隧道施工技术作业.doc

*职业技术学院交通学院隧道施工技术课程习题集任务一：了解隧道常识解释名词1、隧道建筑在地下的通道建筑物。工程中还常将未加护的毛洞称为坑道。2、围护指坑道周边一定范围内，对坑道稳定有影响的那部分岩体。或表述为：坑道周边一定范围内，受隧道工程施工和使用中车辆荷载影响的那部分岩体。3、支护为维护围岩稳定而施作的人工结构。4、隧道工程理论是人们对隧道及地下洞室工程问题的基本结识（即概念）、力学模型的模拟建立、工程措施的选择原则以及工艺流程的设计思想的总和或核心表述。它体现人们对工程问题的基本结识和解决工程问题的基本策略。5、隧道工程设计是出于开拓并连续安全应用地下通道空间的目的，勘察地形、地质、地物等环境条件，拟定隧道位置，并根据隧道围岩自稳能力的强弱，选择拟定为保持隧道稳定所需提供帮助的多少即需要的加固范围，以及选择拟定支护的材料种类、结构形式、力学性能、参与时机、施作方法、监测方法、质量标准等支护技术参数，并评估支护的有效性和经济性的一系列工程规划活动。6、隧道工程施工是指按照规定的使用目的、规定的设计规定、规定的技术标准，使用适当的人员、资金、机械、材料，运用适当的施工方法、施工技术和施工管理，在指定的地层中修建隧道及地下洞室建筑物的建筑活动。7、隧道施工方法隧道施工方法是开挖和支护等工序的组合。8、隧道施工技术是指在各种建筑环境条件下隧道施工过程中所需的各项技术手段和措施。9、隧道施工管理是以履行施工协议为目的，建立和运营隧道施工管理体系，并在运营的过程中加以改善的过程方法。即对施工过程的计划、实行、检查、改善（PDCA）的程序和方法。简要回答：1、隧道结构是有哪几部分组成的？隧道结构是由围岩、支护、洞口、附属设施四部分组成的：2、隧道的种类、规模和工程特点？种类：行业习惯上常按隧道的作用将其划分为交通隧道、输水隧道、市政隧道、矿山隧道四类。专业上按隧道所处的地质条件来分，可以分为土质隧道和石质隧道；按埋置的深度来分，可以分为浅埋隧道的深埋隧道；按隧道所在的位置来分，可以分为山岭隧道、水下隧道、水底隧道和地铁隧道等。规模：一般可从长度和断面两个方面来加以区分：1）我国公路（铁路）隧道的长度等级划分为：长度在500m及以下为短隧道；长度在500m以上至1000m为中长隧道（铁路隧道500m-3000m）；长度在1000m以上至3000m为长隧道（铁路隧道3000m-10000m）；长度在3000m以上为专长隧道（铁路隧道10000m以上）2）我国铁路隧道的开挖断面等级划分为：断面积在10及以下为小断面；断面积在10以上至50为中档断面；断面积在50以上至100为大断面；断面积在100以上为特大断面。特点1）隧道工程主体结构埋设于地面以下，因此，隧道周边区域的工程地质和水文地质条件对隧道施工是否可以顺利进行，起着重要的、甚至决定性的作用。地质条件不同，则施工方案会有较大的差异。2）隧道是一个狭长的建筑物，作业面受限，施工速度比较慢。往往使一些长大隧道的工期也比较长，成为新建线路上控制工程。3）与桥梁和线路工程相比，隧道施工受昼夜更替、季节变换、气候变化等自然条件的影响较小，因此一般均可以常年全天候稳定地安排施工，但在浅埋区段受地下水影响明显时，应注意规避。4）地下工程的施工环境较差，在施工过程中还也许进一步恶化。5）隧道是一种埋设于地下的大型隐蔽工程，建成困难，建好困囊，一旦建成要更改就更困难。6）隧道大多穿越崇山峻岭，工地一般都位于偏僻的深山峡谷之中，往往远离已有交通线，运送不便，物资供应困难。3、现代隧道施工技术的几个基本概念1）隧道工程设计隧道工程设计是出于开拓并连续安全应用地下通道空间的目的，勘察地形、地质、地物等环境条件，拟定隧道位置，并根据隧道围岩自稳能力的强弱，选择拟定为保持隧道稳定所需提供帮助的多少即需要的加固范围，以及选择拟定支护的材料种类、结构形式、力学性能、参与时机、施作方法、监测方法、质量标准等支护技术参数，并评估支护的有效性和经济性的一系列工程规划活动。2）隧道工程施工隧道工程施工是指按照规划的使用目的、规划的设计规定、规定的技术标准，使用适当的人员、资金、机械、材料，运用适当的施工方法、施工技术和施工管理，在指定的地层中修建隧道及地下洞室建筑物的建筑活动。