Chapter 4 隧道施工方法隧道施工方法 隐蔽性大 作业的循环性强 作业空间有限 作业的综合性 第一节第一节 概概 述述一、隧道工程施工的特点一、隧道工程施工的特点山岭隧道施工方法 施工是动态的 作业环境恶劣 作业的风险性大 气候影响小 二、隧道施工方法及其选择二、隧道施工方法及其选择 根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展，隧道施工方法可按以下方式分类： 矿山法因最早应用于矿石开采而得名，由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。有时候为了强调新奥法与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。 山岭隧道施工方法 选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归纳为： 施工条件 围岩条件 隧道断面积 埋深 工期 环境条件 山岭隧道施工方法 掘进机法包括隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，简写为(T.B.M.)法和盾构掘进机法。前者应用于岩石地层，后者则主要应用于土质围岩，尤其适用于软土、流砂、淤泥等特殊地层。 沉管法、明挖法等则是用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭隧道。山岭隧道施工方法 隧道施工过程和方法是多种多样的，目前在我们经常采用的矿山法中大致有全断面法、台阶法和分部开挖法三大类。 在当前的施工实践中，采用最多的方法是台阶法，其次是全断面法。在大断面隧道中，单侧壁导坑(中隔壁法)和双侧壁导坑(眼镜法)采用较多。 三、三、 隧道施工技术的发展隧道施工技术的发展 从山岭隧道施工技术的现状出发，为了适应我国山岭隧道工程发展的需要并结合隧道工程技术的发展趋势，目前在山岭隧道施工中，必需予以关注的问题是 加强施工阶段地质判释技术，完善判释方法和手段 隧道施工方法的标准化、模式化山岭隧道施工方法 不断提高单一工作面的掘进速度，减少辅助工程数量，控制超欠挖 加强环境意识，改善地下作业环境，减少对周边环境和结构物的影响 重视工程质量，加强施工阶段质量检测，以减轻隧道运营后的维修养护工作量 加强施工中的灾害预测、预防与控制 不断提高施工管理水平，从多种角度降低工程成本，提高地下工程可持续发展的效应，使之适应技术发展的需求 加强应用施工新技术的研究山岭隧道施工方法 第二节第二节 新奥法新奥法一、隧道施工应遵循的基本原则 归纳起来，施工中不管采用哪种方法，都必须遵循的基本技术原则是(1) 因为围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工中充分 保护和爱护围岩(2) 为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形(3) 变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的(4) 在施工中，必须进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的量测信息，以指导施工和设计山岭隧道施工方法(5) 在选择支护手段时，一般应选择能大面积的、牢固的与围岩紧密接触的、能及时施设和应变能力强的支护手段(6) 要特别注意，隧道施工过程是围岩力学状态不断变化的过程(7) 在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为 重要的(8) 在隧道施工过程中，必须建立设计施工检验地质预测量测反馈修正设计的一体化的施工管理系统，以不断地提高和完善隧道施工技术上述隧道施工的基本原则可扼要地概括为：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。在实际施工过程中，这些原则也不是一成不变的，应该结合实际情况进行完善和提高。山岭隧道施工方法二、新奥法的分类及施工工序 新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为以下几种： 全断面开挖法 台阶法 其中包括：(1) 长台阶法 (2) 短台阶法 (3) 超短台阶法 分部开挖法(1) 台阶分部开挖法(环形开挖留核心土法)(2) 中隔壁法(单侧壁导坑法、CD法) (3) 双侧壁导坑法(眼镜法)等山岭隧道施工方法新奥法的施工工序可用以下框图(图8-1)表示：图 8-1山岭隧道施工方法三、开挖方法 按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法。 （一）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(图6-2)。1. 