隧道施工方法

隧道施工方法隧道施工有其独特的特点，其中包括水文条件和地质条件的重要性，施工环境的恶劣，以及位于山区交通不便等。因此，在选择施工方法时，需要考虑多方面因素，包括工程重要性、地质和水文地质条件、施工技术条件和机械装备状况、施工动力和原材料供应、工程投资与运营后的社会效益和经济效益、施工安全状况，以及有关污染和地面沉降等环境方面的要求和限制。必要时，应开挖实验洞对理论方案进行实践验证。隧道施工方法包括明挖法、基坑开挖法、逆筑法、盖挖法、顺筑法、沉管法、传统矿山、钻爆法、新奥法、暗挖法、盾构法、非钻爆法掘进机法和顶进法。在选择施工方法时，需要根据工程特点和条件进行综合考虑。新奥法是一种重要的隧道施工方法。它认为岩体是结构体系中的主要承载单元，在施工中必需充分保护岩体尽量减少对它的扰动，避免过度破坏岩体的强度。为此，施工中应采用光面爆破、预裂爆破、机械掘进等方法。光面爆破是指通过正确选择爆破参数和合理的施工方法，达到爆破后轮廓线符合设计要求，临空面平整规则的一种控制爆破技术。预裂爆破则是指进行石方开挖时，在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝。在施工中，应允许并控制岩体的变形，采用能与围岩密切及时砌筑又能及时加强的柔性结构，例如喷锚支护等。这样就能通过调整支护结构的强度、刚度和它参加工作的时间来控制岩体变形。短台阶法是将断面分成多个短台阶进行开挖，每个台阶的长度一般不超过10米。施工时采用两臂钻孔台车钻眼装药爆破，再用装载机将石渣运至洞外。支护采用锚杆和喷射混凝土，必要时加设钢支撑。短台阶法适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩，特别适用于围岩变化大、存在局部松散带的地质条件。短台阶法的优点是开挖面稳定，施工效率高，但台阶长度短，需要频繁的支护和喷射混凝土，增加了施工难度和成本。(三)超短台阶法超短台阶法是将断面分成多个超短台阶进行开挖，每个台阶的长度一般不超过5米。施工时采用两臂钻孔台车钻眼装药爆破，再用装载机将石渣运至洞外。支护采用锚杆和喷射混凝土，必要时加设钢支撑。超短台阶法适用于Ⅱ～Ⅲ级围岩，特别适用于围岩变化大、存在大量松散带的地质条件。超短台阶法的优点是开挖面稳定，施工效率极高，但台阶长度极短，需要频繁的支护和喷射混凝土，增加了施工难度和成本。(四)三台阶临时仰拱法三台阶临时仰拱法是在长台阶法的基础上，增加了一个临时仰拱，将断面分成上、中、下三个台阶进行开挖。首先在上半段开挖一个进尺，然后在中间台阶修筑临时仰拱，再开挖下半段。施工时采用两臂钻孔台车钻眼装药爆破，再用装载机将石渣运至洞外。支护采用锚杆和喷射混凝土，必要时加设钢支撑。三台阶临时仰拱法适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩，特别适用于围岩变化大、存在局部松散带的地质条件。三台阶临时仰拱法的优点是开挖面稳定，施工效率高，临时仰拱可提高支护结构的稳定性和安全性，但需要增加临时仰拱的施工时间和成本。(五)预留核心土台阶法预留核心土台阶法是在长台阶法的基础上，预留出一个核心土台阶，将断面分成上、下两个台阶进行开挖。首先在上半段开挖一个进尺，然后在核心土台阶上修筑边墙和锚杆，并喷射混凝土，形成闭合断面。再开挖下半段。施工时采用两臂钻孔台车钻眼装药爆破，再用装载机将石渣运至洞外。预留核心土台阶法适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩，特别适用于围岩变化大、存在大量松散带的地质条件。预留核心土台阶法的优点是开挖面稳定，支护结构稳定性好，但需要增加支护和喷射混凝土的施工时间和成本。(六)多台阶法多台阶法是将断面分成多个台阶进行开挖，每个台阶的长度根据围岩条件和支护结构要求而定。施工时采用两臂钻孔台车钻眼装药爆破，再用装载机将石渣运至洞外。支护采用锚杆和喷射混凝土，必要时加设钢支撑。多台阶法适用于各种围岩条件，但需要根据具体情况设计支护结构和施工方案。多台阶法的优点是开挖面稳定，支护结构灵活，可根据围岩条件和支护要求进行调整，但需要根据具体情况设计支护结构和施工方案。文章无格式错误，无明显有问题的段落需要删除。a、短台阶法是一种分台阶开挖的方法，适用于Ⅲ～Ⅴ级围岩。上下断面相距较近，一般上台阶长度小于五倍洞跨，但大于1.5倍洞跨，上下断面采用平行作业。台阶长度定为10～15m，即1～2倍开挖宽度，主要是考虑既要实现分台阶开挖，又要实现支护及早封闭。上台阶一般采用小药量的松动爆破，出渣采用人工或小型机械转运至下台阶。短台阶法可缩短支护闭合时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制围岩变形。b、短台阶法的缺点是上部出渣对下部断面施工干扰较大，不能全部平行作业。c、为解决干扰问题，可采用长皮带运输机运输上台阶石渣，或设置上半段过渡到下半段的坡道将上台阶的石渣直接装车运出洞外。