隧道施工方法

隧道施工方法隧道施工有其獨(dú)特的特點(diǎn)，其中包括水文條件和地質(zhì)條件的重要性，施工環(huán)境的惡劣，以及位于山區(qū)交通不便等。因此，在選擇施工方法時(shí)，需要考慮多方面因素，包括工程重要性、地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、施工技術(shù)條件和機(jī)械裝備狀況、施工動(dòng)力和原材料供應(yīng)、工程投資與運(yùn)營(yíng)后的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益、施工安全狀況，以及有關(guān)污染和地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制。必要時(shí)，應(yīng)開挖實(shí)驗(yàn)洞對(duì)理論方案進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證。隧道施工方法包括明挖法、基坑開挖法、逆筑法、蓋挖法、順筑法、沉管法、傳統(tǒng)礦山、鉆爆法、新奧法、暗挖法、盾構(gòu)法、非鉆爆法掘進(jìn)機(jī)法和頂進(jìn)法。在選擇施工方法時(shí)，需要根據(jù)工程特點(diǎn)和條件進(jìn)行綜合考慮。新奧法是一種重要的隧道施工方法。它認(rèn)為巖體是結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必需充分保護(hù)巖體盡量減少對(duì)它的擾動(dòng)，避免過度破壞巖體的強(qiáng)度。為此，施工中應(yīng)采用光面爆破、預(yù)裂爆破、機(jī)械掘進(jìn)等方法。光面爆破是指通過正確選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，達(dá)到爆破后輪廓線符合設(shè)計(jì)要求，臨空面平整規(guī)則的一種控制爆破技術(shù)。預(yù)裂爆破則是指進(jìn)行石方開挖時(shí)，在主爆區(qū)爆破之前沿設(shè)計(jì)輪廓線先爆出一條具有一定寬度的貫穿裂縫。在施工中，應(yīng)允許并控制巖體的變形，采用能與圍巖密切及時(shí)砌筑又能及時(shí)加強(qiáng)的柔性結(jié)構(gòu)，例如噴錨支護(hù)等。這樣就能通過調(diào)整支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和它參加工作的時(shí)間來(lái)控制巖體變形。短臺(tái)階法是將斷面分成多個(gè)短臺(tái)階進(jìn)行開挖，每個(gè)臺(tái)階的長(zhǎng)度一般不超過10米。施工時(shí)采用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼裝藥爆破，再用裝載機(jī)將石渣運(yùn)至洞外。支護(hù)采用錨桿和噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)鋼支撐。短臺(tái)階法適用于Ⅰ～Ⅲ級(jí)圍巖，特別適用于圍巖變化大、存在局部松散帶的地質(zhì)條件。短臺(tái)階法的優(yōu)點(diǎn)是開挖面穩(wěn)定，施工效率高，但臺(tái)階長(zhǎng)度短，需要頻繁的支護(hù)和噴射混凝土，增加了施工難度和成本。(三)超短臺(tái)階法超短臺(tái)階法是將斷面分成多個(gè)超短臺(tái)階進(jìn)行開挖，每個(gè)臺(tái)階的長(zhǎng)度一般不超過5米。施工時(shí)采用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼裝藥爆破，再用裝載機(jī)將石渣運(yùn)至洞外。支護(hù)采用錨桿和噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)鋼支撐。超短臺(tái)階法適用于Ⅱ～Ⅲ級(jí)圍巖，特別適用于圍巖變化大、存在大量松散帶的地質(zhì)條件。超短臺(tái)階法的優(yōu)點(diǎn)是開挖面穩(wěn)定，施工效率極高，但臺(tái)階長(zhǎng)度極短，需要頻繁的支護(hù)和噴射混凝土，增加了施工難度和成本。(四)三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法是在長(zhǎng)臺(tái)階法的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)臨時(shí)仰拱，將斷面分成上、中、下三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開挖。首先在上半段開挖一個(gè)進(jìn)尺，然后在中間臺(tái)階修筑臨時(shí)仰拱，再開挖下半段。施工時(shí)采用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼裝藥爆破，再用裝載機(jī)將石渣運(yùn)至洞外。支護(hù)采用錨桿和噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)鋼支撐。三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法適用于Ⅰ～Ⅲ級(jí)圍巖，特別適用于圍巖變化大、存在局部松散帶的地質(zhì)條件。