软弱围岩大跨隧道施工技术的探讨.pdf

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1、软弱围岩大跨隧道施工技术的探讨焦星君(中铁十八局集团国际公司，天津300222)摘要：隧道工程的成败，很大程度上决定于施工方法和开挖工序是否与隧道本身所处的固岩或地质情况相适应，传统的矿山施工法，不仅在钻爆过程中对围岩造成较大的松动和破坏，导致围岩过早、过快松弛，同时需要强大的支护结构，承担围岩产生的松弛荷载。本文结合实例分析了大跨度隧道的施工方法及新技术的发展。关键词：隧道施工；新奥法；软弱围岩；大跨度中图分类号：U452．1+2文献标识码：B文章编号：1672—4011(2010)05—0094—02大跨度隧道的基本施工方法目前国内外大跨度

2、隧道常采用的方法大致有全断面开挖法、台阶法、侧导坑法三大类及若干变化方案。通过对隧道基本施工方法的研究以及工程实例的调研，结合目前的施工技术水平，可以认为处于软弱围岩的大跨隧道的开挖方法以主要有下列三类六种基本施工方法。1．1上半断面台阶法(短台阶法、上半断面临时封闭台阶法)台阶法视台阶长度大体分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种，三种方式中的台阶长度是依初次支护形成闭合断面的时间决定的，围岩越差，闭合时间要求越短。对于一般的隧道断面，适当的选择台阶长度，能适应从土到岩质比较广泛的地质。长台阶法是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，一

3、般上台阶超前50m以上或大于5倍洞径，上端面和下端面相距100—150m左右，可采取循环开挖，也可采取平行开挖。短台阶法的台阶长度在20～50m左右，一般台阶长度小于5倍但大于l一1．5倍洞径，两个断面比较接近，作业之间会有干扰。由于短台阶法可缩短支护结构闭合时间，改善初次护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值，所以使用范围很广，Ⅱ一Ⅵ类围岩都能采用，尤其适用于Ⅱ一Ⅲ类围岩，是新奥法施工中的主要方法。超短台阶法的台阶长度一般都小于坑道跨度，约在3—5m左右，由于超短台阶法初次支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形和控制地表沉降，所以，

4、更加适用于膨胀围岩及土质围岩等要求及早闭合断面的场合。这种方法的缺点是上下断面施工干扰大，生产效率低，施工速度慢。采用超短台阶法施工时应注意以下问题，在软弱围岩施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时采取辅助施工措施，如向围岩中注浆或打入超前水平小钢管，对开挖面进行预加固或预支护。上半断面台阶法由于施工空间大，速度相对较快，适于大型机械开挖，故采用较多，在大部分围岩条件下都可采用。1．2中壁法(CD法、CRD法)在掌子面不稳定，不适合使用上半断面台阶法的情况下可使用中壁法。该法可较好的适用与浅埋、围岩特别差、地表沉陷要求严格的工程施工。1．

5、3双侧导坑开挖法(双侧导坑超前开挖法、眼镜法)侧导坑法一般分为单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。适用于大断面隧道，而且围岩的承载力较低的情况，但施工工艺更加复杂，掘进速度慢，施工效率低。单侧壁导坑法一般是将隧道断面分为三块：侧壁导坑l、上台阶2、下台阶3。施工作业顺序为：开挖侧壁导坑l，并进行支护，尽快使导坑的初次支护闭合；开挖上台阶2，进行拱部支护，使其一侧支撑在导坑的初次支护上，另一侧支撑在下台阶上；开挖下台阶3，进行另一侧边墙的初次支护，并尽快建在底部初次支护，使全断面闭合；拆除导坑临空部分的初次支护；最后施工二次衬砌。由于单侧壁导坑法是将断面

6、分为三块，每步开挖的宽度较小，而且封闭型的导坑初次支护承载力不大，所以，单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉降难于控制的软弱松散围岩中。双侧壁导坑法又称眼睛工法。当隧道跨度很大，地表沉降要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。这种方法一般是将断面分成四块或更多，如四块的情况：左右侧壁导坑l、上部核心土2、下台阶3。施工作业顺序为：开挖一侧导坑，并及时将其初次支护闭合；相隔适当距离后开挖立功一侧导坑，并建造初次支护；开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上；开挖下台阶，建造底部的初次

7、支护，是初次支护全断面闭合；拆除导坑临空部分的初次支护；最后施工二次衬砌。双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多、扰动大、初次支护全断面的闭合时间长，但每个分块多是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展，施工安全可靠，但速度慢，效率低、成本高。在洞口段以及未固结围岩、断层破碎带等不稳定围岩中施工时，加之，大跨隧道施工中拱脚处应力集中、拱顶弯矩大等特点，应尽量控制围岩松弛，防止失稳。对洞口段，由于其地质条件一般较差、围岩较破碎，地表水及地下水较丰富，施工困难、易塌方，因此，在施工前应充分调查，认真核实文件。且宜先修洞外工程，如边、仰坡土石方

8、、路堑挡墙、天沟、边沟等排水工程，以在进洞前修建为宜。这样，可使边坡稳定，隧道开挖得以顺利进行，雨季还可以减少雨水冲刷造成洞口塌方。对不稳定围岩可采取