暗挖隧道施工技术总结

摘要：介绍西安地铁一号线长乐坡站至风井段暗挖隧道的施工准备及开挖支护施工组织管理, 为今后暗挖施工积累了宝贵的经验。

关键词: 施工方法；施工准备；暗挖隧道; 施工。

一、工程概况

 长乐坡暗挖隧道位于西安市长乐东路，为长乐坡站至风井（空军工程大学校门西侧）段的一部分。该段左线长度400.116m （ZDK27+760.633—ZDK28+160.749），包括G 、E、F、B、A、A₁四种断面，其中G 、E、F、B断面施工段为停车线段；右线长度404.008m（YDK27+760.633—YDK28+164.641），包括G、A两种断面。

本区间暗挖隧道下穿长乐村居民楼房，隧道埋深较浅，仅为8-10米。该暗挖隧道施工段穿越长乐东路，路下管线较多，包含砼污水管道、天然气管道、自来水管道、电信光缆等管线。根据施工情况，对建筑及管线提前布设监测点，并进行监测。

该暗挖段地层自上而下依次为第四系全新统人工填土、素填土、黄土状土、粗砂、卵石土、粉质黏土、及中更新统冲积粉质黏土、粗砂等构成。而开挖段拱部和上半断面均位于砂层及砂卵石地层中，土体的自稳性差，易坍塌。

暗挖施工段地下水埋深介于7～12.5m。地下水位与季节、气候、地下水赋存、补给及排泄有密切的关系。丰水期间，地下水位会有所上升；枯水期间，地下水位会有所下降，变化幅度2m。施工前需对该暗挖段提前进行降水。

二、施工准备

   因本工程为城市地铁施工，施工准备需考虑施工通风与防尘、施工降水、风水管及电线路的布置、提升吊装设备的制作与安装以及地面施工区场地布置等。

 1.施工通风与防尘

1)通风要求

整个施工过程中，洞内作业环境符合下列卫生标准的规定：

①洞内氧气含量按体积比不得小于20%。

②粉尘最高允许浓度：每立方米空气中含游离二氧化硅在10%以上时，粉尘不超过2mg/m³；含游离二氧化硅在10%以下时，不超过10mg/m³，水泥粉尘则不超过6mg/m³；

③有害气体最高允许浓度：一氧化碳含量不大于30mg/m³；二氧化碳按体积计不大于0.5%；氮氧化物（NO₂）含量不大于5mg/m³；洞内气温不得大于28℃，噪声不大于90dB，甲烷（CH₄）浓度不大于0.3%。

2)通风方式与通风设备的选择

采用压入式通风方式进行通风。

根据对风量的计算，本标段暗挖区间最大需风量为747m3/min。通风机及风管选用：SFD-I-NO10型通风机2台，分别向隧道工作面供风。SFD-I-NO10型风机性能指标：风量800～1550m3/min，高效风量1250m3/min，风压780～3550Pa，电机功率37kW×2。风机从井口送风至井底后，分别向两个工作面供风，风管均采用负压风管，进风管口径为Ф1006mm。出风管口径为Ф800mm。

   3)为保证通风效果，风管安装平顺，接头严密，破损地方及时修补或整节更换。通风管口距工作面距离保持在10～15m之间，进风口距离竖井井口不小于15m，以防洞内污染空气回流污染新鲜空气。

2.洞内管线路布置

区间隧道内送风管右线设在线路左侧起拱线以上，左线设在隧道临时支撑中隔墙上。对于左线，高压风管、高压水管布置在左上导及右上导中隔板上，排水管布置在一侧仰拱底部；电线路均布置于左上导及右上导两侧起拱线以上。右线为上下台阶法开挖，高压风管、高压水管、排水管仅布设于下导即可；电线路布置于起拱线以上。

3.施工降水

暗挖隧道施工降水采用坑外大口径井降水。委托专业的降水设计及施工单位对降水方案进行设计。根据水文条件可知本区段隧道位于地下水位以下，设计要求进行井点降水，确保无水作业。在施做深层降水井基础上，有条件施工的处增加浅水层降水井，井深15米。启动浅层降水井可抽出浅层水，使隧道拱顶无水。