3）隧道施工方法隧道施工方法是开挖和支护等工序的组合。隧道工程常用的施工方法有：新奥法（NATM）、明挖法、盖挖法、盾构法（Shield）、掘进机法、沉埋法。4）隧道施工技术隧道施工技术是指在各种建筑环境条件下隧道施工过程中所需的各项技术手段和措施。5）隧道施工管理隧道施工管理是以履行施工协议为目的，建立和运营隧道施工管理体系，并在运营的过程中加以改善的过程方法。即对施工过程的计划、实行、检查、改善（PDCA）的程序和方法。6）隧道工程理论隧道工程理论是人们对隧道及地下洞室工程问题的基本结识（即概念）、力学模型的模拟建立、工程措施的选择原则以及工程流程的设计思想的总和或核心表达。它体现人们对工程问题的基本结识和解决工程问题的基本策略。4、隧道及地下工程的两大理论体系其核心内容是如何表述的？有何区别？“松弛荷载理论”的核心内容是：稳定地岩体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则也许产生坍塌，需要用支护结构予以支撑。这样，作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并也许塌落的岩体重力。“围岩承载理论”的核心内容是：围岩稳定显然是岩体自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，假如在这个过程中提供必要的帮助或限制，则围岩仍然可以进入稳定状态。两种理论的主线区别是：在开挖坑道后或预计围岩稳定能力局限性时，传统的松弛荷载理论由于当时的技术、材料的限制和对围岩结识的不透，重要着力研究如何对围岩施加外部的支撑（涉及临时性的钢木构件和永久性的混凝土初衬），即更注意结果和对结果的解决。亦即将围岩视为荷载的来源，继而被动接受了开挖坑道后围岩的任何变化结果，并采用直观简朴的方法和结构来承受围岩压力，以期维持围岩的稳定。而现代“围岩承载理论”则是由于新技术、新材料的成功应用和对围岩结识的加深，重要着力研究如何对围岩施加内部的加固，即更注重过程和对过程的控制。亦即将围岩视为隧道的结构主体和承载主体，继而积极控制开挖坑道后围岩的变化过程，并采用积极有效地方法和措施以加固围岩，以期充足运用围岩固有的自稳能力。5、现代隧道施工技术的发展方向表现在哪些方面？1）加强对施工中隧道地质勘探和预报技术研究加强对施工中隧道地质勘探和预报技术的研究和应用，避免发生突水、突泥、坍方等重大、特大工程事故，在此后隧道施工中将更为重要和突出。2）加强对围岩动态量测技术及预报分析技术研究隧道施工阶段，在凭经验不能准确有效地判断围岩稳定限度及其发展趋势时，量测就是对围岩稳定限度和发展趋势进行准确判断的有效手段，更是预报围岩动态和指导施工、保障安全的可靠依据。3）加强对隧道施工机械化与成本关系的研究在我国人力资源丰富的条件下，机械化达成什么限度，才是技术、经济、工期、投资、社会等各方面都可以接受的平衡点，机械化限度与隧道工程投资（或施工成本）的关系如何，是值得进一步研究的问题。4）加强对山岭隧道掘进技术的研究开发更高效环保爆破器材，推广应用高效节能的凿岩机械。5）加强对初期支护技术及其耐久性的研究完善初期支护施工工艺（如使用液压凿岩台车钻眼等），提高初期支护的有效性，是保证施工质量、保证施工安全的基本条件。如何保证结构的可靠度，特别是如何保证初期支护具有足够的耐久性。6）加强对提高内层衬砌施工速度及其整体性、防水性能的研究在高速铁路和高速公路线上的隧道中，为增强衬砌的整体性，已经不再允许先作墙拱后作仰拱，而是明确规定“完全顺作”，也不再允许将仰拱提成左右两幅施作。防水方面采用“多重防水技术”。“分区隔离防排水技术”。7）加强对注浆加固（地层改良）技术的应用研究应特别加强地层改良技术如注浆加固技术、冷冻固结技术、电渗固结技术、超前小导管或超强管棚注浆加固技术的应用研究，以提高在不良地质条件下隧道施工的安全性，具有十分重要的意义。8）加强对隧道施工现代管理方法的应用研究9）促进勘察、设计、施工一体化趋势在隧道施工过程中根据实际围岩动态来进行支护设计当然是最经济、合理和有效地。勘察、设计、施工一体化的做法。