超大断面隧道开挖技术
大跨度隧道全断面开挖工法
大跨度隧道全断面开挖施工工法(YJGF15-92)铁道部隧道工程局隧道施工如仍采用60 ―― 70年代以轻型机具为主地小型机械进行分部开挖、斗车运输、木支撑替换混凝土衬砌地施工方法，已不能适应隧道全断面施工地高速、优质和安全地要求，同时,也无法满足修建大跨度和长大隧道地需要•80年代建设地衡广复线，在铁道部地领导和支持下，针对评乐段长14.295km地大瑶山双线电气化铁路隧道地修建，开发了大跨度隧道全断面开挖施工工法，解决了隧道长、断面大、工期短带来地一系列难题.在施工中打破常规应用十项科研关键技术成果，做出了许多新地尝试和突破，发展、改变了近百年来修建隧道地传统方法.全面应用新奥法原理指导施工；成功地进行了硬岩深孔爆破和软岩全断一次成型爆破；首次运用了光电测距导线和光电三角高程控制测量新技术进行隧道控制和竖井投点；成功地进行了27.6km独头巷道地施工通风；第一次大规模地应用带塑料板地复合衬砌技术，发挥了围岩地承载能力，创造了大地施工空间，解决了隧道漏水问题；全面采用大型机械化进行全断面施工，形成了破岩装运、支护、衬砌三条卓有成效地机械化作业线，创造了较高地施工速度，最高单口月成洞 217双线M，全隧道平均单口月成洞 99.2双线M，通过地质恶劣地长465m地F 9惭!」诸，单口月平均开挖19.75双线M;施工中采用各种超前地质预报；多种注浆加固围岩及堵水；全面进行施工监控量测，信息反馈技术.从而，大大改善隧道施工作业环境，为安全快速施工，提高工程质量提供了技术保证.使该隧道施工技术成为我国隧道建设史上一个新旧方法地转折，开创了隧道施工采用新方法、新技术、新设备、新工艺地成功模式，并制定了各种施工工艺操作细则及标准.本工法地单项科研技术成果前后通过了部级技术鉴定.其综合配套技术获1989年铁道部科技进步特等奖.参加了首届全国工业企业技术进步成果展览，国家重点建设工程图片展览、国际第16届隧道年会展览和 1992年国际铁路现代化展览等.本工法地多项科技成果已纳入铁道部地相关技术标准规范，并已得到广泛推广和应用.如大秦线西段二十多座铁路隧道梧桐山、板樟山等公路隧道和大广坝、太平驿、铜头水电工程地地下工程均应用了本工法施工，取得了很好地经济效益和社会效益.一、工法特点(1)本工法全面应用新奥法原理指导施工.(2)采用五 M深孔光面爆破，解决了深孔掏槽、克服管道效应、非电起爆、爆破振动监控量测、周边预裂光爆等系列技术问题；通过优选爆破器材和选择合理爆破参数等，使炮眼利用率平均95%^上，炮眼痕迹保存率达 70%左右(见隧道硬岩深孔爆破工法).(3)监控量测技术、数据处理方法和信息反馈地判断准则技术用于施工，使一切施工管理、施工方法用数据说话,保证了隧道施工地安全作业 .(4)初始应力场及二次应力场地量测技术，超前15m声波探测光谱显微构造分析，结合洞内素描，赤平极射投影技术，进行了准确地地质预报，其准确率达80%左右.(5)采用喷锚支护复合衬砌结构，其外层用锚杆喷射混凝土初期支护，内层模注混凝土作二次衬砌，两层间设置塑料防水层(见隧道复合式衬砌施工工法 ).(6)大型机械化快速配套施工，成功地建立了凿岩装碴运输、混凝土锚喷支护和二次衬砌三条机械化作业线，使单口开挖月进尺最高达到203m,平均月进尺187m,混凝土衬砌施工最高达300m/月进尺(见隧道大断面快速施工工法 ).(7)隧道长距离(2763m)独头无轨运输施工通风地成功，可减少一条平行导坑地工程.(8)通过F)断层严重地层破碎带，采用地周边浅孔预注浆堵水、加固地层技术(见双线隧道富水软弱破碎围岩大断面工法).(9)控制精密测量技术,使14.295km隧道贯通误差精度横向17.3mm(限制土 400mm),仅为限差地4.4%,高程误差4.6mm(限差土 50mm),仅为限差地9.2%.(10)隧道做到安全施工，死亡率为第km0.57人.二、适用范围(1)本工法适用于新奥法原理指导施工地各种隧道、地下通道及洞室. . 2(2)深埋、铁路围岩川-"类，开挖断面80~120m地隧道.(3)采用大断面深孔爆破机械化快速施工地公路隧道.水工隧道及其它类似地地下工程.三、工艺原理(1)以岩体力学理论为基础，应用新奥法原理指导施工，充分发挥围岩地自承能力，通过控制爆破技术，及时进行喷锚初期支护，防止围岩松动，应用量测监控及时反馈，充分发挥围岩和初期支护地作用，利用大型机械快速施工.(2)应用爆破成型原理，做到了对不同围岩地光面爆破、预裂爆破和深孔爆破(3)利用变位反分析法原理，进行复合衬砌地计算和设计.(4)利用围岩特性曲线，确定施工工序之间地合理施作时间.(5)应用流体力学气体流动理论，解决了施工长距离管道通风.(6)应用地质力学原理、浅层地震反射波原理和遥感原理探明了构造，进行隧道地质超前预报.(7)应用系统控制网络理论，进行机械化配套和管理快速施工.(8)应用概率论、数理统计理论及测量误差理论，合理处理边角数值，绘制误差椭圆对三角网及导线分析；将光电测距仪应用于洞内控制测量，并提出光电测距导线环平差新方法，大大提高测量精度.