我國隧道及地下工程建設(shè)理念與要點(diǎn)

摘要                           

我國在隧道設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)上也已形成了具有獨(dú)立觀點(diǎn)以及設(shè)計(jì)施工方法的隧道建設(shè)思想體系，及時(shí)總結(jié)并建立適應(yīng)我國國情與技術(shù)發(fā)展水平的隧道修建方法很有必要，它將有助于推動(dòng)我國隧道及地下工程建設(shè)各項(xiàng)研究工作的開展。

中國是世界上隧道及地下工程數(shù)量最多、地質(zhì)最復(fù)雜、發(fā)展最快、穿越各種水文地質(zhì)最多、施工難度最大、施工水平最高的國家。我國隧道及地下工程建設(shè)者在經(jīng)歷了數(shù)十年的工程實(shí)踐之后的今天，在隧道設(shè)計(jì)理論與施工技術(shù)上，均取得了很大的進(jìn)步與科研成果。這些成果，在我國隧道及地下工程建設(shè)中正發(fā)揮著積極的作用。其中，在隧道設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)上也已形成了具有獨(dú)立觀點(diǎn)以及設(shè)計(jì)施工方法的隧道建設(shè)思想體系，及時(shí)總結(jié)并建立適應(yīng)我國國情與技術(shù)發(fā)展水平的隧道修建方法很有必要，它將有助于推動(dòng)我國隧道及地下工程建設(shè)各項(xiàng)研究工作的開展。

一、隧道及地下工程建設(shè)理念

（1）地下工程是不可逆工程，不具備拆除重建的條件，因此必須是遺產(chǎn)工程，而不允許是遺憾工程和災(zāi)害工程。

不合理工期、不合理造價(jià)、限額設(shè)計(jì)、輕方案研究是產(chǎn)生根本性遺憾之源；取消單洞建設(shè)，修建雙洞、多洞或局部多洞，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)隧道設(shè)計(jì)施工和解決施工安全通風(fēng)難題，實(shí)現(xiàn)快速開挖；用技術(shù)條件取代規(guī)范，多搞指南少搞規(guī)范，為創(chuàng)新構(gòu)建平臺(tái)。

（2）地下工程是風(fēng)險(xiǎn)性很大的工程，必須實(shí)事求是，科學(xué)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估。

在隧道及地下工程建設(shè)過程中，應(yīng)對(duì)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營(yíng)階段進(jìn)行全過程、全方位的風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估。評(píng)估內(nèi)容與順序依次為施工安全評(píng)價(jià)，施工質(zhì)量評(píng)估，環(huán)境評(píng)估，最后才是施工進(jìn)度和施工成本評(píng)估。

（3）必須進(jìn)行信息化動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)。通過對(duì)不同圍巖的改進(jìn)，進(jìn)行支護(hù)參數(shù)的調(diào)整，確保施工安全。不改變?cè)O(shè)計(jì)的觀點(diǎn)是違背地下工程特點(diǎn)的。

毛澤東主席在１９６５年對(duì)北京地鐵建設(shè)的批示是“精心設(shè)計(jì)、精心施工，在建設(shè)過程中一定會(huì)有不少錯(cuò)誤失敗，隨時(shí)注意修正”。隧道工程不定因素很多，設(shè)計(jì)者必須實(shí)事求是，及時(shí)修改圖紙，這是衡量設(shè)計(jì)水平的標(biāo)準(zhǔn)。

（4）合理工期、合理造價(jià)、合理合同、合理施工方案，是檢驗(yàn)隧道建設(shè)是否符合科學(xué)發(fā)展觀的四條標(biāo)準(zhǔn)。

如蘭渝線３２ｋｍ的關(guān)角隧道設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了方案一：?。裕拢停@爆法施工新模式；方案二：利用二線導(dǎo)洞快速施工＋橫通道模式，取消費(fèi)工費(fèi)時(shí)、造價(jià)高、向上運(yùn)輸?shù)男本O(shè)置方式。由此說明方案的研究非常重要。

（5）風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任主體與風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化。國際隧道工程保險(xiǎn)集團(tuán)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生安全事故原因的調(diào)查結(jié)果表明，將施工方作為工程安全的唯一主體是不對(duì)的。我國目前五個(gè)建設(shè)階段的風(fēng)險(xiǎn)界定不清，而這些風(fēng)險(xiǎn)往往到施工時(shí)才反映出來，由施工方完全承擔(dān)這些風(fēng)險(xiǎn)是不合理的。

（6）鐵路線路選線。線路選線應(yīng)多靠山區(qū)，少占良田。要提高線路標(biāo)準(zhǔn)，勢(shì)必產(chǎn)生許多長(zhǎng)隧道，隧道數(shù)量大幅增加，平均隧道長(zhǎng)度占有量是全線的３０％～６０％，如蘭州至重慶（渝蘭線）隧道長(zhǎng)度占全線總長(zhǎng)約６０％。為了滿足快速、重載，線路標(biāo)準(zhǔn)提高的辦法是減少展線，以長(zhǎng)大隧道取代。如關(guān)角隧道原展線至山頂，原用３ｋｍ隧道通過，后裁彎取直，降坡拉直，用３２ｋｍ的新關(guān)角隧道取代。

（7）從保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，鐵路進(jìn)入城市必須進(jìn)入地下，修建地下聯(lián)絡(luò)線和地下車站，大大增加了鐵路的修建難度和成本。目前，正在石家莊、深圳躈田、天津車站進(jìn)行試驗(yàn)。鐵路地下站和地鐵實(shí)現(xiàn)垂直換乘，方便乘客。

（8）車站設(shè)計(jì)采用客貨分離，“客內(nèi)貨外”，即客流車站設(shè)在市區(qū)，貨運(yùn)車站設(shè)在郊外，貨流用地下支線進(jìn)入市區(qū)，避免大量貨運(yùn)汽車進(jìn)城，以保護(hù)城市環(huán)境，節(jié)約石油資源。

