第一篇：忻州隧道下穿大運(yùn)高速公路開(kāi)挖方法技術(shù)總結(jié)

忻州隧道下穿大運(yùn)高速公路開(kāi)挖方法

技術(shù)總結(jié)

中鐵二十五局集團(tuán)北方分公司 秦振

摘要

忻州隧道是大戲客運(yùn)專(zhuān)線的重點(diǎn)工程和高風(fēng)險(xiǎn)控制工程，該隧道埋深淺圍巖條件差全線為黃土Vb圍巖，且下穿大運(yùn)高速公路，施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。目前隧道施工已進(jìn)入下穿大運(yùn)高速公路段，取得較大進(jìn)展，文章就忻州隧道下穿大運(yùn)高速公路施工中技術(shù)問(wèn)題做一總結(jié)。

關(guān)鍵詞 忻州隧道 大運(yùn)高速 開(kāi)挖方法 技術(shù)總結(jié)、1、工程概況

忻州隧道位于忻州市境內(nèi)，進(jìn)口里程DK204+580，出口里程DK207+663，全長(zhǎng)3083m，為本標(biāo)最長(zhǎng)隧道，也是控制工期工程。隧道自進(jìn)口至DK205+190.1位于直線上，自DK205+190.1至出口位于半徑為8000m的右偏曲線上；隧道進(jìn)口至DK206+000為3‰的上坡，DK206+000至出口為6.16‰的上坡。隧道最大埋深約59m。

隧道洞身里程DK206+734.7~DK206+782.3處下斜穿大運(yùn)高速公路，高速公路路面寬約25m，下穿路面長(zhǎng)度約為34m，高速公路與隧道洞身夾角約48°11′37″。隧道開(kāi)挖洞頂至公路路面高度約27m，開(kāi)挖洞頂至高速公路路塹邊坡頂約34 m。

2、總體施工方案

1、在206+820~DK206+830段預(yù)留長(zhǎng)管棚工作室，工作室比正常隧道擴(kuò)挖1米，以保證φ159mm大管棚施工作業(yè)空間。

2、隧道里程DK206+700~DK206+820段，拱部部150°范圍內(nèi)，一次性打入一環(huán)φ159大管棚進(jìn)行超前加強(qiáng)支護(hù)，大管棚長(zhǎng)120m，t=9mm，環(huán)向間距40cm。

3、DK206+700~DK206+820段拱部140°范圍內(nèi)設(shè)置φ42mm小導(dǎo)管超前支護(hù)，小導(dǎo)管長(zhǎng)6m,t=3.5mm，環(huán)向間距30cm。超前小導(dǎo)管配合鋼架使用，每3m（5榀）施做一環(huán)，縱向搭接長(zhǎng)度不小于3.0m。

4、玻纖錨桿垂直打入掌子面進(jìn)行加固，玻纖錨桿長(zhǎng)12m，錨桿間距60cm×80cm（水平×豎向），每8m一環(huán)，搭接長(zhǎng)度4m。

5、隧道DK206+700~DK206+820采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，施工時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，及時(shí)施做初期支護(hù)和二次襯砌。

6、雙側(cè)壁導(dǎo)坑左、右上臺(tái)階鋼拱架拱腳處用角鋼和鋼板制作大拱腳，增大受力面積。

7、洞身開(kāi)挖后拆除臨時(shí)支護(hù)噴混凝土及鋼架。一次拆除的長(zhǎng)度控制在6m以?xún)?nèi)。

8、仰拱一次開(kāi)挖控制在2~3m，仰拱距掌子面距離控制在20m以?xún)?nèi)；二襯一次施作4~6m，二襯距掌子面距離控制在35米以?xún)?nèi)。

9、施工過(guò)程中，根據(jù)圍巖變化情況，在確保安全的情況下，優(yōu)化開(kāi)挖方法，快速通過(guò)。

3、開(kāi)挖方法優(yōu)化

2011年4月15日忻州隧道DK206+820處設(shè)計(jì)52根120m￠159大管棚（環(huán)向間距40cm），已經(jīng)全部施做完畢。高速公路路面埋深27m，現(xiàn)有圍巖為老黃土，下沉量極小。

為了使忻州隧道隧道快速安全通過(guò)高速公路，結(jié)合忻州下穿大運(yùn)高速公路設(shè)計(jì)及施工方案專(zhuān)家評(píng)審會(huì)評(píng)審意見(jiàn)，提出對(duì)該段施工方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將原設(shè)計(jì)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法轉(zhuǎn)換為短臺(tái)階加臨時(shí)支撐法，以便加快初期支護(hù)成環(huán)，減少?lài)鷰r暴露時(shí)間。轉(zhuǎn)換后同時(shí)將步距進(jìn)行調(diào)整，原仰拱至掌子面35m，二襯至掌子面70m，調(diào)整為仰拱至掌子面9，二襯至掌子面15m。

