

隧道洞口覆盖层较薄，暗洞进洞相对困难，因此设置了一定长度的明洞。明洞采用明挖顺做法施工，洞口土石方利用人工配合机械自上而下分层开挖、分层喷锚支护；衬砌分两部分施工，先施工仰拱及墙角钢筋砼，后进行拱墙衬砌施工。

3.2、F1断裂带施工

3.2.1 F1断裂带情况

根据设计图纸，隧道在Z12+590～+617和Y12+480～+524范围内有破碎构造带F1。左线F1断裂带为断层碎裂岩、角砾岩、糜棱岩、断层泥组成，节理裂隙发育，岩石破碎，呈微涨，岩体结构为碎块状镶嵌结构或碎裂及碎裂结构，F1断裂带长30m，处于Ⅴ级围岩，隧道穿越微风化层与弱风化层，隧道顶部弱风化层覆盖厚度23m，强风化层5m。右线F1断裂带位于浅埋地段，围岩主要为弱～微风化加里东期混合花岗岩，节理裂隙较发育，岩石完整性、稳定性较差，岩体呈碎石状压碎结构或碎块状镶嵌结构。F1断裂带长40m，处于Ⅴ级围岩，隧道穿越弱风化层与强风化层，隧道顶部强风化层覆盖厚度1m，全新统冲洪积层10m。

3.2.2 F1断裂带施工方案

(一)左线隧道开挖方案

由于左线隧道F1断裂带处于微风化与弱风化之间，隧道顶部弱风化层覆盖厚度有23m，强风化层有5m。又根据地质超前预报及勘测抽芯报告，该段范围内岩性主要为混合花岗岩，强～弱风化，总体岩石较坚硬。节理裂隙较发育～发育，岩石较完整～较破碎（其中：+635～+623、+606～+570段节理裂隙发育，岩石较破碎）;地下水较发育，局部有渗水或小股流水；稳定性一般～较差。施工过程中根据现场实际情况，围岩状况好的情况下采用“三台阶弧形导坑法”开挖；围岩状况差的情况下采用“CD(中壁)台阶法”开挖。支护参数按设计施工。

(二)右线隧道开挖方案

由于右线F1断裂带位于浅埋地段，隧道穿越弱风化层与强风化层，隧道顶部强风化层覆盖厚度1m，全新统冲洪积层10m。围岩主要为弱～微风化加里东期混合花岗岩，节理裂隙较发育，岩石完整性、稳定性较差，岩体呈碎石状压碎结构或碎块状镶嵌结构。开挖方法按设计采用“双侧壁导坑法”开挖。

开挖前，对于开挖掌子面首先采用20cm厚的C20喷射混凝土封闭，然后对开挖线内及开挖线以外2m范围的岩层进行注浆止水和注浆加固处理，注浆止水加固采用长管和短管相结合的方法，长管长度L=6m，短管长度L=3m，均采用￠42×3.5钢花管。每次掌子面封闭注浆时，预留出2根管作排水孔。长管注浆每2m一个循环，止浆墙厚度大于2m，长管注浆遗留的空隙有短管注浆弥补。注浆压力0.5―1.5Mpa。

该段施工按设计拱部1500范围内打设双层超前小导管，外插角为10-150和15-300，长度L=3m，环向间距40cm，纵向间距1.5m，采用水泥水玻璃双浆液注浆。采用双侧壁导坑法进行开挖施工，钢架架立紧跟开挖面，做好初期支护，并同时做好现场的监控量测工作。

3.3、开挖钻爆设计

3.3.1 光面控制爆破控制技术

新屋隧道由于开挖断面跨度大，地质条件较复杂，隧道除进口端采用静态爆破外，其余均采用光面控制爆破，以最大限度保护周边岩体的完整性，控制超欠挖量。

光面控制爆破工艺流程：

3.3.2 静态爆破施工技术

（1）、静态爆破原理：

静态爆破（又称静态破碎）是将一种含有钙、铝、镁、硅、铁等元素的无机盐粉末状破碎剂，用适量水调成流动状浆体，直接灌入钻孔中，经水化反应后，产生巨大膨胀压力（可达30～50MPa），将岩石（抗拉强度4～10MPa）胀裂、破碎的爆破方法。

（2）、工艺特点：

破碎物体时不产生震动、噪音、飞石、粉尘及有毒气体，属无公害环保型产品，不属易燃、易爆物品。运输、保管安全可靠，使用方便。膨胀剂破碎效果稳定，一般可使被破碎物在 12 小时以内发生破碎。

