隧道工程

隧道工程

一、公路隧道围岩的分级

1、一级围岩：坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构。围岩基本质量指标大于550兆帕。

2、二级围岩：坚硬岩，岩体完整，块状或厚层状结构；较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构。围岩基本质量指标在550至451兆帕之间。

3、三级围岩：坚硬岩，岩体较破碎，巨块（石）碎石状镶嵌结构，较坚硬岩或较软硬岩石。岩体较完整，快状体或中厚层结构。围岩基本质量指标在450至351兆帕之间。

4、四级围岩：坚硬岩，岩体较破碎。碎裂结构，较坚硬岩、岩体较破碎，镶嵌碎裂结构，较软岩或软硬岩互层，且以软岩为主，岩体较完整，较破碎，中薄层状结构。土体，压密或成岩作用的黏土及砂性土；黄土。一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。围岩基本质量指标在350至251兆帕之间。

5、五级围岩：较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎至破碎；及破碎各类岩体，碎裂状，松散结构。一般第四系的半干硬至重塑的黏土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、网砾、角砾及黄土。非黏土呈松散结构，黏土及黄土呈松软结构。围岩基本质量指标小于等于250。

6、六级围岩：软塑状黏土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等。

其中一级围岩为最好结构，六级围岩为最差结构。

二、围岩的初步判定

1、隧道围岩的分级的综合评定方法宜采用两步分级，并按以下顺序进行：

围岩分级分为初步分级和和详细分级。其中初步分级为：定性（坚硬、完整）+定量。

详细分级为考虑修整因素的影响，修整定量。

修正因素为：有无地下水、软弱结构面，且有一组起控制作用。是否存在高的初应力。

三、隧道的构成

1、隧道主要由主体构造物和附属构造物构成。其中主体构造物有分为：洞门和洞身衬砌。附属构造物分为：通风、照明、安全措施、供配电、应急系统等。

2、不同的分类形式分为不同的种类：

（1）按地层分类，分为岩石隧道、土质隧道。

（2）按所处位置分为，山岭隧道、城市隧道、水底隧道。

（3）按埋深长度分为，浅埋隧道和深埋隧道。

（4）按长度分为，短、中、长、特长。其中短隧道为小于500米的隧道，中隧道为500至1000米的隧道，长隧道为1000至3000米的隧道，特长为大于3000米的隧道。

（5）按隧道间距分为，连拱、小净距、分离式。其中小净距隧道是指隧道间的中间岩墙厚度小于分离式独立双洞的最小净距的特殊隧道布置形式。常用与洞口地形狭窄或有特殊要求的中、短隧道以及长或特长隧道洞口的局部部分。

（6）按跨度分为小、中、大、超大隧道。其中小隧道为跨度为小于9米的隧道。中隧道为跨度在9至14米的隧道。大隧道为跨度在14至18米的隧道。特大为跨度为大于18米的隧道。

四、洞门类型及构造

一、洞门类型及构造

1、门洞类型：门洞类型有端墙式、翼墙式、环框式、遮光式、削竹式、台阶式、柱式。

2、洞门构造：

（1）、洞口仰坡坡脚至洞门墙背的水平距离不应小于1.5米。洞门端墙与仰坡之间水沟的沟底至衬砌拱顶外围的高度不应小于1米。

（2）、洞门墙应根据实际需要设置伸缩缝，沉降缝和泄水孔。洞门墙的厚度最小不应小于0.5米。

二、明洞类型是构造

1、明洞类型：洞顶覆盖层较薄，难以用暗挖法建隧道时，隧道洞口或路堑地段受塌方、落石、泥石流、雪害等危害时，道路之间或道路与铁路之间形成立体交叉、但又不宜做立交桥时，通常应设置明洞。明洞的类型分为拱式明洞和棚式明洞。其中拱式明洞又分为：路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型、半路堑单压型。棚式明洞分为：悬臂式、柱式、刚架式、墙式。