方便灵活，省事省时.(9)利用排、堵、截原理，进行隧道防排水注浆处理，使隧道基本做到滴水不漏、保持干燥.四、施工工艺(一)丁艺桿序（二）施工要点及注意事项 1. 深孔掏槽技术（1）隧道掘进深孔爆破主要取决于大直径深孔掏槽是否成功，本工法采用直眼掏槽 面积1100mm 1100mm ；匸护丿幻"门1）单临空孔掏槽，如图3（a ）,适用于3.0m 以下浅孔爆破.,掏槽图1爆破幵幣作业摩序圈2.支护衬砌作业程序（图2）图2比护衬砌邯业榔洋图2)双临空孔掏槽，如图3(b),适用于3.0~3.5m爆破效果最佳3)三临空孔掏槽,如图3(c),适用于3.5~5.15m爆破中应用to俐3探扎搁也式(2)当临空孔直径为102mm孔间距在70~150mm掏槽抛掷效果最好，临空孔与装药炮眼间距150~180m m裂隙发育时采用 250~300mm).(3)装药参数：使用大药卷①=42mm一号抗水硝铵炸药或①=40mm乳胶炸药集中装药，掏槽效果良好，参数如表1所示.(4)掏槽炮眼起爆地合理间隔时间：在深孔爆破中，掏槽孔起爆间隔50~75ms,采用段数越多越好，让每一炮段都单独顺序起爆，槽腔逐渐扩大，一掏到底•(5)掏槽位置：一般设在隧道中心线偏左或偏右位置•具体尺寸如图 4 所示.如设在中心线上最理想，但当钻孔台车在隧道中间钻孔时，其左右两臂工作地界限位置在隧道中心线上掏槽在隧道横断面中间，就需要两臂共同完成掏槽钻孔，操作困难，布眼不易准确•总线能道台车钻孔轶榊鮎t2.全断面深孔预裂爆破.(1)IV类围岩5m预裂爆破中，采用三临空孔直眼掏槽，临空直径“ 102mm.(2)周边眼间距E=45~50cm,相对距离E/W取0.6~0.7(W 为周边最小抵抗线长度),装药结构用①35mm长165mm药卷，装药集中度为0.3~0.35kg/m,不偶合间隔装药，不偶合系数1.37, 为克服管道效应可用高爆速 (5000~6000m/s)炸药，并在各卷炸药间串联传爆线,让药卷架空于钻孔中间•另外适当采用底集中装药2~4卷，每隔3~5个炮眼布置一个崩落眼集中装药•周边眼起爆时间采用即发雷管或段毫秒雷管首先起爆与段掏槽起爆相配合3.全断面深孔光面爆破•(1)掏槽眼：采用三临空孔直眼掏槽,直径为①102mm.(2)周边眼：周边眼间距 50~65mm一般按相对距离 E/W=0.8,用①35mm小药卷间隔装药, 装药集中度为 0.20~0.25kg/m.(3)起爆顺序：由里向外层层爆破，掏槽眼起爆雷管段，扩槽眼为段，掘进眼由里层向外层段别为，底板眼为，周边眼最后起爆为段•4.(1)钻孔前，测量中线水平，将拱顶两侧起拱线及轨面线位置控制准确，将设计炮孔布置在开挖面上•(2)钻孔：钻孔台车轴线与隧道中线平等，要求精确就位，按设计画定地位置和炮眼顺序进行钻孔，避免漏钻和台车臂互相干扰，钻孔深度 5.15mm，直径①48mm掏槽临空孔三个①102mm由①48mm扩大为①102mm有条件也可一次钻成直径①102mm地底孔).(3)1)备足计划装药量和各种爆破器材，周边眼在洞外加工好竹片，串装药串.2)装药前先用高压风装孔中岩粉吹净.3)人工装药先上后下，先两侧后中间.每孔装药后用炮泥堵好，炮泥长不少于20cm.4)连线起爆：整个掌子面导爆管分六束，分别捆绑于同段雷管上(为保险起见每束安两个同段雷管最好)，最后再把六束导爆管并联捆扎在一个雷管上，留足导爆索长度，检查好安全再行起爆.(4)1)当隧道进出口采用无轨运输，初期阶段(掘进1370m)用两台MFA100P-SC型风机分散串联在①1200mm铁风管上进行压入式通风，后期增加一根①1200mm铁风管至模板台车处，同时向洞内压风.2)在有平导地段，用巷道式通风(平导进风，正洞出风).平导以后地段仍然采用风管压入式通风.3)斜、竖井到达井底后，采用上半断面开挖，有轨运输，可用压入式混合式通风，风管直径①1000mm铁皮风管.4):(a)当施工方法发生改变或两工区之间贯通，对原通风布局及时进行调整、改进.(b)当风管有效范围达不到掘进工作面时，应按长风管，使掌子面一带通风良好.(c)衬砌台车移动前，拆除前后风管，移动后及时接通前后风管.(d)维护好风管，处理漏风，保养、维修风机，定期进行通风检测.可用现场实测方法查明炸药在双线隧道中爆破时地抛掷长度,CO发生量及沿隧道纵向分布规律，测定无轨运输柴油机废气地分布规律和无轨运输时通风量指标.5)爆破后先通风，掌子面基本没有炮烟，人员才能进入掌子面把危石撬掉，再用高压水冲选开挖面除尘.(3)喷混凝土支护：隧道喷射混凝土采用双水环喷头国产PH-30型或转子型喷射机，人工对开挖面拱部进行一次喷射混凝土.RODOT-75喷射机械手和B1.5~4.0喷射三联机配套用于出碴后，拱部二次复喷和边墙地混凝土喷射作业.(4)用侧卸式2.6~2.8m 3斗地装载机装碴,12~20t自卸汽车运输出碴.5.