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隧道開挖方法選擇

發布人:趙歡 發布時間:2017-04 瀏覽數:

在當(dang)前(qian)的施(shi)工實踐中,從施(shi)工造價及(ji)施(shi)工速度考(kao)慮,施(shi)工方(fang)法(fa)的選擇順序為(wei):全斷面法(fa)→臺階法(fa)(fa)(fa)→環形開(kai)挖留核心(xin)土(tu)法(fa)(fa)(fa)→中隔壁法(fa)(fa)(fa)(CD法(fa)(fa)(fa))→交叉中壁法(fa)(fa)(fa)(CRD法(fa)(fa)(fa))→雙(shuang)側(ce)壁導坑(keng)法(fa)(fa)(fa);從施(shi)工安(an)全角度(du)考慮,其(qi)選擇(ze)順序(xu)應(ying)反過來(lai)。如何正確選擇(ze),應(ying)根據實際情況綜(zong)合考慮,但必(bi)須(xu)符(fu)合安(an)全、快速、質量和(he)環保的(de)要求,達到規避風險、加快進度(du)和(he)節約投資的(de)目的(de)。

、全斷面開挖法(fa)

全斷面開挖(wa)法就是按照設計(ji)輪(lun)廓一次爆破成形(xing),然后修建襯砌的施工方法。 
適用條件:
    (1)I~IV級圍(wei)巖(yan)(yan),在用于Ⅳ級圍(wei)巖(yan)(yan)時,圍(wei)巖(yan)(yan)應(ying)具備(bei)從全(quan)斷面開挖到初期支護前這(zhe)段時間(jian)內,保持其自身穩(wen)定的條件。
    (2)有鉆孔臺車或自制(zhi)作業(ye)臺架及高效率裝運機械設備。
    (3)隧道長(chang)度或施工(gong)區(qu)段(duan)長(chang)度不宜(yi)太短,根據經驗一般不應(ying)小于(yu)lkm,否則采用大型機械化施工(gong),其經濟性較差。
     隧道(dao)機械(xie)化(hua)施工,有三條主要(yao)作業(ye)線(xian),見下(xia)

作業線

采用大型(xing)機械設(she)備

開挖作業(ye)線

鉆孔(kong)臺車(che)、裝藥臺車(che)、裝載機(ji)配(pei)合自卸汽車(che)(無(wu)軌運(yun)輸(shu))、裝渣機(ji)配(pei)合礦車(che)及(ji)電瓶(ping)車(che)或內燃(ran)機(ji)車(che)(有軌運(yun)輸(shu)

錨(mao)噴作業線

混凝土(tu)噴(pen)射機(ji)、混凝土(tu)噴(pen)射機(ji)械手、錨(mao)噴(pen)作業平臺(tai)、進料運(yun)輸(shu)設備及(ji)錨(mao)桿灌漿(jiang)設備

模筑襯砌作業線

混凝(ning)土拌和(he)作(zuo)(zuo)業(ye)長、混凝(ning)土輸送(song)車(che)及輸送(song)泵、施做防水層作(zuo)(zuo)業(ye)平臺、襯砌鋼模臺車(che)

全斷面(mian)法施工特點
(1)開挖斷面與作(zuo)業空(kong)間大、干擾小;
(2)有條(tiao)件(jian)充分使用機械,減(jian)少人力;
(3)工(gong)序少(shao),便于施工(gong)組(zu)織與管理,改(gai)善勞動條件;
(4)開(kai)挖一次成形,對圍巖(yan)擾動少,有利于圍巖(yan)穩定。

、臺階法施工(gong)

