2B314012掌握隧道施工技术
一、隧道施工的主要技术
隧道施工技术和方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件，并结合隧道断面尺寸、长度、衬砌类型、隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定。
二、隧道施工常用爆破方法
(一)概述
在山岭隧道施工中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖。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，按照炮眼的位置、作用的不同有二种炮眼：即掏槽眼、辅助眼、周边眼。
(二)炮眼的布置方法
1．掏槽眼：掏槽眼的作用是将开挖面上适当部位先掏出—个小型槽口，以形成新的 临空向，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。掏槽眼本身只有—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。合理布置掏槽眼(掏槽炮)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。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，并采用反向边装药和用双雷管起爆。槽口尺寸常在1．0-2．5m2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。
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少。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。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。但其缺点是其炮眼数目较多，炸药单耗量K值电要加大，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。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，当设计循环进尺为3．5m左右时．采用双宇孔形式最佳，对3．5—5．0m的深孔掏槽。宜采用三空孔形式；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％一20％为宜。
2辅助眼：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。辅助眼的布置主要由炮眼间距F值和最小抵抗线y值的确定，±要根据岩石软硬和药量多少。由土地试验确定。其布置原则可参照后述周边眼的布置原则进行，只是V、E值及单孔装药量q较大些。一般取E／V＝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：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①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。为了保证开挖面平整，辅助眼及周边眼应使其眼底落在同—垂直面上，必要时应根据实际情况调整炮眼的深度。
(三)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：根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边的最小抵抗线。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
3．光面爆破的分区起爆顺序：掏槽眼一辅助眼一周边眼一底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。
(四)预裂爆破法
预裂爆破法的分区起爆顺序为：周边眼一掏槽眼一辅助眼一底板眼
(五)毫秒爆破法
毫秒爆破法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。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—方法是使用毫秒雷管起爆。
三、新奥法施工方法
(一)新奥法
新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，是采用喷锚技术，监控量测等并与岩石力学理论构成的一个体系而形成的一种新的工程施工方法。
(二)新奥法的施工顺序
在坑道开挖后，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。
(三)新奥法施工的基本原则
少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。
(四)隧道开挖
1．全断面开挖法：全断面开挖法是按设计开挖断面一次开挖成型。
(1)全断面开挖法的优缺点：
1)全断面开挖有较大的工作空间，适用于大型配套机械化施工，施工速度快，因单工作面作业，便于施工组织和管理。一般应尽量采用全断面开挖法。但开挖面大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，因此要求且有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力。
2)采用全断面开挖，则有较大的断面进尺比(即开挖断面面积与掘进进尺之比)，可获得较好的爆破效果，且爆破对围岩的震动次数较少，有利于围岩的稳定。但每次爆破震动强度却较大，因此要求进行严格的控制爆破设计，尤其是对于稳定性较差的围岩。
(2)采取全断面法开挖时应注意以下事项：
1)摸清开挖面前方的地质情况，随时准备好应急措施(包括改变施工方法)，以确保施工安全。尤其应注意突然发生的地质条件恶化，如地下泥石流。
2)各工序使用的机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的使用效率和各工序之间的协调进行，在保证隧道稳定安全条件下，提高施工速度。
3)在软弱破碎围岩中使用全断面法开挖时，应加强对辅助施工方法的设计和作业检查，以及对支护后围岩的动态量测与监控。
2．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。也有采用台阶上部弧形导坑超前开挖的。
(1)台阶开挖法的优缺点
1)台阶开挖法可以有足够的工作空间和适当的施工速度。但上下部作业有干扰。
2)台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数，但台阶有利于开挖面的稳定。尤其是上部开挖支护后，下部作业就较为安全，但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。
(2)台阶开挖时应注意以下事项
1)台阶长度要适当。按台阶长短可分为长台阶、短台阶、微台阶，选用何种台阶，应根据两个条件来确定：其一是初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短；其二是上半断面施工时开挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求。
2)解决好上：、下半断面作业的相互干扰问题。微台阶基本上是合而为一工作面进行同步掘进；长台阶基本亡拉开，干扰较小；而短台阶于扰就较大，要注意作业组织；对于长度较短的隧道，可将上半断面贯通后，再进行下半断面施工。
3)下部开挖时，应注意上部的稳定。若围岩稳定性较好，则可以分段顺序开挖；若围岩稳定性较差，则应缩短下部掘进循环进尺；若稳定性更差，则可以左右错开，或先拉中槽后挖边帮。
3．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，，故也可成为坑超前开挖法。常用的有上下导坑超前开挖法等。
(1)分部开挖法的优缺点
1)分部开挖因减少了每个坑道的跨度(宽度)，能显著增强坑道围岩的相对稳定性，且易于进行局部支护，因此它主要适用于围岩软弱破碎严重的隧道或设计断面较大的隧道中。分部开挖由于作业面较多，各工序相互干扰较大，且增加了对围岩的扰动次数，若采用钻爆掘进，则更不利于围岩的稳定，施工组织和管理的难度也较大：
2)导坑超前开挖，有利于提前探明地质情况，并予以及时处理。但若采用的导坑断面过小，则施工速度就较慢。
(2)分部开挖时应注意以下事项：
1)因工作面较多，相互干扰大，应注意组织协调，实行统一指挥。
2)由于多次开挖对围岩的扰动大，不利于围岩的稳定，应特别注意加强对爆破开挖的控制。
3)应尽量创造条件，减少分部次数，尽可能争取用大断面开挖。
4)凡下部开挖，均应注意上部支护或衬砌的稳定，减少对上部围岩及支护、衬砌的扰动和破坏，尤其是边帮部位开挖时。
(五)喷射混凝土
1．喷射作业应分段、分片由下而上顺序进行，每段长度不宜超过6m。
2．一次喷射厚度应根据设计厚度和喷射部位确定，初喷厚度不得小于4～6cm。
3．喷射作业应以适当厚度分层进行，后一层喷射应在前一层混凝土终凝后进行。
4．回弹率应予控制，拱部不超过4e％，边墙不超过30％，挂钢筋网后，回弹率限制可放宽5％。
(六)锚杆支护的施工
1．锚杆安设作业应在初喷混凝土后及时进行。
2．钻孔前应根据设计要求定出孔位，钻孔方向宜尽量与岩层主要结构面垂直。
3．灌浆作业：注浆开始或中途暂停超过30min时，应用水润滑灌浆罐及其管路浆孔口压力不得大于0．4MPa。
4．锚杆可以采用早强水泥砂浆锚杆和楔缝锚杆(包括胀壳式锚杆)。
(七)二次衬砌
二次衬砌的施作，应在围岩和锚杆支扩变形墓本稳定后进行。围岩变形较大，流变特性明显时，应加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。