4、具體施工步驟

圖1 施工工序斷面圖

圖2 施工工序橫斷面圖

（1）A.利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道超前支護(hù)。B.開(kāi)挖①部弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土長(zhǎng)度不小于3m。C.噴5cm厚混凝土封閉掌子面。

D.施作①導(dǎo)坑周邊初期支護(hù)即初噴4cm厚混凝土，架立I25a鋼架，并設(shè)鎖腳錨管。為減小沉降①部采用角鋼和鋼板制作大拱腳見(jiàn)圖3。

圖3 C節(jié)點(diǎn)詳圖

（2）A.在滯后于①部2.4m（4榀鋼架）距離之后，開(kāi)挖②部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。C.架立I25a鋼架，并設(shè)鎖腳錨管。

（3）A.在滯后于②部1.2m（2榀鋼架）之后，開(kāi)挖③部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼架網(wǎng)片。

C.架立I25a鋼架及I25a臨時(shí)鋼架，并設(shè)鎖腳錨管。（4）A.在滯后于②部1.2m（2榀鋼架）之后，開(kāi)挖③部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼架網(wǎng)片。

C.架立I25a鋼架及I25a臨時(shí)鋼架，并設(shè)鎖腳錨管。（5）A.在滯后于④部1.2m（2榀鋼架）之后，開(kāi)挖⑤部。

B.初噴4cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼架網(wǎng)片。C.架立I25a鋼架，并設(shè)鎖腳錨管。

（6）當(dāng)掌子面進(jìn)尺達(dá)到7.2m時(shí)，停止掌子面掘進(jìn)，對(duì)掌子面進(jìn)行封閉，開(kāi)挖上、中、下臺(tái)階核心土，同時(shí)安裝I25a臨時(shí)支撐。見(jiàn)圖4、5

圖4 臨時(shí)支撐示意圖

圖5 臨時(shí)支撐示意圖

（7）拆除靠近仰拱3.6m（6榀鋼架）范圍內(nèi)臨時(shí)支撐鋼架，開(kāi)挖此段⑦部布設(shè)仰拱鋼架、鋼筋、灌注Ⅸ部仰拱及隧底填充（仰拱與隧底填充分次施作）。見(jiàn)圖6。

圖6仰拱施作示意圖

（8）拆除靠近掌子面3.6m范圍內(nèi)臨時(shí)支撐開(kāi)挖此段⑦部布設(shè)仰拱鋼架、鋼筋、灌注Ⅸ部仰拱及隧底填充。見(jiàn)圖7。

圖7 仰拱施作示意圖

（9）利用襯砌模板臺(tái)車(chē)一次性灌注Ⅹ部襯砌（拱墻襯砌砼同時(shí)施作）（10）二襯拆模后開(kāi)始掌子面開(kāi)挖。

5、注意事項(xiàng)

（1）短臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格控制臺(tái)階長(zhǎng)度為2.4m（4榀鋼架）左右錯(cuò)開(kāi)1.2m（兩榀鋼架）。

（2）嚴(yán)格控制仰拱開(kāi)挖長(zhǎng)度，快速施作仰拱，減少沉降。

（3）每側(cè)上中下臺(tái)階鋼拱架鎖腳錨管根數(shù)分別加強(qiáng)為6根、4根、4根，打入深度不小于4m。

（4）為縮短步距將防水板簡(jiǎn)易臺(tái)車(chē)拆除，在襯砌臺(tái)車(chē)上制作外伸支架用以鋪設(shè)防水板。

（5）仰拱和二襯應(yīng)盡可能緊跟掌子面，快速閉合成環(huán)。仰拱至掌子面最大距離控制不大于9米，二襯至掌子面最大距離不大于15米。

6、結(jié)束語(yǔ)

忻州隧道下穿大運(yùn)高速公路施工在方案選擇、機(jī)械配置等方面都是成功的，為隧道的安全、快速、優(yōu)質(zhì)施工提供了有力保障。但忻州隧道的施工仍存在許多難題需要解決，仍需在施工實(shí)踐中進(jìn)一步探索和研究，積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高黃土隧道下穿公路的施工水平。

第二篇：隧道開(kāi)挖方法總結(jié)

隧道開(kāi)挖方法總結(jié)

1、全斷面法

全斷面開(kāi)挖法是指將整個(gè)隧道開(kāi)挖斷面一次鉆孔、一次爆破成型、一次初期支護(hù)到位的隧道開(kāi)挖方法。全斷面開(kāi)挖法施工操作比較簡(jiǎn)單，主要工序使用移動(dòng)式鉆孔臺(tái)車(chē)或多功能臺(tái)架，全斷面一次鉆孔，并進(jìn)行裝藥連線，然后將鉆孔臺(tái)車(chē)退后至安全地點(diǎn)再起爆，一次爆破成型，出碴后對(duì)整個(gè)開(kāi)挖輪廓進(jìn)行初噴，鉆孔臺(tái)車(chē)或多功能臺(tái)架再推移到開(kāi)挖面就位，開(kāi)始下一個(gè)鉆爆作業(yè)循環(huán)，同時(shí)，利用支護(hù)臺(tái)架全斷面施作剩余初期支護(hù)工作。

