隧道開挖方法總結(word7頁）

1、隧道開挖方法總結1、全斷面法全斷面開挖法是指將整個隧道開挖斷面一次鉆孔、一次爆破成型、一次初期支護到位的隧道開挖方法。全斷面開挖法施工操作比較簡單，主要工序使用移動式鉆孔臺車或多功能臺架，全斷面一次鉆孔，并進行裝藥連線，然后將鉆孔臺車退后至安全地點再起爆，一次爆破成型，出碴后對整個開挖輪廓進行初噴，鉆孔臺車或多功能臺架再推移到開挖面就位，開始下一個鉆爆作業(yè)循環(huán)，同時，利用支護臺架全斷面施作剩余初期支護工作。由于全斷面法一次開挖成形，開挖跨度較大，高度較高，隧道周邊圍巖出現(xiàn)更大范嗣的塑性化和更大的變形，隧道拱腳和墻腳處的應力集中更嚴重，隧道拱頂更不穩(wěn)定。對于硬巖隧道，由于其自身強度一般比較高，所

2、以圍巖自身強度并小是影響隧道穩(wěn)定與安全的決定因素。但對于軟巖隧道，由于其自身強度一般偏低，往往成為影響隧道穩(wěn)定與安全的控制因素。對于按照鐵路隧道圍巖分級削定標準判定的圍巖等級，在確定隧道開挖力方法時成允分考慮圍巖自身強度。硬巖隧道可通過采取超前鋪桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施進超前預加固，從而提高圍巖的整體性，而對于軟巖隧道，各種超前預加固措施對圍巖自身強度提高幅度有限。綜合上述各種因素考慮，結合以往類似工程施工經(jīng)驗，對于高速鐵路大斷面隧道，全斷面法主要適用于非淺埋I級硬巖地層和IVVl級軟柑地層。當隧道處于非淺埋級硬巖地層時，在采取超前錨桿、超前小管棚、超麗預注漿等輔助施工措施加固

3、后，也可采用全斷面法施工，但應根據(jù)具體圍巖情況適當縮短開挖進尺。淺埋段、偏壓段和洞口段不適宜采用全斷面開挖全斷面開挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套施工機械，提高施工速度，且工序少，便于施工組織和管理，較分部開挖法減少了爆破震動次數(shù)。但由于開挖面較大，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個循環(huán)工作量較大，每次深孔爆破引起的震動較大，因此要求進行精心的鉆爆設計，并嚴格控制爆破作業(yè)。2、臺階法臺階法施工就是將結構斷面分成兩個或幾個部分，即分成上下兩個斷而或幾個工作面分步開挖，根據(jù)地層條件和機械配備情況，臺階法又可分為正臺階法、中隔端臺階法等。綜合考慮圍巖等級劃分中的巖性指標、巖體完整狀態(tài)等，根據(jù)高速鐵路大斷

4、面隧道自身的力學特征，結合以往類似工程施工經(jīng)驗，臺階法適用于級硬巖地層和級軟柑地層洞口段、偏壓段、淺埋段，級硬巖地層和、級軟巖地層，但應視具體情況采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工施進行超前加固。根據(jù)工程實際、地層條件和機械條件，選擇合適的臺階方式。臺階法開挖優(yōu)點很多，能較早地使支護閉合，有利于控制結構變形及由此引起的地面沉降。上臺階長度-般控制在11.5倍洞徑，根據(jù)地層情況，可選擇兩步或多步開挖。臺階長度之所以定為11.5倍洞徑，主要因為在11.5倍洞徑區(qū)段周圍地層產(chǎn)生橫向和縱向兩個承戴拱的作用，這對開挖是有利的，臺階長度超過這個限度，將失太縱向承載拱受力結構，儀有橫