4.提升设备的制安

    对于地铁施工一般均为垂直提升吊装，故需根据施工量的大小选择专业厂家制作及安装提升设备。本工程采用10+3t走行小车提升架。

5.地面施工场地的布置

    地铁暗挖隧道施工工点场地布置主要有办公区和施工区两部分。施工区布置主要包括砂石料场、钢筋成品及半成品加工场地、钢筋加工场地、水泥库以及配电室、空压机室、发电机室的布置，还包括通风机、储水罐、砼搅拌机的安放，各布置均要考虑施工材料装卸及使用方便，考虑到地铁施工用场地紧张，在场地布置时应尽可能合理紧凑布置，做到既方便施工也能为施工挪出尽可能多的场地；办公区一般要与施工区尽可能远离。

三、施工内容及施工方法

1.开挖施工

因该段隧道施工断面类型较多，故针对不同地质状况和断面类型分别采用不同的开挖方法，有台阶法、CRD法、中导洞法等。

1）台阶法施工

本暗挖段A、B断面采用台阶法开挖，开挖时上台阶进尺超前下台阶3-5米，开挖支护形式为拱部超前小导管采用φ42mm钢管，δ=3.5mm，L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距25cm，外插角10°左右，单排布设。支立格栅钢架间距为0.5 m，纵向连接筋采用φ22钢筋，全断面内外双层梅花型布置，环向间距1.0米，内外双层φ6.5网片，喷C25混凝土厚30cm。

施工工序为先采用风镐、铲对已进行超前加固的隧道中部以上部分的轮廓线周边土体进行人工开挖，留核心土，循环进尺0.5m。开挖后，及时架设钢格栅，铺网片。并且，于隧道拱部180°范围打入φ42 t=3.5mm L=2.5m超前注浆小导管，同时，格栅连接处打设锁脚锚管。然后，对格栅喷射混凝土，先喷100～150mm厚。喷砼凝结硬化后，对超前小导管进行注浆施工，注入配比为1:1的双液浆（水泥浆和水玻璃浆）。注完浆后，割除小导管末端多余部分钢管。最后，补充喷完格栅剩余部分砼。上半断面按照设计初支完成后，再对下半断面开挖轮廓线周边的土体进行开挖。同样，留置该部分的核心土，待下部初支结束后，再最后开挖下半断面的核心土方，然后进行下一循环施工。台阶法施工示意见下图。

   

2）CRD法施工

E、F断面为停车线施工大断面，采用CRD法开挖，开挖时各导洞均相继错开8-10米，开挖支护形式为拱部超前小导管采用φ42mm钢管，δ=3.5mm，L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距40cm，外插角10°左右，双排布设。支立格栅钢架间距为0.5 m，纵向连接筋采用φ25钢筋，全断面内外双层梅花型布置，环向间距1.0米，内外双层φ8网片，喷C25混凝土厚35cm。

CRD法施工时，隧道断面通过中隔壁墙分为左、右两个单元洞，采取自上而下分二步开挖中隔墙一侧洞，每个洞室采取台阶法分别开挖支护。各导洞首先进行拱顶超前注浆小导管的施工，上部土体采用风铲、风镐配合人力开挖，下部土体主要通过人力配合小型挖掘机开挖（A^，断面下导由人工开挖），小型翻斗车出碴。拱墙按设计间距布设格栅钢架，挂网喷C25早强砼；临时中壁采用I20钢架，设于拱脚锁脚锚管，网喷C25混凝土。

CRD法施工顺序示意见下图，既①→②→③→④→⑤→⑥。

3）中洞法施工

G断面为双联拱左右不对称断面，该断面总长22.005米，是与长乐坡站接口的隧道断面，埋深右线小断面为10m，左线大断面为8米。由于该双联拱所处地段附近地面建筑物较少, 故只需确保双联拱施工安全, 防止双联拱地段出现较大沉降和地下失水, 即可保证地面和地下结构物的安全。针对双联拱跨度大且不对称、地质条件复杂等特点,采用“中洞法+台阶法+CRD法”方法开挖，施工时先施工中导洞和浇筑中墙混凝土, 再进行单线断面和双线断面施工。

