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隧道开挖方式范文1
关键词：围岩、台阶法、单侧壁导坑法、光面爆破、最大单响药量
中文分类号：U455，文献标识码：B
1工程概况
鸭江隧道进出口均属重庆市武隆县鸭江镇所辖，进洞口以南约200m斜坡坡脚为老国道319线，洞口所处斜坡中部有简易机耕道通过，机耕道与老国道319线相连，需修建便道约200m，交通较为不便；出洞口以南约60m为在建南涪铁路鸭江隧道，正前方为铁路施工弃渣场，渣场向东约140m为鸭江至武隆公路，施工需修建便道约200m，交通较为方便。隧道大体沿构造线方向布设，左线ZK13+868～ZK14+924.81、右线YK13+867.1～YK14+925.5，隧道穿越地带相对高差达320m，隧道最大埋深200m。隧道区属构造剥蚀侵蚀深切低山斜坡地貌，Ⅳ级和Ⅴ级围岩地段。
2隧道开挖
洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段采用环形导坑预留核心土法或单侧壁导坑法开挖，Ⅳ级和Ⅴ级围岩洞身深埋段采用台阶法开挖。
2.1台阶法开挖
Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩洞身深埋地段均采用台阶法开挖方式。该地段在进行超前预支护后开挖上台阶土石方，上台阶开挖主要以光面爆破为主要掘进手段，最后进行上台阶初期支护；台阶长度定为50m～80m；下台阶采用左右马口不对称开挖，开挖后立即进行初期支护，使围岩尽早封闭成环，见台阶法施工步序图
2.2环形导坑预留核心土法开挖
洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段采用环形导坑预留核心土法开挖。上半断面采用光面减震爆破和机械开挖为主要手段（施工中能采用机械开挖的尽量采用机械开挖），待施工完拱部初期支护后，再开挖核心土，每次必须确保预留不下于5m的核心土岩柱；下台阶采用左右马口侧壁预留保护层不对称开挖，侧壁保护层厚度为70～100cm，采用人工开挖进行修整，开挖后立即进行初期支护，使围岩尽早封闭成环，见环形导坑预留核心法施工步序图。
施工工序如下：
1、上弧形导坑开挖
2、上弧形导坑拱部锚喷支护、钢架支撑
洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段采用单侧壁导坑法开挖。施工中把掌子面划分为四个区，四个区依次进行错位流水作业，首先在小导管超前预支护的前提下进行左侧壁上半断面的开挖、支护；待左侧上半断面完成5～10m后再进行左侧壁下半断面开挖和支护；当左
侧壁下半断面施工长度达到5m后，再进行右侧壁上半断面的开挖和支护；最后进行右侧壁下半断面开挖和支护，右侧壁上半断面同样比下半断面超前5～10m。施工中必须一掘一支护，严禁空顶作业，见单侧壁导坑法施工步序图。
洞口V级围岩浅埋段按单侧壁导坑法开挖，施工顺序如下：
（一）左侧上导坑开挖与初期支护
1、超前小导管预注浆完成后，开始导坑开挖
2、导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm，中隔墙一次喷够5cm。
3、安设隧道1段工字钢及中隔墙1段工字钢。
（二）左侧下导坑开挖与初期支护
4、待上导坑施工长度完成5～10m后开始导坑开挖
5、导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm，中隔墙一次喷够5cm。
6、安设隧道2段工字钢及中隔墙2段工字钢。
（三）右侧上导坑开挖与初期支护
7、待左侧下导坑开挖长度到达5m后，开始右侧上导坑开挖。
8、导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm。
9、安设隧道1段工字钢
（四）右侧下导坑开挖与初期支护
10、待上导坑施工长度完成5～10m后，开始导坑开挖导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm。
11、安设隧道3段工字钢。
12、浇注仰拱混凝土。
13、浇注拱墙混凝土。
施工中注意事项：
1、循环长度根据衬砌台车长度确定，最好开挖超过二次衬砌得长度不大于12m。一般要求二次衬砌紧跟开挖进行。
2、中隔墙设置18号工字钢与隧道18工字钢对应形成导坑初期支护的加劲措施，中隔墙工字钢采用钢板焊接连接。
