隧道工程
2015-05-22 14:19:09 20 举报AI智能生成
一级建造师公路专业隧道工程知识构架，有助于理解和掌握要点，具有宏观与微观的提示作用。
作者其他创作
大纲/内容
围岩分级
六级
判定方法
初步分级
坚硬程度和完整程度
详细分级
修正因素
有地下水
受软弱结构面影响，且有一组起控制作用
存在高初始应力
构造
主体构造物
洞身衬砌
类型：曲墙式、直墙式、连拱式
构造：分为一次衬砌和二次衬砌、防排水构造、内装饰、顶棚及路面等。
洞门
类型：端墙式、翼墙式、环框式、削竹式、柱式、台阶式、遮光式
构造
洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不应小于1．5m，洞门端墙与仰坡之间的水沟的
沟底至衬砌拱顶外围的高度不应小于1．0m，洞门墙顶应高出仰坡坡脚0．5m以上。
洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔；
洞门墙的厚度可按计算或结合其他工程类比确定,不小于0.5米。
洞门墙基础必须置于稳固的地基上。
明洞
类型：拱式、棚式
构造
拱式
主要由顶拱和内外边墙组成混凝土或钢筋混凝土结构，
整体性较好，能承受较大的垂直压力和侧压力。
棚式
由顶盖和内外边墙组成。顶盖通常为梁式结构。
外边墙可以采用墙式、刚架式、柱式结构。
附属构造物
运营管理、维修养护、给水排水、通风、安全、供蓄发电、通信、照明等修建的构造物
地质超前预报
方法：地质调查法、物探法、超前钻探法、超前导洞法、水力联观测法、TSP、TGP、TRT。
适用范围
地质调查法
适用于各种地质条件隧道超前地质预报，
调查内容应包括隧道地表补充地质调查和隧道内地质调查
物探法
适用于长、特长隧道或地质复杂隧道的超前地质预报，主要方法包括有
弹性波反射法、地质雷达法、红外探测法、瞬变电磁法、高分辨直流电法
超前钻探法
富水构造破碎带、富水岩溶发育地段、煤系或油气地层、瓦斯发育区、采空区
以及重大物探异常地段等地质复杂隧道和水下隧道
超前导洞法
可采用平行超前导洞法和隧道内超前导洞法，两座并行隧道可根据先行
开挖的隧道预测后开挖隧道的地质条件
水力联测法
隧道排水或突涌水对地下水资源或周围建筑（构）物产生重大影响
TSP
包括仪器主机、配件和处理软件
监控量测
目的
掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈，指导施工作业；
通过对围岩和支护的变位、应力量测，修改支护系统设计；
分析各项量测信息，确认或修正设计参数。
必测项目
子主题
洞内、外观察
现场观察、地质罗盘等，开挖及初期支护后进行
周边位移
各种类型收敛计，每5~50米一个断面，每断面2~3对测点
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、钢尺等，每5~50米一个断面
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、钢尺等，洞口段、浅埋段
选测项目
钢架内力及外力、围岩体内位移（洞内设点）、围岩体内位移（地表设点）、围岩压力、两层支护间压力、锚杆轴力
支护、衬砌内应力；围岩弹性波速度；爆破振动；渗水压力、水流量；地表下沉
数据处理与应用
及时对现场量测数据绘制时态曲线(或散点图)和空间关系曲线
当位移一时间曲线趋于平缓时，应进行数据处理或回归分析，以推算最终位移和掌握位移变化规律
当位移一时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，
此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。
