国内外长大隧道施工技术的现状和展望

的
（3）中等断面隧道（开挖面积10-50m2）
分
类
（4）极小断面隧道（开挖面积小于3m2）
二、长大隧道施工技术现状及发展
山
根据以上概念，我国当前在建的长度大于3km 的铁路、公路双线隧道均属于长大隧道。
岭
隧 道
这类隧道不但长度大，而且一般埋深也较大， 且常常要穿越断层、涌水等复杂地质条件。
理
2.2 长大隧道施工理念
挪 威
挪威法(NTM：Nonwegian Method of Tunneling)： （1）采用Q系统评价围岩类别； （2）合理的支护参数
法 （3）高性能的支护材料（锚固支护＋喷射钢纤维
隧 混凝土相结合）
道
施 工
挪威法特点：
（1）把一次支护作为永久衬砌； （2）只是在运营后，如果有涌水、冰霜等危害

盾构法
类
水底隧道施工方法盾 沉构 埋法 法
二、长大隧道施工技术现状及发展
就世界范围内的隧道建设总体而言，当前量 大面广的仍然是采用矿山法。
中国大陆矿山法隧道施工在施工机械化程度、 修建速度、长大隧道的修建能力(包括独头通 风深度)等方面均同国际先进水平相差无几。
二、长大隧道施工技术现状及发展
2.2 长大隧道施工理念
隧 道 施 工
比 较
类别
ADECO RS工法
新奥法
岩土观点 重视工作面超前岩土的稳定性
没有重视
洞体量侧 超前支护
重视工作面超前核心岩土的收敛变形和挤压 变形的量测
强调工作面超前核心岩土的人工控制、岩体 强度的改善只注重了前方轮廓的预加固
没有重视 没有对超前核心土加固
不 断面开挖 机械化全断面开挖
的情况下，才修筑二次衬砌。
2.2 长大隧道施工理念
挪 威
挪威法优势：
（1）湿喷钢纤维混凝土的回弹量很小，通常仅为 4%－6%。
法
隧
（2）采用挪威法(NMT)可以大大地降低成本，仅
道 为采用新奥法(NATM)成本的1/3。
施 工
（3）与其它方法相比，采用挪威法可节省劳动力， 更多地采用机械手，较少地进行监控。
1.2
国
内 长
中国是当前世界上隧道工程最多、最复杂、今后发
大 展最快的国。
隧
道
建
设
1.2 国内长大隧道建设
中 中国大陆山岭隧道施工阶段： 国 1950以前－“人力开挖时代” 隧 道 1950-1970－“小型机械化施工时代” 建 1980以后－“大型机械化作业时代” 设 二十一世纪前后的－“现代隧道修建技术时代” 技 术 发 展
二、长大隧道施工技术现状及发展
2.2 隧道放排水施工施工现状：
长
目前尤其是岩溶山区长隧道的防排水设计贯彻“防
大
排结合，以排为主”的综合治理原则。
隧
道 防 排 水 施
问题1：
“以排为主”的治水措施直接导致了隧道洞顶地下 水位下降、地表水和井泉涸竭、地面岩溶塌陷、生 态环境恶化，严重影响了人民的生产和生活。
二、长大隧道施工技术现状及发展
隧道分类及施工技术
讨
施工理念（矿山法、新奥法、挪威法和新意法）
论
防排水施工技术
提
开挖技术
纲
支护技术
施工通风技术
施工机械配套
地质超前预报技术
一、国内外长大隧道建设
1970年OECD（国际经济合作与发展组织）隧道 会议对隧道所下的定义：
“以某种用途、在地面下用任何方法 按规定形状和尺寸修筑的断面积大于 2m2的洞室”均称之为隧道。 （1）公路隧道 （2）水工隧道 （3）铁路隧道
新 路隧道工程安全工作的若干意见》要求：
意
“隧道的设计和施工要积极学习、借鉴、采用、
法 推广国内外先进技术，对条件适宜的隧道要积极采
隧 用“新意”法等先进施工方法和施工工艺”。
道
施 工
可以预见，在未来的五年或十年内，意大利全
断面预加固隧道施工工法将在我国隧道工程中推广 应用。
表1 新意工法与新奥法的比较
一、国内外长大隧道建设
1.1 国
近代隧道兴起于十七世纪欧洲的运河时代 （运河隧道）；
外
长 1820年前后，随着铁路运输的兴起，英国、
大 法国，然后是美国和明治维新后的日本先
隧 后开始修建铁路隧道；
道
建 设
在20世纪初期，欧洲和北美洲国家建成5公 里以上铁路长隧 20余座。
一、国内外长大隧道建设
1.1 国外长大隧道建设
日 20世纪70年代末之前5公里以上的长隧道达60座（铁