5、向平面承絨拱受力結構。上臺階若選用大于1.5倍洞徑的長臺階，在開挖時縱向變位大，上臺階斷而形狀不利于受力，而且容易引起周圍地層松動，塑性區(qū)增大，造成拱腳附近受力大而使其失去穩(wěn)定性：上臺階若過短，小于l倍洞徑，對于軟弱地層，因洞內縱向破裂面超過工作面，易造成洞頂土體下滑，引起工作面不穩(wěn)定。軟弱地層不能采用短臺階法施工。但是，若是硬巖地層，巖體較完整，采用爆破法施工時，為了便于風鉆打眼，可設置超短臺階。從安全角度考慮，臺階長度定為11.5倍洞徑是合理的，施工機械的配置電應遵守這個原則。因此，在采用臺階法施工時，不應分長臺階、短臺階、微臺階，而是只有11.5倍洞徑長度的臺階。根據(jù)分部的多少，臺階法可

6、分為上下兩部分步開挖法和多部分步開挖留核心土開挖法。（1）上下兩部分步開挖法上下兩部分步開挖法施工順序見圖3，該法適用于硬巖、級，軟巖級，洞口段、偏壓段、淺埋段I級硬巖地層和級軟巖地層?？蓪嗝娣殖缮舷聝蓚€臺階開挖，臺階長度一般控制在11.5倍洞徑(D)以內，但必須在地層失去自穩(wěn)能力之前盡快開挖下臺階，支護形成封閉結構；若地層較差，為了穩(wěn)定工作面，也可輔以小導管超前支護等措施。上下兩部臺階法開挖示意圖見圖3。圖1 上下兩步分部開挖法示意圖（2）多部分步行挖留核心土法該法適用于較差的地層，圍巖級別為軟巖、級，洞口段、偏壓段、淺埋段軟巖、級和硬巖、級。上臺階取1倍洞徑左右環(huán)形開挖，留核心土，用系統(tǒng)

7、小導管超前支護、預注漿穩(wěn)定工作面；用網(wǎng)構鋼拱做初期支護；拱腳、墻腳設置鎖腳錨桿。開挖順序見圖4。圖2 多部分步開挖留核心土開挖法示意圖（3）臺階法肝挖優(yōu)缺點靈活多變，適用性強。凡是軟弱圍巖地層，均可采用臺階法，址各種不同開挖方法中的基本方法。而且，當遇到地層變化(變好或變壞)，都能及時變換成其他方法。具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，臺階有利于開挖面的穩(wěn)定，尤其是上部開挖支護后，下部作業(yè)則較為安全。臺階法開挖的缺點是上下部作業(yè)相互干擾，應注意下部作業(yè)時列+上部穩(wěn)定性的影響和臺階法開挖會增加圍巖被擾動的次數(shù)等。3、 側壁導坑法單側壁導坑法是指在隧道斷面一側先開挖一導坑，并始終超前一定距離，再開

8、挖隧道斷面剩余部分的隧道開挖方法，施工序見圖5。采用該法開挖時，單側壁導坑超前的距離一般在2倍洞徑以上。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施進行超前加固。一般采用人工開挖、人工和機械配合開挖、人工和機械配合出碴。斷面剩余部分開挖時，可適當采用控制爆破以免破壞已完成導坑的臨時支護。圖3 單側壁導坑法示意圖單側壁導坑法主要適用于地層較差、斷面較大、采用臺階法開挖有困難的、V級圍巖地層。采用方法可變大跨斷面為小跨斷面。將導坑跨度定為46 m，則斷面剩余跨度為8l0 m。，這樣將使隧道開挖迎為安全、可靠。4、中隔墻法(CD工法)CD工法（Center Dia

9、phragm）是指將隧道斷面左右一分為二，先開挖一側，并在隧道斷面中部架設一臨時支撐隔，待先開挖的一側超前一定距離后，再開挖另一側隧道的施工方法，施工順序見圖6。通過隧道斷面中部的臨時支撐隔墻，將斷面跨度一分為二，減小了開挖斷面跨度，使斷面受力更合理，從而使隧道開挖更安全、可靠。圖4 CD工法示意圖(單位：m)CD工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機械開挖的、V級圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。采用該法進行隧道開挖時，可根據(jù)具體情況，將由中隔墻一分為二的左、右斷面再在豎向分成兩部或三部，從上往下分臺階進行施工。臺階長度一般為115倍洞徑(此處洞徑取分部高度和跨度的大值

