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模块五：隧道工程
讲授模块 虚拟项目
虚拟项目一： 山岭隧道施工
隧道工程
虚拟项目二： 特殊地段隧道施工
P245~289 虚拟项目一：山岭隧道施工
项目示意图：
8
7
1
9
4
8
3
信
微
系
联
题
押
准
精
8
7
1
9
4
8
3
信
微
系
联
一
唯
序号 具体内容及解决问题
一 隧道类型
二 洞口施工
1
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三 明洞施工
辅助工程施工
四 浅埋段施工
浅埋段施工原则
围岩分级
超前预报
开挖方法及爆破
初期支护施工
五 洞身施工
监控量测
结构层防水施工
二衬及仰拱施工
机械设备
六 隧道供电作业
一、隧道类型
8
7
1
隧道分类 特长隧4道9 长隧道 中隧道 短隧道
8
3
信
隧道长度L（m） L＞微3000 1000＜L≤3000 500＜L≤1000 L≤500
系
联
题
押
准
按跨度分类 开挖宽度B（m） 说明
精
平行导洞、服务隧道、车行横洞、人行横洞、风
小跨度隧道 B＜9
道及施工通道
一般跨度隧道 9≤B＜ 14 单洞双车道隧道
中等跨度隧道 14≤B＜18 单洞三车道隧道、单洞双车道+紧急停车带隧道
单洞四车道隧道、单洞三车道+紧急停车带隧
大跨度隧道 B≥18
道、其他跨度大于18m的隧道
二、洞口施工
8
1
7
1. 洞口施工工序
8
4 9
信
3
微
截水沟开挖→边仰坡开挖→套拱施工→超前支护 与加固→开挖系→支护→洞门墙施工。
联
一
唯
2
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2. 洞口施工要求
（1）洞口截排水设施
① 洞口截、排水设施应在雨季和融雪期之前完成。
② 截水沟迎水面不得高于原地面。
（2）洞门墙施工
① 洞门类型
A. 端墙式洞门：墙式洞门、翼墙式洞门、台阶式洞门、柱式洞门、拱墙式洞门。
B. 明洞式洞门：直削式洞门、削竹式洞门、倒削式洞门、喇叭口式洞门、棚洞式洞
门、框架式洞门。
② 施工要求 8
7
1
9
4
8
A. 洞门墙宜在洞口衬砌信施3工完成后及时施作。
微
系
B. 洞口砌筑两侧端联墙砌筑和回填应对称进行。
题
押
C. 洞门墙背排准水设施应与洞门墙同步施工。
精
三、明洞施工
8
1
7
9
8
4
信
3
微
系
联
一
唯
1. 明洞衬砌施工
（1）明洞衬砌混凝土浇筑时，拱圈混凝土混合料坍落度宜控制在120mm以下。
（2）混凝土入模温度应控制在5～32℃范围。
（3）应在明洞混凝土强度达到2.5MPa后拆除外模、明洞混凝土强度达到75%后拆除
内模。
2. 明洞回填施工
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① 明洞两侧回填水平宽度小于1.2m的范围应采用浆砌片石或同级混凝
回填材料 土回填。
② 不宜采用膨胀岩土。
① 明洞拱背回填应在外模拆除、防水层和排水盲管施工完成后进行。
回填时间 ② 人工回填，拱圈混凝土强度不应小于设计强度的75%。
③ 机械回填，拱圈混凝土强度不应小于设计强度。
① 两侧回填高差不得大于0.5m。
② 回填至拱顶以上1.0m后，方可采用机械碾压。
回填要求
③ 回填时不得倾填作业。
④ 回填至拱顶以上1.0m后，方可采用机械碾压。
四、浅埋段施工
8
1. 施工原则 7
1
9
4
8
3
包括：管超前、严注浆信、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、速反馈、控沉陷。
微
系
联
2. 辅助工程措施
题
押
准