臺(tai)(tai)(tai)階(jie)法(fa)是(shi)先開挖(wa)(wa)上半斷(duan)(duan)面(mian)(mian),待開挖(wa)(wa)至(zhi)(zhi)一定(ding)長度后(hou)同時開挖(wa)(wa)下(xia)半斷(duan)(duan)面(mian)(mian),上、下(xia)半斷(duan)(duan)面(mian)(mian)同時并進的施(shi)工(gong)方法(fa);按臺(tai)(tai)(tai)階(jie)長短有長臺(tai)(tai)(tai)階(jie)、短臺(tai)(tai)(tai)階(jie)和超短臺(tai)(tai)(tai)階(jie)三種(zhong)。近年(nian)由于大斷(duan)(duan)面(mian)(mian)隧道(dao)的設計,又有三臺(tai)(tai)(tai)階(jie)臨時仰拱法(fa),甚至(zhi)(zhi)多(duo)臺(tai)(tai)(tai)階(jie)法(fa)。至(zhi)(zhi)于施(shi)工(gong)中究(jiu)竟應采用何(he)種(zhong)臺(tai)(tai)(tai)階(jie)法(fa),要(yao)根據以下(xia)兩個條件來決定(ding):
    ⑴初期支護形成閉(bi)合斷面的時間(jian)要(yao)求,圍巖(yan)越(yue)差,閉(bi)合時間(jian)要(yao)求越(yue)短;
    ⑵上(shang)斷面施工所用的開(kai)挖(wa)、支(zhi)護、出碴等機械設備施工場地(di)大小的要求。
    在(zai)軟(ruan)弱圍巖(yan)中應以前(qian)一條為主(zhu),兼顧后(hou)者,確保(bao)施(shi)工安全(quan)。在(zai)圍巖(yan)條件較好(hao)時,主(zhu)要是考慮(lv)如何更好(hao)的(de)發揮機械(xie)效率(lv),保(bao)證施(shi)工的(de)經濟性,故只要考慮(lv)后(hou)一條件。
    臺(tai)階(jie)開(kai)挖(wa)(wa)法的優缺點:臺(tai)階(jie)開(kai)挖(wa)(wa)法可以有足夠的工作(zuo)空間和相當的施工速度。但(dan)上、下部作(zuo)業(ye)(ye)有干擾(rao);臺(tai)階(jie)開(kai)挖(wa)(wa)雖增(zeng)加對圍巖的擾(rao)動次(ci)數,但(dan)臺(tai)階(jie)有利于(yu)開(kai)挖(wa)(wa)面的穩(wen)定(ding)(ding)。尤(you)其是上部開(kai)挖(wa)(wa)支護后,下部作(zuo)業(ye)(ye)就較(jiao)為安全,但(dan)應注意下部作(zuo)業(ye)(ye)時對上部穩(wen)定(ding)(ding)性的影響。
    臺(tai)階開挖(wa)時(shi)應注意以下幾點:
    (1)解決好上、下半斷面作業的(de)相互干(gan)擾問題。微臺階基本上是合為—個工(gong)作面進(jin)行(xing)同步掘進(jin);長臺階基本上拉開(kai),干(gan)擾較(jiao)小;而(er)短(duan)臺階干(gan)擾就較(jiao)大,要注意作業組織。對于長度較(jiao)短(duan)的(de)隧道(dao),可將上半斷面貫通后,再進(jin)行(xing)下半斷面施工(gong)。
    (2)下部(bu)(bu)開挖(wa)(wa)時,應注意上部(bu)(bu)的穩(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)。若(ruo)圍巖穩(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)較(jiao)好,則可(ke)以(yi)分段順(shun)序開挖(wa)(wa);若(ruo)圍巖穩(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)較(jiao)差(cha),則應縮短下部(bu)(bu)掘進(jin)循(xun)環進(jin)尺;若(ruo)穩(wen)(wen)(wen)定(ding)(ding)性(xing)更差(cha),則可(ke)以(yi)左右(you)錯開,或先(xian)拉中槽后(hou)挖(wa)(wa)邊幫。
    (3)下(xia)部(bu)邊墻開挖后必須立即噴(pen)射(she)混凝土,并按規定做初期支護。
    (4)量測工(gong)作必須及時,以觀察(cha)拱頂(ding),拱腳和邊(bian)墻(qiang)中部位(wei)移值,當發現(xian)速率增大立即進行(xing)仰拱封閉。



 、環形開(kai)挖留核心土法(fa)

   1、環(huan)形開挖進尺宜為0.5-1.0m,核心土(tu)面積應不小于(yu)整個斷面面積的50%。

   2、開挖后應及時施(shi)工噴錨支護(hu)、安裝鋼(gang)架(jia)支撐,相(xiang)鄰鋼(gang)架(jia)必須用(yong)鋼(gang)筋連(lian)接,并應按施(shi)工要求設計(ji)施(shi)工鎖角(jiao)錨桿。

   3、圍巖地質條件差,自(zi)穩時間短時,開(kai)挖前(qian)(qian)應按設計(ji)要求進行(xing)超前(qian)(qian)支護。

   4、核心(xin)土與下臺階開挖應再上臺階支護完(wan)成后、噴(pen)射(she)混凝土達到設計強度(du)的70%。


 四(si)、中(zhong)隔(ge)壁法(CD法(fa))