2、明洞构造

（1）、拱式明洞：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，能承受较大的压力和侧压力。内外墙基础相对位移对内力影响较大，所有对地基要求较高，尤其外墙基础必须稳固。必要时还可加设仰拱。

（2）棚式明洞：受地形、地址条件限制，难以修建拱式明洞时，边坡有小量塌落掉块，侧压力较小时，可以使用棚式明洞。棚式明洞由顶盖和内外边墙组成。顶盖通常为梁式结构。内边墙一般采用重力式结构，并应置于基岩或稳固的地基上。当岩层坚实完整，干燥无水或少水时，为减少开挖或减少圬工，可采用锚杆式内边墙。外边墙可以采用墙式、刚架式、柱式结构。

三、洞身类型及构造

1、洞身类型：按隧道断面形状，分为曲墙式、直墙式和连拱式等。

2、洞身构造：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。

公路隧道施工

一、新奥法

1、新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称。

2、新奥法以少扰动、早喷锚、勤测量、紧封闭为原则。

二、洞口土石方与排水工程。

1、洞口土石方与排水工程施工工序：施工准备、隧道控制测量、开工报告、洞口土石方与排水、洞门与明洞施工、超前支护、洞身开挖、初期支护、铺设防水层、二次衬砌、水沟电缆沟、路面工程、装饰与附属工程、清理收尾。

2、明洞边墙施工应符合下列要求：

（1）、偏压与单压明洞外边墙的基底，在垂直路线方向应按设计要求，挖成一定坡度的斜坡，提高边墙抗滑力。

3、明洞回填施工应符合下列要求：

（1）、墙背回填应两侧对称进行。底部应铺填0.5至1米厚的碎石并夯实，然后向上回填。石质地层中的墙背与岩壁空隙不大时，可采用与墙身同等级的混凝土回填。空隙较大时，可采用片石混凝土或浆砌片石回填密实。土质地层，应将墙背坡面开凿成台阶状，用干砌片石分层码砌，缝隙用碎石填塞紧密，不得任意抛填土石。

（2）、墙后有排水设施的，应与回填同时施工。

（3）、拱背回填应对称分层夯实，每层厚度不得大于0.3米，两侧回填高差不得大于0.5米。回填至拱顶平齐后应分层满铺填筑。

4、明洞防水层施工应符合以下要求：

（1）、防水层施工前应用水泥砂浆将衬砌外表涂抹平顺。

（2）、防水卷材应与拱北粘贴紧密，接头搭接长度不小于100毫米，铺设应自下而上进行，上下层接缝宜错开，不得有通缝。

（3）、回填拱背的黏土层应与边坡仰坡搭接良好、封闭紧密。

（4）、靠山侧边墙顶或边墙墙后，应设置纵向和竖向盲管，将水引至边墙泄水孔流出。 三、公路隧道地质超前预报的内容，但不仅限于此：

1、地层岩性，重点为对软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土等。

2、地质构造：重点为对断层、节理密集带、褶皱轴等影响岩体完整性的构造发育情况。

3、不良地质，特别是溶洞、暗河、人为坑洞、放射性、有害气体、高地应力等发育情况。

4、地下水、特别是对岩溶管道水、富水断层、富水褶皱轴及富水地层。

四、公路隧道地质超前预报的方法：

公路隧道地质超前预报的方法主要有：地质调查法、物理勘探法、超前钻探法、超前导洞法、水力联系观测。

1、地质调查法：地质调查法是隧道施工超前地质预报的基础，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。

2、物理勘探法：物理勘探法适用于长、特长隧道或地质条件复杂隧道的超前地质预报，主要方法包括弹性波反射法、地质雷达发、陆地声纳法、红外探测法、瞬变电磁法、高分辨直流电法。

3、TSP法：适用于各种地质条件，对断层、软硬接触面等面状结构反射信息较明显，每次预报距离宜为100至150米。

4、地质雷达发适用于岩溶、采空区探测，也可用于探测断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体，在岩溶不发育地段每次预报距离宜为10至20米。

5、富水构造破碎带、富水岩溶发育地带、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必须采用超前钻探法预报、评价前方地质情况。