(1)要求混凝土工厂和混凝土输送车地输送能力与混凝土泵地灌注能力相匹配(2)混凝土自进入搅拌输送车至卸料时间不超过初凝时间,混凝土输送过程中要保证不发生离析，若运至灌注地点地混凝土有离析现象时，在灌注前须进行二次搅拌•(3)模板台车每次移位前，在准备衬砌部位地两侧边墙下方须预先灌注墙基混凝土，高度为700mm并沿隧道方向每隔1500mm预埋地脚螺栓,以便固定钢模板地最低边缘•实施中常因预埋地脚螺栓位置偏移，很难与模板最下边缘孔对好，为防模板走动用加设横撑办法解决•(4)隧道衬砌封顶采用钢管压注法，选择合适地混凝土塌落度，仍从拱部地灌注口压注封顶•(5)混凝土脱模强度必须达到 2.5MPa，一般情况下需养扩17小时以上方准拆模.4.量测工程地确定和布置(1)监测工程见表2.(2)量测布点见表3.(3)量测频率见表4.(4)1)根据实测位移值或预测最终位移来判别，见表5.2)根据位移变化速率判别：当净空变化速率大于10mm天时，需加强支护系统，当净空变化速率小于0.2mm/天时，则认为基本稳定.3)根据位移-时间曲线地形态判断：当围岩变化速率下降时，围岩趋于稳定•若变化速率保持不变时，应加强支护系统.当变形速率不断上升时，表示已进入危险状态，必须立即加强支护系统.5.控制测量(1)光电测距精密导线网取代传统地三角网作为洞内外地平面控制(2)沿导线点采用光电测距三角高程方法控制隧道高程(3)在竖井联系测量中，利用光学投点，光电测距仪导入高程和运用GAK-I型陀螺经纬仪测量井上下联系边地空间投影，几何平面角传递坐标方位.(4)用数理统计处理观测数据.五、施工机械(一)！隧道大断面快速施工建立了开挖装运、锚喷支护、混凝土衬砌三条机械化作业线、设备配备如表 6.三条机械化作业线地形成对加快工程进度、节省劳力、提高工程质量发挥了重要作用.(二)！1.(1)对工程队实行了机械专业配属制，按照开挖、装运、喷锚、支护和混凝土衬砌地施工,组建了相应地专业分队，把安装调试、使用、维修、改造地子系统内部各环节尽可能地协调起来，专业队除使用机械外，还要负责机械维护保养和配件，材料消耗考核，形成专业队管理为主地管、用、养、修体制•(2)配属制同经租制相结合，局处两级统一掌握大型通用设备，以租赁方式为生产服务•(3)变单纯地行政手段管理为横向经济责任制地互相制约与联系，使开挖、衬砌专业生产组织形式地施工进度和经济效益同核算单位地责、权、利相统一(4)在工程队实行“百含”地同时，在机械管理上及时采取工程队对专业分队实行五定(定人员、定设备、定消耗、定质量、定产量 )，专业队对工程队实行五包(生产、质量、消耗、安全、设备完好)包定指标，层层分解，落实到单机和个人•(5)在机械维修上，实行任务到人，机组包干•职责明确、奖罚兑理，保修质量同完成任务和分配严格挂钩•2.为专业化施工服务地技术组织保证，是加强基层力量搞好机械设备管理地基础•3.施工机械管理地主要组织措施.(1)以三定四包(定机、定人，定岗位，包保管、包使用、包维修保养、包完成任务)为主要内容地岗位责任制.(2)开展横向经济承包责任制.(3)强制保修和单机经济责任制六、劳动组织(一厂(1)测量划线(包括监控测量)6人(2)钻孔(包括锚杆施工)16 *(3)装药爆破18 .k(4)通风找顶洒水2(5)喷射混凝土 24人(6)出碴15上(7)清理、安装风水电、养路等29 \合计109人(二)；(1)塑料防水层铺设2人(2)混凝土工厂12 \(3)输送泵6人(4)混凝土输送18扎(5)其它15 .人(6)脱模定位7人合计70 、七、质量控制和安全要求本工法除应遵循现行国家和部颁有关隧道施工、安全、质量、验收规范外，还应按照我局制定地大瑶山隧道施工操作细则、质量标准和安全检查规程施工•为了搞好质量控制和安•仝要求还应诳行:1.(1)根据不同围岩情况，选择合理地钻爆参数,选配最佳爆破器材，完善爆破工艺，提高爆破质量.(2)提高画线、打眼精度，特别是周边眼地精度，直接影响超挖值，必须按设计轮廓进行•(3)保证周边眼间隔装药质量，装药前应将药卷用竹片加工成药串•钻孔装药量要严格控制，雷管不能混装，注意炮孔口炮泥堵塞质量•(4)在解决好控制超挖技术时，必须有一套严格地施工管理制度来保证技术地实施2•喷射混凝土地质.(1)喷射混凝土施工应达到地半点就•嗖为：R=0.85R+1.65S n式中R喷射混凝土标号；S n ------ 占训(2)喷射厚度检查：一般用钻孔、锤钉等办法检查(3)检查喷层是否平顺，有无漏喷、离鼓、有无裂缝，尺寸断面是否正确等•3.应用监控量测进行信息化施工，及时判断不同围岩地稳定情况，进行施工决策，确保安全.八、效益分析以(1)施工中采用本工法大大加快了修建速度，经对比测算，比传统方法修建提前二年半，可提前增加运输收入•(2)钻爆采用光面爆破技术，较普通爆破每立方 M岩石节约2.9元左右.(3)大瑶山隧道施工爆破技术地成功应用，使我国隧道地施工技术达到了国际先进水平，为我国修建隧道，特别是长大隧道开创了一条新路.(4)本工法施工爆破技术，安全可靠，在14.295km地大瑶山隧道施工过程中，钻爆施工无一伤亡.(5)采用全断面机械化施工和传统地分部开挖木支撑法在同类地层中进行对比，能提高施工进度25%~35咗右.用复合式衬砌每延 M用钢量有所增加，但可节省木材55%~65咗右，每延M成洞工天减少25%~35咗右.