隧道施工全過程
Part1 山嶺隧道
不同的隧道用不同的方法，比如山嶺隧道、地鐵隧道、海底隧道施工方法差異巨大。為得便於大眾理解，分別以山嶺隧道、海底隧道、地鐵隧道施工中幾種典型的施工方法為例說明。
1做洞口
像上圖所示，先根據設計好的位置，立好洞門拱架，然後澆築混凝土。然後打入大管棚，就是上面那一排鋼管，打入之後再高壓往裡面注入水泥漿，它的好處就是土跟鋼管水泥漿粘結在一起，形成一個拱圈狀的加固土體。這樣挖的時候就不會容易垮了。
2挖洞身，做第一層支護
隧道挖的時候了根據岩石的好壞選取不同的方法，具體來說，如果是堅硬完整的岩石，那隧道多大就可以挖多大。
一般而言，岩石隧道挖了之後不會馬上垮，而土質隧道由於預先注漿或者打了錨杆（也就是粗點的鋼筋）也不會馬上垮，這個時候，工人就會按照測量的指示，把一些預先做成隧道輪廓樣子的鋼拱架安放到指定位置，如下圖：
鋼拱架放好之後，那些兩根拱架之間的空隙要放鋼筋網片，焊接好，側向也要打入錨杆。之後，就要噴射混凝土了。如下圖：
混凝土噴射出來之後，就會粘在鋼架上，這樣鋼架和隧道的岩石以及混凝就組成了一個整體，共同受力。這個時候，整個隧道如下圖所示：
隧道一般是分兩層支護，第一層就像上圖這樣的，噴射混凝土上去之後它就具有了一定的穩定能力。
3做第二層支護
用鋼筋混凝土，首先需要綁紮鋼筋，並且在裡面鋪好防水板，山裡面的隧道防水工作十分重要。
鋼筋做好之後，就是澆築混凝土了。必須使用專門的工具才能將混凝土打到牆上去。
混凝土澆築完成後，過了規定的養護時間就可以拆模了，最後就會形成一個封閉的穩定結構，基本已經很穩固了。
隧道的主體結構就完成後，其餘就是隧道的路面、防排水、通風、照明、供配電、安全等設施的施工。
Part2 海底隧道
1預製沉管
隧道很長，當然不能做一個整的出來，我們一般都是一節一節預製好，然後再對接，先在靠近海邊的陸地上挖個大坑，在裡面把節段預製好。如下圖：
預製好之後，由於它太重了，沒有機械可以運，那就先把沉管兩端堵住，把水放進來。如下圖：
2基槽開挖
由於海底表層都是淤泥，沉管沉之前必須先把基礎做好，用專用設備把表層的淤泥清乾淨：
實際操作的時候有專用的視頻監控設備，清除淤泥之後，根據海底的基礎情況可能要用打入擠密砂樁，拋石等等手段，使基礎密實。如下圖：
3沉管運放、水下對接
把沉管拖至指定地點，再往下沉，在下沉過程中根據各種高精度的監測設備實時監測，確保兩節沉管精準對接。這是沉管隧道施工中難度非常大的一環，也是考驗各種技術水平的關鍵步驟。對接好之後，接頭處要做好防水措施，澆築混凝土，之後再覆土回填，這就是沉管隧道的主要施工過程了。
Part3 城市地鐵隧道
盾構法其實是TBM掘進機法的一種，只不過軟巖地區習慣稱之為盾構。盾構法在城市地鐵隧道，跨江、跨河、跨海隧道都有廣泛的應用。盾構機是一種非常昂貴的設備。
1始發井施工、盾構下井
因為地鐵隧道是埋在地下的，用盾構施工的時候，先需要從地面上挖個坑下去，把盾構機安裝好，然後再掘進。由於坑挖的比較深，容易坍塌，所以周圍需要採取很多措施進行加固支撐，如下圖：
坑挖到指定位置，盾構機就可以下去安裝調試了。如下圖：
2盾構掘進，管片安裝
盾構施工跟鑽爆法不一樣，它的襯砌是分成一塊一塊的，工廠化預製，預製好之後，運輸去現場拼接即可。所以掘進之前，先得把管片做好：
這些就是盾構管片，整個地鐵隧道就靠他們組裝在一起撐著了，盾構機掘進的時候，前面是刀盤切削土體，後面是千斤頂加壓使它前進。切削出來的土通過機械運出洞外。
3接收井洞周加固，盾構進井
把接收井洞周加固好，等待盾構機進來，如下圖：
以上就是各種隧道建成的主要過程，需要指出的是，鑽爆法不僅用於山嶺隧道，在地鐵隧道，海底隧道方面也有廣泛的應用，盾構法也經常用於各種過江河海的隧道，這三種方法基本囊括了各種隧道的施工方法。
隧 道 設 計
隧道結構構造
隧道襯砌--典型噴錨支護設計：
鋼格柵支撐：
防水板鋪設：
隧道建築限界：
隧道洞身支護：
隧道結構設計基礎
隧道結構體系：
隧道結構體系的受力特點：
（1）荷載的模糊性和不確定性