三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法的優(yōu)點(diǎn)是開挖面穩(wěn)定，施工效率高，臨時(shí)仰拱可提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，但需要增加臨時(shí)仰拱的施工時(shí)間和成本。(五)預(yù)留核心土臺(tái)階法預(yù)留核心土臺(tái)階法是在長(zhǎng)臺(tái)階法的基礎(chǔ)上，預(yù)留出一個(gè)核心土臺(tái)階，將斷面分成上、下兩個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開挖。首先在上半段開挖一個(gè)進(jìn)尺，然后在核心土臺(tái)階上修筑邊墻和錨桿，并噴射混凝土，形成閉合斷面。再開挖下半段。施工時(shí)采用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼裝藥爆破，再用裝載機(jī)將石渣運(yùn)至洞外。預(yù)留核心土臺(tái)階法適用于Ⅰ～Ⅲ級(jí)圍巖，特別適用于圍巖變化大、存在大量松散帶的地質(zhì)條件。預(yù)留核心土臺(tái)階法的優(yōu)點(diǎn)是開挖面穩(wěn)定，支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，但需要增加支護(hù)和噴射混凝土的施工時(shí)間和成本。(六)多臺(tái)階法多臺(tái)階法是將斷面分成多個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開挖，每個(gè)臺(tái)階的長(zhǎng)度根據(jù)圍巖條件和支護(hù)結(jié)構(gòu)要求而定。施工時(shí)采用兩臂鉆孔臺(tái)車鉆眼裝藥爆破，再用裝載機(jī)將石渣運(yùn)至洞外。支護(hù)采用錨桿和噴射混凝土，必要時(shí)加設(shè)鋼支撐。多臺(tái)階法適用于各種圍巖條件，但需要根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方案。多臺(tái)階法的優(yōu)點(diǎn)是開挖面穩(wěn)定，支護(hù)結(jié)構(gòu)靈活，可根據(jù)圍巖條件和支護(hù)要求進(jìn)行調(diào)整，但需要根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工方案。文章無(wú)格式錯(cuò)誤，無(wú)明顯有問題的段落需要?jiǎng)h除。a、短臺(tái)階法是一種分臺(tái)階開挖的方法，適用于Ⅲ～Ⅴ級(jí)圍巖。上下斷面相距較近，一般上臺(tái)階長(zhǎng)度小于五倍洞跨，但大于1.5倍洞跨，上下斷面采用平行作業(yè)。臺(tái)階長(zhǎng)度定為10～15m，即1～2倍開挖寬度，主要是考慮既要實(shí)現(xiàn)分臺(tái)階開挖，又要實(shí)現(xiàn)支護(hù)及早封閉。上臺(tái)階一般采用小藥量的松動(dòng)爆破，出渣采用人工或小型機(jī)械轉(zhuǎn)運(yùn)至下臺(tái)階。短臺(tái)階法可縮短支護(hù)閉合時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制圍巖變形。b、短臺(tái)階法的缺點(diǎn)是上部出渣對(duì)下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。c、為解決干擾問題，可采用長(zhǎng)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸上臺(tái)階石渣，或設(shè)置上半段過渡到下半段的坡道將上臺(tái)階的石渣直接裝車運(yùn)出洞外。過度坡道的位置可設(shè)在隧道中間，也可交替設(shè)在兩側(cè)。過度坡道適用于斷面較大的雙線隧道中。d、采用短臺(tái)階法時(shí)需要注意：初次支護(hù)全斷面閉合要在距離開挖面三十米以內(nèi)或距開挖上半斷面三十天內(nèi)完成。初次支護(hù)變形下沉顯著時(shí)，要提前閉合。要研究在保證機(jī)械施工正常工作的前提下使臺(tái)階長(zhǎng)度最小。(三)微臺(tái)階法（超短臺(tái)階法）a、超短臺(tái)階法也是一種分臺(tái)階開挖的方法，適用于膨脹性圍巖要求及早閉合全斷面的場(chǎng)合，也適用于機(jī)械化程度不高的圍巖。上臺(tái)階僅超前3-5米，只能采用交替作業(yè)，用一臺(tái)停在臺(tái)階下的長(zhǎng)臂挖掘機(jī)或單臂掘進(jìn)機(jī)，上半斷面開挖至一個(gè)進(jìn)程，安設(shè)拱部錨桿，鋼筋網(wǎng)或鋼支撐，噴邊墻混凝土，必要時(shí)加噴拱部混凝土，開挖水溝，安裝底部鋼支撐，噴仰拱混凝土，澆筑內(nèi)層襯砌。如無(wú)大型機(jī)械，可采用小型機(jī)具在上下部交替開挖，由于上半段施工場(chǎng)地狹小，常常需要配置移動(dòng)或施工臺(tái)架以解決上半段施工機(jī)具的布置問題。超短臺(tái)階法初次支護(hù)全斷面閉合時(shí)間更短，更有利于控制圍巖變形，更能有效控制地表沉陷。b、超短臺(tái)階法的缺點(diǎn)是上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)相互干擾較大，生產(chǎn)效率較低，施工速度較慢。