二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：
(1)各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定；
(2)已产生的各项位移已达预计总位移量的80％～90％；
(3)周边位移速率或拱顶下沉速率小于规定值。
竣工量测资料
1．现场监控量测计划。2．实际测点布置图。3．围岩和支护的位移一时间曲线图、空间关系曲线图以及量测记录汇总表。
4．经量测变更设计和改变施工方法地段的信息反馈记录。5．现场监控量测说明。
施工方法
山岭隧道
矿山法（钻爆法）
传统矿山法
新奥法
全断面、台阶、环形开挖留核心土法、中隔墙法（CD）、交叉中隔墙法（CRD）、双侧壁导坑法
掘进机法
浅埋及软土隧道
明挖法
地下连续墙
盖挖法
浅埋暗挖法
盾构法
水底隧道
沉管法
盾构法
隧道开挖
开挖要求
采用全断面法、台阶法、环形开挖留核心土法、中隔壁法或交叉中隔壁法、双侧壁导坑法施工及仰拱开挖应符合相关规定，应严格控制欠挖，尽量减少超挖。
技术要点
钻眼机具
风动凿岩机和液压凿岩机
炮眼布置
掏槽眼
斜眼掏槽
锥形掏槽，楔形掏槽，单向掏糟，其中最常用的是竖楔形掏槽
直眼掏槽
龟裂掏槽，五梅花掏槽和螺旋掏槽
直眼掏槽的爆破效果与临空孔的数目、直径及其与装药眼的距离密切相关
辅助眼
作用是进一步扩大掏槽体积和增大爆破量，并为周边眼创造有利的爆破条件
周边眼
作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和规格
光面爆破
主要参数
周边眼的间距、光面爆破层的厚度、周边眼密集系数、周边眼的线装药密度
技术措施
适当加密周边眼
合理确定光面爆破层厚度
合理用药。用于光面爆破的炸药宜采用低猛度、低爆速、
传爆性能好的炸药，在炮眼底部，为了克服眼底岩石的
夹制作用，应改用高爆速炸药。
采用小直径药卷不偶合装药结构
保证光面爆破眼同时起爆
要为周边眼光面爆破创造临空面
光面爆破顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼
预裂爆破顺序：周边眼→掏槽眼→辅助眼
隧道支护与衬砌
预支护
超前锚杆、插板、或小钢管；管棚；超前小导管注浆；开挖工作面及围岩预注浆等
超前锚杆、小钢管
超前锚杆主要适用于地下水较少的软弱破碎围岩的隧道工程中，也适宜于采用中小型机械施工。
超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆，锚杆可用不小于φ22的螺纹钢筋。
管棚
主要适用于围岩压力来得快、来得大，用于对围岩变形及地表下沉
有较严格限制要求的软弱破碎围岩隧道工程中
超前小导管注浆
仅适用于一般软弱破碎围岩，也适用于地下水丰富的松软围岩
预注浆加固围岩
预注浆一般可超前开挖面30～50m，也更适用于采用大中型机械化施工
预注浆加固围岩有洞内超前注浆、地表超前注浆和平导超前注浆三种方式
对于浅埋隧道，可以从地表向隧道所在区域打辐射状或平行状钻孔注浆；
对于深埋长大隧道，可设置平行导坑，由平行导坑向正洞所在区域钻孔注浆。
初期支护
喷射混凝土
工艺流程有干喷、潮喷、湿喷和混合喷
锚杆
用钢筋或其他高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。按照锚固形式可划分为全长粘结型、端头锚固型、摩擦型和预应力型四种。
钢支撑
具有承载能力大的特点，常常用于软弱破碎或土质隧道中，并与锚杆、喷混凝土等共同使用
钢拱架
工字钢或钢轨制造而成的刚性拱架
格栅
由钢筋经冷弯成形后焊接而成，其断面形状有圆形、门形、三边形、四边形等
锚喷支护
目前通常采用的一种围岩支护手段。作为初期支护，目前在隧道工程中使用最多的组合形式时锚杆(主要指系统锚杆)加喷射混凝土(素喷或网喷)