CD 法是在軟(ruan)弱圍巖大跨(kua)度隧(sui)道(dao)中,先開挖隧(sui)道(dao)的一側,并施作中隔壁,然后再開挖另一側的施工(gong)方法,主(zhu)要應用(yong)于雙線隧(sui)道(dao)Ⅳ級(ji)圍巖深(shen)埋硬質巖地(di)(di)段以及老黃土隧(sui)道(dao)(Ⅳ級(ji)圍巖)地(di)(di)段


五、交叉中(zhong)隔壁(bi)法(CRD法)

是在(zai)軟弱圍巖大跨隧道(dao)中(zhong)(zhong),先開(kai)挖隧道(dao)一(yi)側(ce)的(de)(de)一(yi)或二部分(fen),施(shi)作部分(fen)中(zhong)(zhong)隔(ge)(ge)壁和橫隔(ge)(ge)板,再開(kai)挖隧道(dao)另一(yi)側(ce)的(de)(de)一(yi)或二部分(fen),完(wan)成橫隔(ge)(ge)板施(shi)工(gong)(gong)(gong);然后(hou)再開(kai)挖最(zui)先施(shi)工(gong)(gong)(gong)一(yi)側(ce)的(de)(de)最(zui)后(hou)部分(fen),并延長中(zhong)(zhong)隔(ge)(ge)壁,最(zui)后(hou)開(kai)挖剩余部分(fen)的(de)(de)施(shi)工(gong)(gong)(gong)方法。采用短臺階(jie)法難確保掌子面的(de)(de)穩定時,宜(yi)采用分(fen)部尺寸小的(de)(de)CRD法(fa),該工法(fa)對控制變形(xing)是比較有利的(de)。
    CD 法(fa)是“Center Diaphragm”的(de)簡稱,而(er)(er)CRD法(fa)則是“Cross Diaphragm” 的(de)簡稱。兩者既有(you)聯系(xi)又有(you)區別(bie)。它們都(dou)用于比較(jiao)軟弱地層中而(er)(er)且是大斷(duan)(duan)面隧(sui)道的(de)場合。而(er)(er)前者是在(zai)用鋼(gang)支撐和噴混凝土的(de)隔壁分割(ge)開(kai)(kai)進行開(kai)(kai)挖的(de)方(fang)(fang)法(fa);后者則是用隔壁和仰(yang)拱把斷(duan)(duan)面上下、左右分割(ge)閉(bi)合進行開(kai)(kai)挖的(de)方(fang)(fang)法(fa),是在(zai)地質條件要(yao)(yao)求分部斷(duan)(duan)面及時封閉(bi)的(de)條件下采用的(de)方(fang)(fang)法(fa)。因此,CRD法(fa)與CD法(fa)唯(wei)一的(de)區別(bie)是在(zai)施工過程中每一步,都(dou)要(yao)(yao)求用臨(lin)時仰(yang)拱封閉(bi)斷(duan)(duan)面。
    CRD法或CD法中(zhong),一(yi)個關鍵(jian)問題是拆除(chu)中(zhong)壁。一(yi)般說,中(zhong)壁拆除(chu)時期應在全斷(duan)面閉合后,各(ge)斷(duan)面的位移充分穩定后,才能拆除(chu)。


、雙側(ce)壁導坑法(fa)

1、側壁導坑(keng)開挖后(hou)方(fang)可進行下一步開挖。地質條件差(cha)時(shi),每個臺(tai)階底部均(jun)應按設(she)計要求設(she)臨(lin)時(shi)鋼(gang)架或臨(lin)時(shi)仰拱。

2、各部開挖時,周(zhou)邊輪廓應盡(jin)量圓順。

3、應在(zai)先開挖側(ce)噴射混凝土強度(du)達到設(she)計要求后在(zai)進行另一側(ce)開挖。

4、左(zuo)右(you)兩側(ce)導坑開挖(wa)工作面的(de)縱向間距不宜小于15米。

5、當開挖(wa)形成全斷面時應(ying)及時完成全斷面初期支護閉合。

6、中隔壁(bi)及臨時(shi)支撐應在澆(jiao)筑二次襯(chen)砌時(shi)逐段(duan)拆除。





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