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隧道开挖的几种方法

2022-10-18 来源:小侦探旅游网
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 , 我更多的时间就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就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T台阶法T环形开挖留核心土法T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、质量与环保的要求 , 达到规避风险、加快进 度与节约投资的目的。

1、全断面开挖法

全断面开挖法就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W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 米用大型机械设备 开挖作业 钻孔台车、装药台车、装载机配合自卸汽车(无轨运输)、 线 装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车(有轨运输) 锚喷作业 混凝土喷射机、混凝土喷射机械手、锚喷作业平台、进料 线 模筑衬砌 作业线 运输设备及锚杆灌浆设备 混凝土拌与作业长、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

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2、台阶法施工

台阶法就是先开挖上半断面,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、短台阶与超短台阶三种。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: ⑴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 ⑵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,主要就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与相当的施 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。尤其就是上部开挖支护后,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。微台阶基本上就是合 为一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,拱脚与边墙中部位移值,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

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%

环形开挖團核心土法

4、中隔壁法(CD法)

CD法就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W级围岩

深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(W级围岩)地段

5交叉中隔壁法(CRD法)

就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

部分中隔壁与横隔板,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,该工法对控制变形就是比较有利的。 CD法就是“ Center Diaphragm”的简称,而CRD法则就是

“ 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就是大断面隧道的场合。 而前者就是在用钢支撑 与喷混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法;后者则就是用隔壁与仰拱 把断面上下、左右分割闭合进行开挖的方法,就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 区别就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,一个关键问题就是拆除中壁。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。

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