(6)根据新奥法地原理，在总结大瑶山隧道施工经验地基础上，在i—n类软弱地层施工中运用本工法，亦取得了圆满成功•(7)本工法地施工原理，支护结构参数、施工方法、施工工艺、施工设备地选型配套，已形成一种模式，根据这个模式编写了《新奥法指南》，这本《指南》已在类似地下工程、铁路、公路隧道中全面推广和应用，已取得了显著地经济效益和社会效益九、工程实例大瑶山隧道全长14.295km，在修建过程中，全面应用了本工法•使科研关键技术成果，直接转化为生产力.施工中采用大断面硬岩深孔爆破、光面爆破和预裂爆破，使开挖进尺大幅度提高；运用光电测距导线和光电三角高程控制进行隧道控制和竖井投点，使隧道施工测量达到了很高地贯通精度，其误差为：中线横向17.3mm，为限差地4.4%， 4.6mm，为限差地9.2%;施工通风技术地应用，使隧道地独头巷掘进长度达到 2.76km，而勿需设置单独地通风巷道；应用带塑料板地复合衬砌结构技术，发挥了围岩地承载能力；采用大型机械化全断面、半断面施工，形成了破岩装运、支护、衬砌三条机械化作业线，创造了较高地施工进度最高单口成洞 217双线M，全隧道均单口月成洞99.2双线M;施工中采用各种超前地质预报；多种注浆加固围岩及堵水；全面进行施工监控量测，信息反馈技术；使施工中未发生较大地塌方，创造了较高地安全生产纪录，取得了高标准地工程质量，工序合格率100%，优良率84.3%.大瑶山隧道从1981年11月开工到1987年5月贯通，1988年竣工通车，历时6年半，比传统施工方法提前两年半建成，在我国隧道史上是一个新旧地转折点，也是地下工程修建技术一次大地飞跃.大瑶山隧道地施工模式，如合理选择支护结构参数和型式，适用不同地质条件地施工方法、施工工艺和施工设备地选型配套等，已形成一套工法.这套工法已在类似地下工程如大广坝、太平驿、铜头等水电工程，铁路如大秦线西段二十多座隧道，军都山等数十座隧道，公路如梧桐山、板樟山等多座隧道中全面推广应用执笔：朱弋(返回上一级)。
超大断面隧道开挖方法
超大断面隧道开挖方法辜建军(中铁二十三局集团第三工程有限公司，四川成都61I130)应用科技j__1毡蕊-誉瓢疑镪≈崃藿飞奎曦商畏警文拳褥鬻磷谖警撼嚣除法薅獠禽瓷蠢撩海等多穗谴芙冁煎隧遘蠢猿灏篱祷攀誊．i i；i}i≮《。
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j随着国内铁路等建设进入新的大发展时期，大断面隧道数量也随之增加，在大断面隧道开挖施工中由于需要考虑工程技术作业空间、内部配件空间、安全空间、救援通道以及空气动力学的影响等多方面因素而使隧道开挖难度大大增加，也使得隧道开挖成为全线控制的关键环节。
1全断面开挖法全断面开挖具有较大的工作空间，适用于大型配套机械施工，且其施工速度快，并由于是单工作面作业而便于施工组织和管理；但由于该种方法开挖面大而导致围岩相对稳定陛刚氐，同时由于每循环工作量相对较大要求有较强的开挖、出渣能力及相应的支护能力。
该种工艺施工时宜采用液压凿岩台车，隧道较短则可采用多功能台架气腿凿岩钻7L 技术：装渣则宜采用大斗容的铲装机、挖装机或装载机，锚杆施工可根据现场情况选用凿岩台车、锚杆台车或锚杆钻机，混凝土喷射应采用喷射能力不小于5m3／h的湿喷机，条件允许则可采用集装料、配料和喷射于—体的喷射三联机。
全断面开挖应有较大的断面进尺比以求获得较好的爆破效果，但由于开挖断面大、用药量大导致爆破引起的震动较大，因此需进行严格的爆破设计，对于有严格振动要求的隧道应采用可刚氐炸药用量30％，爆破振动减小50％的下导洞超前法开挖。
2台阶法所谓台阶开挖法即是将断面横向分割为两个或三个部分来分别进行开挖，其根据地质条件、断面大小和机械配备隋况可分为两台阶或三台阶，台阶开挖法对围岩的使用范围很广，对开挖设备的配置较全断面法要求低，但采用该种方法施工应注意台阶长度的选择，一般根据初期支护形成闭合断面的时间要求和上半断面施工时开挖、支护以及出渣等机械设备所需空间大小要求进行选择，—般在钻爆法开挖的石质隧道内采用长台阶法而在机械开挖的土质隧道内采用短台阶法。
高速铁路大断面隧道施工技术
高速铁路大断面隧道施工技术1.高速铁路大断面山岭隧道施工1.1 高速铁路隧道特点之一：断面面积大，是普通隧道面积的1.6倍，开挖断面尺寸14M*13M，断面面积一般为160M2适用于大断面开挖的常用施工方法：全断面法、台阶法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法施工方法的选择的原则：隧道所处的地质条件常用的方法之二：台阶法适用范围：普遍采用常用方法之三：CD法适用范围：竖向变形大常用方法之四：CRD法适用范围：竖向变形大，横向变形大。
常用方法之五：双侧壁导坑法适用范围：严格控制地表沉降例如：隧道下穿公路2.我国高速铁路隧道施工现状调查：突出的几个问题：洞口坍方、洞内大变形、施工进度慢、缺乏隧道施工专业化配套机械：2.1. 洞口坍方实例一：浙赣线某隧道工点洞口坍方改为明洞改为明洞再次坍方2.2. 洞口坍方（实例二）设计思路：早进晚出，先护后挖施工措施：洞口坡面防护不到位洞口坍方重建洞口2.3. 大变形变形第一阶段：初期支护下沉、轻微开裂，现场增加临时支撑。