过度坡道的位置可设在隧道中间，也可交替设在两侧。过度坡道适用于断面较大的双线隧道中。d、采用短台阶法时需要注意：初次支护全断面闭合要在距离开挖面三十米以内或距开挖上半断面三十天内完成。初次支护变形下沉显著时，要提前闭合。要研究在保证机械施工正常工作的前提下使台阶长度最小。(三)微台阶法（超短台阶法）a、超短台阶法也是一种分台阶开挖的方法，适用于膨胀性围岩要求及早闭合全断面的场合，也适用于机械化程度不高的围岩。上台阶仅超前3-5米，只能采用交替作业，用一台停在台阶下的长臂挖掘机或单臂掘进机，上半断面开挖至一个进程，安设拱部锚杆，钢筋网或钢支撑，喷边墙混凝土，必要时加喷拱部混凝土，开挖水沟，安装底部钢支撑，喷仰拱混凝土，浇筑内层衬砌。如无大型机械，可采用小型机具在上下部交替开挖，由于上半段施工场地狭小，常常需要配置移动或施工台架以解决上半段施工机具的布置问题。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，更能有效控制地表沉陷。b、超短台阶法的缺点是上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率较低，施工速度较慢。c、采用超短台阶法时应注意在软弱围岩中施工时，应特别注意开挖工作的稳定性。必要时可采用辅助施工措施，如向围岩中注浆或打入超前水平小钢管对开挖面进行预支护或预加固。微台阶法是一种全断面开挖的变异形式，适用于Ⅴ～Ⅵ级围岩，通常台阶长度为3～5m。当台阶长度小于3m时，无法进行正常的钻眼和拱部的喷锚支护作业；当台阶长度大于5m时，利用爆破将石渣翻至下台阶会有较大的难度，必须采用人工翻渣。微台阶法的上下断面相距较近，机械设备集中，因此作业时相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。在所有台阶法的施工中，在开挖下半断面时要求做到以下几点：下半断面的开挖（又称落底）和封闭应在上半断面初次支护基本稳定进行，或采取其他有效措施，例如扩大供面、打拱角锚杆、加强纵向连接或采用单侧落底或双侧交替落底，避免上部初次支护两侧拱角同时悬空或视围岩情况严格控制落底长度，一般采用1-3米，并不得大于6米，以确保初次支护体系的稳定性，使上部初次支护与围岩形成完整体系。在下部边墙开挖后，必须立即喷混凝土并按规定进行初次支护，量测工作必须及时，以观察拱顶拱角和边墙中部的位移值。当发现位移速率增大时，应立即进行仰拱封闭。施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定：第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短；第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。对软弱围岩，主要考虑前者，以确保施工安全；对较好围岩，主要考虑如何更好地发挥机械设备的效率，保证施工中的经济效益，因此只考虑后者。分部开挖法包括台阶分部开挖法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。台阶分部开挖法一般将断面分成环形拱部，根据断面大小，环形拱部又可分成交替开挖。环形开挖进尺为0.5～1.0米不宜过长，上部核心土与下台阶的距离，一般为隧道一倍洞跨。台阶分部开挖法的作业顺序为：用人工或单臂掘进机开挖环形拱部，架立钢支撑，喷混凝土，在拱部初次保护下用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶，随时接长钢支撑和喷混凝土封底。根据初次支护变形情况，或施工进度要求，建造内层衬砌。由于拱形开挖高度较小或地层松软锚杆不易成型，所以施工中可不设或少设锚杆。在台阶分部开挖发中因为上部留有核心土支挡者开挖面，而且能够迅速及时的建造拱部支护，所以开挖面稳定性好。和台阶法一样，核心土和下部开挖都是在拱部初次支护的保护下进行的，这种方法适用于一般土质，或易于坍塌的软弱围岩中。台阶分部开挖法的主要优点是相比于超短台阶法，台阶长度可以加长，从而减少上下台阶施工的干扰。与侧壁导坑法相比，机械化程度更高，施工速度更快。在采用台阶分部开挖法时，需要注意以下问题：虽然核心土增加了开挖面的稳定性，但围岩需要经过多次扰动。断面分块较多，全断面封闭时间长，围岩变形增大，因此应对前方岩体进行预支护或预加固。单侧壁导坑法一般将断面分成三块。其尺寸应该充分利用台阶的支撑作用，并考虑施工作业的条件而定。导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽，高度以达到起拱线为宜，这样导坑可分为二次开挖及支护，不需要架设工作平台。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般以导坑施工和台阶施工互不干扰为原则。单侧壁导坑法的施工顺序为：开挖侧壁导坑，并进行初次支护，使