由于全斷面法一次開(kāi)挖成形，開(kāi)挖跨度較大，高度較高，隧道周邊圍巖出現(xiàn)更大范嗣的塑性化和更大的變形，隧道拱腳和墻腳處的應(yīng)力集中更嚴(yán)重，隧道拱頂更不穩(wěn)定。對(duì)于硬巖隧道，由于其自身強(qiáng)度一般比較高，所以圍巖自身強(qiáng)度并小是影響隧道穩(wěn)定與安全的決定因素。但對(duì)于軟巖隧道，由于其自身強(qiáng)度一般偏低，往往成為影響隧道穩(wěn)定與安全的控制因素。對(duì)于按照《鐵路隧道圍巖分級(jí)削定標(biāo)準(zhǔn)》判定的圍巖等級(jí)，在確定隧道開(kāi)挖力方法時(shí)成允分考慮圍巖自身強(qiáng)度。硬巖隧道可通過(guò)采取超前鋪桿、超前小管棚、超前預(yù)注漿等輔助施工措施進(jìn)超前預(yù)加固，從而提高圍巖的整體性，而對(duì)于軟巖隧道，各種超前預(yù)加固措施對(duì)圍巖自身強(qiáng)度提高幅度有限。

綜合上述各種因素考慮，結(jié)合以往類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于高速鐵路大斷面隧道，全斷面法主要適用于非淺埋I～Ⅲ級(jí)硬巖地層和IV～Vl級(jí)軟柑地層。當(dāng)隧道處于非淺埋Ⅳ級(jí)硬巖地層時(shí)，在采取超前錨桿、超前小管棚、超麗預(yù)注漿等輔助施工措施加固后，也可采用全斷面法施工，但應(yīng)根據(jù)具體圍巖情況適當(dāng)縮短開(kāi)挖進(jìn)尺。淺埋段、偏壓段和洞口段不適宜采用全斷面開(kāi)挖全斷面開(kāi)挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套施工機(jī)械，提高施工速度，且工序少，便于施工組織和管理，較分部開(kāi)挖法減少了爆破震動(dòng)次數(shù)。但由于開(kāi)挖面較大，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個(gè)循環(huán)工作量較大，每次深孔爆破引起的震動(dòng)較大，因此要求進(jìn)行精心的鉆爆設(shè)計(jì)，并嚴(yán)格控制爆破作業(yè)。

2、臺(tái)階法 臺(tái)階法施工就是將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個(gè)或幾個(gè)部分，即分成上下兩個(gè)斷而或幾個(gè)工作面分步開(kāi)挖，根據(jù)地層條件和機(jī)械配備情況，臺(tái)階法又可分為正臺(tái)階法、中隔端臺(tái)階法等。

綜合考慮圍巖等級(jí)劃分中的巖性指標(biāo)、巖體完整狀態(tài)等，根據(jù)高速鐵路大斷面隧道自身的力學(xué)特征，結(jié)合以往類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，臺(tái)階法適用于Ⅰ～Ⅳ級(jí)硬巖地層和Ⅱ～Ⅲ級(jí)軟柑地層洞口段、偏壓段、淺埋段，Ⅲ～Ⅳ級(jí)硬巖地層和Ⅲ、Ⅳ級(jí)軟巖地層，但應(yīng)視具體情況采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預(yù)注漿等輔助施工施進(jìn)行超前加固。根據(jù)工程實(shí)際、地層條件和機(jī)械條件，選擇合適的臺(tái)階方式。

臺(tái)階法開(kāi)挖優(yōu)點(diǎn)很多，能較早地使支護(hù)閉合，有利于控制結(jié)構(gòu)變形及由此引起的地面沉降。上臺(tái)階長(zhǎng)度-般控制在1～1.5倍洞徑，根據(jù)地層情況，可選擇兩步或多步開(kāi)挖。