3、中隔墙初期支护：Ø22砂浆锚杆，长0.8m环向间距1.0m，纵向间距0.8，C20喷砼5 cm。
4、支撑拆除要按照“先顶后拆”的原则进行。
5、开挖仰拱时，应注意防止边墙受挤压而内移。
6、18工字钢纵向以Ø22钢筋连接，该钢筋环向间距为1.0m。
7、此方法工作面窄，工序多，支撑用料大，造价 ，测量困难，但其最大的优点是划整为零，减小开挖跨径而达到防止塌方的目的。因此，本方法原则上仅用于地质条件差的洞口V级围岩浅埋段和局部破碎带。
3爆破设计
3.1、爆破方式
隧道开挖主要采用光面爆破，以确保开挖轮廓平整圆顺，Ⅳ级围岩地段单循环进尺不大于3.0m；Ⅴ级围岩洞身深埋地段单循环进尺不大于2.0m；洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段单循环进尺不大于1.0m。施工中周边眼采用φ25mm小药卷进行间隔装药，掏槽眼、辅助眼、底板眼采用φ32mm药卷连续装药。1、本图尺寸注明者，余均以
3.2、设计原则
（1）爆破飞石距离控制：以爆破工作面为基准，爆破飞石距离控制在S≤50m，由于在隧道内爆破，以不损坏成形隧道结构及隧道内施工设备为原则。
（2）爆破地震波控制：根据周围建筑物及设施结构和特性，按照《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定爆破振动安全允许标准，对居民一般砖房的爆破震动速度控制在V≤2.5cm/s，对相邻铁路隧道的爆破震动速度控制在V≤15cm/s。
（3）爆破冲击波控制：由于在隧道内爆破，无受冲击波影响的建筑物，一次齐发药量较小，冲击波的危害可忽略不计。
3.3、最大单响药量计算
经过现场考察和资料显示，隧道口离最近民房有110m，隧道右线距铁路隧道最近处约40m，隧道左右线最小间距约17.5m，为防止爆破施工对以上近距离构筑物的影响，根据《爆破安全规程》相关规定及世界著名爆破专家萨道夫斯基公式计算，并严格控制最大起爆单响装药量。
Q=R3(V/K)3/a
式中：
Q――炸药量，齐发爆破为总装药量，延时爆破为最大一段单响药量，kg；
R――控制点与爆源中心的距离，m；
V――保护对象所在地质点安全允许振动速度，cm/s；
K，a――与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数；
根据隧道围岩地质条件，参照《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，取：
K＝250，a＝1.8
代入上式，计算出最大允许单响药量见下表：
3.4、钻爆参数选择
爆破参数的确定采用理论计算方法、工程类比法与现场试爆相结合，在保证爆破振动速度符合安全规定的前提下，提高隧道开挖成型质量和施工进度。
除周边眼之外的炮眼装药量均可按以下公式计算（周边眼按照光面爆破设计）：
q=k×a×w×L×ё（kg）
式中q――单眼装药量（kg）：
k――炸药单耗（kg/m³）；
a――炮眼间距（m）；
w――炮眼爆破方向的抵抗线（m）；
L――炮眼深度（m）；
ё――炮眼部位系数（参照下页表所示）。
（5）炮眼堵塞
堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸进而提高能量利用率，因此堵塞长度不小于20cm，堵塞材料采用炮泥（组分砂:粘土:水=3:1:1）。堵塞质量要求密实，不能有空隙和间断，见Ⅳ、Ⅴ级围岩炮孔布置图。
3.5、装药结构
周边光爆孔采用间隔装药，并用导爆索、竹片把φ25药卷绑扎成炸药串装入孔中，孔口用炮泥堵塞。其装药结构见《光爆孔装药结构示意图》。
3.6、光面爆破质量标准和技术要求
爆破后的围岩面应圆顺平整，无欠挖，超挖量控制在设计要求范围内。围岩为整体性好的坚硬岩石时，炮眼痕迹率应大于85%，中硬岩石应大于80%，软岩应大于60%。围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石）。
测量现场画出开挖断面中线和轮廓线，根据钻爆设计图标出炮眼位置，开挖班组根据炮孔位置进行钻孔，钻孔完毕后再按炮眼布置图进行检查，合格后方可装药连线爆破。
爆破后进行敲邦找顶检查，对存在的险情或隐患及时采取措施进行处理，并采用激光断面仪检查爆破效果和超欠挖情况，根据检查结果不断修正爆破参数，以便更好达到光爆效果