（9）兩個(gè)單洞線間距應(yīng)盡量減小，以節(jié)約地下空間，采用巷道式射流通風(fēng)方式進(jìn)行施工通風(fēng)，可實(shí)現(xiàn)堵頭長(zhǎng)距離無軌運(yùn)輸快速施工。

二、隧道及地下工程設(shè)計(jì)原則

1.兩個(gè)單線隧道方案優(yōu)于單洞雙線隧道方案

長(zhǎng)隧道的施工，通風(fēng)是關(guān)鍵。鉆爆法施工時(shí)，有軌運(yùn)輸堵頭通風(fēng)最大長(zhǎng)度７～８ｋｍ，無軌運(yùn)輸堵頭通風(fēng)最大長(zhǎng)度３．５ｋｍ。

采用平行雙洞，施工通風(fēng)可采用射流巷道式通風(fēng)新模式，堵頭通風(fēng)長(zhǎng)度可達(dá)１０ｋｍ以上，并且效率高、省電、經(jīng)濟(jì)性好。從設(shè)備投入和快速施工的角度考慮，有軌運(yùn)輸設(shè)備投入大，管理復(fù)雜，充電電池滿足不了長(zhǎng)距離運(yùn)輸；無軌運(yùn)輸設(shè)備投入小，配合洞內(nèi)射流巷道通風(fēng)，是快速施工的最好模式。

鑒于以上分析，建議長(zhǎng)大隧道應(yīng)優(yōu)先選用兩個(gè)單線隧道設(shè)計(jì)方案?？蓪?shí)現(xiàn)不需任何斜、豎井即可進(jìn)行特長(zhǎng)、長(zhǎng)隧道的安全與快速施工。此方案不破壞山體環(huán)境，并大大方便建設(shè)過程和建成后的運(yùn)營(yíng)，尤其在軟弱、巖溶、煤系、淺埋、大變形地層施工中，在減少施工風(fēng)險(xiǎn)和工程投資方面都將更加有益。這種方案也包括單洞雙線加貫通平導(dǎo)的設(shè)計(jì)方案。

若必須要用單洞雙線隧道，且不設(shè)平行導(dǎo)坑，采用無軌運(yùn)輸模式，則設(shè)計(jì)長(zhǎng)度應(yīng)小于或等于７ｋｍ；不設(shè)平導(dǎo)，有軌運(yùn)輸模式，則設(shè)計(jì)極限長(zhǎng)度應(yīng)小于或等于１５ｋｍ，但設(shè)備投入比無軌運(yùn)輸多２．５億元以上（以極限長(zhǎng)度計(jì)算）。綜合比較，該方案風(fēng)險(xiǎn)大，不經(jīng)濟(jì)。折中方案是單洞雙線隧道加全貫通的平導(dǎo)方案，但該方案更貴。

2.隧道縱坡設(shè)置問題

（1）應(yīng)高位選線（如南昆線），可避免許多災(zāi)害。

（2）禁止在巖層交界面上選線，如福田車站上軟下硬，很難施工。

（3）富水地區(qū)必須采用人字坡，以利于防災(zāi)和排水。富水是指水量大于２臺(tái)抽水泵最大抽水量。

（4）鐵路進(jìn)城市應(yīng)按深埋選線，以減少對(duì)環(huán)境和運(yùn)營(yíng)的破壞。如采用明挖法施工，則會(huì)對(duì)周圍環(huán)境、運(yùn)營(yíng)安全影響很大；穿越城市交通路口，若采用蓋挖逆作法施工，則會(huì)嚴(yán)重影響城市交通和環(huán)境，而應(yīng)選用淺埋暗挖法。

3.隧道輔助導(dǎo)洞設(shè)置問題

（1）利用平導(dǎo)增設(shè)工作面，不設(shè)斜、豎井施工。此外，增設(shè)多條平導(dǎo)和橫洞，也是解決施工通風(fēng)問題的最好方案。如我國的終南山特長(zhǎng)隧道、瑞士的阿爾卑斯山隧道都是采用這種理念，沒有設(shè)斜、豎井。

（2）深層巖溶及富水地區(qū)，應(yīng)增設(shè)泄水洞并將其與原有大流量的溶洞相連，對(duì)高水壓進(jìn)行釋能減壓，以利施工、營(yíng)運(yùn)安全。

（3）采用平行雙洞射流通風(fēng)模式，可解決長(zhǎng)大隧道不設(shè)斜、豎井施工通風(fēng)難題。在采用無軌運(yùn)輸模式下，施工通風(fēng)堵頭可達(dá)１０ｋｍ以上。

（4）應(yīng)分施工標(biāo)段考慮施工通風(fēng)方式，不允許采用ＴＢＭ施工中以單條隧道為一個(gè)標(biāo)段的施工方法，人為造成單洞通風(fēng)困難。

4.支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

（1）初期支護(hù)是保證施工安全的關(guān)鍵，要有足夠的剛度和強(qiáng)度，以承受二次襯砌施作前施工期間的全部土壓力荷載。不計(jì)水壓力（以繞排降壓），不存在二次襯砌緊跟的規(guī)定。

（2）深埋隧道ＩＶ、Ｖ、ＶＩ級(jí)圍巖，按普式拱理論計(jì)算圍巖壓力；Ｉ～ＩＩＩ級(jí)圍巖，按２～２．５ｍ厚爆破松動(dòng)圈計(jì)算圍巖壓力。

（3）初期支護(hù)由噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼拱架、縱向連接系及鎖腳錨管組成，形成永久承載結(jié)構(gòu)，二次混凝土襯砌作為安全儲(chǔ)備。

