隧道開挖學(xué)問大，常見方法有哪些？

古美索不達(dá)米亞人早已掌握隧道開挖技術(shù)，到19世紀(jì)水下隧道也成功開挖。1818年， 英國(guó)工程師布倫諾爾設(shè)計(jì)出挖掘機(jī)，在泰晤士河底下挖掘隧道。隨后布倫諾爾發(fā)明了盾構(gòu)施工法，鑿?fù)隧f平到羅瑟海斯的世界第一條水下隧道。那么隧道開挖還有哪些方法呢？你是否想更加了解關(guān)于隧道開挖呢？那么今天就跟著小凱一起來漲知識(shí)吧。

1、全斷面開挖法

全斷面開挖法又稱全斷面掘進(jìn)法，是指按照設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成形然后修建襯砌的施工方法。

適用于以下條件：

(1)I~IV級(jí)圍巖，在用于Ⅳ級(jí)圍巖時(shí)，圍巖應(yīng)具備從全斷面開挖到初期支護(hù)前這段時(shí)間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。

(2)有鉆孔臺(tái)車或自制作業(yè)臺(tái)架及高效率裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備。

(3)隧道長(zhǎng)度或施工區(qū)段長(zhǎng)度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般不應(yīng)小于lkm，否則采用大型機(jī)械化施工，其經(jīng)濟(jì)性較差。

全斷面法施工特點(diǎn)：

(1)開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾??；

(2)有條件充分使用機(jī)械，減少人力；

(3)工序少，便于施工組織與管理，改善勞動(dòng)條件；

(4)開挖一次成形，對(duì)圍巖擾動(dòng)少，有利于圍巖穩(wěn)定。

2、臺(tái)階法施工

臺(tái)階法是先開挖上半斷面，待開挖至一定長(zhǎng)度后同時(shí)開挖下半斷面，上、下半斷面同時(shí)并進(jìn)的施工方法；按臺(tái)階長(zhǎng)短有長(zhǎng)臺(tái)階、短臺(tái)階和超短臺(tái)階三種。近年由于大斷面隧道的設(shè)計(jì)，又有三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法，甚至多臺(tái)階法。

至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺(tái)階法，要根據(jù)以下兩個(gè)條件來決定：

⑴初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，閉合時(shí)間要求越短；

⑵上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備施工場(chǎng)地大小的要求。

在軟弱圍巖中應(yīng)以前一條為主，兼顧后者，確保施工安全。在圍巖條件較好時(shí)，主要是考慮如何更好的發(fā)揮機(jī)械效率，保證施工的經(jīng)濟(jì)性，故只要考慮后一條件。

臺(tái)階開挖法的優(yōu)缺點(diǎn)：

臺(tái)階開挖法可以有足夠的工作空間和相當(dāng)?shù)氖┕に俣?。但上、下部作業(yè)有干擾；臺(tái)階開挖雖增加對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)，但臺(tái)階有利于開挖面的穩(wěn)定。尤其是上部開挖支護(hù)后，下部作業(yè)就較為安全，但應(yīng)注意下部作業(yè)時(shí)對(duì)上部穩(wěn)定性的影響。

臺(tái)階開挖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)解決好上、下半斷面作業(yè)的相互干擾問題。微臺(tái)階基本上是合為—個(gè)工作面進(jìn)行同步掘進(jìn)；長(zhǎng)臺(tái)階基本上拉開，干擾較??；而短臺(tái)階干擾就較大，要注意作業(yè)組織。對(duì)于長(zhǎng)度較短的隧道，可將上半斷面貫通后，再進(jìn)行下半斷面施工。

(2)下部開挖時(shí)，應(yīng)注意上部的穩(wěn)定。若圍巖穩(wěn)定性較好，則可以分段順序開挖；若圍巖穩(wěn)定性較差，則應(yīng)縮短下部掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺；若穩(wěn)定性更差，則可以左右錯(cuò)開，或先拉中槽后挖邊幫。

(3)下部邊墻開挖后必須立即噴射混凝土，并按規(guī)定做初期支護(hù)。

(4)量測(cè)工作必須及時(shí)，以觀察拱頂，拱腳和邊墻中部位移值，當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率增大立即進(jìn)行仰拱封閉。

3、環(huán)形開挖留核心土法

（1）環(huán)形開挖進(jìn)尺宜為0.5-1.0m，核心土面積應(yīng)不小于整個(gè)斷面面積的50%

（2）開挖后應(yīng)及時(shí)施工噴錨支護(hù)、安裝鋼架支撐，相鄰鋼架必須用鋼筋連接，并應(yīng)按施工要求設(shè)計(jì)施工鎖角錨桿。

（3）圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時(shí)間短時(shí)，開挖前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行超前支護(hù)。

（4）核心土與下臺(tái)階開挖應(yīng)再上臺(tái)階支護(hù)完成后、噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%

4、中隔壁法（CD法）

CD法是在軟弱圍巖大跨度隧道中，先開挖隧道的一側(cè)，并施作中隔壁，然后再開挖另一側(cè)的施工方法，主要應(yīng)用于雙線隧道Ⅳ級(jí)圍巖深埋硬質(zhì)巖地段以及老黃土隧道（Ⅳ級(jí)圍巖）地段。

5、交叉中隔壁法（CRD法）

是在軟弱圍巖大跨隧道中，先開挖隧道一側(cè)的一或二部分，施作部分中隔壁和橫隔板，再開挖隧道另一側(cè)的一或二部分，完成橫隔板施工；然后再開挖最先施工一側(cè)的最后部分，并延長(zhǎng)中隔壁，最后開挖剩余部分的施工方法。采用短臺(tái)階法難確保掌子面的穩(wěn)定時(shí)，宜采用分部尺寸小的CRD法，該工法對(duì)控制變形是比較有利的。

CD法是“Center Diaphragm”的簡(jiǎn)稱，而CRD法則是“Cross Diaphragm”的簡(jiǎn)稱。兩者既有聯(lián)系又有區(qū)別。它們都用于比較軟弱地層中而且是大斷面隧道的場(chǎng)合。而前者是在用鋼支撐和噴混凝土的隔壁分割開進(jìn)行開挖的方法；后者則是用隔壁和仰拱把斷面上下、左右分割閉合進(jìn)行開挖的方法，是在地質(zhì)條件要求分部斷面及時(shí)封閉的條件下采用的方法。因此，CRD法與CD法唯一的區(qū)別是在施工過程中每一步，都要求用臨時(shí)仰拱封閉斷面。

在CRD法或CD法中，一個(gè)關(guān)鍵問題是拆除中壁。一般說，中壁拆除時(shí)期應(yīng)在全斷面閉合后，各斷面的位移充分穩(wěn)定后，才能拆除。

6、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

（1）側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后方可進(jìn)行下一步開挖。地質(zhì)條件差時(shí)，每個(gè)臺(tái)階底部均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)臨時(shí)鋼架或臨時(shí)仰拱。

（2）各部開挖時(shí)，周邊輪廓應(yīng)盡量圓順。

（3）應(yīng)在先開挖側(cè)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后在進(jìn)行另一側(cè)開挖。

（4）左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。

（5）當(dāng)開挖形成全斷面時(shí)應(yīng)及時(shí)完成全斷面初期支護(hù)閉合。

（6）中隔壁及臨時(shí)支撐應(yīng)在澆筑二次襯砌時(shí)逐段拆除。

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