4 装碴运输
4.1主洞采用无轨运输，装碴采用挖掘机配合装载机，出碴采用15t自卸汽车。
4.2 设备配置及循环时间计算
（1）、计算单车循环时间T0
T0=t1+t2+t3+t4+t5(min)
式中：t1―装车时间(min)，此处取3min；
t2―载重行驶时间（min），此处洞外取0.5km，洞内为1.0km，则L=1.5km；V1 :载重时的平均速度（km/h），此处取10km/h，所需9min；
t3―卸车时间（min），此处取1min；
t4―空车返回时间（min），V2：空车的平均速度（km/h），此处取20km/h，L=1.5km，所需时间4.5min；
t5―其他可能发生的停车时间（min），取1min；
代入各数值后，计算得T0=18.5min
（2）、车辆需要量计算
所需车辆数量为：
n=(t2+t3+t4+t5)/(t1+t6)+1
式中：t6―自卸汽车进入装料点的对位时间（min），此处取1min，其余与上相同。
代入数值计算得：n≈5辆
（3）、计算循环时间T
T=QγT′/qK1K2
式中：Q―计划生产量（m3），此处按Ⅳ级围岩考虑，进尺按2.7m，则为265m3
T′―t1+t6（h），此处为(3+1)/60=0.067
γ―围岩容重（t/m3）,此处取2.7
q―汽车载重量（t），此处为15
K1―汽车吨位利用系数, 此处取0.85
K2―时间利用系数, 此处取0.9
代入数值计算得：T=2.5h
即每个循环的出渣时间可在2.5小时之内完成。
（4）、结论
在洞内最大距离情况下，配备5台15 t自卸汽车可在2.5小时内完成进尺2.7m的装碴任务。在开挖过程中，由于洞内长度未达到最大值，故适当保证自卸汽车的数量即可满足在2.5小时内完成装碴作业的要求。
5 结语
隧道开挖方式范文2
施工工艺和方法
1.正洞开挖
（1）施工工序
上台阶开挖拱部拱部初期支护：初喷混凝土封闭、挂钢筋网、安装锚杆和钢架、复喷混凝土
下台阶开挖边墙初期支护：初喷混凝土封闭、挂钢筋网、安装锚杆和钢架、复喷混凝土
（2）施工方法
上台阶开挖采用6台YT-28凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆，预留光爆层爆破。下半断面采用8台YT-28凿岩机钻眼，光面爆破。上台阶由CAT200挖掘机扒碴，下台阶采用挖掘机配合装载机装碴，自卸汽车运碴。上台阶开挖较下台阶超前4～6m，开挖后及时施作喷锚支护，下台阶开挖后仰拱施工紧跟。
施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。
（3）施工注意事项
A.开挖采用光面爆破，一次进尺控制在0.8m左右；
B.格栅拱架安装就位后与拱腰、拱脚、锁脚锚杆、径向锚杆焊接牢靠，如遇拱脚位于软弱围岩上时，则应加强拱脚处理，采取支垫浇筑垫脚混凝土。勤量测拱顶下沉、周边收敛。
C.下台阶开挖为保证一次支护钢拱有可靠的支撑力，施作锁脚锚杆，一次开挖控制在3m之内。
2.隧道开挖光面爆破的施工工艺
（1）爆破器材的选用：起爆雷管选取用非电毫秒雷管。掏槽眼、掘进眼选用大药卷。周边眼选用小药卷及导爆索。
（2）掏槽方式：根据洞内围岩的地质特性，选用直眼掏槽法。光面爆破施工工艺框图（见图）。
（3）光面爆破的主要参数：
光面爆破参数表
岩石类别 周边眼间距E
（cm） 周边眼抵抗线W
（cm） 相对距离
E/W 装药集中度
q（kg/m）
极硬岩 55～70 60～80 0.7～1.0 0.30～0.35
硬 岩 45～65 60～80 0.7～1.0 0.20～0.30
软质岩 35～50 45～60 0.5～0.8 0.07～0.12
施工前根据围岩级别情况进行施工区段的钻爆设计，进行详细的技术交底，对风钻台数明确分工、分区，依据爆破效果及时调整各项参数。
（4）装碴运输
隧道洞内出碴采用挖掘机排险扒碴，装载机收碴配合，自卸汽车运输。衬砌台车采用中空式，出碴车可直接从衬砌台车下部通过，洞内弃碴按要求运往指定碴场并防护。派专人对运输道路进行养护、洒水维修，以保证出碴正常进行。洞内出碴防尘采用通风机辅以喷水水幕降尘法进行。
3. 超前支护
（1）超前支护措施为：φ42超前注浆小导管，在开挖之前完成。方法如下：
φ42超前注浆小导管工艺流程图
（2）小导管制作：小导管采用直径42mm，长3.5m无缝钢管制成，管壁每隔10～20cm交错钻眼，眼孔直径6～8mm，具体见图。
