主要内容 ： 隧道工程基本概念 新奥法施工基本原理
主要内容 ：
隧道工程基本概念
新奥法施工基本原理
隧道工程围岩分级
隧道开挖技术
隧道支护结构施工技术
监控量测技术
隧道的概念
狭义定义： 用以保持地下空间作为交通孔道的工程建筑物 。
广义定义： 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 。
围岩
围岩是指隧道开挖后其周围产生应力重分布范围内的岩体，或指隧道开挖后对其稳定性产生影响的那部分岩体(这里所指的岩体是土体与岩体的总称)。
初期支护
为控制围岩应力适量释放和变形，增加结构安全度和方便施工，隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，称为初期支护。传统施工方法中采用的钢木构件支撑在模筑整体式衬砌时通常应予以拆除，不作为永久承载构件，称为临时支撑。
二次衬砌
为了保证隧道永久稳定和安全，所施作的具有一定安全储备的隧道结构。
目前铁路上一般多采用由初期支护（简称支护）、防水板、二次衬砌共同组成的 复合式衬砌 结构形式。
光面爆破
光面爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之后起爆，已形成平整的轮廓面的爆破作业。
预裂爆破
预裂爆破是指延开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆，已形成平整的轮廓面的爆破作业。
隧道施工
隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。
隧道施工方法
矿山法（传统矿山法、新奥法）、明挖法、盾构法、TBM法和沉埋法。
新奥法概念
新奥法(新奥地利施工方法)是以岩石力学为理论基础，以柔性支护为主要的支护手段，采用现场监测结果来反馈设计与施工的一种方法。可总结为三大支柱（柔性支护、控制爆破和监控量测）、一个中心（充分发挥围岩自承能力）和一个一体化（设计、施工和监测动态一体化）。
隧道施工应遵循的基本精神
1、在施工中必须充分保护围岩，避免过渡破坏和损伤遗留围岩的强度，使暴露的围岩尽量保留既有的质量，因此，采用控制爆破技术是必要的。
2、为了充分发挥围岩的承载力，应允许并控制围岩的变形。
允许围岩适当变形但不能不在围岩中形成松弛的量级；
必须限制围岩变形，使围岩不会过渡松弛而丧失或大大降低承载力。
3、变形的控制主要通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的。
支护结构的类型
支护结构参与工作的时间
各种支护手段的相互配合
底部封闭时间
1次掘进长度
4、必须在施工中进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的量测信息，以指导施工和设计。
5、在施工过程中，必须建立设计－施工检验－地质预报－量测反馈－修正设计的一体化的施工管理系统，以不断的提高和完善隧道施工技术。
6、选择支护手段，一般应选择大面积、牢固与围岩紧密接触、能及时施设和应变能力强的支护手段；
多采用喷砼、并与锚杆、金属网联合使用
要与钢支撑或格栅等配合使用
临时仰拱也是重要的、不容忽视的支护手段
7、在可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法。
8、在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要的。
9、为保证二次衬砌的质量和整体性，在任何情况下，都应采用先墙后拱的施工顺序。
新奥法施工基本原则
少扰动—— 开挖时要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间;
早支护—— 开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩的变形进入受控制状态;
勤量测—— 指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩(或围岩加支护)的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式、开挖方法;
紧封闭—— 一方面指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减。另一方面指要适时对围岩施作封闭形支护。
围岩分级的概念
各种围岩的物理性质之间存在一定的内在联系和规律，依照这些联系和规律，可将围岩划分为若干级，这就是围岩分级。
围岩分级的目的
作为选择施工方法的依据；进行科学管理及正确评价经济效益；确定结构上的荷载(松散荷载)；给出衬砌结构的类型及其尺寸；制定劳动定额、材料消耗标准的基础等等。
我国铁路隧道围岩分级方法
目前铁路隧道围岩分级采用两种方法，即以围岩稳定为基础的分级方法和按弹性波(纵波)速度的分级方法。
开挖方法分类：
全断面法(全断面法、导洞超前全断法)
台阶法(两台阶、三台阶、三台阶七步开挖法、 环形导坑预留核心土法等)
中隔壁法(中隔壁法和交叉中隔壁法)
侧壁导坑法(单侧壁导坑法和双侧壁导坑法)
其他方法(中洞法和洞桩法等)
全断面开挖法
全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。
适用条件：
I~IV级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件；
有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备；
隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于 lkm，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。
隧道机械化施工作业线
全断面法施工特点：
开挖断面与作业空间大、干扰小；
有条件充分使用机械，减少人力；
工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件；
开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。
全采用全断面法应注意的问题：
摸清开挖面前方的地质情况，随时准备好应急措施（包括改变施工方法等），以确保施工安全；
各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的效率；
加强各项辅助作业，尤其加强施工通风，保证工作面有足够新鲜空气。
台阶法
台阶法可以按台阶长度、开挖分部分为多种形式。可根据地层条件、断面大小和机械配备情况选用。
根据开挖分部 ，台阶法可分为上下两部分台阶法、上中下三步台阶法、三台阶七步开挖法、弧形导坑预留核心土法等。
根据台阶长度不同，划分为 长台阶法、短台阶法和微台阶法 三种。
