隧道開挖方法及施工技術(shù)分析

禚傳貴

山東恒建工程監(jiān)理咨詢有限公司 山東 濰坊 261057

隧道施工的挖掘進方法主要是由不同的斷面凈空尺寸與地質(zhì)條件所決定的，而斷面的凈空尺寸又根據(jù)其使用功能的不同和所處的特殊地質(zhì)環(huán)境而改變，合理選擇開挖方法不只提高隧道建設(shè)的速度，還保障了隧道施工建設(shè)中的安全。

1 隧道開挖的常見方法

1.1 交叉中隔壁法

交叉中隔壁法是指在軟弱圍巖大跨隧道中，首先，將隧道一側(cè)的二部分或者一部分開挖，施工用橫隔板或者中隔板，接著開挖隧道另一側(cè)的二部分或者一部分，完成整個橫隔板的施工過程。其次，再開挖先開始施工一側(cè)的最后環(huán)節(jié)，并且適當(dāng)延長中隔壁。最后，將剩余部分全部開挖完。一般來說，如果采用短臺階方法，難以保證掌子面的穩(wěn)定性。因此，需要采取這種交叉中隔壁法，其分布尺寸相當(dāng)小，有助于控制變形。

1.2 臺階法

在隧道開挖中，臺階法是較為常見的方法。相對于其他的開挖方法而言，臺階法自身的特點是非常多的，不僅有助于穩(wěn)定開挖面，而且有較多的工作空間。臺階法的定義的是將隧道斷面分成三次開挖或者兩次開挖，上臺階超前距離超過50m，將其稱為長臺階開挖；若上下臺階并進。臺階長度只有3m到5m之間，稱其快速閉合或者臨時支護，可以將其稱為臺階開挖。臺階法的實施過程是將上半斷面先開挖，等開挖到合適的長度后，再立即開挖下半斷面，這是一種上半斷面和下半斷面共同進行的施工方式。按照臺階長度進行劃分，臺階法可以分為短臺階、超短臺階以及長臺階。近年來，因為設(shè)計大斷面隧道，出現(xiàn)更多不同類型的臺階法，比如：臨時仰拱法、多臺階法等等、通常，在隧道開挖過程中，如何選擇合適的臺階法，必須要從兩個方面進行認真的考慮，一方面是上斷面用到的出渣、支護等機械和施工場所面積的具體要求。另一方面是初期支護形成閉合斷面的時間具體要求，圍巖和閉合時間呈現(xiàn)正比例的關(guān)系，圍巖越好，要求閉合時間越長；反之，圍巖越差，要求閉合時間越短。通常，在軟弱圍巖中，以后者為主，兼顧前者，從而保證隧道施工質(zhì)量安全可靠。在圍巖條件不錯的位置，不需要考慮前者，不需要考慮后者，確保施工的經(jīng)濟效益。

臺階法的適用條件是二級、三級圍巖可以用二臺階法開挖，也可以運用全斷面開挖的方法，想要采取合適的開挖方法，不僅要考慮施工進度具體要求、圍巖是否穩(wěn)定以及施工設(shè)備是否與開挖斷面的大小是否符合等因素，還要考慮圍巖的級別。如果斷面相當(dāng)大，對施工設(shè)備有著較高的要求，一次起爆用藥量較大，對圍巖形成強烈的感染，圍巖穩(wěn)定時間相對較短，一般來說，面對這種情況，堅決不能采用全斷面法，而是采用二臺階開發(fā)法。三級圍巖和四級圍巖都是先采用網(wǎng)噴、型鋼拱架等支護后，才可以采用微臺階開挖或者三臺階開挖。另外，三臺階和微臺階因為受到作業(yè)空間因素的影響，工序互相干擾較大，進度很慢，只適用于中小型設(shè)備施工，并不適用于大型設(shè)備施工，因此，幾乎沒有項目采取這種開挖方法。