臺(tái)階長(zhǎng)度之所以定為1～1.5倍洞徑，主要因?yàn)樵?～1.5倍洞徑區(qū)段周?chē)貙赢a(chǎn)生橫向和縱向兩個(gè)承戴拱的作用，這對(duì)開(kāi)挖是有利的，臺(tái)階長(zhǎng)度超過(guò)這個(gè)限度，將失太縱向承載拱受力結(jié)構(gòu)，儀有橫向平面承絨拱受力結(jié)構(gòu)。上臺(tái)階若選用大于1.5倍洞徑的長(zhǎng)臺(tái)階，在開(kāi)挖時(shí)縱向變位大，上臺(tái)階斷而形狀不利于受力，而且容易引起周?chē)貙铀蓜?dòng)，塑性區(qū)增大，造成拱腳附近受力大而使其失去穩(wěn)定性：上臺(tái)階若過(guò)短，小于l倍洞徑，對(duì)于軟弱地層，因洞內(nèi)縱向破裂面超過(guò)工作面，易造成洞頂土體下滑，引起工作面不穩(wěn)定。軟弱地層不能采用短臺(tái)階法施工。但是，若是硬巖地層，巖體較完整，采用爆破法施工時(shí)，為了便于風(fēng)鉆打眼，可設(shè)置超短臺(tái)階。

從安全角度考慮，臺(tái)階長(zhǎng)度定為1～1.5倍洞徑是合理的，施工機(jī)械的配置電應(yīng)遵守這個(gè)原則。因此，在采用臺(tái)階法施工時(shí)，不應(yīng)分長(zhǎng)臺(tái)階、短臺(tái)階、微臺(tái)階，而是只有1～1.5倍洞徑長(zhǎng)度的臺(tái)階。

根據(jù)分部的多少，臺(tái)階法可分為上下兩部分步開(kāi)挖法和多部分步開(kāi)挖留核心土開(kāi)挖法。

（1）上下兩部分步開(kāi)挖法

上下兩部分步開(kāi)挖法施工順序見(jiàn)圖3，該法適用于硬巖Ⅲ、Ⅳ級(jí)，軟巖Ⅲ級(jí)，洞口段、偏壓段、淺埋段I～Ⅲ級(jí)硬巖地層和Ⅳ～Ⅵ級(jí)軟巖地層。可將斷面分成上下兩個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖，臺(tái)階長(zhǎng)度一般控制在1～1.5倍洞徑(D)以?xún)?nèi)，但必須在地層失去自穩(wěn)能力之前盡快開(kāi)挖下臺(tái)階，支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)；若地層較差，為了穩(wěn)定工作面，也可輔以小導(dǎo)管超前支護(hù)等措施。上下兩部臺(tái)階法開(kāi)挖示意圖見(jiàn)圖3。

圖1 上下兩步分部開(kāi)挖法示意圖

（2）多部分步行挖留核心土法

該法適用于較差的地層，圍巖級(jí)別為軟巖Ⅲ、Ⅳ級(jí)，洞口段、偏壓段、淺埋段軟巖Ⅲ、Ⅳ級(jí)和硬巖Ⅱ、Ⅲ級(jí)。上臺(tái)階取1倍洞徑左右環(huán)形開(kāi)挖，留核心土，用系統(tǒng)小導(dǎo)管超前支護(hù)、預(yù)注漿穩(wěn)定工作面；用網(wǎng)構(gòu)鋼拱做初期支護(hù)；拱腳、墻腳設(shè)置鎖腳錨桿。開(kāi)挖順序見(jiàn)圖4。

圖2 多部分步開(kāi)挖留核心土開(kāi)挖法示意圖

（3）臺(tái)階法肝挖優(yōu)缺點(diǎn)

① 靈活多變，適用性強(qiáng)。凡是軟弱圍巖地層，均可采用臺(tái)階法，址各種不同開(kāi)挖方法中的基本方法。而且，當(dāng)遇到地層變化(變好或變壞)，都能及時(shí)變換成其他方法。

② 具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，臺(tái)階有利于開(kāi)挖面的穩(wěn)定，尤其是上部開(kāi)挖支護(hù)后，下部作業(yè)則較為安全。

③ 臺(tái)階法開(kāi)挖的缺點(diǎn)是上下部作業(yè)相互干擾，應(yīng)注意下部作業(yè)時(shí)列+上部穩(wěn)定性的影響和臺(tái)階法開(kāi)挖會(huì)增加圍巖被擾動(dòng)的次數(shù)等。

3、側(cè)壁導(dǎo)坑法

單側(cè)壁導(dǎo)坑法是指在隧道斷面一側(cè)先開(kāi)挖一導(dǎo)坑，并始終超前一定距離，再開(kāi)挖隧道斷面剩余部分的隧道開(kāi)挖方法，施工序見(jiàn)圖5。采用該法開(kāi)挖時(shí)，單側(cè)壁導(dǎo)坑超前的距離一般在2倍洞徑以上。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預(yù)注漿等輔助施工措施進(jìn)行超前加固。一般采用人工開(kāi)挖、人工和機(jī)械配合開(kāi)挖、人工和機(jī)械配合出碴。斷面剩余部分開(kāi)挖時(shí)，可適當(dāng)采用控制爆破以免破壞已完成導(dǎo)坑的臨時(shí)支護(hù)。

