隧道开挖综合项目施工方法及综合项目施工要点讲解

隧道开挖施工方法及施工关键点讲解1、全断面开挖法

全断面开挖法就是根据设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌施工方法。

适用条件：

(1)I~IV级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应含有从全断面开挖到早期支护前这段时间内，保持其本身稳定条件。

(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，依据经验通常不应小于lkm，不然采取大型机械化施工，其经济性较差。

隧道机械化施工，有三条关键作业线，见表施工特点:(1)开挖断面和作业空间大、干扰小；(2)有条件充足使用机械，降低人力；(3)工序少，便于施工组织和管理，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。施工工序步骤图：隧道全断面开挖施工工序步骤见图1－1施工关键点：(1)配置钻爆台车或多功效台架及高效率装运机械设备，因为开挖断面大，围岩相对稳定性降低，且每循环相对工作量较大，要求含有较强开挖、出碴和对应支护能力。各工序使用机械设备务求配套。以缩短循环作业时间，合理采取平行交叉作业工序，提升施工进度。(2)利用深孔爆破增加循环进尺，控制周围眼间距及角度改善光面爆破效果，降低超欠挖。(3)立即施做早期支护，摸清开挖面前方地质情况，立即准备好应急方法，围岩条件改变时立即调整施工方法，以确保施工安全。(4)有条件时采取导洞超前开挖方法，合理组织施工确保隧道施工安全。

(5)二次衬砌立即施作，Ⅰ～Ⅱ级围岩二次衬砌距掌子面距离≤200m，Ⅲ级围岩≤80m。(6)在软弱破碎围岩中使用全断面开挖时，应加强辅助施工方法设计和检验，加强动态量测和监控。施工图片：2、台阶法施工台阶法开挖是将隧道设计断面分上半断面和下半断面两次（或上、中、下三个断面）开挖，台阶间控制一定距离，采取同时并行隧道开挖施工方法。适用条件：按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。多年因为大断面隧道设计，又有三台阶临时仰拱法，甚至多台阶法。至于施工中到底应采取何种台阶法，要依据以下两个条件来决定：⑴早期支护形成闭合断面时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短；⑵上断面施工所用开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小要求。在软弱围岩中应以前一条为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件很好时，关键是考虑怎样愈加好发挥机械效率，确保施工经济性，故只要考虑后一条件。

通常见在Ⅲ级围岩，也可用在隧道Ⅳ级围岩地段。施工特点：台阶开挖法能够有足够工作空间和相当施工速度。但上、下部作业有干扰；台阶开挖虽增加对围岩扰动次数，但台阶有利于开挖面稳定。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影响。施工工序步骤图：隧道台阶法施工工序步骤见图1-4施工关键点(1)阶长度要合适。按台阶长度可分为长台阶（≥50m）、短台阶（5－50m）、微台阶（3－5m）三种。依据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶高度依据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，微台阶法上台阶高度宜为2.5m。

(2)上台阶施作钢拱架时，采取扩大拱脚和锁脚锚杆等方法，控制围岩和早期支护变形，必需时施作临时仰拱。

(3)下台阶在上台阶喷射混凝土达成设计强度70%以上时开挖，下部开挖时要注意上部稳定，依据稳定情况决定下部循环进尺。当岩体不稳定时需缩短进尺，必需时下台阶分左、右两部错开开挖，并立即施做早期支护和仰拱。

