浅埋暗挖隧道设计与施工

整体式衬砌：适用盾构和部分TBM施工的管片衬砌。传 统矿山法用的的混凝土衬砌，砌块等。 复合式衬砌：即隧道开挖后采用喷锚为主，进行初次支护 常用的衬砌支护结构 ，混凝土衬砌为二次衬砌，两者间主要设防水板。 喷锚衬砌：地质条件好的隧道中使用，挪威法，新奥法
地铁设计规范 GB50157-2003
围岩分级
新奥法【New Austrian Tunneling Method;NATM】是应用岩体力学理 论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护 手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成 部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工 的方法和原则。
静力破碎剂法
暗挖隧道施工方法
按破岩机理分 钻爆法 非爆开挖 按开挖断面分 全断面法 分部开挖法 分部开挖法：
台阶法 （上下台阶法、三台阶法、三台阶预留核心土环形七步开挖法、三台 阶临时仰拱法等） 双侧壁导坑法、中隔壁法（CD)、交叉中隔壁法（CRD) 其他：导洞法 中导洞法（双连拱隧道）顶管法
Method)
分部法(含导坑法)
CRD 工法 眼睛工法
Partial Excavation Method）
多导坑环形开挖法（Multidrift）又称蜂巢法 （Honeycomb Construction Method）
水压控制爆破法
侧壁导坑法（Double/Simple Side Drift） （Aqua-Blasting Method）
初期支护和衬砌的设计依据是勘测阶段的围岩分级 《地铁设计规范》（GB50157-2003）第10.1.2条规定:“暗 挖结构的围岩分级按现行《铁路隧道设计规范》确定”。
铁路围岩分级和荷载最初来源对1000 多次坍方空腔高度的统计
见《施工期隧道工程围岩分级指导意见.docx》
浅埋隧道的界定
铁路、公路隧道设计规范的分界思路
钻爆法是最常规的暗挖隧道开挖方法，其关键是钻爆设计和光面爆破
暗挖隧道分部开挖示意图
台阶法
该工法一般适合于Ⅳ级围岩，要 求台阶长度不大于1倍洞径，仰拱 距掌子面距离不大于2倍洞径。
环形导坑(预留核心土)法
独臂钻
全断面开挖法 （Full-Face Excavation）
钻爆法
台阶法（ Bench 微台阶（Mini-Bench）
Excavation
短台阶（Short-Bench）
Method） 普通钻孔光面爆破法
长台阶（Long-Bench）
(Bore-Blasting
CD（Centen Diaphragm）即中壁工法
1 明挖法 Open-cut method 2 半明挖法 盖板法或盖挖（逆作）法
板墙盖板法 锚杆盖板法
沉／悬浮 Immersed/Floated 3 管法 Method
Tunneling
SD 工法 （Slit Drill）
又称周壁切割无振动 链条切割法
法
圆盘切割法
人工开挖（压气式） 开胸式 普通式ຫໍສະໝຸດ Baidu
棚式
闭胸式
机
械
开
挖
法
盾构法（ Shield 半机械开挖
开胸式（无压气式）
(Machine MachineMethod）机械开挖（限定压气开胸式
Excavation Method)
式）
闭胸式
密闭式 泥水加压式
土压式
4 暗挖法
掘进机法(Tunnel
盾构型全断面TBM 全断面TBM
Boring Machine)
浅埋暗挖隧道的设计与 施工
2012年11月
目录
一、与施工有关的勘测设计问题 二、暗挖隧道施工技术 三、软弱围岩施工 四、暗挖隧道辅助工法 五、超前地质预报 六、关于隧道风险评估 七 、机械化发展
P2
设计施工理念
设计施工理念
隧道设计理念的发展和传承
矿山法【mine tunnelling method】是一种传统的施工方法。它的基本原 理是，利用具有足够强度和刚度的结构去抵抗由于隧道开挖而形成的地层地层 松弛荷载。
②类比设计：根据类似工程地理位置、环境、工程实 例，选定施工方法、安全对策和结构体系。
隧道结构设计方法 目前我国隧道的设计③方解法析与设国计外：基通过本理一论致计，算一确般实采隧用道标结构准体设系计，、常类用比设
计及解析设计三种方法，的从方法地有下结工构程力设学计方现法状和看岩石，力多学数方采法用。经验设计。 有些学者提出隧道工程是门艺术，这门“艺术”指的就是实践。
新意法，即岩土控制变形分析法 ，是在围岩的压力拱理论和新奥法施工理论 的基础上提出来，其基点是注重掌子面前方超前核心围岩的稳定。意大利全断 面预加固隧道施工工法适用于软弱地层，大断面隧道开挖及用于浅埋隧道控制 地面沉降和挤压地层的深埋隧道开挖，在特殊地质中施工具有很大的优势。
①标准设计：依据围岩的分级，采用标准断面进行结 构设计（大量工程实践总结的结构模式）
初期支护
TB10003-2005铁路隧道设计规 范
初期支护的设计主要是工程经验和工程统计，关键是施工过 程中的修正
初期支护
关于初期支护的刚度 初期支护是一种柔性支护，允许和围岩一起变形 围岩的变形压力在山岭隧道中往往大于松散压力，对围岩变形约束越大，需 要的结构刚度和强度越大。 对于地铁隧道而言，由于埋藏浅，初始地应力很小，荷载是地层松散压力。 地铁隧道多采用格栅钢架+喷射混凝土 ，对于易坍方的地段，宜采用型钢钢 架，以快速形成支护能力
关于初喷和复喷的问题 开挖后初喷可以迅速使开挖后圆顺，避免切向应力集中
关键是迅速闭合成环 在形成静定或超静定结构前，初期支护的承载能力很弱 围岩稳定的时空效应影响各工序与掌子面距离 当仰拱完成后，一般不会发生隧道内的坍塌
关注地下水的影响 地面的塌陷与隆起
表1 按构筑方式划分的隧道和地下洞室的主要施工方法
假定在一定围岩类别条件下承载拱和坍落体存在,且要保证承载拱稳定, 分界标准是坍落体高度的2·0~2·5倍。
简易推断：覆盖层H为隧道开挖跨度B的2·0~2·5倍
浅埋隧道的界定
城市浅埋隧道的问题更复杂, 除了埋深、围岩条件 的关系外，还有隧道表面的荷载传递的问题
深埋应定义为隧道衬砌结构所受围岩压力为形变压力, 浅埋隧道衬砌结构所受围岩压力为松动压力