小导管制作图
（3）钻孔：外插角一般5～7度，孔眼较钢管管径大2.0cm以上，钻孔做到：孔壁圆、角度准、孔身直、深度够、岩粉清洗干净，且沿隧道纵向两组小导管间保证有1.0米以上的水平搭接长度。
（4）注浆材料一般采用水泥砂浆（水灰比0.5～1.0），当围岩破碎，也可以采用水泥一水玻璃双液浆。并随施工情况随时调整技术参数和技术措施，以便确保施工的顺利进行。
4. 初期支护
隧道初期支护包括径向锚杆（φ22砂浆锚杆、φ25中空注浆锚杆）、格栅钢架、钢筋网、喷射混凝土，依据地质情况分别设置。初期支护施工程序图（如图）。
（1）砂浆锚杆工艺
测量定位：锚杆与岩体主结构面垂直布置，当主结构面不明显时，与隧道周边轮廊垂直布置，采用梅花形布置。根据设计及规范要求确定出锚杆位置后，做好标记。
钻孔及质量检查：用风动锚杆钻机或风钻钻孔在指定位置钻孔，并检查钻孔角度及钻眼深度，符合设计及规范要求后用高压水冲洗干净孔内石粉。
注浆：将注浆管插入孔底，随注浆缓慢拔出注浆管，根据注浆效果，随时调整注浆压力，以取得最佳效果，注浆压力达到设计压力后，稳定1分钟，即可终止注浆。为使锚杆尽快发挥作用，注浆用水泥宜采用早强水泥或掺加早强剂。
插入锚杆：砂浆注满孔口后，立即插入锚杆，封堵孔口。杆体插入杆孔时，保持位置居中，插入深度满足设计要求。
（2）格栅钢钢架工艺流程（见图）。
施工注意事项：钢架安装过程中严格控制中线及标高，防止钢架安设超限。钢架与岩面之间安设鞍形混凝土垫块，确保岩面与钢架密贴。钢架安设间距严格按照设计执行。
（3）钢筋网
挂钢筋网在径向锚杆施作后安设，钢筋类型及网格间距按设计要求施作，钢筋网采用φ6HPB235钢筋，网格为25×25cm。钢筋网根据被支护岩面的实际起伏状铺设，并在初喷混凝土后进行，与被支护岩 间隙约3cm，钢筋网连接处与锚杆连接用细铁丝绑扎或点焊在一起，网片搭接不小于一网格，使钢筋网在喷射时不易晃动。钢筋网安设时应注意：施作前，初喷3cm厚混凝土形成钢筋保护层；制作前进行校直、除锈及油污等，确保施工质量。
（4）喷射混凝土工艺流程（见图）。
结束语
小断面隧道初期开挖支护施工不仅取决于施工机械配置，还与施工模式、施工方法有关。使用合理的施工方法，我们就能较快的施工，保证工期。
隧道开挖方式范文3
摘 要:随着隧道技术的发展，盾构隧道成为城市地下工程施工的主要施工方法，而盾构在推进过程中开挖面稳定性的研究未能引起关注，本文就开挖面稳定性的研究方法作出评析与比较，从而更好地指导开挖面稳定性的研究工作。
关键词:隧道盾构;推进;开挖面稳定
1 引言
盾构隧道技术是城市地下工程施工对周围地层扰动最小的施工方法，已成为我国城市地铁隧道施工中一种重要的施工方法。同其他施工方法一样，由于地质条件和施工工艺的限制，很难避免盾构推进对周围环境的扰动，甚至导致过大的地面沉降。而这种环境的破坏主要取决于盾构开挖面的稳定性，所以开挖面的稳定是盾构施工的一个重要问题。虽然围绕这一问题已做了不少的研究工作，但由于地质条件的复杂多变及施工参数的变化，使得研究成果具有一定的局限性，为此本文综合地评析了盾构法施工开挖面稳定的研究方法，以期更好地指导对开挖面稳定性的研究工作。
2 隧道盾构法开挖面稳定的研究方法
2.1 开挖面稳定系数法
许多学者已经描绘了隧道开挖面的破坏机制，通过理论分析或是经验以稳定系数N的形式提出了保持开挖面稳定所需支持力的计算公式，Broms和Bennermark[1] (1967)提出了粘性土稳定的确定方法。
N=(σs+γH-σt)/Su(1)
γ:土体单元的重力;D:盾构直径;
Su:盾构轴心处土体的不排水剪切强度;
σs地面荷载;H:地表到盾构轴心处距离;
σt:盾构面支持应力;
当稳定系数N
N=4ln(2C/D+1)(2)
N=2+2ln(2C/D+1)(3)
N:稳定性系数;C:盾构埋深D:盾构的直径;
虽然稳定系数法得到了一系列的改进，表达形式多样化，但始终没有考虑到渗透力对开挖面的影响，适合无地下水施工条件中的计算。同时也因没有考虑到弧效应过高地估计了破坏力，今后开挖面稳定系数法的研究工作也应包括这两个方面。
2.2 极限平衡法