圖3 單側(cè)壁導(dǎo)坑法示意圖

單側(cè)壁導(dǎo)坑法主要適用于地層較差、斷面較大、采用臺(tái)階法開(kāi)挖有困難的Ⅳ、V級(jí)圍巖地層。采用方法可變大跨斷面為小跨斷面。將導(dǎo)坑跨度定為4～6 m，則斷面剩余跨度為8～l0 m。，這樣將使隧道開(kāi)挖迎為安全、可靠。

4、中隔墻法(CD工法)CD工法（Center Diaphragm）是指將隧道斷面左右一分為二，先開(kāi)挖一側(cè)，并在隧道斷面中部架設(shè)一臨時(shí)支撐隔，待先開(kāi)挖的一側(cè)超前一定距離后，再開(kāi)挖另一側(cè)隧道的施工方法，施工順序見(jiàn)圖6。通過(guò)隧道斷面中部的臨時(shí)支撐隔墻，將斷面跨度一分為二，減小了開(kāi)挖斷面跨度，使斷面受力更合理，從而使隧道開(kāi)挖更安全、可靠。

圖4 CD工法示意圖(單位：m)CD工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機(jī)械開(kāi)挖的Ⅳ、V級(jí)圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。

采用該法進(jìn)行隧道開(kāi)挖時(shí)，可根據(jù)具體情況，將由中隔墻一分為二的左、右斷面再在豎向分成兩部或三部，從上往下分臺(tái)階進(jìn)行施工。臺(tái)階長(zhǎng)度一般為1～1．5倍洞徑(此處洞徑取分部高度和跨度的大值)。先開(kāi)挖一側(cè)斷面的最后一步與后開(kāi)挖斷面的第一步間應(yīng)拉開(kāi)l～1．5倍洞徑的距離。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預(yù)注漿等輔助施工措施進(jìn)行超前加固。一般采用人工開(kāi)挖、人工和機(jī)械配合出碴。可適當(dāng)采用控制爆破，以免破壞已完成的臨時(shí)支撐隔墻。

5、交叉中隔墻法(CRD工法)當(dāng)CD工法仍不能保證圍巖穩(wěn)定和隧道施工安全要求時(shí)，可在CD工法的基礎(chǔ)上對(duì)各分部加設(shè)臨時(shí)仰拱，即CRD工法(CDOSS Diaphragm)，將原CD工法先開(kāi)挖中壁一側(cè)改為兩側(cè)交叉開(kāi)挖、步步封閉成環(huán)、改進(jìn)發(fā)展的一種工法。見(jiàn)圖7。其最大特點(diǎn)是將大斷面施工化成小斷面施工，各個(gè)局部封閉成環(huán)的時(shí)問(wèn)短，控制早期圍巖變形，每個(gè)步序受力體系完整。CRD工法各分部間應(yīng)拉開(kāi)一定的距離，距離大小以保證掌子面穩(wěn)定為準(zhǔn)，一般為1～1.5倍洞徑(此處洞徑取分部高度和跨度的大值)，但在能保證掌子面圍巖穩(wěn)定的情況下，可適當(dāng)縮短距離，以保證操作空問(wèn)要求。

圖5 CRD工法示意圖(單位：m)根據(jù)高速鐵路大斷面隧道自身的力學(xué)特征，結(jié)合以往類(lèi)似工程施工經(jīng)驗(yàn)，CRD工法適用于特別破碎的巖石、碎石土、卵石土、圓礫土、角礫土及黃上組成的V級(jí)圍巖和軟朗狀粘性土、潮濕的粉細(xì)砂組成的Ⅵ級(jí)圍巖及較差圍巖中的洞口段、偏壓段、淺埋段等。

為了穩(wěn)定工作面，采作CRD 工法施工時(shí),須采取超前大管棚、超前錨桿：、超前小管棚、超前預(yù)注漿、掌子面封閉等輔助施工措施進(jìn)行超前加固。一般采用人工開(kāi)挖、人工和機(jī)械配合出碴。可適當(dāng)采用控制爆破，以免破壞已完成的臨時(shí)支撐隔墻和臨時(shí)仰拱。

6、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡法)雙側(cè)壁導(dǎo)坑法也稱(chēng)眼鏡工法，也是變大跨度為小跨度的施工方法，其實(shí)質(zhì)是將大跨度分成三個(gè)小跨度進(jìn)行作業(yè)。見(jiàn)圖8。主要適用于地層較差、單側(cè)壁導(dǎo)坑法無(wú)法滿足要求的隧道工程。該工法工序較復(fù)雜，導(dǎo)坑的支護(hù)拆除困難，鋼架連接困難，而且成本較高，進(jìn)度較慢。

圖6 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法示意圖

該工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機(jī)械開(kāi)挖的Ⅳ、V級(jí)圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。