（3）施工方法：

因本工程隧道进口端岩石属Ⅴ级围岩，隧道跨度达21m，参照暗挖隧道新奥法施工工艺，分段分区开挖作业方案，隧道上部在超前长管棚或超前小导管注浆加固围岩的措施下，首先完成上半断面开挖，并将工作面推进到预计位置（进洞40m）。完成上断面开挖和支护工作后，采用相同方法进行下半断面开挖。如果不影响上断面施工，在保持一定距离情况下，上下断面可同时推进。

静态破碎工作面开展与炮孔定位受岩石风化情况影响，上断面开挖容易在上部风化或岩石破碎带找到突破口，在掌子面上用风镐或炮机扩大形成一个槽，槽底深度达到一次进尺的深度，这样增加了一个自由面，以利静态破碎剂胀裂破岩施工。当开槽困难时，也可用大孔径钻孔法形成自由面，以大炮孔为中心向周边逐步扩展，俗称掏洞法。上断面一般采用浅眼法，向下倾斜孔，孔径40mm，水平进尺0.5～0.8m；下断面采用深孔法，向下垂直孔，孔径76mm，台阶高度3～5m。

（4）、静态爆破参数

①、上断面开挖

a、水平进尺L ： L＝0.5～0.8m。

b、钻孔直径D ：采用手风钻钻孔取D＝40mm

c、底盘抵抗线W ： W＝30cm

d、孔距和排距：布孔方式如图1所示：

图3－2静态爆破平面布孔方式示意图

图3－3静态爆破炮孔装药结构示意图

孔距a ：孔距越小，开裂越容易，破碎时间也短。但是孔距越密，孔数增多，必然加大施工成本，影响施工进度，根据下列公式计算出可行的最大孔距：

a=（P/β×R1+1）d

式中：P――破碎剂膨胀压力30兆帕；

R1――岩体的抗拉强度为6兆帕；

β――膨胀系数，β≈0.5；

d――孔径，d=0.042。

由此可计算出孔距为30.2cm，取a=30cm。

排距b：排距b一般小于孔距a，可采取b=（0.6～0.9）×a；这里取b=30cm。

e、炮孔长度L1：L1=L＋0.5b

f、灌浆长度L2 ： L2＝b

g、用药量：静态爆破与炸药爆破不同，装药需基本填满空孔，用药量可按照空孔总长度计算，并随孔径、孔距而异，单位体积用药量表10所列。

单位体积装药量

破碎岩石类别 单位体积用药量（kg/m3）

软质岩石 8～10

中硬岩石 10～15

硬质岩石 12～20

破碎剂总用药量也按被破碎岩石体积乘以单位体积耗药量经验数据按下式计算：

Q=V×q

式中：V――破碎岩石体积（m3）；

q――单位体积耗破碎剂量（kg/m3）。

②、下断面开挖

a、台阶高度选取3～5米，预计施工台阶2～3个。为加快施工进度，当上面一个台阶向内静态破碎开挖完成5～6米时，开始进行下一个台阶的施工，形成梯步式工作面。

b、布孔形式

为提高破碎效果，提高装车能力，满足进度需要，根据自由面较多的特点，本工程采用对数形布孔方式，即离自由面越远，孔的间距越密。

c、钻孔孔径

根据以往的施工经验，结合本工程特点，采用钻孔直径选择d=76mm，当边缘钻机摆位空间不足时，先选手风钻钻孔，降低高度后再用大钻。

d、孔距

根据上述公式计算出可行的最大孔距：a=80cm。

e、排距

排距b=60cm。

3.4、隧道开挖方法优化情况

设计要求新屋隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩开挖采用双侧壁导坑法， Ⅲ级围岩开挖采用弧形导坑上下台阶法。而根据地质超前预报及现场实际开挖的情况，局部地段地质与设计不符，比设计情况要好，因此本着确保安全质量，节约成本，加快进度的原则，对隧道局部地段的开挖进行优化调整，具体如下：

1、隧道出口双侧壁导坑法改为三台阶弧形导坑法。

2、隧道进口弱风化花岗岩地层双侧壁导坑法改为三台阶弧形导坑法。

4、施工过程中辅技术措施

4.1、监控量测技术

新屋隧道施工过程中采用较为先进的监控量测手段，对隧道施工过程中的的围岩变化，地表下沉，初期支护的受力情况及二次衬砌的受力情况进行监控量测，及时提供反馈信息，掌控隧道围岩变化情况，分析初期支护效果，为隧道施工提供合理的安全方案，为隧道信息化施工提供最原始的数据。