本 路长隧最多国家）；
长 1981年建成长22.228Km的大清水双线隧道（当时世界
大
隧
最长的山岭铁路隧道）；
道 1985年前后建成长53.850Km的青函海底隧道（为当今
建 世界最长的海底铁路隧道）。 设
长 喷锚技术的发展和新奥法的应用；
大 隧
采用掘进机彻底改变了隧道开挖的钻爆方式。
道
建
设
一、国内外长大隧道建设
1.1 世界隧道主要分布在中国、日本、意大利、法国、 国 美国、英国、挪威、瑞士、德国、奥地利和加拿大 外 等国（据2000年的统计数据）； 长 大 其中，有超过总长1/3的隧道是二十世纪五十年代后 隧 在中国和日本的铁路线上建成的。 道 建 设
的
分 类 因此长大隧道的施工技术难度大、风险高。
二、长大隧道施工技术现状及发展
2.2
山岭隧道的常规施工方法又称为矿山法，因最 早应用于采矿坑道而得名。
长
大 隧
在矿山法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破 进行开挖，故又称为钻爆法。
道
施
工
理 念
在矿山法中，坑道开挖后的支护方法，大致可
以分为钢木构件支撑（传统矿山法）和锚杆喷 射混凝土支护（新奥法）两类。
1.1 国
19世纪60年代以前，人工凿孔和黑火药爆 破施工；
外
长 1861年应用风动凿岩机代替人工凿孔；
大
隧 道
1867年美国胡萨克铁路隧道开始采用硝化 甘油炸药代替黑火药，进行隧道施工。
建
设
一、国内外长大隧道建设
1.1 20世纪60年代以来，隧道施工实现了机械化
国 全断面液压凿岩台车和其他大型施工机具； 外
法 新意法特点：关注工作面超前核心围岩的稳定，并 隧 以此为基础对施工方法进行选择。
道
施 工
新意法适用条件：
（1）适用于低粘聚力的软弱地层； （2）大断面隧道开挖；
（3）用于浅埋隧道控制地面沉降；
（4）挤压地层的深埋隧道开挖。
在困难地质情况下采用新意法即岩土控制变形分析 法进行隧道设计基于以下基本原则：
1. 全断面开挖；
设
2. 运用超前支护和加固措施 减小或避免围岩变形；
计
理
念 3. 在离掌子面较短的距离支
护封闭以减小隧道变形。
Pianoro 隧道–C4R断面类型
Pianoro 隧道 – 掌子面加固阶段
Raticosa 隧道: 仰拱浇筑前总览
2.2 长大隧道施工理念
铁道部－铁建设[2007]102号文件《关于加强铁
1.2 国内长大隧道建设
中 中国大陆山岭隧道施工阶段：
国 “人力开挖时代”－钢钎、铁锤＋人力斗车
隧 “小型机械化施工时代”－ 风动凿岩机＋轨行式矿 道 车：
建 设
1956前后建成的2km宝成铁路秦岭隧道；
技 术
1970年前后成的成昆铁路6km的关村坝隧道，创 造了“百米成洞”记录。
发
展
奥
法 新奥法的原则：充分保护、利用围岩自身的承载能力； 基 施工要点：
本
（1）控制爆破
原
（2）锚喷支护
理
（3）施工监测
实施方法：设计、施工和监测三位一体的动态模式。
2.2 长大隧道施工理念
问题：
新
在新奥法施工要点中，监控量测最为关键，
奥 而且监控的难度远远大于量测。
法
基 现状：
本 原
国内目前在这方面做的较差；真正能做到 动态设计、施工的很少，并且也往往是被动的。
二、长大隧道施工技术现状及发展
2.2
作为施工方法，人们习惯上将采用钻爆开挖加 钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”
长
大
隧
道 施
而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之 为“新奥法”。
工
理
念
2.2 长大隧道施工理念
“新奥地利隧道修建方法”(NATM)简称“新奥法”；
新
新奥法应该理解为新奥法原则而不能将其片面理解为施 工的一种方法；
2.2 长大隧道施工理念
挪 威 法 隧 道 施 工
2.2 长大隧道施工理念
湿喷技术的内涵-单层衬砌
挪
威
法
隧 单层衬砌
道
简化工序 缩短工期
施 降低成本
工
耐久性与匀质性
2.2 长大隧道施工理念
中国从90年代初开始进行挪威法理论探讨和室内
