中央导坑法中央导坑法的应用在隧道勘测和开挖过程中，须了解围岩的类别

围岩是隧道开挖后对 隧道稳定性有影响的周边岩体

围岩分类是依次表明周围岩石的综合强度

5 中国在1975年制定的铁路隧道工程技术规范中将围岩分为 6类

关于岩石 分类70年代以前常用泰沙基及普氏等岩石分类方法

70年代以后在国际上应用较广并为国际岩石力学学会推荐的为巴顿等各种分级系统

此外，还 有日本以弹性波速为主的分类法

围岩的类别的确定，为隧道工程设计合理和施工顺利提供了依据

隧道设计选线 根据线路标准、地形、地质等条件选定隧道位置和长度

选线应作多种方案的比较

长隧道要考虑辅助坑道和运营通风的设置

洞口位置的选 择要依据地质情况

考虑边坡和仰坡的稳定，避免塌方

纵断面设计 沿隧道中线的纵向坡度要服从线路设计的限制坡度

因隧道内湿度大， 轮轨间粘着系数减小，列车空气阻力增大，因此在较长隧道内纵向坡度应 加以折减

纵坡形状以单坡和人字坡居多，单坡有利于争取高程，人字坡 便于施工排水和出碴

为利于排水，最小纵坡一般为2‰～3‰

横断面设计隧道横断面即衬砌内轮廓，是根据不侵入隧道建筑限界而制定的

中国隧道建筑限界分为蒸汽及内燃机车牵引区段、电力机车牵引区段两种， 这两种又各分为单线断面和双线断面

衬砌内轮廓一般由单心圆或三心圆 形成的拱部和直边墙或曲边墙所组成

在地质松软地带另加仰拱

单线隧 道轨面以上内轮廓面积约为27～32平方米，双线约为58～67平方米

在曲 线地段由于外轨超高车辆倾斜等因素，断面须适当加大

电气化铁路隧道 因悬挂接触网等应提高内轮廓高度

中、美、苏三国所用轮廓尺寸为：单 线 隧 道 高 度 约 为 6.6～ 7.0米 、 宽 度 约 为 4.9～ 5.6米 ； 双 线 隧 道 高 度 约 为 7.2～8.0米，宽度约为8.8～10.6米

在双线铁路修建两座单线隧道时,其中 线间距离须考虑地层压力分布的影响,石质隧道约为20～25米，土质隧道应 适当加宽

6 辅助坑道设计辅助坑道有斜井、竖井、平行导坑及横洞四种

斜井是在中线附近的 山上有利地点开凿的斜向正洞的坑道

斜井倾角一般在18°～27°之间，采用卷扬机提升

斜井断面一般为长方形,面积约为8～14平方米

竖井是由山顶中线附近垂直开挖的坑道，通向正洞

其平面位 置可在铁路中线上或在中线的一侧（距中线约20米）

竖井断面多为圆形， 内径约为4.5～6.0米

平行导坑是距隧道中线17～25米开挖的平行小坑道， 以斜向通道与隧道连接，亦可作将来扩建为第二线的导洞

中国自1957年 修建川黔铁路凉风垭铁路隧道采用平行导坑以来,在58座长3公里以上的隧 道中约有80%修建了平行导坑

横洞是在傍山隧道靠河谷一侧地形有利之处开辟的小断面坑道

此外，隧道设计还包括洞门设计，以及开挖方法和衬砌类型的选择等

7 隧道贯通控制测量 隧道贯通控制测 量道遂测量是为了保证测 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

8 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钻孔：要先设计炮孔方案，然后按设计的炮孔位置、方向和深 度严格钻孔