任务二：结识隧道结构单层衬砌重要是采用混凝土或钢筋混凝土为材料就地模筑而成，也称为“模筑衬砌”结构层次单一、形状比较复杂，受力不太合理，已经很少使用。复合衬砌由初期支护和内层衬砌组成。拼装衬砌是将衬砌分解为管片，进行工厂预制，然后运到现场安装。它既可以按传统松弛荷载理论设计为单层衬砌，也可以按现代围岩承载理论设计为内衬砌，是一种有一定发展前程的衬砌形式。立即承载荷载，施工速度快，但整体性差，受力状态不太好，防水性能较差，在富水地层需要有较多的支持措施。初期支护初期支护是帮助围岩获得初步稳定，并保证隧道施工期间的安全，以便挖除坑道内岩体的一系列支护结构和工程措施。后期支护（内层衬砌）内层衬砌一般是在施作初期支护并使围岩变形基本稳定后再施作的。锚喷支护锚喷支护是初期支护最基本的结构形式，也是在常规条件下的隧道工程中使用最多的工程措施。锚喷支护就是锚杆（系统锚杆和局部锚杆），加喷射混凝土（素喷、网喷或钢纤维喷射混凝土），有时加设钢拱架（型钢拱架或格栅钢架）的组合。超前支护针对掌子面前方围岩（涉及将被挖出的岩体）而采用的一系列支护措施。地层改良注浆加固是为了改良松散地层的工程力学性能，而将适宜的胶结材料按一定的注浆工艺注入到松散地层中的工程措施。也称为“地层改良”。锚杆锚杆或锚索是用金属或其它高抗拉性能的材料制作的一种杆状构件。喷射混凝土以压缩空气为动力，将掺有速凝剂的混凝土拌合料与水汇合成为浆状，喷射到坑道的岩壁上并迅速凝结而成的细石混凝土。钢拱架钢拱架因其整体刚度和强度均较大，对围岩松弛变形的限制作用更强，可及时阻止有害松动，也可以承受已发生的松弛荷载，保证坑道稳定与安全，还可以作为超前支护的反支点。6、隧道支护结构有哪几种类型？其力学意义有何区别？单层衬砌，复合衬砌，拼装衬砌。初期支护是帮助围岩获得初步稳定，并保证隧道施工期间的安全。内层衬砌重要是承受后期围岩压力并提供安全储备，保证隧道的长期稳定和行车安全。7、隧道洞门有哪几种结构类型？洞口环框、端墙式洞门、翼墙式洞门三种8、隧道附属设施有哪几种？安全避让设施（大小避车洞）、排水设施和电力及通讯信号的安放设施等。尚有一些专门的构造设备。如洞门的检查梯、仰坡的截水沟、洞内变压器洞库、电力牵引接触网的绝缘梯车间、无人值守增音室等。9、隧道附属设施的标高设计规定？对于10km以上的专长隧道还应考虑设立方向装换场地（或称回车道设立）。隧道内紧急停车带的间距一般可取为500-800m。超过2km以上的隧道必须考虑设立宽2.5m、长25-40m的紧急停车带，间隔约为750m。除了长度在100m以下，且常年干燥无水的地层以外，一般水文地质条件下的隧道均应设立排水设施。任务三：结识围岩稳定性9、成洞的三种情形及影响围岩稳定地因素？1、围岩工程地质条件：重要是指围岩所处的原始应力状态；围岩的破碎限度和结构特性；围岩的强度特性和变形特性；地下水的作用等条件。2、隧道工程结构条件：重要是指隧道所处的位置；坑道的形状（特别是顶部形状）；坑道的大小（跨度和高度）等条件。3、隧道工程施工条件：重要是指施工方法（即对围岩的扰动限度）；施工速度（即围岩的暴露时间）；支护的施作时间（即其发挥作用的时机）；支护的力学性能及其与围岩的接触状态。自然成拱作用？即自然界地层的天然洞室，其顶部形状都趋向于形成穹隆形（拱形）10、地质体工程地质学中将这些地质界面称之为结构面，将这些块体称之为结构体，并将岩体看作是由结构面和结构体组成的具有结构特性的地质体。岩体岩体是在漫长的地质历史中，通过造岩、构造变形和次生蜕变而成的地质体。围岩指坑道周边一定范围内，对坑道稳定有影响的那部分岩体。或表述为：坑道周边一定范围内，受隧道工程施工和使用中车辆荷载影响的那部分岩体。结构体工程地质学中将这些地质界面称之为结构面，将这些块体称之为结构体。结构面工程地质学中将这些地质界面称之为结构面。填充物？结构特性指结构体、结构面及填充物的特性总和。具体涉及结构体的形状、大小，结构面的产状、分布、规模、密集限度、空间组合形式和表面形态，填充物的性质和充填状况、含水情况等。11、岩体力学性质的影响因素有哪些？变形特性、强度特性和结构特性。有哪几项结论？