10、)。先開挖一側斷面的最后一步與后開挖斷面的第一步間應拉開l15倍洞徑的距離。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施進行超前加固。一般采用人工開挖、人工和機械配合出碴?？蛇m當采用控制爆破，以免破壞已完成的臨時支撐隔墻。5、交叉中隔墻法(CRD工法)當CD工法仍不能保證圍巖穩(wěn)定和隧道施工安全要求時，可在CD工法的基礎上對各分部加設臨時仰拱，即CRD工法(CDOSS Diaphragm)，將原CD工法先開挖中壁一側改為兩側交叉開挖、步步封閉成環(huán)、改進發(fā)展的一種工法。見圖7。其最大特點是將大斷面施工化成小斷面施工，各個局部封閉成環(huán)的時問短，控制早期圍巖變形，每

11、個步序受力體系完整。CRD工法各分部間應拉開一定的距離，距離大小以保證掌子面穩(wěn)定為準，一般為11.5倍洞徑(此處洞徑取分部高度和跨度的大值)，但在能保證掌子面圍巖穩(wěn)定的情況下，可適當縮短距離，以保證操作空問要求。圖5 CRD工法示意圖(單位：m)根據(jù)高速鐵路大斷面隧道自身的力學特征，結合以往類似工程施工經(jīng)驗，CRD工法適用于特別破碎的巖石、碎石土、卵石土、圓礫土、角礫土及黃上組成的V級圍巖和軟朗狀粘性土、潮濕的粉細砂組成的級圍巖及較差圍巖中的洞口段、偏壓段、淺埋段等。為了穩(wěn)定工作面，采作CRD 工法施工時,須采取超前大管棚、超前錨桿：、超前小管棚、超前預注漿、掌子面封閉等輔助施工措施進行超前加

12、固。一般采用人工開挖、人工和機械配合出碴?？蛇m當采用控制爆破，以免破壞已完成的臨時支撐隔墻和臨時仰拱。6、雙側壁導坑法(眼鏡法)雙側壁導坑法也稱眼鏡工法，也是變大跨度為小跨度的施工方法，其實質是將大跨度分成三個小跨度進行作業(yè)。見圖8。主要適用于地層較差、單側壁導坑法無法滿足要求的隧道工程。該工法工序較復雜，導坑的支護拆除困難，鋼架連接困難，而且成本較高，進度較慢。圖6 雙側壁導坑法示意圖該工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機械開挖的、V級圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。7、盾構法盾構法指以盾構這這種施工機械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構是一個既可以制成地層壓力

13、又可以在地層中推進活動的鋼筒結構。剛筒的前端設有支撐和開挖土體的裝置，剛筒的中段安裝有頂進所需的千斤頂，剛筒的尾部可以拼裝預制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構每推進一環(huán)距離，就在盾尾支護下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空襲中壓住水泥砂漿，以防止隧道和地面下沉。盾構推進的反力由襯砌環(huán)承擔。盾構施工前應先建一個豎井，在豎井內安裝盾構，盾構開挖出的土體由豎井通道送出地面。8、沉管法沉管法是將隧道管段分段預制，分段兩端設臨時止水頭部，然后浮運至隧道軸線處，沉放在預先挖好的基槽內，完成管段間的水下連接，移去臨時止水頭，回填基槽保護沉管，鋪設隧道內部設施，從而形成一個完整的水下通道。沉管隧道的主要施工工序：管節(jié)預制基槽開挖管段浮運和沉放對接作業(yè)內部裝飾。 Ag; 9、明挖法明挖法是指挖開地面，由上向下開挖土石方至設計標高后，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體