Horn于1961年根据筒仓理论提出计算模型如图(1)，圆形开挖面的面积和正方形面积大致相等，即(楔形体的宽)B=(π/4)D，国外的学者有的采用计算模型:B=D或B=1.8D。G.Anagnostou和K.kovarl[4]利用此模型研究开挖面的稳定问题，从而简化了三维开挖面稳定的破坏机制，计算开挖面稳定时所需的支持力是通过考虑楔形体和棱柱体极限平衡得出的。其中较为困难的一步就是计算模型的水头场，同时还要考虑盾构隔板不排水性。应用三维有限元可以确定，求水头场的目的在于计算渗流力对开挖面稳定的影响，当渗透力能够计算以后，最后在水平方向列出极限平衡方程，反复迭代w，从而求出开挖面稳定时所需最大的支持力。c(土体粘聚力)f(土体摩擦角)对支持力的大小起决定性作用，但G.Anagnostou和K.kovarl的计算模型只适用于同一种土，c，φ不能直接取均值，而且也未考虑隧道的弧效应。笔者认为应对极限平衡法计算模型作出改进，将楔形体按土层分成n个隔离体，每个隔离体都是同性土。这种处理方法能够很好的解决开挖面楔形体不同种土层的问题，c，φ值可以直接取。每个隔离体受到上下隔离体的合力作用，在水平和垂直方进行向合力为零的分析，从而得出最大的支持力作为实际掘进过程中最小的支持力。极限平衡法可以考虑到渗透的作用，使得计算更加符合有地下水的施工条件。
2.3 试验研究方法
程展林等人[5]通过模型试验，对泥浆盾构施工中泥浆维持开挖面稳定的力学机理，开挖面前缘土体的应力变化规律，泥浆压力作用机理及泥皮形态进行了研究，认为在中粗砂地基中，泥水式盾构挖掘隧道，通过泥浆压力的作用，是可以保持开挖面稳定的，提出了中粗砂地基中临界泥浆压力公式:
Pnf=(0.6～0.7)tg2(45°-φ′/2)(σν-u)+u(4)
φ′:地基土有效内摩擦角;u:孔隙水压力;σν:
为上覆土体竖向应力;(0.6～0.70):反映砂土地基的拱效应。这种方法考虑到了拱效应和孔隙水压对稳定的影响，与国外最简单的泥浆压力按地下水所产生的静水压力再加上20kPa来确定临界压力的方法相比考虑更为全面且符合实际情况。离心试验作为研究隧道开挖面稳定性的方法在国外较为常见。PierreChambon[6]根据离心实验研究无粘性土盾构开挖面的稳定性，指出最重要的影响参数是盾构直径，最小的支持力随着隧道直径线性增大，如图(2)，并给出了开挖面的破坏形态是泡状的，指出应变主要集中在泡的边界面上，如图(3)。但离心机中的小规模试验并不能很真实地反映实际条件，只能模拟最坏的设置条件。
2.4 有限元法
许多评判开挖面稳定性的方法是基于极限方法、静态方法计算的，这是趋于粗糙的估算。有限元在土工数值计算中广泛应用，能够更加准确的模拟真实的施工条件。目前国内外有许多学者用有限元研究隧道开挖面的稳定性。王敏强[7]等人采用三维非线性有限元模拟盾构推进的过程，提出了计算模型，可以应用到研究开挖面稳定的研究中。Buhanetal[10]描绘了EPB开挖面的三维有限元计算模型，在计算模型中包括了渗透力作用在开挖面上，针对直径为8m盾构机的开挖面稳定性进行了研究，发现开挖面的稳定安全系数只与水平和垂直方向的渗透系数的比值有关，密度对其影响很小。而PierreChambon[8]指出三维模型能够获得满意的效果，二维方法由于没有考虑弧效应过高地估计了破坏压力，基于理论和实践盾构开挖面的破坏范围大致相似，而不同的就在于垂直方向上的范围。针对三维能够取得很好的模拟盾构推进时土体的受力情况，笔者认为应用有限元法时三维有限元应优先选择。
3 结语和展望
本文较为系统地对国内外隧道盾构法开挖面的研究成果进行分类，并给予了详尽的评价，为以后学者的研究奠定了良好的基础。笔者相信:随着我国地铁建设逐步开展，城市地下工程施工技术的研究开发已成为一个重要的课题。盾构隧道施工以其具有绿色环保的特点已受到了各方面的注目[9]，可以预计盾构施工方法日后在中国大地上会得到飞速的发展。计算机科学技术的发展必将会大大的促进了隧道盾构法开挖面稳定性的研究，从而更好地指导盾构法隧道的施工。
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隧道开挖方式范文4
【关键词】 隧道 特殊地质洞段 开挖支护 施工方法
1工程介绍
木里河立洲电站系木里河干流（上通坝～阿布地河段）水电规划“一库六级”的第六个梯级，位于四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县博科乡下游立洲岩子至八科索桥2.4Km的河段，总装机容量351MW。
引水隧道总长16727m，圆形断面，开挖洞径为Ⅲ类围岩：4.55～5.1m，以Ⅳ类围岩为主，约占50%，Ⅴ类围岩约占30%，Ⅲ类围岩约占20%。