（4）不同圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，由初期支護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，可加強(qiáng)或減弱。當(dāng)在開挖面后方５～６倍洞徑處，量測(cè)數(shù)據(jù)證明圍巖已穩(wěn)定時(shí)，方可進(jìn)行二次襯砌邊、頂?shù)幕炷凉嘧?。二次襯砌分三次施工：首先進(jìn)行底板和仰拱混凝土施工，距工作面長(zhǎng)度以不影響開挖所需的長(zhǎng)度為原則；其次進(jìn)行邊墻基礎(chǔ)混凝土襯砌，須遲后２～４倍洞徑底板和仰拱施工，目的是增加初期支護(hù)的安全系數(shù)；最后是采用模板臺(tái)車進(jìn)行邊墻、拱頂?shù)哪Ｖ炷烈r砌。

（5）二次襯砌作為安全儲(chǔ)備，從有利百年大計(jì)出發(fā)可不設(shè)鋼筋（當(dāng)斷面輪廓為小偏心受壓時(shí)），襯砌厚度一般定為３０～４０ｃｍ，不隨圍巖改變而改變。

（6）初期支護(hù)的設(shè)計(jì)。Ｉ～ＩＩＩ級(jí)圍巖可按ＩＩＩ級(jí)圍巖設(shè)計(jì)，有鋼拱架的地方可不設(shè)錨桿，而在接頭處設(shè)置鎖腳錨管；Ｖ級(jí)圍巖按ＶＩ級(jí)圍巖設(shè)計(jì)；ＩＩＩ級(jí)圍巖局部破碎段設(shè)置錨桿和鋼筋網(wǎng)，作為臨時(shí)加固的手段。因?yàn)殄^桿在設(shè)計(jì)計(jì)算中無法作為支護(hù)結(jié)構(gòu)來考慮，及時(shí)施作錨桿的時(shí)空效應(yīng)也很難實(shí)現(xiàn)。軟巖中隧道拱部不設(shè)系統(tǒng)錨桿原理如圖１所示。

圖１　軟巖中隧道拱部不計(jì)系統(tǒng)錨桿原理示意圖

B-平衡拱寬度（ｍ）；f-普氏系數(shù)；φ-圍巖摩擦角

在圍巖級(jí)別為ＩＶ級(jí)及以上的軟弱圍巖中，巖石抗壓強(qiáng)度低（f值亦?。?，隧道開挖形成的平衡拱（摩擦拱）高度h很大，拱部需要設(shè)計(jì)很長(zhǎng)的錨桿，才能夠深入穩(wěn)定圍巖中起到錨固作用。然而，這個(gè)尺度對(duì)于隧道施工而言過大，難以施工，并且還會(huì)帶來很大的安全風(fēng)險(xiǎn)。目前，３ｍ、４ｍ長(zhǎng)度的系統(tǒng)錨桿設(shè)計(jì)存在以下問題：①?zèng)]有錨固點(diǎn)，起不到錨固作用；②施工環(huán)境惡劣，作業(yè)不安全；③施作拱部錨桿時(shí)將產(chǎn)生對(duì)不穩(wěn)定圍巖的進(jìn)一步破壞，不利于保護(hù)圍巖承載能力。因此，在這種情況下不應(yīng)設(shè)計(jì)拱部錨桿。在工程實(shí)踐中建議，ＩＩＩ級(jí)圍巖可根據(jù)圍巖狀態(tài)現(xiàn)場(chǎng)確定錨桿，ＩＶ、Ｖ級(jí)圍巖不設(shè)計(jì)拱部系統(tǒng)錨桿，ＶＩ級(jí)及以下圍巖需進(jìn)行特殊支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（7）結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)。全隧道不設(shè)變形縫；防水隔離層設(shè)至邊墻底基礎(chǔ)上，不允許全包；隔離層背后設(shè)系統(tǒng)盲管，與兩側(cè)排水溝形成排水系統(tǒng)；取消止水帶和中部排水溝，施工縫處設(shè)置ＢＷ防水條。

（8）在二襯及防水板鋪設(shè)前應(yīng)完成初期支護(hù)及背后充填灌漿的作業(yè)，確保二次襯砌在初期支護(hù)無滲漏水的條件下施工。應(yīng)增設(shè)初期支護(hù)背后注漿的工序和費(fèi)用。

（9）高地應(yīng)力地段應(yīng)采用圓形輪廓及襯砌的結(jié)構(gòu)形式，這是高應(yīng)力區(qū)隧道設(shè)計(jì)最簡(jiǎn)單、高效的方法。

三、隧道及地下工程施工方法

在隧道修建方法中，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)用途、水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境要求、安全風(fēng)險(xiǎn)分析、成本投入、工程規(guī)模、我國國情等條件，以及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的不同，誕生出不同設(shè)計(jì)、施工特點(diǎn)的中國隧道及地下工程修建方法，其主要有鉆爆法、淺埋暗挖法、明挖法、掘進(jìn)機(jī)法、盾構(gòu)法、沉埋管段法和輔助工法。

（1）鉆爆法。該法是以鉆孔、裝藥、爆破為開挖手段，以圍巖—結(jié)構(gòu)共同作用為支護(hù)設(shè)計(jì)理論，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，以鉆爆開挖作業(yè)線、裝渣運(yùn)輸作業(yè)線、初期支護(hù)與防排水作業(yè)線、二次模筑襯砌作業(yè)線、輔助施工作業(yè)線為特點(diǎn)的重要、應(yīng)用極廣、首選的隧道施工方法。

（2）淺埋暗挖法。該法是針對(duì)隧道埋深淺，多在軟弱地層中穿過，環(huán)保要求高，施工難度大，強(qiáng)調(diào)保護(hù)、提高圍巖的自承能力，按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的“１８字方針”，采用復(fù)合式襯砌和中小型機(jī)械開挖，應(yīng)用多種輔助工法為特征的、重要的、首選施工方法。

