公路隧道新奥法施工基本原则及施工方法

隧道工程施工要点一、公路隧道新奥法施工基本原则 根据我国公路隧道采用新奥法施工的经验， 隧道施工采取的基本 原则，可以 概括为“少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭”四句话十二 个字。具体说，是指在隧道 开挖时，必须严格控制，尽量减少对围岩 的扰动次数、扰动强度、扰动持续时间和 扰动范围，以使开挖出的坑 道符合成型的要求，因此，能采用机械开挖的就不用钻 爆法开挖。采 用钻爆法开挖时，必须先作钻爆设计，严格控制爆炸，尽量采用大断 面开挖。选择合理的循环掘进进尺，自稳性差的围岩循环掘进进尺谊 用短进尺，支 护应紧跟开挖面，以缩短围岩应力松弛时间及开挖面的 裸露风化时间等，此称“少 扰动”。 “早喷护”是指：对开挖暴露面应及时地进行地质描述和及时施作初 期锚喷支护。 经初期支护加固，使围岩变形得到有效控制，而不致变 形、坍塌失稳。以达到围岩 变形适度而充分发挥围岩地自承能力。必 要时可采取超前预支护辅助措施。 在隧道施工的全过程中，应在对围岩周边位移进行的现场监控量测， 并及时反馈修 正设计参数指导施工或改变施工方法。 法和量测数据及信息反馈，通过对施工中量测数据，对开挖面的地质 观察，进行预测和评价围岩与支护的稳定 状态， 或判断其动态发展趋 势，以便根据建立的量测管理基准，及时调整隧道的施 工方法（包括 开挖方法、支护形式，特殊的辅助施工方法）、断面开挖的步骤及顺 序、初期支护设计参数等进行合理的调整，以确保施工安全、坑道稳 定，支护衬砌 结构的质量和工程造价的合理性，此称“勤量测” 较差的软弱围岩地段，应使开挖断 面及早施作封闭式支护（如喷射混凝土、锚喷混 凝土等）防护措施， 可以避免围岩因暴露时间过长而产生风化降低强度及稳定性， 并可以 使支护与围岩进入良好的共同工作状态。

二、隧道浅埋断和洞口段施工方法 1、隧道浅埋段和洞口加强段的开挖 在浅埋和洞口加强地段，进行开挖施工和支护， 应根据地质条件、地 表沉陷对地面建筑物的影响以及保障施工安全等应速选择， 应考虑施工效果及工程费用确定。 隧道浅埋段和洞口加强段，通常位于软弱、破碎、 自稳时间极短的围 若施工方法和支护的方式和支护的方式不妥当，则极易 发生冒 顶塌方或地表有害下沉当地有建筑物时会危及其安全。 所以，应采用 护后开挖或分部开挖等措施，以防止开挖工作失稳或地表有害下 2、隧道浅埋施工方法和支护方法技术要求隧道浅埋施工和支护应符合下列技术规 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， 否则，对属于大断面的公路隧道全断面开挖，对 围岩的扰动很大， 会导致周壁围岩 出现松动， 且支护结构难以及时施 作，增大坍塌的可能性。 （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。 当采用符合式 衬砌时，应加强初期支护的锚喷混凝土。 VI 止围岩出现松动。锚喷支护及构件支撑的 施工应符合《公路隧道施工技术规范》 （JTJ042－ 94）的有关要求。 3）锚喷支护及构件支撑，应尽量靠近开挖面，其距离应小于1.0 （4）视地质条件，可配合采用超前小导管注浆、超前锚杆支护加固等辅助施工措 施，即浅埋地质条件很差时，应采用辅助施工方法。