7、盾構(gòu)法

盾構(gòu)法指以盾構(gòu)這這種施工機(jī)械在地面以下暗挖隧道的一種施工方法。盾構(gòu)是一個(gè)既可以制成地層壓力又可以在地層中推進(jìn)活動(dòng)的鋼筒結(jié)構(gòu)。剛筒的前端設(shè)有支撐和開(kāi)挖土體的裝置，剛筒的中段安裝有頂進(jìn)所需的千斤頂，剛筒的尾部可以拼裝預(yù)制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護(hù)下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空襲中壓住水泥砂漿，以防止隧道和地面下沉。盾構(gòu)推進(jìn)的反力由襯砌環(huán)承擔(dān)。盾構(gòu)施工前應(yīng)先建一個(gè)豎井，在豎井內(nèi)安裝盾構(gòu)，盾構(gòu)開(kāi)挖出的土體由豎井通道送出地面。

8、沉管法

沉管法是將隧道管段分段預(yù)制，分段兩端設(shè)臨時(shí)止水頭部，然后浮運(yùn)至隧道軸線處，沉放在預(yù)先挖好的基槽內(nèi)，完成管段間的水下連接，移去臨時(shí)止水頭，回填基槽保護(hù)沉管，鋪設(shè)隧道內(nèi)部設(shè)施，從而形成一個(gè)完整的水下通道。

沉管隧道的主要施工工序：管節(jié)預(yù)制——基槽開(kāi)挖——管段浮運(yùn)和沉放——對(duì)接作業(yè)——內(nèi)部裝飾。、明挖法

明挖法是指挖開(kāi)地面，由上向下開(kāi)挖土石方至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，自基底由下向上順作施工，完成隧道主體結(jié)構(gòu)，最后回天基坑或恢復(fù)地面的施工方法。優(yōu)點(diǎn)：施工技術(shù)簡(jiǎn)單，快捷經(jīng)濟(jì)，常被作為首選方案。缺點(diǎn)：阻斷交通事件較長(zhǎng)，噪音和振動(dòng)等對(duì)環(huán)境的影響很大。:!zl^J

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10、蓋挖法

蓋挖法是由地面向下開(kāi)挖至一定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工，主體結(jié)構(gòu)可以順作也可以逆作。城市繁忙地帶修建地鐵車(chē)站時(shí)，往往占用道路，影響交通當(dāng)?shù)罔F車(chē)站設(shè)在主干道上，而交通不能中斷，且需要確保一定交通流量要求時(shí)，可選用蓋挖法。

第三篇：鐵路大跨黃土隧道仰拱初支成環(huán)技術(shù)施工總結(jié)

鐵路大跨黃土隧道仰拱初支成環(huán)技術(shù)施工總結(jié)

摘要：隨著國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)的不斷深入，鐵路隧道施工中大跨黃土隧道所占的比例逐步提高，而針對(duì)大跨黃土隧道特性采取正確的施工方法是其安全施工的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。本文以蘭山隧道出口工程實(shí)例為背景，對(duì)施工過(guò)程中采取的初期支護(hù)封閉成環(huán)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，以便為今后的同類(lèi)型隧道的施工提供一定的參考。

關(guān)鍵詞:大跨，黃土隧道，初期支護(hù)，封閉，總結(jié)

Summary of Inverted Arch Initial Supporting & Cycling on Large-span Loess Tunnel Construction

(China Railway Tunnel

Group Co., Ltd)Abstract: As China’s Western Development strategy goes deeper, the proportion of large-span loess tunnel during the railway tunnel construction keeps rising, and how to adopt right construction methods according to the large-span loess tunnel features has been the key part of loess tunnel safety construction.Written within the context of Lanshan Tunnel Outlet Project, this paper summarizes the initial supporting & Closing to cycle technology during the construction, which could be a kind of reference for similar type of tunnel constructions.Keywords: Large-span,Loess tunnel, Initial Supporting , Closing, Summary 工程概況

寶蘭客運(yùn)專(zhuān)線蘭山隧道起止里程為DK1022+880～I(xiàn)DK1028+332，全長(zhǎng)5452.8m，為雙線大跨隧道。隧道洞身最大埋深470m，進(jìn)口段2540m位于直線上，其余段落位于半徑為8000m的曲線上。洞身縱坡依次為-23.0‰、-3.0‰、-20‰的單面下坡。