1.3 環(huán)形開挖留核心土法

這種開挖法的環(huán)形開挖進尺必須嚴格控制在0.5米到1米之間，核心土面積應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛘叽笥谒袛嗝婷娣e的一半。開挖后，必須要立即將鋼架支撐安裝完成，用鋼筋將相鄰的鋼架全部連接上，并且根據(jù)施工的有關(guān)要求，合理設(shè)計施工中所需的鎖角錨桿。對于一些圍巖條件不好，穩(wěn)定時間不長的地方，正式開挖前應(yīng)按照設(shè)計要求，完成超前支護的施工工作。下臺階與核心土開挖在上臺階完成支護后，噴射混凝土的強度可以達到設(shè)計要求的70%[1]。

2 隧道施工技術(shù)要點

2.1 軟弱圍巖地段的施工

通常，為了可以保證隧道施工質(zhì)量是安全的，對軟弱圍巖地段進行施工的時候，必須要嚴格遵循施工原則“弱爆破、短開挖、勤測量、少擾動”，在具體施工過程中，應(yīng)當(dāng)控制超挖或者降低超挖，盡量不要改變原土體的原狀結(jié)構(gòu)，而是將土體的原狀結(jié)構(gòu)全部保留下來，避免對周邊土體造成干擾。施工中，仔細檢查周圍的建筑物、觀點以及道路，尤其是重點觀點隧道是否出現(xiàn)下沉或者變形的情況，這樣有助于及時發(fā)現(xiàn)施工存在的安全問題，并且根據(jù)監(jiān)測結(jié)果的反饋，可以適當(dāng)調(diào)整施工順序，采取有效的防護方法，解決問題。另外，施工過程中，初支情況必須要定期檢查，一旦發(fā)現(xiàn)初支出現(xiàn)開裂或者松動的問題，必須要采取合適的方式，馬上將其加固。同時，測量組需要定期復(fù)測檢查隧道中線、水準(zhǔn)點以及水平標(biāo)高等等。

2.2 一類與二類隧道圍巖的光爆方法

與二類圍巖相比較之下，一類圍巖位置采用全斷面鉆進式注漿錨桿方式，對圍巖進行加固，并且將水堵住，微臺階開挖、掛網(wǎng)結(jié)合全斷面設(shè)鋼架，以及短進尺。在短時間內(nèi)將仰拱形成閉合環(huán)。二類圍巖位置主要采用注漿錨桿或者小導(dǎo)管預(yù)注漿錨桿，采用微臺階開挖方式，將掛網(wǎng)和全斷面設(shè)鋼架結(jié)合在一起，完成兩次模筑砼襯砌。在隧道施工過程中，利用短進尺、微臺階的方式，上弧導(dǎo)先行超前三米左右。一旦正式施工后，必須要加強型鋼架，建立網(wǎng)噴混凝土支護。對下導(dǎo)坑進行施工時，必須要先將中槽拉下來，再挖馬口，與上弧導(dǎo)相對應(yīng)。

2.3 堅持因地制宜的原則

由于隧道的形式并不是單一的，而是多樣化的。因此，隧道在施工的過程中，選擇施工技術(shù)的時候，必須要根據(jù)地質(zhì)的實際情況，選擇合適的施工技術(shù)。如果選擇的施工技術(shù)不符合隧道的實際需要，不僅無法保證施工質(zhì)量，而且加大施工難度，不利于施工工作的順利進行。但是如果施工技術(shù)是符合隧道的要求，在很大程度上，不僅可以降低施工成本，而且可以保證施工質(zhì)量。因此，隧道在施工過程中，必須要堅持因地制宜的原則，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選擇最佳的施工技術(shù)。

3 結(jié)束語

綜上所述，雖然隧道開挖方式是多樣化的，但是必須要根據(jù)地質(zhì)的實際情況，選擇合適的開挖方式，否則不僅增加隧道開挖的難度，而且容易出現(xiàn)安全事故，造成人員傷亡。在隧道施工中，隧道開挖是相當(dāng)重要的工序，選擇開挖方法，對隧道質(zhì)量和隧道施工進度的影響較大。因此，必須要科學(xué)合理的選擇開挖方法，并且在隧道施工中必須要抓住施工技術(shù)要點，以免施工質(zhì)量得不到保障。

[1]黃惟.特大斷面隧道開挖方法優(yōu)化分析及施工響應(yīng)研究[D].福州:福建工程學(xué)院,2017.