变形第二阶段：初期支护下沉加剧、开裂发展，现场增加临时型钢套拱。
变形第三阶段：初期支护严重变形侵入限界、掉块、现场增加满堂型钢支撑。
变形第四阶段：最大变形达到1M，型钢支撑压弯。
变形第五阶段：隧道坍方，地表形成坍方漏斗。
坍方范围隧道被迫改为明挖施工通过。
2.4. 不重视监控量测工作，衬砌滞后开挖过长。
新奥法思路：量测、封闭。
典型大坍方典型大坍方典型大坍方典型大坍方3.我国高速铁路隧道施工与国外对比主要差异：国外隧道十分重视进洞前的准备工程，主要表现在：洞口开挖面的防护、自然环境的保护、施工场地等三个方面。
3.2. 洞口防护工程对比：3.3.进洞方法的对比：。
超大断面隧道开挖技术
量大和造价较台阶法大。
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三、隧道(suìdào)CRD法施工的优化
1.原设计施工情况
隧道围岩级别为Ⅲ、Ⅳ级，全部采用Ⅳ级支护方式。全隧 道为浅埋隧道，暗挖段全部采用交叉中隔壁（CRD）法施工， CRD主要施工方法是将隧道分成四个小断面洞室施工，同侧上下 部(xià bù)施工间距不宜大于8m,同一层左右部施工间距不宜大 于15m,每部开挖后及时施作临时仰拱和初期支护，使分部支护 成环。
德国
汉诺威～柏林
科隆～法兰克福
300
92
西班牙 马德里～塞维利亚
270
75
韩 国 汉城～釜山
350
107
中国台湾 台北～高雄
350
90
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二、工程(gōngchéng)概况
笔架山隧道位于普兰店湾北一公里处，隧道进口里程 DK67+255，出口(chū kǒu)里程DK67+600，隧道全长345m；隧道 位于直线上，隧道内进口至DK67+450为16‰的上坡，DK67+450 至出口(chū kǒu)为3‰的上破；隧道最大埋深约31m。
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三、CRD法施工(shī gōng)
4.施工(shī gōng)步骤
（1）超前支护
大管棚布置图
主洞长管棚立面布置图
明洞衬砌
50# 53#
C30砼套拱
主洞长管棚纵面布置图
C30砼套拱 明洞衬砌
仰坡防护 暗洞复合衬砌
40m长管棚
钢花管大样φ108×5mm管φ10~16mm孔打孔区
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三、CRD法施工(shī gōng)
地铁车站超大断面暗挖隧道六部开挖施工方法
岩车站位于沙坪坝区石小路及其东侧的平顶山下 ， 中心里程 Ｋ１ 型断面为例 。 ４＋
０２ １２ 起 始 里 程 为 Ｋ１ ＋０ １４ ２ 终 点 里 程 为 Ｋ１ 十１ ５ ８２ １ ２ 断 面施 工 工序 ７ ．８ ， ４ ０ ．８ ， ４ ８ ．８ ， ． 车站总长度 １４ ４ｍ。马家岩 车站采用 １ 岛式站 台， ８ ． ０ｍ 单拱双层 超 大 断 面 隧 道 具 体 施 工 工 序 见 图 １ 图 ２ ， 。 结构 ， 主体隧道开挖宽度为 ２ ． ０ ６ｍ～２ ．４ｍ， １３ 高度 为 １ ． ７ ５ｍ～ １ ．２ 最大开挖断面面积 ３６ ９ ９ｍ２ ８ ０ １ｍ， ２ ．４ 。车站为复合式衬砌结 由 ３ ～０ ０ ・ ９
第３ ６卷 第 ４期 ２０ １０年 ２月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴ ＵＲＥ
Ｖｌ． ６Ｎｏ ４ ０ ３ ｉ ． Ｆｅ ． ２ １ ｌ ｂ ００
文 章 编 号 ：０ ９６２ （０ ０ ０ —２ ４０ １０ ８ ５ ２ １ ）４０ ９ ．２
时横向支撑 ； ３ ｌ 一右侧壁临时横 向支撑 ； ４ ｌ一预留沉落量 ； 卜 仰拱 １ 二衬钢筋混凝土 ；６ １一边墙 和拱部二衬钢筋混凝 土；７ １～仰拱二衬混 凝土与边墙和拱部二衬混凝土分界线
２所述④部的施工是依 次进行④部 的开挖 ， ； 施工④部初期支护（） ６，
施工临时右下部中隔墙支护 （１， １）施工临时右部横向支撑（３ ； １）
图 １ 超 大 断面 隧道 双 侧 壁 导 坑六 部 法 施 工 步 序横 断面 图
［］ ￣ｅ－ ， ２ ｈ？ 周宏业 ． － 斜拉桥地震反 应的行波 效应 ［］ 土木 工程 ［ ］ Ｌ ｃ ． ．Ｗｏ ｇＨ． ． ｅ ｏ ｓ ｆ ｉ ｆｕ ｄｔ ｎｔ Ｊ． ４ ｕｏＪ Ｅ ， ｎ Ｌ． Ｒ ｓ ｎｅｏ ｒ ｐ ａ ｏ ｎａ ｏ ｏａ ｉ
铁路客运专线大断面隧道开挖方法分析
铁路客运专线大断面隧道开挖方法分析摘要隧道建设已开始跨入“大断面化”时代，在大断面隧道开挖施工中，要求采用快速、安全的施工方式，以保证围堰、掌子面稳定性。
