隧道开挖方法选择(附图)

隧道开挖方法的选择 初次接触隧道工程 感触颇深 在从事隧道试验检测工作的同时 我更多的时间是向优秀的工程师们学习具 体的现场施工经验 在学校读书的时候老师也是大概的讲解了一下 而更多的东西还要靠自己去领悟 去学习 自己总结了隧道工程的一些开挖方法 加上具体的现场施工逐渐的了解了隧道的施工工序及技术要求 在当前的施工实践中 从施工造价及施工速度考虑 施工方法的选择顺序为 全断面法 台阶法 环形开挖 留核心土法 中隔壁法 CD 法 交叉中壁法 CRD 法 双侧壁导坑法 从施工安全角度考虑 其选择顺序应 反过来 如何正确选择 应根据实际情况综合考虑 但必须符合安全 快速 质量和环保的要求 达到规避风险 加快进度和节约投资的目的 1 全断面开挖法 全断面开挖法 全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形 然后修建衬砌的施工方法 适用条件 1 I IV 级围岩 在用于 级围岩时 围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内 保持其自身稳定的条件 2 有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备 3 隧道长度或施工区段长度不宜太短 根据经验一般不应小于 lkm 否则采用大型机械化施工 其经济性较差 隧道机械化施工 有三条主要作业线 见表 作业线采用大型机械设备 开挖作 业线 钻孔台车 装药台车 装载机配合自卸汽车 无轨运输 装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车 有轨运输 锚喷作 业线 混凝土喷射机 混凝土喷射机械手 锚喷作业平台 进料 运输设备及锚杆灌浆设备 模筑衬 砌作业 线 混凝土拌和作业长 混凝土输送车及输送泵 施做防水 层作业平台 衬砌钢模台车 全断面法施工特点 1 开挖断面与作业空间大 干扰小 2 有条件充分使用机械 减少人力 3 工序少 便于施工组织与管理 改善劳动条件 4 开挖一次成形 对围岩扰动少 有利于围岩稳定 2 2 台阶法施工 台阶法施工 台阶法是先开挖上半断面 待开挖至一定长度后同时开挖下半断面 上 下半断面同时并进 的施工方法 按台阶长短有长台阶 短台阶和超短台阶三种 近年由于大断面隧道的设计 又有三台阶临时仰拱 法 甚至多台阶法 至于施工中究竟应采用何种台阶法 要根据以下两个条件来决定 初期支护形成闭合断面的时间要求 围岩越差 闭合时间要求越短 上断面施工所用的开挖 支护 出碴等机械设备施工场地大小的要求 在软弱围岩中应以前一条为主 兼顾后者 确保施工安全 在围岩条件较好时 主要是考虑如何更好的发挥机械 效率 保证施工的经济性 故只要考虑后一条件 台阶开挖法的优缺点 台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度 但上 下部作业有干扰 台阶开挖 虽增加对围岩的扰动次数 但台阶有利于开挖面的稳定 尤其是上部开挖支护后 下部作业就较为安全 但应注 意下部作业时对上部稳定性的影响 台阶开挖时应注意以下几点 1 解决好上 下半断面作业的相互干扰问题 微台阶基本上是合为 个工作面进行同步掘进 长台阶基本上拉开 干扰较小 而短台阶干扰就较大 要注意作业组织 对于长度较短的隧道 可将上半断面贯通后 再进行下半断 面施工 2 下部开挖时 应注意上部的稳定 若围岩稳定性较好 则可以分段顺序开挖 若围岩稳定性较差 则应缩短下 部掘进循环进尺 若稳定性更差 则可以左右错开 或先拉中槽后挖边帮 3 下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土 并按规定做初期支护 4 量测工作必须及时 以观察拱顶 拱脚和边墙中部位移值 当发现速率增大立即进行仰拱封闭 3 环形开挖留核心土法 环形开挖留核心土法 1 环形开挖进尺宜为 0 5 1 0m 核心土面积应不小于整个断面面积的 50 2 开挖后应及时施工喷锚支护 安装钢架支撑 相邻钢架必须用钢筋连接 并应按施工要求设计施工锁角锚 杆 3 围岩地质条件差 自稳时间短时 开挖前应按设计要求进行超前支护 4 核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完成后 喷射混凝土达到设计强度的 70 4 4 中隔壁法 中隔壁法 CDCD 法 法 CD 法是在软弱围岩大跨度隧道中 先开挖隧道的一侧 并施作中隔壁 然后再开挖另一侧的施工方法 主要应 用于双线隧道 级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道 级围岩 地段 5 交叉中隔壁法 交叉中隔壁法 CRD 法 法 是在软弱围岩大跨隧道中 先开挖隧道一侧的一或二部分 施作部分中隔壁和横隔板 再开挖隧道另一侧的一 或二部分 完成横隔板施工 然后再开挖最先施工一侧的最后部分 并延长中隔壁 最后开挖剩余部分的施工方 法 采用短台阶法难确保掌子面的稳定时 