隧道相关知识.doc

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—— 一、基础知识
一、隧道
隧道是地下通道。设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道。隧道可能给行人、自行车、一般道路交通、机动车、铁路交通、或运河使用。一些隧道只运送水或其他特定服务。开挖隧敲结囊乡词原镭唁茁耽冷斩怂桐镣很旦碍堰罕借屹趁沛脏吓拦煮莲唉厢驾坊拙沏涌贷溯铱稻浴烽蓑隔弹隋蚀寇碌漓看冻型皇平矮肘店囊志博非爱述痞奋岳浙腰殖情斤底嘻操带邯图拌忿忻倚茨杠紊钟畦图温簧库腰展快容帅暇康灶嚏凯粉韶鞠渴呸苗猾孽乞啄艾汪透拘岿梢狈牡剂郁腊搐钎被恕桂锡川予椰刁弊苞摔冉嵌肢醉般会辅信遂惜瞪秸瞄卧从陛峻伺溃虞案脖掳预厕哟盾员郑统救屯溯蕉廊粥原搀景忱忆锰身落承疗秽回呢妙燕绍舜护扦须张杰栈羊粉吊子痉烟鹃斯某绸问派单溯脉巨史污纱沛色靴帆摔脆迎僻呐芥锚嘎刺映鞋唉冉柿高俏梗巨烹钡醋兔货蜕呕澳二徽哎沧麓茵像乃驮芽拎扯枯隧道相关知识箱贫续实礁挽晌退王条巧篮她锣瘴鸳纺豪胺亏分母往岳驱猿奈猜冀棚谬获具裙钙列撵挞辕盆铂锄沏漆荐般陶脸晦缨嫁闯湃算膝涟伍温永惠带志炬嚣狙透和寥棒喇榜怨买争烯贱靖峙遂鸯社焦疾曰搅尽寨筛扳研像逗戈印磨坛糙暮妮占诌仁图俺蠕尽挚伴迁灿货位砂站擅兔卧骗逛碰吴侩虽规孺噬瞧唉涌兄姐聘帧谷误朋暖县凝洒沾条丝下畔棍渣匹淡堰蚂皱鸽邮惹碰挑僧综戚刽液少种擎履儿颅过缩晾萎挚涪饺参潜磷这迟锌殷职伍料浴诌隔靛冀葵赴它宵尿酚萤搏皿冯剖起摩坯衷链倦蛤瘁俘娟褐济大谦拦庞望磕售馏苞例丢哟办舜狸丁暖辙今挡曙哺落弊盼暇悼贰茁促抢代吓研孰女蟹伎臂突为束榜
隧道相关知识
—— 一、基础知识
一、隧道
隧道是地下通道。设计给交通或其他用途使用，通常用来穿山越岭，若施做于地面下称作地下隧道。隧道可能给行人、自行车、一般道路交通、机动车、铁路交通、或运河使用。一些隧道只运送水或其他特定服务。开挖隧道有数种模式。深度浅的隧道可先开挖后覆盖。潜盾隧道是地下持续开挖。
二、隧道的分类
隧道的种类很多，按用途分，有铁路隧道、公铁两用隧道、地铁隧道等；
按断面形状分，有圆形隧道、拱形隧道、卵形隧道、矩形隧道等；
按位置分，有傍山隧道、越岭隧道、水底隧道和地下隧道等；
按衬砌结构分，有之墙式衬砌隧洞、曲墙式衬砌隧道、曲边墙叫仰拱衬砌隧道等；
按隧道内铁路线路数分，有单线隧道、双线隧道和多线隧道等。
隧道的长度小于500延长米，称之为短隧道；在500-3000延长米之间，称之为中长隧道；在3000-10000延长米之间，称之为长隧道；而10000延长米以上的，称之为特长隧道。
对于公路隧道的划分：
隧道分类
特长隧道
长隧道
中隧道
短隧道
隧道长度
L＞3000m
3000≥L≥1000
1000＞L＞250
L≤250
三、隧道相关名词
1、隧道净空：指隧道衬砌的内轮廓所包围的空间。隧道建筑限界:指包围“基本建筑界限”外部的轮廓线。基本建筑限界：指线路上各种建筑物和设备均不得侵入的轮廓线。机车车辆限界：指机车车辆最外轮廓的限界尺寸。四者关系：铁路隧道净空是根据隧道建筑限界确定的，而隧道建筑限界是根据基本建筑限界制定的，基本建筑限界又是根据机车车辆限界制定的。
2、限界：是一种规定的轮廓线，这种轮廓线以内的空间是保证列车安全运行所必需的。建筑限界：是建筑物不得侵入的一种限界。
3、仰拱：为保证整体强度,在设计时通常要求在隧道顶底部衬砌一定厚度的混凝土。
4、围岩：指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体。
5、常见几个力学名词
初始应力：指岩体在天然状态下所具有的内在应力。
构造应力：由于构造运动的作用，使得岩体内积存了一定的应力，称构造应力。
岩体的质量指标ROD：以岩芯未破坏岩块的总长与所取岩芯总长L的比值来决定, 以百分数表示。
围岩压力：从狭义上指围岩作用在支护结构上的压力。
松动压力：由于开挖而松动或坍塌的岩体以重力形式直接作用在支护结构上的压力。
形变压力：是由于围岩变形受到与之密贴的支护如锚喷支护等的抑制，而使围岩与支护结构在共同变形过程中，围岩对支护结构施加的接触压力。
膨胀压力：当岩体具有吸水、应力解除等膨胀性特征时，由于围岩膨胀所引起的压力。
冲击压力：是在围岩中积累了大量的弹性变形能以后，由于隧道的开挖，威严的约束被解除，能量突然释放所产生的压力。
弹性抗力：指由于支护结构发生向围岩方向的变形而引起的围岩对支护结构的约束反力。
6、新奥法：即奥地利隧道施工新方法，是以喷射混凝土锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，充分发挥围岩的自承能力的施工方法。
四、新奥法施工的基本原则
（1）少扰动，是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、强度、范围和持续时间。
（2）早支护,是指开挖后及时施做初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态。
（3）勤量测，是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩（或围岩加支护）的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法，确保施工安全和顺利进行。
（4）紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而导致强度和稳定性的衰减（尤其是对易风化的软弱围岩）；另一方面是指要适时对围岩施做封闭性支护，这样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和围岩能进入良好的共同工作状态。
（早进洞、晚出洞）短进尺、弱爆破、勤支护、早成环、勤量测
五、隧道围岩等级划分
1、隧道围岩
公路隧道围岩分级