施工工序如下：

① 采取台价法开挖中导洞，上导坑开挖台阶长度4～5m后，开始进行下台阶开挖，循环进尺0.5m。中导洞贯通后及时浇筑中隔墙，并于中导洞与砼中隔墙间设三排临时钢支撑对衬砌面进行防护。

② 待中导洞中墙施工完成后，再开始右线小断面洞室开挖。先进行掘进方向上导洞的开挖和初期支护。拱部设置单排Φ42×3.5注浆小导管，长L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距0.25m。钢格栅间距0.5m，钢筋网片φ6.5，网格间距150×150mm，全断面单层布置。开挖土体，初喷5cm厚混凝土，安装钢架、内侧网片、超前小导管注浆后，复喷混凝土至设计厚度。在滞后上半断面3-5米后进行下半断面开挖支护，形式同上。

③ 在右洞初期支护封闭成环后，分段拆除中导洞右侧初支钢架，并及时跟进右洞的二衬施工。

④ 滞后右洞衬砌后，再开始左线大断面洞室开挖。先进行掘进方向单侧壁左侧上导洞的开挖和初期支护。拱部设置双排Φ42×3.5注浆小导管，长L=2.5m，纵向间距1.0m，环向间距0.4m。钢格栅间距0.5m，钢筋网片φ8，网格间距150×150mm，全断面双层布置。内侧临时钢架为Ia20工字钢，采用长1000mm，直径25的HRB335钢筋连接。开挖土体，初喷5cm厚混凝土，安装网片、钢架、内侧网片、I20a临时钢架和超前小导管，注浆后，复喷混凝土至设计厚度。在滞后上断面3-5米后进行下断面开挖、支护。

⑤ 在滞后于左线单侧壁左侧下导洞开挖面5～6m后，开挖左线单侧壁右侧上部导坑。同上第四步于拱部安装超前注浆小导管，并开挖前对土体进行超前注浆加固。本步骤仅需安装拱部格栅和中部的水平临时工字钢支撑。

⑥ 在滞后于左线单侧壁右侧上导洞开挖面4～5m后，开挖左线单侧壁右侧下部导坑。本步骤仅需安装边墙及仰拱部位钢格栅，采取人工配合小型挖掘机开挖和装车，洞内自卸三轮车运土。

⑦ 隧道拱部变形稳定后，分段拆除中导洞左侧钢格栅和左线洞室内临时工字钢支撑，并及时进行左线隧道内二衬施工。

中洞法施工工序如下示意图①～⑿所示。

四、施工控制措施

   1.质量保证措施

建立完善的质量保证体系，使工程质量管理的全过程处于有序可控状态。坚持谁实施谁负责，质量与经济利益挂钩的原则。做到整体系统和局部系统的组织、人员、资源和措施落实到位，形成全员、全方位、全过程的质量保证体系，确保工程质量。

   2.超前探测措施

在施工过程中为了准确了解地层变化情况，需对掌子面进行超前探测。超前探测采用洛阳铲探挖，保持超前开挖面5m，准确探明开挖前方位置的地质、水文状况，根据地质情况和渗水情况提前提前调整支护参数，保证施工安全。

 

五、结束语

    通过对结构的剖析及方案的论证，确定本文该段暗挖隧道的合理施工方案， 实现了工程的顺利进行，确保了施工安全，证明采用该施工工艺是合理可行的。通过现场地面量测、拱顶下沉和隧道收敛的监测结果, 证明该法可确保结构安全, 有效控制地表沉降和隧道结构变形。此外, 超前注浆小导管、预留核心土环型开挖等辅助施工措施也为开挖施工安全提供了有力的保障。
 

[1] 周顺华. 开挖理论[M]. 北京: 中国铁道出版社, 1997
[2]《地下铁道工程施工及验收规范》 （GB50299-2003）

 

第二篇：隧道施工技术

浅析隧道施工技术

摘要：Ⅱ类围岩、Ⅲ类围岩浅埋段及Ⅲ类围岩深埋段喷射25#混凝土厚度分别

为25cm、20cm、15cm，Ⅳ、Ⅴ类围岩喷12cm、8cm喷射混凝土采用干喷法，混合料采用拌合机搅拌均匀，且随拌随用。喷射混凝土施工时，要密切注意水、风开关的配合使用，严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干块或流淌现象。喷混凝土时，要使喷头与受喷面基本垂直，距离保持1米以下，喷射作业应分段、分片由下而上，并呈螺旋状施喷。每次喷射段长度控制在6米以内。每次喷层厚度不大于8厘米，超过时应分层喷射。下次爆破距喷射混凝土作业完成时间间隔不得少于4小时。