宜采用分部尺寸小的 CRD 法 该工法对控制变形是比较有利的 CD 法是 Center Diaphragm 的简称 而 CRD 法则是 Cross Diaphragm 的简称 两者既有联系又有区别 它 们都用于比较软弱地层中而且是大断面隧道的场合 而前者是在用钢支撑和喷混凝土的隔壁分割开进行开挖的方 法 后者则是用隔壁和仰拱把断面上下 左右分割闭合进行开挖的方法 是在地质条件要求分部断面及时封闭的 条件下采用的方法 因此 CRD 法与 CD 法唯一的区别是在施工过程中每一步 都要求用临时仰拱封闭断面 在 CRD 法或 CD 法中 一个关键问题是拆除中壁 一般说 中壁拆除时期应在全断面闭合后 各断面的位移充分 稳定后 才能拆除 6 双侧壁导坑法 1 侧壁导坑开挖后方可进行下一步开挖 地质条件差时 每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰 拱 2 各部开挖时 周边轮廓应尽量圆顺 3 应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后在进行另一侧开挖 4 左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于 15 米 5 当开挖形成全断面时应及时完成全断面初期支护闭合 6 中隔壁及临时支撑应在浇筑二次衬砌时逐段拆除 2 2 台阶法施工 台阶法施工 台阶法是先开挖上半断面 待开挖至一定长度后同时开挖下半断面 上 下半断面同时并进 的施工方法 按台阶长短有长台阶 短台阶和超短台阶三种 近年由于大断面隧道的设计 又有三台阶临时仰拱 法 甚至多台阶法 至于施工中究竟应采用何种台阶法 要根据以下两个条件来决定 初期支护形成闭合断面的时间要求 围岩越差 闭合时间要求越短 上断面施工所用的开挖 支护 出碴等机械设备施工场地大小的要求 在软弱围岩中应以前一条为主 兼顾后者 确保施工安全 在围岩条件较好时 主要是考虑如何更好的发挥机械 效率 保证施工的经济性 故只要考虑后一条件 台阶开挖法的优缺点 台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度 但上 下部作业有干扰 台阶开挖 虽增加对围岩的扰动次数 但台阶有利于开挖面的稳定 尤其是上部开挖支护后 下部作业就较为安全 但应注 意下部作业时对上部稳定性的影响 台阶开挖时应注意以下几点 1 解决好上 下半断面作业的相互干扰问题 微台阶基本上是合为 个工作面进行同步掘进 长台阶基本上拉开 干扰较小 而短台阶干扰就较大 要注意作业组织 对于长度较短的隧道 可将上半断面贯通后 再进行下半断 面施工 2 下部开挖时 应注意上部的稳定 若围岩稳定性较好 则可以分段顺序开挖 若围岩稳定性较差 则应缩短下 部掘进循环进尺 若稳定性更差 则可以左右错开 或先拉中槽后挖边帮 3 下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土 并按规定做初期支护 4 量测工作必须及时 以观察拱顶 拱脚和边墙中部位移值 当发现速率增大立即进行仰拱封闭 3 环形开挖留核心土法 环形开挖留核心土法 1 环形开挖进尺宜为 0 5 1 0m 核心土面积应不小于整个断面面积的 50 2 开挖后应及时施工喷锚支护 安装钢架支撑 相邻钢架必须用钢筋连接 并应按施工要求设计施工锁角锚 杆 3 围岩地质条件差 自稳时间短时 开挖前应按设计要求进行超前支护 4 核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完成后 喷射混凝土达到设计强度的 70 4 4 中隔壁法 中隔壁法 CDCD 法 法 CD 法是在软弱围岩大跨度隧道中 先开挖隧道的一侧 并施作中隔壁 然后再开挖另一侧的施工方法 主要应 用于双线隧道 级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道 级围岩 地段 5 交叉中隔壁法 交叉中隔壁法 CRD 法 法 是在软弱围岩大跨隧道中 先开挖隧道一侧的一或二部分 施作部分中隔壁和横隔板 再开挖隧道另一侧的一 或二部分 完成横隔板施工 然后再开挖最先施工一侧的最后部分 并延长中隔壁 最后开挖剩余部分的施工方 法 采用短台阶法难确保掌子面的稳定时 宜采用分部尺寸小的 CRD 法 该工法对控制变形是比较有利的 CD 法是 Center Diaphragm 的简称 而 CRD 法则是 Cross Diaphragm 的简称 两者既有联系又有区别 它 们都用于比较软弱地层中而且是大断面隧道的场合 而前者是在用钢支撑和喷混凝土的隔壁分割开进行开挖的方 法 后者则是用隔壁和仰拱把断面上下 左右分割闭合进行开挖的方法 是在地质条件要求分部断面及时封闭的 条件下采用的方法 因此 CRD 法与 CD 法唯一的区别是在施工过程中每一步 都要求用临时仰拱封闭断面 在 CRD 法或 CD 法中 一个关键问题是拆除中壁 一般说 中壁拆除时期应在全断面闭合后 各断面的位移