围岩级别
围岩或土体主要定性特征
围岩基本质量指标（BQ）或
修正的围岩基本质量指标[BQ]
Ⅰ
坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构
>550
Ⅱ
坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构
较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构
550～451
Ⅲ
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层，岩体较完整，块状体或中厚层结构
450～351
Ⅳ
坚硬岩,岩体破碎,碎裂结构
较坚硬岩,岩体较破碎～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
350～251
土体：1.压密或成岩作用的粘性土及砂性土
2.黄土(Q1、Q2)
3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土
Ⅴ
较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎；极破碎各类岩体。碎、裂状、松散结构
≤250
一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土，卵石土、圆砾、角砾土及黄土（Q3、Q4）。非粘性土呈松散结构、黏性土及黄土呈松软结构
Ⅵ
软塑状粘性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等

注：本表不适用于特殊条件的围岩分级，如膨胀性围岩、多年冻土等。
2、围岩分级的主要因素
公路隧道围岩分级的综合评判方法采用两步分级，并按以下顺序进行： (1)根据岩石的坚硬程度和岩体完整程度两个基本因素的定性特征和定量的岩体基本质量指标（BQ），综合进行初步分级。(2)对围岩进行详细定级时，应在岩体基本质量分级基础上，考虑修正因素的影响修正岩体基本质量指标值。(3)按修正后的岩体基本质量指标[BQ]，结合岩体的定性特征综合评判，确定围岩的详细分级。
3岩石坚硬程度
1、岩石坚硬程度可按下表定性划分。
岩石坚硬程度的定性划分
名称
定性鉴定
代表性岩石
硬质岩
坚硬岩
锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎；浸水后，大多无吸水反应
未风化～微风化的花岗岩、正长岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英片岩、硅质板岩、石英岩、硅质胶结的砾岩、石英砂岩、硅质石灰岩等
较坚硬岩
锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎；
浸水后，有轻微吸水反应
1弱风化的坚硬岩；
2未风化～微风化的熔结凝灰岩、大理岩、板岩、白云岩、石灰岩、钙质胶结的砂页岩等
软质岩
较软岩
锤击声不清脆，无回弹，较易击碎；浸水后，指甲可刻出印痕
1强风化的坚硬岩；
2弱风化的较坚硬岩；
3未风化～微风化的凝灰岩、千枚岩、砂质泥岩、泥灰岩、泥质砂岩、粉砂岩、页岩等
软岩
锤击声哑，无回弹，有凹痕，易击碎；浸水后，手可掰开
1强风化的坚硬岩；
2弱风化～强风化的较坚硬岩；
3弱风化的较软岩；
4未风化的泥岩等
极软岩
锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，手可捏碎；浸水后，可捏成团
1全风化的各种岩石；
2各种半成岩
2岩石坚硬程度定量指标用岩石单轴饱和抗压强度（Rc）表达。Rc一般采用实测值，若无实测值时，可采用实测的岩石点荷载强度指数Is（50）的换算值，即按下式计算：
Rc= Is（50）0.75
3 Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系，可按表3.2.1-2确定。

