隧道工程怎么做？

隧道是修建在地下或水下或者在山體中，鋪設鐵路或修筑公路供機動車輛通行的建筑物。隧道的結構包括主體建筑物和附屬設備兩部分。主體建筑物由洞身和洞門組成，附屬設備包括避車洞、消防設施、應急通訊和防排水設施，長的隧道還有專門的通風和照明設備。

海滄隧道

隧道根據其所在位置可分為山嶺隧道、水下隧道和城市隧道三大類。為縮短距離和避免大坡道而從山嶺或丘陵下穿越的稱為山嶺隧道；為穿越河流或海峽而從河下或海底通過的稱為水下隧道；為適應鐵路通過大城市的需要而在城市地下穿越的稱為城市隧道。這三類隧道中修建最多的是山嶺隧道。

鷹山隧道

隧道工程從前期調研到施工，包含以下流程：
1.隧道勘察
為確定隧道位置、施工方法和支護、襯砌類型等技術方案，對隧道地處范圍內的地形、地質狀況，以及對地下水的分布和水量等水文情況要進行勘測。
在隧道勘測和開挖過程中，須了解圍巖的類別。圍巖是隧道開挖后對隧道穩定性有影響的周邊巖體。圍巖分類是依次表明周圍巖石的綜合強度。中國在1975年制定的鐵路隧道工程技術規范中將圍巖分為6類。關于巖石分類70年代以前常用泰沙基及普氏等巖石分類方法。70年代以后在國際上應用較廣并為國際巖石力學學會推薦的為巴頓等各種分級系統。此外，還有日本以彈性波速為主的分類法。圍巖的類別的確定，為隧道工程設計合理和施工順利提供了依據。

2.隧道設計
包括隧道選線、縱斷面設計、橫斷面設計、輔助坑道設計等。
1）選線：根據線路標準、地形、地質等條件選定隧道位置和長度。選線應作多種方案的比較。長隧道要考慮輔助坑道和運營通風的設置。洞口位置的選擇要依據地質情況?？紤]邊坡和仰坡的穩定，避免塌方。

2）縱斷面設計：沿隧道中線的縱向坡度要服從線路設計的限制坡度。因隧道內濕度大，輪軌間粘著系數減小，列車空氣阻力增大，因此在較長隧道內縱向坡度應加以折減?？v坡形狀以單坡和人字坡居多，單坡有利于爭取高程，人字坡便于施工排水和出碴。為利于排水，最小縱坡一般為2‰～3‰。

3）橫斷面設計：隧道橫斷面即襯砌內輪廓，是根據不侵入隧道建筑限界而制定的。中國隧道建筑限界分為蒸汽及內燃機車牽引區段、電力機車牽引區段兩種，這兩種又各分為單線斷面和雙線斷面。襯砌內輪廓一般由單心圓或三心圓形成的拱部和直邊墻或曲邊墻所組成。在地質松軟地帶另加仰拱。單線隧道軌面以上內輪廓面積約為27～32平方米，雙線約為58～67平方米。在曲線地段由于外軌超高車輛傾斜等因素，斷面須適當加大。電氣化鐵路隧道因懸掛接觸網等應提高內輪廓高度。中、美、蘇三國所用輪廓尺寸為：單線隧道高度約為 6.6～7.0米、寬度約為4.9～5.6米；雙線隧道高度約為7.2～8.0米，寬度約為8.8～10.6米。在雙線鐵路修建兩座單線隧道時，其中線間距離須考慮地層壓力分布的影響,石質隧道約為20～25米，土質隧道應適當加寬。

4）輔助坑道設計：輔助坑道有斜井、豎井、平行導坑及橫洞四種。斜井是在中線附近的山上有利地點開鑿的斜向正洞的坑道。斜井傾角一般在18°～27°之間，采用卷揚機提升。斜井斷面一般為長方形，面積約為8～14平方米。豎井是由山頂中線附近垂直開挖的坑道，通向正洞。其平面位置可在鐵路中線上或在中線的一側（距中線約20米）。豎井斷面多為圓形，內徑約為4.5～6.0米。平行導坑是距隧道中線17～25米開挖的平行小坑道，以斜向通道與隧道連接，亦可作將來擴建為第二線的導洞。中國自1957年修建川黔鐵路涼風埡鐵路隧道采用平行導坑以來，在58座長3公里以上的隧道中約有80%修建了平行導坑。橫洞是在傍山隧道靠河谷一側地形有利之處開辟的小斷面坑道。

此外，隧道設計還包括洞門設計、開挖方法和襯砌類型的選擇等。

目前，隨著BIM技術的發展與應用的深入，在隧道設計階段，由于隧道設計的復雜性，業主一般會要求設計企業，在完成二維設計后，進行三維可視化建模。一方面，能利用BIM軟件進行設計方案比選，另一方面，能對重大風險源等施工難點，進行模型整合檢查，提前預知風險點。
隧道工程建模一般采用道路設計BIM軟件OpenRoads Designer，OpenRoads Designer提供以施工驅動的工程設計，具有自動出圖、創建縱斷面圖和橫斷面圖、對地形進行建模和分析、土石方建模等功能，有助加快路網項目交付，統一從概念到竣工的設計和施工過程。
道路設計軟件OpenRoads Designer軟件詳情：http://www.gongniudianqi.com/Products/dlsjbi.html