4.1.1监控量测的内容

依据中国《公路隧道施工技术规范》(JTJ02429)中的要求，并根据新屋隧道的结构特点及施工方法，结合设计单位提供的隧道监测建议，拟订了该隧道的监测项目和测试方法。其中包括：围岩内部位移、拱顶下沉、底板隆起、锚杆轴力、钢架支撑应力、爆破振速等，旨在采用中国成熟的快速、准确、可靠的手段，对

4.2、地质超前预报

通过应用TSP203PLUS隧道地质超前预报系统，TSP203PIUS可以预报隧道掌子面前方0～200m范围的地层状况，可以满足长期（长距离）超前地质预报的要求。以新屋隧道左线出口右上导掌子面（里程：Z12+762）前方地质超前预报探测为例：

（1）、测点位置

预报时掌子面位于Z12+762里程处，在Z12＋811里程处布置预报接收孔，接收孔距掌子面49m。

（2）、测线测点布置

在隧道右边墙（面向掌子面）的同一水平线上从外向里布置一个传感器钻孔和22个炮孔，传感器钻孔距第一个炮孔15m，炮孔间距1.3m左右，炮孔高度。

（3）、预报成果

通过对二维结果图、掌子面状况和设计资料的综合分析，对主要存在问题区段进行预处理。

5、施工中的一些经验总结

新屋隧道施工过程中，我们积累了一些施工经验，在此与大家分享：

1、台阶法施工中，严格控制上中下台阶的台阶长度，可以使机械设备发挥最佳效率，有效缩短施工工期。

2、隧道开挖中，如发现围岩性质、地质情况发生变化，应及时对所用的掘进方法、支护方式作相应调整，以适应新的围岩条件，确保安全施工。新屋隧道右线Y12+525里程正处于F1断裂带与IV级围岩交界处，由于开挖进尺过大，支护强度不足，造成掌子面局部塌方，拱顶围岩轻微下沉，增大了投资，同时影响了工期。

3、隧道施工过程中，加强对开挖面、未支护及未衬砌断面围岩情况的监测和检查，如有塌方，冒顶症兆要及时做强支护处理。对已支护地段亦要经常检查，有无异常变形或破坏，锚杆是否松动，喷砼层是否开裂、掉落等，一经发现应立即补救，采取适当方式加固处理。还要防止在施工过程中机械对支护的碰撞破坏。

4、当隧道掘进通过沟谷凹地等覆盖层过薄地带或通过沿溪傍山偏压浅埋地段时，因围岩自身成拱能力差，缺乏足够稳定性，施工时应特别谨慎、应采取先支护、后开挖、快封闭、勤量测的施工方式，再根据不同地质条件，辅之以必要加固措施，稳定开挖面，确保施工安全。

5、在上台阶施做拱架支护时，应在拱脚处打设斜向锁脚锚杆，加固围岩地基，防止拱脚外移引起拱顶下沉开裂。此处应特别注意锁脚锚杆的方向是斜向上。同时围岩压力大的应在两拱脚间加设足够的支撑，以防拱脚内移、拱背开裂。拱圈砼浇筑前，找平拱支承面，拱墙施工时应按设计预留钢筋，以使拱墙连成整体，可防止拱脚内外移，为防止拱脚下沉，仰拱应尽快施作。

5、结束语

第8篇：岩石隧道施工方法范文

关键词：山岭；隧道；新奥法施工技术

中图分类号：U45 文献标识码：A

新奥法即奥地利隧道施工新方法是奥地利学者拉布西维兹首先提出的。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监控测量控制围岩的变形，便于充分发挥围岩自承能力的施工方法。它是在锚喷支护技术的基础上总结和提出的。锚喷支护技术与传统的钢木构件支撑技术相比，不仅仅是手段上的不同，更重要的是工程概念的不同，是人们对隧道及地下工程问题的进一步认识和理解。由于锚喷支护技术的应用和发展，促使隧道及地下洞室工程理论很快进入现论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下工程的实际，即设计理论施工方法结构（体系）工作状态（结果）的一致，因此，新奥法作为一种施工方法，已经在世界范围内得到了广泛的应用。