全断面法施工的顺序(1) 施工准备完成后，用钻孔台车钻眼，然后装药，联接起爆网路(2) 退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面(3) 进行通风、撒水，排烟、降尘(4) 排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土山岭隧道施工方法(5) 用装碴机将石碴装入矿车或运输机，运出洞外(6) 安设边墙锚杆和喷混凝土(7) 必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土(8) 开始下一轮循环(9) 在初次支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌注内层衬砌图8-2 全断面开挖法1-全断面开挖法; 2-锚喷支护; 3-模筑混凝土衬砌山岭隧道施工方法 2 . 适用条件 全断面法适用于岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。必须具备大型施工机械。隧道长度或施工区段长度不宜太短。根据经验，这个长度不应小于1km。 3 . 全断面开挖法的优缺点 优点 有较大的工作空间，适用于大型配套机械化施工，施工速度较快，且因单工作面作业，便于施工组织和管理。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相对较少，有利于围岩的稳定。一般应尽量采用全断面开挖法。 山岭隧道施工方法 缺点 要求进行分段装药，严格的控制爆破设计，尤其是对于稳定性较差的围岩。因开挖面大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，因此要求具有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力。 (二) 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。台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法等三种，其划分是根据台阶长度来决定如图8-3所示。山岭隧道施工方法至于施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定： 初次支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短 上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求 在软弱围岩中应以前一条件为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件较好时，主要考虑是如何更好地发挥机械效率保证施工的经济性，故只要考虑后一条件。现将各种台阶法叙述如下：山岭隧道施工方法图8-3 台阶法施工形式山岭隧道施工方法1.长台阶法2. 上、下断面相距较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。施工时上下部可配属同类机械进行平行作业，当机械不足时也可用一套机械设备交替作业，即在上半断面开挖一个进尺，然后再在下断面开挖一个进尺。当隧道长度较短时，亦可先将上半断面全部挖通后，再进行下半断面施，即为半断面法。(1)长台阶法的作业顺序为： (2)上半断面开挖：用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破，地层较软时亦可用挖掘机开挖安设锚杆和钢筋网，必要时加设钢支撑、喷射混凝土山岭隧道施工方法(2) 优缺点及适用条件：有足够的工作空间和相当的施工速度，上部开挖支护后，下部作业就较为安全，但上下部作业有一定的干扰。相对于全断面法来说，长台阶法一次开挖的断面和高度都比较小，只需配备中型钻孔台车即可施工。凡是在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不要用底拱封闭断面的情况，都可采用长台阶法。 用推铲机将石碴推运到台阶下，再由装载机装入车内运至洞外下半断面开挖：用两臂钻孔台车钻眼、装药爆破、装碴直接运至洞外安设边墙锚杆(必要时)和喷混凝土用反铲挖掘机开挖水沟，喷底部混凝土山岭隧道施工方法2. 短台阶法 台阶长度小于5倍但大于11.5倍洞跨。上下断面采用平行作业。 短台阶法的作业顺序和长台阶相同 优缺点及适用条件：短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初次支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值，级围岩都能采用，尤其运用于、级围岩，是新奥法施工中经常采用的方法。缺点是上台阶出碴时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。可采用长皮带机运输上台阶的石碴；或设置由上半断面过渡到下半断面的坡道。