可选择地表降精水、地表加固、管棚、超前小导管、预注浆等辅助工程措施。
3. 辅助工程施工
（1）围岩加固措施
① 地面砂浆锚杆
② 地表注浆
③ 地面旋喷桩
8
1
7
9
④ 围岩超前注浆 8 4
信
3
微
⑤ 围岩径向注浆 系
联
一
⑥ 超前水平旋喷桩 唯
⑦ 长锚杆
⑧ 锚索
（2）稳定掌子面及超前支护措施
① 封闭开挖面
② 超前锚杆支护
③ 超前小导管支护
④ 超前管棚支护
⑤ 超前水平旋喷
4
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（3）涌水处理措施（堵、排）
① 涌水处理措施
A. 超前围岩预注浆堵水
B. 开挖后径向注浆堵水
C. 超前钻孔排水
D. 坑道排水
② 开挖后径向注浆堵水
A. 全断面帷幕注浆或周边注浆（掌子面前方存在较高水压的富水区，
诱发突水、突泥）
注浆防水
B. 超前局部注浆（围岩基本稳定，局部存在一定的水流，大量渗漏水
方式
无法施作初期支护8）
7
1
9
C. 径向注浆（8 4围岩有一定自稳能力，开挖后水压和水量较小）
3
信
微
A. 由下往系上、由少水处到多水处、隔孔钻注。
钻孔注浆 联
B. 预题注浆检查孔的渗水量应小于设计允许值，浆液固结达到设计强度
顺序 押
后方准可开挖。
精
（4）隧底加固措 施
隧道底部采用预制桩、钢管桩、旋喷桩等进行加固。
五、洞身施工
1. 围岩分级及判断
围岩级别 围岩或土体主要定性特征 岩体基本质量指标BQ
坚硬岩，岩体较破碎
1
7 8
9
Ⅲ 较坚硬岩，岩体较完整 450～351
信
3 8
4
较软岩，岩体完整，整体状或巨厚层 状结构 微
系
坚硬岩，岩体破碎 一
联
唯
Ⅳ 较坚硬岩，岩体较破碎-破碎 3 50～251
较软岩，岩体较完整-较破碎
较软岩，岩体破碎
Ⅴ 软岩，岩体较破碎-破碎 ≤250
全部极软岩和全部极破碎
2. 地质超前预报
（1）超前地质预报按预报长度分类
按预报长度分类 预报长度 说明
短距离预报 L＜30m 采用地质调查法、地质雷达法及超前钻探法。
中距离预报 30≤L＜100
采用地质调查法、弹性波反射法及超前钻探法。
长距离预报 L≥100
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（2）地质超前预报的分级
根据地质复杂程度，包括岩溶发育程度、涌水涌泥程度、断层稳定程度、地应力影响
程度和瓦斯影响程度，地质预测预报分为A、B、C和D四个等级。
3. 隧道开挖方法
1）开挖方法及适用条件
8
7
1
9
4
8
3
信
微
系
联
题
押
准
精
2）台阶法施工
8
1
7
9
8
4
信
3
微
系
联
一
唯
（1）台阶开挖高度宜为2.5～3.5m。
（2）开挖每循环进尺
① 上台阶开挖每循环进尺：
A. Ⅲ级围岩宜不大于3m。
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B. IV级围岩宜不大于2榀钢架间距。
C. V级围岩宜不大于1榀钢架间距。
② 下台阶每循环进尺：
A. IV、V级围岩下台阶每循环进尺宜不大于2榀钢架间距。
B. 下台阶单侧拉槽长度宜不超过15m。
（3）下台阶左、右侧开挖宜前后错开3～5m，同一榀钢架两侧不得同时悬空。
（4）下台阶应在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%以后开挖。
3）环形开挖留核心土法施工
8
7
1
9
4
8
3
信
微
系
联
题
押
准
精
8
1
7
（1）台阶开挖高度宜为2.5～3.5m。
8
4 9
信
3
微
（2）环形开挖每循环进尺
系
联
一
① V级围岩宜不大于1榀钢架间距。 唯
② 中下台阶每循环进尺，不得大于2榀钢架间距。
