隧道工程讲义.doc

隧道工程施工技术一、隧道工程基础知识1、隧道组成(1)种类：隧道通常指用作地下通道的工程建筑物，一般可分为两大类，一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道；一类是修建在土层中的，称为软土隧道。岩石隧道修建在山体中的较多，故又称山岭隧道；软土隧道常常修建在水底和城市立交，故称为水底隧道和城市道路隧道。埋置较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。用作地下通道的有道路隧道、水底隧道、城市道路隧道、地下铁道、铁路隧道和航运隧道等。(2)组成：隧道是地下工程建筑物，为保持坑道岩体的稳定，保证行车安全，通常需要修建主体建筑物和附属建筑物。前者包括洞身衬砌和洞门，后者包括通风、照明、防排水、安全设备等。洞身衬砌的作用是承受围岩压力，结构自重及其他荷载，防止围岩风化，崩塌和洞内的防水、防潮等。洞门的主要作用是防止洞口坍方落石、保持仰坡和边坡的稳定。通风照明、防排水、安全设备等的作用是确保行车安全、舒适。2、围岩分类(1)道路隧道是道路穿越山岭修建的工程结构物，它与周围的岩(土)体(一般简称为围岩)有密切关系，相互影响、相互作用。不同的围岩在修建隧道时会有不同的地质现象会表现出不同的稳定性。为满足工程设计、施工等的需要，对于各种不同的具体要求，例如爆破、支护、挖掘、编制定额等，把与这些不同的要求相应的地质条件归类，这就是围岩分类。(2)分类中主要考虑下述三个分类指标：1)坑道围岩的结构特征和完整状态，即围岩被各种结构面切割的破碎程度及其组合状态；   2)岩石的物理力学性质，即坑道围岩的岩石强度、物理、水理性质，在分类中主要是岩石单轴饱和极限强度Rb较有意义，以Rb＝30MPa作为软、硬岩的分界指标，Rb<5MPa的岩(土)体属于半岩质，或略具有结构强度的土体；   3)地下水的影响。分类中采用了“遇水降级”的经验处理方法，即视围岩性质、地下水性质及大小、流通条件、浸润情，况等考虑，将围岩类别适当降级，一般情况按降1级考虑。仅在软岩、水理性质差的、极度破碎的、地下水又经常存在的情况下可降2级；Ⅲ类围岩中的软岩，在涌水量较大时可考虑．降2级，划为工类。对于Ⅵ类及V类围岩，因水的影响小，一般情况下可不作降级处理。(3)道路隧道根据《公路隧道设计规范》(JTJ026—1990)中围岩分类方法，可分为6类进行工程设计。3 、隧道施工的主要技术  (1)盾构法   1)盾构法是指用暗挖法掘进并使用装配式被覆结构构筑隧道的一种方法。用这种方法构筑隧道时，掘进作业是在盾壳的保护下进行的，盾壳的前部有刃口及切削设备，盾尾有拼装装配式管片衬砌结构的起重设备及密封件。这种方法特别适宜于在软土地层中构筑隧道，因此在构筑城市隧道或水下隧道时常用此种方法。   2)盾构法按照挖掘方式及构造类型归纳见表1B。(2)新奥法      1)施工顺序：当开挖面稳定时，施工顺序是开挖一柔性衬砌+施工量测(位移、应力等量测)一防水层一第二次衬砌。当开挖面不稳定时，施工顺序是开挖弧形导坑一第一次柔性衬砌(拱)一开挖核心及侧壁+第一次柔性衬砌(边墙)一开挖仰拱部分并修筑仰拱一施工量测(位移、应力等量测)一防水层一第二次衬砌。坑道开挖后，在岩体松散破坏之前，及时修筑一层柔性薄壁衬砌(第一次衬砌)，通过施工中的量测监视，确定围岩变形稳定之后，修筑防水层及第二次衬砌，此即为复合衬砌施工方法(新奥法)。2)该法特点：   ①支护为联合型复合衬砌，支护作业分两步，坑道开挖后迅速修筑早期柔性支护，用以岩体初期变形，这种变形在初期发展较快，经量测确定围岩充分稳定后，修筑防水层及第二次衬砌；   ②第一次柔性支护与围岩共同工作，并允许有限制的变形，防止产生强大的松散土压，第二次衬砌基本上是不承载的；      ③如设锚杆则可提高原岩体的岩体强度；      ④以施工量测信息控制施工程序，并根据量测信息检验、修改和完善支护体系的设计。   (3)矿山法   1)漏斗棚架法   该施工方法也称为下导坑先墙后拱法或称六部开挖法：开挖下导坑；拉槽；挑顶开挖；两侧扩大开挖；向下刷帮；刷帮至底面水平。该法常用于围岩较稳定的坑道施工，一般适用于Ⅵ～Ⅳ类围岩石质隧道。该法将断面分成若干部分进行开挖，工作面拉开，可容纳较多人员同时施工，适合于工作面小和空间窄小的地下施工、且无大型机具的情况。   该法衬砌施工是先墙后拱 ，因此衬砌质量较好。施工中对于个别岩块松动，因有棚架，可便于架设临时支护。但该法由于每个开挖口需要60～?0延米的漏斗棚架，需有大量木材、钢轨，棚架也易因爆破而损坏，刷帮至底面水平易损坏风水管设备，工作面拉开距离长，虽对配备劳力有利，但围岩暴露时间过长，对施工安全不利。   2)反台阶法   该法由棚架漏斗法发展而来。当坑道开挖后，围岩稳定，不需要临时支护，如Ⅵ、V类围岩，且无大型装渣等施工机具时，可采用该法。因道路隧道跨度较大，漏斗棚架需大量木材、钢材。该法施工既能使工序减少、施工干扰少、下部断面可一次挖至设计宽度、空间大、便于出渣运输和布置管线，又能节省大量材料。   3)正台阶法   当围岩稳定性较好，开挖后不需或仅需局部临时支护的坑道，且有能力较强的装渣出渣机具设备，可使用正台阶法施工。施工顺序为先挖上部弧形断面(高一般为2．0～4．0m)，然后开挖下部分，下部分亦分若干个台阶，装渣机械有足够能力时，因尽量减少分层，以一次开挖为宜，这可使开挖面平整，便于爆破，减少翻渣工作量。   