对此，本文首先对大断面隧道工程常用开挖施工方式进行介绍，然后以某铁路客运专线为研究对象，对大断面隧道开挖施工技术要点进行详细探究，以期为类似工程提供借鉴。
关键词铁路；大断面隧道；双侧壁导坑1 引言随着交通量的提升，铁路隧道必须拓宽，大断面隧道工程应运而生，并已经成为大运输量铁路工程运输发展趋势。
大断面隧道工程开挖施工方式有很多种，比如台阶法、双侧壁导坑法、三台阶七步法等等，只有合理选用开挖方式，并加强施工技术控制，才能够保证工程项目建设的顺利进行。
因此，对大断面隧道工程开挖施工技术进行详细探究迫在眉睫[1]。
2 大断面隧道开挖技术2.1 双侧壁导坑法①开挖左导洞上台阶，再施工其初衬和临时支护；②开挖左导洞下台阶，再施工其初衬和临时支护；③开挖右导洞上台阶，再施工其初衬和临时支护；④开挖右导洞下台阶，再施工其初衬和临时支护；⑤开挖核心土上部，再施工其初衬；⑥开挖核心土中部，再施工其临时支护；⑦开挖核心土下部，再施工其初衬；⑧拆除临时支护，再施工全环二衬。
2.2 三台阶施工①先施工超前支护，然后开挖上弧型导航，再施工初衬；②开挖中导洞左上边墙，再施工其初衬；③开挖中导洞右上边墙，再施工其初衬；④开挖中导洞左下边墙，再施工其初衬；⑤开挖中导洞右下边墙，再施工其初衬；⑥依次开挖中导洞核心土上、中、下台阶；⑦开挖仰拱，再施工其初衬，最后施工全环二衬。
2.3 CRD法①开挖左导坑上部，再施工其初衬和临时支护；②开挖左导坑下部，再施工其初衬和临时支护；③开挖右导坑上部，再施工其初襯和临时支护；④开挖右导坑下部，再施工其初衬；⑤拆除临时支护，再施工全环二衬[2]。
3 工程背景某铁路客运专线隧道工程里程7238m，隧道最大埋深处约为225m，其最小埋深处约7m。
破碎地质条件下多洞室交汇处超大断面洞室开挖施工工法(2)
破碎地质条件下多洞室交汇处超大断面洞室开挖施工工法破碎地质条件下多洞室交汇处超大断面洞室开挖施工工法一、前言在破碎地质条件下进行洞室开挖工程一直是地下工程领域的难题之一。
特别是多洞室交汇处的超大断面洞室开挖更是考验施工工法和技术手段的有效性。
本文将介绍一种适用于破碎地质条件下的多洞室交汇处超大断面洞室开挖施工工法，该工法在实际工程中取得了良好的效果，有着重要的实用价值。
二、工法特点该工法的特点主要体现在以下几个方面：1. 独特的支护方式：采用混凝土钢筋锚索的加固方式，配合喷射混凝土支护，能够有效地保护洞室的稳定性。
2. 可靠的治理措施：针对破碎地层，采用喷射注浆、泡沫浆固结、机械挤浆灌注等技术手段，提高地层的稳定性和强度。
3. 高效的施工方法：采用智能化控制系统，配合先进的机具设备，能够实现洞室开挖过程的高效、安全、稳定。
三、适应范围该工法适用于破碎地质条件下的多洞室交汇处，尤其适合超大断面洞室的开挖。
它可以广泛应用于地铁、矿山、水电等各类地下工程中，对于破碎地质条件下的洞室开挖有着重要的应用价值。
四、工艺原理该工法通过对施工工法与实际工程之间的联系进行具体的分析和解释，采取了一系列技术措施来保证施工质量和工期进度。
例如，在工艺原理方面，我们采用了合理的开挖顺序和分段施工方法，利用钢筋锚索和喷射混凝土支护技术，对洞室的稳定进行有效的控制。
五、施工工艺施工工艺主要包括以下几个阶段：1. 试验段施工：通过试验段施工，对材料和工艺进行验证，保证施工工法的可行性和可靠性。
2. 预处理工程：对地层进行处理，包括喷射注浆、泡沫浆固结、机械挤浆灌注等工艺，提高地层的稳定性和强度。
3. 开挖施工：按照合理的分段施工方法进行开挖，同时采用钢筋锚索和喷射混凝土支护，保证洞室的稳定性。
4. 其他工艺：包括局部加固、拱顶支护、排水处理等工艺，确保洞室施工的顺利进行。
六、劳动组织在劳动组织方面，我们采用了科学合理的人员配置和作业安排，确保施工过程的顺利进行。
大断面隧道施工技术(第1部分(文件过大分为2部分)精品PPT课件
大断面隧道施工－施工方法概述
CD法－中隔壁法
大断面隧道施工－施工方法概述
CRD法－交叉中壁法
大断面隧道施工－施工方法概述
中壁法施工的特点：
- 在保证各工序施工质量的前提下相对安全可靠，有利 于控制地表沉降；
- 但此工法的施工工序繁多，施工组织复杂，施工进度 较缓慢，一般月进尺在30～50m；
- 采用此方法施工，应设法多利用小型机械，以提高作 业效率。通常采用的小型设备有小型反铲挖掘机、小 型挖掘装载机、皮带运输机、小型钻机等。
富水软弱破碎围岩地段
富水软弱破碎围岩隧道防排水系统施工要求：
• 衬砌混凝土应按防水混凝土要求施工，施工缝、变形缝 的防水处理必须满足质量要求。
• 防水层铺设前应对喷射混凝土基面作平整和清除浮碴处 理。
• 防水层铺设应平顺，并密贴喷射混凝土基面，接缝应采 用常规法、充气法或真空法检查，确保严密可靠。
超前、短进尺、控爆破、早支护、快封闭、勤量测’的 原则； 加强超前地质预报，探明掌子面前方的地质情况； 必须加强监控量测工作，并及时反馈量测结果； 隧道施工前，应采用超前地质预测预报，及时调整施工 方案。
不良地质地段隧道施工
