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城市浅埋硬岩大断面隧道施工工法(新奥法施工,隧道开挖,附示意图)城市浅埋硬岩大断面隧道施工工法工法编号：TLEJGF-03·04-35、GZSJGF 07-03-08中铁隧道集团三处唐果良刘建国邓青平一、前言随着我国城市建设事业的发展，地面空间已不能满足城市功能的需要，向地下拓展空间已成为城市建设的新方向。
城区隧道与山岭隧道差别很大：一是位于市区，周边建筑较多，开挖爆破需要严格控制；二是城市地铁车站，商场的断面大，远大于铁路三线隧道。
《城市浅埋硬岩大断面隧道施工工法》是依据新奥法原理，采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法开挖，通过综合减震措施减小爆破开挖时的地震动，保护周边环境，使用全断面整体式钢模台车进行二次衬砌，同时采用综合监测手段对施工过程进行动态监控和实时处理的一个工程工法，它在重庆轻轨较新线一期工程临江门车站工程建设过程中形成。
二、工法特点1、采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法开挖，二次衬砌紧跟核心岩柱上部开挖，控制二次衬砌面与核心开挖面的距离，从而减小变形，控制地表沉降，保证工程安全。
2、紧临建、构筑物的开挖爆破通过超前导洞先行、预留光爆层光面爆破、周边密排空眼减震、开挖面增打减震孔、非电不对称起爆网络等综合减震技术减小爆破震动效应，保护周边环境。
3、采用全断面整体式钢模台车进行二次衬砌，保证结构的整体性和防水效果，加快施工进度，从而保证工程质量，提高经济效益。
4、采用综合监测技术，实时反馈信息，动态修正施工方法和支护参数，确保工程安全。
三、适用范围1、适用于新奥法指导施工的大断面、特大断面隧道及地下工程（即开挖宽度18m及以上，开挖高度12m以上）。
2、紧临既有建筑物需要采用控制爆破开挖，Ⅱ～Ⅲ级围岩的浅埋暗挖特大断面地下工程。
3、围岩较完整较厚层的软岩，中硬岩——硬岩。
四、工艺原理1、采用双侧壁导洞预留核心岩柱的方法，将大跨减小，大断面隧道分割成几个小洞室分部施工，利用核心岩柱作为支撑，从而控制变形，保证安全。
隧道洞身开挖施工方法1 .单线隧道①.VI级以下围岩Vl级以下围岩，一般属于土质类，围岩自稳性极差。
施工中遵循〃管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测〃的原则。
Vl级围岩一般采用在超前大管棚的预支护下中隔壁法（CD法）分部开挖，开挖后及时进行初期支护和临时支撑的施工。
开挖采用人工配合风镐进行,每循环进尺控制在0.5-1.0m范围内。
开挖顺序示意图见〃3.隧道主要施工工艺〃部分。
②.V级围岩V级围岩属于软弱围岩，施工中严格遵循〃管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、快封闭、勤量测〃的施工原则。
V级围岩采用在超前预支护下台阶法留核心土环形开挖法，台阶长度不大于5m,开挖后及时进行初期支护，且初期支护尽早封闭成环。
开挖采用人工配合机械进行，确需爆破的地段采用弱爆破方法，每循环进尺控制在LO-1.5m范围内。
开挖顺序示意图见〃3.隧道主要施工工艺〃部分。
IV级围岩地段采用台阶法施工,台阶长度3~5m,开挖后及时进行初期支护；围岩破碎地段、有水地段开挖前进行超前支护、注浆，在超前预支护下再进行台阶法开挖。
采用多功能作业台架钻孔,光面控制爆破,每循环进尺控制在2.0-2.5m范围内。
开挖顺序示意图见〃3.隧道主要施工工艺〃部分。
④.in、n级围岩m、口围岩整体性比较好，采用全断面法施工。
采用多臂液压凿岩台车或多功能作业台架钻孔，光面爆破，开挖后及时进行初期支护。
采用多功能作业台架钻孔时，每循环进尺为3.0-3.5m范围内;采用液压凿岩台车钻孔时，每循环进尺为5m以内。
开挖顺序示意图见”3.隧道主要施工工艺〃部分。
2.双线隧道①.VI级以下围岩Vl级以下围岩，一般属于土质类，围岩自稳性极差。
施工中遵循〃管超前、短进尺、强支护、早封闭、勤量测〃的原则。
Vl级围岩一般采用在超前大管棚的预支护下交叉中隔壁法（CRD法）或双侧壁导坑法施工，开挖后及时进行初期支护和临时支撑的施工。
开挖采用人工配合风镐进行，每循环进尺控制在0∙5-1.0m范围内。
开挖方法1中隔壁法（CD法），先分部开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再分部开挖另一侧的施工方法。