3、隧道浅埋段初期支护施工要点 （1）隧道浅埋段和洞口加强施工开挖后，应立即铺设小网孔的钢筋 网，并喷射 3CM 5CM厚的混凝土层。 3CM的保护层； （3）落底、安设锚杆及下部钢拱架，应同时进行挂网，喷射混凝土； （4）应进行仰拱封底，尽早形成封闭结构。 4、控制隧道地表沉降技术措施 （1）谊用单壁掘进机或风镐开挖，减少对围岩的扰动；当采取爆破 开挖时，应采 用短进尺、弱爆破； （2）应加强对拱脚的处理，打设拱脚锚杆，提高拱脚处围岩的承载 4）若初期支护变形过大，又不宜加固时，可对洞周2－3CM 围岩 进行系统注浆固结支护； （5）地质条件差或有涌水时，谊采用地表预注浆结合洞内环形注浆 固结； （6）加强对地表下沉的量测及反馈，以指导施工，量测频率宜为深 三、隧道洞口超前支护施工要求1、超前锚杆支护施工要点： （1）超前锚杆支护，宜和钢架支撑配合使用，并以钢架腹部穿过， 特殊情况下亦 可以拱架底部或顶部传入； 10，长度为大于循环进尺，宜为3－5CM; 超前锚杆谊用早强水泥砂浆锚杆；2、超前小导管预注浆施工要点 （1）超前小导管采用50无缝钢管制作，长度宜为3-5M管壁每隔 10-20CM交 错钻眼，眼孔直径宜为 6-8MM; 2）沿隧道纵向开挖轮廓向外以10- 30的外插角钻孔，将小导 管打入地层、 可在开挖面上钻孔将小导管打入地层，小导管环向间 20-50CM; 3）小导管注浆前，应对开挖面及 5M 范围内的坑道， 喷射厚度为 10CM混凝土或用模筑混凝土封闭， 并将检查注浆机具是否然完好， 备足注浆材 （4）为充分发挥机械效能，加快注浆进度，在小导管前安设分浆器，一次可注入3-5CM根小导管，注浆压力应为0.5— I.Ompa 孔口设置 5）注浆后至开挖前的时间间隔，视浆液种类。

3、管棚钢架超前支护施工要求及要点 ）检查开挖的断面中线及高程，开挖轮廓线应符合设计要求。在开挖工作面处 应先设受力拱架，并在其上正确标明管棚位置； 架安装垂直度允许误差为2，中线及高程允许误差为 5CM 。在钢架上 沿隧道开挖隧道开挖轮廓线纵向钻设管棚孔， 其外插角以不侵入隧道开挖轮 廓线越小越好。孔深不宜小于 10CM ,孔径比管棚钢管直径大约 20— 30MM。 钻孔环向中心间 距视管棚用途确定。钻孔顺序一般由高孔位向低孔位进行； 3）在钻进时，若出现卡钻、坍孔时，应注浆后再钻，也可直接将管棚钢管钻入， 开孔时应低速低压，待成孔后可加压到 1.0— 1.2Mpa。将钢管打入管棚孔眼中。管棚外径为 89MM，长度宜为4-6M。 扣，丝扣长度不小于15CM，以确保连接可靠，接头应再隧道 横断面上错开； （4）当需增加管棚钢架支护的钢度时，可在钢管内注入水泥砂浆。 管棚钢管内水 泥砂浆应用牛角泵灌注，封堵塞应有进料孔和出 气孔，在出气孔流将后，方 可停止压注。 四、新奥法隧道洞身开挖方法分类 隧道新奥法施工常用方法隧道工程采用新奥法施工常用的施工方法，大致分为全断面法， 台阶法和分部 开挖法三大类及若干变化方案，如下图所示（图中 锚喷衬砌，复合式衬砌施作 程序略） （二）各种施工方法的优缺点： 全断面法。

常适用于n-m级硬岩的石质隧道，该法可采用深孔爆破。全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大 型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，干扰少，便于 施工组织和管理。缺点是由于开挖面积大，围岩相对稳定性降 低，且每循环工作量相对较大，故此要求施工单位应具有较强 的开挖、出 渣与运输及支护能力。 全面断面法施工开挖工作面大，钻爆破工效率较高，采用深眼爆 破可加快掘进 速度，且爆破对围岩的震动次数较少，有利于围岩 稳定。缺点石每次深孔爆破 震动较大，因此要求进行精心的钻爆 设计和严格的控制爆破作业。 台阶法台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度。台阶有利 于开挖面的稳定性，尤其石上部开挖支护后，下部作业则较为 安全；台阶法开挖的缺点是上下部作业有干扰，应注意下部作 业时对上部稳定性的影响，台阶开挖回增加对围岩的扰动次数 等；台阶法开挖宜采用轻型凿岩机打眼，而不宜采用大型凿岩 台车。 分部开挖法分部开挖法，可分为五种变化方案：台阶分部开挖法，上导 法、上导坑超前开挖法、单（双）侧壁导坑法。是将隧道开挖断面进行分 部开挖逐部成型，并且将某部分超前开挖，故此可称为 导坑超前开挖法。 台阶分部法又称环形开挖留核心土法， 适用于一般土质或易坍塌的软弱围 岩地段。