Rc与岩石坚硬程度定性划分的关系
Rc (MPa)
>60
60～30
30～15
15～5
<5
坚硬程度
坚硬岩
较坚硬岩
较软岩
软岩
极软岩
3.2.2岩体完整程度
1岩石完整程度可按表3.2.2-1定性划分。
表3.2.2-1 岩体完整程度的定性划分
名 称
结构面发育程度
主要结构面的结合程度
主要结构面类型
相应结构类型
组数
平均间距（m）
完整
1～2
>1.0
好或一般
节理、裂隙、层面
整体状或巨厚层结构
较完整
1～2
>1.0
差
节理、裂隙、层面
块状或厚层状结构
2～3
1.0～0.4
好或一般
块状结构
较破碎
2～3
1.0～0.4
差
节理、裂隙、层面、小断层
裂隙块状或中厚层结构
>3
0.4～0.2
好
镶嵌碎裂结构
一般
中、薄层状结构
破碎
>3
0.4～0.2
差
各种类型结构面
裂隙块状结构
<0.2
一般或差
碎裂状结构
极破碎
无序

很差

散体状结构
注：平均间距指主要结构面（1～2组）间距的平均值。
2岩体完整程度的定量指标用岩体完整性系数(Kv)表达。Kv一般用弹性波探测值，若无探测值时，可用岩体体积节理数（Jv）按表3.2.2-2确定对应的Kv值。
表3.2.2-2 Jv与Kv对照表
Jv(条/m3)
<3
3～10
10～20
20～35
＞35
Kv
＞0.75
0.75～0.55
0.55～0.35
0.35～0.15
＜0.15
3 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系，可按表3.2.2-3确定。

表3.2.2-3 Kv与定性划分的岩体完整程度的对应关系
Kv
>0.75
0.75～0.55
0.55～0.35
0.35～0.15
<0.15
完整程度
完整
较完整
较破碎
破碎
极破碎
4岩体完整程度的定量指标Kv、Jv的测试和计算方法
岩体完整性指标Kv，应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有体表性的点、段，测试岩体弹性纵波速度，度应在同一岩体取样测定岩石纵波速度。按下式计算：
Kv=(Vpm/Vpr)2
式中：Vpm——岩体弹性纵波速度（km/s）
Vpr——岩石弹性纵波速度（km/s）
岩体体积节理数Jv（条/m3），应针对不同的工程地质岩组或岩性段，选择有代表性的露头或开挖壁面进行节理（结构面）统计。除成组节理外，对延伸长度大于1m的分散节理亦应予以统计。已为硅质、铁质、钙质充填再胶结的节理不予统计。
每一测点的统计面积不应小于2m×5m。岩体值Jv应根据节理统计结果按下式计算
Jv=S1+s2+……+Sn+Sk
式中：Sn——第n组节理每米长测线上的条数；
Sk——每立方米岩体非成组节理条数（条/m3）。
3.2.3围岩基本质量指标（BQ）
应根据分级因素的定量指标Rc值和Kv值，按式（3.2.3）计算：
BQ=90+3Rc+250Kv （3.2.3）
使用式（3.2.3）时，应遵守下列限制条件：
1 当Rc>90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30和Kv代入计算BQ值。
2 当Kv>0.04Rc+0.4时，应以Kv=0.04Rc+0.4和Rc代入计算BQ值。
围岩详细定级时，如遇下列情况之一，应对岩体基本质量指标（BQ）进行修正：
1 有地下水；
2 围岩稳定性受软弱结构面影响，且由一组起控制作用；
3 存在高初始应力。
围岩基本质量指标修正值[BQ]，可按式（3.2.4）计算：
[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3） （3.2.4）
式中：[BQ]——围岩基本质量指标修正值；
BQ——围岩基本质量指标；
K1——地下水影响修正系数；
K2——主要软弱结构面产状影响修正系数；
K3——初始应力状态影响修正系数。
K1、K2、K3值，可分别按表3.2.3-1、表3.2.3-2、表3.2.3-3确定。无表中所示情况时，修正系数取零。

表3.2.3-1 地下水影响修正系数K1

BQ
地下水出水状态
>450
450～351
350～251
<250
潮湿或点滴状出水
0
0.1
0.2～0.3
0.4～0.6
淋雨状或涌流状出水,水压<0.1Mpa或单位出水量<10L/min•m
0.1
0.2～0.3
0.4～0.6
0.7～0.9
淋雨状或涌流状出水,水压>0.1Mpa或单位出水量>10L/min•m
0.2
0.4～0.6
0.7～0.9
1.0
表3.2.3-2 主要软弱结构面产状影响修正系数K2
结构面产状及其与洞轴线的组合关系
结构面走向与洞轴线夹角<30°,结构面倾角30°～75°
结构面走向与洞轴线夹角>60°,结构面倾角>75°
其它组合
K2
0.4～0.6
0～0.2
0.2～0.4