c、采用超短臺(tái)階法時(shí)應(yīng)注意在軟弱圍巖中施工時(shí)，應(yīng)特別注意開挖工作的穩(wěn)定性。必要時(shí)可采用輔助施工措施，如向圍巖中注漿或打入超前水平小鋼管對(duì)開挖面進(jìn)行預(yù)支護(hù)或預(yù)加固。微臺(tái)階法是一種全斷面開挖的變異形式，適用于Ⅴ～Ⅵ級(jí)圍巖，通常臺(tái)階長(zhǎng)度為3～5m。當(dāng)臺(tái)階長(zhǎng)度小于3m時(shí)，無(wú)法進(jìn)行正常的鉆眼和拱部的噴錨支護(hù)作業(yè)；當(dāng)臺(tái)階長(zhǎng)度大于5m時(shí)，利用爆破將石渣翻至下臺(tái)階會(huì)有較大的難度，必須采用人工翻渣。微臺(tái)階法的上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，因此作業(yè)時(shí)相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。在所有臺(tái)階法的施工中，在開挖下半斷面時(shí)要求做到以下幾點(diǎn)：下半斷面的開挖（又稱落底）和封閉應(yīng)在上半斷面初次支護(hù)基本穩(wěn)定進(jìn)行，或采取其他有效措施，例如擴(kuò)大供面、打拱角錨桿、加強(qiáng)縱向連接或采用單側(cè)落底或雙側(cè)交替落底，避免上部初次支護(hù)兩側(cè)拱角同時(shí)懸空或視圍巖情況嚴(yán)格控制落底長(zhǎng)度，一般采用1-3米，并不得大于6米，以確保初次支護(hù)體系的穩(wěn)定性，使上部初次支護(hù)與圍巖形成完整體系。在下部邊墻開挖后，必須立即噴混凝土并按規(guī)定進(jìn)行初次支護(hù)，量測(cè)工作必須及時(shí)，以觀察拱頂拱角和邊墻中部的位移值。當(dāng)發(fā)現(xiàn)位移速率增大時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行仰拱封閉。施工中采用哪一種臺(tái)階法，要根據(jù)兩個(gè)條件來(lái)決定：第一是對(duì)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，要求閉合時(shí)間越短；第二是對(duì)上部斷面施工所采用的開挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備需要施工場(chǎng)地大小的要求。對(duì)軟弱圍巖，主要考慮前者，以確保施工安全；對(duì)較好圍巖，主要考慮如何更好地發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的效率，保證施工中的經(jīng)濟(jì)效益，因此只考慮后者。分部開挖法包括臺(tái)階分部開挖法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。臺(tái)階分部開挖法一般將斷面分成環(huán)形拱部，根據(jù)斷面大小，環(huán)形拱部又可分成交替開挖。環(huán)形開挖進(jìn)尺為0.5～1.0米不宜過長(zhǎng)，上部核心土與下臺(tái)階的距離，一般為隧道一倍洞跨。臺(tái)階分部開挖法的作業(yè)順序?yàn)椋河萌斯せ騿伪劬蜻M(jìn)機(jī)開挖環(huán)形拱部，架立鋼支撐，噴混凝土，在拱部初次保護(hù)下用挖掘機(jī)或單臂掘進(jìn)機(jī)開挖核心土和下臺(tái)階，隨時(shí)接長(zhǎng)鋼支撐和噴混凝土封底。根據(jù)初次支護(hù)變形情況，或施工進(jìn)度要求，建造內(nèi)層襯砌。由于拱形開挖高度較小或地層松軟錨桿不易成型，所以施工中可不設(shè)或少設(shè)錨桿。在臺(tái)階分部開挖發(fā)中因?yàn)樯喜苛粲泻诵耐林跽唛_挖面，而且能夠迅速及時(shí)的建造拱部支護(hù)，所以開挖面穩(wěn)定性好。和臺(tái)階法一樣，核心土和下部開挖都是在拱部初次支護(hù)的保護(hù)下進(jìn)行的，這種方法適用于一般土質(zhì)，或易于坍塌的軟弱圍巖中。臺(tái)階分部開挖法的主要優(yōu)點(diǎn)是相比于超短臺(tái)階法，臺(tái)階長(zhǎng)度可以加長(zhǎng)，從而減少上下臺(tái)階施工的干擾。與側(cè)壁導(dǎo)坑法相比，機(jī)械化程度更高，施工速度更快。在采用臺(tái)階分部開挖法時(shí)，需要注意以下問題：雖然核心土增加了開挖面的穩(wěn)定性，但圍巖需要經(jīng)過多次擾動(dòng)。斷面分塊較多，全斷面封閉時(shí)間長(zhǎng)，圍巖變形增大，因此應(yīng)對(duì)前方巖體進(jìn)行預(yù)支護(hù)或預(yù)加固。單側(cè)壁導(dǎo)坑法一般將斷面分成三塊。其尺寸應(yīng)該充分利用臺(tái)階的支撐作用，并考慮施工作業(yè)的條件而定。導(dǎo)坑寬度不宜超過0.5倍洞寬，高度以達(dá)到起拱線為宜，這樣導(dǎo)坑可分為二次開挖及支護(hù)，不需要架設(shè)工作平臺(tái)。導(dǎo)坑與臺(tái)階的距離沒有硬性規(guī)定，但一般以導(dǎo)坑施工和臺(tái)階施工互不干擾為原則。單側(cè)壁導(dǎo)坑法的施工順序?yàn)椋洪_挖側(cè)壁導(dǎo)坑，并進(jìn)行初次支護(hù)，使