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    隧道施工的六大方法

    來源:233網(wǎng)校 2015年11月21日
      在當(dāng)前隧道施工實(shí)踐中,從施工造價(jià)及施工速度考慮,施工方法的選擇順序?yàn)椋喝珨嗝娣ā_階法→環(huán)形開挖留核心土法→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→雙側(cè)壁導(dǎo)坑法;從施工安全角度考慮,其選擇順序應(yīng)反過來。如何正確選擇,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮,但必須符合安全、快速、質(zhì)量和環(huán)保的要求,達(dá)到規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、加快進(jìn)度和節(jié)約投資的目的。

      1、全斷面開挖法

      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。

      適用條件:

      (1)I~I(xiàn)V級圍巖,在用于Ⅳ級圍巖時(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)有鉆孔臺車或自制作業(yè)臺架及高效率裝運(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。

      全斷面開挖法

      隧道機(jī)械化施工,有三條主要作業(yè)線:

      開挖作業(yè)線:鉆孔臺車、裝藥臺車、裝載機(jī)配合自卸汽車(無軌運(yùn)輸)、裝渣機(jī)配合礦車及電瓶車或內(nèi)燃機(jī)車(有軌運(yùn)輸)。

      錨噴作業(yè)線:混凝土噴射機(jī)、混凝土噴射機(jī)械手、錨噴作業(yè)平臺、進(jìn)料運(yùn)輸設(shè)備及錨桿灌漿設(shè)備。

      模筑襯砌作業(yè)線:混凝土拌和機(jī)具、混凝土輸送車及輸送泵、防水層作業(yè)平臺、襯砌鋼模臺車。

      全斷面法施工特點(diǎn):

      (1)開挖斷面與作業(yè)空間大、干擾小;

      (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,改善勞動條件;

      (4)開挖一次成形,對圍巖擾動少,有利于圍巖穩(wěn)定。

      2、臺階法施工

      臺階法是先開挖上半斷面,待開挖至一定長度后同時(shí)開挖下半斷面,上、下半斷面同時(shí)并進(jìn)的施工方法;按臺階長短有長臺階、短臺階和超短臺階三種。近年由于大斷面隧道的設(shè)計(jì),又有三臺階臨時(shí)仰拱法,甚至多臺階法。

      臺階法施工

      至于施工中究竟應(yīng)采用何種臺階法,要根據(jù)以下兩個條件來決定:

      (1)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求,圍巖越差,閉合時(shí)間要求越短。

      (2)上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備施工場地大小的要求。

      在軟弱圍巖中應(yīng)以前一條為主,兼顧后者,確保施工安全。在圍巖條件較好時(shí),主要是考慮如何更好的發(fā)揮機(jī)械效率,保證施工的經(jīng)濟(jì)性,故只要考慮后一條件。

      臺階開挖法的優(yōu)缺點(diǎn):

      臺階開挖法可以有足夠的工作空間和相當(dāng)?shù)氖┕に俣取5?、下部作業(yè)有干擾;臺階開挖雖增加對圍巖的擾動次數(shù),但臺階有利于開挖面的穩(wěn)定。尤其是上部開挖支護(hù)后,下部作業(yè)就較為安全,但應(yīng)注意下部作業(yè)時(shí)對上部穩(wěn)定性的影響。

      臺階開挖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

      (1)解決好上、下半斷面作業(yè)的相互干擾問題。微臺階基本上是合為—個工作面進(jìn)行同步掘進(jìn);長臺階基本上拉開,干擾較小;而短臺階干擾就較大,要注意作業(yè)組織。對于長度較短的隧道,可將上半斷面貫通后,再進(jìn)行下半斷面施工。

      (2)下部開挖時(shí),應(yīng)注意上部的穩(wěn)定。若圍巖穩(wěn)定性較好,則可以分段順序開挖;若圍巖穩(wěn)定性較差,則應(yīng)縮短下部掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺;若穩(wěn)定性更差,則可以左右錯開,或先拉中槽后挖邊幫。

      (3)下部邊墻開挖后必須立即噴射混凝土,并按規(guī)定做初期支護(hù)。

      (4)量測工作必須及時(shí),以觀察拱頂,拱腳和邊墻中部位移值,當(dāng)發(fā)現(xiàn)速率增大立即進(jìn)行仰拱封閉。

      3、環(huán)形開挖留核心土法

      環(huán)形開挖留核心土法應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

      (1)環(huán)形開挖進(jìn)尺宜為0.5-1.0m,核心土面積應(yīng)不小于整個斷面面積的50%。

      (2)開挖后應(yīng)及時(shí)施工噴錨支護(hù)、安裝鋼架支撐,相鄰鋼架必須用鋼筋連接,并應(yīng)按施工要求設(shè)計(jì)施工鎖角錨桿。