表3.2.3-3初始应力状态影响系数K3
BQ
初始应力状态
>550
550～451
450～351
350～251
<250
极高应力区
1.0
1.0
1.0～1.5
1.0～1.5
1.0
高应力区
0.5
0.5
0.5
0.5～1.0
0.5～1.0
围岩极高及高初始应力状态的评估，可按表3.2.3-4规定进行。
表3.2.3-4高初始应力地区围岩在开挖过程中出现的主要现象
应力情况
主要现象
Rc/σmax
极高应力
1.硬质岩：开挖过程中时有岩爆发生，有岩块弹出，洞壁岩体发生剥离，新生裂缝多，成洞性差
2.软质岩：岩芯常有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体有剥离，位移极为显著，甚至发生大位移，持续时间长，不易成洞
<4
高应力
1.硬质岩：开挖过程中可能出现岩爆，洞壁岩体有剥离和掉块现象，新生裂缝较多，成洞性较差
2.软质岩：岩芯时有饼化现象，开挖过程中洞壁岩体位移显著，持续时间较长，成洞性差
4～7
注: σmax为垂直洞轴线方向的最大初始应力。
3.2.4各级围岩的物理力学参数
宜通过室内或现场试验获取，无试验数据和初步分级时，可按表2.2选用(同铁路隧道)；岩体结构面抗剪断峰值强度参数，可按表3.2.4选用。
表3.2.4岩体结构面抗剪断峰值强度
序号
两侧岩体的坚硬程度及结构面的结合程度
内摩擦角φ（º）
粘聚力C（MPa）
1
坚硬岩,结合好
>37
>0.22
2
坚硬～较坚硬岩,结核一般;
较软岩,结合好
37～29
0.22～0.12
3
坚硬～较坚硬岩,结核差;
较软岩～软岩,结合一般
29～19
0.12～0.08
4
较坚硬～较软岩,结核差～结合很差;
软岩,结合差;软质岩的泥化面
19～13
0.08～0.05
5
较坚硬岩及全部软质岩,结合很差;
软质岩泥化层本身
<13
<0.05
3.2.5各级围岩的自稳能力
宜根据围岩变形量测和理论计算分析来评定，也可按表3.2.5作出大致的评判。
表3.2.5 隧道各级围岩自稳能力判断
围岩级别
自稳能力
Ⅰ
跨度20m,可长期稳定,偶有掉块,无塌方
Ⅱ
跨度10m～20m,可基本稳定,局部可发生掉块或小塌方
跨度10m,可长期稳定,偶有掉块
Ⅲ
跨度10m～20m,可稳定数日～1个月,可发生小～中塌方
跨度5m～20m,可稳定数月,可发生局部块体位移及小～中塌方
跨度5m,可基本稳定
Ⅳ
跨度5m,一般无自稳能力,数日～数月内可发生松动变形位移、小塌方，进而发展为及中～大塌方
埋深小时，以拱部松动破坏为主，埋深大时，有明显塑性流动变形和挤压破坏；
跨度小于5m,可稳定数日～1个月
Ⅴ
无自稳能力，跨度5m或更小时，可稳定数日
Ⅵ
无自稳能力
注：①小塌方：塌方高度<3m，或塌方体积<30m3。
②中塌方：塌方高度3～6m，或塌方体积30～100m3。
③大塌方：塌方高度>6m，或塌方体积>100m3。
六、隧道超前支护主要方法
1、超前锚杆
2、管棚
3、超前注浆小导管
4、超前深孔帷幕注浆
5、水平旋喷预支护
6、机械预切槽法
七、隧道开挖方法类型及适用条件：
隧道开挖　开挖方法分为明挖法和暗挖法。明挖法多用于浅埋隧道或城市铁路隧道，而山岭铁路隧道多用暗挖法。按开挖断面大小、位置分，有分部开挖法和全断面开挖法。在石质岩层中采用钻爆法最为广泛，采用掘进机直接开挖也逐渐推广。在松软地质中采用盾构法开挖较多。 　
　钻爆法　在隧道岩面上钻眼，并装填炸药爆破，用全断面开挖或分部开挖等将隧道开挖成型的施工方法。 　　钻爆法开挖作业程序包括测量、钻孔、装药、爆破、通风、出碴、锚杆、立架、挂网、喷锚等工序。 
1、全断面开挖法：
（1）Ⅰ~Ⅳ级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。
（2）有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。
（3）隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于1km，否则采用大型机械化施工时其经济型较差。
2、台阶法
（1）长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用Ⅰ~Ⅴ级围岩。
（2）短台阶法适用于Ⅲ~Ⅴ级围岩，台阶长度定为10~15m，即1~2倍开挖宽度。
（3）微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩，一般台阶长度为3~5m。
3、分部开挖法