关键词：隧道施工 支护 防排水

前言

公路是国民经济的重要命脉，由于其特有的灵活和优越性，发挥着其他运输方式不可替代的作用。公路隧道是公路工程结构的重要组成部分之一，随着我国社会主义市场经济的发展，西部大开发战略的实施，高等级公路已从沿海地区向西南、西北山岭区延伸，公路隧道建筑规模也越来越大，原来的两车道隧道已远远不能满足日渐增长的行车要求，隧道规模越大技术也相应复杂，因此，与过去一般公路隧道在设计、施工和运营管理方面均有质的差别，这带给我们公路隧道建设者的是机遇也是挑战，是学习与提高的机会，同时它也挑战我们的观念、我们的技术和管理水平。面临这些挑战，中国工程技术人员在总结自己的经验，同时学习借鉴国外经验的基础上，也取得了很多成绩，即在勘察设计、施工控制以及运营管理方面的水平都有了不少成熟成果，现就隧道施工技术方面作出几点论述。

隧道施工方法

1、洞口段及洞门施工

1.1洞口边仰坡

首先完成山顶截水沟等防护排水系统，然后根据施工图纸进行边仰坡开挖，开挖以机械开挖为主，困难时辅以小型松动爆破。坡面边开挖边施做锚喷挂网支护，开挖至设计标高时，要及时完成所有坡面防护工作。

1.2明洞施工

明洞开挖应与仰坡开挖同步进行。明洞衬砌采用钢模台车作内模，脚手架固

定钢模板作外模，混凝土输送泵泵送砼。当拱圈混凝土达到设计强度的70%以上后，拆除内外支模。拱圈背部用砂浆找平，按要求施作甲种防水层，敷设多点复合EVA防水板并应粘贴紧密，相互错缝搭接良好，搭接长度不少于100mm，并向隧道内拱背延伸不少于500mm，伸入甲种防水层20cm，再涂抹水泥砂浆层。 明洞回填采用两侧对称法，分层夯实，每层厚度不得大于0.3米,回填至拱顶齐平后，再分层满铺填筑至要求高度。拱背回填按设计要求做粘土隔水层，并与边仰坡搭接良好，防止地表水下渗影响回填体的稳定。1.3洞门施工

洞门基础开挖采用机械开挖为主，辅以松动爆破，人工配合清底。洞门端墙采用12.5#浆砌片石砌筑，12.5#砂浆勾缝。

2、隧道开挖掘进施工

洞身开挖采用上、下导坑开挖。挖一段，锚喷一段，Ⅱ类围岩开挖应严格遵守“短进尺，弱爆破”的原则，开挖进尺控制在0.5～0.8米，并及时施做钢拱架及喷锚支护；Ⅲ类围岩浅埋开挖进尺控制在1.5～2.5米；Ⅳ、Ⅴ类围开挖进尺控制在3.0～5.0米。上、下导坑间距控制在15米左右。洞身开挖要严格控制超欠挖，控制爆破振速以免扰动围岩。

3、初期支护

Ⅱ类围岩及Ⅲ类围岩浅埋段初期支护采用注浆小导管、20号工型钢拱架和格栅钢架，并喷25号混凝土；Ⅲ类围岩深埋段采用超前锚杆配合格栅钢架并喷25号混凝土作初期支护；Ⅳ、Ⅴ类围岩初期支护采用Φ25有压注浆锚杆，并喷 25号混凝土。除Ⅴ类围岩外，其他类别围岩初期支护设计均有1层Φ8-20×20cm钢筋网。