部留核心土可以支挡开挖工作面，利用几十施作拱 部初期支护增强开挖工 作的稳定， 核心土及下部开挖在拱部初 期支护下进行，施工安全性较好。 一般环形开挖进尺 0.5－1.0M 左右，不宜过长，上下台阶可用单臂掘进机 开挖。 台阶分部法的主要优点是：与微台阶法相比，台阶可以加长， 一般 双车道隧道为 （双）侧壁导坑法的机械化程度高， 机械化施工可以加快施工 速度。 上下导坑超前开挖法此法适用于w-v 级围岩，在松软地层开挖坑道，一般宜采用上下坑 道超前开挖先 拱后墙法。其基本要求是：一次开挖的范围宜小，而且 要及时支撑与支护， 以保护 围岩的稳定， 所以一般是要求先将上部断 面开挖好，随时衬砌拱圈，拱圈混凝土达 到设计强度 70％之后可进 行下部断面的开挖，在拱圈的保持下，开挖下部断面及修建边墙、仰 单侧壁导坑法围岩稳定较差， 隧道跨度较大， 地表沉陷难于控制时采用单侧 壁导坑法。 此法单侧壁坑道超前， 中部和另一侧的断面采用正 台阶法施工， 故兼有正 台阶法和后述双侧壁导坑法的优点， 双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件特 时采用。此法的优点是：施工安全可靠，但施工速度较慢，造价较高。

（3）分部开挖时应注意的事项： 因其工作面多，但作业面较小。相互干扰较大，应实行统一指挥，注意组 织协调； 应尽量创造条件，减少分部次数， 尽可能争取用大断面开挖； 因多次开挖对围岩的扰动较大，不利于围岩的稳定，故应特别注意加强 对爆破开挖的设计与控制； 凡下部开挖均应注意上部支护或衬砌结构的扰动和破坏，尤其是边旁部开挖时必须采用两侧交错挖马口施作，避免上部断 面两侧拱脚 同时悬空； 认真加固拱脚，如扩大拱脚， 打拱脚锚杆。 加强纵向连接等， 使上部 初期支护与围岩形成完整体系；尽量单侧落底或双侧交 错落底，落底长度 视围岩状况而定。一般采用 1-3M，并不得 大于 6M 。下部边墙开挖后必 须立即喷射混凝土，并按设计规 定做好加固与支护； 量测工作必须及时，以观察拱顶，拱脚和边墙中部的移植，当发现速率值增大时，应立即进行仰拱封闭。 五、隧道施工开挖方法 （一）隧道开挖一般规定 按新奥法施工时，应根据隧道工程地质、水文地址条 件、机械 设备等条件，采用尽量少扰动围岩的开挖方法。 隧道施工开挖方法开挖方法有：钻爆开挖法，机械开挖法，人工和 机械混合开挖 法等三种。 钻爆法开挖设计采用钻爆法开挖坑道时，为了减少超控和控制围岩的扰 爆破设计图爆破设计图应包括：炮眼布置图、周边眼装药结构图、 开挖和爆破方法选用根据隧道工程地址条件选用施工开挖方法爆 破方法：对硬质 岩，采用全断面一次开挖时设计开挖轮廓线，应采用光面爆破法；对软质 宜采用预裂爆破法；对松软地层采用分部开挖时， 宜采用预留 光面层 光面爆破法。

（三）光面爆破的技术要求 周边眼宜采用小直径药卷和低爆速炸药。为满足装药结构要求，可借助传爆线以实现空气间隔装药； 采用毫秒微差顺序起爆，应使周边爆破时有最好得临空面。周边眼同段的雷管 起爆时间差应尽可能小； 各光面爆破参数的选用：如周边眼间距（E）、最小抵抗线（v）、相对距（E/V） 和装药集中度（Q）等，应采用工程类比或根据爆破 漏斗及成缝试验，选择光面爆 破参数。在无条件试验时，可按下表选 用光面爆破参数。 岩石种 饱和单 装药不 周边眼 周边眼 相对距 周边眼 轴抗压偶合系 装药集极限强 V(cm)Rb(Mpa) >601.25 7070 850.8— 1.0 0.30 1.500.35 6060 750.8— 1.0 0.20 602.00 0.30 80>70 >50 炮眼利用率（％）90 90 95 隧道施工开挖，由于受各种因素的影响必然会有超挖。如上表所列。 （四）周边眼参数选用原则 当断面较小或围岩软弱、破碎或在曲线、折线处开挖成形要求较高时， 周边炮眼间距E 应取较小值； 抵抗线V应小于周边眼间距。软岩在取较小的周边眼间距的同 时，抵抗 线应适当增大； 对于软岩或破碎性围岩，周边眼的相对距E/V应取较小值。