引水隧道地质条件复杂，特殊地质洞段占比例较大，施工难度大。隧道区域地质背景较为复杂，构造活动较为强烈，断层发育较多。隧道局部洞段埋深过大，存在高地应力问题，隧道成洞条件较差，地下水位较高。隧道大部分位于地下水位之下，断层破碎带或裂隙发育带附近，隧道施工时出现涌水现象。
2 岩爆洞段开挖及一期支护施工方法
本工程施工中遇到的是轻微岩爆，主要施工方法为：（1）对开挖后的岩面及时洒水减压，并在施工中取得了良好的作用效果；（2）对已施工完成一期支护的洞段，施工6m深孔减压孔。
3 极软岩洞段开挖及一期支护施工方法
施工中遇到的极软岩主要为：极薄层炭质板岩、蛇绿岩等，施工过程严格遵循新奥法施工：“短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
施工进尺控制在50cm/循环，台阶法分部开挖；上部台阶每循环开挖完成后，喷射C20混凝土（δ=5cm）封闭掌子面，施工钢拱架及锁脚锚杆，钢拱架间距30～50cm。施工台阶预留长度10m，较合理，避免了上部台阶与下部施工的施工干扰。下部钢拱架施工，采用左右交错、逐榀连接拱架拱腿的方式，防止上部拱架掉落。系统锚杆及时跟进、分部施工。以上开挖支护方式为：钢筋网片+喷射混凝土+系统锚杆+钢拱架组成的刚性支护体系。
开挖施工，采用挖掘机开挖或弱爆破施工，稳扎稳打，及时支护，确保安全施工通过极软岩洞段。
支护施工，也可采用钢格栅柔性支护方式，钢格栅间距50cm，每榀钢格栅拱肩、拱腰部位施工8根定位锚杆，拱脚部位施工4根锁脚锚杆，埋设围岩监控量测点，充分利用围岩自稳能力。
在极软岩洞段已支护洞段埋设围岩拱顶沉降及水平收敛监测点，断面间距10m，采用三线法监测，见图1：围岩监控量测布置图，及时监测三边长度值，监测频率根据监测数据回归分析结果确定，一般为每天一次。
水平线长度变化Δc即为水平收敛监测值。Δh为拱顶沉降监测值，根据a、b、c三边长度计算每次监测的h值，最终计算拱顶沉降变化值Δh。
海伦公式求面积：
1）P=1/2（a+b+c）
2）S=sqrt[p·（p-a）·（p-b）·（p-c）]
3）S=1/2c·h
注：sqrt为平方根。
故h=2sqrt[p·（p-a）·（p-b·）（p-c）]/c
根据围岩收敛变形及拱顶沉降变形分析结果，绘制数据回归分析曲线，指导下一步开挖支护施工，具体如下：（1）拱顶沉降变形量Δh>0.3mm/天，水平收敛变形量Δc>1mm/天，围岩处于急剧变形阶段，建议加强支护、提前施工二次衬砌、加密监测。（2）拱顶沉降变形量0.15mm/天
4 变形洞段开挖及一期支护施工方法
主要施工方法为：（1）强支护，在原拱架内层设置副拱架，并连接成为整体，共同受力；施工径向注浆小导管，在隧道周围形成固结圈，防止围岩变形。（2）针对变形洞段一期支护施工完成后产生的持续变形，主要表现形式为：喷射混凝土开裂、脱落、掉块及钢拱架扭曲变形。主要施工方法及措施如下：（3）加强围岩监控量测，加密监量：增加检测次数，每日3次；增加监测断面，5m一个断面。（4）对掉块部位采用喷射混凝土封闭，观察变形有无持续发展，以便采取下一步的施工措施。（5）在变形洞段醒目位置设置安全警示牌，提醒人员、车辆迅速通过，确保安全。
5 塌方洞段开挖及一期支护施工方法
针对不同围岩情况的地质原因塌方处理，采取的措施及方法如下：
5.1 蛇绿岩体，遇水极易软化
施工中，由于注浆会注入大量的水至岩体之中，蛇绿岩体遇水极易软化，强度降低明显，自稳时间短较短，不利于掌子面稳定，因而常规小导管超前预注浆方式不能解决蛇绿岩洞段的塌方处理问题。
结合施工现场实际情况，采取的处理方法及措施如下：①在塌方处理段后方5～10m位置全断面范围内施工3～6m深孔排水孔，提供排水通道。②采用长度3m的短超前小导管，搭接长度1.5m，仰角5～10°，形成加密的超前支护。上、下分部开挖，强支护，钢拱架间距0.3～0.5m。
5.2 极薄层炭质板岩，裂隙极发育，极易坍塌
主要施工方法为：上下分部开挖，光面爆破，支护紧跟开挖，短进尺，钢拱架间距控制在50cm/榀。每循环开挖前采用3～6m超前小导管预注浆，在开挖掌子面前方形成固结圈。
5.3 断层破碎带，自稳时间极短
主要施工方法为：采用潜孔钻顶管法施工6～8m长管棚，管棚环向间距20cm，钢管内增加螺纹钢骨架，并预留梅花形布置的注浆孔，管棚后部搭接在拱架拱背处，仰角10～15°打入断层破碎带，预注浆形成固结圈之后，再采用分部台阶法施工。台阶法施工方法见3。