（2）圍巖壓力承載體系： 圍巖不僅是荷載，同時又是承載體； 地層壓力由圍巖和支護結構共同承受； 充分發揮圍巖的自承載力。
（3）設計參數受施工方法和施作時機的影響很大。
（4）隧道與地上結構的區別－圍巖抗力的存在。
隧道開挖後的圍巖變化：
、
收斂與約束－支護剛度與時機
需要認識的主要問題：
1.圍巖的初始應力狀態，或稱一次應力狀態
2.開挖隧道後圍巖的二次應力狀態和位移場
3.圍巖穩定性準則:判斷圍巖二次應力狀態和位移場是否符合穩定性條件
4.設置支護結構後圍巖的應力狀態，亦稱圍巖的三次應力狀態和位移場，以及支護結構的內力和位移
5.判斷支護結構安全度的準則。
隧道信息化施工：
淺埋暗挖法核心技術被概括為18字方針：
隧道結構設計原則
支護結構的作用：
與圍巖一起組成一個有足夠安全度的隧道結構體系，能承受可能出現的各種荷載。
保持隧道斷面的使用淨空。
防止圍巖質量進一步惡化。
提供空氣流通的光滑表面。
支護結構的基本要求：
1.必須能與圍巖大面積地牢固接觸，即保證支護結構與圍巖作為一個整體進行工作。
接觸狀態影響荷載分佈圖形，改變支護結構與圍巖的相互作用的性質
接觸狀態影響圍巖的應力重分佈和支護結構的受力狀態
噴射混凝土支護能較好改善接觸狀態！
2.重視早期支護的作用，並使早期支護與永久支護相互配合，協調一致地工作。
3.要允許隧道圍巖能產生有限制的變形，以充分發揮圍巖的承載能力而減少對支護結構的不利作用，使兩者更加協調的工作。
4.必須保證支護結構及時施作。
5.作為支護結構要能根據隧道圍巖的動態(位移、應力等)，及時地進行調整和修改，以適應不斷變化的圍巖狀態。
噴錨支護是適合上述要求的有效支護方式！
支護結構類型的選擇與設計：
隧道結構體系計算模型
1.經驗設計法-以工程類比為主
2.實用設計方法(收斂－約束法)-以現場量測和試驗為主
3.荷載－結構模型
作用與反作用模型-結構與力學模型
4.連續介質模型
共同作用模型-巖體力學模型
結構力學模型：將支護與圍巖分開考慮：結構是承載主體，圍巖是荷載來源。
圍巖對支護結構的作用：
(1)圍巖壓力；(2)圍巖彈性抗力；(3)提供彈性支承
圍巖彈性抗力：襯砌擠壓圍巖而受到圍巖的抵抗力。反映了支護與圍巖的相互作用，是一種被動荷載。
適用：圍巖鬆弛、坍塌，鬆動壓力；模築混凝土襯砌。
巖體力學模型－複合整體模型：
將支護與圍巖視為一體，共同承載，以圍巖為主
支護結構約束圍巖的變形
採用巖體力學計算方法
圍巖體現為形變壓力
適用：錨噴支護
隧道結構計算方法
將支護和圍巖分開考慮，支護結構是承載的主體，圍巖作為荷載的來源和支護結構的彈性支承，與其對應的計算模型稱為荷載—結構模型。
根據對荷載的處理不同，它大致有如下三種模式：
荷載—結構模式
特點：
不考慮圍巖抗力；
支護結構在主動荷載作用下可自由變形
適用於：軟弱圍巖、無能力約束襯砌變形
特點：考慮圍巖抗力
適用於：各類圍巖
特點：
實地量測圍巖壓力，是圍巖與支護結構相互作用的綜合反映；
無法預設計，只能作為類似工程的參考。
隧道襯砌受力變形的特點：
圍巖對襯砌變形的雙重作用：圍巖產生主動壓力使襯砌變形；產生被動抗力阻止襯砌變形。
隧道襯砌承受的荷載及分佈：
(1) 主動荷載
◆ 永久荷載
◆ 可變荷載
◆ 偶然荷載
(2) 被動荷載～圍巖抗力
◆ 共同變形理論
◆ 局部變形理論-溫克爾假定
典型襯砌結構的計算方法 ：
（1）半襯砌－彈性固定的無鉸拱－主動荷載模式
（2）軟土地層中的圓形隧道－自由變形圓環－主動荷載模式
(3)曲牆拱與直牆拱－主動荷載加被動荷載模式
4.被動荷載的處理方法：
採用符合“局部變形原理”的彈簧模擬圍巖。
將襯砌與圍巖所組成的隧道結構體系離散成有限個襯砌單元和彈簧單元的組合體。
採用結構力學方法求解,可得襯砌內力。
隧道襯砌結構的計算方法 ：
處理：
(1)隧道是縱向狹長結構物
(2)沿縱向取單位長度(1m)的一段進行計算，按平面結構
理由：隧道長度較橫斷面尺寸大得多，隧道襯砌不會產生縱向位移，屬於平面應變問題。
沿縱向取單位長度(1m)