蘭山隧道出口端為第四系上更新統(tǒng)沖積粉質(zhì)黏土、細(xì)砂及粗圓礫土；隧道洞身局部為第四系中更新統(tǒng)風(fēng)積砂質(zhì)黃土、沖積砂質(zhì)黃土、細(xì)圓礫土；第四系下更新統(tǒng)風(fēng)積-沖積黏質(zhì)黃土及沖積細(xì)砂、礫砂、細(xì)圓礫土、粗圓礫土；隧道洞身大部分位于第三系泥巖、砂巖、礫巖。隧道通過(guò)處地處“祁呂賀蘭山字型構(gòu)造體系”西翼‘盾地’，同時(shí)受到“隴西旋卷構(gòu)造”的改造。祁呂賀蘭山字型構(gòu)造體系在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為興隆山隆起和皋蘭山隆起。隴西旋卷構(gòu)造則相對(duì)簡(jiǎn)單。晚第三紀(jì)以來(lái)，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)極為活躍，表現(xiàn)為河谷階地上升顯著，現(xiàn)代河流侵蝕、下切明顯，構(gòu)成河谷階地地貌。隧道洞身地段沒(méi)有大的構(gòu)造地形，只是受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)上升的影響，形成了溝壑、梁、峁相間的黃土山地地貌形態(tài)。特殊巖土主要為濕陷性黃土、松軟土及膨脹土，濕陷土層厚度50~80m不等；砂（黏）質(zhì)黃土屬松軟土，層厚10~15m。洞口段總體施工方案

蘭山隧道出口巖層為風(fēng)積、沖積砂質(zhì)黃土，質(zhì)地較均一，垂直節(jié)理發(fā)育，具針孔狀大孔隙，成份以粉粒為主，砂感明顯，多能形成陡立邊坡，具有Ⅳ級(jí)（很?chē)?yán)重）自重濕陷性，中高壓縮性，稍濕，中密，○Ⅱ級(jí)普通土，σ0=150kpa，地表成臺(tái)階形式，埋深淺。蘭山隧道出口原設(shè)計(jì)設(shè)置23米明洞，明暗交界處設(shè)置超前大管棚，隧道開(kāi)挖采用三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法。洞口段施工按照明挖段邊仰坡開(kāi)挖防護(hù)、管棚施做、明挖段落底，明洞反壓墻施作、洞口段形成三臺(tái)階形態(tài)、明洞施做、暗洞開(kāi)挖的總體步驟進(jìn)行。大跨黃土隧道受力特點(diǎn)

大跨隧道指的是開(kāi)挖寬度在14~18m之間的隧道。以蘭山隧道Ⅴ級(jí)圍巖為例，開(kāi)挖跨度為15.3m、開(kāi)挖高度為12.9m、扁平率為0.84、開(kāi)挖面積為160m2。由此可見(jiàn)，蘭山隧道為典型的大跨度黃土隧道。扁平、大斷面黃土隧道具有以下特點(diǎn)：開(kāi)挖引起的應(yīng)力重分布變的更加不利，其從量值到范圍的增幅都很激烈，圍巖可能出現(xiàn)的塑性流動(dòng)區(qū)域會(huì)較常規(guī)隧道以倍數(shù)增加；底腳處的應(yīng)力集中較大，要求地基承載力較高；拱頂穩(wěn)定性降低；會(huì)產(chǎn)生較大的松動(dòng)圍巖壓力；支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力相對(duì)較小；黃土圍巖地層自穩(wěn)能力差，承載力低。研究結(jié)果表明大跨隧道開(kāi)挖后圍巖壓力分布不是很均勻，最大壓力值發(fā)生在仰拱拱頂處，其與噴射混凝土應(yīng)力、型鋼拱架應(yīng)力在初期支護(hù)成環(huán)封閉前增長(zhǎng)較快，但在初期支護(hù)封閉后逐漸趨于穩(wěn)定。據(jù)此，大跨黃土隧道施工初期支護(hù)及時(shí)提早封閉成環(huán)，是其安全生產(chǎn)的重要保障。前期施工情況

依據(jù)《高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》，軟弱圍巖隧道開(kāi)挖采用臺(tái)階法施工時(shí)應(yīng)符合以下要求：上臺(tái)階每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺Ⅴ級(jí)圍巖不應(yīng)大于1榀鋼架間距，邊墻每循環(huán)開(kāi)挖支護(hù)進(jìn)尺不得大于2榀；仰拱開(kāi)挖前必須完成鋼架縮腳錨桿，每循環(huán)開(kāi)挖進(jìn)尺不得大于3 m；隧道開(kāi)挖后初期支護(hù)應(yīng)及時(shí)施做封閉成環(huán)，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖封閉位置距離掌子面不得大于35m。前期即按此要求進(jìn)行施工。隧道開(kāi)挖施工共設(shè)置五個(gè)班組即兩個(gè)開(kāi)挖班、兩個(gè)噴漿班及一個(gè)仰拱初支綜合班。第一循環(huán)A開(kāi)挖班進(jìn)行開(kāi)挖施工，拱架架設(shè)完畢具備噴漿條件后A噴漿班進(jìn)行混凝土噴射施工；B開(kāi)挖班及B噴漿班開(kāi)始第二循環(huán)施工。正常情況下每天完成四個(gè)循環(huán)，每循環(huán)60cm，即日進(jìn)尺2.4m。為滿足步距要求并避免互相干擾，仰拱初支班每天上班一次，完成仰拱初支拱架四榀進(jìn)尺2.4m，且初支端頭距掌子面距離約為35m。由于黃土隧道土質(zhì)松散、承載力不足，在打設(shè)鎖腳、拱腳墊設(shè)混凝土預(yù)制塊之后，沉降量仍較大，沉降速率達(dá)到10mm /d以上。按照2.4m日進(jìn)尺量，初期支護(hù)封閉成環(huán)需要15d，累計(jì)沉降量多達(dá)15 cm左右。上述施工方法雖然滿足規(guī)范要求，但初支成環(huán)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，沉降變形量大，存在極大安全隱患，不能適應(yīng)黃土隧道施工特點(diǎn)。滿足規(guī)范要求步距示意圖如下：