过渡坡道的位置可设在中间，也可交替地设在两侧。过渡坡道法通用于断面较大的双线隧道中。山岭隧道施工方法 3 . 超短台阶法 台阶仅超前35m，只能采用交替作业。 (1) 超短台阶法施工作业顺序 用一台停在台阶下的长臂挖掘机或单臂掘进机开挖上半断面至一个进尺 安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑，喷拱部混凝土 用同一台机械开挖下半断面至一个进尺。安设边墙锚杆、钢筋网或接长钢支撑，喷边墙混凝土(必要时加喷拱部混凝土) 开挖水沟、安设底部钢支撑，喷底拱混凝土。灌注内层衬砌山岭隧道施工方法(2)优缺点及适用条件 由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形。在城市隧道施工中，能更有效的控制地表沉陷。所以，超短台阶法适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。当然，也适用于机械化程度不高的各类围岩地段。缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大生产效率较低，施工速度较慢。在软弱围岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可对开挖面进行预加固或预支护。山岭隧道施工方法 (三)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，故也可称为导坑超前开挖法。分部开挖法可分为三种变化方案：台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法，见图8-6。1. 台阶分部开挖法(又称环形开挖留核心土法) (1) 开挖面分部形式一般将断面分成为环形拱部（图8-6(a)中的1、2、3）、上部核心土4、下部台阶5等三部分。 山岭隧道施工方法 (3) 优缺点及适用条件能迅速及时地建造拱部初次支护，开挖工作面稳定性好。核心土和下部开挖都是在拱部初次支护保护下进行的，施工安全性好。这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。 (2) 施工作业顺序 用人工或单臂进机开挖环形拱部。或根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖 安设拱部锚杆、钢筋网或钢支撑、喷混凝土 在拱部初次支护保护下，用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶，随时接长钢支撑和喷混凝土、封底 根据初次支护变形情况或施工安排建造内层衬砌山岭隧道施工方法2 . 单侧壁导坑法(1)开挖面分部形式(2) 一般将断面分成三块：侧壁导坑1、上台阶2、下台阶3，见图6-6(b)。侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。 (3)(2) 优缺点及适用条件(4) 单侧壁导坑法是将断面横向分成3块或4块，每步开挖的宽度较小，而且封闭型的导坑初次支护承载能力大，所以，单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。山岭隧道施工方法图8-6 台阶开挖形式 山岭隧道施工方法3. 双侧壁导坑法(又称眼镜工法) (1) 开挖面分部形式 一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑1、上部核心土2、下台阶3 ，见图8-6(c)。导坑尺寸拟定的原则同前，但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。 (2) 施工作业顺序 开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合 相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护 开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上山岭隧道施工方法 (3) 优缺点及适用条件当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。 开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合 拆除导坑临空部分的初次支护 建造内层衬砌山岭隧道施工方法三线大跨隧道双侧壁导坑法施工山岭隧道施工方法CRD工法超浅埋大跨度施工技术山岭隧道施工方法大跨隧道软弱围岩施工山岭隧道施工方法2. 爆破材料 (1) 工程常用的炸药 目前在隧道爆破施工中使用最广的是硝铵类炸药。硝铵类炸药品种极多，但其主要成分是硝酸铵，占60以上，其次是梯恩梯或硝酸钠(钾)，占1015。在无瓦斯坑道中使用的铵梯炸药，简称为岩石炸药，2号岩石炸药就是最常用的一种；在有瓦斯坑道中使用的炸药，简称为煤矿安全炸药。 