该法工序少，干扰少，爆破效果好。但在围岩条件变化太大时而需变换为其他施工方法时，则比较困难。   4)全断面开挖法在围岩稳定、完整，开挖后不需要有临时支护，施工有大型机具设备的情况下，可采用全断面开挖法。该法的特点是：工序简单，断面一次挖成，能够较好地发挥深眼爆破的优越性，提高钻爆效果；各工序干扰少，空间大，便于大型机具设备的应用；各种管线铺设便利并较少被爆破损坏，运输、通风、排水等条件均较有利；便于施工组织和施工管理。但是由于运用大型机具，需要相应的施工便道、组装场地、检修设备、足够的能源，因此该法的应用往往受到条件限制。而且隧道较长，地质情况多变时，交换施工方法需要较长时间。该法一般适用于V、Ⅵ类围岩的石质隧道施工。   5)上下导坑先拱后墙法      该法有两个导坑，先挖上部断面，然后把拱圈修筑好，在拱圈保护之下开挖下部断面，然后在修筑边墙等。  该法最大的优点是施工安全。设两个导坑，运输、通风、排水、管线路布置都易解决，能拉开工作面，便于使用小型机具。遇地质条件变化，变换施工方法较易。但马口开挖影响进度，并使衬砌质量低，整体性差，边墙与拱脚处封口不易密实。该法工序多、干扰大、施工管理不便，两个导坑也增加开挖费用。该法适用于Ⅵ、Ⅲ类围岩的石质或土质的道路隧道施工。   6)下导坑先导后墙法    该法以下导坑领先，然后类似漏斗棚架法。又称为蘑菇开挖法。后面步骤与上下导坑先拱后墙法相同。由于介于漏斗棚架法和上下导坑先拱后墙法之间，故有漏斗棚架法出渣的优点，也具有上下导坑先拱后墙法安全的优点。不过该法消耗木材钢轨较多，架易爆破受损，挖马口还影响施工进度，衬砌的整体性也差。该法适用于Ⅳ、V类围岩的道路隧道施工。   7)品字形导坑先拱后墙法   在下部两侧开挖下导坑，顶部布置上导坑，呈品字形。上导坑沿两帮扩大，挖完拱部围岩后既砌拱圈，然后向下挖出拱圈部分，修筑边墙衬砌，最后开挖核心，在开挖之前，它可作为临时支护的基础。      该法工作面较多，施工干扰少，保留核心有利于支撑和施工安全，进度也较快；但有三个导坑，造价较高，衬砌整体性能也差，变换施工方法较难。该法适用于V～Ⅲ类围岩石质道路隧道施工。   8)侧壁导坑法          断面下部两侧开挖导坑，挖后即灌注边墙下部，达到强度要求后再开挖上面第二层导坑，接着灌注边墙上部。待两侧边墙修筑好后，在开挖上导坑，并沿两帮扩大，核心部分暂时保留，待砌筑拱圈之后，最后挖除核心，并砌筑仰拱。此法安全可靠，坑道暴露时间短，开挖面小，对围岩扰动少，留核心土能使支撑材料节省并较可靠。衬砌先墙后拱，质量较好。但施工进度慢，导坑多造价高，通风排水困难。此法适用于I、Ⅱ类围岩土质道路隧道。二、熟悉隧道施工测量技术1、 隧道施工测量技术(1)一般规定   1)控制测量的精度应以中误差衡量，最大误差(极限误差)规定为中误差的两倍。   2)隧道施工时应做好下列工作：   ①长隧道设置的精密三角网或精密导线网，应定期对其基准点和水准点进行校核；   ②洞外水准点、中线点应根据隧道平纵面、隧道长度等定期进行复核，洞内控制点应根据施工进度设定。   3)洞内施工隧道测量，桩点必须稳定、可靠，且通视良好。水准点应设于不易损坏处，并加以妥善保护。测量仪器、工具在使用前应作检校，保证仪器具的技术状态符合使用要求。使用光电测距仪时，应按其使用规定要求进行。’   4)隧道平面控制测量的精度、隧道内两相向施工中线在贯通面上的极限误差、由洞外和洞口内控制测量误差引起在贯通面产生的贯通误差影响值、洞内导线测角、量距的精度以及两洞口水准点间往返测高差不符值，均应符合交通部现行的《公路隧道勘测规程(JTJ 063)》的规定。   5)隧道竣工后应提交贯通测量技术成果书、贯通误差的实测成果和说明、净空断面测量和永久中线点、水准点的实测成果及示意图。   (2)洞内施工测量   1)洞内导线应根据洞口投点向洞内作引伸测量，洞口投点应纳入控制网内，由洞口投点传递进洞方向的联接角测角中误差，不应超过测量等级的要求，后视方向的长度不宜小于300m。导线点应尽量沿路线中线布设，导线边长在直线地段不宜短于200m；曲线地段不宜短于70m。无闭合条件的单导线，应进行二组独立观测，相互校核：   ①用中线法进行洞内测量的隧道，中线点间距直线部分不宜短于100m；曲线部分不宜短于50m。   ②当用正倒镜延长直线法或曲线偏角法检测延伸的中线点时，其点位横向偏差不得大于5mm。     2)特长隧道、长隧道及采用大型掘进机械施工的隧道，宜用激光设备导向。   3)供导坑延伸和掘进用的临时点可用中线法标定，其延伸长度在直线部分不应大于30m；曲线部分不应大于20m，串线法的两吊线间距不宜小于5m。用串线法标定开挖面中线时，其距离可用皮尺丈量。   4)开挖前应在开挖断面标出设计断面尺寸线，开挖工作完成后应及时测量并给出断面图。采用上下导坑法施工的隧道，上部导坑的中线每引伸一定距离后，应与下部导坑的中线联测一次，用以校核上部导坑的中线点或向上部导坑引点。   5)供衬砌用的临时中线点，必须用经纬仪测定，其间距可视放样需要适当加密，但不宜大于10m。   6)衬砌立模前应复核中线和高程，标出拱架顶、边墙底和起拱线高程，用设计衬砌断面的支距控制架立拱模和墙模。立模后必须进行检查和校正，确保无误。   7)洞内散设路线应由洞口高程控制点向洞内布设，结合洞内施工情况，测点高距以200～500m为宜。洞内施工用的水准点，应根据洞外、洞内已设定的水准点，按施工需要加设。