6 涌水洞段开挖及一期支护施工方法
局部洞段涌水量较大，平均流量达95L/s，采取的主要施工方法为：
（1）开挖爆破装药，为防止涌水过大造成的爆破效果差，对掏槽孔、辅助孔采用螺纹钢堵塞炮孔，提高爆破能量利用效率，并在施工中取得了良好效果。
（2）涌水洞段爆破使用硝铵炸药效果较差，施工中结合实际情况，采用乳化炸药。
（3）紧贴岩面敷设EVA防水板，将涌水顺洞壁引至底脚部位，然后施工钢筋网片+喷射混凝土+钢拱架联合支护体系。
（4）涌水量较大洞段的围岩类别，根据现场实际情况及施工经验，降低一个围岩类别，即采用低一级的围岩类别的开挖及支护型式施工。
施工中，结合本工程实际情况，总结出了一种测定计算涌水量的方法，采用间接法，通过测定洞内顺坡洞段排水沟水流量，推算掌子面涌水量：
1）平均过流断面积
选择一段隧道临时排水沟宽度、深度较均匀的部位，并测量排水沟深度h、宽度b，计算过
流断面积S =b·h，测量三组，取其算术平均值，得平均过流断面积。
2）测段长度l
确定起点、终点位置，并做好标记，测量测段长度l ，一般取10m。
3）平均流速
由两人配合测定，具体方法为：一人在起点位置放置漂浮物，同时另一人开始秒表计时，当漂浮物运动至终点位置时，秒表终止计时，得出持续时间t，则流速ν=l/t。测定三组流速值，取其算术平均值，得平均流速。
4）平均流量
隧道开挖方式范文5
在采用浅埋暗挖法进行隧道施工的过程中，首先要根据施工环境、施工要求、工程特点、施工单位以及围岩情况进行详细的分析，然后再选择合理有效的开挖方法，特殊工程应对其进行试验和验证，确保工程施工的可靠性[3]。在隧道施工中，台阶式的施工方法是经常用到的开挖方法，在隧道施工中应用的方法还有很多种，都是根据隧道施工的类型而选取使用的开挖方法。如：在城市及其附近的区域应使用短台阶法或上台阶分部的开挖法；在山岭隧道的施工区域可使用正台阶开挖方法；城市地下停车场以及地铁站的隧道施工区域应采用中洞法、侧洞法以及柱洞法等开挖方法[4]。特别需要注意的是在隧道断面较大的时候，不能使用全断面的开挖方法；隧道施工的过程中，要尽量避免或减少对围岩产生的扰动；隧道开挖施工应优先选用掘进机或是人工开挖的方式进行；在一些特定区域使用的爆破挖掘时，需使用弱爆破、短进尺的爆破装置。
2辅助施工方法
利用浅埋暗挖法对隧道进行施工的过程中，会使用到很多种的辅助施工方法，其中辅助施工方法的选择正确与否，也将直接对施工工程的造价以及成败有着很大的影响。要针对工程的地质条件分析，结合综合因素考虑选取使用的辅助施工方法，如果有多种辅助施工方法都可以使用的话，要优先考虑简单的辅助施工方法，为了进一步确保隧道施工工程的安全和质量，也可以同时使用两种或几种辅助施工方法进行施工[5]。
3浅埋暗挖法隧道施工地面的沉降控制措施
3.1开挖过程的控制
在隧道施工开挖的过程中，要合理的控制开挖过程，时刻注意开挖的过程中所产生的沉降，采取相关的地层处理技术和隧道自身的相关措施。地层处理技术就是根据施工位置的地层地质情况，对其提高或者是改变地层的响应，从而降低、避免或改变隧道施工过程中所产生的地层运动的相关方法；隧道的自身就是在隧道施工时，在所施工的隧道内使用降低地层沉降的相关手段。
3.2改善土体的特性
隧道开挖施工的过程中，为了控制地层的沉降，经常会使用一些措施来对隧道施工的一些局部位置的土体进行加固处理[6]。这种做法带来的好处是在隧道开挖施工后可以形成自然拱，而且还能有效的改进土体的特性，使其土质向着正方向发展。不仅如此，在加固土体的方案中，还有超前注浆、深层注浆等方式来改善土体的特有性质，在注浆的过程中可以根据土体的性质情况，选择对其注入双液浆、纯水泥浆或是化学浆液等。
3.3根据施工地层具备的条件选取合理的施工方法
台阶法是隧道施工过程中较为常用的施工方法，而每项工程隧道施工的地理位置也是不一样的，因此，每项工程施工的台阶法也是有一些区别的。台阶法的主要运力就是预留成型的核心土，而在使用台阶法施工前，应分析并确定施工地点的地层条件，根据分析结果来选取台阶法施工的台阶长度。
3.4提高施工的效率
提高施工工作效率，可以更好的保证隧道施工的顺利完成。隧道施工效率讲究的是时间，只要严格的按照施工规定的程序要求施工，尽量缩短施工时间，那么在施工过程中，地层应力的释放就会有着有效的控制度，相应的地层内部的变位也将随之减小，对隧道施工的整个过程也得到了更好的控制。
3.5及时施作二次衬砌