隧道爆破使用的炸药一般均由厂制或现场加工成药卷型式，药卷直径有32mm、35mm、4Omm等，长度为150mm，而周边光爆炸药药卷直径一般为22mm、25mm，长度为200mm600mm，可按爆破设计的炸药品种、装药结构和用药量来选择使用。山岭隧道施工方法（2） 炸药的性能 敏感度 炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度 爆速 炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传播速度 爆力 炸药爆炸时对周围介质做功的能力 猛度 炸药爆炸后对与之接触的局部固体介质的破碎程度，用以衡量炸药的局部破环能力 殉爆距离 一个药包爆炸后，能引起与它不相接触的邻近药包爆炸的最大距离称为殉爆距离 管道效应山岭隧道施工方法（3）起爆材料 起爆材料包括实施爆破时激发炸药所需要的一系列起爆和传爆材料，如导火索、雷管、导爆索、继爆管、塑料导爆管等。 导火索与火雷管 导火索是用来点燃火雷管的配套材料，它能以较稳定的速度连续传递火焰给火雷管，并使火雷管在火焰作用下爆炸的传爆材料。通过导火索燃烧后喷出火星引爆的雷管，称火雷管。火雷管是最简单的一种雷管，见图8-11。 电雷管 电雷管是用导电线传输电流使装在雷管中的电阻发热而引起雷管爆炸的。其结构主要由一个电点火装置和一个火雷管组合而成。 山岭隧道施工方法 3. 爆破方法 隧道施工常用的爆破方法是炮眼爆破法。爆破方法要研究的问题主要是掏槽爆破技术、炮眼布置、炮眼参数以及装药起爆等。 ( 1 ) 预留变形量 考虑到开挖坑道后，围岩因失去部分约束而产生向坑道方向的收缩变形，施工开挖轮廓线应在设计开挖轮廓线的基础上适当加大，称为预留变形量。 ( 2 ) 炮眼布置 炮眼布置首先应确定施工开挖线，然后进行炮眼布置。隧道爆破通常将开挖断面上的炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步扩大完成一次爆破开挖。分区的情况是：掏槽眼、辅助眼、周边眼。山岭隧道施工方法a. 掏槽眼布置 根据坑道断面、岩石性质和地质构造等条件，掏槽眼排列形式有很多种，总的可分成斜眼掏槽(图8-24)和直眼掏槽(图8-25)两大类。图8-24 斜眼掏槽形式山岭隧道施工方法图8-25 直眼掏槽形式山岭隧道施工方法b. 辅助眼布置 辅助眼的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。 c. 周边眼布置 周边眼的作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和规格。 ( 3 ) 光面爆破与预裂爆破技术 a. 光面爆破 光面爆破，就是控制爆破的作用范围和方向，使爆破后的岩面光滑平整，防止岩面开裂，以减少超、欠挖和支护的工作量，增加岩壁的稳固性，减少爆破的振动作用，进而达到控制岩体开挖轮廓的一种技术。山岭隧道施工方法 b. 预裂爆破 预裂爆破实质上也是光面爆破的一种型式，其爆破原理与光面爆破原理相同。只是在炮眼的爆破起爆顺序上不同。光面爆破是先引爆掏槽眼，接着引爆辅助眼，最后才引爆周边眼；而预裂爆破则是首先起爆周边眼，使沿周边眼的连心线炸出平顺的预裂面。由于预裂爆破可以沿设计轮廓线裂出一条一定宽度的裂缝，这种裂隙一旦形成后，便在某种程度上保护着周围岩体在主体爆破时不受其振动的作用影响。对围岩的破坏比较轻微，对保持岩体的完整性有利，爆破后的开挖面整齐规则。在减轻对围岩的扰动程度上，预裂爆破对围岩的保护作用较光面爆破更好一些。山岭隧道施工方法( 三) 施工中可能发生的问题及其对策 采用新奥法进行隧道施工的过程中，在二次衬砌支护前，经常会出现一些问题，如变形过大、开挖面不稳定、涌水量增加、喷混凝土层脱离、锚杆断裂等现象，必须采取一定的措施加以解决。 隧道施工中的开挖方式、方法和初期支护的多种类型及其组合是能够适应绝大多数的围岩地质条件和工程结构条件的。在设计、施工过程中，若对围岩性质判断不准或情况不明，或喷射混凝土、打锚杆、立钢支撑时间和方法有误以及一些其它的不明原因，围岩松动就会超过预计，经常会出现不良变形甚至松弛坍塌等异常现象。此时，应根据观察和量测结果找出原因，对施工方法、支护时机、各支护参数等加以调整 。山岭隧道施工方法第三节第三节 超欠挖与塌方超欠挖与塌方一一 超挖与欠挖超挖与欠挖 以设计的隧道开挖轮廓线为基准线，实际开挖获得的断面在基准线以外的部分称为超挖，在基准线以内的部分则称为欠挖。这一概念可用图8-32表示。 根据研究和调查的结果，影响超欠挖的因素可以归纳为以下几点： 钻孔精度 爆破技术 施工组织管理 测量放线 地质条件变化 其他图8-32 超挖与欠挖山岭隧道施工方法(一) 改变传统观念 在控制超欠挖技术的研究中，首先应改变观念，即 必需改变“宁超勿欠”的传统观点，树立“少欠少超”的观点。也就是说，应容许一定程度的欠挖，例如，日本在隧道施工中，基本上容许概率为16的欠挖。这样就可以避免开挖轮廓线的无谓扩大，而使超挖得以减少。