为使施工方便，在导坑内拱部、边墙施工地段宜每100m设立一个临时水准点，并定期复核。   (3)贯通误差的测定及调整1)贯通误差的测定应按下列要求进行：   ①采用精密导线测量时，在贯通面附近定一临时点，由进测的两方向分别测量该点的坐标，所得的闭合差分别投影至贯通面及其垂直的方向上，得出实际的横向和纵向贯通误差，再置镜于该临时点测求方位角贯通误差。       ②采用中线法测量时，应由测量的相向两方向分别向贯通面延伸，并取一临时点，量出两点的横向和纵向距离，得出该隧道的实际贯通误差。   ③水准路线由两端向洞内进测，分别测至贯通面附近的同一水准点或中线点上，所测得的高程差值即为实际的高程贯通误差。   2)贯通误差的调整应按以下方法进行：   ①用折线法调整直线隧道中线。      ②曲线隧道，根据实际贯通误差，由曲线的两端向贯通面按长度比例调整中线。   ③采取精密导线法测量时，贯通误差用坐标增量平差来调整。   ④进行高程贯通误差调整时，贯通点附近的水准点高程，采用由进出口分别引测的高程平均值作为调整后的高程。          ⑤隧道贯通后，施工中线及高程的实际贯通误差，应在未衬砌的100m地段内(即调线地段)调整。该段的开挖及衬砌均应以调整后的中线及高程进行放样。   (4)竣工测量   1)隧道竣工后，应在直线地段每50m、曲线地段每20m及需要加测断面处，测绘以路线中线为准的隧道实际净空，标出拱顶高程、起拱线宽度、路面水平宽度。   2)隧道永久中线点，应在竣工测量后用混凝土包埋金属标志。直线上的永久中线点，每200—250m设一个，曲线上应在缓和曲线的起终点各设一个；曲线中部，可根据通视条件适当增加。永久中线点设立后，应在隧道边墙上画出标志。   3)洞内水准点每公里应埋设一个，短于lkm的隧道应至少设一个，并应在隧道边墙上画出标志。   (5)GPS测量   GPS测量比传统测量的一个显著优点是GPS测量不需要点与点之间的相互通视，且不受图形强度的限制，从而使选点工作具有很大的灵活性，特别是贯穿树木茂密通视困难地区隧道测量。   1)布设GPS隧道控制网时，每个洞口至少有一个GPS点在隧道轴线上(即洞口投点)，并以最简单的图形将洞口两端联系起来，但不允许出现自由基线矢量，使GPS网构成闭合图形，以便检核。   2)GPS点虽不要求相互通视，但为了给隧道施工提供进洞方向，要求每个洞口至少有一个相互通视的方向，在通视条件允许的情况下，最好再增加一个检核方向。   3)在设计图形时，应充分考虑加强异步环路的检查，可以，检核外业观测中的对中整平误差，大气变化等因素对成果的影响，同时可避免粗差的存在。       4)对长的隧道贯通，由于点间距较远，在编制调度计划时，必须顾及到交通工具、交通路线，以保证作业人员有充分的时间抵达点位，并作好观测前的准备工作。   5)由于测区环视条件相当差，使GPS观测受到极大的限制。而各控制点上障碍物的高度角、方位角都不一样，这就容易造成每站上观测到同一卫星的时间不同，因此要求在观测前必须制定出高度准确的计划，并保证观测工作按计划进行，使观测一次成功。   (6)施工过程的控制测量   1)监控量测应达到以下目的    ①掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业；   ②通过对周岩和支护的变位、应力量测，修改支护系统设计。   2)复合式衬砌的隧道应按《公路隧道施工技术规范》(JTJ042—1994)表9。2。1选择量测项目。表中的1～4项为必测项目；5～11项为选测项目，应根据围岩条件、地表沉降要求等确定。          3)爆破开挖后应立即进行工程地质与水文地质状况的观察和记录，并进行地质描述。地质变化处和重要地段，应有照片记载。初期支护完成后应进行喷层表面的观察和记录，并进行裂缝；4)隧道开挖后应及时进行围岩、初期支护的周边位移量测、拱顶下沉量测；安设锚杆后，应进行锚杆抗拔力试验。当围岩差、段面大或地表沉降控制严时宜进行围岩体内位移量测和其他量测。位于Ⅲ～I类围岩中且覆盖层厚度小于40m的隧道，应进行地表沉降量测。三、 了解特殊地段施工技术1、流沙地段施工(1)首先应制止水夹泥沙涌人坑道，施工需用“先护后挖”、“密闭支撑”、“边挖边封”的方法，必要时可采用双层插板支撑，两层板间作滤水层(如塞麻袋)，避免流水过多带起泥沙而造成塌方。   (2)隧道结构应采用有仰拱的封闭式衬砌，地下水不允许经隧道排走，以免流水带走泥砂导致坍塌。施工中除用小断面，工序紧跟、封闭支撑外，还应注意留有足够的预留沉落量，并随时注意观察、测量实际情况。   (3)其他，如降低地下水法、硅化法、冻结法、压气法等特殊施工方法。这些方法在遇到特大流砂时常被采用。   2、涌水地段施工    根据设计文件对隧道可能出现涌水地段的涌水量大小、补给方式、变化规律、及水质成分等进行详细调查，选择既经济又合理，又能确保围岩稳定，并保护环境的治水方案。处理涌水可用下列辅助施工办法：   (1)超前钻孔或辅助坑道排水；   (2)超前小导管预注浆；   (3)超前围岩预注浆堵水；(4)井点降水及深井降水。3、 软卧层地段施工(1)在地质不良的地区修建隧道，常会遇到洞顶围岩下塌、侧壁滑动等现象，甚至会发生冒顶等严重现象，这些现象在施工中称为塌方。塌方会威胁人身安全、使施工延误工期、围岩更不稳定，故在施工中因预防其发生，发生塌方后需及时正确的处理，减少塌方带来的危害。   (2)对于塌方因以预防为主。首先因认真作好勘查工作。施工中要仔细核对设计文件，并须做必要的补测和验证。预测可能发生塌方的区段，事先作好必要的准备，并在施工中采取相应的措施，如在不良地段采取先排水、短开挖、弱爆破、强支撑、快衬砌、各工序紧跟的措施，消除不利因素，尽快修好衬砌，避免塌方发生。(3)在施工中还需加强观察分析。如顶部围岩旁出现裂缝岩粉，或洞内无故尘土飞扬、或不断掉小石块、或围岩裂缝逐渐扩大等，说明塌方即将发生；支撑压坏或变形不断加大，说明围岩压力在不断加大，有塌方的可能性围岩中突然出水或水压突然增加，要注意是否即将发生塌方；地下水冲走裂隙中的充填物，会使围岩松动下塌，当水由浊变清，说明裂隙中填充物已经冲走很多，水量加大，则可能有塌方；洞顶滴水位置不定来回移动，表明岩体在变形，当变形达到一定程度有可能坍塌。四、了解隧道工程通风防尘及水电作业   1、隧道工程通风防尘     (1)通风      通风方式：实施机械通风，必须具有通风机和风道，按照风道的类型和通风安装位置，有如下几种通风方式：      ①风管式通风      风流经由管道输送，分为压力式、抽出式、混合式三种方式。   风管式通风的优点是设备简单，布置灵活，易于拆装，故为一般隧道施工采用。但由于管路的增长；另外由于管道的接头或多或少有漏风，若不保证接头的质量就会造成因风管过长而达不到要求的风量。       ②巷道式通风   适用于有平行坑道的长隧道。其特点是：通过最前面的横洞和平行导坑组成一个风流循环系统，在平行导坑洞口附近安装通风机，将污浊空气由导坑抽出，新鲜空气由正洞流入，形成循环风流。另外对行导坑和正洞前面的独头巷道，在辅以局部的内管式通风。这种通风方式，断面大、阻力小，可提供较大的风量，是目前解决长隧道施工通风比较有效的方法。          ③风墙式通风          这种方法适用于较长隧道，一般管道式通风难以．解决，又无平行导坑可以利用的话，它利用隧道成洞部分较大的断面，用砖砌或木板隔出一条2—3m2的风道，以减小风管长度，增欠风量满足通风要求。   (2)防尘      湿式凿岩标准化，机械通风经常化，喷雾洒水正规化，个人防护普遍化：   1)湿式凿岩标准化      湿式凿岩，即打“水风钻”，根据风钻内的供水方式不同，又分为旁侧供水和中心供水两中。中心供水式是用高压水从机尾进入，经过水针(安在机体的中心)流向钻钎，最后达钻头；钻眼时，破碎的岩粉被湿润成浆，从炮眼流出。为了使湿式凿岩能正常进行，应注意以下四点：      ①水压标准(高压水到达工作面处的压力不小于300Pa)，水量充足(每台风钻刊少3t／min)；      ②钎尾标准，其长度一般为107mm、，钎孑L正中。钎尾淬火硬度与凿岩机内活塞应一致；          ③水针安装端正，拧紧螺丝，垫圈密贴,不漏水；             ④操作正规，应先开水后开风，先关风后关水，凿岩时机体与钻钎方向应一致，不得摆，以免卡断水针。         在特别缺水地区，可用“干式捕尘”装置来代替混式凿岩，但效果欠佳。  2)机械通风正常化      机械施工可稀释空气中的粉尘含量，是降低洞内粉尘含量的重要手段。因此在一般主要作业(钻眼、装渣等)进行期间应始终保持风机的运转。   3)喷雾洒水经常化              喷雾洒水不仅能降低因爆破、出渣等所产生的粉尘，而且还能溶解少量的有害气体的二氧化碳、硫化氢等)并能降低温度，使空气清新爽人。4)个人防护普遍化，主要指戴防尘口罩。 2 、隧道工程水电作业(1)供水   隧道施工期间生产用水和生活用水主要用途包括：凿岩机用水、喷雾洒水防尘用水、衬砌施工用水、混凝土养护施工用水，压机冷却用水、施工人员的生活用水等，因此需要设计相应的供水设施。             隧道施工供水基本要求：水质要求、用水量大小、水压及供水设施等应能满足工程和生活用水的需要。              (2)供电            隧道施工供电，包括生产用电(含电动机械用电和施工照明用电)及生活用电等。   五、掌握隧道工程施工方法1、 隧道施工常用的爆破方法   (1)概述   隧道爆破通常采用掏槽爆破，即将开挖断面上的炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步扩大完成一次开挖，分区是按照炮眼的位置、作用的不同有三种炮眼：即掏槽眼、辅助眼、周边眼。这三种炮眼除共同完成一个循环进尺的爆破掘进外，分别各有其作用，因此各有不同的位置、长度、方向、间距的要求。   (2)隧道爆破开挖中的炮眼布置方法   1)掏槽眼   ①掏槽眼的布置，合理布置掏槽眼应掌握好炮眼的三度：深度、密度和斜度，并通过计算确定用药量及放炮顺序等；   ②掏槽炮的作用，是将开挖面上适当部位先掏出一个小型槽口，以形成新的临空面，为后爆的辅助炮开创更有利的临空面，达到提高爆破效率的作用；   ③掏槽眼本身只有一个临空面，且受周围岩石的挤压作用，故常需要采用较大的爆药单位消耗K值和较大的装药系数A值，以增大爆破粉碎区，并利用爆炸冲击波及爆炸产物作功，将岩石抛掷出槽口。为保证掏槽炮能有效地将石渣抛出槽口常将掏槽眼比设计掘进进尺加深10—20cm，并采用反向边疆装药和用双雷起爆；   ④槽口尺寸常在1．o一2．5m2之间，要与循环进尺，断面大小和掏槽眼方式相协调。