（3）明挖法。該法以基坑開挖為特點(diǎn)，以支擋隧道側(cè)向壓力與基坑底部圍巖抗滑涌為支護(hù)設(shè)計(jì)理論，進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)作業(yè)、支撐體系作業(yè)、分層分段土方開挖作業(yè)，同時(shí)進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施作，回填覆蓋作業(yè)的常用且影響環(huán)境的一種施工方法。

（4）掘進(jìn)機(jī)法。該法以開敞式掘進(jìn)機(jī)破巖，開挖、支護(hù)過程為一體的自動(dòng)化為特征，以圍巖自承為主的支護(hù)設(shè)計(jì)理論和復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，適用于硬巖特長(zhǎng)隧道的施工方法。

（5）盾構(gòu)法。盾構(gòu)機(jī)是進(jìn)行流塑軟弱、不能自穩(wěn)圍巖的開挖支護(hù)機(jī)械，該法以高度自動(dòng)化為特征，以圍巖—支護(hù)共同作用為支護(hù)設(shè)計(jì)理論，適用于不穩(wěn)定地層的施工方法。該法適用于隧道長(zhǎng)度不小于６ｋｍ的隧道開挖，此條件下的開挖最經(jīng)濟(jì)合理。小于１～２ｋｍ的隧道，使用該法需反復(fù)拆裝、搬運(yùn)，對(duì)盾構(gòu)壽命和快速開挖不利。

（6）沉埋管段法。該法以預(yù)制的方法分段形成隧道主體結(jié)構(gòu)，以水下基槽開挖、浮運(yùn)、沉放、對(duì)接、回填及輔助作業(yè)為特征，是隧道施工安全性很高的方法，適用于水流平緩、基底軟弱的水下隧道施工。

（7）輔助工法。在各種施工方法中，為滿足安全、快速、環(huán)保等目的，而對(duì)軟弱圍巖和地下水進(jìn)行處理，保證圍巖穩(wěn)定的一系列技術(shù)方法。其應(yīng)用范圍涉及前面６種主要施工方法。每種施工方法都需要輔助工法配套，隧道才能安全優(yōu)質(zhì)建成。

四、主要施工方法要點(diǎn)

（一）鉆爆法

（1）洞門前不設(shè)路塹，必須早進(jìn)晚出，不破壞山體環(huán)境。

（2）全隧道不設(shè)變形縫，特殊地段設(shè)置誘導(dǎo)縫，８級(jí)地震區(qū)在洞口段４０～５０ｍ處設(shè)減震縫。

（3）必須重視巖溶地區(qū)的綜合地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，長(zhǎng)短結(jié)合以短為主，預(yù)報(bào)前方不小于３０ｍ的長(zhǎng)度范圍，橫向預(yù)報(bào)隧道周邊外１倍洞徑，作為工序列入。

（4）初期支護(hù)要強(qiáng)，承受部分水壓和全部土荷載，淺埋和海底隧道則承受全部水荷載和圍巖荷載，二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)備，應(yīng)優(yōu)化斷面輪廓滿足小偏心受壓要求，取消二次襯砌鋼筋，既節(jié)約，又能夠提高結(jié)構(gòu)百年壽命。

（5）采用網(wǎng)構(gòu)鋼拱架，取消型鋼拱架，靠近工作面的第一、二排鋼拱架不受力，由于受開挖面和隧洞拱效應(yīng)的作用，工字鋼背后的混凝土噴不上，易產(chǎn)生滲漏水，工字鋼寬度小于高度造成強(qiáng)度、剛迷瑨ド厝潡度、穩(wěn)定度不等，極易扭曲剝離。

（6）初期支護(hù)由鋼筋網(wǎng)、鋼拱架、噴混凝土組成，鋼拱架接頭連接處設(shè)鎖腳錨管（灌漿）。

（7）在軟弱地層中取消系統(tǒng)錨桿；頂部錨桿施作危險(xiǎn)，處于圍巖脫離區(qū)，不論地層軟硬，均應(yīng)取消。

（8）軟弱及有水地層應(yīng)采用潮噴混凝土，不提倡濕噴混凝土。

（9）應(yīng)采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式，初期支護(hù)和二次模筑襯砌之間必須設(shè)防水隔離層，防水板采用半包（仰拱不設(shè)防水板），不采用全包（全斷面設(shè)封閉的防水板），以保證二次襯砌不受水壓。采用無釘鋪設(shè)防水板，無紡布后部必須設(shè)置系統(tǒng)排水盲管，將水排入邊溝。

（10）取消中部排水溝。將水引入道床下的理念是錯(cuò)誤的，實(shí)踐證明，這樣做施工難度大，破壞圍巖嚴(yán)重，易堵塞，建成后翻漿冒泥，難維修，造成道床開裂，承載力下降。

（11）輔助坑道的設(shè)置，應(yīng)首先考慮設(shè)置平行導(dǎo)坑，反對(duì)多設(shè)斜、豎井的長(zhǎng)隧短打法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，平導(dǎo)可使正洞開挖速度提高２倍，而斜井施工速度是正洞的１／２，豎井施工速度是正洞施工速度的１／１０～３／１０。平導(dǎo)設(shè)置更有利于射流巷道施工通風(fēng)，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離隧道施工，堵頭施工采用無軌可實(shí)現(xiàn)大于或等于１０ｋｍ的通風(fēng)長(zhǎng)度。

（12）軟弱圍巖宜采用正臺(tái)階法施工，臺(tái)階長(zhǎng)度為１～１．５倍洞徑，摒棄長(zhǎng)、中、微臺(tái)階施工?？紤]圍巖穩(wěn)定及施工工藝可行，第一個(gè)上臺(tái)階高度以２．５ｍ為宜，小導(dǎo)管長(zhǎng)度為臺(tái)階高度加１ｍ。