3.控制測量
隧道測量是為了保證測量的中線和高程在隧道貫通面處的偏差不超出規定的限值。

中線平面控制：長隧道以往多用三角網，短隧道多用導線法，借以控制中線的偏差。自50年代以來，中國在1公里以上長度的隧道測量中采用導線法也能控制隧道的貫通誤差。光電測距儀的出現和發展，解決了量距的困難。山嶺隧道洞外及洞內都采用主副閉合導線法，即在主導線上測角并用光電測距儀量距，在副導線上只測角不量距。由主副導線所組成的多邊形，只平差其角度，不平差其長度。這樣主副導線法比三角網法簡單實用，比單一導線法可靠。中國大瑤山雙線隧道即采用主副閉合導線法作為中線平面控制。

在隧道進行中線測量以前，就要考慮將來隧道打通后的偏差數值。根據隧道的長度和平面形狀，在地形圖上先行布置測點的位置和預計的貫通點，并在平面圖上量出必要的尺寸，再根據規范規定的極限誤差試算出測角和量距的必要精度，然后進行測量。這個過程叫做測量設計或叫做隧道貫通誤差的預計4公里以下的隧道中線貫通極限誤差為±100毫米；4～8公里的隧道中線貫通極限誤差為±150毫米。

高程控制短隧道應用普通水平儀，長隧道應用精密水平儀即能保證需要達到的精度。高程貫通極限誤差為±50毫米。

4.隧道開挖
開挖方法分為明挖法和暗挖法。明挖法多用于淺埋隧道或城市鐵路隧道，而山嶺鐵路隧道多用暗挖法。按開挖斷面大小、位置分，有分部開挖法和全斷面開挖法。在石質巖層中采用鉆爆法最為廣泛，采用掘進機直接開挖也逐漸推廣。在松軟地質中采用盾構法開挖較多。

1）鉆爆法
鉆爆法：是指在隧道巖面上鉆眼，并裝填炸藥爆破，用全斷面開挖或分部開挖等將隧道開挖成型的施工方法。
鉆爆法開挖作業程序包括測量、鉆孔、裝藥、爆破、通風、出碴、錨桿、立架、掛網、噴錨等工序。
鉆爆法開挖采用的方法有全斷面開挖法和分部開挖法。

①全斷面開挖法：一次開挖成型的方法。一般采用帶有鑿巖機的臺車鉆孔，用毫秒爆破，噴錨支護。還要有大型裝碴運輸機械和通風設備。全斷面開挖法又演變為半斷面法。半斷面法是弧形上半部領先，下半部隔一段距離施工。

②分部開挖法：先用小斷面超前開挖導坑，然后，將導坑擴大到半斷面或全斷面的開挖方法。這種方法主要優點是可采用輕型機械施工，多開工作面，各工序間拉開一定的安全距離。缺點是工序多，有干擾，用人多。根據導坑在隧道斷面的位置分為：上導坑法、中央導坑法、下導坑法以及由上下導坑互相配合的各種方法，另有把全斷面縱向分為臺階進行開挖，而各層臺階距離較短的臺階法。
全斷面開挖法和分部開挖法是鉆爆法開挖常用的方法，但隧道施工很復雜，時常遇到各種困難情況，如大斷層、流沙、膨脹地層、溶洞、大量涌水等，尚需采取相應措施。

2）盾構法
盾構法：是指采用盾構作為施工機具的隧道施工方法 。
松軟地質多采用盾構法開挖。盾構是一種圓形鋼結構開挖機械，其前端為切口環，中間為支撐環，后端為盾尾。開挖時，切口環首先切入地層并能掩護工人安全地工作；支撐環是承受荷載的主要部分，其中安設多臺推進盾構的千斤頂及其他機械；盾尾隨著上述兩部分前進，保護工人安裝鑄鐵管片或鋼筋混凝土管片。盾構法適用于松軟地層，施工安全，對地層擾動少，控制圍巖周邊準確，極少超挖。

3）掘進機法
掘進機法：是指在整個隧道斷面上，用連續掘進的聯動機施工的方法。
掘進機是一種用強力切割地層的圓形鋼結構機械，有多種類型。普通型的掘進機的前端是一個金屬圓盤，以強大的旋轉和推進力驅動旋轉，圓盤上裝有數十把特制刀具，切割地層，圓盤周邊裝有若干鏟斗將切割的碎石傾入皮帶運輸機，自后部運出。機身中部有數對可伸縮的支撐機構，當刀具切割地層時，它先外伸撐緊在周圍巖壁上，以平衡強大的扭矩和推力。掘進機法的優點是對圍巖擾動少,控制斷面準確，無超挖,速度快，操作人員少。

4）隧道襯砌
隧道開挖后，為使圍巖穩定，確保運營安全，需按一定輪廓尺寸建造一層具有足夠強度的支護結構，這種隧道支護結構稱為隧道襯砌。常用的襯砌種類有就地灌注混凝土類、預制塊拼裝、噴錨或單噴混凝土、復合式襯砌。復合式襯砌是在噴錨或單噴支護之后，再就地灌注一層混凝土，形成噴錨支護同混凝土襯砌結合的復合式襯砌結構。如遇有水地段可在兩層支護間加掛一層塑料板或做其他防水層。