③ 核心土面积宜不小于断面面积的50%。
（3）拱部超前支护完成后，方可开挖上台阶环形导坑；留核心土长度宜为3～5m，宽
度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。
（4）核心土与下台阶开挖应在上台阶支护完成且喷射混凝土强度达到设计强度的70%
后进行。下台阶左、右侧开挖应错开3～5m。
4）中隔壁法施工
（1）开挖进尺不得大于1榀钢架间距。
（2）初期支护完成、强度达到设计规定后方可进行下一分部开挖。
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（3）临时支护拆除宜在仰拱施工前进行。
5）仰拱部位开挖
8
7
仰拱开挖长度：土和软岩应1不大于3m，硬岩应不大于5m。
9
4
8
3
信
6）开挖方法转换 微
系
联
分部断面变大、支题护变弱应在较好的围岩段中进行。
押
准
精
4. 隧道钻爆法施工
（1）爆破方法
顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼。
光面爆破 参数：周边眼的间距、光面爆破层的厚度（最小抵抗线）、周边眼
密集系数、周边 眼的线装药密度。
顺序：周边眼→掏槽 眼→辅助眼。
预裂爆破
适用范围：稳定性差而又 要求控制开挖轮廓的软弱岩层。
8
1
7
9
8
4
信
3
微
系
联
一
唯
（2）装药作业规定（补充）
① 严禁装药与钻孔平行作业。
② 严禁作业人员穿戴化纤衣服。
③ 应使用木质或竹质炮棍装药。
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④ 严禁用块状材料、煤粉或其他可燃材料作炮泥。
（3）爆破效果规定（补充）
炮孔痕迹保存率要求
硬岩：ζ≥80%；中硬岩：ζ≥70%；软岩：ζ≥50%
（7）严格控制欠挖
① 隧道开挖轮廓预留变形量
8
7
1
9
4
8
3
信
微
② 严格控制欠挖 系
联
题
押当岩层完整、岩石抗压强度大于30MPa，允许岩石个别突出部
允许欠挖的情形 准
精
分（每1㎡内不宜大于0.1㎡）欠挖，隆起量不得大于50mm
A . 拱脚、墙脚以上1m范围内
严禁欠挖的部位
B. 净空图折角对应位置
（8）隧道逃生与救援
① 逃生通道
A. 在软弱围岩隧道开挖掌子面至二次 衬砌之间设置逃生通道。
8
1
7
B. 逃生通道距离开挖掌子面不得大于20m 。
8
4 9
信
3
微
C. 逃生通道内径不宜小于0.8m。
系
联
一
② 长、特长及高风险隧道设置应报警系统、逃生设 备、临唯时急救器械、应急生活保障
品等。
5. 洞身初期支护（一次衬砌）及监控量测
（1）喷射混凝土
① 喷射混凝土作业规定（湿喷）
A. 喷射混凝土应分段、分片、分层由下而上顺序进行，拱部喷射混凝土应对称作业。
B. 初喷混凝土厚度宜控制在20～50mm。
C. 复喷拱顶每次复喷不宜大于100mm。边墙每次复喷厚度不宜大于150mm。
D. 后一层喷射混凝土应在前一层喷射混凝土终凝后进行。
E. 喷射混凝土不得挂模喷射。
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F. 喷射混凝土回弹物不得重新作喷射混凝土材料。
G. 喷射混凝土终凝2h后应进行养护，养护时间不应小于7d。
② 质量检验
实测项目：喷射混凝土强度（△）、喷层厚度、喷层与围岩接触状况（△）
（2）锚杆
8
7
1
9
砂浆锚杆安装施工应符合8的4规定：
3
信
微
① 锚杆孔灌浆时，灌系浆管应插至距孔底50～100mm处。
联
题
② 灌浆后应及时押插入锚杆杆体。
准
精
③ 砂浆终凝后 应及时安装垫板、螺母。
锁脚锚杆安装施工应 符合下列规定：
