山岭隧道开挖施工方法.doc

1. 选择隧道施工措施指导思想与应遵照原则隧道施工符合安全环境保护、工艺先进、质量优良、进度均衡、节能降耗规定，隧道施工应本着“安全、有序、优质、高效”指导思想，按照“保护围岩、内实外美、重视环境、动态施工”原则组织施工。其施工措施选择应遵照如下原则：(1)、保证施工安全，改善施工环境。(2)、应根据设计文献、施工调研状况、地质围岩级别、结合隧道长度、断面大小、纵坡状况、衬砌措施、工期规定、装备水平、队伍素质等综合原因决定。(3)、地质变换频繁隧道应考虑其适应性，便于工序调整转换。(4)、应尽量采用新技术、新工艺、新设备、新材料。(5)、认真按照新奥法原理、掌握应用好光爆、喷锚、量测施工三要素。2选择隧道施工措施基本要素(1)、施工条件它包括一种施工队伍所具有施工能力、素质以及管理水平。目前我集团隧道施工队伍素质和施工装备水平，有高有低，参差不齐，因此，在选择施工措施时，不能不考虑这个原因影响。(2)、围岩条件围岩条件也就是地质条件，其中包括围岩级别、地下水及不良地质现象等。围岩级别是对围岩工程性质综合鉴定，对施工措施选择起着重要甚至决定性作用。(3)、隧道断面积隧道尺寸和形状，对施工措施选择也有一定影响。目前隧道断面有向大断面方向发展趋势，如公路隧道已开始修建3车道甚至4车道大断面，水电工程中大断面洞室，更是屡见不鲜。在这种状况下，施工措施必须适应其发展。在单线和双线铁路隧道中，越来越多地采用了全断面法及台阶法；而在更大断面隧道工程中，先采用多种措施修小断面导坑，再扩大形成全断面施工措施极为盛行。(4)、埋深隧道埋深与围岩初始应力场及多种原因有关，一般将埋深分为浅埋和深埋两类，有时将浅埋又分为超浅埋和浅埋两类。在同样地质条件下，埋深不一样，施工措施也将有很大差异。(5)、工期作为设计条件之一施工工期，在一定程度上会影响基本施工措施选择。由于工期决定了在均衡生产条件下，对开挖、运送等综合生产能力基本规定，即对施工均衡速度、机械化水平和管理模式规定。(6)、环境条件当隧道施工对周围环境产生如爆破振动、地表下沉、噪声、地下水条件变化等不良影响时，环境条件也应成为选择隧道施工措施重要原因之一，在都市市区条件下，甚至会成为选择施工措施决定性原因。完善施工措施原则化、模式化重要条件是建立适应多种条件下隧道施工机械化配套技术原则模式。3山岭隧道开挖措施选择山岭隧道施工过程和措施是多种多样，但钻爆法仍然是我国目前应用最广、最成熟隧道修建措施，山岭隧道开挖常用措施为全断面法、台阶法、中隔壁法(cd法)，交叉中隔壁法(crd法)、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法等。在目前施工实践中，从工程造价和施工速度考虑施工措施选择次序应为：全断面正台阶台阶设临时仰拱法中隔壁法(cd)交叉中隔壁法(crd)双侧壁导坑法：从施工安全考虑，其选择次序应反过来。怎样对选择施工措施，应根据实际状况综合考虑，但必须符合安全、迅速、质量和环境规定，到达规避风险，加紧施工进度和节省投资目。4多种施工措施在不一样围岩和隧道中合用状况(1)、全断面法全断面开挖法是按设计断面将整个隧道开挖断面一次钻孔，一次爆破成型、一次初期支护到位隧道开挖措施。重要合用于非浅埋i级硬岩地层。浅埋段、偏压段和洞口段不适宜采用。如确实地质条件很好，也可采用先开挖小导坑，然后再扩大施工措施，这对保持围岩稳定是有利。该法有较大作业空间，有助于采用大型配套机械化作业，钻爆施工效率较高，可采用深眼爆破，提高施工速度，且工序少、便于施工组织和管理，较分部开挖法减少了对围岩振动次数。但由于开挖面积较大，围岩相对稳定性减少，且每循环工作量相对较大，深孔爆破用药量大，引起震动大，因此规定进行精心钻爆设计和严格控制爆破作业。施工要点配置钻孔台车或多功能台架及高效率装运机械设备，缩短循环作业时间，合理采用平行交叉作业工序，提高施工进度。