1、岩体的变形特性既不同于岩石（结构体），也不同于结构面，而是呈现为“四个阶段”；2、岩体的变形都不是瞬间完毕的，而是表现为或强或弱的“流变特性”；3、岩体的抗压强度比岩石的抗压强度低得多，且具有明显的“各向异性”；4、岩体的抗剪强度重要受岩体内结构面的性质和形态所控制；5、岩体的结构特性对其力学性质有着重要影响，继而影响着岩体的破坏形态。12、岩体的力学性质是从哪几个方面反映的？岩体的变形特性、强度特性和结构特性。13、何谓岩体的流变特性？无论是受压或是受剪，岩体的变形都不是瞬间完毕的，而是随着时间的增长逐渐达成最终值的。岩体变形的这种时间效应，称之为岩体的“流变特性”。何谓岩体的强度特性？14、岩体的结构分为哪几类？1）整体块状结构 2）层状结构 3）碎裂结构 4）散体结构15、岩体原始应力的一般特性有哪些？多面性和地壳构造运动的多样性。16、岩体垂直应力一般特性有哪些？岩体垂直应力随深度增长而增大，并且重要表现为自重压应力。岩体水平应力一般特性有哪些？1）水平应力有明显的区域性。2）水平应力有强烈的方向性。3）水平应力大多数为压应力，且随深度增长而增大。17、应力场岩体中任何一点都受到“地应力”的作用，即岩体肯定总是存在于一定的“应力状态”之中。工程中将岩体存在的应力状态称为“应力场”。应力重分布将应力状态的改变称之为“应力重分布”。围岩的应力历程指在隧道施工过程中，应力岩体从一次应力场经历二次应力场，到达三次应力场这样一个应力状态改变的过程。围岩的二次应力场和位移场将改变过程中的应力状态称为“二次应力场”。18、围岩的破坏失稳形态有哪几种？1）脆性破坏2）块状运动3）弯曲折断4）松动解脱5）塑性变形19、对围岩稳定性的定性解释有哪几个方面？1）围岩二次应力状态与其强度能力的关系2）围岩二次应力状态与其变形能力的关系3）围岩局部稳定性与整体性的关系4）隧道结构条件与围岩稳定性的关系5）隧道施工条件与围岩稳定性的关系。20、围岩的稳定性分级的目的和原则？目的：为了工程应用的便利，有必要将围岩按其稳定性的好坏（能力的强弱）划分为有限个级别，以便于进行工程类比。原则：1、分级目的明确、形式简朴、级数适中； 2、分级指标清楚、便于辨认，易于区分； 3、分级数据易得、便于定量，易于划分；21、铁路（公路）隧道设计规范将隧道围岩稳定性分为几级（类）？划分为-共六个基本级别22、国家标准GBJ86-85锚杆喷射混凝土支护技术规范将隧道围岩稳定性分为几级（类）？六级任务四：理解隧道设计23、隧道在线路上的作用表现在哪几个方面？穿越分水岭，缩短线路长度；减少线路拔起高度，减缓线路坡度；穿过稳定山体，避开不良地质条件，获得线路稳定。24、隧道总体平面、纵断面、横断面设计原则有哪些？宜直不宜曲，宜坡不宜平，尽量做大25、机车车辆限界是在记录了机车和车辆横断面最大轮廓尺寸的基础上，考虑机车车辆技术改造预留空间需要，以及考虑列车装载规章允许的扩大货品后，都不允许超过的界线。直线建筑物接近限界隧道建筑限界铁路/公路线上所有的建筑物不得侵入的范围。净空铁路（公路）隧道净空是指轨面（路面）以上衬砌内轮廓线所包围的空间。26、隧道净空拟定依据？隧道净空的大小应以不侵入隧道建筑限界为准。27、曲线隧道为什么要进行净空加宽？1）由于曲线外轨超高引起车体内倾所规定的加宽值2）由于车体平移所规定的加宽值28、铁路曲线隧道的净空加宽办法？当隧道位于平面曲线半径等于或小于250m的地段时，应在曲线内侧加宽。29、隧道衬砌断面的拟定方法？第一是选定衬砌断面的大小，即拟定所需内轮廓（即净空）的尺寸大小，保证车辆安全通过；第二是选定衬砌（指单层衬砌或内层衬砌）断面计算轴线的形状，调整并保证衬砌结构受力合理且形状简朴；第三是选定单层衬砌或内层衬砌的厚度，检算并保证衬砌结构有足够的强度、刚度和稳定性。30、隧道支护设计原则？“围岩不稳，支护帮助，遇强则弱，按需提供，先柔后刚，量测监控，动态调整”。设计程序？1、根据隧道使用年限及重要性，拟定安全系数。2、在满足直线建筑限界规定、功能规定和构造规定，保证隧道净空大小够用的条件下，依据围岩稳定能力的强弱、岩体结构类型、围岩压力的作用和分布状态，应用工程类比方法，初步拟定支护结构的横断面几何形状和尺寸等各项支护参数。