廣西謝家峒隧道：隧道的施工概述

謝家洞隧道指出，隧道施工是指隧道和地下隧道的施工方法、施工技術和施工管理的總稱。隧道施工過程通常包括：在地層內挖出土石，形成符合設計部分的地下空間，進行必要的支護和襯砌，控制隧道圍巖的變形，確保隧道施工安全和長期安全使用。

一、隧道施工特點

(一)隱蔽性大

盡可能準確地掌握巖層性質、巖體強度、完整性、地應力場、自穩定性、地下水狀態、有害氣體、地溫等數據，并根據這些原材料初步選擇合適的施工方法，確定相應的施工措施和配套的施工機具。

(二)作業循環性強

一般地下結構為縱長，施工嚴格按一定順序循環。例如，鉆井爆炸法開挖是按照鉆井、裝載、爆破、通風、渣的循環，一步一步地循環開挖，直到隧道較終通過。這種循環是地下施工色的一點，也是我們組織施工的基本原則。

(三)作業空間有限

地下結構通常建在一定深度的地下，結構的尺寸受到極大的限制，這決定了施工空間的幾何尺寸和形狀，并在有限的空間內進行施工。在特殊情況下，應增加豎井、斜井、水平孔等輔助工程，以增加工作面，加快隧道施工速度。此時，必須加強測量導線的控制，以確保各部分工程的順利通過。

(四)綜合作業

地下施工由開挖、支護、渣運輸、通風除塵、防水排水、供電、供風、供水等多種作業組成。這就要求我們有良好的施工管理和施工組織經驗，使項目能夠有序、快速地進行。

(五)施工過程動態

施工過程中的機械狀態發生了變化，圍巖的物理機械性質也發生了變化。地下結構的機械狀態非常復雜，目前還有許多不清楚的地方。從機械的角度來看，施工過程是控制和調整機械狀態變化的過程，施工技術是控制和調整機械狀態的手段和方法。理解這一點非常重要。

(六)作業環境差

地下施工的工作環境相對較差，黑暗、潮濕、粉塵較多，地質條件惡劣，存在安全問題。必須采取人工通風、照明、防塵、消聲、隔音、排水等有效措施，使施工現場符合施工衛生條件，有足夠的安全保護措施，確保施工人員的健康，提高勞動生產率。

(7)操作風險大

風險與隱蔽性有關，施工人員必須始終注意隧道施工的風險。特別是在不良地質條件下，應具有風險意識和應變意識，并及時評估隧道工作面頂板巖石的穩定性。

(八)氣候影響小

隧道施工不得受晝夜變化、季節變化、氣候變化等自然條件變化的影響，高原凍土地區的施工應考慮氣候的影響。混凝土為-5℃以下強度會受到很大影響。

二、隧道施工方法的選擇

在隧道工程發展的歷史上，礦山法一直占據主導地位，但近一個多世紀以來，其他隧道施工方法已經出現，并得到了相當大的發展。隧道施工方法可概括為：礦山法、開挖法、盾構法、挖掘機法、沉管法、頂進法等。

礦山法因較早用于礦石開采而得名，包括上述傳統方法和新奧法。在這種方法中，鉆孔爆破在大多數情況下都需要挖掘，因此也被稱為鉆孔爆破法。有時，為了強調新奧法和傳統礦法的區別，新奧法從礦法中分離出來。

施工方法的選擇主要基于工程地質和水文地質條件，結合隧道截面尺寸、長度、襯砌類型、隧道使用功能和施工技術水平。所選的施工方法也應反映先進的技術、合理的經濟、安全的應用。根據隧道穿越地層的不同情況和當前隧道施工方法的發展，隧道施工方法可分為以下方法：

隧道施工技術主要研究解決上述各種隧道施工方法所需的技術方案和措施（如開挖、開挖、支護、襯砌施工方案和措施）；隧道穿過特殊地質段（如膨脹土、黃土、溶洞、流沙、高溫、氣體、凍土地層等）；隧道施工過程中的通風、防塵、風、水、電作業。

隧道施工管理：主要解決施工組織設計（如施工方案選擇、施工技術措施、現場布置、進度控制、材料供應、勞動力、機具安排等）的技術管理、計劃管理、質量管理、經濟管理、安全管理等問題。

隧道施工與工程實踐密切相關，理論與生產實踐應緊密結合。必須指出的是，由于地質勘探的局限性和地質條件的復雜性和多變性，隧道施工過程中經常會遇到突然變化的地質條件、事故（如坍塌、洪水等），必須改變原有的施工方案、施工技術措施和施工進度計劃。因此，為了正確處理隧道施工中遇到的各種實際問題，必須學會結合工程實踐經驗，掌握綜合運用這些知識的能力。

三、山嶺隧道常規施工方法

山地隧道的常規施工方法是礦山法（以礦山隧道較早的應用命名）。在礦山法施工中，大多數采用鉆孔爆破進行開挖，也稱為鉆孔爆破法。

礦山法又分為傳統礦山法和新奧法。

(一)傳統礦山法

在長期的施工實踐中，人們發展了傳統的礦山法。以木材或鋼構件為臨時支撐，隧道開挖成型后，臨時支撐逐漸更換，而不是以整體厚襯砌為永久支撐。目前很少使用木構件支撐。鋼構件支撐具有耐久性好、適應隧道形狀等優點，施工時不能更換，更安全。 鋼構件支撐類似于地面的荷載-結構力學系統。作為維持隧道穩定的措施，它直觀有效，易于施工人員理解和掌握。因此，該方法被應用于該方法