3.1超前小导管施工方法

首先沿隧道外轮廓线用凿岩机向外钻孔，倾角10°。然后顶入导管，顶入长度不小于管长的90%，安设止浆塞，用注浆泵压入水泥砂浆，注浆压力不小于2.0MPa，砂浆达到设计强度的70%以后方可开挖预支护下的围岩。超前小导管保持1.0m以上的搭接长度。注浆时以防压裂工作面，需控制注入量，当每根导管的注浆达到规定量时即可停止，当孔口压力达到规定但注入量不足时也应停止，检查注浆情况。拱部开挖时间根据浆液的凝固时间确定。导管尾部与钢拱腹部焊接牢固，使之形成一个整体，以增强共同支护作用。

3.2超前锚杆施工

锚杆钻孔采用风动式凿岩机钻孔，注浆采用水泥砂浆注浆泵，锚杆在洞口外加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。

3.3钢拱架架设

钢拱架应按设计位置架设，拱脚必须放在牢固的基础上，与围岩之间的间隙过大时应设楔块，楔块可使用钢板或混凝土块，每侧设置不得少于8点，钢

架在初喷3cm 混凝土后架设，且喷射混凝土必须充填密实，架设完毕后再喷混凝土，保护层不得小于2cm。钢拱架应垂直于隧道中线，上下、左右允许偏差±5cm，倾斜度不得大于2°。拱脚标高不足时，应设置钢板进行调整，必要时可用混凝土加固基底。

3.4喷混凝土、锚杆及钢筋网支护

1、喷混凝土

（1）Ⅱ类围岩、Ⅲ类围岩浅埋段及Ⅲ类围岩深埋段喷射25#混凝土厚度分别为25cm、20cm、15cm，Ⅳ、Ⅴ类围岩喷12cm、8cm。

（2）喷射混凝土采用干喷法，混合料采用拌合机搅拌均匀，且随拌随用。

（3）喷射混凝土施工时，要密切注意水、风开关的配合使用，严格控制水灰比，使喷层表面平整光滑，无干块或流淌现象。喷混凝土时，要使喷头与受喷面基本垂直，距离保持1米以下，喷射作业应分段、分片由下而上，并呈螺旋状施喷。每次喷射段长度控制在6米以内。每次喷层厚度不大于8厘米，超过时应分层喷射。下次爆破距喷射混凝土作业完成时间间隔不得少于4小时。

2、锚杆

本隧道系统锚杆设计为有压注浆锚杆，Ⅱ类围岩及Ⅲ类围岩浅埋地段锚杆长度分别为3.5m及3.0m，间距0.8×0.8m。Ⅳ、Ⅴ类围岩地段及Ⅲ类围岩深埋段锚杆单根长2.5m及2.0m，间距1.2×1.2m、1.0×1.0m。

锚杆钻孔采用风动式凿岩机钻孔，注浆采用砂浆注浆泵，锚杆在洞外加工制作，施工时锚杆钻孔位置及孔深必须精确，锚杆要除去油污、铁锈和杂质。

3.5钢筋网

除Ⅴ类围岩外初期支护设计均有1层Φ8-20×20cm钢筋网。钢筋网的网格间距按设计施工，应随受喷面起伏铺设，钢筋网的混凝土保护层不少于20mm，并与锚杆联结牢固。

4、防排水

4.1施工防排水

隧道地处严寒地区，为保证隧道不出现冻害，衬砌背后不积水，必须做好隧道防排水，施工前根据工程地质、水文地质资料制定防排水方案。隧道开工前，首先要对洞顶上方及其附近的泉、积水池等水源进行全面检查，采取片石铺砌，水泥砂浆抹面，设置不透水管路沟槽，形成有效畅通的排水系统。

洞口边仰坡开挖前，必须先完成洞顶截水沟施工，洞内路面要整平，排除积水，施工过程中水应顺畅导入排水沟，以利施工，雨季施工过程中，要注意及时排除可能渗、进入隧道的地表水。

4.2结构防排水

隧道防水系统由多点EVA复合防水板加弹簧排水管、隧道施工缝、沉降缝中埋设新型专利防水材料HPZ-A橡胶止水带，沉降缝中填塞沥青马蹄脂。隧道排水系统由纵横向排水管、边沟、路面下埋花管盲沟等组成。