运用钻孔台车深孔钻爆增长循环进尺，控制钻孔进度，改善光面爆破效果，减少超欠挖。及时对开挖轮廓围岩施做喷射混凝土封闭层。有条件时采用导洞超前开挖措施，合理组织施工保证隧道施工安全。仰拱、铺底超前二次衬砌且一次全幅浇筑，i级围岩离掌子面距离120m，级围岩90m。(2)、台阶法台阶法施工是将隧道构造断面提成两个或几种部分，即提成上下两个断面或几种断面分部进行开挖隧道开挖措施。该法合用于铁路双线隧道、级围岩，单线隧道v级围岩亦可采用，但支护条件应予以加强。该法详细可分为正台阶法、三台阶临时仰拱法、环形开挖预留关键土开挖法等。该施工措施长处是对地质变化适应性较强，工序转换较轻易，并能较早地使初期支护闭合，有助于控制沉降。台阶长度一般应控制在11.5倍洞径，为及早使初期支护封闭成环，也可合适缩短台阶长度，当围岩较稳定，短台阶能保持时，台阶长度亦可合适缩短至35m，上下台阶同步钻眼爆破，以起到加紧施工进度，减少设备配置目。下部断面(中、下层台阶)是开挖作业重要环节。近年来，在下部开挖中，因措施欠妥，作业不慎引起初期支护失稳导致重大坍方事故已经有多起，必须引起高度重视。在开挖次序上，宜采用先挖侧槽、左右错开向前推进做法，不适宜采用拉中槽挖马口措施。侧槽一次开挖长度不适宜太长，靠近边墙范围应采用风钻、风镐手工开挖，人工清壁扒碴，严禁使用重型机械开挖和装碴，以免对围岩过大扰动、破坏围岩和初期支护系统整体稳定性。施工要点根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶长度一般应不超过1倍开挖洞径，台阶高度根据地质状况、隧道断面大小和施工机械设备状况确定。上台阶施作钢架时，采用扩大拱脚或施作锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形；下台阶在上台阶喷射混凝土到达设计强度70以上时开挖，当岩体不稳定期需缩短进尺，必要时上下台阶分左、右两部错开开挖，并及时施做初期支护和仰拱。施工中应处理好上下台阶施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护扰动。下台阶施工时要保证钢架顺接平直，螺栓连接牢固。仰拱、铺底超前二次衬砌且一次全幅浇筑，级围岩90m，级围岩70m。(3)、中隔壁法(cd法)中隔壁法(cd法)是将隧道断面左右一分为二，先挖一侧，并在隧道中部设置运用钢支撑及喷混凝土临时支撑隔墙，当先开挖一侧超前一定距离后，再开挖另一侧隧道开挖措施。该法变大跨为小跨，使断面受力更合理，对减少沉降，保证隧道开挖安全、可靠具有良好效果。该法合用于较差地层，如采用人工或人工配合机械开挖v级围岩和浅埋、偏压及洞口段。施工过程中，为保证初支稳定，除喷锚支护外，须增长型钢或钢格栅支撑，并采用超前大管棚、超前锚杆、超前注浆小导管、超前预注浆等一种或多种辅助措施进行超前加固。由于地层软弱，断面较小，只能采用小型机械或人工开挖及运送作业，工序多，施工进度较慢。必要爆破时，应控制药量，防止损坏中隔墙。临时中隔墙型钢支撑规格应与初期支护所采用一致。每步台阶长度可控制在35m。施工要点左右部台阶开挖高度根据地质状况及隧道断面大小而定。左、右两侧洞体施工纵向拉开间距不不小于15m。每台阶开挖长度不不小于该分部断面直径，保持开挖面平顺，并及时初期支护。后一侧开挖形成全断面时，应及时完毕全断面初期支护闭合。中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖面初期支护连接平顺，保证钢架连接状态良好。根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护，一次拆除长度不超过15m，并加强监控量测。临时支护拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。