改進(jìn)后施工情況

為達(dá)到仰拱初支盡快成環(huán)減少沉降變形的目的，在滿足規(guī)范要求的前提下對(duì)施工工序進(jìn)行改進(jìn)調(diào)整：采用仰拱初支緊跟下臺(tái)階的辦法。隧道開(kāi)挖施工共設(shè)置六個(gè)班組即在原五個(gè)班組的基礎(chǔ)上增加一個(gè)渣土清理班。具體施工操作如下：步驟

一、A開(kāi)挖班人員指揮挖機(jī)對(duì)上臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖，經(jīng)過(guò)40分鐘基本開(kāi)挖完畢并將渣土扒至中臺(tái)階；步驟

二、領(lǐng)工員指揮挖機(jī)開(kāi)挖中臺(tái)階、班組部分人員開(kāi)始人工開(kāi)挖修整上臺(tái)階，另部分人員洞外運(yùn)轉(zhuǎn)拱架、錨桿、導(dǎo)管、連接筋、網(wǎng)片及墊塊等，約40分鐘后上臺(tái)階修整完畢且拱架等運(yùn)輸?shù)轿唬瑫r(shí)中臺(tái)階挖機(jī)開(kāi)挖完畢；步驟

三、上臺(tái)階拱架安裝、中臺(tái)階人工修整、下臺(tái)階開(kāi)始挖機(jī)開(kāi)挖，約30分鐘后開(kāi)挖完畢；步驟

四、挖機(jī)開(kāi)挖緊鄰下臺(tái)階仰拱初支，進(jìn)尺2.4m（等于掌子面一天進(jìn)尺量），同時(shí)下臺(tái)階拱架安裝，約40分鐘后三臺(tái)階拱架均以安裝完畢；步驟

五、仰拱初支綜合班到位進(jìn)行初支拱架安裝，噴漿班已將噴漿準(zhǔn)備工作完畢，開(kāi)始噴漿；步驟

六、約150分鐘后噴漿完畢，同時(shí)仰拱初支進(jìn)尺2.4m 安裝四榀拱架完畢；步驟

七、仰拱初支綜合班進(jìn)行初支噴射混凝土施工；步驟

八、開(kāi)挖下一循環(huán)前首先扒渣將仰拱初支回填，然后開(kāi)始正常開(kāi)挖；步驟

九、施做仰拱混凝土?xí)r使用挖機(jī)將回填渣土挖出，然后渣土清理班進(jìn)行人工清理。上述方法大大縮短了仰拱初支成環(huán)時(shí)間，按照三臺(tái)階總長(zhǎng)15m計(jì)算，成環(huán)時(shí)間僅為7d，比前期縮短8d，有效的減小了沉降變形。盡管在施做仰拱初支時(shí)對(duì)掌子面開(kāi)挖造成了一定干擾，但掌子面每天開(kāi)挖四循環(huán)，而仰拱初支僅為一次，其干擾僅

局限于一循環(huán)內(nèi)，影響較小；另仰拱混凝土為與拱墻襯砌對(duì)縫施工，每次需澆注6m，原施工方法仰拱初支需分兩次進(jìn)行開(kāi)挖（規(guī)范規(guī)定仰拱初支開(kāi)挖每循環(huán)不得大于3m），而現(xiàn)施工方法由于仰拱初支已經(jīng)成環(huán)，在施做仰拱混凝土前清渣時(shí)可一次6m開(kāi)挖到位。通過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，沉降變形得到有效控制，施工進(jìn)度大大提高，且施工步距等各方面完全滿足規(guī)范要求。改進(jìn)后步距示意圖如下： 結(jié)束語(yǔ)

大跨黃土隧道具有其獨(dú)特的工程性質(zhì)，施工中存在著沉降大、變形速率快、容易發(fā)生坍塌等問(wèn)題，困難較大。施工時(shí)應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)采取有效的施工方法，循序漸進(jìn)穩(wěn)扎穩(wěn)打，保證施工安全。蘭山隧道在采取了初期支護(hù)及時(shí)封閉成環(huán)等方法后，隧道施工趨于正常。

參考文獻(xiàn)

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