挪 试验，并在铁路隧道和公路隧道进行了大规模现场
威 实验；
一、国内外长大隧道建设
1.2 1890年建成台湾狮球岭隧道（我国第一条铁路隧 国 道）； 内 1903年建成第一座长度超过3Km的兴安岭隧道； 长 大 截止2003年年底，中国大陆上已建成的铁路隧道 隧 有7400余座；公路隧道1970余座。 道 建 设
一、国内外长大隧道建设
1.2 “十五”期间，中国铁路、公路、水利等领域将建 国 造总长超过 3000km的隧道，其中长度大于 10km的 内 隧道约占 10%。 长 大 隧 道来自百度文库建 设
断面分步开挖
同
工期
可以在设计阶段较准确地预测完成时间
设计阶段只能大概估计时间
点
设计、施工量 强调了预收敛量测和洞身的收敛量测、及时 测关系 反馈设计调整参数的动态设计
不进行预收敛量测，只对洞 身量测，属被动测量，动态设 计的及时性弱
适用范围
包括新奥法可以修建的及部分不可以修建的 没有ADECO RS工法应用范围
术
发
展
1.2 国内长大隧道建设
中 中国大陆山岭隧道施工阶段：
国 二十一世纪前后的“现代隧道修建技术时代”。
隧
九十年代西康铁路秦岭1号线隧道TBM施工，8m直径TBM
道
单口平均月进度312m，最高月进尺528m，单口最高日进尺40.5m
建
的掘进记录。
设 秦岭1号隧道的成功改变了中国大陆长大山岭隧道
中国铁建
国内外长大隧道施工 技术的现状和展望
吴焕通 宋战平
中铁十三局集团有限公司 二○○就年四月二十一日
国内外长大隧道施工技术的现状和展望
一、国内外长大隧道建设
讨
国外长大隧道建设
论
国内长大隧道建设
提
纲 二、长大隧道施工技术现状及发展
三、长大隧道施工技术发展展望
国内外长大隧道施工技术的现状和展望
山 根据隧道长度：
岭
（1）特长隧道(长度大于10Km)
隧
（2）长隧道(长度大于3Km)
道
（3）中长隧道（长度大于500m）
的 （4）短（长度小于500m）
分
类
二、长大隧道施工技术现状及发展
山 岭
根据隧道开挖断面面积（国际隧协建议标准）：
（1）特大断面隧道（开挖面积大于100m2）
隧 道
（2）大断面隧道（开挖面积50－100m2）
法 隧
我局承建的杭兰高速摩天岭隧道1#通风斜井就首 次采用了挪威法；
道
施 工 可以预见，在未来的五年或十年内，这一方法将
在我国隧道工程中广泛应用。
2.2 长大隧道施工理念
意大利全断面预加固隧道施工工法（New Italian
新 Tunneling Method(NITM)）又称为岩土控制变形分析 意 (ADECO－RS)施工工法。
1.2 国内长大隧道建设
中 中国大陆山岭隧道施工阶段：
国 “大型机械化作业时代”－－八十年代修建的14.295 隧 km的大瑶山双线隧道，（进口液压凿岩台车、履带
道 或轮式装载机、轨行式扒装机和大型运输汽车、组 建 合列车－“大瑶山模式” ）
设 技
南昆铁路长9.388Km米的花岭隧道创造了单口月成洞 502.2 m的山岭隧道记录。
客运专线隧道的数量
据不完全统计，我国客运专线隧道的修建数量将超过 1000km。
武广客运专线 165km
京沪高速
15km
郑州西安客专 74km
武汉成都
300km
甬温福厦 石太客专 武汉合肥
280km 76km 80km
厦门公路越海隧道
14
15
港、珠、澳海上大通道
16
一、国内外长大隧道建设
技
施工中采用钻爆法为唯一手段的施工现状，标志
术
着我国隧道建设进入了“现代隧道修建技术时 代”。
发
展
1.2 国内长大隧道建设
中 国 隧 道 建 设 技 术 发 展
二、长大隧道施工技术现状及发展
隧 道 施 工 方 法 分
山岭隧道施工方法掘矿进山机法(法钻爆法)
隧道施工方法浅埋及软土隧道施工方法明浅盖挖埋挖法暗法挖法
地下工程
广
经济性与施工 速度
对于新奥法无法修建的或开挖速度很慢的情况下，ADECO RS工法有很好的 经济性，施工速度较快；对于新奥法可以修建的的情况下,两者经济性相差不 多，施工速度相当
最重要的区别
强调了对超前核心岩土的控制、量测、动 态设计，突出了机械化全断面和均率开挖的 理念
没有对超前核心岩土的控制,更 偏重分步开挖的手段