单线隧道全断面开挖，采用钻孔台车配备中型凿岩机，钻孔 深度约为2.5～4.0米

双线隧道全断面开挖采用大型凿岩台车配备重型凿岩 机，钻孔深度可达5.0米

炮孔直径约为 4～5厘米

炮孔分为掏槽孔（开 辟临空面） 、掘进孔（保证进度）和周边孔（控制轮廓）

②装药：在 掘进孔、掏槽孔和周边孔内装填炸药

一般装填硝胺炸药，有时也用胶质炸药

装填炸药率约为炮眼长度的60%～80%，周边孔的装药量要少些

为缩短装药时间,可把硝胺炸药制成长的管状药卷,以便填入炮眼；也可利用 特制的装药机械把细粒状药粉射入炮孔中

③爆破：19世纪上半期以 前用明火起爆

1867年美国胡萨克铁路隧道开始采用电力起爆

此后，电力起爆逐渐推广

在全断面掘进中，为了减低爆破对围岩的震动和破坏，并保证爆破的效果，多采用分时间阶段爆破的电雷管或毫秒雷管起爆

一9 般拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破

近期发展的非电引爆的导爆索 应用日益广泛

④施工通风：排出或稀释爆破后产生的有害气体和由 内燃机产生的氮氧化物及一氧化碳,同时排除烟尘,供给新鲜空气，借以保证 隧道施工人员的安全和改善工作环境

通风可分主要系统和局部系统

主要系统可利用管道（直径一般为1～1.5米，也有更大的）或巷道（平行导 坑等） ，配以大型或中型通风机；局部系统多用小型管道及小型通风机

巷 道通风多采用吸出式，将污浊空气吸出洞外，新鲜空气由正洞流入

新鲜 空气不易达到的工作面，须采用局部通风机补充压入

⑤施工支护隧道开挖必须及时支护，以减少围岩松动，防止塌方

施工支护分为构件 支撑和喷锚支护

构件支撑一般有木料、金属、钢木混合构件等，使用钢支撑者逐渐加多

喷锚支护是20世纪50年代发展起来的一种支护方法， 其特点是支护及时、稳固可靠，具有一定柔性，与围岩密贴，能给施工场 地提供较大活动空间

中国在一些老黄土隧道中应用喷锚支护也获得成功

喷射混凝土工艺分为干喷和湿喷

现多采用干喷法，即将干拌混凝土内掺 入一定数量的速凝剂，用压缩空气将混凝土由管内喷出

在喷口加水射到 岩石面上，一次可喷3～5厘米厚度

在喷射混凝土中掺入一些钢纤维，或 在岩面挂钢丝网可提高喷锚支护的强度

钢锚杆安设在岩层面上的钻孔内, 其长度和间距视围岩性质而定,一般长度为2～5米，通常用树胶和水泥浆沿杆体全长锚固

在岩层较好地段仅喷混凝土即可得到足够的支护强度

在 围岩坚硬稳定的地段也可不加支撑

在软弱围岩地段喷锚可以联合使用，锚杆应加长 ，以加强支护力

⑥装碴与运输：在开挖作业中，装碴机可采用 多种类型，如后翻式、装载式、扒斗式、蟹爪式和大铲斗内燃装载机等

运输机车有内燃牵引车、电瓶车等，运输车辆有大斗车、槽式列车、梭式 矿车及大型自卸汽车等

运输线分有轨和无轨两种

由钻孔直到出碴完毕称为一个开挖循环

根据中国的经验，在单线全 断面开挖中24小时能作两个循环，每个循环能进3.5米深度，每日单口进度 可达7米

然而在开挖中难免遇到断层或松软石质以及涌水等，不易保持每 日的预计循环，所以每月单口实际进度多低于200米

中国成昆线蜜蜂箐单 线隧道单口最高月进度曾达到 200米

日本大清水双线隧道单口最高月进 度曾达到 160米

开挖循环作业的特点是一个工序接一个工序必须逐项按 时完成，否则前一工序推迟就会影响下一工序，因而拖长全部时间

其中 最主要的工序为钻孔及出碴，所用时间占全部作业时间比例较大

钻爆法开挖采用的方法有全断面开挖法和分部开挖法

①全断面开挖法：一次开挖成型的方法

一般采用带有凿岩机的台车10 钻孔，用毫秒爆破，喷锚支护

还要有大型装碴运输机械和通风设备

全 断面开挖法又演变为半断面法

半断面法是弧形上半部领先，下半部隔一 段距离施工

②分部开挖法：先用小断面超前开挖导坑,然后,将导坑扩大到半断面或 全断面的开挖方法

这种方法主要优点是可采用轻型机械施工，多开工作 面，各工序间拉开一定的安全距离

缺点是工序多,有干扰,用人多

上导坑法、 中央导坑法、 下导坑法、 上导坑法 、 中央导坑法 、 下导坑法 、 台阶法 根据导坑在隧道断面的位置分为：上导坑法、中央导坑法、下导坑法 以及由上下导坑互相配合的各种方法，另有把全断面纵向分为台阶进行开 挖，而各层台阶距离较短的台阶法

上导坑法适用于软弱岩层、衬砌顺序是先拱后墙，曾于1872～1881年为圣 哥达隧道采用 

中国短隧道一般用这种方法

中央导坑法是导坑开挖后向 四周打辐射炮眼爆破出全断面或先扩大上半部

20世纪初美洲曾用这种方 法，20年代美国新喀斯喀特隧道也用这种方法

下导坑法即下导坑领先的 方法

其中包括：a.上下导坑法，利用领先的下导坑向上预打漏斗孔，便于 开展上导坑等多工序平行作业

衬砌顺序多用先拱后墙，遇围岩较好时亦 可改为先墙后拱

b.漏斗棚架法，适用于坚硬地层，以下导坑掘进领先，由 下而上分层开挖，设棚架，先衬砌边墙后砌拱

1961～1966年在中国成昆 线关村坝铁路隧道应用,1964年复工后取得平均单口月成洞152米的进度

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