（13）支護(hù)結(jié)構(gòu)施工順序應(yīng)遵循初期支護(hù)從上向下施作，二次模筑襯砌則從下向上施作。

（14）隧道宜近不宜聯(lián)。設(shè)計(jì)宜采用小間距隧道，兩隧道結(jié)構(gòu)外之間圍巖的夾層厚度可小到０．５ｍ左右。

（15）大斷面硬巖隧道宜采用小導(dǎo)洞超前爆破，可提高后部擴(kuò)大速度２倍以上，可減震３０％，取消預(yù)裂爆破。

（16）長(zhǎng)大雙洞隧道宜采用巷道式射流通風(fēng)技術(shù)，洞口壓入式通風(fēng)作為初期施工方案。

（17）堅(jiān)持動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工、動(dòng)態(tài)管理，設(shè)計(jì)人員應(yīng)尊重施工信息，及時(shí)修改設(shè)計(jì)。

（18）設(shè)計(jì)人員應(yīng)提高業(yè)務(wù)素質(zhì)，在設(shè)計(jì)上應(yīng)有新理念，采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備、新儀器進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)新，反對(duì)抄襲圖紙。

（19）要實(shí)事求是，確定合理工期，合理造價(jià)，合理施工方案，合理施工合同。

（20）要建立循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念，要有系統(tǒng)地下工程的理念，要有方便運(yùn)營(yíng)維修的理念，要有保護(hù)環(huán)境的理念。

（21）隧道頂部允許塌方空洞的存在，拱頂上方只需要有２ｍ厚的土層保護(hù)即可。

（22）從鉆爆法施工安全的要求出發(fā)，應(yīng)采用雙洞方案，分洞運(yùn)行。尤其在困難特殊地層，雙洞方案更利于避難、通風(fēng)和無軌運(yùn)輸。

（23）洞內(nèi)不宜設(shè)軌枕板道床，而應(yīng)采用整體道床或短軌枕整體道床。

（二）淺埋暗挖法

（1）根據(jù)地層情況、地面建筑物特點(diǎn)及機(jī)械配備情況，選擇對(duì)地層擾動(dòng)小，經(jīng)濟(jì)、快速的開挖方法。

若斷面大或地層較差，可采用經(jīng)濟(jì)合理的輔助工法和相應(yīng)的分部正臺(tái)階開挖法；若斷面小或地層較好，可用全斷面開挖法。

（2）應(yīng)重視輔助工法的選擇，當(dāng)?shù)貙虞^差、開挖面不能自穩(wěn)時(shí)，采取輔助施工措施后，仍應(yīng)優(yōu)先采用大斷面開挖法。

（3）應(yīng)選擇能適應(yīng)不同地層和不同斷面的快速開挖方法，為快速施工創(chuàng)造條件。設(shè)備投入量一般不少于工程造價(jià)的１０％～１５％。

（4）施工過程的監(jiān)控量測(cè)與反饋非常重要，必須作為重要的安全監(jiān)控措施，認(rèn)真推廣。

（5）工序安排要突出及時(shí)性，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“１８字方針”。

（6）提高職工素質(zhì)，組織綜合工班進(jìn)行作業(yè)，施工全過程應(yīng)嚴(yán)格紀(jì)律、嚴(yán)格工藝、嚴(yán)格管理。

（7）系統(tǒng)采用小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)，靠近工作面架設(shè)的第一、二排鋼拱架，是不受土體壓力的，壓力增長(zhǎng)速度小于網(wǎng)構(gòu)拱架噴混凝土后承載力的增長(zhǎng)速度，不存在工字鋼承載快于網(wǎng)格拱架的論點(diǎn)。

（8）設(shè)計(jì)采用“８”字形格柵拱架，做到在狓、狔兩個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)等強(qiáng)度、等剛度、等穩(wěn)定度，取代工字鋼。由加載破壞試驗(yàn)知，網(wǎng)格拱架噴射混凝土后承載力提高１０倍，工字鋼則提高４倍。

（9）開挖方法采用正臺(tái)階環(huán)形開挖留核心土，第一個(gè)臺(tái)階?。玻担砀撸?dǎo)管長(zhǎng)度應(yīng)是臺(tái)階高度加１ｍ。

（10）采用監(jiān)控量測(cè)技術(shù)控制地表下沉和防塌方是該法最可靠、最核心、最重要的組成內(nèi)容。

（11）突出快速施工，考慮時(shí)空效應(yīng)，做到４個(gè)及時(shí)，即及時(shí)支護(hù)、及時(shí)量測(cè)、及時(shí)反饋、及時(shí)修正。

（12）采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)由噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、網(wǎng)構(gòu)鋼拱架組成。鋼拱架連接處設(shè)索腳錨管與鋼拱架焊接，形成初期支護(hù)。設(shè)鋼拱架的地段一般不設(shè)錨桿。

（13）淺埋暗挖法“１８字方針”是施工的原則和要點(diǎn)的精辟總結(jié)，即管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)。

（14）二次模筑施作時(shí)間必須在初期支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定后方可進(jìn)行，通過量測(cè)發(fā)現(xiàn)，不能收斂時(shí)必須采用輔助工法和加強(qiáng)初期支護(hù)法，穩(wěn)定一次結(jié)構(gòu)。不允許二次模筑襯砌緊跟。

（15）必須遵循信息化反饋設(shè)計(jì)、信息化施工、信息化動(dòng)態(tài)原理。

（16）在有水、不穩(wěn)定地層中應(yīng)用淺埋暗挖法時(shí)，要采用以注漿堵水為主，以降水為輔的原則。采用劈裂注漿加固和堵?。福埃サ乃矗档簦玻埃サ纳倭苛严端?，以達(dá)到減少地表下沉的目的。