3、然后应用理论计算方法检算支护结构内力及围岩内应力，并调整横断面几何形状和尺寸，使支护受力状态及围岩应力分布均趋于合理。4、在施工过程中队“围岩-支护”结构体系的力学动态进行必要而有效的现场监控量测，以验证各项参数的合理性，发现和控制施工过程中出现的不良状况，并依据实际状况的变化对相应的支护参数乃至施工方案予以及时调整和修改。结构类型？（一）初期支护（外层衬砌）1、锚喷支护（常规支护）2、超前支护（特殊支护）3、改良地层（特殊措施）（二）内层衬砌（后期支护、二次衬砌）31、工程实际中锚喷支护的设计方法如何？在工程材料、施工工艺和受力合理性等方面表现出明显的特点和优越性能。32、隧道设计规范提供的工程类比设计参数取值范围？常用喷混凝土厚度一般在5cm-20cm之间，有时也用到25cm。锚杆间距在表中已有显示，锚杆间距一般不宜大于其长度的一半，-级围岩中锚杆间距宜为1.0m左右，且不得大于规范规定的最大间距。任务五：结识隧道施工方法33、隧道施工方法有哪几类？1）矿山法2）新奥法3）明挖法4）盖挖法5）盾构法6）掘进机法7）沉埋法合用条件及选择原则？表5-1 隧道施工方法及其使用条件矿山法（背板法）新奥法（锚喷构筑法）明挖法盖挖法盾构法掘进机法沉埋法山岭隧道合用合用、最常用浅埋段合用软岩段合用使用浅埋隧道（软岩、土质）可用加特殊措施合用合用合用合用水下隧道（水下地层中）硬岩段合用软岩段合用合用隧道施工方法的选择原则是：应根据实际隧道工程上述三个方面的条件，特别是围岩工程地质条件，充足研究、综合考虑，选择适当的施工方法，并根据各方面条件的变化及时调整和改变施工方法。所选施工方法必须与围岩的自稳能力和被挖除岩体的坚硬限度相适应，并尽量减少对围岩的扰动、尽量保持围岩的自稳能力不显著减少、尽量运用围岩自稳能力、有效保证围岩稳定。所选施工方法必须与工程地质条件的变化相适应。所选施工方法必须与隧道断面大小、形状、以及洞室的组合情况相适应。所选施工方法必须与施工技术水平相适应，并可以满足施工安全的规定、满足作业空间的规定、满足施工速度的规定、满足施工成本控制的规定、满足工程质量的规定、满足环境保护的规定、满足施工组织和管理方面的规定。34、传统矿山法（背板法）基本的程序？ 优缺陷及基本原则有哪些？优缺陷：矿山法将围岩与单层衬砌之间的关系等同于地上工程的“荷载（围岩）-结构（衬砌）”力学体系。它作为一种维持坑道稳定的措施，是很直观和奏效的，也很容易被施工人员理解和掌握。但由于衬砌的实际工作状态很难与设计工作状态达成一致，以及存在的临时支撑难以侧换等一些问题，在一定限度上限制了它的发展和应用。矿山法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。35、新奥法（NATM）施工的基本程序？图5-2 新奥法施工的基本程序基本原则有哪些？“少扰动、早锚喷、勤量测、紧封闭”。36、新奥法与传统的矿山有何异同点？都是采用钻研爆破方式掘进，但两者支护方式有着显著地不同，两者的施工原则和理论解释也不同。37、需要采用超前支护或预先进行地层改良的情形有哪些？当隧道围岩坚硬完整时，或=或者围岩虽然比较软弱破碎，本地应力不很大，埋置深度较大时，隧道上覆岩体的自然成拱作用较好，工作面稳定，既不易受地面条件的影响，围岩松弛变形也不致于波及地表。38、明挖法分为哪几种？按照对边坡维护方式的不同，浅埋明挖法可分为放坡明挖法、悬臂支护明挖法、围护结构加支撑明挖法。39、盖挖法的种类、施作顺序？按照盖板下土体挖除和主体结构施作的顺序，浅埋盖挖法可以分为盖挖顺作法和盖挖逆作法。“盖挖顺作法”是在盖板的保护下由上至下逐层分块挖除并逐次分段施作隧道衬砌结构。“盖挖逆作法”是在盖板的保护下，逐层分块挖除并逐次施作隧道衬砌结构。盖挖法的优点、盖挖法的合用条件？三、盖挖法的优点由于优先安排盖板施作，可以快速恢复地面原状，从而最大限度地减少施工对地面交通和生活的干扰；又由于有盖板的保护，从而使得地下施工更为安全。四、盖挖法的合用条件盖挖法重要使用于城市地铁特浅埋隧道及地下工程中，特别合用于地铁车站等地下洞室建筑物的施工。其中盖挖顺作法重要合用于单层地铁车站施工；盖挖拟作法重要合用于多层地铁车站施工。