(4)施工中应处理好上下台阶施工干扰问题，下部施工应降低对上部围岩、支护扰动。

(5)下台阶施工时要确保初支钢架整体顺接平直，螺栓连接牢靠。

(6)仰拱及填充超前二次衬砌且分别全幅浇筑，仰拱距掌子面距离：Ⅲ级围岩≤70m，Ⅳ级围岩≤50m，二次衬砌立即施作。

施工图片：开挖时应注意事项：(1)处理好上、下半断面作业相互干扰问题。微台阶基础上是合为—个工作面进行同时掘进；长台阶基础上拉开，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，应注意上部稳定。若围岩稳定性很好，则能够分段次序开挖；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，则能够左右错开，或先拉中槽后挖边帮。(3)下部边墙开挖后必需立即喷射混凝土，并按要求做早期支护。(4)量测工作必需立即，以观察拱顶，拱脚和边墙中部位移值，当发觉速率增大立即进行仰拱封闭。3、环形开挖留关键土法.环形开挖预留关键土法通常是将开挖面分成环形拱部、上部关键及下部台阶三部分。依据地质好坏将环形拱部断面分成一块或几块。先开挖上部导坑弧形断面留关键土平台，再开挖下部两侧边墙、中部关键土隧道开挖方法。适用条件：单线隧道Ⅳ～Ⅴ级围岩，也可用在双线隧道Ⅲ～Ⅳ级围岩地段。施工特点：1、环形开挖进尺宜为0.5-1.0m，关键土面积应大于整个断面面积50%。2、开挖后应立即施工喷锚支护、安装钢架支撑，相邻钢架必需用钢筋连接，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、关键土和下台阶开挖应再上台阶支护完成后、喷射混凝土达成设计强度70%施工工序步骤图：隧道环形开挖预留关键土法施工工序步骤见图1-6施工关键点：(1)开挖前应在拱部进行超前支护、环形开挖每循环长度0.5～1m不宜过长，开挖后立即施作喷锚支护、安装钢架支撑。(2)每两榀钢架之间采取钢筋连接，并设置锁脚锚杆、全断面早期支护封闭距拱部开挖面不超出15m。(3)预留关键土面积大小依据围岩地质情况，便于施工和满足开挖面稳定。(4)上部弧形、左、右侧墙部，中部关键土开挖各错开3～5m进行平行作业。(5)仰拱及填充超前二次衬砌且分别全副浇筑，距离掌子面≤70m。全断面衬砌时间依据监控量测稳定情况立即施作。施工图片：4、弧形导坑左右台阶错开开挖支护法在隧道开挖工程中，在三个台阶上分七个工作面，以前后七个不一样位置相互错开同时开挖，然后分部立即支护，形成支护整体。缩小作业循环时间，逐步向纵深推进隧道开挖施工方法。

适用条件：通常适适用于黄土地域隧道施工，也可用于其它Ⅲ-Ⅳ级围岩地段。施工工序步骤图：隧道弧形导坑左右台阶错开开挖支护法施工工序步骤见图1-9施工关键点：(1)施工中应遵照“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”施工标准，紧凑施工工序，精心组织。(2)做好洞顶、洞门及洞口防排水系统工程，妥善处理好陷穴、裂缝。在含有地下水黄土层中施工时，洞内应施作良好排水设施。(3)台阶长度控制在3-5m，立即施作早期支护，配合锁脚锚杆封闭成环，早期支护钢架背后严禁出现空洞。(4)工作面若有失稳现象，应立即用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。(5)应及早施作仰拱和二次衬砌，仰拱施工要尽可能提前，预防大断面隧道边墙向内位移。施工图片：5、中隔壁法（CD法）CD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧施工方法。

适用条件：关键应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段和老黄土隧道（Ⅳ级围岩）地段。施工特点：相对于CRD和双侧壁导坑法而言，其含有工序简单、施工速度快特点，只有当其不能满足施工要求时才考虑其它方法。施工工序步骤图：隧道中隔壁法（CD法）施工工序步骤见图1-11施工关键点：(1)在CD法中，超前支护常见超前支护类型有：超前锚杆、超前小导管注浆及管棚。当隧道地下水发育时，也可采取超前帷幕注浆加固和堵水。超前锚杆、超前小导管注浆施工时，两组超前支护塔接长度不得小于1m，超前支护通常要和钢架相配合。注浆材料通常选择双液浆，注浆压力宜比静水压力大0.5～1.5MPa，在岩石松软有流砂地段，还可采取管棚结合插板进行超前支护。(2)左右部台阶开挖高度依据地质情况、隧道断面大小和施工设备而定。(3)台阶开挖长度3-5m，开挖进尺视围岩情况、钢架间距、超前支护有效长度确定，通常不超出1.0m。立即施作早期支护和中隔壁临时支护，左右两侧洞体施工纵向拉开间距通常情况1D～2D距离（D为隧道跨度），并小于15m。(4)后一侧开挖形成全断面时，应立即完成全断面早期支护闭合。加强排水，预防拱脚岩体软化。(5)中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖面早期支护连接平顺，确保钢架连接状态良好。(6)加强监控量测，确保隧道稳定。早期支护稳定后分段拆除中隔壁临时支护，一次拆除长度应依据变形监控量测信息确定，但不宜超出15m，并加强拆除过程监控量测。(7)临时支护拆除后立即施做隧道仰拱和二次衬砌。施工图片：