（17）選擇適宜的輔助施工工法。常用的輔助施工工法有環(huán)形開挖留核心土、噴射混凝土封閉開挖工作面、超前錨桿、超前小導(dǎo)管支護(hù)、超前小導(dǎo)管周邊注漿支護(hù)、設(shè)置上臺(tái)階臨時(shí)仰拱、跟蹤注漿加固地層、水平旋噴超前支護(hù)、洞內(nèi)真空泵降水、洞內(nèi)超前降排水、洞內(nèi)外深井泵降水、地面高壓旋噴加固、先注漿后凍結(jié)法。

（18）大跨施工應(yīng)選擇變大跨為小跨的施工方法，如ＣＤ法、雙ＣＤ法、柱洞法、中洞法、側(cè)洞法等，禁止大跨中部拉槽施工。

（19）長(zhǎng)管棚的直徑要和地層剛度相匹配，當(dāng)其直徑超過１５０ｍｍ時(shí)，設(shè)置長(zhǎng)管棚對(duì)控制地表下沉的作用很小。

（20）軟弱地層有水地段，隧道宜近不宜聯(lián)，雙聯(lián)拱、多聯(lián)拱結(jié)構(gòu)盡量少用。

（三）明挖法

（1）做好地下水的處理。以堵為主造價(jià)高、以排為主影響環(huán)境，要因地制宜，排、堵結(jié)合，綜合考慮。

（2）合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型、設(shè)計(jì)參數(shù)及入土深度，這是確?；影踩┕さ闹匾獌?nèi)容。

（3）合理選擇支撐體系，當(dāng)基坑寬度大于２０ｍ時(shí)，盡量不設(shè)中間柱，同時(shí)第一道橫撐應(yīng)優(yōu)先考慮采用混凝土支撐；在橫撐支點(diǎn)部位應(yīng)采用“八”字形斜撐，以提高水平橫撐的穩(wěn)定性，該支撐可實(shí)現(xiàn)４０ｍ左右寬基坑中不設(shè)中間柱；在有震動(dòng)荷載影響及特殊凈空要求時(shí)，應(yīng)開發(fā)應(yīng)用新型抗震錨索及可拆除錨索。

（4）重視基坑開挖與支護(hù)時(shí)空效應(yīng)問題。合理進(jìn)行開挖、橫撐支護(hù)、結(jié)構(gòu)三維空間尺度選擇，縮短開挖和支護(hù)時(shí)間，減小時(shí)空效應(yīng)對(duì)基坑穩(wěn)定性的影響，分層、結(jié)構(gòu)底板分段長(zhǎng)度應(yīng)隨地層好壞而改變。

（5）重視對(duì)基坑周邊地面及地中構(gòu)筑物的保護(hù)，對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)基坑段地面動(dòng)、靜荷載實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警動(dòng)態(tài)信息化管理，嚴(yán)防發(fā)生事故。

（6）重視軟巖基坑底部圍巖加固，提高基底圍巖的承載力。

（7）結(jié)構(gòu)底板施工應(yīng)緊跟開挖面，及時(shí)分段開挖，分段施作底板，以穩(wěn)定基坑。

（8）開展信息化設(shè)計(jì)與施工，以監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工。

（9）基坑外四周寬度應(yīng)大于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度，施工期間不允許有動(dòng)載車輛在該范圍內(nèi)運(yùn)行，防止重大垮塌事件發(fā)生。

（四）掘進(jìn)機(jī)法

（1）ＴＢＭ施工方法，機(jī)械購置、運(yùn)輸、組裝、解體等費(fèi)用高，機(jī)械設(shè)計(jì)制造時(shí)間長(zhǎng)，初期投資高，因此很難用于短隧道；施工途中不能改變開挖直徑，不適用于變截面和異形斷面的地下工程開挖；對(duì)地質(zhì)的適應(yīng)性較差，多用于硬質(zhì)、單一巖性圍巖工程。對(duì)軟弱圍巖還存在不少問題；對(duì)硬巖，當(dāng)強(qiáng)度超過２００ＭＰａ后，刀具成本急劇增加，開挖速度也降低。選擇ＴＢＭ施工方法時(shí)應(yīng)考慮以上這些因素。

（2）ＴＢＭ的選用條件是隧道連續(xù)掘進(jìn)長(zhǎng)度應(yīng)大于２０ｋｍ，短于６～１０ｋｍ長(zhǎng)的隧道掘進(jìn)是不合理選擇。

（3）ＴＢＭ直徑選擇不宜太大，從造價(jià)、運(yùn)輸、用電量、機(jī)械可靠度等因素考慮，直徑應(yīng)小于１２ｍ。小直徑ＴＢＭ（≤５ｍ）超前施工，后部鉆爆法擴(kuò)大是最經(jīng)濟(jì)、快速的施工方法，月單口掘進(jìn)可大于６００ｍ。

（4）在ＴＢＭ施工中，采用護(hù)盾式ＴＢＭ時(shí)，是利用管片的反力來推進(jìn)，當(dāng)?shù)貙哟嬖谳^大地壓時(shí)，尤其在軟弱破碎地層，將導(dǎo)致掘進(jìn)刀盤和盾殼被卡住而無法脫困，因此應(yīng)充分考慮地壓的作用。

從目前的技術(shù)水平看，在斷層破碎帶、軟弱泥巖及膨脹性地質(zhì)中，地壓作用很大，掌子面難以自穩(wěn)的情況下，采用護(hù)盾式ＴＢＭ法施工是極為困難的，工程失敗的實(shí)例很多。由于該機(jī)型長(zhǎng)徑比大于１，調(diào)節(jié)掘進(jìn)方向困難，及時(shí)支護(hù)做不到，后部管片造價(jià)高，機(jī)型比開敞式貴３０％，經(jīng)常出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。為此，建議不采用護(hù)盾式ＴＢＭ。

（5）工程實(shí)踐證明，開敞式ＴＢＭ最適于軟、硬圍巖。它不怕地層變化，調(diào)方向容易，后部采用經(jīng)濟(jì)、支護(hù)參數(shù)調(diào)節(jié)靈活的噴網(wǎng)鋼拱架襯砌，能做到及時(shí)支護(hù)，不會(huì)卡死，經(jīng)濟(jì)適用。建議采用開敞式機(jī)型。