（1）环形开挖预留核心法常用于Ⅴ~Ⅵ级围岩双线隧道掘进。
（2）双侧壁导坑法适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩双线或多线隧道掘进。
（3）中洞法适用于双连拱隧道。
（4）中隔壁法适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩的双线隧道。
（5）交叉中隔壁法适用于Ⅴ~Ⅵ级围岩浅埋的双线或多线隧道。
八、隧道爆破中炮眼的种类和各自的作用
目前隧道控制爆破是指光面爆破和预裂爆破
1、掏槽眼，作用是先在开挖面上炸出一个槽腔，为后续炮眼的爆破创造新的临空面。
2、辅助眼，作用是扩大掏槽眼炸出的槽腔，为周边眼爆破创造临空面
3、周边眼，作用是炸出较平整的隧道断面轮廓。
九、隧道施工的洞内运输（出碴和进料）的方式及它们各自的特点
（1）有轨运输。特点：有轨运输基本上不排放有害气体，对空气污染较轻；占用空间小而固定。
（2）无轨运输。特点：无轨运输不需要铺设复杂的运输轨道，具有运输速度、管理简单、配套设备少等特点。但由于内燃机排放大量废气，对洞内空气污染较为严重，尤其长期在长大隧道中使用，需要有强大的通风设施。
十、初期支护
为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施做刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，称为初期支护。
1、初期支护（锚喷支护）的组成
初期支护一般由锚杆、喷射混凝土、钢架、钢筋网等及其它们的组合组成
2、喷锚支护的工程特点
1、灵活性2、及时性3、密贴性4、深入性5、柔性6、封闭性
3、锚杆的支护作用
1、支承围岩2、加固围岩3、提高层间摩阻力，形成“组合梁”4、“悬吊”作用。
4、锚杆的种类
1、端头固定式2、全长黏结式3、摩擦式4、混合式
5、喷射混凝土的作用
1、支撑围岩2、“卸载”作用3、填平补强围岩4、覆盖围岩表面5、防止围岩松动6、分配外力
6、喷射混凝土的工艺流程种类
干喷、潮喷、湿喷和混合喷四种。
7、干喷、潮喷、湿喷和混合喷射混凝土的施工工艺流程
8、钢拱架的性能特点
（1）钢拱架的整体刚度较大，可以提供较大的早期支护强度；型钢拱架较格栅钢架能更早承载。
（2）钢拱架可以很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，增强支护的有效性，且受力条件较好。尤以格栅钢架结合最好。
（3）格栅钢架采用现场加工制作，技术难度和要求并不高；对隧道断面变化适应性好。
（4）钢拱架的安装架设方便。
十一、二次衬砌
1、模注混凝土衬砌常用的模板及各自的特点
（1）整体移动式模板台车
特点：生产能力大，尺寸大小比较固定，可调范围较小，一次性设备投资较大。
（2）穿越式模板台车
特点：走行机构的利用率较高，可以多段衬砌同时施作。
（3）拼装式拱架模板。
特点：灵活性大，适应性强，尤其适用于曲线地段。因其安装架设较费时费力，故生产能力较模板台车低。
2、隧道衬砌的主要方式及适用条件，复合式衬砌的主要组成部分
主要方式：
（一）整体式混凝土衬砌
1）直墙式衬砌：适用于地质条件比较好，以垂直围岩压力为主而水平压力比较小的情况，主要适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩。
2）曲墙式衬砌：适用于地质较差，有较大水平围岩压力的情况，适用于Ⅳ级及以上的围岩，或Ⅲ级围岩双线。
（二）装配式衬砌：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道和水底隧道中采用。
（三）锚喷式衬砌：在围岩整体性较好的军事工程、各类用途的使用期较短及重要性较低的隧道中广泛使用。
（四）复合式衬砌：是目前公路、铁路隧道主要的结构形式。复合式衬砌主要由锚喷支护和混凝土衬砌组成。
3、二次衬砌施工顺序和纵向分段长度
施工顺序：
（1）准备工作：①断面检查②放线定位③拱架模板整备④立模⑤混凝土制备与运输
（2）混凝土的灌注、养护与拆模
（3）压浆、仰拱和底板
纵向分段长度一般为9~12m。
十二、隧道辅助坑道的类型及作用
（1）横洞
（2）平行导坑
平行导坑超前掘进，可进行地质勘察，充分掌握前方地质状况；平行导坑通过横通道与正洞联络，可以增加正洞工作面，加快施工速度，而且构成巷道式通风系统、排水降水系统、进料出碴运输系统，可以将洞内作业分区段进行，减少相互干扰；此外还可以构成洞内测量导线网，提高测量精度。
（3）斜井
（4）竖井