要求掏槽眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5m；   ⑤掏槽方式一般可分为斜眼掏槽和直眼掏槽两大类，斜眼掏槽的优点：可按岩层实际  情况选择掏槽方式和掏槽角度，容易把石渣抛出槽口，且掏槽眼数目较小。其缺点是眼浓度 受坑道断面尺寸的限制，不便于多台钻机同时钻眼，钻眼方向难掌握准确。   ⑥直眼掏槽的优点：便于多机同时钻眼和不受断面尺寸对爆破进尺的限制，适用于深 孔爆破，从而为加快掘进速度提拱了有利条件，且掏槽石渣抛掷距离较短。目前现场多采用 直眼掏槽。但缺点是其炮眼数目较多，炸药单耗量K值也要加大，炮眼位置和垂直方向要求具有较高的精度，才能保证良好的爆破效果。因地质多变，几种掏槽方式可混合使用。   ⑦据近年来重型凿岩机的投入使用，使得钻大直径D>100mm孔眼并不困难。直眼掏槽中多采用大直径空眼，其作用相当于为装药掏槽提拱了临空面，并取得了良好的掏槽效果。一般在中硬和坚硬岩层中，对于设计循环进尺为3．5m左右时，采用双空孔形式最佳，对3.5—5m的深孔掏槽，宜采用三空孔形式最好；对3m以下的浅眼掏槽，则采用单空孔形式较好。为了保证掏槽炮眼爆炸后岩渣有足够的膨胀窨，一般要求眼体积为掏槽槽口体积的约10％～20％为宜。   2)辅助眼及周边眼布置方法   ①辅助眼的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量，并逐步接近开挖断面形状，为周边 眼创造有利的条件。   ②辅助眼的布置主要是指炮眼间正值和最小抵抗线y值的确定，主要根据岩石软硬和药量多少，由工地试验确定。其布置原则可参照后述周边眼的布置原则进行，只是y，正值及单孔装药量g较大些。一般取E／y＝0．6～0．8为宜。并宜采用孔底连续装药。辅助眼应由内向，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面轮廓形状。   ③周边眼的作用是一种辅助炮眼，目的是成型作用。周边眼爆破后使坑道断面达到设 计的形状和尺寸。周边眼的位置一般是沿着设计轮廓线均匀布置，其炮眼间距和最小抵抗 线长度均比辅助眼小，目的是使爆破出坑道的轮廓较为平顺和控制超欠挖量。   ④为了保证开挖面平整，辅助眼及周边眼应使其眼底落在同一垂直面上，必要时应根 据实际情况调整炮眼的深度。   (3)光面爆破法   1)概述   光面爆破是通过调整周边眼的各爆破参数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成贯通的破 裂缝，然后内围岩体裂解，并向临空面方向抛掷。这种爆破在围岩中产生的裂缝较少，使爆 破后的岩石表面能按设计轮廓线成型，表面较平顺，超欠挖很小。   2)光面爆破的技术要求   ①根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边的最小抵抗线。   ② 严格控制周边眼的装药量，应使用药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药品种 和装药结构。   ③采用周边同时起爆。   3)光面爆破的分区起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。     (4)预裂爆破法   预裂爆破法的分区起爆顺序为：周边眼→掏槽眼→辅助眼→底板眼。(5)毫秒爆破法       1)概述   毫秒爆破其实质是以毫秒雷管严格按一定顺序起爆炸药包组，使爆破前后阶段的时间间隔极其短促，以毫秒计算。爆破产生的岩石破坏作用力(应力波或冲击波)可以叠加，促使岩石易于被炸碎；同时，前后段爆破传递到围岩内部的冲击波又相互干扰和相互抵消，使冲击波对围岩的振动破坏大为减弱。    2)实现毫秒破坏一般有两个方法：一是用毫秒雷管和毫秒起爆器(用延长仪器控制延发时间)；另一方法是使用毫秒雷管起爆。    3)装药结构  ①正向装药；将起爆药卷放在炮眼口第二个药卷位置上，药管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口，即每个炮眼内从眼底到眼口的装药顺序是：先装普通药卷+次装引爆药卷+后用炮眼泥堵塞眼口。②反向装药：将起爆药卷放在眼底第二个药卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口；即每一个炮眼内从眼底向眼口的装药顺序是：先装引爆药卷+次装普通药卷+后用炮眼泥堵塞眼口。．国内外实践证明反向装药结构能提高炮眼利用率、减少瞎炮率、减少石渣块度，便于装渣运输，增强抛掷能力和降低炸药消耗量。当炮眼愈深时，反向装药结构的爆破效果愈好。2、 盾构法施工方法   (1)概述      盾构(Shield)是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市中心区修建隧道的一种机械。在它的掩护下，头部可以安全地开挖地层，一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌，并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实，防止周围地层的继续变形和围岩压力的增长。      (2)盾构的基本构造       通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等四大部分组成   1)通常由盾构壳体；   2)推进系统；     3)拼装系统；      4)出土系统。   (3)盾构分类及适用范围   盾构分类及适用范围见表1B。      (4)盾构法隧道衬砌   盾构法隧道的衬砌应具有支撑土压的能力和易于操作的结构形式。因此，一般而言，结 构由两层构成，第一层是推进时在盾尾内进行拼装的一次衬砌，第二层是在其内侧浇筑的二次衬砌。一次衬砌在施工中起到支撑和承受盾构推力的作用，成环后成为永久性的结构。一次衬砌一般采用的是施工迅速：、安装容易的管片结构。二次衬砌通常是用来加强管片防水、防锈的能力。并且起到内部装修的作用，在地铁中 还用来提高结构的刚度以此作为防振措施，因此均采用现浇混凝土。3、新奥法施工方法   (1)新奥法基本理论   1)新奥法理论假定：   ①围岩是各项同性的连续弹性体，围岩在塑性变形，剪切破坏的极限平衡中仍表现有 剩余强度。   ②隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数为1。   ③隧道形状为圆形。   ④隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体中的孔洞问题。   2)用最小的支护阻力设计支护结构。   3)控制围岩的初始变形。   4)适应围岩的特性，采用薄层柔性支护结构。   5)采用量测来检验并修改设计及施工。   (2)施工方法   1)概述   新奥法的施工方法根据地质条件、断面开挖宽度的不同，一般采用全断面法、台阶法及侧壁导坑法。全断面法及台阶法应用最广，约占新奥法施工总量的98％，其施工程序及施工方法同矿山法。   侧壁导坑法仅在以下情况下采用：断面开挖宽度大于8m ，围岩十分软弱；采用其他方法基础承载力不能满足要求；对地面沉陷有严格控制时。   2)开挖面稳定时，支护衬砌的施工程序   ①初期支护一个掘进循环为0.6～1.2m，由压缩刚拱架、金属网、锚杆、喷射混凝土等构成，施工程序如图1B—1。   ②二次衬砌：二次衬砌距开挖面后100～150m、迟4个月左右，当围岩变形以及作用在初期支护上的土压力增长速度都变得很小时开始修筑。施工顺序为：防水层一模筑混凝土厚30cm左右。   开挖面不稳定时，支护衬砌的施工程序：   ● 初期支护施工程序● 二次衬砌：二次衬砌距开挖面后100—150m、迟4个月左右，当围岩变形以及作用在初期支护上的土压力增长速度都变得很小时开始修筑。施工顺序为：防水层→模筑混凝土厚30cm左右。   (3)喷射混凝土施工      1)认真检查隧道开挖的净空尺寸，凿除欠挖部分。清除松动岩块、浮石和墙脚岩渣，拆除各种障碍。用高压风、水冲洗受喷面。如有滴漏水，应采取集、排水措施。   2)利用锚杆外露长度和用快凝浆粘铁钉或U形铁丝于岩面上，作为喷射厚度的标志。      3)做好机械设备的就位和场地布置，保证运输线路、风水电畅通，搞好照明。安排好回弹物的利用。   4)试运转。开启高压风及水，如喷嘴风压正常，喷出风水应呈雾状。只有运转正常后，才能进料喷射。   5)混合料的拌制，应配合喷射作业，随拌随用。未掺速凝剂时，存放时间不超过3h,掺速凝剂后，存放不得超过30rain并须在1h内用完。砂、石子应严格过筛，混合料拌制均匀，颜色一致。   6)喷射混凝土。喷射作业在划定的区域内进行，区段长度一般不超过6m。喷射时要自下而上，先墙后拱分部分块的按顺序进行。当岩面有较大坑洼时，应先喷凹处，然后找平。喷边强时，应由下向上的进行，以抵消一部分重力作用；喷射拱部时应尽量利用拱形的支持作用，采用成环的喷射法，先按同等厚度喷好一环，再继续喷射次一环。喷射时，喷嘴与受喷面保持lm左右的距离，喷嘴的流束要基本垂直于喷面并作均匀顺时针方向的螺圈形移动，螺圈直径20—30cra，以使混凝土喷射密实。       (4)锚杆支护的施工   1)选用材料及配合比   钢筋(锚杆体)：按设计选用。     砂子：选用粒径不大于3mm的中粗砂，含云母量不超过0.5％，含泥量不超过3％，不含有机杂质，使用前严格过筛。   水：选用洁净水，pH值应大于4。   速凝剂：氯化钙或其他速凝剂，使用前应作速凝效果试验，一般要求初凝时间不大于5min。如使用红星一型，掺量占水泥重量的3％左右。   2)选孔和钻孔      钻孔前应根据围岩状况和设计要求布置孔眼。锚杆按梅花形布置，横向间距X纵向间距为100cmXl00em，锚杆与岩面、层面或裂隙面的交角为90°，按锚杆的设计长度及直径选定孔眼直径，并作标记。用普通气腿式凿岩机或01—45型等向上凿岩机钻孔，并用高压风或高压水将孔彻底清洗干净。   3)注浆注浆设备采用牛角形锚杆注浆器。往锚杆孔中注浆是否饱满是保证砂浆锚杆支护质量的关键。注浆时，以水引路，将搅拌好的砂浆装入注浆器并充满管路，一个操作手把好进风阀门，另一人(应戴防护镜)将注浆管插入孔中，使管口离孔底10cm间隙，开进风阀门，用高压空气将水泥砂浆压人孔眼中，注浆管逐渐被砂浆向外推挤，此时可将注浆管均匀向外退出，注到孔深的2／3以上时停止注浆，由插入的钢筋将孔内砂浆挤出填满为止。注浆过程中要始终保持罐内有足够的砂浆(1／4以上)。尤其是最后一根锚杆，防止高压风将孔眼中砂浆吹掉，并确保安全。       4)安设锚杆、金属网   锚杆钢筋在使用前应矫直和清除污锈并用水湿润，以保证和砂浆紧密结合。一般先注浆后插入锚杆，先将钢筋头部加工成扁铲形，以利于减少钎阻力并增大锚固力；插入钢筋时，不可左右摇晃，要沿孔轴线缓慢推入。