淺談隧道常見的開挖工法

■邵思德

（青海第三路橋建設有限公司青海西寧810008）

淺談隧道常見的開挖工法

■邵思德

（青海第三路橋建設有限公司青海西寧810008）

目前我國隧道開挖方法已經比較成熟，根據不同的隧道斷面大小及形狀、圍巖的工程地質條件、埋置深度、支護條件、施工條件等相關因素進行綜合分析，采用恰當的開挖方法。

全斷面開挖法 臺階法 交叉中隔墻 雙側壁導坑法

隧道施工中，開挖方法是影響圍巖穩定的重要因素之一。隧道開挖常用的方法有全斷面法、臺階法、交叉中隔墻法、雙側壁導坑等工法。

1　全斷面開挖法

全斷面開挖法是指將整個隧道開挖斷面一次鉆孔、一次爆破成型、一次初期支護到位的隧道開挖方法。

（1）全斷面開挖法的特點：有較大的作業空間，有利于采用大型配套機械化作業，提高施工速度，且工序少，施工操作比較簡單，便于施工組織和管理，較分部開挖法減少了爆破震動次數。但由于開挖面較大，圍巖相對穩定性降低，且每個循環工作量較大，每次深孔爆破引起的震動較大，因此要求具有較強的開挖、出渣能力和相應的支護能力。

（2）全斷面開挖法的要求。雖然爆破對圍巖的震動次數較少，有利于圍巖的穩定，但每次爆破震動強度卻較大，要求進行嚴格的控制爆破設計，尤其是對于穩定性較差的圍巖。

（3）全斷面法的使用范圍。主要適用于Ⅰ～Ⅲ級硬巖地層和Ⅱ級軟巖地層。對于Ⅳ級硬巖地層，在采取超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施加固后，也可采用全斷面法施工，但應根據具體圍巖情況適當縮短開挖進尺。淺埋段、偏壓段和洞口段不宜采用全斷面法開挖。

2　臺階法

（1）臺階法的優缺點。臺階法施工就是將結構斷面分成兩個或幾個部分，具有上下斷面兩個工作面或多個工作面，分步開挖。其優點是靈活多變、適用性強，有足夠的作業空間和較快的施工速度，能較早地使支護閉合，有利于開挖面的穩定性和控制其結構變形及由此引起的地面沉降。缺點是上下部作業有互相干擾，應注意下部作業時對上部穩定性的影響，臺階開挖會增加對圍巖的擾動次數等。

（2）臺階法適用范圍。臺階法適用于Ⅲ、Ⅳ級圍巖地層和洞口段、偏壓段、淺埋段的Ⅰ～Ⅳ級硬巖地層和Ⅱ、Ⅲ級軟巖地層，但應視具體情況采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預注漿等輔助施工措施進行超前加固，并根據工程實際、地層條件和機械條件，選擇合適的臺階方式。

（3）臺階施工法。臺階上下兩部分步開挖法。將斷面分成上下兩個臺階開挖，上臺階長度一般控制在1～1.5倍洞徑，但必須在地層失去自穩能力之前盡快開挖下臺階，支護形成封閉結構。若地層較差，為了穩定工作面，也可輔以小導管超前支護等措施。

臺階分步開挖留核心土法。該法適用于較差的地層，上臺階取1倍洞徑左右環形開挖，留核心土，用系統小導管超前支護、預注漿穩定工作面，用網構鋼拱架做初期支護，拱腳、墻腳設置鎖腳錨桿。當隧道斷面較高時，可以分多層臺階法開挖，但臺階長度不允許超過1.5倍洞徑。

（4）臺階開挖時應注意事項。臺階長度要適當。選用長臺階還是短臺階、微臺階，應根據兩個條件來確定：其一是初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍巖穩定性愈差，閉合時間要求愈短；其二是上半斷面施工時開挖、支護、出渣等機械設備所需的空間大小的要求。

注意解決好上、下半斷面作業的相互干擾問題，尤其是短臺階干擾較大，要注意作業組織，對于長度較短的隧道，可將上半斷面貫通后，再進行下半斷面施工。下部開挖時，應注意上部的穩定，若圍巖穩定性較好，則可以分段順序開挖，若圍巖穩定性較差，則應縮短下部掘進循環進尺，若穩定性更差，則可以左右錯開，或先拉中槽后挖邊幫。

3　交叉中隔墻法

（1）交叉中隔墻法也稱CRD工法(Cross Diaphragm)。當CD工法仍不能保證圍巖穩定和隧道施工安全要求時，可在CD工法的基礎上對各分部加設臨時仰拱，將原CD工法先開挖中壁一側改為兩側交叉開挖、步步封閉成環而改進發展的一種工法。

（2）交叉中隔墻法的特點。將大斷面施工化成小段面施工，各個局部封閉成環的時間短，控制早期圍巖變形，每個步序受力體系完整。各分部間應拉開一定的距離，距離以保證掌子面穩定為準，一般為1～1.5倍洞徑(此處洞徑取分部高度和跨度的大值)，但在能保證掌子面圍巖穩定的情況下，可適當縮短距離，以保證操作空間要求。

（3）交叉中隔墻法的適應范圍。適用于特別破碎的巖石、碎石土、卵石土、圓礫土、角礫土及黃土組成的Ⅴ級圍巖和軟塑狀黏性土、潮濕的粉細砂組成的Ⅵ級圍巖及較差圍巖中的洞口段、偏壓段、淺埋段等。

4　雙側壁導坑法

（1）雙側壁導坑法是雙側壁導坑超前中間臺階法的簡稱，也稱眼鏡（睛）工法，也是變大跨度為小跨度的施工方法。

（2）雙側壁導洞法以臺階法為基礎，將隧道斷面分成雙側壁導洞和上、下臺階4部分，將大跨度分成3個小跨度進行作業，其雙側壁導洞尺寸以滿足機械設備和施工條件為主確定。該工法工序較復雜，導坑的支護拆除困難，鋼架連接困難，而且成本較高，進度較慢。

（3）雙側壁導坑法主要適用于斷面很大、地層較差的Ⅳ、Ⅴ級圍巖地層、不穩定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段。

（4）施工時，應先開挖兩側的側壁導洞，在導洞內施工完支護后再開挖上臺階，當隧道跨度大而地層條件較差時，上臺階也可采用中隔墻法或環形留核心土法開挖后并及時施工初期支護結構，在拱、墻的保護下，逐層開挖下臺階至基底，并施工仰拱或底板。施工過程中，左右側壁導洞錯開不小于15 m，這是基于在開挖中引起導洞周邊圍巖應力重新分布不影響已成導洞而確定的。上、下臺階之間的距離，視具體情況，按臺階法確定。

5　結束語

在隧道開挖中，要采取“短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測”的原則，保證施工安全。

TU71[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-485-1