模块四 钻爆法隧道施工技术- 单元2-隧道施工方法-隧道洞身开挖1讲解

《隧道与地下工程施工》模块三

钻爆法隧道施工技术

单元2隧道开挖方法——洞身开挖1

《隧道工程施工》

分部开挖法3本讲主要内容

全断面法1台阶法2隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

隧道洞身开挖方法选择:

应根据隧道长度、跨度、结构形式、掌子面稳定性、地质条件等选择适宜的开挖方法，并应根据开挖方法选择配套的机械设备。

为了最大限度地利用围岩自承能力，必须采用有利于减少超挖、减少围岩扰动的开挖方法进行洞身开挖。

隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

按开挖隧道的横断面分部情况来分，施工方法可分为：

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全断面法

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台阶法

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分部开挖法台阶法分部开挖法隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

1、全断面法

全断面法全称为“全断面一次开挖法”，即按隧道设计断面轮廓一次开挖成型，然后修建支护和衬砌的施工方法。如图所示，主要包括三个过程：•

全断面开挖；•

锚喷支护；•

模筑混凝。1-全断面开挖；2-锚喷支护；3-模筑混凝全断面施工方法隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

1、全断面法

（1）适用范围、条件

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全断面法主要适用于非浅埋的I～III级岩层覆盖条件简单、岩质较均匀的硬岩中。浅埋段、偏压段和洞口段不宜采用。

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该法必须具备大型施工机械。隧道长度或施工区段长度不宜太短，否则采用大型机械化施工的经济性较差。根据经验，长度不应小于1千米。隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

1、全断面法

（2）全断面法施工工序

1）施工准备完成后，用钻孔台车钻眼，然后装药，连接起爆网路；2）退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；3）进行通风、洒水，排烟、降尘；4）排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；5）用装碴机将石碴装人矿车或运输机，运出洞外；6）安设边墙锚杆和喷混凝土；7）必要时可喷拱部第二层混凝土和隧道底部混凝土；8）开始下一轮循环；9）在初次支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌筑内层衬砌隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

1、全断面法

（2）全断面法施工工序

全断面法施工隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

1、全断面法

（3）全断面法施工注意事项

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加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查。

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各工序机械设备要配套。

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加强各种辅助施工方法的设计和施工检查。

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重视和加强对施工操作人员的技术培训，使其能熟练掌握各种机械和推广新技术，不断提高工作效率，改进施工管理，加快施工速度。

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在选择支护类型时，应优先考虑锚杆和喷射混凝土、挂网、拱架等支护形式。隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

1、全断面法

（4）全断面开挖的优点：•

工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；•工作空间大，便于大型机械化施工；•施工进度快，目前，我国公路隧道一般都能保持月进尺平均150m以上，高者已

接近300m／月。全断面法施工隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

2、台阶法

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台阶法是适用性最广的施工方法，多适用于铁路双线隧道III、Ⅳ级围岩，单线隧道V级围岩亦可采用，但支护条件应予以加强。

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它将断面分成上半断面和下半断面两部分分别进行开挖。

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根据台阶的长短，台阶法又包括为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种。a）长台阶法；b）短台阶法；

c）超短台阶法隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

2、台阶法•

施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来确定：（1）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。（2）上断面施工所用的开挖、支护、出渣等机械设备对施工场地大小的要求。•

在软弱围岩中应以前一条件为主，兼顾后者，确保施工安全。•在围岩条件较好时，主要考虑是如何更好地发挥机械效率，保证施工的经济性，故只需要考虑后一条件。隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

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将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，上、下断面相距较远，一般：上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。●适用条件：适用范围较全断面法广泛，凡在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不用底拱封闭断面的情况，都可采用长台阶法。2、台阶法

（1）长台阶法隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

2、台阶法

（1）长台阶法

●优点：相对全断面法，长台阶法一次开挖断面和高度都较小，只需配中型钻孔台车即可施工，对维持开挖面稳定十分有利。●缺点：上下部作业有一点的干扰。隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

2、台阶法

（2）短台阶法

分成上下两个断面进行开挖，两个断面相距较近，一般上台阶长度小于5倍但大于1~1.5倍洞跨，或为5-50米。上下断面采用平行作业。隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

2、台阶法

（2）短台阶法

●适用条件：适用范围很广，Ⅰ-Ⅴ级围岩都能采用，尤其适用于Ⅳ、Ⅴ级围岩，是新奥法施工中主要采用的方法。●优点：短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值。●缺点:上台阶出碴时，对下半断面施工干扰较大，不能全部平行作业。隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

2、台阶法

（3）超短台阶法

这种方法也是分成上下两部分，但上台阶仅超前3~5m，只能采用交替作业。●适用条件：超短台阶法适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。也适用于机械化程度不高的各类围岩地段。隧道洞身开挖方法01一、隧道洞身开挖方法

2、台阶法

（3）超短台阶法●优点：超短台阶法初期支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形。在城市隧道施工中，能更有效地控制地表沉陷。●缺点：上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率较低，施工速度较慢。隧道洞身开挖方法01一