(二)新奧法

隨著隧道工程理論和施工工藝的不斷發展，人們逐漸深刻認識到隧道是圍巖和支護體系，應充分保護圍巖，發揮圍巖本身的承載能力，保持圍巖的穩定性。隧道的設計和施工與隧道的圍巖條件密切相關。只有充分掌握隧道的圍巖條件，才能有合理的隧道設計和施工。

因此，20世紀50年代，奧地利學者拉勃塞維茲提出了新奧法的概念，即新奧地利隧道施工方法的縮寫，原文是：New Austrian Tunneling Method”,簡寫為NATM。

新奧法以現有隧道工程經驗和巖體力學理論為基礎，將錨桿與噴射混凝土結合作為支撐手段，充分發揮圍巖的自承能力，通過監測反饋信息調整支撐參數，更好地控制圍巖的變形。該施工方法在20世紀60年代獲得專利權，并正式命名為新奧法（NATM）。隨后，新奧法在歐洲、美國和日本的隧道和地下工程中發展迅速，成為現代隧道工程的新技術標志之一。

目前，新奧法已成為在弱破碎巖體中修建隧道的基本方法，技術經濟效益顯著。

與傳統的礦山法相比，新奧法不僅手段不同，而且對圍巖有更深入的了解，在支撐結構設計理念上與傳統的礦山法有很大的不同，是對隧道和地下工程理解和理解的深化。

新奧法不能簡單地被視為一種施工方法或支撐方法，也不應片面地理解為：僅錨噴支護就是新奧法。事實上，錨噴支護并不能完全表達新奧法的意義。新奧法是貫穿隧道工程整個過程的基本指導思想和基本原則，包括隧道工程設計和隧道工程施工。

新奧法是以維護和利用圍巖自承能力為基礎，以錨噴支撐為主要支撐手段，及時支撐和控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支撐系統的一部分，及時正確地指導隧道和地下工程設計和施工的方法和基本原則。

四、新奧法施工程序及施工原則

(一)新奧法施工程序

根據規模、地質條件、安全要求和施工方法，充分利用現場監測和測量信息指導施工，嚴格按照施工程序進行，不得省略。

新奧法的特點之一是利用現場監測和測量信息指導施工，即預測、預測和反饋隧道施工中的測量數據和開挖面的地質觀察。根據建立的測量，合理調整隧道施工方法（包括特殊輔助施工方法）、截面開挖步驟和順序、初始支護參數，確保施工安全、隧道圍巖穩定、工程質量和支護結構經濟。

（二） 新奧法施工基本原則

根據我國隧道采用新奧法施工的經驗，隧道施工采用的基本原則可概括為擾動少、噴錨早、測量頻繁、封閉緊密 十二字政策。

（1） 少擾動

具體來說，在隧道開挖過程中，必須嚴格控制，盡量減少圍巖的擾動次數、強度、持續時間和范圍，使開挖坑符合成型要求。因此，如果可以采用機械開挖，則無需鉆孔開挖。鉆爆法開挖時，必須先進行鉆爆設計，嚴格控制爆破，盡量采用大截面開挖。選擇合理的循環挖掘尺。自穩性差的圍巖循環挖掘尺應采用短尺，支護應緊跟開挖面，縮短圍巖應力松弛時間和開挖面 風化時間等，這叫少擾動。

（2） 早噴錨

是指及時對開挖暴露面進行地質描述，及時進行錨噴支護，通過初始支護加固，有效控制圍巖變形，避免過度變形和坍塌不穩定，實現適度的圍巖變形，充分發揮圍巖的自承載能力。必要時可采取先進的支護輔助措施。

（3） 勤量測

在隧道施工全過程中，應對圍巖周圍位移進行現場監測和測量，并及時反饋設計參數，指導施工或改變施工方法。通過對施工中測量數據的分析和開挖面的地質觀察，預測和評價圍巖和支護的穩定狀態，或判斷其動態發展趨勢，及時調整隧道施工方法（包括開挖方法、支護形式、特殊輔助施工方法）、斷面開挖步驟和順序、初始支護設計參數，確保施工安全、隧道穩定，支持襯砌結構質量和工程造價的合理性。

（4） 緊封閉

是指對于自穩定性差的弱圍巖區域，開挖面應盡快進行封閉支護（如噴射混凝土、錨噴混凝土等）。防護措施，可避免風化降低強度和穩定性，使支護和圍巖進入良好的共同工作狀態。

3． 新奧法適用范圍

(1)自穩時間長的中等巖體；

(2)弱膠結砂、礫石和不穩定礫巖；

（3） 強風化巖石；

(4)剛塑性粘土泥灰巖和泥灰巖；

(5)硬粘土，也有硬夾層粘土；

(6)微裂縫但粘土少的巖體；

(7)在初應力場高的情況下，巖石堅硬可變。

新奧法的應用必須與以下條件下的一些輔助方法相匹配：

(1)地壓強烈的巖體；

(2)膨脹巖體(應與仰拱和底部錨桿配合)；

(3)部分松散巖體應配合鋼背板；

(4)在蠕動巖體中，應配合凍結法或預加固法。

謹慎應用于以下場合：

(1)巖體大量涌水；

(2)因涌水而產生流砂的圍巖；

(3)極其破碎，錨桿鉆孔安裝極其困難的巖體；

(4)開挖面完全不穩定的巖體等。

新奧法施工是從實踐經驗中總結出來的，在不斷的實踐經驗中可以豐富其內容，進一步發展。新奧法施工在我國推廣以來，經過幾十年的發展，通過科研、設計、施工的結合，在下坑、西坪、大瑤山、軍都山等鐵路隧道以及中梁山、二郎山、西山坪等多條公路隧道中取得了巨大的成就。

不可否認，新奧法也有很多缺點，但通過工程技術人員和科技工作者的共同努力，新奧法可以不斷完善，在我國現代化進程中發揮更重要的作用。