但应当注意的是，采用盖挖逆作法施工时，应特别注意结构体系受力状态的转换，以保证结构受力状态良好。40、盾构的种类、优缺陷及合用的地层条件？盾构的类型很多，可按盾构的断面形状，挖掘方式，盾构前部构造和排水与稳定开挖面方式进行分类。按盾构断面形状可分为：圆型、拱型、矩形和马蹄形四种。圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好，衬砌拼装简便，可采用通用构件，易于更换，因而应用较广泛。按挖掘方式可将分为：手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。按盾构前部构造可将分为：敞胸式和闭胸式二种。按排除地下水与稳定开挖面的方式可分为：人工井点降水、泥水加压、土压平衡式的无气压盾构；局部气压盾构；全气压盾构等。随着隧道与地下工程的发展，盾构机械的种类越来越多，合用性也越加广泛。一般而言，盾构法重要合用于软弱地质条件下进行暗挖法施工，最适于在松软含水地层中修建隧道，如在江河中修建水底隧道，在城市中修建地下铁道及各种市政设施。有资料显示，盾构法一般适宜于长隧道施工，对于短于750m的隧道被认为是最不经济的。常用盾构的性能和合用条件见表5-2.表5-2 常用盾构的性能和使用的地层条件构造类型挖掘方式盾构名称出土措施及开挖面稳定措施合用的地层条件附注敞胸式盾构手工挖掘普通盾构临时挡板支撑千斤顶稳定性尚可的松散地层根据需要加以气压、人工井点降水及其它地层加固等辅助棚式盾构将开挖面提成几层，运用砂的安息角和棚的摩擦阻力使开挖面稳定无压力砂性土地层网络式盾构运用土和钢制网状格栅的摩擦阻力使开挖面稳定硬塑性黏土、淤泥半机械挖掘反铲式盾构手掘式盾构装上反铲式挖土机出土稳定性较好的硬土地层旋转式盾构手掘式盾构装上软岩掘进机出土石质软岩旋转刀盘式盾构面板加单刀盘或多刀盘破岩较稳定的软岩、硬土地层插刀式盾构千斤顶顶推插板，机械或人工挖土稳定性尚可的硬土地层闭胸式盾构手工挖掘半挤式盾构胸板局部开挖，依靠千斤顶推力使土砂从开孔中挤出或自然流出软塑性黏土、淤泥需要时可增长辅助措施全挤式盾构盾构胸板无孔，不进土，完全挤入淤泥地层中流塑性软土、淤泥半机械挖掘局部气压盾构面板与隔板间加气压有压水松软地层不再加设其它辅助措施泥水加压盾构面板与隔板间加有压泥水有压水冲击层、洪积层土压平衡盾构面板隔板间充满土砂，产生的压力和开挖处的地层压力保持平衡软塑性淤泥、淤泥夹层需要时可增长辅助措施网络式挤压盾构胸板为网络，土体通过网络孔挤入盾构软塑性、流塑性淤泥41、掘进机法的工作原理、优缺陷？破岩机的工作原理是：运用立足于洞壁上的支撑提供顶推反力，在顶推压力条件下旋转刀盘，带动盘刀在岩面上滚动，并以静压方式切削破岩，并在循环掘进过程中同步完毕对已暴露围岩的初期支护。二、全断面掘进机法的优缺陷虽然钻爆法仍是当前山岭隧道施工的最普遍的方法，并且是掘进机法不能取代的。但随着掘进机技术的发展和机械性能的改善，掘进机法也表现出钻爆法不可比拟的优缺陷。与矿山法等其它施工方法相比，掘进机法的特点是其掘进、出渣、初期支护、管片衬砌可以同步进行，施工过程是连续的，具有“工厂化”的特点。因此掘进机法具有施工速度快、机械化限度高、工序简化紧凑、对底层扰动小、超欠挖量最小、洞内作业环境条件好、施工安全度高、工人劳动强度较小等优点。但掘进机法受地质条件的限制较大，它重要合用于岩体完整性较好的地层中；隧道断面形状限制为圆形；一次性设备投资大；一台掘进机可以开挖的断面尺寸（直径）固定，不可改变；整套机械的使用寿命有限，需要在现场组装、拆缷，转移不便；需要有纯熟的技术工人，对管理水平的规定也更高。42、掘进机的种类及使用的地层条件？山岭隧道全断面掘进机（简称TBM）按护盾形式分为敞式、单护盾和双护盾三种。目前使用较多的重要是开敞式和单护盾全断面掘进机，且重要应用于硬岩地层的隧道掘进。开敞式掘进机重要合用于围岩稳定性较好的坚硬完整石质岩体地层的隧道中。单护盾掘进机重要合用于围岩稳定性不太好的一般破碎的软岩地层或硬土层的隧道中。双护盾掘进机在硬岩及软岩中都可以使用，特别在围岩稳定性较差的破碎的软岩地层或硬土地层的隧道中。