隧道开挖方法方案及支护方法

大管棚施工工艺框图
注浆设计
测量定位
套拱施工
注浆参数试验
管棚机钻孔
管棚机就位
安设大管棚
注浆配置
安设止浆塞
注浆设备就位调试
注 浆 否
效果检查 合格 下一孔施工
20# 15# 10#
500500
钢管φ108mm,厚6mm 中至中80cm
25# 30#
钢管φ108mm,厚6mm 中至中80cm
35#
5#
下一循环
6、双侧壁导坑法
Ⅹ
φ 22砂浆锚杆 接头（二） （ ） 开挖界线
隧
道 超前砂浆锚杆 中 单元 单元 线 超前砂浆锚杆
Ⅹ
I18横撑,C单元 接头（三） 横撑， 单元
临时钢架
Ⅹ
I18横撑,C单元
接头（一） 开挖界限 φ 50mm锁脚钢管L=3m 壁厚3.5mm 定位系筋 开挖界限 锁脚钢管 开挖界限 φ 50mm锁脚钢管L=3m 壁厚3.5mm
Ⅲ
40(砼)
Ⅳ
Ⅳ加
Ⅳ偏
Ⅴ
50（钢筋砼）
Ⅴ加
Ⅴ偏
55（钢 筋砼） 65（钢 筋砼） 拱墙： 28仰 拱：28 φ8 拱墙 20*20 拱墙 4
45（钢筋砼）
二次 衬砌 底板/仰拱厚度（cm） C25喷射 混凝土 设置部位及设置 厚度（cm） 钢筋规格（HPB235） 钢筋网 设置部位 网格间距（cm） 初 期 支 护 设置部位 锚杆 长度（m）
可加固洞壁一定范围的围 沿隧道拱部外缘设φ 42， 岩，也可与钢架组成小管 长4.5m热轧无缝钢花管， 超前 棚系统支托围岩。 管内注浆。管外端可支于 Ⅳ、Ⅴ级围岩地段 小导管 钢架上。 拱部超前锚杆用于支托拱 沿隧道拱部外缘设超前锚 超前锚杆 上部临空的围岩。 Ⅳ、Ⅴ级围岩地段 杆 通过φ 108～φ 91钻孔注 浆，孔口设置孔口管，注 浆加固开挖轮廓线外一定 通过预注浆固结岩体，提 超前 范围内岩体，并利用岩体 地下水发育的断层破碎带 高围岩承载力，并起到堵 预注浆 作止浆岩盘，必要时掌子 或可能出现突水涌泥地段 水效果。 面设置混凝土止浆墙。
4、CD法
Ⅴ
Ⅴ
临时钢架 喷10
Ⅴ
厚
砼 隧 道 中 线
开挖界线
Ⅴ
22锁脚锚杆
喷10
厚
砼
开挖界线
22锁脚锚杆
Ⅳ
Ⅳ
中隔壁（
）法施工工序横断面
示 意
CD法开挖施工工艺框图（Ⅳ级围岩）
施工准备 测量放线 超前小导管施作 左右错开10～15m 左侧上半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支及架立中隔墙 左侧下半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支及架立中隔墙 左侧仰拱开挖 HW175型钢＋喷锚网初支 右侧上半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支 右侧下半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支 右侧仰拱开挖 HW175型钢＋喷锚网初支
类型
主要作用
技术要求 沿隧道拱部外缘设φ 89～ φ 108，长度不小于10m的 热轧无缝钢管，管内注浆 或管内增设钢筋笼，管外 端支于钢架上。
使用条件 Ⅴ级围岩及其以下围岩地 段，围岩自稳能力较差， 或浅埋地段及地面有重要 建筑物等。
管棚与钢架组合成预支护 系统，以支撑和加固自稳 超前 能力极低的围岩，对防止 长管棚 软弱围岩的下沉、松弛和 坍塌等有显著效果。
间距 （环 1.5*1.2 1.2*1.0 1.0*1.0 1.0*1.0 1.0*1.0 1.0*0.8 1.0*0.8 1.0*0.8 向m*纵向m） 规格 钢架 设置部位 纵向间距（m）
/ / 160格栅 I18型钢 I18型钢 180格栅 拱墙 仰拱 1 拱墙 仰拱 0.8 拱墙 仰拱 0.8 I20a 型钢 拱墙 仰拱 0.6~0.8 I20a 型钢 拱墙 仰拱 0.5
○ ●
注：表中“●”为推荐使用，“○”为可使用，在施工中可根据实际情况选用。
为充分发挥围岩自承作用，容许围岩和初期支护有一 定的变形，而将设计开挖断面作适当扩大的预留量，一般 规定如下：Ⅱ级围岩3～5cm，Ⅲ级围岩5～8cm，Ⅳ级 围岩8～10cm，Ⅴ级围岩10～15cm。
二、支护