① 应在钢架安装就位后立即施作。
② 安装位置应在钢架连接钢板 以上100～300mm。
③ 上部台阶锁脚锚杆砂浆强度达到 设计强度70%，方可进行下一台阶开挖。
8
④ 锚杆孔内注浆，浆体强度不应低于M2 0。
1
7
9
8
4
（3）隧道监控量测 信
3
微
系
① 必测项目 一
联
唯
项目名称 方法及工具 布置 精度
洞内、外观察 现场观测、地质罗盘 开挖及初期支护后进行
每5～100m一个断面， 0.5mm（预留变形
周边位移 收敛计、全站仪
每断面2～3对测点 不大于30mm）；1mm
水准仪、铟钢尺、全 （预留变形大于
拱顶下沉 每5～100m一个断面
站仪 30mm）
洞口段、浅埋段（h≤
水准仪、铟钢尺、全
地表下沉 2.5b）布置不少于2个断 0.5mm
站仪
面，每断面不小于3个测点
富水软弱破碎围岩、流沙、
水准仪、铟钢尺、全 软岩大变形、含水黄土、膨
拱脚下沉 0.5mm
站仪 胀岩土等不良地质和特殊性
岩土段
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② 量测数据处理与应用
位移-时间曲线状态 处理措施
含义：围岩和支护呈不稳定状态。
措施：
出现反弯点 ① 密切监视围岩动态；
② 加强支护；
③ 必要时暂停开挖。
③ 隧道监控量测工作可按表实行分级管理。
管理等级 管理位移 施工状态
Ⅲ U<（U/3） 正常施工
0
①（U/3）≤U≤（2U/3）
0 8 0
7
Ⅱ ② 渗水压力或水9 1流量突然增大 应加强支护
4
8
③ 水体颜色信或3悬着物发生变化
微
系
① U＞联（2U/3）
题 0
Ⅰ ② 支押护结构出现开裂 应采取特殊措施
准
精
③ 地表出现开裂、坍塌
6. 隧道的结构防水 层施工
（1）选用高分子材料，厚度不宜小于1.5mm。
（2）双焊缝焊接质量应采用 充气法检查，充气压力在0.25MPa保持15min后，压力下
降应小于10%。
7. 模筑混凝土衬砌（二次衬砌）
8
1
7
9
（1）二次衬砌的施作应在满足下列要求时 进 行：
信
3 8
4
微
① 隧道水平净空变化速度及拱顶或底板垂直位移 速度明显下联降
系
；
一
唯
② 隧道位移相对值已达到相对位移量的90%以上。
（2）全断面衬砌模板台车
模板应留振捣窗：
① 纵向间距不应大于3m。
② 横向间距不应大于2.5m。
③ 振捣窗不宜小于450mm×450mm。
（3）混凝土浇筑
混凝土 混凝土应从两侧边墙向拱顶、由下向上依次分层、对称连续浇筑，两侧混凝
浇筑 土浇筑高差不应大于1.0m，同一侧混凝土浇筑面高差不应大于0.5m。
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混凝土
掺加引气剂或引气型减水剂时，混凝土养护时间不得少于14d。
养护
① 原因：围岩压力不均、衬砌背后局部空洞、衬砌厚度严重不足、混凝土收
二次衬
缩、不均匀沉降及施工管理。
砌裂缝
② 处理：锚杆加固、碳纤维加固、骑缝注浆、凿槽嵌补、直接涂抹工艺。
8. 仰拱衬砌、仰拱回填
（1）仰拱初期支护喷射混凝土及仰拱填充混凝土不得与仰拱衬砌混凝土一次浇筑。
（2）仰拱衬砌混凝土应整幅一次浇筑成形，不得左右半幅分次浇筑，一次浇筑长度不
宜大于5.0m。
（3）仰拱和仰拱填充混凝土应在其强度达到2.5MPa后方可拆模。
8
（4）仰拱填充和垫层混凝土1 7强度达到设计强度100％后方可允许运渣车辆通行。
9
4
8
3
信
9. 仰拱、衬砌施工安全步距
微
系
联
题 Ⅲ Ⅳ Ⅴ级及以上
押
准
仰拱与掌子面距精离 不超过90 不超过50 不超过40
二次衬砌距掌子面距离 不超过90 不超过70
10. 隧道机械配置
（1）钻孔机械：风动凿岩机 、液压凿岩机、凿岩台车；