铁路隧道施工规范(TB10204-2000)规定：当围岩完整、石质坚硬时，容许岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌；侵入值应小于衬砌厚度的1/3，并小于10cm；对喷锚衬砌应不大于5cm。(二) 提高钻孔技术水平 钻孔精度对隧道超欠挖的影响主要是周边炮孔的外插角、开口误差e和一次爆破进尺L（图8-33），它们与超欠挖高度(h)有如下的关系：山岭隧道施工方法h= e + L tan( / 2) 由此可见，随、L的增大，h增大；当、L一定时，e作为一个独立参数，当e为正值时（即孔口位置在设计线外时），随e的增加，h增加；而当e为负值时，随e的减少，h则减少。图8-33 周边孔开口误差的几种情况山岭隧道施工方法(三) 爆破技术参数的合理匹配 表8-7是对国内外100多座隧道的超欠挖统计结果。从统计中可以看出，即使采用控制爆破也仍然有相当数量的隧道超欠挖量很大，但与普通爆破相比，超挖约降低47.3%。这与爆破方式、技术参数和器材有关。爆破方法平均超挖（cm）欠挖（cm）比较（）备注普通爆破38.70无统计100最大76cm控制爆破20.40无统计52.7最大37cm表8-7 爆破方法的比较 1. 爆破开挖方式 对应开挖方法，爆破方式有：全断面一次爆破、台阶法爆破、导洞先行扩大爆破和预留光面层爆破等方式。 山岭隧道施工方法2. 爆破器材及主要参数 (四) 现场施工管理和组织 (五) 测量放线 (六) 地质条件二二 坍方坍方 塌方是最为常见、比较典型的一种事故。 （一）发生坍方的主要原因1. 不良地质及水文地质条件2.2. 人为因素山岭隧道施工方法(二) 预防坍方的施工措施 1. 隧道开挖后，应及时有效地完成喷锚支护或喷锚网联合支护，并应考虑采用早强喷射混凝土、早强锚杆和钢支撑支护措施等。在不良地质、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. 加强坍方的预测 (三) 隧道坍方的处理措施 1. 查明原因，制定处理方案。发生坍方后，应及时迅速处理 2. 先加固未坍塌地段，然后清除碴体，完成衬砌 (图6-34) 山岭隧道施工方法 3. 处理坍方的同时，应加强防排水工作。 4. 坍方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强。 5. 采用新奥法施工的隧道或有条件的隧道，坍方后要加设量测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策。 图8-34 大规模坍方处理实例示意图山岭隧道施工方法 第四节第四节 隧道施工量测与信息反馈隧道施工量测与信息反馈 一 量测元件及仪器 (一) 百分表，千分表，挠度计 其表盘最小刻度值为0.01mm的称为百分表，为0.001mm的称千分表，为0.05mm并可连续读数，量程无限大的称为挠度计。 (二) 收敛计 坑道开挖后，随着围岩应力重分布，坑道相对侧壁的距离将产生变化，当围岩应力趋于平衡时，这种变化将逐渐趋于稳定，这一变化过程称为“收敛”，这种相对距离的量测称为“收敛量测”。 山岭隧道施工方法 (三) 隧道激光断面测量仪 目前国内应用较多的此类仪器有铁二局的非接触自动坐标（TAPS）激光断面仪，铁道部的SJC1型激光断面仪，地矿部探矿工艺所的DMYI激光断面仪，北京光电技术研究所的BJSD-2激光隧道限界检测仪。山岭隧道施工方法二 现场监控量测设计 作为了解围岩变化动态的重要手段施工监测是直接为支护设计和施工决策服务的。但能否达到这个目的，就要看施工监测的设计和安排是否合理。它包括：选择和确定量测手段和项目；测点布置；量测频率；制定实施计划等。(一) 现场监控量测的项目 (二) 现场监控量测项目的选择 我国公路、铁路部门制定的有关规范中，根据围岩条件确定量测项目，量测项目选择时可以此为参考，见表8-10。 山岭隧道施工方法1. 地质和支护状态观察 地质和支护状态观察包括工作面观察和支护结构的支护效果观察。2. 测试断面、测线、测点、测孔的布设测试断面有两种，一是单一测试断面，二是综合测试断面。(1)拱顶下沉和周边位移一般布设在同一断面，其测试断面间距可按锚喷支护技术规范(GBJ8685)规定，见表6-11，其中B为洞室跨度。(2)地表下沉量测与埋深关系很大，其测试断面间距可参照表6-12执行。(3)其它量测项目一般都可布置在综合测试断面上，常称为代表性测试断面，其断面间距和数量视具体需要而定。在一般围岩条件下，200m500m设一个断面。 山岭隧道施工方法表8-11 拱顶下沉、周边位移测试断面间距表8-12 地表下沉测试断面间距2周边位移的测线布置 坑道周边相对位移的测线可参照表8-13及图8-42布置。山岭隧道施工方法表8-13 周边位移测线数图8-42 周边位移测线布置山岭隧道施工方法 4围岩内位移的测孔布置 围岩内部相对位移的测孔，一般与周边位移测线相应布置，以便使两项测试结果能够互相验证，协同分析和应用(图8-43)。