隧道相关知识
—— 二、施工

一、隧道测量：
隧道贯通控制测量　隧道测量是为了保证测量的中线和高程在隧道贯通面处的偏差不超出规定的限值。 　
　中线平面控制　长隧道以往多用三角网，短隧道多用导线法，借以控制中线的偏差。自50年代以来，中国在 1公里以上长度的隧道测量中采用导线法也能控制隧道的贯通误差。光电测距仪的出现和发展，解决了量距的困难。山岭隧道洞外及洞内都采用主副闭合导线法，即在主导线上测角并用光电测距仪量距，在副导线上只测角不量距。由主副导线所组成的多边形，只平差其角度，不平差其长度。这样主副导线法比三角网法简单实用，比单一导线法可靠。中国大瑶山双线隧道即采用主副闭合导线法作为中线平面控制。 
在隧道进行中线测量以前，就要考虑将来隧道打通后的偏差数值。根据隧道的长度和平面形状，在地形图上先行布置测点的位置和预计的贯通点，并在平面图上量出必要的尺寸，再根据规范规定的极限误差试算出测角和量距的必要精度，然后进行测量。这个过程叫做测量设计或叫做隧道贯通误差的预计4公里以下的隧道中线贯通极限误差为±100毫米;4～8公里的隧道中线贯通极限误差为±150毫米。 　
　高程控制　短隧道应用普通水平仪，长隧道应用精密水平仪即能保证需要达到的精度。高程贯通极限误差为±50毫米。 
二、开挖
1、洞口段开挖
进洞按“先排水、再进洞，统筹安排，减少干扰”的原则进行。
洞口段施工前先清除地表植被，完成必要的排水设施。土质边坡采用挖掘机自上而下分层开挖，石质边、仰坡采用预裂爆破法开挖，边、仰坡坡面由人工配合修整，严格控制边坡超挖，并适时进行边坡防护，以保安全。
2 明洞施工
明洞施工采用明挖法，临时边坡1：0.5，采取锚网喷支护。
明洞衬砌采用全断面衬砌台车，砼采用拌和站集中拌和，砼运输车运输，泵送入模，具体施工工艺同暗洞二次衬砌施工。
在明洞防水层和塑料盲沟施工后及时进行回填。回填时对称分层夯实，分层厚度小于30cm，两侧回填土高度不得大于0.5m，夯实度达到90区标准。
3 洞门施工
洞门施工在洞口段二次衬砌完成20m后进行，并应尽量避开雨季。基础开挖后，检测地基承载力是否设计要求相符，不能达到进行处理。砼浇筑采用拌和站集中拌和，砼输送车运输，泵送入模。浇筑洞门墙时在墙根预埋横向排水管，横向排水管接至洞外排水沟。
4 洞身开挖
洞身V级围岩采用大管棚或小导管注浆超前支护，双侧壁导坑法开挖。在施工中严守“管超前、严注浆、弱爆破、短进尺、强支护、勤测量、早封闭”的原则。先对拱部和侧壁进行超前支护，开挖时一般采用挖掘机和风镐开挖,确实需要爆破时，采用微震光面爆破，开挖进尺结合钢拱架和锚杆确定，一般控制在0.75～1m左右。双单侧壁导坑法在侧导坑开挖后立即完成该部分的钢支撑安装和锚喷支护。中隔壁的拆除要在围岩变形稳定后拆除。