支护包括超前支护、临时支护和初期支护。 1、超前支护包括：超前锚杆支护、超前小导管支护、 超前长管棚支护及超前预注浆加固围岩支护。 超前长管棚注浆采用水泥浆液，水灰比为1：1（重量 比），注浆压力为0.5～2.0MPa。超前小导管注浆采 用水泥浆液，水灰比为0.5～1.0（重量比），注浆压 力为0.5～1.0MPa。 2、隧道的临时支护是利用喷射混凝土或型钢拱架用 于临时性支护，主要用于分部开挖施工中。
施工准备 （含超前地质预报） 爆破设计 上下台阶测量放线 测量放线 上台阶钻眼 信 息 反 馈 装药爆破 初喷后出碴 上断面检查和爆破效果评价 否 上断面支护 否 良好 下一循环 良好 下断面支护 下断面检查和爆破效果评价 下台阶钻眼 试验验证
3、三台阶临时仰拱法
Ⅴ
Ⅴ
喷8
Ⅴ
厚
砼 隧 道 中 线
开挖界线
Ⅴ
φ 50 锁脚钢管 ＝3 壁厚3.5
喷8
厚
砼
开挖界线
φ 50
锁脚钢管 ＝3 壁厚3.5
Ⅳ
Ⅳ
三台阶临时仰拱法施工工序断面图
示 意
三台阶临时仰拱开挖施工工艺框图（Ⅳ级围岩）
施工准备 （含超前地质预报） 爆破设计 上中下台阶测量放线 测量放线 上台阶钻眼 信 息 反 馈 中台阶钻眼 装药爆破 初喷后出碴 上断面检查和 爆破效果评价 否 上中下断面支护 否 良好 下一循环 中断面检查和 爆破效果评价 良好 临时仰拱施作 下断面检查和 爆破效果评价 下台阶钻眼 试验验证
1、全断面法：全断面一次开挖成形。
全断面法开挖施工工艺框图（Ⅱ、Ⅲ级围岩）
施工准备 （含超前地质预报） 爆破设计 测量放线 钻眼（深度不同） 信 息 反 馈 装药（药量不同） 爆破 初喷后装碴运输 断面检查、爆破效果分析 良好 进入下一道工序 药量计算 试验验证
2、台阶法：分上下台阶开挖。
台阶法开挖施工工艺框图（Ⅳ级围岩）
中部仰拱开挖 HW175型钢＋喷锚网初支、 架立仰拱临时型钢支撑
下一循环
衬砌类型 施工方法 全断面法 台阶法 三台阶临时仰拱法 分部 中隔壁（CD）法 开挖法 交叉中隔壁（CRD）法 双侧壁导坑法
Ⅱ级
Ⅲ级
Ⅳ级 Ⅳ级 Ⅳ级 Ⅴ级 （深埋） （浅埋） （偏压） （深埋）
● ○
○ ● ○ ● ○ ●
○ ●
4φ22主筋
4φ22主筋 200 210 50 1000 50 50 50
钢管φ108mm，厚6mm
钢筋笼示意图
固定环 15 15 30
外车丝扣 φ 114mm壁厚6mm连接钢管
φ 108
外车丝扣 分节钢管
外车丝扣 分节钢管
φ114
钢筋笼断面示意图
钢管连接接头示意图
洞口段超前长管棚设计图
Ⅰ
340 660
钢架架立施工工艺框图
前期准备，钢拱架、钢筋加工
断面检查
欠挖处理
不合格 测量定位
钢支撑拼装
净空检查
架立就位
锚杆锁定、系统锚杆施作
锚杆钻机、砂浆泵等设 备就位
钢架中心线 I18工字钢 导向管（长管棚） 环向间距400mm
管棚布设中心线
Ⅰ
C20砼导向墙
Ⅱ Ⅲ
Ⅱ Ⅲ
螺母
垫钢板
10 00
隧 道 中 线
R1
0 50 0 250 25
1616
螺栓
连接钢板
° 40
40° 40
°
R1
导向墙工字钢架正面布置图
接头示意图
1000
.5
430
R4
.3
导向墙
R8
88
94
88
180
/ /
/ /
拱墙 1




（1）、初期支护钢架： ①、按设计图放大样，放样时应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割， 刨边的加工余量，将主钢筋、型钢冷弯成形，要求尺寸准确，弧形圆顺。 ②、格栅钢架按设计图配置加强筋与主筋焊接。焊接时，沿钢架两边对 称焊接，防止变形。 ③、钢架应架设在稳固的基础上，若基础软弱，应在拱脚位置设置混凝 土预制块。 ④、安装拱架前，应先对架立面初喷4cm的混凝土，并打设定位筋以保证 拱架安装位置准确。 ⑤、拱架平面应垂直于隧道中线。 ⑥、为增强钢架的整体稳定性，将钢架与定位系筋焊接在一起，各种钢 架应设纵向连接钢筋以增强钢架整体作用。纵向连接筋按环向间距1.0m 设置，八字形内侧设置。 ⑦、采用分部开挖时，在不同分部间钢架接头处设置锁脚锚管或锚杆， 锚管采用φ50热轧无缝钢管，锚杆采用22砂浆锚杆，长度3m。 ⑧、钢架架立后应尽快施作喷射混凝土，并将钢架全部覆盖，使钢架与 混凝土共同受力，喷射混凝土应分层进行，每层厚度5～6cm，现从拱脚 或墙脚向上喷射以防止上部喷射料虚掩拱脚（墙脚）而不密实，强度不 够，造成拱脚（墙脚）失稳。
1000 250 180 140
6.5
55
导向管φ140
长管棚φ108
I18工字钢
φ29
焊缝
φ29
斜度1：6
250
500