隧道施工流程 测量定位
超前地质预报 锚喷支护
钻孔 出咋
装药 找顶
爆破 通风
大断面隧道施工－施工方法概述
台阶法（又称纵向分部开挖法）
多层台阶法
大断面隧道施工－施工方法概述
短台阶法 超短台阶法
大断面隧道施工－施工方法概述
中隔墙台阶法
大断面隧道施工－施工方法概述
导坑超前扩挖 台阶法
大断面隧道施工－施工方法概述
临时仰拱封闭台阶法
大断面隧道施工－施工方法概述
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三、CRD法施工
3.施工工序间距
CRD法施工开挖步序示意图
3 1
3
1
3部 施工 导洞
1部 施工 导洞
4
2
3部 施工 导洞
1 部 施工 导洞
4
2
一般地段Ⅲ-Ⅲ Ⅲ
4
洞口地段Ⅲ-Ⅲ
Ⅰ
视稳定情况临时支撑待拆除段
水平支撑段
3 部施工导洞
3
Ⅰ
二次衬砌施工段
2
水平支撑段 水平支撑段
1
1 部施工导洞
Ⅱ
Ⅱ
仰拱已施工段
德
国
汉诺威～维尔茨堡 曼海姆～斯图加特 汉诺威～柏林
科隆～法兰克福 马德里～塞维利亚 汉城～釜山 台北～高雄
西班牙 韩 国 中国台湾
二、工程概况
笔架山隧道位于普兰店湾北一公里处，隧道进口 里程DK67+255，出口里程DK67+600，隧道全长345m； 隧道位于直线上，隧道内进口至DK67+450为16‰的上 坡，DK67+450至出口为3‰的上破；隧道最大埋深约 31m。
初期仰拱施工段
Ⅲ
三、CRD法施工
4.施工步骤
（1）超前支护
进洞时拱部采用φ 108 大管棚配合小导管超前注浆加固地 层，其它地段拱部采用超前小导管超前注浆加固地层。 超前支护类型及参数
序 号 超前支护类型 使用范围 洞口段 DK67+272～DK67+292 DK67+543～DK67+583 暗洞段 DK67+272～DK67+583 参数 Φ 108×5mm热轧无缝钢管，环向 间距30cm，节长3m、6m，仰角 1°，长度80m。注浆压力0.71.0Mpa。 L=3.5m外径42mm，壁厚3.5mm热 轧无缝钢管，仰角10°，环向间 距50cm，注浆压力0.4-0.6Mpa
二、工程概况
哈大客运专线大连至沈阳段DK67+255—DK67+600 笔架山隧道
坡度 (‰)↑ (↓)/长 度 (m)
隧道 名称 笔架 山隧 道
隧道里程
长度 线别 （m）
复合式衬砌或明洞 长度（m）
Ⅳ围岩8度 设防 311 明洞
DK67+255 ～ DK67+600
345
双线
16↑195、 3↑150
4.施工步骤
（2）超前地质预报与监控量测
必测项目为日常施工管理中所必须进行的量测项目， 主要为位移测试项目。净空收敛量测一般只进行水平收敛 基线的量测，拱顶下沉可根据量测断面大小及开挖方法， 布置1～3个测点。地表下沉量测可以反映隧道开挖对地表 土体的影响，在浅埋地段应将地表下沉量测也作为必测项 目。
一、高速路大断面隧道研究背景及国内外现状
各国高速铁路隧道净空面积
国 日 家 本 线 新干线 大西洋线 法 国 别 运营速度 (km/h) 240～300 300 断面积(m2) 61～64 71
北方线、东南延伸线
地中海线
300
350 250 300 270 350 350
100
100 82 92 75 107 90
三、CRD法施工
4.施工步骤
（2）超前地质预报与监控量测
笔架山隧道根据设计地质、围岩情况选择的超前地 质预测预报方法为：以地质分析法为主，对重要的地质 （层）界面、断层或物探异常段采用TSP203或地质雷达进 行探测、必要时采用超前水平钻孔。 在施工过程中通过监控量测，为初期支护和二次衬 砌设计参数的调整提供依据，确保施工及结构安全，指导 下一步施工。监测项目分为必测与选测两部分，具体见下 表：
三、CRD法施工
原设计情况
3
临时仰拱
1
中隔壁
3部
施工 导洞
1部
施工 导洞
4
2
三、CRD法施工
2.实际开挖施工优化情况 施工初期按照原设计进行施工，但是施工进度较慢， 主要原因是该隧道属于山岭隧道，开挖需要爆破作业，使得 整个施工环节属于单工序作业。由此造成大量的人员、机械、 设备处于闲置状态。按照全断面进行计算平均每月最多进尺 30m，严重影响施工进度。按照此施工工艺主要暴漏的问题 是： ①大量的人员、机械、设备闲置； ②施工进度缓慢； ③施工仰拱临时支撑转换、拆除过于困难。因此，由局 指组织邀请业主、设计、咨询、监理以及多方专家实 地勘察，经过三次论证，初步将笔架山隧道CRD施工 工法进行部分优化，最终确立CRD施工优化方案如下：
三、CRD法施工
2.实际开挖施工优化情况
（1）中隔壁改为竖撑，工字钢型号、喷射砼维持设计不 变。临时仰拱改为水平支撑，不喷射混凝土，由原 来的工20a改为工25a型钢，并做好纵向连接。1、3步 施工50～80米后，进行上台阶底部松动爆破，架设横 支撑，再进行2、4步开挖。仰拱封闭后进入下一循环 施工，第二个循环上部通道在仰拱成型地段用洞碴填 筑。仰拱及时跟进，仰拱距离下台阶10米左右，二次 衬砌距离下台阶掌子面宜控制在30～50米范围。 （2）②、④部开挖初期支护及时施工，与①、③部施工留 取适当长度。②、④部施工时停止①、③部施工。
