山嶺隧道常規(guī)施工方法-開挖方法（隧道工程施工課件）

開挖方法分類：1全斷面法(全斷面法、導(dǎo)洞超前全斷法)2臺(tái)階法(兩臺(tái)階、三臺(tái)階、三臺(tái)階七步開挖法、 環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法等)3中隔壁法(中隔壁法和交叉中隔壁法)4側(cè)壁導(dǎo)坑法(單側(cè)壁導(dǎo)坑法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法)5其他方法(中洞法和洞樁法等)第二節(jié)主要開挖方法在選擇開挖方法時(shí)，應(yīng)對(duì)隧道斷面大小及形狀、圍巖的工程地質(zhì)條件、支護(hù)條件、工期要求、工區(qū)長度、機(jī)械配備能力、經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)因素進(jìn)行綜合分析，采用恰當(dāng)?shù)拈_挖方法。隧道施工地質(zhì)條件變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)變更設(shè)計(jì)，調(diào)整施工方法，做好工序銜接，并采用相應(yīng)的輔助施工措施，以保證施工安全。仰拱和填充應(yīng)超前拱墻襯砌施工，并適度緊跟開挖工作面。

全斷面開挖法就是按照設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。一、全斷面開挖法適用條件

(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)隧道長度或施工區(qū)段長度不宜太短，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。流程圖

流程圖

隧道機(jī)械化施工作業(yè)線全斷面法施工特點(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。全采用全斷面法應(yīng)注意的問題(1)摸清開挖面前方的地質(zhì)情況，隨時(shí)準(zhǔn)備好應(yīng)急措施（包括改變施工方法等），以確保施工安全；(2)各種施工機(jī)械設(shè)備務(wù)求配套，以充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的效率；(3)加強(qiáng)各項(xiàng)輔助作業(yè)，尤其加強(qiáng)施工通風(fēng)，保證工作面有足夠新鮮空氣；為控制超欠挖，提高爆破效果，有條件時(shí)可采用導(dǎo)洞超前的方法進(jìn)行全斷面開挖二、臺(tái)階法

臺(tái)階法可以按臺(tái)階長度、開挖分部分為多種形式。可根據(jù)地層條件、斷面大小和機(jī)械配備情況選用。

根據(jù)臺(tái)階長度不同，劃分為長臺(tái)階法、短臺(tái)階法和微臺(tái)階法三種。

施工中采用哪一種臺(tái)階法，要根據(jù)兩個(gè)條件來決定，第一是對(duì)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，要求閉合時(shí)間越短，第二是對(duì)上部斷面施工所采用的開挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備需要施工場地大小的要求。

根據(jù)開挖分部，臺(tái)階法可分為上下兩部分臺(tái)階法、上中下三步臺(tái)階法、三臺(tái)階七步開挖法、弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法等。流程圖

適用條件：兩部臺(tái)階法可用于雙線隧道III級(jí)以上圍巖，也可用于單線隧道IV級(jí)以上圍巖地段。三部臺(tái)階法可用于客運(yùn)專線雙線隧道III、IV級(jí)圍巖、單線隧道VI級(jí)圍巖。臺(tái)階法施工應(yīng)符合下列規(guī)定：根據(jù)圍巖條件和施工機(jī)械配備情況合理確定臺(tái)階長度、臺(tái)階高度及臺(tái)階數(shù)量，其各部形狀應(yīng)有利于保持圍巖穩(wěn)定時(shí)的前提下盡量便于機(jī)械作業(yè)。當(dāng)圍巖自穩(wěn)能力較好，隧道開挖跨度不大時(shí)，為方便作業(yè)，臺(tái)階長度宜控制在10~50m以內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性較差時(shí)，臺(tái)階長度宜控制在3~10m。上部斷面使用鋼架時(shí)，可采用擴(kuò)大拱腳和施作鎖腳錨桿(管)等措施，防止拱部下沉變形。上下斷面初期支護(hù)鋼架連接應(yīng)平順，螺栓連接應(yīng)牢固。臺(tái)階法施工應(yīng)符合下列規(guī)定：圍巖整體性較差時(shí)，施工中應(yīng)采取措施減少下部開挖時(shí)對(duì)上部圍巖和支護(hù)的擾動(dòng)，下部斷面開挖應(yīng)兩側(cè)交錯(cuò)進(jìn)行，下部斷面應(yīng)在上部斷面噴混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后開挖。當(dāng)圍巖不穩(wěn)定時(shí)進(jìn)尺宜為1~1.5m，落底后應(yīng)立即施作初期支護(hù)。仰拱應(yīng)及時(shí)施作，使支護(hù)及早閉合成環(huán)。1、長臺(tái)階法