6、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地质情况。

7、当隧道排水或突涌水对地下水资源或周围建构筑物产生重大影响时，应进行水力联系观测。

五、公路隧道地质超前预测的分级

根据地质灾害对隧道施工安全的危害程度，地质灾害可分为下列四级：

1、A级：存在重大地质灾害隐患的地段，如大型暗河系统，可溶岩与非可溶岩接触带，软弱、破碎、富水、导水性良好的地层和大型断层破碎带，特殊地质地段，重大物探异常地段，可能产生大型、特大型突水、突泥地段、诱发重大环境地质灾害的地段，高地应力、瓦斯、天然气问题严重的地段以及人为坑洞等。

2、B级：存在中小型突水突泥隐患的地段，物探有较大异常的地段，断裂带等。

3、C级：水文地质条件较好的碳酸盐岩及碎屑岩地段，小型断层破碎带，发生突水突泥的可能性较小。

4、D级：非可溶岩地段，发生突水突泥的可能性极小。

5、不同地质灾害的预报方式可采用：

（1）、1级预报可用于A级地质灾害。采用地质调查法、地震波反射法、超声波反射法、陆地声纳法、地质雷达法、瞬变电磁法、红外探测法、超前水平钻探法等进行综合预报。

（2）、2级预报可用于B级地质灾害。采用地质调查法、地震波反射法、陆地声纳法、超声波反射法，辅以红外探测法、瞬变电磁法、地质雷达法、必要时进行超前水平钻孔。

（3）、3级预报可用于C级地质灾害。以地质调查法为主。对重要地质界面、断层或物探异常地段宜采用地震反射法或超声波反射法进行探测，必要时采用红外探测和超前水平钻孔。

（4）、4级预报可用于D级地质灾害。采用地质调查法。

6、超前支护：隧道施工过程中，当遇到软弱破碎围岩时，其自支护能力是比较弱的，经常采用的超前支护措施有超前锚杆、插板、超前小导管、管棚及围岩预注浆加固等。 （1）、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。超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆，锚杆可用不小于圆22的热轧带肋钢筋。

（2）、管棚主要适用于围岩压力来的快、来的大、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。管棚按长度可分为短管棚（长度小于10米的小钢管）和长管棚（长度为10至40米，直径较错的钢管）。

（3）、超前小导管注浆是在开挖掘进前，先用喷射混凝土将开挖面和5米范围内的坑道封闭，然后沿坑道周边打入带孔的纵向小导管并通过小导管想围岩注浆，待浆液硬化后，在坑道周围形成了一个加固圈，在此加固圈的防护下即可安全地进行开挖。

具体的施工工艺如下：测量定位、钻孔、打入小导管、高压吹孔、注浆、注浆检查、

（5）、自进式注浆锚杆又称迈式锚杆，是将超前锚杆与超前小导管注浆相结合的一种超前措施，它是在小导管的前端安装了一次性钻头，从而将钻孔和顶管同时完成，缩短了导管的安装时间，尤其适用于钻孔宜坍塌的地层。

（6）、预注浆一般可超前开挖面30至50米，可以形成有相当厚度和较长地段的简状加固区，钻孔及注浆顺序应由外圈向内圈进行，同一圈钻应间隔施工。

（7）、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。

六、隧道开挖

1、公路隧道的开挖方式主要有全断面法、台阶法、环形预留核心土法、中隔壁法、双侧壁导坑法及中导洞法。

（1）、全断面法适用于一二二三四级围岩，中小跨度隧道；

（2）、台阶法适用于三四五六级围岩，中小跨度隧道；

（3）、环形预留核心土法适用于五六级围岩，中小跨度隧道；

（4）、CD法或CRD法适用于五六级围岩，大跨度隧道；

（5）、双侧壁导法适用于五六级围岩，大跨度隧道；

（6）、中导洞法适用于连拱隧道。

七、公路隧道开挖的要求

隧道开挖的主要方法是钻孔爆破法。开挖工作包括钻眼、装药、爆破等几项内容。