隧道施工方法全解析，總有一款適合您

發(fā)布日期：2015-11-20來源：編輯：流水

[摘要]

　　 在當(dāng)前隧道施工實踐中，從施工造價及施工速度考慮，施工方法的選擇順序為：全斷面法→臺階法→環(huán)形開挖留核心土法→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→雙側(cè)壁導(dǎo)坑法;從施工安全角度考慮，其選擇順序應(yīng)反過來。如何正確選擇，應(yīng)根據(jù)實際情況綜合考慮，但必須符合安全、快速、質(zhì)量和環(huán)保的要求，達(dá)到規(guī)避風(fēng)險、加快進(jìn)度和節(jié)約投資的目的。

　　 1、全斷面開挖法

　　 全斷面開挖法就是按照設(shè)計輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。

　　 適用條件：

　　 (1)I～I(xiàn)V級圍巖，在用于Ⅳ級圍巖時，圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護(hù)前這段時間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。

　　 (2)有鉆孔臺車或自制作業(yè)臺架及高效率裝運機械設(shè)備。

　　 (3)隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗一般不應(yīng)小于lkm，否則采用大型機械化施工，其經(jīng)濟(jì)性較差。

　　 全斷面開挖法

　　 隧道機械化施工，有三條主要作業(yè)線：

　　 開挖作業(yè)線：鉆孔臺車、裝藥臺車、裝載機配合自卸汽車(無軌運輸)、裝渣機配合礦車及電瓶車或內(nèi)燃機車(有軌運輸)。

　　 錨噴作業(yè)線：混凝土噴射機、混凝土噴射機械手、錨噴作業(yè)平臺、進(jìn)料運輸設(shè)備及錨桿灌漿設(shè)備。

　　 模筑襯砌作業(yè)線：混凝土拌和機具、混凝土輸送車及輸送泵、防水層作業(yè)平臺、襯砌鋼模臺車。

　　 全斷面法施工特點：

　　 (1)開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾小;

　　 (2)有條件充分使用機械，減少人力;

　　 (3)工序少，便于施工組織與管理，改善勞動條件;

　　 (4)開挖一次成形，對圍巖擾動少，有利于圍巖穩(wěn)定。

　　 2、臺階法施工

　　 臺階法是先開挖上半斷面，待開挖至一定長度后同時開挖下半斷面，上、下半斷面同時并進(jìn)的施工方法;按臺階長短有長臺階、短臺階和超短臺階三種。近年由于大斷面隧道的設(shè)計，又有三臺階臨時仰拱法，甚至多臺階法。

　　 臺階法施工

　　 至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺階法，要根據(jù)以下兩個條件來決定：

　　 (1)初期支護(hù)形成閉合斷面的時間要求，圍巖越差，閉合時間要求越短。

　　 (2)上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機械設(shè)備施工場地大小的要求。

　　 在軟弱圍巖中應(yīng)以前一條為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時，主要是考慮如何更好的發(fā)揮機械效率，保證施工的經(jīng)濟(jì)性，故只要考慮后一條件。

　　 臺階開挖法的優(yōu)缺點：

　　 臺階開挖法可以有足夠的工作空間和相當(dāng)?shù)氖┕に俣?。但上、下部作業(yè)有干擾;臺階開挖雖增加對圍巖的擾動次數(shù)，但臺階有利于開挖面的穩(wěn)定。尤其是上部開挖支護(hù)后，下部作業(yè)就較為安全，但應(yīng)注意下部作業(yè)時對上部穩(wěn)定性的影響。

　　 臺階開挖時應(yīng)注意以下幾點：

　　 (1)解決好上、下半斷面作業(yè)的相互干擾問題。微臺階基本上是合為—個工作面進(jìn)行同步掘進(jìn);長臺階基本上拉開，干擾較小;而短臺階干擾就較大，要注意作業(yè)組織。對于長度較短的隧道，可將上半斷面貫通后，再進(jìn)行下半斷面施工。

　　 (2)下部開挖時，應(yīng)注意上部的穩(wěn)定。若圍巖穩(wěn)定性較好，則可以分段順序開挖;若圍巖穩(wěn)定性較差，則應(yīng)縮短下部掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺;若穩(wěn)定性更差，則可以左右錯開，或先拉中槽后挖邊幫。

　　 (3)下部邊墻開挖后必須立即噴射混凝土，并按規(guī)定做初期支護(hù)。

　　 (4)量測工作必須及時，以觀察拱頂，拱腳和邊墻中部位移值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率增大立即進(jìn)行仰拱封閉。