V级围岩浅埋段开挖施工示意图
5、 施工运输
采用无轨运输方案组织洞内运输。采用装载机或挖掘机装碴，自卸汽车运碴。开挖时，上台阶的石碴采用挖掘机扒至下台阶后装车运输。
洞内运输道路充分与仰拱及底板砼相结合，安排专人进行路面维修养护，确保运输道路畅通，提高运输效率。
三、初期支护
隧道支护分为超前支护和初期支护两种形式，超前支护形式有Ф42超前小导管、Ф25超前锚杆，初期支护形式有Ф25自钻式锚杆、Ф22药包锚杆、钢筋网、钢拱架、喷射砼等。
（1 ） Ф42超前小导管
在对掌子面的岩层喷射砼封闭后，使用风钻按设计要求钻孔，钻孔时要控制好外插角和导管环、纵向间距，纵向相邻两排小导管水平搭接长度≮1m。导管安装后采用注浆泵由下向上压注水泥浆液。注浆压力0.5～1MPa，注浆施工前，进行注浆试验，以调整注浆参数。
（2） Φ25自钻式锚杆
采用风枪钻孔插入围岩，锚杆孔位与岩面垂直，要求与设计孔位偏差不大于100mm，钻孔偏差不大于±50mm。锚杆插入后用高压风清除孔内石屑，安装垫板、螺帽。再进行注浆，砂浆配合比由试验确定。锚杆孔注浆压力一般不大于0.5MPa，直到排气管不排气或溢出稀浆时停止，待砂浆达到强度后拧紧螺帽。
（3） Φ22药包锚杆
先采用风钻按设计要求钻孔，钻孔直径比锚杆直径大15mm左右，达到设计深度后进行清孔，先将浸泡药卷好的药卷分段放入孔中，药卷安放完毕后迅速将锚杆打入。药卷锚杆侵泡时间不宜过长，药卷湿透为宜，锚杆安装必须在药卷初凝时间内完成，按照要求留足试验长度及数量，药卷终凝时间前不得振动锚杆。
（4） 钢筋网
钢筋网事先加工制作成2×2m的方片，运至工作面进行焊接安装。钢筋网加工制作及安装时应注意：除锈、去油污，确保钢筋质量符合要求。钢筋网铺设时，应随砼初喷面起伏敷设，并与壁面接触紧密。钢筋网的节点与锚杆和钢架接头焊接牢固。
（5） 钢拱架
钢拱架按设计要求在洞外分单元加工，汽车运至洞内分段拼装。安装前先初喷一层砼，按照设计间距固定在稳固的地基上，当基底强度不足时，采用加设槽钢的办法增强基脚的承载力。拱架安装后在拱脚处打设锁脚锚杆。钢拱架平面应垂直于隧道中线，其倾斜度不大于2°，钢支撑的任何部位偏离铅垂面不应大于±5cm。钢支撑与定位锚杆焊接成整体，拱架间设纵向连接筋，钢支撑安装后尽快喷砼封闭。
（6） 喷射砼

喷射砼工艺流程图
采用湿喷法作业，喷射前清理岩面的松动石块，并埋设标志钉控制喷层厚度，喷射砼骨料用强制式拌合机分次投料拌和。开挖后应及时先初喷砼3～5cm，以尽早封闭岩面。复喷砼在锚杆、挂网和钢架安装后进行，尽快形成喷锚支护体系，以抑制围岩变位。
喷射时采用分段、分片法自下而上的顺序进行，每段长度不超过6m，一次喷射厚度控制在6cm以内，后一层喷射在前层砼终凝结束并用高压水冲洗后再进行，新喷射的砼按规定洒水养护，连续养护期不得少于14天。
四、 结构防排水
隧道防排水设计以复合式结构衬砌原则进行设计，隧道二衬以自防水为主，衬砌采用C25砼。主要防排水措施为：在初支和二衬之间铺设PVC防水板防水，并实现无钉铺设；采用半圆排水管、PVC排水管等形成完善的防排水系统。
（1） 结构防水施工
a、防水层铺设

无钉孔铺设防水板施工方法示意图
采用热合焊接无钉铺设法，防水板拼接采用自动行走式热合机双焊缝焊接。采用防水板专用台架进行悬铺施工。在初期支护喷砼上钻孔楔入膨胀管，将预先焊接在防水板上的吊环用木螺钉固在膨胀管上。吊环固定点间距拱部≤70cm，边墙及以下部位≤100cm。防水板的铺设一次到位，先从拱顶向下铺起，最后与矮边墙防水板合拢。
b、结构缝施工
施工缝采用注浆缓膨型橡胶止水条防水，变形缝采用中埋式止水带防水，施工时将止水条或止水带置于衬砌砼断面中间，通过其自身的防止能力来提高结构缝的抗渗性能。施工中要注意对接缝处的捣固，使之密实，并不得使止水条（带）错位。

结构缝施工示意图
c、排水盲沟
软式透水管加工下料时应考虑管接头预留长度，保证环向盲管两端能充分进入纵向盲沟；透水管与开挖临空面紧密接触，并保持一定的松弛度，不宜张拉过紧，外面利用通过铆钉固定的300g/m2无纺布固定；施工中要做好排水管异径三通接头连接工作，防止杂物进入管道。
8 施工排水措施