(4)、交叉中隔壁法(crd法)当采用中隔壁法(cd法)仍然无法保持围岩稳定和隧道施工安全时，可采用交叉中隔壁法(crd法)开挖。该法特点是各分部增设临时仰拱和两侧交叉开挖，每步封闭成环，且封闭时间短，以克制围岩变形，到达围岩沉降可控，初期支护安全稳定目。该法除喷锚支护及增设足够强度和刚度型钢或钢格栅支撑外，还应采用多种辅助措施进行超前加固。交叉中隔壁法(crd法)合用于断层破碎带、碎石土、卵石土、圆砾土、湿陷性黄土、全风化花岗岩地层v级围岩及较差围岩中浅埋、偏压及洞口段等。施工要点隧道按左右部份分块实行开挖，每块小断面开挖高度大体靠近。每块小断面开挖长度23m，或不不小于该分块断面直径，及时设置临时仰拱封闭、步步成环，尽量缩短成环时间。中隔墙设置为弧形临时支护，隧道左右开挖小断面水平临时支护保持对接一致，螺栓连接牢固。及时进行底部左右小断面开挖封闭支护，并运用回填注浆加固底板。根据监控量测信息，初期支护稳定后拆除中隔壁临时支护，一次拆除长度不超过15m，并加强监控量测。临时支护拆除后及时施做隧道仰拱和二次衬砌。(5)、单侧壁导坑法单侧壁导坑法施工与中隔壁法(cd法)类似，但其导坑开挖断面相对较小。(6)、双侧壁导坑法双侧壁导坑法是采用先开挖隧道两侧导坑，及时施作导坑四面初期支护及临时支护，必要时施做边墙衬砌，然后再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二台阶或三台阶开挖措施，其实质是将大跨度隧道变为三个小跨度隧道进行开挖。该法施工进度较慢，成本较高，但其在施工安全尤其在控制地表下沉方面，优于其他施工措施。此外，由于两侧导坑先行，能提前排放隧道拱部和中部土体中部分地下水，为后续施工发明条件。因此都市浅埋、软弱、大跨隧道和山岭软弱破碎、地下水发育大跨隧道可优先选用双侧壁导坑法。在v级围岩浅埋、偏压及洞口段，也可采用此法施工。操作婴点侧壁导坑形状应近似椭圆形，导坑断面宽度宜为整个断面13。两侧侧壁导坑超前中部1020m，可独立同步开挖初支，中部采用台阶法开发，保持平行作业。导坑开挖后应及时进行初期支护及临时支护，并尽早封闭成环。通过监控量测确定临时支护体系稳定后，拆除临时支护，一次拆除长度不超过15m，拆除区间加强监控量测。临时支护拆除完毕后，及时施作仰拱并进行二次衬砌。总之，对于硬岩隧道宜采用全断面法与台阶法，分部开挖法合用于软岩隧道。采用台阶法施工时，不适宜采用长台阶，因其不利于初期支护及早封闭成环。在采用分部开挖法硬岩隧道中爆破作业将会严重破坏已成形中隔壁，应采用一定保护措施。根据以上总结，本隧道级围岩地质状况为，洞身围岩以弱风化晶屑凝灰岩为主，受断层影响，岩石较破碎，围岩多呈碎石状压碎构造或块碎状镶嵌构造。级围岩地质状况为，断层破碎带，积压片理，节理裂隙发育，围岩呈碎石状压碎构造，稳定性差。、v级围岩地质状况为，断层破碎带，积压片理，节理裂隙发育，围岩呈碎石状压碎构造，稳定性差。根据围岩状况与施工生产安全、施工进度、成本等多方面原因选择，级围岩设计台阶法开挖，根据现场实际地址状况(掌子面围岩岩性为灰色、青灰色弱风化凝灰熔岩，节理裂隙局部较发育，整体性好。)，和施工进度规定开挖措施变更为全断面法施工，由本来每天进尺4m提高为每天进尺6m8m。级围岩设计台阶法开挖，根据现场实际地址状况(掌子面围岩岩性为灰色、深灰色弱风化凝灰熔岩，节剪发育，稳定性很好。)，和施工进度规定部分级围岩变更为全断开挖，由本来每天进尺4m提高为每天进尺6m8m。级围岩设计为台阶法，根据现场实际围岩状况，符合设计围岩，我们采用台阶法开挖，每日进尺2m4m。v级围岩设计为双侧壁导坑法开挖，在实行一段后由于此开挖措施安全系数高，但开挖速度慢，每日进尺0.6m，对工程进度有所制约。在后续施工中我们和设计院共同探讨调整在保证安全前提下调整开挖措施，由原设计双侧壁导坑法变更为三台阶预留关键土法，把每日进尺速度提高一倍，在原材料上也大大节省。