250
94
φ29
φ29
Ⅱ-Ⅱ剖面
Ⅰ-Ⅰ剖面
55
55 160 270 55
说明：1、本图尺寸均以毫米计。 2、各单元由Ⅰ18型钢、连接钢板焊接成型，单元间由螺栓连接， 钢架宜现场预制，钢架拱脚垫钢板，接头处焊缝应严格按照 钢结构的有关要求进行，焊缝高度不小于6 mm。 3、钢架各半径尺寸按中心线计算。 4、Ⅰ18钢架计算按 V级加强加宽40cm，半径7760mm，单元长度 5.39m，单元重量129.9kg，每榀重444.07kg。
单元
来自百度文库单元
Ⅸ Ⅸ
Ⅸ
双侧壁导坑法施工工序横断面
示 意
双侧壁导坑法开挖工艺框图（Ⅴ级围岩）
施工准备 测量放线 超前支护施作 左右错开9～15m，中部滞后侧导9～15m 左侧中上部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支、 架立侧导临时型钢支撑 左侧下部开挖 至充填顶面位置 HW175型钢＋喷锚网初支、 架立侧导临时型钢支撑 左侧仰拱开挖 HW175型钢＋喷锚网初支、 架立仰拱临时型钢支撑 中上部开挖 拱部HW175型钢 ＋喷锚网初支 下部开挖至仰拱充 填顶面位置 临时横向型钢支撑 右侧中上部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支、 架立临时侧壁型钢支撑 右侧下部开挖 至充填顶面位置 HW175型钢＋喷锚网初支、 架立临时侧壁型钢支撑 右侧仰拱开挖 HW175型钢＋喷锚网初支、 架立仰拱临时型钢支撑
下一循环
5、CRD法
Ⅴ
Ⅴ
临时横撑
临时钢架 开挖界线 隧
Ⅴ
喷15
Ⅴ
厚
砼
道 临时横撑 中 线
φ 50 锁脚钢管 ＝3 壁厚3.5
喷15
厚
砼
开挖界线
φ 50
锁脚钢管 ＝3 壁厚3.5
Ⅳ
Ⅳ
交叉中隔壁（
）法施工工序横断面
示 意
CRD开挖法施工工艺框图（Ⅴ级围岩）
施工准备 测量放线 超前小导管施作 左右错开10～15m 左侧上半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支及架立 中隔墙，设临时横撑钢架 左侧下半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支及架立 中隔墙，设临时横撑钢架 左侧仰拱开挖 HW175型钢＋喷锚网初支 右侧上半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支， 设临时横撑钢架 右侧下半部开挖 HW175型钢＋喷锚网初支， 设临时横撑钢架 右侧仰拱开挖 HW175型钢＋喷锚网初支
1#
隧 道 中 线
R1
41#
C20砼导向墙
开挖轮廓线
120°
R1
内轨顶面
φ108
0.02
0.02
预留止浆段 110
15
15
15
10～16注浆孔
10
钢 管
15 15
34
洞口段超前长管棚横断面布置图
15
15
15
10～16注浆孔
钢管展示图 注：本图尺寸除钢筋直径，壁厚以毫米
计及注明者外，其余均以厘米计。
固定环φ42钢管，壁厚3.5mm
50(砼) 拱墙： 15 φ8 拱部及局 部拱墙 25*25 拱墙 3
55（钢筋砼） 拱墙： 25仰 拱：10 φ8 拱墙 20*20 拱墙 3.5 拱墙： 25仰 拱：25 φ8 拱墙 20*20 拱墙 3.5
60（钢筋砼） 拱墙： 25仰 拱：25 φ8 拱墙 20*20 拱墙 3.5 拱墙： 28仰 拱：28 φ8 拱墙 20*20 拱墙 4 拱墙： 28仰 拱：28 φ8 拱墙 20*20 拱墙 4
是
不小于1
钢花管φ 42
，壁厚3.5
，钢管长4.5
5°～7°
钢架
喷射混凝土
模筑混凝土
Ⅰ-Ⅰ剖面
示 意
φ 10 预留止浆段 15 15 15
注浆孔
φ 6加劲箍 100
30
20
450
钢管构造图
示 意

3、隧道的初期支护：
衬砌形式 拱墙厚度（cm） Ⅱ
35(砼) 30（钢 筋砼） 拱墙：8 / / / 局部 2.5
Ⅲ-Ⅲ剖面
30
180 240
130
21.875
30
Ⅰ 超前小导管 初期支护 防水层 Ⅰ 二次衬砌
隧
道
中
线
超前小导管布置图
示 意
超前小导管施工工艺流程图
注浆设计 测量导管孔位
钻
孔
注浆参数试验 钻孔检查
否
是 注 浆 配 置 安设导管 导管预制加工
喷射混凝土封闭掌子面
注浆设备就位调整
导管注浆
否 效果检查