長臺(tái)階法開挖斷面小，有利于維持開挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用于地質(zhì)條件較差的Ⅲ、Ⅳ、V級(jí)圍巖長臺(tái)階法12>5L12L2、短臺(tái)階法12L12>(1~1.5)L短臺(tái)階法適用于地質(zhì)條件差的Ⅳ、V級(jí)圍巖，臺(tái)階長度定為10~15m，即1~2倍開挖寬度，主要是考慮拉開工作面，減少干擾，因此臺(tái)階長度不宜過短。優(yōu)點(diǎn)：短臺(tái)階法可縮短支護(hù)閉合時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制圍巖變形。缺點(diǎn)：上部出渣對(duì)下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。采用短臺(tái)階法時(shí)應(yīng)注意的問題：①初期支護(hù)全斷面閉合要在距開挖面30m以內(nèi)，或距開挖上半斷面開始的30天內(nèi)完成。②初期支護(hù)變形、下沉顯著時(shí)，要提前閉合。③要研究在保證施工機(jī)械正常工作的前提下臺(tái)階的最小長度。123~5m微臺(tái)階法12L3、微臺(tái)階法

適用于Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ級(jí)圍巖，一般為3~5m的臺(tái)階長度。微臺(tái)階法上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑領(lǐng)先，下臺(tái)階兩側(cè)開挖，再開挖中部核心土。

三、弧(環(huán))形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法流程圖

施工要求：環(huán)形開挖進(jìn)尺一般為0.5~1.0m；開挖后應(yīng)及時(shí)施作噴錨支護(hù)、安設(shè)鋼架支撐，每兩榀鋼架之間采用鋼筋連接，并加鎖腳錨桿，全斷面初期支護(hù)完成距拱部開挖面不宜超過30m；預(yù)留核心土面積的大小應(yīng)滿足開挖面穩(wěn)定的要求；必要時(shí)進(jìn)行超前支護(hù)；上部弧形，左、右側(cè)墻部，中部核心土開挖各錯(cuò)開3~5m進(jìn)行平行作業(yè)。特點(diǎn)：開挖工作面穩(wěn)定性好；施工干擾大、工效低適用條件：適用于具有一定自穩(wěn)條件的單線隧道IV、V級(jí)圍巖地段，也可適用于具有一定自穩(wěn)條件的雙線隧道III、IV級(jí)圍巖地段。對(duì)于穩(wěn)定性較好的雙線隧道III級(jí)圍巖及單線隧道IV級(jí)圍巖也可不預(yù)留核心土。四、三臺(tái)階七步開挖法

三臺(tái)階七步開挖法是以弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法為基本模式，分上、中、下三個(gè)臺(tái)階七個(gè)開挖面，各部位的開挖與支護(hù)沿隧道縱向錯(cuò)開，平行推進(jìn)的施工方法。流程圖

流程圖

適用條件：適用于具有一定自穩(wěn)條件的單線隧道IV、V級(jí)圍巖地段，也可適用于具有一定自穩(wěn)條件的雙線隧道III、IV級(jí)圍巖地段。對(duì)于穩(wěn)定性較好的雙線隧道III級(jí)圍巖及單線隧道IV級(jí)圍巖也可不預(yù)留核心土。施工要求：三臺(tái)階七步開挖法應(yīng)以機(jī)械開挖為主，必要時(shí)輔以弱爆破，各分步平行作業(yè)，平行施作初期支護(hù)，各分部初期支護(hù)應(yīng)銜接緊密，及時(shí)封閉成環(huán)。仰拱應(yīng)緊跟下臺(tái)階施作，及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護(hù)體系。拱部超前支護(hù)完成后，環(huán)向開挖上臺(tái)階弧形導(dǎo)坑，預(yù)留核心土長度宜為3~5m，寬度宜為(1/3~1/2)B。開挖循環(huán)進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，上臺(tái)階開挖矢跨比應(yīng)大于0.3。施工要求：中臺(tái)階及下臺(tái)階左、右側(cè)開挖進(jìn)尺應(yīng)根據(jù)初期支護(hù)鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度宜為3~3.5m，左、右側(cè)臺(tái)階錯(cuò)開2~3m。上、中、下臺(tái)階預(yù)留核心土開挖進(jìn)尺與各臺(tái)階循環(huán)進(jìn)尺一致。仰拱循環(huán)開挖長度宜為2~3m，開挖后及時(shí)施作仰拱初期支護(hù)，完成兩個(gè)隧底開挖、支護(hù)循環(huán)后，及時(shí)施作仰拱，仰拱分段長度宜為4~6m。五、中隔壁法(CD)

