隧道工程施工技術研究

王建偉

【摘 要】改革開放以來，我國社會經濟蓬勃發展，城鎮化進程加快，為了促進經濟和社會的進一步發展，提高居民的生活質量，方便人們的交通出行，我國修建了大量的隧道工程。從早期的深圳梧桐山隧道，到目前我國最長的秦嶺終南山隧道，我國隧道的數量以及規模都在不斷擴大。

【關鍵詞】隧道；設計理論；施工技術

Study on Tunnel Construction Technology

Wang Jian-wei

（China Railway Tunnel Bureau Group Co.， Ltd. Hangzhou Hangzhou Zhejiang 310000）

【Abstract】Since the reform and opening up， China's social economy has boomed and the process of urbanization has accelerated. In order to promote further economic and social development， improve the quality of life of residents and facilitate people's traffic travel， a large number of tunneling projects have been constructed in our country. From the early Wutongshan tunnel in Shenzhen to the current Qinling Zhongnanshan tunnel in China， the number and size of our tunnels are constantly expanding.

【Key words】Tunnel；Design theory；Construction technology

改革開放以來，我國經濟發展迅速，城市規模不斷擴大，城市人口劇增，許多城市不同程度地出現了建筑用地緊張，生存空間擁擠，交通堵塞等問題。這些問題給人類居住條件帶來很大影響，阻礙了現代城市的可持續發展。為了緩解以上問題，我國及世界上其他各國都開始向地下空間發展，隧道工程便是對地下空間利用的一種體現。與西方發達國家相比，我國隧道建設起步較晚，存在施工經驗不夠豐富、設計理念不夠先進等問題。不過，改革開放以后，我國隧道工程發展迅速，各種隧道工程的建設為我國隧道理論的發展、完善提供了寶貴的經驗。

1. 隧道工程理論

（1）隧道設計理論主要有兩種，一種是二十世紀20年代提出的傳統的“松弛荷載理論”，其核心內容是：穩定的巖體有自穩能力，不產生荷載；不穩定的巖體則可能產生坍塌，需要用支護結構予以支撐。這樣，作用在支護結構上的荷載就是圍巖在一定范圍內由于松弛并可能塌落的巖體重力。

（2）另一種理論是二十世紀50年代提出的現代支護理論，即“圍巖承載理論”（簡稱“巖承理論”），其核心內容是：圍巖穩定顯然是其自身有承載自穩能力；不穩定圍巖喪失穩定確實有一個過程的，如果在這個過程中提供必要的幫助或限制，則圍巖仍然能進入穩定狀態。這是一種比較現代的理論，它已經脫離了地面工程考慮問題的思路，而更接近于地下工程實際，半個世紀以來已被工程界廣泛接受和推廣應用，并且表現出了廣闊的發展前景。

2. 隧道超前地質預報

（1）隧道建設是一項十分復雜的工作，為了防止發生重大工程事故，確保施工過程中的穩定和安全，必須認真做好超前地質預報工作，盡可能詳細地調查隧道位置的區域工程地質、水文地質情況，施工過程中應做到勤監測，密切注意圍巖狀況，及時發現異常情況，以保證后續工作的順利開展。

（2）隧道超前地質預報不僅可以進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質和水文地質條件，指導工程施工的順利進行，而且還可以降低地質災害發生的幾率和危害程度，并為優化工程設計提供地質依據。由此可見，隧道超前地質預報對于安全科學施工、提高施工效率、縮短施工周期、避免事故損失、節約投資等具有重大的社會效益和經濟效益。因此，對隧道超前地質預報工作應給予足夠的重視。

3. 隧道施工方法以及選擇原則

（1）目前，常用的隧道施工方法有礦山法（又稱鉆爆法）、新奧法（我國稱為“錨噴構筑法”）、明挖法、蓋挖法、盾構法、掘進機法、沉埋法（又稱沉管法）。

（2）礦山法指的是用開挖地下坑道的作業方式修建隧道的施工方法。 礦山法是一種傳統的施工方法。它的基本原理是，隧道開挖后受爆破影響，造成巖體破裂形成松弛狀態，隨時都有可能坍落。礦山法施工的基本原則是“少擾動、早支撐、慎撤換、快襯砌”。

（3）“新奧法”是奧地利隧道學家臘布希維茲教授在總結錨噴支護技術的基礎上首先提出的，簡稱為NATM（New Austrian Tunnelling Method）。它是采用錨桿和噴射混凝土作為初期支護，達成圍巖的基本穩定，帶隧道開挖完成后，在逐步地作內層襯砌作為安全儲備，以保持隧道長期穩定的施工方法。至今，可以說在所有重點難點的地下工程中都離不開NATM.新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法。