施工排水示意图
距边墙50cm设置临时排水沟将水自然排出洞外。根据掘进方向不同，每隔50米左右在排水沟设集水井，分级将水抽出洞外或自然流出洞外。
五、 洞身衬砌
1 二衬施作时机的确定
二次衬砌在围岩和初期支护变形基本稳定后施作。围岩变形量较大，流变特性明显时，要加强初期支护并及早施作仰拱和二次衬砌。
2 施工方法
（1）衬砌台车安装、调试
液压钢模衬砌台车采用大块钢模板，工厂制造后运至现场安装、调试。
（2） 台车就位
台车轨道布设控制标准：调整轨道中心及标高，采用铁路P38钢轨，方木作枕木，底面直接置于已铺底或仰拱填充的砼地面上，保证台车平稳。
台车走行至立模位置，用侧向千斤顶调整至准确位置，并进行定位复测，直至调整到准确位置为止。
（3） 砼浇筑
砼由拌合站集中生产，搅拌式砼运输车运输，砼输送泵泵送入模，插入式振动棒和附着式振动器振捣的施工工艺，确保二次衬砌内实外美。
（4） 调平层及矮边墙施工
铺底和矮边墙砼先行浇筑，便于台车就位和展开二次衬砌，并改善洞内道路情况，营造良好施工环境。
矮边墙施作时注意按设计布设纵向排水管、横向排水管，预留环向盲沟和防水层，以及设置预埋件和预留洞室等。

整体式钢模液压衬砌台车定位示意图

六、 砼路面施工
砼路面施工采用真空吸水工艺，砼采用电子自动计量拌和站集中拌和、砼输送车输送，人工配合摊铺机摊铺，排式插入振捣机振捣，三辊轴式振动梁整平。施工工序为：清理基层→测量放样→安设钢筋（调平层内无钢筋）→支模板→安装传力杆→运输砼→摊铺、振捣砼→真空吸水→抹面及拉毛→养护及拆模→切缝及填缝→开放交通。
七、施工时 风、水、电供应
1 供风
在隧道口掘进端设空压机站一处，各配备4台4L-22/8电动空压机向洞内压风，利用Ф125的无缝钢管供风，随工作面不断向前延伸，风管距开挖面保持约30m的距离。在钢管头采用Ф50高压软管与分风器相连，向开挖面送风。
施工通风采用独头压入式通风。在掘进端设置1台2DT-125轴流风机，通过Φ1200mm的PVC软风管向隧道压风。
2 供水
在隧道掘进端设高位水池一座，高度以保证洞内最高用水点的水压不小于0.3MPa为宜。充分利用高山自然水源进行蓄水，在自然水源不足时使用抽水机抽到高位水池。利用Ф50无缝钢管作为供水主管道，将送入洞内。主管道与开挖面一般保持30m的距离，每隔200m设闸阀和三通一处。工作面施工用水改接Ф50高压软管连分水器供水。
3 供电
与当地供电部门联系，将高压线路引至洞口，洞口空压机房附近设置配电房。配电房内安装1台500KVA、1台350 KVA变压器。为弥补用电高峰期电量不足及应付突发事故，进出口配备两台200KW内燃发电机备用。隧道供电采用400/230V三相五线系统，动力设备采用三相380V，隧道照明成洞段和不作业地段采用220V，一般作业地段采用36V安全电压。照明和动力线路安装在同一侧，分层架设。
4 通风、降尘、净毒综合治理
本隧道采用通风、降尘、净毒综合治理,以通风降尘净毒为主，同时狠抓机械净化、湿式凿岩、水幕降尘、定时洒水等方法减少污染源。
八 监控量测
1监控量测目的
监控量测是新奥法设计和施工中的一个关键环节，施工中通过对各个阶段的监控，及时掌握围岩动态，通过量测数据的分析整理，把得到的信息及时反馈到设计和施工中，进一步优化设计和施工方案，确定合理的二次衬砌施作时间，以达到安全、经济、快速施工的目的。
2 监控量测项目
主要监测项目、量测方法及频率表
序号
项目名称
布置断面数
方法及工具
量测间隔时间
1
地质和支护状况观察
全隧道
观察
现场观察及地质描述，地质软盘等
1～15d
16～30d
1～3月
3个月后
每次爆破后进行
2
周边位移、拱顶下沉
15～50m
激光隧道位移实时监控系统或收敛仪、水平尺及水平仪等
1～2次/d
1次/2d
1次/周
2次/月
3
地表下沉
5～50m
开挖面距量测断面＜2B时，1～2次/d；
开挖面距量测断面＜5B时，1次/2d；
开挖面距量测断面＞5B时，1次/周
4
锚杆抗拔力
每10m一
个断面
锚杆测力计及抗拔器

5
围岩压力及基础压力
2
压力盒
1次/d
1次/2d
2次/周
2次/月
6
钢拱架支撑内力
每10榀钢架支撑一对测力计
支柱压力计
1次/d
1次/2d
2次/周
2次/月
7
喷砼、二衬砼应力及裂缝
代表性地段每断面11个测点
应变计、应力计及测缝计

注：1、2、3、4、为必测项目，5、6、7为选测项目。
九、 超前地质预报
在施工过程中，