43、沉埋法的重要施工程序、使用条件及优点？沉埋法是先在隧址附近修建的临时干坞内或运用船厂的船台预制管段，预制的管段用临时隔墙封闭起来；同时在设计的隧道位置挖好水底基槽；然后将管段浮运到隧道位置的上方；定位并向管段内灌水压载，使其下沉到水底及槽内；将相邻管段在水下连接起来并作防水解决；最后进行基础解决并回填覆土，打通临时隔墙即成为水底隧道。1、沉管法施工条件好。沉管隧道施工时，除接缝防水解决需要少数潜水进行水下作业外，管段预制在岸上或船坞上作业，其余基槽开挖、管段浮运、管段沉放、基础解决、覆土回填等重要工序都属于水上或水中作业，也无需气压作业，因此施工条件好，施工较为安全，从而避免了在水下地层中进行坑道开挖和支护作业及其各项困难，这一点是其它施工方法不可比拟的。2、沉管隧道可浅埋，与两岸道路衔接容易。由于沉管隧道可浅埋，与埋深较大的盾构法施工的隧道相比，沉管隧道路面标高可抬高，这样，与岸上道路很容易衔接，无需做较长的引道，纵断面线型较好，线路条件也好。3、对河床地质条件、水文条件适应能力强。由于沉管受到水浮力，作用于地基的荷载较小，因而对各种地质条件适应能力较强。因此沉埋法施工的隧道所需的基槽深度较浅，相应的基槽开挖和基础解决的施工技术比较简朴。即使是在深水中进行基槽开挖、管段浮运、沉放和基础解决作业，以及保证隧道的结构稳定，对于潮差和流速的影响也不难解决，如美国旧金山海湾地铁隧道的水面至管段基底深达40.5m,比利时安特卫普斯尔德隧道处水流速度达3m/s，仍然成功修建沉埋隧道。4、沉管隧道可做成大断面多车道结构。由于采用先预制后浮运沉放的施工方法，故可将隧道横向尺寸做大，一个公路隧道横断面可同时容纳4-8各车道，而盾构隧道施工时受盾构尺寸的影响不也许将隧道横断面做得很大，一般为公路双车道隧道或铁路单线隧道。5、沉管隧道防水性能好。由于每节预制管段很长，一般约100m左右（而盾构隧道预制管片每一环长度仅为1m左右），管段接缝数量很少，漏水的机会与盾构管片相比成百倍的减少。并且沉管接头采用水力压接法后，可达成滴水不漏的限度，这一特点对水底隧道的运营至关重要。6、沉埋隧道施工工期短。由于岸上管段预制和水下基槽开挖可同时经行；并且每节预制管段很长，管段数量少，一条沉管隧道只用几节预制管段（广州珠江隧道只用5节预制管段，每节长22m-120m不等），管段浮运沉放也较快，对水上航运的干扰较小，这就使沉管隧道的施工工期与其它施工方法相比要短得多。特别是在水上航运繁忙的河道上建设水底隧道，而管段预制地点又离隧道位置较远时。仍具有优势。7、沉管隧道造价低。由于沉管隧道水底挖基槽的土方数量少，并且比地下挖土单价低；管段预制整体制作与盾构隧道管片预制相比费用也低；管段接缝少，接缝解决费用就低。因此沉管隧道与盾构隧道相比，每延米综合单价就低。并且由于沉管隧道埋置较浅，隧道总长比深埋地下隧道要短得多，这样总造价可大幅度减少，运营费用也较低。任务六：坑道开挖与出渣运送技术第一项 开挖方法44、开挖面的支承作用开挖面前方将被挖除而尚未挖除的岩体，对已开挖区段的围岩起着一定的约束作用，这种约束作用称为开挖面的支承作用或纵向成拱作用。45、开挖方法指对地下空间开挖成形的方法。45-1、围岩的相对稳定性围岩相对于开挖面大小表现出来的稳定性，称为相对稳定性。46、开挖轮廓线的拟定如何拟定？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，保证围岩变形完毕后，坑道断面大小仍能满足设计规定（保证衬砌厚度）。施工开挖轮廓线应在设计开挖轮廓线的基础上适当加大。预留变形量如何拟定？可采用工程类比法拟定，设计单位都在设计文献中根据围岩级别及断面大小给出一个估计的预留变形量值，施工单位可根据实际施工过程中对围岩变形进行量测所获得的数据，分析拟定并予以适当调整。47、常用的开挖方法有哪几种？1、全断面开挖法2、台阶开挖法3、分部开挖法各开挖方法的优缺陷、使用范围？全断面开挖法的合用条件全断面开挖法重要合用于围岩稳定性很好和隧道断面不太大的条件下。全断面开挖的优、缺陷全断面开挖，在同一个工区是单工作面单循环作业，便于施工组织和管理。但单循环作业对各工序的作业能力的运用率不高。