4.3纵横向排水管的施工

按图纸设计，计算出纵横向弹簧排水管的长度，采用射钉和φ4mm固定铁丝将排水管固定。

5、二次衬砌施工方法

二次衬砌混凝土采用C30防水混凝土，Fs型混凝土防水剂。混凝土二次衬砌施工时间根据现场监控量测结果确定，Ⅱ类围岩及Ⅲ类围岩浅埋段应尽快施作二次衬砌,且仰拱要先于二次衬砌施工，以保证初期支护安全。Ⅲ类围岩深埋段及Ⅳ、Ⅴ类围岩在初期支护基本稳定，围岩及初期支护变形速率趋于减缓时再进行隧道二次衬砌，并将衬砌工作面与开挖工作面拉开50～70m的距离，以减少两工作间的相互干扰。

二次衬砌施工时，首先要测量定位，通过轨道将台车移至衬砌部位，调好标高，按隧道衬砌内轮廓线尺寸调整好模板支撑杆臂，并将底部基坑内杂物和积水清除干净。

二次衬砌采用液压衬砌台车立模，混凝土在拌合站集中拌合，混凝土输送泵泵送混凝土入仓，插入式和附着式振动棒(器)捣固。二次衬砌每循环灌注12米，要分层连续对称一次灌注至拱顶，每层厚度控制在30厘米左右。拱顶衬砌中预埋一根塑料管，检查混凝土是否回填密实，如果不密实，采用压浆处理。

6、施工通风方法

头道沟隧道采用压入式通风，在隧道出口配备50kW的大功率风机一台,风管采用Φ100cm柔性软质通风管。通风机安装位置距洞口不小于20米处，主风管距掌子面40米为宜，新三队隧道采用1台37kW的轴流式通风机即可。

7、施工测量控制方法

开工前，首先复测设计中线，并布设三角控制网联系进出洞口方向，达到设计精度，进出口高程要进行复测闭合，采用统一高程。施工中，在洞内布设导线，建立中线与导线互控网络，经常将洞内点引出洞外与三角网系进行检测复核。

8、不良地质地段的施工方法

施工中若遇到不良地质地段，则采用超前注浆管棚（或注浆导管）、格栅支撑、锚杆、网喷混凝土等综合支护。总之，严格遵循“管超前、强支护、弱爆破、勤量测、紧衬砌”的原则，稳扎稳打，以顺利通过不良地质地段。

9、隧道内沟槽及路面施工方法

9.1沟槽施工

本合同段隧道内两侧边沟基础为现浇混凝土，边沟为钢筋混凝土预制管，两侧电缆沟采用现场立模浇筑，混凝土盖板采用预制安装方法进行。

9.2路面施工

1、路面混凝土施工

（1）本隧道路面下部设计除Ⅳ、Ⅴ类围岩外均设有C25砼仰拱，C10砼回填，路面由厚度为15cm的二灰碎石基层和24cm的水泥混凝土面层组成。施工时，首先清理地面虚碴，并进行C10砼回填，然后施工二灰碎石基层和水泥混凝土面层。

（2）二灰碎石采用拌合站集中拌合，自卸汽车运输，平地机摊铺，6～18T压路机碾压。混凝土采用拌合站拌合，混凝土运输采用混凝土输送车运输。摊铺采用人工摊铺，摊铺厚度应考虑振捣预留高度，严禁抛掷和耧耙，以防离析。

（3）混凝土路面采用单幅分块办法施工。用于路面混凝土的粗骨料应符合规范要求，质地坚硬，级配良好，最大粒径不超过40mm，配合比要经过试验确定，试配强度比设计强度要提高10～15%，并进行抗折试验。

（4）混凝土采用插入式振捣棒与平板振动器相结合的办法振捣，振捣时应辅以人工找平，严禁用砂浆找平，采用真空吸水，人工抹面拉毛，当混凝土强度达设计强度30%时，用切割机切缝。浇注中断30分钟以上时，应设置横向施工缝，施工缝宜与胀缝或缩缝相吻合。

2养护

混凝土路面应当洒水养护，到设计强度后，才可开放交通。

参考文献：

（1）《公路隧道施工技术规范》JTJ042—94.人民交通出版社，1995。

（2）关宝树《隧道工程施工要点集》.人民交通出版社，20xx。

（3）王毅才.《隧道工程》.人民交通出版社，1993。

《地下建筑施工》结课论文

学院：土木工程学院

班级：土木十班

学号：07301035

姓名：王若谷