　　 3、環(huán)形開挖留核心土法

　　 環(huán)形開挖留核心土法應(yīng)注意以下幾點：

　　 (1)環(huán)形開挖進(jìn)尺宜為0.5-1.0m，核心土面積應(yīng)不小于整個斷面面積的50%。

　　 (2)開挖后應(yīng)及時施工噴錨支護(hù)、安裝鋼架支撐，相鄰鋼架必須用鋼筋連接，并應(yīng)按施工要求設(shè)計施工鎖角錨桿。

　　 (3)圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時間短時，開挖前應(yīng)按設(shè)計要求進(jìn)行超前支護(hù)。

　　 (4)核心土與下臺階開挖應(yīng)再上臺階支護(hù)完成后、噴射混凝土達(dá)到設(shè)計強度的70%。

　　 4、中隔壁法(CD法)

　　 CD 法是在軟弱圍巖大跨度隧道中，先開挖隧道的一側(cè)，并施作中隔壁，然后再開挖另一側(cè)的施工方法，主要應(yīng)用于雙線隧道Ⅳ級圍巖深埋硬質(zhì)巖地段以及老黃土隧道(Ⅳ級圍巖)地段。

　　 中隔壁法

　　 5、交叉中隔壁法(CRD法)

　　 交叉中隔壁法是在軟弱圍巖大跨隧道中，先開挖隧道一側(cè)的一或二部分，施作部分中隔壁和橫隔板，再開挖隧道另一側(cè)的一或二部分，完成橫隔板施工;然后再開挖最先施工一側(cè)的最后部分，并延長中隔壁，最后開挖剩余部分的施工方法。采用短臺階法難確保掌子面的穩(wěn)定時，宜采用分部尺寸小的CRD法，該工法對控制變形是比較有利的。

　　 CD 法是“Center Diaphragm”的簡稱，而CRD法則是“Cross Diaphragm” 的簡稱。兩者既有聯(lián)系又有區(qū)別。它們都用于比較軟弱地層中而且是大斷面隧道的場合。而前者是在用鋼支撐和噴混凝土的隔壁分割開進(jìn)行開挖的方法;后者則是用隔壁和仰拱把斷面上下、左右分割閉合進(jìn)行開挖的方法，是在地質(zhì)條件要求分部斷面及時封閉的條件下采用的方法。因此，CRD法與CD法唯一的區(qū)別是在施工過程中每一步，都要求用臨時仰拱封閉斷面。

　　 在CRD法或CD法中，一個關(guān)鍵問題是拆除中壁。一般說，中壁拆除時期應(yīng)在全斷面閉合后，各斷面的位移充分穩(wěn)定后，才能拆除。

　　 交叉中隔壁法(CRD法)

　　 6、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

　　 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法一般將斷面分成四塊：左、右側(cè)壁導(dǎo)坑、上部核心土和下臺階。其原理是利用兩個中隔壁把整個隧道大斷面分成左中右3個小斷面施工，左、右導(dǎo)洞先行，中間斷面緊跟其后;初期支護(hù)仰拱成環(huán)后，拆除兩側(cè)導(dǎo)洞臨時支撐，形成全斷面。兩側(cè)導(dǎo)洞皆為倒鵝蛋形，有利于控制拱頂下沉。

　　 當(dāng)隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差，單側(cè)壁導(dǎo)坑法難以控制圍巖變形時，可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。現(xiàn)場實測表明，雙側(cè)壁導(dǎo)坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然開挖斷面分塊多，擾動大，初次支護(hù)全斷面閉合的時間長，但每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的，所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全，但速度較慢，成本較高。該方法主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地層。

　　 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工作業(yè)順序為：

　　 (1)開挖一側(cè)導(dǎo)坑，并及時地將其初次支護(hù)閉合。

　　 (2)相隔適當(dāng)距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑，并建造初次支護(hù)。

　　 (3)開挖上部核心土，建造拱部初次支護(hù)，拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初次支護(hù)上。

　　 (4)開挖下臺階，建造底部的初次支護(hù)，使初次支護(hù)全斷面閉合。

　　 (5)拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護(hù)。

　　 (6)建造內(nèi)層襯砌。

　　 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法應(yīng)注意以下幾點：

　　 (1)側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后方可進(jìn)行下一步開挖。地質(zhì)條件差時，每個臺階底部均應(yīng)按設(shè)計要求設(shè)臨時鋼架或臨時仰拱。

　　 (2)各部開挖時，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順。

　　 (3)應(yīng)在先開挖側(cè)噴射混凝土強度達(dá)到設(shè)計要求后在進(jìn)行另一側(cè)開挖。

　　 (4)左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。

　　 (5)當(dāng)開挖形成全斷面時應(yīng)及時完成全斷面初期支護(hù)閉合。

　　 (6)中隔壁及臨時支撐應(yīng)在澆筑二次襯砌時逐段拆除。

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