衬砌
多采用由下到上、先墙后拱的顺序连续浇筑
隧道防水与排水
防排水措施
洞内顺坡排水，其坡度应与线路坡度一致，洞内反坡排水时，必须采取机械抽水。洞内有大面积
渗漏水时，宜采用钻孔将水集中汇流引入排水沟。洞内涌水或地下水位较高时，可采用井点降水
法和深井降水法处理。严寒地区隧道施工排水时，宜将水沟、管埋设在冻结线以下或采取防寒保温措施
结构防排水施工
衬砌背后采用压注水泥砂浆防水时，压浆地段混凝土衬砌达设计强度的70％时，
方可进行压浆，如遇流沙或含水土质地层，不宜采用水泥砂浆作防水层
压浆顺序应从下而上，从无水、少水的地段向有水或多水处，从下坡方向往上坡方向，从两端洞口向洞身中间压浆
衬砌的施工缝和沉降缝采用橡胶止水带或塑料止水带防水时，止水带不得被钉子、钢筋和石子刺破
复合式衬砌中防水层的施工：防水层应在初期支护变形基本稳定后，二次衬砌施作前进行
隧道附属工程施工
洞口施工
开挖进洞时，宜用钢支撑紧贴洞口开挖面进行支护，围岩差时可用管棚支护，支撑作业应紧跟开挖作业，稳妥前进
明洞工程
1．当边坡能暂时稳定时，可采用先墙后拱法。
2．当边坡稳定性差，但拱脚承载力较好，能保证拱圈稳定时，可采用先拱后墙法。
3．半路堑式明洞施工时，可采用墙拱交替法，且宜先做外侧边墙，继作拱圈，再作内侧边墙。
4.当路堑式明洞拱脚地层松软，不能采用先拱后墙法施工时，可待起拱线以上挖成后。采用跳槽挖井法先灌筑两侧部分边墙，再做拱圈，最后做其余边墙。
5．具备相应的机具条件时，可采用拱墙整体灌筑。
浅埋段工程
1．根据围岩及周围环境条件，可优先采用单侧壁导坑法、双侧壁导坑法或留核心土开挖法；
围岩的完整性较好时，可采用多台阶法开挖。严禁采用全断面法开挖。
2．开挖后应尽快施作锚杆、喷射混凝土、敷设钢筋网或钢支撑。
3．锚喷支护或构件支撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于洞跨的1倍。
4．浅埋段的地质条件很差时，宜采用地表锚杆、管棚、超前小导管、注浆加固围岩等辅助方法施工。
隧道通风防尘及水电作业
通风
风管式通风
压力式、抽出式、混合式
巷道式通风
用于有平行坑道的长隧道
风墙式通风
适用于较长隧道
防尘
(一)湿式凿岩标准化
（二）机械通风正常化
（三）喷雾洒水正规化。
（四）个人防护普遍化
供电
供电电压
(1)应采用400／230V三相四线系统两端供电；
(2)动力设备应采用三相380V；
(3)隧道照明，成洞段和不作业地段可用220V，瓦斯地段不得超过llOV，一般作业地段不宜大于36V，手提作业灯为12～24V；
供电线路
(1)成洞地段固定的电线路，应使用绝缘良好胶皮线架设；施工地段的临时电线路宜采用橡套电
缆；竖井、斜井宜使用铠装电缆；瓦斯地段的输电线必须使用密封电缆，不得使用皮线。
(2)瓦斯地段的电缆应沿侧壁铺设，不得悬空架设。
隧道作业地段必须有足够的照明；洞外照明按一般建筑工地要求。瓦斯地段的照明器材应采
用防爆型，开关应设在送风道或洞口。
特殊地段施工
涌水地段施工
处理涌水可用下列辅助施工办法：超前钻孔或辅助坑道排水；超前小导管预注浆；超前围岩预注浆堵水；井点降水及深井降水
1．坑道应和正洞平行或接近平行。
2．坑道底标高应低于正洞底标高。
3．坑道应超前正洞10～20m，至少应超前l～2个循环进尺。
1．注浆段的长度应根据地质条件、涌水量、机具设备能力等因素确定，一般宜在30～50m之间。
2．钻孔及注浆顺序应由外圈向内圈进行，同一圈钻孔应间隔施工。
3．浆液宜采用水泥浆液或水泥一水玻璃浆液。
1．井点的布置应符合设计要求。当降水宽度小于6m，深度小于5m时，可采用单排井点。井点间距宜为1～1．5m。
2．有地下水的黄土地段，当降水深为3～6m时，可采用井点降水；当降水深度大于6m时，可采用深井井点降水。
