隧道工程
1B414010  掌握隧道工程基础知识
1B414011  隧道组成
(1)种类：隧道通常指用作地下通道的工程建筑物，一般可分为两大类，一类是修建在岩层中的，称为岩石隧道；一类是修建在土层中的，称为软土隧道。岩石隧又称山岭隧道；软土隧道常常修建在水底和城市立交，故称为水底隧道和城市道路隧道。埋置较浅的隧道，一般采用明挖法施工，埋置较深的隧道则多采用暗挖法施工。
(2)组成：隧道通常需要修建主体建筑物和附属建筑物。前者包括洞身衬砌和洞门，后者包括通风、照明、防排水、安全设备等。洞身衬砌的作用是承受围岩压力，结构自重及其他荷载，防止围岩风化，崩塌和洞内的防水、防潮等。洞门的主要作用是防止洞口坍方落石、保持仰坡和边坡的稳定。通风照明、防排水、安全设备等的作用是确保行车安全、舒适。
1B414012  围岩分类
(1)道路隧道是道路穿越山岭修建的工程结构物，它与周围的岩(土)体(一般简称为围岩)有密切关系，相互影响、相互作用。不同的围岩在修建隧道时会有不同的地质现象会表现出不同的稳定性。
(2)分类中主要考虑下述三个分类指标：
1)坑道围岩的结构特征和完整状态，
    2)岩石的物理力学性质，在分类中主要是岩石单轴饱和极限强度Rb较有意义，以Rb＝30MPa作为软、硬岩的分界指标，Rb<5MPa的岩(土)体属于半岩质，或略具有结构强度的土体；
    3)地下水的影响。分类中采用了“遇水降级”的经验处理方法，即视围岩性质、地下水性质及大小、流通条件、浸润情，况等考虑，将围岩类别适当降级
(3)道路隧道根据《公路隧道设计规范》(JTJ 026—1990)中围岩分类方法，可分为6类进行工程设计。
1B414013  隧道施工的主要技术
 (1)盾构法
    1)盾构法是指用暗挖法掘进并使用装配式被覆结构构筑隧道的一种方法。用这种方法构筑隧道时，掘进作业是在盾壳的保护下进行的，盾壳的前部有刃口及切削设备，盾尾有拼装装配式管片衬砌结构的起重设备及密封件。这种方法特别适宜于在软土地层中构筑隧道，因此在构筑城市隧道或水下隧道时常用此种方法。
    2)盾构法按照挖掘方式及构造类型归纳见表1B414012。
(2)新奥法   
    1)施工顺序：当开挖面稳定时，施工顺序是开挖一柔性衬砌—施工量测(位移、应力等量测)一防水层一第二次衬砌。当开挖面不稳定时，施工顺序是开挖弧形导坑一第一次柔性衬砌(拱)一开挖核心及侧壁—第一次柔性衬砌(边墙)一开挖仰拱部分并修筑仰拱一施工量测(位移、应力等量测)一防水层一第二次衬砌。
坑道开挖后，在岩体松散破坏之前，及时修筑一层柔性薄壁衬砌(第一次衬砌)，通过施工中的量测监视，确定围岩变形稳定之后，修筑防水层及第二次衬砌，此即为复合衬砌施工方法(新奥法)。
2)该法特点：
    ①支护为联合型复合衬砌，支护作业分两步，坑道开挖后迅速修筑早期柔性支护，用以岩体初期变形，这种变形在初期发展较快，经量测确定围岩充分稳定后，修筑防水层及第二次衬砌；
    ②第一次柔性支护与围岩共同工作，并允许有限制的变形，防止产生强大的松散土压，第二次衬砌基本上是不承载的；
    ③如设锚杆则可提高原岩体的岩体强度；   
    ④以施工量测信息控制施工程序，并根据量测信息检验、修改和完善支护体系的设计。
    (3)矿山法
    1)漏斗棚架法
    该法常用于围岩较稳定的坑道施工，一般适用于Ⅵ～Ⅳ类围岩石质隧道。该法将断面分成若干部分进行开挖，工作面拉开，可容纳较多人员同时施工，适合于工作面小和空间窄小的地下施工、且无大型机具的情况。