（2）装药台车；
（3）找顶及清底机械；
8
1
7
9
（4）初次支护机械：锚杆台车、混凝土喷 射机； 8 4
信
3
微
（5）注浆机械（包括钻孔机、注浆泵）； 系
联
一
唯
（6）装碴机械；
（7）运输机械（包括自卸汽车、矿车）；
（9）二次支护衬砌机械：模板衬砌台车（混凝土搅拌站、搅拌运输车、混凝土输送
泵）。
六、隧道电作业
1. 隧道供电电压规定
（1）成洞段和不作业地段可用220V
（2）瓦斯地段不得超过110V
（3）一般作业地段不宜大于36V
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（4）手提作业灯为12～24V
2. 供电线路布置
（1）成洞地段应使用绝缘良好胶皮线。
（2）施工地段宜采用橡套电缆。
（3）竖井、斜井地段宜使用铠装电缆。
（4）瓦斯地段必须使用煤矿专用密封阻燃铜芯电缆，不得使用皮线。
P289~303 虚拟项目二：特殊地段隧道施工
序号 具体内容及解决问题
一 涌水处理方法
二 塌方预防与处治措施
三 岩溶开挖方法及要求 7 8
1
9
4
四 流沙地段开挖方法 8
3
信
五 岩爆地段预报方微法及措施
系
联
六 膨胀岩土隧题道开挖规定
押
准
一、涌水地段精施工
1. 涌水处理方法
（1）超前钻孔或辅助 坑道排水
（2）超前小导管预注浆堵水
（3）超前围岩预注浆堵水
（4）井点降水及深井降水
8
1
7
2. 涌水、突泥控制措施
8
4 9
信
3
微
隧道涌水突泥事故可从前期资料收集、施工计划 、开挖作业、系警报装置、应急措施、
联
一
防涌水突泥培训等方面分级制定具体对策措施。 唯
二、塌方地段施工
1. 预防塌方的施工措施
采取“先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工方法。
2. 处理塌方的原则
采取“治塌先治水、治塌先加强”的原则，采取喷锚支护、注浆、管棚、加强二次衬
砌、设置护拱等技术措施进行处理。
3. 隧道塌方的处理措施
（1）岩石类塌方（Ⅱ～Ⅳ）
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① 矢跨比h/B＜0.7：外层初期支护+内层初期支护+防护。
② 矢跨比h/B≥0.7：外层初期支护+防护。
（2）土质类塌方（Ⅳ～Ⅵ级）
土质隧道塌方可采用注浆加管棚的处理方法。
三、岩溶地段施工
1. 处理措施：疏导、堵填、注浆加固、跨越、宣泄。
2. 开挖方法
（1）宜采用分部开挖法，当溶洞出现在隧道一侧，应先开挖该侧，待支护完成后，再
开挖另一侧。
（2）岩溶段爆破开挖时，宜采8用多打眼、打浅眼、多分段的措施。严格控制单段起爆
7
1
9
4
8
药量和总装药量，控制爆破信震3动。
微
系
四、瓦斯地段施工联
题
押
1. 瓦斯浓度在准5%～6%到14%～16%时，遇到火源具有爆炸性。
精
2. 高瓦斯工区的 施工通风宜采用巷道式，瓦斯隧道各掘进工作面必须独立通风，严禁
任何两个工作面之间串联通风。
五、流沙地段施工
开挖方法：超短台阶、环形开挖 预留核心土法。
六、岩爆地段施工
8
1
7
岩爆预报方法：以超前探孔为主，辅以地震 波法、电磁波法、钻速测
8
4 9试等手段。
信
3
微
七、膨胀岩土隧道开挖
系
联
一
1. 宜采用开挖分步（部）少、可尽快全断面闭合开 挖方法唯。（首选全断面法，多采用
超短台阶、侧壁导坑法）
2. 短进尺逐次开挖各分步（部）断面，应依序紧跟，不得超前独进。
3. 可优先采用人工或机械开挖。
4. 开挖后，应及时封闭暴露的岩体。
5. 预留变形量应适当加大。
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