1 新奥法浅析

1.1 新奥法与传统方法的区别

传统方法把围岩看做荷载的来源，其围岩压力全部由支护结构承担（围岩被视为松散结构，无自承能力）；而新奥法恰恰相反，它把支护结构和围岩本身看做一个整体，两者共同作用达到稳定洞室的目的，而且大部分围岩压力是由围岩体本身承担的，支护结构只承担了少部分的围岩压力。

新奥法是完全不同于传统方法的一种新理念，它摒弃了传统隧道工程中应用厚壁混凝土结构支护松动围岩的理论，其基本内容可归结为以下几点：

①开挖作业宜采用对围岩扰动较小的控制爆破和较少的开挖步骤，避免过度破坏岩体的稳定性。

②隧道的开挖应尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩的自身支护作用。

③根据围岩特征，应采用不同的支护类型和参数，及时施作密贴于围岩的柔性支护（如钢拱架、锚杆和喷射混凝土等），以控制围岩的变形和松弛。

④在软弱破碎地段，使断面及早闭合，以有效地发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定性。

⑤二次衬砌原则上是在围岩和初期支护变形基本稳定的条件下修建，使围岩和支护结构形成一个整体，从而提高支护体系的安全度。

⑥尽量使隧道断面周边轮廓圆顺，避免棱角突变处应力集中。

⑦通过施工中对围岩和支护结构的动态观测，合理安排施工程序，修正不合理的设计，并进行规范的日常施工管理。

1.2 新奥法的特点

新奥法在我国应用的最大特点就是应用了所谓的复合式衬砌，其基本的施工方法是：1.在开挖过程中，尽量减少对围岩的扰动，为此必须采用光面爆破或预裂爆破，以维护围岩的自承能力；2.开挖时尽量采用大断面、少分部的开挖方法，以利于降低围岩内部应力重分布的次数，最大限度地利用围岩的承载力；3.根据围岩特征，采用不同的支护类型和支护参数，及时施作锚喷支护，抑制围岩的松弛和变形；4.在施工过程中，以量测手段为参照不断修正设计和施工，做到既经济合理，又安全可靠；5.根据测量数据，在确认初期支护变形收敛后，进行二次模筑混凝土衬砌。

2 新奥法施工的基本原则

新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早锚喷、勤量测、紧封闭”。

2.1 少扰动

少扰动是指在进行隧道开挖时，尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。因此要求能用机械开挖的就不用钻爆法开挖；采用钻爆法开挖时，要严格地进行控制爆破；尽量采用大断面开挖；根据围岩级别、开挖方法、支护条件等选择合理的循环掘进进尺；自稳性差的围岩，循环掘进进尺应短一些；支护要尽量紧跟开挖面，以缩短围岩应力松弛时间。

2.2 早锚喷

早锚喷是指开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。这样做一方面是为了使围岩不致因变形过度而产生坍塌失稳；另一方面是使围岩变形适度发展，以充分发挥围岩的自承能力。必要时可采取超前预支护措施。

2.3 勤量测

勤量测是指以直观、可靠的测量方法和量测数据来准确评价围岩（或围岩加支护）的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法，确保施工安全和顺利进行。监控量测是现代隧道及地下工程理论的重要标志之一，也是掌握围岩动态变化过程的手段和优化工程设计、施工的依据。

2.4 紧封闭

紧封闭一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而导致强度和稳定性的衰减，尤其是对于易风化的软弱围岩；另一方面是指要适时对围岩施作封闭性支护，这样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和围岩能进入良好的工作状态。

3 施工中的必要注意事项

3.1 初期支护的施工质量要保证

支护是安全的保证。初期支护应及时施作，早封闭，快成环，控制变形。开挖后，要尽早对暴露岩石进行封闭，先初喷4-5cm厚混凝土封闭岩面，然后安装钢拱架、打设锚杆、挂钢筋网，再复喷至设计厚度。

钢拱架应按设计位置安设，钢架之间必须用钢筋纵向联接，钢拱架与围岩之间应尽量接近，留2-3cm间隙做为保护层，中间有较大空隙时，应设垫块垫紧，再用喷射硅喷堵实，绝不允许填塞木柴和片石；有很多隧道坍塌都是与初支背后空洞有关，因此，施工中必须加强对此道工序的控制。拱脚处要根据现场情况采用垫石、垫钢板、纵向托梁、锁脚锚杆等措施进行加强，这是保证下步开挖安全最重要的措施，必须认真落实；钢架落底接长时应沿隧道两侧交错进行，根据围岩条件每次接长1-3杨，上下钢拱架必须对接牢固，尽可能多的与锚杆露头及钢筋网焊接，以增强其联合支护的效应；钢拱架安装好后，复喷混凝土到设计厚度，保护层厚度不得小于3-4cm。