    该法衬砌施工是先墙后拱，因此衬砌质量较好。施工中对于个别岩块松动，因有棚架，可便于架设临时支护。工作面拉开距离长，虽对配备劳力有利，但围岩暴露时间过长，对施工安全不利。
    2)反台阶法
    该法由棚架漏斗法发展而来。当坑道开挖后，围岩稳定，不需要临时支护，如Ⅵ、V类围岩，且无大型装渣等施工机具时，可采用该法。因道路隧道跨度较大，漏斗棚架需大量木材、钢材。该法施工既能使工序减少、施工干扰少、下部断面可一次挖至设计宽度、空间大、便于出渣运输和布置管线，又能节省大量材料。
    3)正台阶法
    当围岩稳定性较好，开挖后不需或仅需局部临时支护的坑道，且有能力较强的装渣出渣机具设备，可使用正台阶法施工。施工顺序为先挖上部弧形断面(高一般为2．0～4．0m)，然后开挖下部分，下部分亦分若干个台阶，装渣机械有足够能力时，因尽量减少分层，以一次开挖为宜，这可使开挖面平整，便于爆破，减少翻渣工作量。
    该法工序少，干扰少，爆破效果好。但在围岩条件变化太大时而需变换为其他施工方法时，则比较困难。
    4)全断面开挖法
在围岩稳定、完整，开挖后不需要有临时支护，施工有大型机具设备的情况下，可采用全断面开挖法。该法的特点是：工序简单，断面一次挖成，能够较好地发挥深眼爆破的优越性，提高钻爆效果；各工序干扰少，空间大，便于大型机具设备的应用；各种管线铺设便利并较少被爆破损坏，运输、通风、排水等条件均较有利；便于施工组织和施工管理。但是由于运用大型机具，需要相应的施工便道、组装场地、检修设备、足够的能源，因此该法的应用往往受到条件限制。而且隧道较长，地质情况多变时，交换施工方法需要较长时间。该法一般适用于V、Ⅵ类围岩的石质隧道施工。
    5)上下导坑先拱后墙法   
    该法最大的优点是施工安全。设两个导坑，运输、通风、排水、管线路布置都易解决，能拉开工作面，便于使用小型机具。遇地质条件变化，变换施工方法较易。但马口开挖影响进度，并使衬砌质量低，整体性差，边墙与拱脚处封口不易密实。该法工序多、干扰大、施工管理不便，两个导坑也增加开挖费用。该法适用于Ⅵ、Ⅲ类围岩的石质或土质的道路隧道施工。
    6)下导坑先导后墙法   
又称为蘑菇开挖法。后面步骤与上下导坑先拱后墙法相同。由于介于漏斗棚架法和上下导坑先拱后墙法之间，故有漏斗棚架法出渣的优点，也具有上下导坑先拱后墙法安全的优点。不过该法消耗木材钢轨较多，架易爆破受损，挖马口还影响施工进度，衬砌的整体性也差。该法适用于Ⅳ、V类围岩的道路隧道施工。
    7)品字形导坑先拱后墙法
    在下部两侧开挖下导坑，顶部布置上导坑，呈品字形。上导坑沿两帮扩大，挖完拱部围岩后既砌拱圈，然后向下挖出拱圈部分，修筑边墙衬砌，最后开挖核心，在开挖之前，它可作为临时支护的基础。   
    该法工作面较多，施工干扰少，保留核心有利于支撑和施工安全，进度也较快；但有三个导坑，造价较高，衬砌整体性能也差，变换施工方法较难。该法适用于V～Ⅲ类围岩石质道路隧道施工。
    8)侧壁导坑法       
    断面下部两侧开挖导坑，挖后即灌注边墙下部，达到强度要求后再开挖上面第二层导坑，接着灌注边墙上部。待两侧边墙修筑好后，在开挖上导坑，并沿两帮扩大，核心部分暂时保留，待砌筑拱圈之后，最后挖除核心，并砌筑仰拱。
此法安全可靠，坑道暴露时间短，开挖面小，对围岩扰动少，留核心土能使支撑材料节省并较可靠。衬砌先墙后拱，质量较好。但施工进度慢，导坑多造价高，通风排水困难。此法适用于I、Ⅱ类围岩土质道路隧道。
例：围岩分类中，主要考虑的分类指标不包括（ ）
A 地下水的影响
B 岩石的物理力学性质
C岩石的化学力学性质
D 坑道围岩的结构特征和完整状态
答案：C