隧道施工的六种施工工艺

隧道施⼯的六种施⼯⼯艺
1、全断⾯开挖法
全断⾯开挖法就是按照设计轮廓⼀次爆破成形，然后修建衬砌的施⼯⽅法。

适⽤条件：
（1）I～IV级围岩，在⽤于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断⾯开挖到初期⽀护前这段时间内，保持其⾃⾝稳定的条件。

（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，根据经验⼀般不应⼩于lkm，否则采⽤⼤型机械化施⼯，其经济性较差。

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全断⾯开挖法
隧道机械化施⼯，有三条主要作业线：
开挖作业线：钻孔台车、装药台车、装载机配合⾃卸汽车（⽆轨运输）、装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车（有轨运输）。

锚喷作业线：混凝⼟喷射机、混凝⼟喷射机械⼿、锚喷作业平台、进料运输设备及锚杆灌浆设备。

模筑衬砌作业线：混凝⼟拌和机具、混凝⼟输送车及输送泵、防⽔层作业平台、衬砌钢模台车。

全断⾯法施⼯特点：
（1）开挖断⾯与作业空间⼤、⼲扰⼩；
（2）有条件充分使⽤机械，减少⼈⼒；
（3）⼯序少，便于施⼯组织与管理，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。

2、台阶法施⼯
台阶法是先开挖上半断⾯，待开挖⾄⼀定长度后同时开挖下半断⾯，上、下半断⾯同时并进的施⼯⽅法；按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。

近年由于⼤断⾯隧道的设计，⼜有
三台阶临时仰拱法，甚⾄多台阶法。

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台阶法施⼯
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台阶法施⼯
⾄于施⼯中究竟应采⽤何种台阶法，要根据以下两个条件来决定：
（1）初期⽀护形成闭合断⾯的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短；
（2）上断⾯施⼯所⽤的开挖、⽀护、出碴等机械设备施⼯场地⼤⼩的要求。

在软弱围岩中应以前⼀条为主，兼顾后者，确保施⼯安全。

在围岩条件较好时，主要是考虑如何更好的发挥机械效率，保证施⼯的经济性，故只要考虑后⼀条件。

台阶开挖法的优缺点：
台阶开挖法可以有⾜够的⼯作空间和相当的施⼯速度。

但上、下部作业有⼲扰；台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数，但台阶有利于开挖⾯的稳定。

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的影响。

台阶开挖时应注意以下⼏点：
（1）解决好上、下半断⾯作业的相互⼲扰问题。

微台阶基本上是合为—个⼯作⾯进⾏同步掘进；长台阶基本上拉开，⼲扰较⼩；⽽短台阶⼲扰就较⼤，要注意作业组织。

对于长度较短的隧道，可将上半断⾯贯通后，再进⾏下半断⾯施⼯。

（2）下部开挖时，应注意上部的稳定。

若围岩稳定性较好，则可以分段顺序开挖；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，则可以左右错开，或先拉中槽后挖边帮。

（3）下部边墙开挖后必须⽴即喷射混凝⼟，并按规定做初期⽀护。

（4）量测⼯作必须及时，以观察拱顶，拱脚和边墙中部位移值，当发现速率增⼤⽴即进⾏仰拱封闭。

3、环形开挖留核⼼⼟法
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环形开挖留核⼼⼟法
环形开挖留核⼼⼟法应注意以下⼏点：
（1）环形开挖进尺宜为0.5-1.0m，核⼼⼟⾯积应不⼩于整个断⾯⾯积的50%。

（2）开挖后应及时施⼯喷锚⽀护、安装钢架⽀撑，相邻钢架必须⽤钢筋连接，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）核⼼⼟与下台阶开挖应再上台阶⽀护完成后、喷射混凝⼟达到设计强度的70%。

4、中隔壁法（CD法）
CD 法是在软弱围岩⼤跨度隧道中，先开挖隧道的⼀侧，并施作中隔壁，然后再开挖另⼀侧的施⼯⽅法，主要应⽤于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及⽼黄⼟隧道（Ⅳ级围岩）地段。

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中隔壁法（CD法）5.交叉中隔壁法（CRD法）
交叉中隔壁法是在软弱围岩⼤跨隧道中，先开挖隧道⼀侧的⼀或⼆部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另⼀侧的⼀或⼆部分，完成横隔板施⼯；然后再开挖最先施⼯⼀侧的最后部分，并延长中隔壁，最后开挖剩余部分的施⼯⽅法。

采⽤短台阶法难确保掌⼦⾯的稳定时，宜采⽤分部尺⼨⼩的CRD法，该⼯法对控制变形是⽐较有利的。

CD 法是“Center Diaphragm”的简称，⽽CRD法则是“Cross Diaphragm” 的简称。

两者既有联系⼜有区别。

它们都⽤于⽐较软弱地层中⽽且是⼤断⾯隧道的场合。

⽽前者是在⽤钢⽀撑和喷混凝⼟的隔壁分割开进⾏开挖的⽅法；后者则是⽤隔壁和仰拱把断⾯上下、左右分割闭合进⾏开挖的⽅法，是在地质条件要求分部断⾯及时封闭的条件下采⽤的⽅法。

因此，CRD法与CD法唯⼀的区别是在施⼯过程中每⼀步，都要求⽤临时仰拱封闭断⾯。

在CRD法或CD法中，⼀个关键问题是拆除中壁。

⼀般说，中壁拆除时期应在全断⾯闭合后，各断⾯的位移充分稳定后，才能拆除。

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交叉中隔壁法（CRD法）6、双侧壁导坑法
双侧壁导坑法⼀般将断⾯分成四块：左、右侧壁导坑、上部核⼼⼟和下台阶。

其原理是利⽤两个中隔壁把整个隧道⼤断⾯分成左中右3个⼩断⾯施⼯，左、右导洞先⾏，中间断⾯紧跟其后；初期⽀护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时⽀撑，形成全断⾯。

两侧导洞皆为倒鹅蛋形，有利于控制拱顶下沉。

当隧道跨度很⼤，地表沉陷要求严格，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。

现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。

双侧壁导坑法虽然开挖断⾯分块多，扰动⼤，初次⽀护全断⾯闭合的时间长，但每个分块都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。

双侧壁导坑法施⼯安全，但速度较慢，成本较⾼。

该⽅法主要适⽤于粘性⼟层、砂层、砂卵层等地层。

双侧壁导坑法施⼯作业顺序为：
（1）开挖⼀侧导坑，并及时地将其初次⽀护闭合。

（2）相隔适当距离后开挖另⼀侧导坑，并建造初次⽀护。

（3）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。

（4）开挖下台阶，建造底部的初次⽀护，使初次⽀护全断⾯闭合。

（5）拆除导坑临空部分的初次⽀护。

（6）建造内层衬砌。

双侧壁导坑法应注意以下⼏点：
（1）侧壁导坑开挖后⽅可进⾏下⼀步开挖。

地质条件差时，每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱。

（2）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺。

（3）应在先开挖侧喷射混凝⼟强度达到设计要求后在进⾏另⼀侧开挖。

（4）左右两侧导坑开挖⼯作⾯的纵向间距不宜⼩于15⽶。

（5）当开挖形成全断⾯时应及时完成全断⾯初期⽀护闭合。

（6）中隔壁及临时⽀撑应在浇筑⼆次衬砌时逐段拆除。