（6）ＴＢＭ開挖時(shí)，刀具的磨耗問題是永遠(yuǎn)存在的。在巖石單軸抗壓強(qiáng)度大于１００ＭＰａ的地質(zhì)條件下，刀具的消耗很大，在經(jīng)濟(jì)上不太有利。對(duì)于局部抗壓強(qiáng)度超過３００ＭＰａ的超硬巖，刀具和刀盤的消耗過大，不經(jīng)濟(jì)；適合的強(qiáng)度約在５０～１５０ＭＰａ最快。大于１５０ＭＰａ的巖石地段，可用鉆爆法施工，ＴＢＭ穿過的混合方法。

（7）節(jié)理、層理、片理對(duì)ＴＢＭ開挖效率影響極大。裂隙適度發(fā)育的巖層，即使抗壓強(qiáng)度大，也能進(jìn)行有效率的開挖。

（8）由于ＴＢＭ是集機(jī)、電、液于一體的高度機(jī)械化設(shè)備，要求技術(shù)、維修、管理人員各方面的素質(zhì)要高。

（五）盾構(gòu)法

（1）盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵。

盾構(gòu)法施工的關(guān)鍵是盾構(gòu)機(jī)的選型，主要考慮地質(zhì)條件、地下水壓狀況、周邊環(huán)境及場(chǎng)地條件等，以確定盾構(gòu)對(duì)地層的適應(yīng)性，還應(yīng)考慮連續(xù)掘進(jìn)長(zhǎng)度是否不小于６ｋｍ；盾構(gòu)刀盤設(shè)計(jì)是合理掘進(jìn)的重要條件。

（2）盾構(gòu)分類。

盾構(gòu)分為無刀盤和有刀盤兩大類。

無刀盤盾構(gòu)稱為開敞式簡(jiǎn)易盾構(gòu)，人可以站在平臺(tái)上采用小型機(jī)具或人工進(jìn)行地層開挖。根據(jù)網(wǎng)格形態(tài)不同，可將其分為開敞網(wǎng)格式盾構(gòu)、開敞正臺(tái)盾構(gòu)、ＣＤ開敞格柵式盾構(gòu)、雙ＣＤ開敞格柵式盾構(gòu)、插刀式盾構(gòu)等。

有刀盤盾構(gòu)則是安裝了具有隧道掘進(jìn)功能的刀盤，機(jī)械化程度和造價(jià)更高的一類盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)其穩(wěn)定工作面方式的不同，分為土壓平衡式盾構(gòu)、泥水平衡式盾構(gòu)、泥水加局部氣壓平衡式盾構(gòu)。

（3）盾構(gòu)類型的選擇。

無刀盤盾構(gòu)適用于：①無水或少水地層的隧道，地層自穩(wěn)性較好；②降水后地表下沉不大的砂卵石地層、黃土地層。無刀盤盾構(gòu)具有性價(jià)比好，易國產(chǎn)化，造價(jià)比有刀盤便宜一半以上的特點(diǎn)；各種輔助工法易于配合應(yīng)用，可以適應(yīng)北方不同地層和穿越各種地下障礙物的超前處理。

有刀盤盾構(gòu)又分為盤形刀盤和輻條式刀盤兩種。盤形刀盤適用于中硬巖有水的隧道，土壓力、泥水壓力僅部分穩(wěn)定工作面；輻條式刀盤適用于有水軟弱地層。土壓、泥水壓易平衡工作面，對(duì)刀盤刀具的磨耗也小，應(yīng)優(yōu)先采用輻條式。

（4）平衡式盾構(gòu)施工要點(diǎn)。

①在軟、稠的黏質(zhì)粉土和粉砂的土層，最適合使用土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)。根據(jù)土層的稠度，有時(shí)不需要水或只需要加很少量的水和泡沫劑。通過刀盤旋轉(zhuǎn)在開挖室內(nèi)的攪拌，使十分黏稠的土層變成塑性好的泥團(tuán)，以利于平衡工作面和螺旋輸送機(jī)出渣。

②大塊（大于２０ｃｍ的塊石）砂卵石地層不適用泥水加壓式盾構(gòu)。

③泥水加壓平衡盾構(gòu)對(duì)于不穩(wěn)定的軟弱地層或地下水位高，含水砂層、沖積層、洪積層等流動(dòng)性高的土質(zhì)，使用效果較好。泥水加壓盾構(gòu)具有土層適應(yīng)性強(qiáng)、對(duì)周圍土體影響小、地面沉降小、施工機(jī)械化程度高、刀頭磨損小、適應(yīng)長(zhǎng)距離推進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，在砂層中進(jìn)行大斷面、長(zhǎng)距離推進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，用泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)效果較好，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離不換刀或少換刀，快速掘進(jìn)的要求。

④泥水加壓盾構(gòu)存在盾尾漏水、難以確認(rèn)開挖面狀態(tài)，還需要較大的泥水處理場(chǎng)地、造價(jià)高等缺點(diǎn)。

⑤盾構(gòu)機(jī)連續(xù)掘進(jìn)應(yīng)不小于６ｋｍ。短距離掘進(jìn)時(shí)，拆吊對(duì)工程造價(jià)、盾構(gòu)機(jī)效率的影響很大。

⑥水下隧道在軟弱地層宜采用氣墊式泥水盾構(gòu)，安全、操作風(fēng)險(xiǎn)小。

（5）水底公路隧道盾構(gòu)直徑的確定。

通過技術(shù)研究與經(jīng)濟(jì)性對(duì)比，結(jié)合我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力與國情，提出以下看法：