在隧道施工的过程中，为了确保施工地层尽快的恢复稳定状态，需要及时的施作二次衬砌环节。其主要是因为利用浅埋暗挖法施工的地段大多都是软弱的地层，而这样的地层位置大多数都是属于富水地层，随着施工过程中的渗排水推迟，地表也将出现大范围的沉降现象，相应的地层刚度与初期支护刚度的相互作用也将会越来越强。所以，二次衬砌必须要及时的施作。
4结束语
隧道开挖方式范文6
【关键词】 超浅埋，暗挖隧道，下穿高速公路，施工方法，选择
1.前言
随着隧道施工的不断发展，下穿既有建筑物和线路的隧道越来越多，施工难度越来越大，施工方法的选择显得尤为重要。深圳市红棉路市政隧道下穿机荷高速公路段就是上述复杂隧道工程中的典型。该隧道开挖断面大、埋深浅、围岩十分软弱。本文在对隧道施工方法进行研究选择 。
虽然构筑物类型、变形和受力模式存在差异，但都面临相似的问题，即隧道施工方法的选取、施工对地层、构筑物保护等系列问题，各种下穿类型的隧道技术研究成果可以为彼此提供借鉴。在隧道下穿既有高速公路施工方面，许亚军[2]分析了洛阳新区东干渠下穿洛界高速公路段采用CRD分部开挖法的施工安全性。张鹏，谭忠盛[2-3] 采用数值计算方法对闺乡隧道下穿施工工法进行了优化，并提出根据路面平整度和行车舒适性两个角度确定下穿隧道地表沉降的控制基准。此外，王志[4]、马占荣[5]、王成[6]等都对下穿高速公路隧道的施工方法和沉降控制技术进行了总结，为下穿高速公路的工程施工提供了宝贵经验。
2.工程概况
红棉路求水山隧道下穿机荷高速段，是目前国内下穿高速公路最长的隧道，为双向六车道大断面隧道，其中，左线长163m，右线长177m，隧道中线与高速公路约45°～58°夹角斜交，中心线间距约为43.5m（如图1-1所示），隧道下穿段的开挖跨度约16.0m，高度为11.7m，开挖断面总面积约163.4m2，埋深6m～8m，覆跨比 （H/D） 0.43，为大断面超浅埋隧道，隧道采用大管棚和小导管注浆进行超前支护。
地质及水文情况，隧道穿越地层，围岩主要为人工素填土、第四系冲洪积淤泥质土、粉质黏土、粗砂及残积黏土、强风化泥质砂岩、松散或松软结构，地下水呈小股流水或可出现股状流水，并有少量渗水，围岩开挖后无自稳能力。
图1-1 隧道下穿机荷高速段平面布置图
3.工程特点
隧道断面跨度大、埋深浅、穿越地质多为富水软弱围岩，跨越长度长，施工过程受高速公路强动载影响，开挖极易坍塌，隧道容易变形，施工风险极高，属于国内施工难度罕见的隧道。
2-1隧道横断面结构图
如上图所示：
（1）隧道断面
隧道横断面：宽度16m，高度11m，弧形由半径7.605m和半径5.355m半圆弧分段组成，圆心间距1.591m。
（2）超前支护
采用超前大管棚和超前小导管支护相结合的支护形式，超前大管棚在隧道开挖前施工完成，超前小导管在隧道开挖过程中进行施工。
①前大管棚：沿着开挖轮廓线外放15cm布置，管棚直径159mm，钢管壁厚10mm，管棚中心间距30cm，左线长度163m，右线长177m，施工时双向对打施工;
②超前小导管：Ф42超前小导管，拱部180度范围设置L=3m，环纵间距0.3m*1.5m。
（3）初期支护
①格栅拱架：主筋采用Ф25，环向钢筋采用Ф14，钢筋中心间距245mm;
②钢筋网片：Ф8@200*200，③喷砼：C20网喷混凝土，厚度35cm;
④中空注浆锚杆：Ф25中空注浆锚杆L=4m，环向间距1m，纵向间距0.5m。
（4）防水
采用1.5mm厚PVC板，加350g/m2无纺布。
（5）二次衬砌
①钢筋：主筋采用Ф28，分布钢筋Ф18;
②混凝土：厚度70cm，采用C30，S8模筑混凝土。
4.隧道开挖方法分类
红棉路求水山隧道下穿机荷高速段，埋深仅仅6m～8m，上方车流密集，且距离机荷高速荷坳收费站很近，交通疏解需要占用收费车道，如果封闭范围太大，占用车道太多，则会由于车辆不能及时过收费站而造成交通阻塞。因此，隧道施工无法采用明挖法或者盖挖法，唯一的选择只有采用暗挖施工。
隧道的开挖方法选择的目的，是为了有效的控制这种围岩薄弱处产生局部破坏，在安全和质量保证的前提下，经济快速的进行施工。施工方法选择，主要考虑因素：施工条件的限制、围岩情况、隧道断面跨度、隧道的埋深、工期、环境要求以及经济效益。
根据开挖断面形式的不同，常见的开挖方式有以下7中类型：全断面法、台阶法、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法、交叉中隔壁法，参考表3-1隧道开挖方法分类示意表。