锚杆根据设计要求和现场地质条件选用。一定要保证锚杆方向和数量，采用砂浆锚杆时要确保注浆饱满，稠度适中；有水地段优先采用早强药包锚杆、楔缝式或缝管式锚杆，端头锚固锚杆一定要保证端头锚固部分的紧固质量。尾部必须加托板，托板应紧固密贴围岩和格栅，以提高锚固效果。

3.2 重视隧道监控量测和超前地预报的作用

在目前公路隧道施工中，一般采用超前地质预探探报技术、监控量测技术等手段预报隧道开挖前方工程地质和水文地质情况，监测支护结构受力变形情况，为设计变更及施工中采取相应的施工方法和支护手段提供依据。

采用监控量测技术控制地表下沉和防塌方是最可靠的方法。

隧道综合地质超前预报是隧道安全生产的手段和重要施工工序。隧道施工期地质超前预报显示出越来越重要的作用。在隧道开挖掘进过程中，提前发现隧道前方的地质变化，为施工提供较为准确的地质资料，从而可以及时调整施工工艺，减少和预防工程事故的发生。

结束语

新奥法是岩石力学和现代科学技术发展的成果，实践证明，它具有强大的生命力。要成功地运用新奥法，就必须深入理解新奥法的力学原理，深入了解和掌握围岩的地质情况及工程动态，并能将它们融成一体，指导设计和施工。这样，才能使新奥法在生产实践中得到成功的应用和继续加以完善。

参考文献

[1]陈建平.地下建筑工程设计与施工[M].中国地质大学出版社，2000.

第9篇：岩石隧道施工方法范文

关键词：光面爆破参数选择施工技术

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

近年来，在高速发展的铁路建设中，在多山地区，隧道工程施工就变成一个重要的组成部分。而且隧道工程相对桥梁、路基、站场工程来说有它的特殊性：一般地质条件都比较复杂而且很难预测，完工后隐患不易察觉，这就必须在施工过程中控制好每道工序，严把质量关。因此，如何科学的根据现场隧道地质条件，确定详细爆破施工方案，合理设计隧道开挖的爆破参数，对提高工程质量以及线路贯通运营后的安全具有要重要意义。本人就太兴线新柏崖头隧道施工为例，介绍隧道光面爆破技术应用研究。

新柏崖头隧道工程概况

隧道位于山西省太原市剥蚀侵蚀中山区，地势陡峻，植被较好，地面标高888～1260m以上，相对高差约370m，隧道出、入口处均位于石灰岩层。隧址处工程地质条件较好。隧道全长1310m的单线电气化铁路隧道。隧道最大埋深约347m。隧道进口端位于R=2000m的缓和曲线上，出口端位于直线上，隧道设置人字坡，坡率依次分别是9.8‰，3.0‰，-3.4‰。

二． 光面爆破的特点

光面爆破是先爆除主体开挖部位的岩体，然后再起爆布置在设计轮廓线上的周边孔药包，将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面，是通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种控制爆破技术。隧道全断面开挖光面爆破，是应用光面爆破技术，对隧道实施全断面一次开挖的一种施工方法。它与传统的爆破法相比，最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施工安全，同时，又能减少超、欠挖，提高工程质量和进度。

光面爆破方案的确定

目前，铁路隧道光面爆破施工有两种方法：一种是预留光爆层法；一种是全断面一次性开挖法。

根据施工现场洞口DK21+435-DK21+450段为Ⅳ级围岩的实际情况，为了不破坏洞口围岩的稳定性，同时考虑爆破飞石的影响，开挖采用台阶法施工，进洞后的Ⅱ、Ⅲ级围岩均采用全断面一次性开挖法。

由于新柏崖头隧道Ⅱ级围岩占隧道全长95%以上，以下主要以Ⅱ级围岩为主阐述全断面光面爆破施工。

柏崖头隧道选用的是2号岩石乳化炸药，由于其不含任何单位炸药和有毒物质，爆速值高，炮烟少，药物形态较硬，不粘手，抗水性强，且在有效期内指标变化幅度远较同类产品少小，具有良好的爆炸性能。