图8-43 围岩内部位移测孔布置5量测轴力的锚杆布置 量测锚杆中的变形，求出锚杆轴力山岭隧道施工方法广州地铁公园前站锚索应力量测内昆线青山隧道衬砌 无损检测山岭隧道施工方法6衬砌应力 衬砌应力量测是为了研究一次衬砌或二次衬砌内的应力分布以及外荷载情况，作为分析和评定安全性的依据。(图8-44)图8-44 喷层应力量测点布置7地表、地中沉降的测点布置 浅埋隧道开挖时必然引起地面沉陷，量测的目的是了解地面下沉范围、量值；地面及地中下沉随工作面推进的规律；地面及地中下沉稳定的时间。山岭隧道施工方法 地表、地中沉降测点，主要应布置在洞室中轴线上方的地表或地中(钻孔中)，在主点的横向上也应布置必要数量的测点。另外，在沉降区以外还应设置测点作为参照(图8-45)。图8-45 地表下沉量测范围及地中沉降测点布置山岭隧道施工方法 (四) 测试频率 收敛量测和供顶下沉量测的测试频率主要根据位移速度和离开挖面距离而定，可参阅表8-14，若两者不一致时，原则上采用频率高的。 表8-14 量测频率（五）原始记录及量测资料整理山岭隧道施工方法一、超前锚杆、小钢管一、超前锚杆、小钢管 此法的要点是开挖掘进前，在开挖面顶部一定范围内，沿坑道设计轮廓线，向岩体内打入一排纵向锚杆(或型钢，或小钢管)，以形成一道顶部加固的岩石棚(图6-86)。然后，在此棚保护下进行开挖 。 超前锚杆宜采用早强砂浆锚杆。小钢管应平直，尾部焊箍.，顶部做成尖锥状。对于小钢管来说，其外插角的偏差不应超过5，孔位偏差不应超过100mm，顶入钻孔的长度不小于管长的90。开挖后应及时喷射混凝土，并尽快封闭环形初期支护。 第五节第五节 辅助施工方法辅助施工方法山岭隧道施工方法图6-86 超前支护 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，如土砂质地层、弱膨胀性地层、流变性较小的地层、裂隙发育的岩体、断层破碎带等、浅理无显著偏压的隧道。也适宜于采用中小型机械施工。山岭隧道施工方法二、管二、管 棚棚 管棚是在隧道开挖之前沿隧道开挖断面外轮廓，以一定间隔与隧道平行钻孔、插入钢管，再从插入的钢管内压注充填水泥浆或砂浆，来增加钢管外围岩的抗剪切强度，并使钢管与围岩一体化，由管棚和围岩构成棚架体系(图6-87)。图6-87 管棚预支护围岩山岭隧道施工方法 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。 在设计中，要充分考虑地质、周边环境、隧道开挖断面、埋深以及开挖方法等，决定管棚的配置、形状、施工范围、管棚间隔及断面等。一般多采用图6-88所示的形状。a)扇形配置; b)半圆形配置; c)门形配置; d)全周形配置;e)上半单侧配置; f)上半双排配置; g)一字形配置图6-88 管棚的配置和形状山岭隧道施工方法三、超前小导管注浆三、超前小导管注浆 此法的要点是在开挖掘进前，先用5cm10cm厚的喷混凝土将开挖面和5m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。由上而下的向小导管内压浆，浆液即由导管渗透到地层中，待浆液硬化后，即在坑道周围形成一个加固了的岩石圈，在此圈的防护下即可安全地进行开挖（图6-91）。 小导管一般采用直径32mm的焊接钢管或直径40mm的无缝钢管制作，长度宜为3m6m，前端做成尖锥形，前段管壁上每隔10cm20cm交错钻眼，眼孔直径宜为6mm8mm。如图6-84c所示。 山岭隧道施工方法图6-91 超前小导管注浆山岭隧道施工方法四、预注浆加固围岩四、预注浆加固围岩 预注浆方法是先在掌子面前方的围岩中将浆液注入，从而提高了地层的强度和稳定性，降低了渗透性，形成了较大范围的筒状封闭加固区，然后在其范围内进行开挖作业。(一) 注浆机理注浆机理分为二种：第一种包括“浸透”注浆、“裂缝”注浆和“空穴”注浆。 第二种是“劈裂”注浆 (二)注浆方式用预注浆加固围岩的方式，大致有以下三种： 在开挖工作面上打超前长导管注浆(图6-92a) 山岭隧道施工方法(三) 注浆孔距和加固范围 确定注浆孔距的理论公式很多，根据实践经验最大取1.5m。 为了确定加固范围，即确定围岩塑性破坏区的大小，可以按岩体力学和弹塑性理论计算出开挖坑道后围岩的压力重力分布结果，并确定其塑性破坏区的大小(R0r0)，这也就是应加固区的大小。 (四) 注浆数量控制 注浆数量应根据加固区需充填的地层孔隙数量来确定。 现代注浆技术都是采用定压和定量相结合的方法，也就是注浆的数量基本是固定的。这个数量按浆液需填充的孔隙数量选定，而且常以被处理围岩总体积的百分比数表示。山岭隧道施工方法 这个百分数在砂层可高达40，而裂隙岩体也许只为5 ，具体计算公式如下： N=Q/A=na% 式中 Q注浆总数量(m3) A被加固围岩的体积(m3) n被加固围岩的孔隙率() a过去实践证实了的充填率()后两项可参见表6-17(五) 施工要点1. 注浆管 （图6-93） 山岭隧道施工方法2. 钻孔 3. 注浆顺序 4. 结束条件 5. 注浆检查 6. 开挖时间 图6-93 注浆管山岭隧道施工方法山岭隧道施工方法