2、周边炮眼的布置及钻眼要求 周边炮眼应沿设计开挖轮廓线布置，沿隧道设计轮廓线的炮眼间距误差 不宜大于5CM 周边眼外斜率不应小于5CM/M;（3）周边眼与内圈眼距离误差（最小抵抗线）不宜大于 10CM 5－10CM外，其他各类炮眼深度 相差不宜大于 10cm 为保证 隧道开挖后符合设计轮廓线， 周边眼不应偏离设计轮廓线。 践经验表明，在软岩中周边眼间距规定误差不宜大于 5CM 。因凿岩 机外形尺寸的限制， 钻孔时应有一个向外倾斜的角度， 为避免过大的 超控，并不 防碍操作，一般外斜角为 对于软弱围岩宜采用予裂破，其实预裂爆破实质上也是一种光面爆 破，其原理与光面爆破相同，只是起爆顺序不同，其起爆破顺 周边眼－掏槽眼－辅助眼－底板眼。洞身开挖光面爆破隧道工程质量控制的 关键工序， 能带来直接和明显 的经济效益， 也能避免一些违法行为的发生。 总监 办希望各单位能成 立以总工为首开挖技术攻关小组， 在施工中根据围岩的性质调整 爆破 参数， 不断提高洞身开挖的效果， 对开挖控制较好单位总监办与管理 处协商 予以重奖。 六、锚喷支护（初期支护） （一）锚杆施工要点： 1、钻孔方向宜尽量与岩层主要 结构面垂直。

孔钻好后用高压风将孔 有垫板。早强砂锚杆具有早期强度高、承载快，尤其是在软弱、破碎，自稳时 间短的围岩中 使用早强水砂浆锚杆能现出其优越性。 早强药包锚杆施工要注意以下规定： （1）药包要求无结块，未受潮。 药包的浸泡 宜在清水中进行，随泡随用，必须泡透； （2）药包应缓慢 入时应旋转，使药包充分搅拌均匀。（二）喷射混凝土的施工要点 1、喷射作业前检查及施工准备工作 （1）喷射作业前检查主要内容 1）喷前应对开挖面尺寸认真检查，清楚松动危石，欠挖超标过多的 先行局部处理； 2）受喷岩面有较集中渗水时，应作好排水引流处理；无集中渗水时， 根据岩面潮 湿程度，适当调整水灰比； 3）应根据石灰情况，在喷射前用高压风或水清晰受喷面，将开挖面 的粉尘和杂物 清理干净，以利于混凝土粘结； 4）埋设喷层厚度检查标志，一般是在石缝处打铁钉，或用快硬水泥 安设钢筋头， 并记录其外露长度，以便控制喷层厚度； 5）应检查运转和调试好各种机械设备工作状态。 （二）喷射混凝土施工要点 1、喷射作业施工准备工作好后，严格掌握规定的速凝 加均匀。喷射时，喷射手应严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干斑或滑移流淌现象。

2、喷射应分段、分部、分块，按先墙后拱、自下而上进行喷射，喷 作均匀的顺时针方向的螺旋转动设计开挖轮廓线，一圈压半圈的横向移 动，螺旋直径约为20- 30CM，以使混凝土喷射密实。 为保证喷射混凝土质量，减少回弹量和降低粉尘，作业时还应注意以下事项： 2M,并严格按先墙后拱，先下后上的顺序进行喷射，以减少混凝土因重力作业而引 起滑动或脱落现象的发生； 握好喷嘴与受喷岩面的距离和角度；喷嘴至岩面的距离为0.8M ,过大或过小都会增加回弹量；喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部 位（倾斜角不宜大于 10），则回弹量最小、喷射效果和 质量最佳。对于岩面凹陷 调节好风压与水压风压与喷射质量有密切的关系， 过大的风压会造成喷射速度太高而加 大回弹量， 失较大，风压过小会使喷射力减弱，则混凝土密实性差。 一次喷射厚度问题喷射作业应分层进行。 一次喷射厚度不得太厚或太薄， 它主要与喷射 混凝土层与 手喷面之间的粘结力和手喷部位等有关， 并且应根据掺与 不掺速凝剂。喷射效率， 回弹损失率等因素而定。