中国高速铁路打隧道用什么方法( 四 )


隧道开挖方法有哪些?1、全断面开挖法
全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形 , 然后修建衬砌的施工方法 。
适用条件:
(1)I~IV级围岩 , 在用于Ⅳ级围岩时 , 围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内 , 保持其自身稳定的条件 。
(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备 。
(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短 , 根据经验一般不应小于lkm , 否则采用大型机械化施工 , 其经济性较差 。
全断面法施工特点
(1)开挖断面与作业空间大、干扰小;
(2)有条件充分使用机械 , 减少人力;
(3)工序少 , 便于施工组织与管理 , 改善劳动条件;
(4)开挖一次成形 , 对围岩扰动少 , 有利于围岩稳定 。
2、台阶法施工
台阶法是先开挖上半断面 , 待开挖至一定长度后同时开挖下半断面 , 上、下半断面同时并进
的施工方法;按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种 。近年由于大断面隧道的设计 , 又有三台阶临时仰拱法 , 甚至多台阶法 。至于施工中究竟应采用何种台阶法 , 要根据以下两个条件来决定:
⑴初期支护形成闭合断面的时间要求 , 围岩越差 , 闭合时间要求越短;
⑵上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求 。
在软弱围岩中应以前一条为主 , 兼顾后者 , 确保施工安全 。在围岩条件较好时 , 主要是考虑如何更好的发挥机械效率 , 保证施工的经济性 , 故只要考虑后一条件 。
台阶开挖法的优缺点:台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度 。但上、下部作业有干扰;台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数 , 但台阶有利于开挖面的稳定 。尤其是上部开挖支护后 , 下部作业就较为安全 , 但应注意下部作业时对上部稳定性的影响 。
台阶开挖时应注意以下几点:
(1)解决好上、下半断面作业的相互干扰问题 。微台阶基本上是合为—个工作面进行同步掘进;长台阶基本上拉开 , 干扰较小;而短台阶干扰就较大 , 要注意作业组织 。对于长度较短的隧道 , 可将上半断面贯通后 , 再进行下半断面施工 。
(2)下部开挖时 , 应注意上部的稳定 。若围岩稳定性较好 , 则可以分段顺序开挖;若围岩稳定性较差 , 则应缩短下部掘进循环进尺;若稳定性更差 , 则可以左右错开 , 或先拉中槽后挖边帮 。
(3)下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土 , 并按规定做初期支护 。
(4)量测工作必须及时 , 以观察拱顶 , 拱脚和边墙中部位移值 , 当发现速率增大立即进行仰拱封闭 。
3、环形开挖留核心土法
(1)0环形开挖进尺宜为0.5-1.0m , 核心土面积应不小于整个断面面积的50%
(2)开挖后应及时施工喷锚支护、安装钢架支撑 , 相邻钢架必须用钢筋连接 , 并应按施工要求设计施工锁角锚杆 。
(3)围岩地质条件差 , 自稳时间短时 , 开挖前应按设计要求进行超前支护 。
(4)核心土与下台阶开挖应再上台阶支护完成后、喷射混凝土达到设计强度的70%
4、中隔壁法(CD法)
CD法是在软弱围岩大跨度隧道中 , 先开挖隧道的一侧 , 并施作中隔壁 , 然后再开挖另一侧的施工方法 , 主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道(Ⅳ级围岩)地段 。
5、交叉中隔壁法(CRD法)
是在软弱围岩大跨隧道中 , 先开挖隧道一侧的一或二部分 , 施作部分中隔壁和横隔板 , 再开挖隧道另一侧的一或二部分 , 完成横隔板施工;然后再开挖最先施工一侧的最后部分 , 并延长中隔壁 , 最后开挖剩余部分的施工方法 。采用短台阶法难确保掌子面的稳定时 , 宜采用分部尺寸小的CRD法 , 该工法对控制变形是比较有利的 。
CD法是“Center Diaphragm”的简称 , 而CRD法则是“Cross Diaphragm”的简称 。两者既有联系又有区别 。它们都用于比较软弱地层中而且是大断面隧道的场合 。而前者是在用钢支撑和喷混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法;后者则是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割闭合进行开挖的方法 , 是在地质条件要求分部断面及时封闭的条件下采用的方法 。因此 , CRD法与CD法唯一的区别是在施工过程中每一步 , 都要求用临时仰拱封闭断面 。