如遇插入阻力大，可用锤子轻轻打入。对较大型的锚杆或锚索，常采用先锚后注的地方，先给预应力，后予注浆，以加强粘结和防护。采用金属网时，网格间距为20cmX20cm。钢筋(丝)网应随岩面平顺起伏敷设，与岩面间距一般不小于3cma，以5cm为宜。钢筋网与锚杆连结牢固，使喷混凝土时不发生位移和松动。如发现有脱落的石块被网架住时，应及时清除。4 、矿山法施工方法   (1)概述    矿山法包括全断面法、台阶法、台阶分部法、上下导坑法、上导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法。   (2)矿山法开挖顺序   1)全断面法    2)台阶法      3)台阶分部法   4)上下导坑法   5)上导坑法   6)单侧壁导坑法(中壁墙法)7)双侧壁导坑法   (3)各种开挖法简介   1)全断面一次开挖法   全断面一次开挖法就是将全部设计断面一次开挖成型，再修筑衬砌。一般适用Ⅳ—Ⅵ类围岩，并配有钻孔台车和高效率装运机械的石质隧道。采用深孔钻爆，浓度可取3～3．5mo，全断面一次开挖法主要工序是：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点；再起爆，使一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推进至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环，同时进行先墙后拱衬砌。   2)台阶开挖法   台阶开挖法可以说是全断面开挖法的变化方案，即将设计断面分上半部断面和下牛部断面两次开挖成型；或采用上弧形导坑超前开挖和中核开挖及下部开挖。在上部断面以弧形导坑领先2．5—2m，下部断面以一个正台阶垂直挖到底，一次爆破，利用渣堆钻眼，机械装渣运输，先墙后拱衬砌台阶法适用于Ⅳ—Ⅱ类围岩。   3)上下导坑先拱后墙法   在松软地层修建隧道时，应采用台阶分部开挖法。适用于Ⅱ—Ⅲ类围岩或一般土质围岩 地段。一次开挖的范围宜小，而且要及时支撑与衬砌，以保持围岩的稳定。在公软地层开挖 隧道，一般宜采用先拱后墙法。上下导坑先拱后墙法的基本要求是：先将上部断面开挖成 型，随即浇注拱圈衬砌混凝土，并须待拱圈混凝土达到设计强度20％之后，方向进行下部断面开挖。在拱圈的保护下，开挖下部断面及修建边墙、仰拱。   分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某一部分超前开挖，故称为导坑 超前开挖法。常用的有上下导坑法、上导坑法、单侧壁导坑法，双侧壁导坑法等。5、 全断面掘进机施工方法    (1)概述   隧道掘进机是暗挖法修建隧道的综合性专用机械。它是装置有破碎岩石的刀具，采用 机械破碎岩石的方法开挖隧道，并将破碎的石渣传送出机外的一种开挖与出碴联合作业的 掘进机械，能连续掘进。   (2)掘进机施工特点   1)作业人员少，进度快，日进尺可达10～30m；有时可达50m。   2)与钻爆法施工比较，洞内粉尘、有害气体含量低，改善了劳动条件。   3)对围岩扰动小，岩壁完整，施工安全，减少隧洞塌方事故。   4)成洞质量好，无超欠挖现象，可减少洞壁衬砌与灌浆，节省投资。   5)缺点是掘进机设备一次性投资大，开挖直径不能随意改变，机械运输和组装较难。   (3)掘进机的选用      目前在硬岩中(抗压强度>150MPa)一般不采用掘进机施工。由于岩石硬度大，刀具要 求硬度高，价格昂贵，易磨损，更换气具费时费工，因此一般宜用钻爆法施工。   在中硬岩中(抗压强度在150—80MPa)最适宜采用掘进机，而在软岩中则需采用特殊 装置的掘进机。      (4)进机施工隧洞工艺流程   1)隧洞进洞前常规的洞口处理，包括劈坡、安全处理及洞口施工的场地平整，附属设施 修建等；   2)由厂家运来的掘进机零部件在洞口外组装；   3)用钻爆法先掘进一定长度(即为掘进机机身的全长)，并用混凝土支护洞壁；   4)将施工用的风、水、电、道路(如用有轨运输应修铁路)、激光定向点等引入洞内；   5)整机移入洞内，利用侧支撑与洞壁的摩擦力将刀盘顶拢岩面，回转刀盘使岩块削落， 装在刀盘上的铲斗将石渣装入机头皮带机运到存料斗，再用其他运输工具运到洞外；6)刀盘推进到一定长度(即推进活塞杆长度视不同机械而异)，收缩侧支撑，刀盘重量 由前下支撑承担，收缩推进活塞，侧支撑向前移动，然后再将侧支撑靴板顶拢洞壁，完成刀盘一次掘进全过程。六、隧道机械   (1)凿岩台机 是支撑凿岩机并完成凿岩作业所需的推进、移位等运动的移动式凿岩机械。凿岩台机的钻孔速度高，平均速度达20—30(cm／min)，最高达60(cm／min)。凿岩台车节省劳动力，劳动强度低，机动性好，可作为其他工序的工作台。凿岩台车主要用于地质条件好，不要临时支护的大断面隧道施工。     (2)喷锚机械   用于隧道工作面进行支撑时，进行混凝土喷射和在岩体中打入锚杆，主要有锚杆台车、 混凝土喷射机等。喷锚机械的生产效率高，在节省劳动力、材料、缩短工期、降低造价方面有显著优势。   (3)衬砌设备   衬砌设备专用于隧道工程衬砌混凝土，衬砌模板设备是隧道施工中的重要设备，生产能 力由选用机型和地质条件决定。   (4)全断面隧道掘进机   即刀头直径与开挖隧道的直径大小一致，在岩层中进行隧道掘进的机械，生产能力由选 用机型和地质条件决定。   (5)臂式隧道掘进机   又称悬臂式掘进机，是集开挖、装卸于一体的隧道掘进机，生产能力由选用机型和地质 条件决定。   (6)盾构机构盾构是一种集开挖、支护、衬砌等多种作业于一体的大型隧道施工机械，生产能力由选用机型和地质条件决定。   七、掌握隧道工程质量通病及防治措施1、 隧道水害的防治      ①因势利导，给地下水以排走的出路，将水迅速地排到洞外。   ②将流向隧道的水源截断，或尽可能使其水量减少。   ③堵塞衬砌背后的渗流水，集中引导排出。2、隧道衬砌腐蚀病害的防治   ①坚持以排为主，排、堵、截并用，综合治水。      ②用各种耐腐蚀材料敷设在混凝土衬砌的表面，作为防蚀层。③在各种腐蚀病害较为严重的地段，除采取排水降低水压外，同时采用抗侵蚀材料作衬砌，使防水、防蚀设施与结构合为一体。   ④在隧道的伸缩缝、变形缝和施工缝都设置止水带，从而达到防蚀的目的。3、 隧道衬砌裂缝病害的防治   ①设计时应根据围岩类别、性状、结构等地质情况，正确选取衬砌形式及衬砌厚度，确保衬砌具有足够的承载能力。   ② 施工过程中发现围岩地质情况有变化，与原设计不符时，应及时变更设计，使衬砌符合实际需求；欠挖必须控制在容许范围内。   ③钢筋保护层必须保证不小于3cm，钢筋使用前应作除锈、清污处理。   ④混凝土强度必须符合设计要求，所用材料应符合质量要求，严格控制水灰比。   ⑤衬砌背后如有可能形成水囊，应对围岩进行止水处理。⑥衬砌施工时应严格按要求正确设置沉降缝、伸缩缝。1B 隧道的相关技术要求   1)一般规定   ①隧道应根据公路功能和发展的需求，遵照安全、经济、利于保护生态环境的原则，结合隧道所处地区的地形、地质、施工、，运营、管理等条件进行综合设计。      ②隧道选址必须对该区域的自然地理、场地与生态环境、工程地质、水文地质、地震等进行勘察，取得完整勘察基础资料，经技术经济论证后确定。   ③隧道的标高和平面位置应根据公路等级、路线总体设计方案确定，选在地层稳定，利于设置洞口、洞口两端接线、防灾救助系统、管理养护等设施的地段。   ④在拟定路线设计方案中，应论证采用隧道或深挖等不同方案给生态环境带来的影响。对生态环境脆弱的地带或可能因施工造成生态环境难以恢复的地段，应优先选择对环境影响小的方案，并辅以治理措施。   2)隧道分类应符合表1B—1规定。3)隧道净空应符合本标准公路建筑限界的规定，且横断面各组成部分宽度应符合以下要求：①隧道内的最小侧向宽度应符合表1B—2规定。      ②高速公路、一级公路的隧道应在两侧设置检修道，其宽度应等于或大于0．75m。二、三级公路的隧道宜在两侧设置人行道(兼检修道)，其宽度应等于或大于0．75m。   四级公路可不设人行道，但应保留0．25m的C值。   ③特长、长隧道内右侧侧向宽度小于2．50m时，应设置紧急停车带。紧急停车带宽度应为3．50m，长度不应小于30m，间距不宜大于750m。   ④单车道四级公路的隧道应按双车道四级公路标准修建。   4)隧道及其洞口两端路线的平、纵、横技术指标应符合以下规定：   ①隧道洞口内侧不小于3s设计速度行程长度与洞口外侧不小于3s设计速度行程长度范围内的平、纵线形应一致。   ②洞口外与之相连接的路段应设置距洞口不小于3s设计速度行程长度，且不小于50m的过渡段，以保持横断面过渡的顺适。      ③隧道内的纵坡应小于3％，但短于100m的隧道不受此限。    ④高速公路、一级公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当加大，但不宜大于4％。   5)隧道应根据所处地质条件等，确定结构形式和适应于地层特性的施工方法。   6)隧道防水和排水应按照排、防、截、堵相结合的原则进行综合设计，使洞内、洞口与洞外构成完整的防水、排水系统，并应注意防止水土流失和保护自然环境。隧道内纵坡应大于0．3％。   7)隧道交通工程及沿线设施的配置应符合以下规定：      ①隧道交通工程及沿线设施的技术标准与建设规模应根据公路功能、等级、交通量、隧道长度等确定，并应符合交通工程及沿线设施总体设计的要求。      ②公路隧道应采用反光标志、反光标线。高速公路、一级公路隧道洞口两端的标志、标线、视线诱导标及护栏与洞口的连接过渡等应进行专门设计。   ③特长隧道高速公路、一级公路的长隧道，应设置监控设施。   ④隧道通风设施应根据交通组成和交通量增长情况等，按统筹规则、总体设计、分期实施的原则设置。   ⑤高速公路、一级公路的隧道，其长度大于100m时应设置照明设施。   二、三、四级公路的隧道，其照明设施可根据具体情况设置。   ⑥特长隧道和高速公路、一级公路的长隧道，其重要电力负荷必须保证供电可靠，技术、经济合理。   ⑦特长隧道和高速公路、千级公路的长隧道，必须配置报警设施、警报设施、消防设施、救助设施等。二级、三级公路的长隧道，可根据需要设置报警设施、警报设施、消防设施、救助设施等。8)隧道设计应拟定发生交通或火灾事故的应急处理预案。例：关于隧道的相关技术要求中，一般规定说法错误的是()A对可能因施工造成生态环境难以恢复的地段，应放弃施工B隧道的标高和平面位置应根据公路等级、路线总体设计方案确定C隧道选址必须对该区域的自然地理、场地与生态环境等进行勘察，取得完整勘察基础资料，D在拟定路线设计方案中，应论证采用隧道或深挖等不同方案给生态环境带来的影响答案：A