图1掘进炮眼布置及掏槽眼剖面示意图

图2 全断面法开挖炮眼布置示意图

爆破方案设计

（一）爆破参数选择

光面爆破受多种因素影响，包括围岩强度、整体性、节理、层理等地质因素，现场围岩地质结构千变万化，爆破参数进行现场设计动态调整。同一类围岩经试爆取得的技术参数，做为初步依据，每一循环爆破作业都要根据上一循环爆破效果，以及本循环围岩特征进行适当调整，选择一组最佳技术参数。上一循环是下一循环的预设计和试爆破。

严格控制周边眼的装药量，采用合理的装药结构，尽可能的使药沿药眼长均匀的分布，这是实现光面爆破的重要条件。

在光面爆破中，炮眼间距E、最小抵抗线W、炮眼密集系数K、装药密度q是相互制约的。

（1）光爆层厚度（B）

光爆层厚度就是周边眼最小抵抗线，它与开挖的隧道断面大小有关。断面跨度大，光爆眼所受到的夹制作用小，岩石比较容易崩落， 光爆层厚度可以大些，断面小，光爆眼所受到的夹制大，光爆层厚度可以小些，光爆层的厚度与岩石的性质和构造也有关，坚硬岩石光爆层可小些，松软破碎的岩石光爆层可大些。

（2）周边眼密集系数

周边眼密集系数K是周边眼间距（E）与光爆层厚度（B）的比值，是

影响爆破效果的重要因素。

K=E/B

为了加快施工进度, 新柏崖头隧道采取减少打眼的数量, 周边眼间距大一些,但在炮眼密集系数不变的情况下, 最小抵抗线也要增大, 由此导致周边眼装药量的增加, 造成炮眼周边局部岩石扰动过大, 影响围岩的稳定。鉴于隧道开挖断面约45㎡, 跨度不大, 光爆孔所受岩石夹制作用较大。中硬岩光爆孔间距E取52 cm , 最小抵抗线W 取60 cm，光爆孔密集系数K 取0.87。

（3）装药量计算

光面爆破装药量的计算，只要是确定周边眼光爆层炮眼装药集中度，即以kg/m表示，一般采用实验方法取得或从同类工程中选取。

q=QaB

式中q——装药量集中度，kg/m;

Q——单位体积耗药量，Kg/m3³；

A——周边眼间距，m

B——光爆层厚度，m

通过现场试验和施工经验数据，用计算法校核，确定q=0.15～0.25kg/m.

(4)装药结构和起爆方式

光面爆破采用不耦合装药,炮眼装药按装药集中度计算出的药量均匀装入炮眼内。根据隧道围岩性质和经验, 新柏崖头隧道不耦合系数取1.25, 即炮眼直径40 mm , 装32 mm 的药卷。

（5）光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼。采用多段微差起爆（由内向外）。主爆区使用非电毫秒雷管。光爆层的光爆眼用导爆索一次同时起爆。

（二）装药量分布及光面爆破参数表（如下表）

单线Ⅱ级围岩全断面光面爆破炮眼药量分配表

五、施工技术及工艺要求

（一）放样布眼

钻眼前，测量人员用全站仪和水准仪，准确定出隧道中心线和拱顶面高程；用红油漆画出开挖轮廓线，并标出炮眼位置，其误差不得超过5cm；每次测量放线的同时，要对上次爆破断面进行检查，及时调整爆破参数，以达到最佳爆破效果。

（二）钻眼要求

掏槽眼：深度、角度按设计施工，眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm。

辅助眼：深度、角度按设计施工，眼口排距、行距误差均不大于5cm。

周边眼：开眼位置在设计断面轮廓线上的间距误差不得大于5cm；周边眼外斜率不得大于5cm/m，眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm，最大不得超过15cm。内圈眼至周边眼的排距，误差不得大于5cm；炮眼深度超过2.5m时，内圈眼与周边眼宜采用相同的斜率。钻眼装药率调整，当开挖面凹凸较大时，应按实际情况调整炮眼深度并相应调整装药量，力求所有炮眼（除掏槽眼外）眼底在同一垂直面上。钻眼完毕，按炮眼布置图进行检查并做好记录，有不符合要求的炮眼应重钻，经检查合格后，方可装药爆破

（三）炮眼布置要求