（4）明挖法指的是先將隧道部位的巖（土）體全部挖除，然后修建洞身、洞門，再進行回填的施工方法。具有施工簡單、快捷、經濟、安全的優點，城市地下隧道式工程發展初期都把它作為首選的開挖技術。其缺點是對周圍環境的影響較大。

（5）蓋挖法是由地面向下開挖至一定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進行施工。主體結構可以順作，也可以逆作。在城市繁忙地帶修建地鐵車站時，往往占用道路，影響交通當地鐵車站設在主干道上，而交通不能中斷，且需要確保一定交通流量要求時，可選用蓋挖法。endprint

（6）盾構法是暗挖法施工中的一種全機械化施工方法，它是將盾構機械在地中推進，通過盾構外殼和管片支承四周圍巖防止發生往隧道內的坍塌，同時在開挖面前方用切削裝置進行土體開挖，通過出土機械運出洞外，靠千斤頂在后部加壓頂進，并拼裝預制混凝土管片，形成隧道結構的一種機械化施工方法。盾構法開挖隧道通常適用于軟土而不適用于巖石中。

（7）掘進機法是挖掘隧道、巷道及其它地下空間的一種方法。簡稱TBM法，是用特制的大型切削設備，將巖石剪切擠壓破碎，然后，通過配套的運輸設備將碎石運出。分為：全斷面掘進機的開挖施工，獨臂鉆的開挖施工，天井鉆的開挖施工，帶盾構的TBM掘進法。

（8）沉埋法指的是將箱形或管形水泥混凝土預制構件，分段沉埋至河底或海底而構成隧道的施工方法。

（9）目前常用的隧道施工方法主要有上述幾種，不同的施工方法有各自的適用范圍，在具體工程中選擇何種方法應遵循以下原則：在選擇隧道施工方法時，應綜合考慮圍巖工程地質、水文地質條件、隧道工程結構條件和工程施工條件，使所選方法與圍巖自穩能力、工程地質條件以及隧道斷面大小、形狀相適應，并應滿足施工技術水平、施工安全、作業空間、施工速度、施工成本控制、工程質量、環境保護、施工組織和管理方面的要求。

4. 隧道支護

（1）隧道支護結構的基本作用是保持隧道斷面的使用凈空，防止巖體質量的進一步惡化，同圍巖一起組成一個有足夠安全度的隧道結構體系，承受可能出現的各種荷載。此外，支護結構必須能夠提供一個能滿足使用要求的工作環境，保持隧道內部的干燥和清潔。

（2）隧道的支護主要有初期支護和后期支護。初期支護的主要作用是承受“早期圍巖壓力”，幫助圍巖達到“基本穩定”，以便安全、順利地挖除坑道內巖體，保證隧道在施工期間的穩定和安全。初期支護的常用方法有錨噴支護和超前支護。后期支護的作用主要是承受后期圍巖壓力，并提供“安全儲備”，以及滿足構造、美觀、降阻和耐久等方面的要求，保證隧道在服務期的長期穩定和安全。

5. 隧道工程施工質量檢測

隧道工程試驗檢測工作是隧道工程施工技術管理中的一個重要組成部分，同時也是隧道工程施工質量控制和竣工驗收評定工作中不可缺少的一個主要環節。工程實踐經驗證明，不重視施工控制和施工現場質量的控制管理工作，而僅靠經驗評估是造成工程出現早期破壞的重要原因。因此，要想切實提高隧道工程施工質量，縮短施工工期，降低工程投資，在建立健全工程質量監測制度的同時，必須配備一定數量的試驗檢測設備和相應的專職檢測技術人員。

6. 我國隧道發展方向

改革開放以來，我國隧道建設事業蓬勃發展，目前我國隧道數量已經躍居世界第一位。但我國僅僅是一個隧道大國，而非隧道強國，與西方發達國家相比，我國隧道建設還存在著機械化施工程度不高，施工工藝不夠先進，質量控制不夠嚴格，工程事故頻發等缺陷。隧道技術的發展表明，今后我國隧道技術的研究方向為：非爆破的機械化施工、合理規劃與環境保護、設計可靠合理、使用安全等方面。

參考文獻

[1] 隧道安全施工技術手冊 傅鶴林等編著 北京：人民交通出版社 2010.6.

[2] 隧道施工技術 陳小雄主編 北京：人民交通出版社 2011.6.

[3] 隧道工程 王成主編 北京：人民交通出版社 2009.8.

[4] 地下建筑結構設計（第二版） 王樹理主編 北京：清華大學出版社 2009.11.endprint