施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定，第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。
适用条件：
两部台阶法可用于双线隧道III级以上围岩，也可用于单线隧道IV级以上围岩地段。
三部台阶法可用于客运专线双线隧道III、IV级围岩、单线隧道VI级围岩。
台阶法施工应符合下列规定：
根据围岩条件和施工机械配备情况合理确定台阶长度、台阶高度及台阶数量，其各部形状应有利于保持围岩稳定时的前提下尽量便于机械作业。
当围岩自稳能力较好，隧道开挖跨度不大时，为方便作业，台阶长度宜控制在10~50m以内，围岩稳定性较差时，台阶长度宜控制在3~10m。
上部断面使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆(管)等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护钢架连接应平顺，螺栓连接应牢固。
围岩整体性较差时，施工中应采取措施减少下部开挖时对上部围岩和支护的扰动，下部断面开挖应两侧交错进行，下部断面应在上部断面喷混凝土达到一定强度后开挖。
当围岩不稳定时进尺宜为1~1.5m，落底后应立即施作初期支护。
仰拱应及时施作，使支护及早闭合成环。
长台阶法
长台阶法开挖断面小，有利于维持开挖面的稳定，适用范围较全断面法广，一般适用于Ⅲ、Ⅳ、V级围岩。
短台阶法
适用于地质条件差的Ⅳ、V级围岩，台阶长度定为10~15m，即1~2倍开挖宽度，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，因此台阶长度不宜过短。
优点：
短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。
缺点：
上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。
采用短台阶法时应注意的问题：
①初期支护全断面闭合要在距开挖面30m以内，或距开挖上半断面开始的30天内完成。
② 初期支护变形、下沉显著时，要提前闭合 。
③ 要研究在保证施工机械正常工作的前提下台阶的最小长度。
微台阶法
适用于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ级围岩，一般为3~5m的台阶长度。
微台阶法上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。
弧(环)形导坑预留核心土法
上台阶弧形导坑领先，下台阶两侧开挖，再开挖中部核心土。
施工要求：
环形开挖进尺一般为0.5~1.0m；
开挖后应及时施作喷锚支护、安设钢架支撑，每两榀钢架之间采用钢筋连接，并加锁脚锚杆，全断面初期支护完成距拱部开挖面不宜超过30m；
预留核心土面积的大小应满足开挖面稳定的要求；
必要时进行超前支护；
上部弧形，左、右侧墙部，中部核心土开挖各错开3~5m进行平行作业。
特点：
开挖工作面稳定性好；施工干扰大、工效低
适用条件 ：
适用于具有一定自稳条件的单线隧道IV、V级围岩地段，也可适用于具有一定自稳条件的双线隧道III、IV级围岩地段。
对于稳定性较好的双线隧道III级围岩及单线隧道IV级围岩也可不预留核心土。
三台阶七步开挖法
三台阶七步开挖法是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的施工方法。
适用条件：
适用于具有一定自稳条件的单线隧道IV、V级围岩地段，也可适用于具有一定自稳条件的双线隧道III、IV级围岩地段。
对于稳定性较好的双线隧道III级围岩及单线隧道IV级围岩也可不预留核心土。
施工要求：
三台阶七步开挖法应以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分步平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。
仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合构成稳固的支护体系。
拱部超前支护完成后，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度宜为3~5m，宽度宜为(1/3~1/2)B。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，上台阶开挖矢跨比应大于0.3。
施工要求：
中台阶及下台阶左、右侧开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度宜为3~3.5m，左、右侧台阶错开2~3m。
上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺一致。
仰拱循环开挖长度宜为2~3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4~6m。
中隔壁法(CD)
中隔壁法(CD法)是将隧道分为左右两部分进行开挖，先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖，施作初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法。
适用条件：
适用于IV~V级围岩的隧道，也可用于浅埋地段隧道。
施工要求：
中隔壁法左右部的台阶高度应根据地质情况、隧道断面大小和施工设备确定。每侧按两部或三部分台阶开挖，开挖后应及时施作初期支护、中隔壁；两侧先后距离宜保持10~20m，上下断面的距离宜保持3~5m。
各部开挖时，相邻部位的喷混凝土强度应达到设计强度的70%以上。
先行侧的中隔壁应设置为向外鼓的弧形。
中隔壁在浇筑仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除长度不宜大于15m。临时支护拆除后应及时施作仰拱和二次衬砌。
特殊情况下可将中隔壁浇筑在仰拱中，待铺设防水板时再割断。
交叉中隔壁法(CRD)
交叉中隔壁法(CRD)法是分部开挖、支护，分部闭合成小环，最后全断面闭合成大环。每开挖一部均及时施作初期支护、中隔壁及临时仰拱。
适用条件：
适用于V、VI级围岩及围岩较差的浅埋地段隧道。
施工要求：
根据地质条件，隧道断面的分部，应以初期支护受力均匀，便于发挥人力、机械效率为原则，一般水平方向分两部，上下分二至三步开挖。
先行施工部位的临时支撑(中隔壁、临时仰拱)，均应有向外(下)鼓的弧度。
各部开挖及支护应自下而上，开挖后及时施作初期支护、中隔壁、临时仰拱，步步成环。
同一层左右两部分开挖工作面相距不宜大于15m，上下层开挖工作面相距宜保持3~4m，且待喷混凝土达到设计强度的70%后开挖相邻部位。
宜缩短各部开挖工作面的间距，使初期支护尽早封闭成环。
根据监测结果，中隔壁及临时仰拱在仰拱浇筑前逐段拆除，每段拆除长度宜不大于 15m。