      (3)圍巖地質(zhì)條件差,自穩(wěn)時(shí)間短時(shí),開挖前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行超前支護(hù)。

      (4)核心土與下臺階開挖應(yīng)再上臺階支護(hù)完成后、噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%。

      4、中隔壁法(CD法)

      CD 法是在軟弱圍巖大跨度隧道中,先開挖隧道的一側(cè),并施作中隔壁,然后再開挖另一側(cè)的施工方法,主要應(yīng)用于雙線隧道Ⅳ級圍巖深埋硬質(zhì)巖地段以及老黃土隧道(Ⅳ級圍巖)地段。

      中隔壁法

      5、交叉中隔壁法(CRD法)

      交叉中隔壁法是在軟弱圍巖大跨隧道中,先開挖隧道一側(cè)的一或二部分,施作部分中隔壁和橫隔板,再開挖隧道另一側(cè)的一或二部分,完成橫隔板施工;然后再開挖最先施工一側(cè)的最后部分,并延長中隔壁,最后開挖剩余部分的施工方法。采用短臺階法難確保掌子面的穩(wěn)定時(shí),宜采用分部尺寸小的CRD法,該工法對控制變形是比較有利的。

      CD 法是“Center Diaphragm”的簡稱,而CRD法則是“Cross Diaphragm” 的簡稱。兩者既有聯(lián)系又有區(qū)別。它們都用于比較軟弱地層中而且是大斷面隧道的場合。而前者是在用鋼支撐和噴混凝土的隔壁分割開進(jìn)行開挖的方法;后者則是用隔壁和仰拱把斷面上下、左右分割閉合進(jìn)行開挖的方法,是在地質(zhì)條件要求分部斷面及時(shí)封閉的條件下采用的方法。因此,CRD法與CD法唯一的區(qū)別是在施工過程中每一步,都要求用臨時(shí)仰拱封閉斷面。

      在CRD法或CD法中,一個關(guān)鍵問題是拆除中壁。一般說,中壁拆除時(shí)期應(yīng)在全斷面閉合后,各斷面的位移充分穩(wěn)定后,才能拆除。

      交叉中隔壁法(CRD法)

      6、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

      雙側(cè)壁導(dǎo)坑法一般將斷面分成四塊:左、右側(cè)壁導(dǎo)坑、上部核心土和下臺階。其原理是利用兩個中隔壁把整個隧道大斷面分成左中右3個小斷面施工,左、右導(dǎo)洞先行,中間斷面緊跟其后;初期支護(hù)仰拱成環(huán)后,拆除兩側(cè)導(dǎo)洞臨時(shí)支撐,形成全斷面。兩側(cè)導(dǎo)洞皆為倒鵝蛋形,有利于控制拱頂下沉。

      當(dāng)隧道跨度很大,地表沉陷要求嚴(yán)格,圍巖條件特別差,單側(cè)壁導(dǎo)坑法難以控制圍巖變形時(shí),可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法?,F(xiàn)場實(shí)測表明,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法所引起的地表沉陷僅為短臺階法的1/2。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雖然開挖斷面分塊多,擾動大,初次支護(hù)全斷面閉合的時(shí)間長,但每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的,所以在施工中間變形幾乎不發(fā)展。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工安全,但速度較慢,成本較高。該方法主要適用于粘性土層、砂層、砂卵層等地層。

      雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工作業(yè)順序?yàn)椋?

      (1)開挖一側(cè)導(dǎo)坑,并及時(shí)地將其初次支護(hù)閉合。

      (2)相隔適當(dāng)距離后開挖另一側(cè)導(dǎo)坑,并建造初次支護(hù)。

      (3)開挖上部核心土,建造拱部初次支護(hù),拱腳支承在兩側(cè)壁導(dǎo)坑的初次支護(hù)上。

      (4)開挖下臺階,建造底部的初次支護(hù),使初次支護(hù)全斷面閉合。

      (5)拆除導(dǎo)坑臨空部分的初次支護(hù)。

      (6)建造內(nèi)層襯砌。

      雙側(cè)壁導(dǎo)坑法應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

      (1)側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后方可進(jìn)行下一步開挖。地質(zhì)條件差時(shí),每個臺階底部均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)臨時(shí)鋼架或臨時(shí)仰拱。

      (2)各部開挖時(shí),周邊輪廓應(yīng)盡量圓順。

      (3)應(yīng)在先開挖側(cè)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后在進(jìn)行另一側(cè)開挖。

      (4)左右兩側(cè)導(dǎo)坑開挖工作面的縱向間距不宜小于15米。

      (5)當(dāng)開挖形成全斷面時(shí)應(yīng)及時(shí)完成全斷面初期支護(hù)閉合。

      (6)中隔壁及臨時(shí)支撐應(yīng)在澆筑二次襯砌時(shí)逐段拆除。

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