图6-2 全断面开挖法1-全断面开挖；2-锚喷支护全断面开挖，有较大的断面进尺比（即开挖断面面积与掘进进尺之比=S/L），既便于机械破岩作业或钻眼爆破作业，又可以获得较好的破岩效果。全断面开挖，减少了分块开挖次数，从而减少对围岩的扰动次数。但在爆炸破岩时，每次爆破震动的强度较大。因此规定进行严格的控制爆破设计，特别是对于稳定性较差的围岩。全断面开挖，围岩应力重分布的次数少，有助于保持围岩的自稳能力；且便于初期支护作业，便于及时形成力学意义上的封闭的承载环，从而获得基本稳定的洞室。全断面开挖，可以争取较大的作业空间和使用大型配套施工机械，施工速度也较快。但开挖面大，围岩相对稳定性减少，且每循环工作量相对较大，因此规定具有较强的开挖能力、出渣能力和相应的支护能力。台阶开挖法的使用条件台阶开挖法重要合用于围岩稳定性较好，但隧道断面较大的条件下，或者隧道断面不太大，但围岩稳定性较差的条件下。台阶开挖法的优、缺陷将上、下半断面合为一个作业面同步开挖，与全断面开挖法基本相同，可以有足够的工作空间和较快的施工速度。若将上、下半断面分两次开挖，则两个工作面之间互相干扰较大，实际工程中较少采用。图6-3 台阶开挖法1-上、下半断面同步开挖；2-上、下半断面同步锚喷支护台阶开挖法将隧道下半断面滞后开挖，掌子面始终保存一个微台阶，既有助于开挖面的稳定和围岩的稳定，也给上部提供了一个工作平台，便于上部进行各项作业。特别是上部开挖并施作初期支护后，下部作业就较为安全，但应注意的是下部开挖作业对上部已作支护的影响。台阶开挖法既可以采用大型施工机械，也可以采用中小型施工机械，其出渣、进料运送方面也与全断面开挖法基本相同。台阶开挖法在碰到前方围岩地质条件的突变（如突变为软弱破碎、突水、泥石流、或溶洞）时，其防御性要好一些，相对于全断面开挖法而言，可以避免导致较大的损失，并且可以比较方便地转换为留核心土环形开挖法或其它分部开挖法。分部开挖法的合用条件分部开挖法重要合用于隧道断面较大或围岩稳定性较差的条件下。分部开挖法的优、缺陷分部开挖法将隧道断面分为几个小断面逐次开挖，使每个小断面坑道的开挖跨度较小，小断面坑道围岩的相对稳定性显著增强，且坑道断面较小时也便于进行围岩局部支护。因此分部开挖法重要合用于设计断面较大或围岩软弱破碎严重稳定性较差的隧道中。分部开挖法由于作业面较多，各工序互相干扰较大，且增长了对围岩的扰动次数，若采用钻爆掘进，则更不利于围岩的稳定，施工组织和管理的难度亦较大。导坑超前开挖，有助于提前探明地质情况，并予以及时解决。但若采用的导坑断面过小，则施工速度就较慢。48、开挖方法的选择原则？应重要考虑围岩的稳定性，隧道设计断面大小和形状，开挖对围岩的扰动，施工过程中岩体应力重分布和结构体系转换等因素的影响；同时兼顾考虑作业空间大小、支护条件和作业能力、工期规定、工区长度、经济性等因素的影响，进行综合分析，选用既有助于围岩稳定，又满足作业空间等规定的开挖方法。49、隧道开挖应遵循的基本原则有哪些？隧道开挖方法的选择就是要拟定横向分部开挖面的大小（宽度深度）和纵向分段挖进的深度，及其动态调整措施。第二项 掘进方式50、掘进方式指对坑道范围内的岩体的挖掘方式（破岩方式）。岩体的抗破坏性岩体的坚固性和岩体的抗爆破性51、常用的掘进方式有哪几种？钻眼爆破掘进、全断面掘进机掘进、自由断面掘进机掘进、人工掘进四种。各掘进方式的优缺陷、使用范围？1）爆炸破岩对围岩的扰动较大，导致围岩稳定减少，有时由于爆破震动致使围岩产生坍塌，故一般只合用于围岩稳定性较好的石质岩体隧道中。但随着控制爆破技术的发展，爆破法的应用范围也逐渐加大，如用于软石及硬土的松动爆破。钻眼爆破掘进是一般山岭隧道工程中最常用的掘进方式。钻眼爆破需要专用的钻眼设备及消耗大量炸药等爆破材料，并只能分段循环掘进。2）全断面掘进机是采用装在掘进机前端的圆形刀盘中的切削力来破碎岩体的，它可以一次完毕隧道圆形断面掘进。全断面挖掘机避免爆破震动对围岩的破坏，掘进时对围岩的扰动破坏较小，自身的破岩能力较强，故一般合用于围岩完整性和稳定性较好硬岩地层中。机械化、集成化限度很高，施工速度快。（见特殊施工方法第二项）。3）自由断面挖掘机掘进是采用装在可移动式机械臂上的切削头来