①雙向４車道直徑１１．４ｍ左右的盾構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)小、經(jīng)濟(jì)（約合人民幣１．３億元／臺(tái)）。國內(nèi)外成功的水底公路隧道盾構(gòu)直徑多在１２ｍ左右。實(shí)踐證明，該直徑的盾構(gòu)在制造、施工及運(yùn)營(yíng)方面的風(fēng)險(xiǎn)較小，較經(jīng)濟(jì)。

②雙向６車道直徑１５ｍ左右的盾構(gòu)在制造、組裝、調(diào)試、運(yùn)輸?shù)确矫娴娘L(fēng)險(xiǎn)較大，制造成本很高，價(jià)格昂貴（約合人民幣３～３．５億元／臺(tái)）。

大直徑盾構(gòu)掘進(jìn)壓力平衡操作不易控制，施工風(fēng)險(xiǎn)大，且采用大直徑盾構(gòu)需加大埋深，縱坡較長(zhǎng)，上部空間浪費(fèi)很大，另想別用，很困難。

（6）盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)、制造必須以工程為依托，以施工單位為主體，機(jī)械制造必須符合工程特點(diǎn)，簡(jiǎn)單、可靠、適用、經(jīng)濟(jì)。

（7）盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)的基本目標(biāo)，是防止破除洞門過程中的地層失穩(wěn)及防止地下水噴涌，因此考慮地層、地下水、盾構(gòu)類型、覆土厚度、作業(yè)環(huán)境、洞門密封等條件來選擇盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)方法，尤其應(yīng)重視進(jìn)、出豎井前的地層加固和地層與豎井間的堵水注漿質(zhì)量。

（8）盾構(gòu)掘進(jìn)過程中應(yīng)做到“三有序、三平衡、三平穩(wěn)”，即施工組織管理有序、機(jī)械保養(yǎng)有序、信息管理有序，泥水壓力平衡、注漿壓力平衡、注漿量與進(jìn)尺平衡，盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)平穩(wěn)、管片拼裝平穩(wěn)、推進(jìn)速度平穩(wěn)。

（9）為確保盾構(gòu)法隧道的耐久性與降低施工、運(yùn)營(yíng)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)，一般應(yīng)在管片襯砌內(nèi)增加二次襯砌。盾構(gòu)法隧道設(shè)計(jì)壽命周期一般為１００年。根據(jù)日本的研究成果，管片保護(hù)層厚度應(yīng)大于５～７ｃｍ，而且管片接縫防水壽命周期一般不超過４０年，同時(shí)考慮管片襯砌結(jié)構(gòu)為非穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，當(dāng)軟土地層失去局部抗力時(shí)會(huì)引起整體隧道失穩(wěn)與破壞。基于以上因素考慮，從工程百年大計(jì)出發(fā)，應(yīng)該增加二次混凝土襯砌，最少應(yīng)預(yù)留增加二次襯砌的空間，為以后隧道補(bǔ)強(qiáng)提供有利條件。目前，地鐵結(jié)構(gòu)所采用的盾構(gòu)直徑應(yīng)增大０．６ｍ，以確保二次襯砌的空間。

（六）沉埋管段法

在我國沉埋隧道的工程實(shí)踐中，大量使用的是鋼筋混凝土沉管法。對(duì)于該法，一些值得關(guān)注的問題如下。

（1）施工期沉管的抗浮系數(shù)不宜小于１．０５。沉管的抗浮與起浮是一對(duì)矛盾，處理不好將導(dǎo)致事故，國內(nèi)外均有這方面的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。過小的取值將可能招致沉管在施工中復(fù)?。ǔ凉苌细。┑陌踩珕栴}。

只有當(dāng)沉埋管段的重力大于浮力時(shí)，沉管才能下沉。一般沉管重力應(yīng)大于浮力的１０％。沉管真正壓在地基上的荷載不大，這也是沉管法可以在較軟弱地基上修建的原因，但要考慮液化的可能，不宜放在粉細(xì)砂層上。

（2）在有巖石基層的地層，不宜采用沉埋管段法。因水下爆破開挖基槽難度較大，造價(jià)很高，工期也不可控。

（3）鋼筋混凝土沉埋管段的制作，是該法的關(guān)鍵技術(shù)難題。為從工藝方法上確保整個(gè)管段在施工、沉放、運(yùn)營(yíng)各階段不滲、不漏、不裂、均質(zhì)、耐久，則需要認(rèn)真確定施工分段、流程、后澆帶、底板鋼筋混凝土是否采用鋼板加截釘?shù)幕旌辖Y(jié)構(gòu)，以消除０．１５～０．２ｍｍ的裂縫存在。

（4）管段安裝正確后，從底板向基底地層，認(rèn)真做好基坑回填和注漿，確保管段下部沒有空洞。

（5）管段之間的防水接頭，應(yīng)考慮采用剛?cè)峤宇^，最終接頭也稱合攏接頭，宜設(shè)在岸邊或豎井壁連接處。

（6）管段之間的連接，管段和豎井的連接，以及管段內(nèi)新增的壓重、車輛荷載、管頂和管側(cè)的回填重量等，所產(chǎn)生的縱向沉降曲線，應(yīng)進(jìn)行量測(cè)和調(diào)整到運(yùn)營(yíng)條件要求的程度。實(shí)施中，可通過基底注漿孔進(jìn)行基底回填注漿，實(shí)現(xiàn)整條沉管的受力均勻和整體穩(wěn)定。

（7）合理確定隧址處的地震烈度。地震烈度的確定是沉管隧道結(jié)構(gòu)地震荷載計(jì)算的依據(jù)。地震烈度如何科學(xué)地確定，需要認(rèn)真研究。目前，有的地區(qū)依據(jù)一千多年來的實(shí)際觀察記錄中的最大值，作為未來１００年的烈度計(jì)算值是否合理，是否有必要在設(shè)計(jì)荷載上層層加碼，值得商榷。

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