隧道开挖措施的选择初次接触隧道工程,感触颇深,在从事隧道实验检测工作的同步,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,在学校读书的时候教师也是大概的解说了一下,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某些开挖措施,加上具体的现场施工逐渐的理解了隧道的施工工序及技术规定在目前的施工实践中,从施工造价及施工速度考虑,施工措施的选择顺序为: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对的选择,应根据实际状况综合考虑,但必须符合安全、迅速、质量和环保的规定,达到规避风险、加快进度和节省投资的目的1、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措施 合用条件:(1)I~IV级围岩,在用于Ⅳ级围岩时,围岩应具有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适宜太短,根据经验一般不应不不小于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,有三条重要作业线,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(无轨运送)、装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车(有轨运送)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、进料运送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)有条件充足使用机械,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,有助于围岩稳定。
2、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步开挖下半断面,上、下半断面同步并进的施工措施;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,要根据如下两个条件来决定:⑴初期支护形成闭合断面的时间规定,围岩越差,闭合时间规定越短;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规定在软弱围岩中应此前一条为主,兼顾后者,保证施工安全在围岩条件较好时,重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陷:台阶开挖法可以有足够的工作空间和相称的施工速度但上、下部作业有干扰;台阶开挖虽增长对围岩的扰动次数,但台阶有助于开挖面的稳定特别是上部开挖支护后,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如下几点:(1)解决好上、下半断面作业的互相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,可将上半断面贯穿后,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,以观测拱顶,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 1、环形开挖进尺宜为0.5-1.0m,核心土面积应不不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,并应按施工规定设计施工锁角锚杆 3、围岩地质条件差,自稳时间短时,开挖前应按设计规定进行超前支护 4、核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完毕后、喷射混凝土达到设计强度的70%. 4、中隔壁法(CD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措施,重要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(Ⅳ级围岩)地段 5交叉中隔壁法(CRD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,完毕横隔板施工;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措施。
采用短台阶法难保证掌子面的稳定期,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并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措施;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措施,是在地质条件规定分部断面及时封闭的条件下采用的措施因此,CRD法与CD法唯一的区别是在施工过程中每一步,都规定用临时仰拱封闭断面在CRD法或CD法中,一种核心问题是拆除中壁一般说,中壁拆除时期应在全断面闭合后,各断面的位移充足稳定后,才干拆除 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规定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规定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适宜不不小于15米5、当开挖形成全断面时应及时完毕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、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步开挖下半断面,上、下半断面同步并进的施工措施;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,要根据如下两个条件来决定:⑴初期支护形成闭合断面的时间规定,围岩越差,闭合时间规定越短;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规定在软弱围岩中应此前一条为主,兼顾后者,保证施工安全在围岩条件较好时,重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陷:台阶开挖法可以有足够的工作空间和相称的施工速度但上、下部作业有干扰;台阶开挖虽增长对围岩的扰动次数,但台阶有助于开挖面的稳定特别是上部开挖支护后,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如下几点:(1)解决好上、下半断面作业的互相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,可将上半断面贯穿后,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,以观测拱顶,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 1、环形开挖进尺宜为0.5-1.0m,核心土面积应不不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,并应按施工规定设计施工锁角锚杆 3、围岩地质条件差,自稳时间短时,开挖前应按设计规定进行超前支护 4、核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完毕后、喷射混凝土达到设计强度的70%. 4、中隔壁法(CD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措施,重要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(Ⅳ级围岩)地段 5交叉中隔壁法(CRD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,完毕横隔板施工;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措施采用短台阶法难保证掌子面的稳定期,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并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措施;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措施,是在地质条件规定分部断面及时封闭的条件下采用的措施因此,CRD法与CD法唯一的区别是在施工过程中每一步,都规定用临时仰拱封闭断面在CRD法或CD法中,一种核心问题是拆除中壁一般说,中壁拆除时期应在全断面闭合后,各断面的位移充足稳定后,才干拆除 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规定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规定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适宜不不小于15米5、当开挖形成全断面时应及时完毕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 。