6.6 横断面开挖技术要点

更新于 2026年10月13日 版权声明
6.6 横断面开挖技术要点

横断面开挖法又可以细化为全断面开挖法、台阶法、分部开挖法。以下对这三种方法进行详细的分析。

1.全断面开挖法

(1)概念。全断面开挖法指的是按照施工组织设计要求开挖断面,且一次爆破成型的开挖方法。其表示方法有横断面工序图、纵断面工序图;标注方法有阿拉伯数字(如1、2、3)、罗马数字(如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)等。

(2)施工流程。

①通过使用钻孔台车钻眼、装药、连接导火索。

②钻孔台车退出、引爆炸药、开挖出整个隧道断面。

③排除危石。

④喷射拱圈混凝土,必要的情况下设置拱部锚杆。

⑤使用装渣机将石渣装进运输车辆,运至隧道外。

⑥喷射边墙混凝土,必要的情况下设置边墙锚杆。

⑦根据工程项目实际情况喷射第2层混凝土、隧道底部混凝土。

⑧通过测量,确定围岩和初期支护变形情况,为修改支护参数提供重要的理论依据。

⑨进入下一道工序。

(3)适用条件。

①Ⅰ~Ⅲ级围岩。

②有大型机械设备(四臂钻孔台车、二臂钻孔台车等)。

③隧道长度或施工区段长度不宜太短。

(4)施工特点。

①工序少、干扰因素少,便于施工组织管理。

②开挖面积大,便于进行机械设备施工,爆破效果良好(深眼爆破)、开挖进度快。

③开挖一次成型,减少和降低了爆破次数,对围岩扰动较小。

④地质地形条件适用范围较窄,当地质地形条件出现变化时,难以改变施工方法。

2.台阶法

台阶法主要包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法。

(1)台阶法的特点。

①将截面分成上半截面和下半截面,先开挖上半截面,再开挖下半截面。

②台阶法是目前隧道施工中应用最广的一种施工方法。

(2)选择条件。

①初期支护形成闭合循环的时间要求:围岩的性质越差,闭合要求的时间越短,所以必须要缩短台阶。

②施工机械效率:效率越高,支护闭合时间越短,台阶可以适当地延长。

(3)长台阶法。

台阶长度:L≥5B(B代表隧道开挖的宽度)。

①特点:台阶法施工进度快,仅次于全断面施工法。

②适用范围:Ⅰ~Ⅲ级围岩。(https://www.daowen.com)

③作业顺序。开挖上半截面流程:钻眼→装药→爆破→推送石渣到下截面。开挖下半截面流程:将推送的石渣运出洞外→钻眼→爆破作业→出渣→边墙喷锚→整个断面施工完成。

(4)短台阶法。

台阶缩短:(1~1.5)B≤L<5B。

①特点:a.随着支护闭合时间的不断加快,围岩稳定性也逐渐增加;b.台阶缩短,增加了对下台阶施工的干扰。

②适用范围:Ⅳ~Ⅴ级围岩。

③存在的问题:台阶存渣面积越小,台阶的推渣次数就会增多。解决办法:根据工程项目实际情况增加作业时间,加快施工进度。

(5)超短台阶法。

上台阶长度为3~5m的台阶称为超短台阶。

①特点。超短台阶法更有利于控制围岩变形,但由于上下台阶之间的距离较近,施工过程中的干扰因素较多。

②适用范围。超短台阶法适用于软弱的破碎围岩(比如Ⅴ~Ⅵ级围岩)。

③应当注意的问题:a.下截面开挖法应当在上截面的基础上进行;b.开挖后应当立即进行喷拱,围岩暴露的时间越长越不安全;c.量测应及时进行,随着位移速度的不断加快,应立即采取针对性的措施。

3.分部开挖法

分部开挖法又可以分为环形开挖留核心土法(台阶分部开挖法)、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法(眼镜法)、中洞法、中隔壁法(CD法)和交叉中隔壁法(CRD法)。

1)环形开挖留核心土法

(1)特点:留核心土支顶工作面,稳定性优于超短台阶法;施工进度慢、分块多、不利于施工通风。

(2)适用范围:一般土质或易坍塌的软弱围岩;可以使用小型施工机具组织和开展施工的场地。

2)单侧壁导坑法

(1)特点:隧道开挖的跨度越小,越有利于围岩的稳定;导坑要及时闭合,或多或少增加了材料的使用量;施工进度慢。

(2)适用范围:隧道断面的跨度大,对地表沉降有严格要求的软弱围层。

3)双侧壁导坑法

(1)特点:双导坑,洞室开挖跨度小,稳定性增加;施工材料增加;施工进度较慢。

(2)适用范围:对地表沉降有着严格要求的大跨度隧道建设。

4)中洞法

(1)特点:先开挖中间的岩土,接着施作中墙混凝土,最后再开挖两侧。

(2)适用范围:双连拱隧道。

(3)施工要求:中洞开挖的高度应大于中墙高度的1m,开挖宽度应大于中墙的5m;中洞开挖长度主要取决于隧道建设的长度、宽度和地质地形条件,通常情况下为50~80m;中洞开挖后应立即进行初期支护;待中墙的强度达到设计要求的强度后方可进行拆模,并进行临时的横向支撑。

5)中隔壁法

(1)特点:沿着围岩的一侧,自上而下分两个部分或者三个部分进行;每开挖一个部分立即进行喷锚支护、设置钢架并施作中隔壁;底部设置临时仰拱;中墙隔壁依次分部连接;开挖中隔壁的另一侧。

(2)适用范围:Ⅴ~Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道建设。

(3)施工要求:各个分部开挖过程中,周边轮廓应尽量保证圆顺,这样可以减小应力集中。

(4)高程要求:各底部高程应当与钢架接头保持一致,每个部分开挖高度3.5 m左右,另一侧开挖应立即进行封闭,左右两侧纵向间距控制在30~50m,中隔壁应为弧形或者圆弧形状。

6)交叉中隔壁法

(1)特点:沿着隧道的一侧自上而下分为两个部分或者三个部分进行,每开挖一个部分依次进行喷锚支护、设置钢架、施作中隔壁;底部设置临时仰拱;完成1~2个部分后立即开挖另一侧,并做好临时支护,形成左右开挖及支护相交叉的情形。

(2)适用范围:Ⅴ~Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道建设。

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