塌方地段施工
导致塌方的原因有多种：一是自然因素，即地质状态、受力状态、地下水变化等；
二是人为因素，即不适当的设计，或不适当的施工作业方法等
施工措施
1．隧道施工预防塌方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。在掘进到地质不良围岩破碎地段，
应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工方法。
2．加强塌方的预测。预测塌方常用的几种方法：
(1)观察法。
(2)一般量测法。
(3)微地震学测量法和声学测量法。
3．加强初期支护，控制塌方。
处理措施
1、处理塌方应先加固未塌地段，防止继续发展，并可按下列方法进行处理：
(1)小塌方，纵向延伸不长、塌穴不高，首先加固塌体两端洞身，并抓紧喷射混凝土或采用锚喷联合支护
封闭塌穴顶部和侧部，再进行清渣。在确保安全的前提下，也可在塌渣上架设临时支架，稳定顶部，然后
清渣。临时支架待灌筑衬砌混凝土达到要求强度后方可拆除。
(2)大塌方，塌穴高、塌渣数量大，塌渣体完全堵住洞身时，宜采取先护后挖的方法。在查清塌穴规模大
小和穴顶位置后，可采用管棚法和注浆固结法稳固围岩体和渣体，待其基本稳定后，按先上部后下部
的顺序清除渣体，采取短进尺、弱爆破、早封闭的原则挖塌体，并尽快完成衬砌。
(3)塌方冒顶，在清渣前应支护陷穴口，地层极差时，在陷穴口附近地面打设地表锚杆，洞内可采用管棚
支护和钢架支撑。
(4)洞口塌方，一般易塌至地表，可采取暗洞明作的办法。
2．处理塌方的同时，应加强防排水工作。
塌方往往与地下水活动有关，治塌应先治水。具体措施有：
(1)地表沉陷和裂缝，用不透水土壤夯填紧密，开挖截水沟，防止地表水渗入塌体。
(2)塌方通顶时，应在陷穴口地表四周挖沟排水，并设雨棚遮盖穴顶。
(3)塌体内有地下水活动时，应用管槽引至排水沟排出。
3．当塌穴较小时，可用浆砌片石或干砌片石将塌穴填满；当塌穴较大时，可先用浆砌片石回填一定厚度，
其以上空间应采用钢支撑等顶住稳定围岩。
岩溶地段施工
常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种
瓦斯地段施工
三种类型：1．瓦斯的渗出。2．瓦斯的喷出。3．瓦斯的突出，以第一种放出的瓦斯量为大
瓦斯检查手段可采用瓦斯遥测装置、定点报警仪和手持式光波干涉仪
流沙地段施工
一、加强调查，制定方案
二、因地制宜，综合治水：防、截、排、堵。
三、先护后挖，加强支护
四、尽早衬砌，封闭成环
质量通病及防治措施
水害
原因分析
（一）隧道穿过含水的地层
（二）隧道衬砌防水及排水设施不完善
1．原建隧道衬砌防水、排水设施不全。
2．混凝土衬砌施工质量差，蜂窝、孔隙、裂缝多，自身防水能力差。
3．防水层（内贴式、外贴式或中间夹层）施工质量不良或材质耐久性差，经使用数年后失效。
4．混凝土的工作缝、伸缩缝、沉降缝等未做好防水处理。
5．既有排水设施，如衬砌背后的暗沟、盲沟，无衬砌的辅助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修，造成阻塞。
防治措施
1．因势利导，给地下水以可排走的通道，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。
4．合理选择防水材料；严格施工工艺
衬砌病害
腐蚀病害：物理性腐蚀、化学性腐蚀
裂缝病害
超欠挖
（一）测量放样错误或误差较大
（二）钻孔操作台架就位不准确
（三）司钻工操作不熟练
（四）装药量及装药结构不合理
（五）爆破网路连接不规范
（六）其他原因
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