[分享]隧道开挖工法解说

发表于2017-08-09    929人浏览    1人跟帖    总热度:698  

      常用的开挖工法有台阶法、环形导坑(预留核心土)法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等。选择开挖工法时,应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、埋置深度、支护条件、施工条件、环境条件、工期要求、工程量、机械配备能力、施工安全、经济性等相关因素综合分析,采取恰当的开挖方法,尤其应与支护条件相适应。原则上在确保安全条件下,应从简单到复杂,尽量减少开挖步骤。施工中必须进行量测,根据量测数据及时调整开挖工法。现场施工应严格执行设计工法,如需要调整,应履行变更程序,不得擅自更改。(《九条规定》第二条)
隧道开挖工法解说_1

台阶法
台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分,具有上下断面两个工作面或多个工作面,分步开挖。要求台阶长度不大于1倍洞径,仰拱距掌子面距离不大于2倍洞径。其优点是灵活多变、实用性强,有足够的作业空间和较快的施工速度,能较早地使支护闭合,有利于开挖面的稳定和控制其结构变形及由此引起的地面沉降。缺点是上下部作业有互相干扰,应注意下部作业时对上不稳定性的影响,台阶开挖会增加对围岩的扰动次数等。
台阶法适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩地层和洞口段、偏压段、浅埋段的Ⅰ~Ⅳ级硬岩地层和Ⅱ、Ⅲ级软岩地层,但应视具体情况采取超前大管棚、超前锚杆、超前小导管、超前预注浆等辅助施工措施进行超前加固,并根据工程实际、地层条件和机械条件,选择合适的台阶方式。
隧道开挖工法解说_2

环形导坑法
又称预留核心土法,该方法利用核心土稳定掌子面,然后开挖两侧边墙、中部核心土,最后开挖仰拱。该工法步骤多,工艺要求高。
隧道开挖工法解说_3

目前,软弱围岩大断面隧道多采用环形导坑法(三台阶七步流水法),出现的问题也最多,对该工法技术要求如下:上台阶每循环开挖进尺Ⅴ、Ⅵ级围岩不大于1榀钢架,Ⅳ级不大于2榀。边墙开挖进尺不大于2榀。仰拱开挖前必须完成钢架锁脚锚杆,每循环开挖进尺不大于3m。初期支护封闭成环位置距掌子面距离不大于35m。根据地质、量测情况,设置临时仰拱或横撑。
隧道开挖工法解说_4

CD法(中隔壁法)
CD工法适合于浅埋地段或穿越建(构)筑物时采用,以减少沉降,防止坍方。该工法是以台阶法为基础,将隧道分为左右两部分进行开挖,先在一侧采用台阶法分层开挖及支护,再开挖隧道另一侧。每台阶纵向长度3~5m。初期支护仰拱紧跟下台阶,封闭成环。
隧道开挖工法解说_5

CD工法适合于浅埋地段或穿越建(构)筑物时采用,以减少沉降,防止坍方。该工法是以台阶法为基础,将隧道分为左右两部分进行开挖,先在一侧采用台阶法分层开挖及支护,再开挖隧道另一侧。每台阶纵向长度3~5m。初期支护仰拱紧跟下台阶,封闭成环。
CRD法(交叉中隔壁法)
当CD工法仍不能保证围岩稳定和隧道施工安全要求时,可在CD工法的基础上对各部分加设临时仰拱,将原CD工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、将大断面隧道上、下、左、右分块开挖,并施作初期支护和临时横撑(临时仰拱),每台阶纵向长度3~5m,步步封闭成环而改进发展的一种工法。
CRD工法最大的特点是将大断面施工化成小断面施工,各个局部封闭成环的时间段,控制早期围岩变形,每个步序受力体系完整。施工大量实例资料的统计结果表明,CRD工法比CD工法减少地表下沉50%。但CRD工法施工工序复杂、隔墙拆除困难、成本高、进度较慢。
CRD工法各部分间应拉开一定的距离,以保证掌子面稳定为准,一般为1~1.5倍洞泾(此处的洞泾取分部高度和跨度的大值),但在能保证掌子面围岩稳定的情况下,可适当缩短距离,以保证操作空间要求。
隧道开挖工法解说_6
隧道开挖工法解说_7

双侧壁导坑法
双侧壁导坑法是双侧壁导坑超前中间台阶法的简称,也称眼睛工法,也是变大跨度为小跨度的施工法。先开挖隧道两侧的导坑,并进行初期支护,再分部开挖剩余部分的方法。该方法主要应用于Ⅴ级围岩浅埋、偏压及洞口地段。
工法特点:控制沉降变形好,但连接点多,受力复杂,对工艺要求高。
隧道开挖工法解说_8

对于岩石强度低,环境要求高的隧道应采用单臂掘进机、铣挖机、机械破碎等开挖。
隧道开挖工法解说_9

隧道开挖工法解说_10
隧道开挖质量控制重点
1.隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求
2.隧道开挖应严格控制欠挖。当围岩完整、石质坚硬时,岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm。拱脚和墙角以上1m内断面严禁欠挖。
3.洞身开挖中,应在每一次开挖后及时观察、描述开挖面地层的层理、节理、裂隙结构状况、岩体的软硬程度、出水量大小等,核对设计地质情况,判断围岩稳定性。
4.光面爆破或预裂爆破钻眼前,应根据钻爆设计图准确标出炮眼位置,钻孔时应按钻爆设计要求严格控制炮眼的间距、深度和角度。掏槽眼的眼口间距和深度允许偏差为5cm,外插角应符合钻爆设计要求,眼底不应超出开挖轮廓线15cm。
5.隧底开挖轮廓和底部高程应符合设计要求,隧底范围石质坚硬时,岩石个别突出部分(每1m2不大于0.1m2)侵入衬砌应小于5cm.
6.隧底开挖后应及时核对隧底地质情况。当需要进行加固处理时,应符合设计要求。
7.岩石隧道坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则,黄土隧道施工严格按照“先探测、管超前、非爆破、严控水、短进尺、强支护、勤量测、早衬砌”的原则组织施工。
 
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 常用的开挖工法有台阶法、环形导坑(预留核心土)法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等。

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