中隔壁法(CD法)是將隧道分為左右兩部分進(jìn)行開挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施作初期支護(hù)和中隔墻臨時(shí)支護(hù)，再分臺(tái)階開挖隧道另一側(cè)，并進(jìn)行相應(yīng)的初期支護(hù)的施工方法流程圖

流程圖

適用條件：適用于IV~V級(jí)圍巖的隧道，也可用于淺埋地段隧道。施工要求：1、中隔壁法左右部的臺(tái)階高度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、隧道斷面大小和施工設(shè)備確定。每側(cè)按兩部或三部分臺(tái)階開挖，開挖后應(yīng)及時(shí)施作初期支護(hù)、中隔壁；兩側(cè)先后距離宜保持10~20m，上下斷面的距離宜保持3~5m。2、各部開挖時(shí)，相鄰部位的噴混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上。施工要求：3、先行側(cè)的中隔壁應(yīng)設(shè)置為向外鼓的弧形。4、中隔壁在澆筑仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除長度不宜大于15m。臨時(shí)支護(hù)拆除后應(yīng)及時(shí)施作仰拱和二次襯砌。5、特殊情況下可將中隔壁澆筑在仰拱中，待鋪設(shè)防水板時(shí)再割斷。六、交叉中隔壁法(CRD)

交叉中隔壁法(CRD)法是分部開挖、支護(hù)，分部閉合成小環(huán)，最后全斷面閉合成大環(huán)。每開挖一部均及時(shí)施作初期支護(hù)、中隔壁及臨時(shí)仰拱。流程圖

適用條件：適用于V、VI級(jí)圍巖及圍巖較差的淺埋地段隧道。施工要求：根據(jù)地質(zhì)條件，隧道斷面的分部，應(yīng)以初期支護(hù)受力均勻，便于發(fā)揮人力、機(jī)械效率為原則，一般水平方向分兩部，上下分二至三步開挖。先行施工部位的臨時(shí)支撐(中隔壁、臨時(shí)仰拱)，均應(yīng)有向外(下)鼓的弧度。各部開挖及支護(hù)應(yīng)自下而上，開挖后及時(shí)施作初期支護(hù)、中隔壁、臨時(shí)仰拱，步步成環(huán)。施工要求：同一層左右兩部分開挖工作面相距不宜大于15m，上下層開挖工作面相距宜保持3~4m，且待噴混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后開挖相鄰部位。宜縮短各部開挖工作面的間距，使初期支護(hù)盡早封閉成環(huán)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，中隔壁及臨時(shí)仰拱在仰拱澆筑前逐段拆除，每段拆除長度宜不大于15m。六、交叉中隔壁法(CRD)

交叉中隔壁法(CRD)法是分部開挖、支護(hù)，分部閉合成小環(huán)，最后全斷面閉合成大環(huán)。每開挖一部均及時(shí)施作初期支護(hù)、中隔壁及臨時(shí)仰拱。流程圖

適用條件：適用于V、VI級(jí)圍巖及圍巖較差的淺埋地段隧道。施工要求：根據(jù)地質(zhì)條件，隧道斷面的分部，應(yīng)以初期支護(hù)受力均勻，便于發(fā)揮人力、機(jī)械效率為原則，一般水平方向分兩部，上下分二至三步開挖。先行施工部位的臨時(shí)支撐(中隔壁、臨時(shí)仰拱)，均應(yīng)有向外(下)鼓的弧度。各部開挖及支護(hù)應(yīng)自下而上，開挖后及時(shí)施作初期支護(hù)、中隔壁、臨時(shí)仰拱，步步成環(huán)。施工要求：同一層左右兩部分開挖工作面相距不宜大于15m，上下層開挖工作面相距宜保持3~4m，且待噴混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后開挖相鄰部位。宜縮短各部開挖工作面的間距，使初期支護(hù)盡早封閉成環(huán)。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，中隔壁及臨時(shí)仰拱在仰拱澆筑前逐段拆除，每段拆除長度宜不大于15m。七、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法(眼鏡工法)

雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是先開挖隧道兩側(cè)導(dǎo)坑，及時(shí)施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)及臨時(shí)支護(hù)，然后再根據(jù)地質(zhì)條件、斷面大小，對(duì)剩余部分采用二部或三部開挖的方法。流程圖

適用條件：一般用于雙線隧道V、VI級(jí)圍巖及淺埋地段。施工要求：側(cè)壁導(dǎo)坑形狀宜近于橢圓形斷面，導(dǎo)坑斷面寬度宜為整個(gè)斷面的1/3。側(cè)壁導(dǎo)坑、中槽部位宜采用短臺(tái)階開挖，各部距離應(yīng)根據(jù)隧道埋深、斷面大小、