三、CRD法施工
3.施工工序间距
（5）①、③工序开挖采用光面爆破，②、④工序开挖采用预裂爆 破，严格控制炸药用量，采用减弱爆破方式。 （6）仰拱砼随工序④施工而进行，距其掌子面10m。导洞施工在下部 工序已完成，转到上部施工前施工，采取预裂爆破方式施工。 见下图示。 （7）临时支护拆除时间根据量测结果确定，拆除顺序为先横撑，后 拆除中隔壁。临时支撑距衬砼距离不大于12m，并视情况，采取 临时支顶措施。
三、CRD法施工
4.施工步骤
（1）超前支护 大管棚布置图
主洞长管棚立面布置图 主洞长管棚纵面布置图
仰
坡 防
护
C30砼套拱 明洞衬砌 暗洞复合衬砌
40m长管棚
50# 53#
明洞衬砌
C30砼套拱
钢花管大样
三、CRD法施工
4.施工步骤
大管棚施工
三、CRD法施工
4.施工步骤
（1）超前支护
超前小导管施工 小导管注浆作业采用凿岩风钻打孔,外插角150，孔 口钻眼偏差不大于50mm,孔眼长度大于钢管长度,小钢管平 直,尾部焊箍,顶部成尖锥状,采用锤击或钻机顶入,顶入长 度不小于管长的90%,小钢管长4m,管壁按梅花型布置小孔, 间隔为30cm，小钢管尾部置于钢架腹部或焊接于系统锚杆 尾部,以增强共同支护能力。 采用纯水泥注浆，水灰比：1：1，注浆压力为 0.4～6Mpa，在孔口处设止水塞，浆液配合比由现场试验确 定，注浆时从拱顶向下注，先注无水孔，后注无水孔，如 遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔注浆。
监测项目 洞内、外 观察 净空变化 拱顶下沉 沉降缝两侧底板不均 匀沉降
水准测量 水准仪、钢尺 水准测量 水准仪、铟钢尺
洞口段与路基过渡段 不均匀沉降观测
地表下沉
水准测量， 水准仪、铟钢尺
水准测量 水准仪、塔尺
洞口底板（或仰拱填充层面） 与洞口过渡段的沉降
浅埋隧道必测（H0 ≤2B）
三、CRD法施工
1
超前长管棚
2
超前小导管
三、CRD法施工
4.施工步骤
（1）超前支护
大管棚施工 大管棚安装采用潜孔钻机顶进钢管，顶进时用测斜 仪控制上扬角度。为加固隧道周边围岩，控制地表下沉， 增长管棚刚度，充填钢管周边空隙，对每根钢管进行注浆。 有效扩散半径为0.3m，浆液采用纯水泥浆，初压0.5Mpa， 终压1.0Mpa，并采用定量注浆法控制注浆量。当注浆压力 达到设计终压10min后，进浆量仍达不到设计注浆量时，也 可以结束注浆。注浆结束后用M30水泥砂浆填充，增强管棚 的刚度和强度。
Ⅲ级围岩159米,Ⅳ级围岩186米,设 计图纸按Ⅳ级围岩防护。
三、笔架山开挖施工-CRD法施工
CRD法源于日本，是中壁法和台阶法的综合，一般 用于Ⅳ级围岩，为了更好的控制围岩变形时采用；同 时由于本隧道为满足运梁车通过，采用扩大断面,又因 为浅埋偏压隧道,故采用此方法施工。
优点：施工安全度较高、控制地层变形较好； 缺点：施工进度较台阶法慢工序繁琐、临时工程 量大和造价较台阶法大。
34
二、工程概况
笔架山隧道地层岩性：隧道分布古界蓟县系泥 岩、砂岩，局部表覆第四系全新统坡洪积层细角砾 土。地质构造：依据区域地质资料，笔架山隧道区 位于新华夏构造体系钓鱼台-邓屯-李店构造带上， 根据物探资料分析隧道区中部为一褶皱，其北翼岩 芯极其破碎。
二、工程概况
隧道地质分布情况及围岩分级
分布里程 DK67+255~DK67+384 DK67+384~DK67+414 DK67+414~DK67+600 岩性 石英砂岩（W3）~（W4） 石英砂岩（W2）~（W3） 石英砂岩、叶岩（W2）~（W4） 围岩分级 Ⅲ Ⅲ Ⅳ
三、CRD法施工
实际施工情况
竖撑 水平支撑
3
1
3部
施工 导洞
1部
施工 导洞
4
2
三、CRD法施工
3.施工工序间距
（1）为保证上部爆破作业时，钻孔台架安全，其最短施工距离控制为２ 0m，并作为机械装碴平台。装碴、运输机械进出导洞长度２0m(坡 度19%)，台阶长度共40m。即① ②工序之间、③ ④工序之间间 隔40m。 （2）为减少相邻作业面爆破作业干扰，隧道开挖① ③工序之间、② ④ 工序之间间隔10m。 （3）各工序循环开挖进尺1~2榀拱架。 （4）初期支护、临时支护之中隔壁必须随开挖紧跟。上部临时仰拱设 置，在下部施工前必须设置，其设置为上部施工长度减40m台阶长 度。
一、高速路大断面隧道研究背景及国内外现状
目前，国内大力发展的客运专线铁路基本上都是 一次建成双线，同时考虑工程技术作业空间、内部配 件空间、安全空间、救援通道以及考虑空气动力学的 影响所需，客运专线铁路隧道设计内净空面积达到 100m2以上。哈大客运专线设计时速达350Km/h，隧道 最大开挖面积205m2，隧道断面内轮廓净面积134.66m2， 开挖工序比较繁琐，施工难度较高。目前在国内，如 此大断面的双线铁路隧道开挖施工是一个全新的课题， 国外也很少有类似的经验可作参考。