6、交叉中隔壁法（CRD法）当CD法施工方法不能满足要求时，在每部台阶施工时改临时仰拱水平支撑做为横隔板就成为了交叉中隔壁法又称CRD工法，它将大断面隧道分部分块开挖，先开挖隧道一侧上和中部并施作封闭早期支护和临时支撑，再开挖隧道另一侧上和中部分且施作封闭早期支护和临时支撑，最终分别开挖隧道左右两块底部，形成隧道早期支护和临时支撑网状封闭稳定支护形式隧道开挖施工方法。适用条件：通常适适用于Ⅴ～Ⅵ级围岩，隧道跨度大、对隧道沉降和变形有严格要求时采取，也可用于浅埋隧道施工。施工特点：CRD法和CD法唯一区分是在施工过程中每一步，全部要求用临时仰拱封闭断面。施工工序步骤图：隧道交叉中隔壁法施工工序步骤图施工关键点：(1)超前支护。采取可靠超前支护方法对围岩进行超前加固。隧道拱部和侧壁、中隔墙侧壁全部各有可靠超前支护方法。超前小导管搭接长度不得小于1.0m，超前管棚搭接长度不得小于1.5m，具体长度依据台阶高度及钢架间距确定。(2)隧道按左右部分块实施开挖，每块小断面开挖高度依据地质条件、隧道断面大小和施工设备而定。(3)每块小断面开挖长度3～5m，机械开挖、人工配合修整，掌子面不稳定时。可留关键土或喷射混凝土封闭掌子面，钢架支撑架设应标准规范。立即设置临时仰拱封闭、步步成环，尽可能缩短成环时间，必需时进行掌子面临时支护。(4)中隔墙设置为弧形临时支护，隧道左右开挖小断面底部临时仰拱应保持在同一断面上，螺栓连接牢靠，立即施作锁脚锚杆（管）。(5)早期支护稳定后分段拆除中隔壁临时支护，一次拆除长度应依据变形监控量测信息确定，但不宜超出15m，以满足仰拱衬砌施工长度为界限，并加强拆除过程监控量测。(6)CRD工法各施工步骤要紧凑，立即使支护结构形成受力体系。临时支护拆除后立即施做隧道仰拱和二次衬砌。施工图片：

7、双侧壁导坑法双侧壁导坑法是先开挖隧道两侧导坑，立即施作导坑四面早期支护及临时支护，然后再分部开挖中部剩下土体隧道开挖施工方法。适用条件：通常适适用于Ⅴ-Ⅵ级围岩，关键用于大跨、超浅埋、偏压地层或对沉降有严格要求隧道。施工工序步骤图：隧道双侧壁导坑法施工工序步骤图施工关键点：双侧壁导坑法是CD法施工演化，很多施工工序是相同，施工中除参考遵守CD法施工关键点同时，还应注意以下各点：(1)采取可靠超前支护方法对围岩进行超前加固。常见超前支护类型有：超前锚杆、超前小导管注浆及管棚。(2)侧壁导坑形状应近似椭圆形，导坑断面宽度通常为整个断面1/3。导坑施工应严格坚持“管超前、短进尺、弱爆破（不爆破）、强支护、勤量测、紧封闭”标准进行施工。(3)两侧侧壁导坑超前中部10