隧道施工的六大方法

時間：2024-07-20 02:27:08 一級建造師我要投稿

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隧道施工的六大方法

　　在當前隧道施工實踐中，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→環形開挖留核心土法→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→雙側壁導坑法;從施工安全角度考慮，其選擇順序應反過來。如何正確選擇，應根據實際情況綜合考慮，但必須符合安全、快速、質量和環保的要求，達到規避風險、加快進度和節約投資的目的。

隧道施工的六大方法

　　1、全斷面開挖法

　　全斷面開挖法就是按照設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～IV級圍巖，在用于Ⅳ級圍巖時，圍巖應具備從全斷面開挖到初期支護前這段時間內，保持其自身穩定的條件。

　　(2)有鉆孔臺車或自制作業臺架及高效率裝運機械設備。

　　(3)隧道長度或施工區段長度不宜太短，根據經驗一般不應小于lkm，否則采用大型機械化施工，其經濟性較差。

　　全斷面開挖法

　　隧道機械化施工，有三條主要作業線：

　　開挖作業線：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燃機車(有軌運輸)。

　　錨噴作業線：混凝土噴射機、混凝土噴射機械手、錨噴作業平臺、進料運輸設備及錨桿灌漿設備。

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

　　全斷面法施工特點：

　　(1)開挖斷面與作業空間大、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

　　至于施工中究竟應采用何種臺階法，要根據以下兩個條件來決定：

　　(1)初期支護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、出碴等機械設備施工場地大小的要求。

　　在軟弱圍巖中應以前一條為主，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揮機械效率，保證施工的經濟性，故只要考慮后一條件。

　　臺階開挖法的優缺點：

　　臺階開挖法可以有足夠的工作空間和相當的施工速度。但上、下部作業有干擾;臺階開挖雖增加對圍巖的擾動次數，但臺階有利于開挖面的穩定。尤其是上部開挖支護后，下部作業就較為安全，但應注意下部作業時對上部穩定性的影響。

　　臺階開挖時應注意以下幾點：

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

　　(2)下部開挖時，應注意上部的穩定。若圍巖穩定性較好，則可以分段順序開挖;若圍巖穩定性較差，則應縮短下部掘進循環進尺;若穩定性更差，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，并按規定做初期支護。

　　(4)量測工作必須及時，以觀察拱頂，拱腳和邊墻中部位移值，當發現速率增大立即進行仰拱封閉。

　　3、環形開挖留核心土法

　　環形開挖留核心土法應注意以下幾點：

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

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

　　(3)圍巖地質條件差，自穩時間短時，開挖前應按設計要求進行超前支護。

　　(4)核心土與下臺階開挖應再上臺階支護完成后、噴射混凝土達到設計強度的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，并施作中隔壁，然后再開挖另一側的施工方法，主要應用于雙線隧道Ⅳ級圍巖深埋硬質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，再開挖隧道另一側的一或二部分，完成橫隔板施工;然后再開挖最先施工一側的最后部分，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。兩者既有聯系又有區別。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、左右分割閉合進行開挖的方法，是在地質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，一個關鍵問題是拆除中壁。一般說，中壁拆除時期應在全斷面閉合后，各斷面的位移充分穩定后，才能拆除。

　　交叉中隔壁法(CRD法)

　　6、雙側壁導坑法

　　雙側壁導坑法一般將斷面分成四塊：左、右側壁導坑、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、右導洞先行，中間斷面緊跟其后;初期支護仰拱成環后，拆除兩側導洞臨時支撐，形成全斷面。兩側導洞皆為倒鵝蛋形，有利于控制拱頂下沉。

　　當隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴格，圍巖條件特別差，單側壁導坑法難以控制圍巖變形時，可采用雙側壁導坑法�，F場實測表明，雙側壁導坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2。雙側壁導坑法雖然開挖斷面分塊多，擾動大，初次支護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展。雙側壁導坑法施工安全，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。

　　雙側壁導坑法施工作業順序為：

　　(1)開挖一側導坑，并及時地將其初次支護閉合。

　　(2)相隔適當距離后開挖另一側導坑，并建造初次支護。

　　(3)開挖上部核心土，建造拱部初次支護，拱腳支承在兩側壁導坑的初次支護上。

　　(4)開挖下臺階，建造底部的初次支護，使初次支護全斷面閉合。

　　(5)拆除導坑臨空部分的初次支護。

　　(6)建造內層襯砌。

　　雙側壁導坑法應注意以下幾點：

　　(1)側壁導坑開挖后方可進行下一步開挖。地質條件差時，每個臺階底部均應按設計要求設臨時鋼架或臨時仰拱。

　　(2)各部開挖時，周邊輪廓應盡量圓順。

　　(3)應在先開挖側噴射混凝土強度達到設計要求后在進行另一側開挖。

　　(4)左右兩側導坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。