其施工步骤参见图图4.5.1 中隔壁法（CD法）施工工序横断面及纵断面示意图；（2）先行导坑上部初期支护；3.先行导坑中部开挖；（4）先行导坑中部初期支护；5.先行导坑下部开挖；（6）先行导坑下部初期支护；7.后行导坑上部开挖；（8）后行导坑上部初期支护；9.后行导坑中部开挖；（10）后行导坑中部初期支护；11.后行导坑下部开挖；（12）后行导坑下部开挖；（13）仰拱超前浇筑；（14）全断面二次衬砌。
（1）上部导坑的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距（0.75～0.8m），下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大。
（2）中隔壁法或交叉中隔壁法施工时，初期支护完成后方可进行下一分部开挖，地质较差时，每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱；各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺；应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖；左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15m；当开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。
（3）导坑开挖孔径及台阶高度可根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
应配备适合导坑开挖的小型机械设备，提高导坑开挖效率。
（4）中隔壁的拆除应滞后于仰拱，并应于围岩变形稳定后才能进行，一次拆除长度应根据量测数据慎重确定，拆除后应立即施作二次衬砌。
2交叉中隔壁法（CRD法），先分部开挖隧道一侧，施作中隔壁和横隔板，再分部开挖隧道另一侧并完成横隔板施工的施工方法。
其施工步骤参见图图交叉中隔壁法（CRD法）施工横断面及纵断面示意图；（2）左侧上部初期支护；3.左侧中部开挖；（4）左侧中部初期支护；5.右侧上部开挖；（6）右侧上部初期支护7.右侧中部开挖；（8）右侧中部初期支护；9.左侧下部开挖；（10）左侧下部初期支护；11.右侧下部开挖；（12）右侧下部初期支护；（13）仰拱超前浇筑；（14）全断面二次衬砌。
隧道全断⾯开挖光⾯爆破⼯法（附⽰意图）隧道全断⾯开挖光⾯爆破⼯法(附⽰意图)隧道全断⾯开挖光⾯爆破⼯法光⾯爆破是通过正确选择爆破参数和合理的施⼯⽅法，达到爆后壁⾯平整规则、轮廓线符合设计要求的⼀种控制爆破技术。
隧道全断开挖光⾯爆破⼯法，是应⽤光⾯爆破技术，对隧道实施全断⾯⼀次开挖的⼀种施⼯⽅法。
它与传统的爆破法相⽐，最显著的优点是能有效地控制周边眼炸药的爆破作⽤，从⽽减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，确保施⼯安全，同时，⼜能减少超、⽋挖，提⾼⼯程质量和进度。
⼀、光⾯爆破作⽤原理光⾯爆破的破岩机理是⼀个⼗分复杂的问题，⽬前仍在探索之中。
尽管在理论上还不甚成熟，但在定性分析⽅⾯已有共识。
⼀般认为，炸药起爆时，对岩体产⽣两种效应：⼀是药包爆炸瞬时⾼温⾼压⽓体形成的冲击波效应；⼆是爆炸⽓体膨胀做功所起的作⽤。
光⾯爆破是周边眼同时起爆，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产⽣应⼒波的叠加，并产⽣切向拉⼒，拉⼒的最⼤值发⽣在相邻炮眼中⼼连线的中点，当岩体的极限抗拉强度⼩于此拉⼒时，岩体便被拉裂，在炮眼中⼼连线上形成裂缝，随后，爆炸⽓的膨胀使裂缝进⼀步扩展，形成平整的爆裂⾯⼆、光⾯爆破的技术要点要使光⾯爆破取得良好效果，⼀般需掌握以下技术要点：1.根据围岩特点，合理选定周边眼的间距和最⼩抵抗线，尽最⼤努⼒提⾼钻眼质量。
2.严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布。
3.周边眼宜使⽤⼩直径药卷和低猛度、低爆速的炸药。
为满⾜装结构要求，可借助导爆索(传爆线)来实现空⽓间隔装药。
4.采⽤毫秒微差有序起爆。
要安排好开挖程序，使光⾯爆破具有良好的临空⾯。
(⼀)周边眼常⽤参数的选择1.周边眼间距E它是直接控制开挖轮廓⾯平整度的主要因素。
⼀般情况下E=(12~15)d，其中炮眼直径d=35~45mm。
对于节理较发育、层理明显以及开挖轮廓要求较⾼的地下⼯程，周边眼间距可适当减⼩，也可在两炮眼之间增加⼀个不装药的导向空眼。
隧道洞身开挖施工方法为减少隧道开挖跨径，降低围岩开挖变形风险，确保隧道施工安全。
Ⅱ级以下围岩开挖采用分断面开挖，即将整个隧道断面划分成几个小的断面，分别、依次进行开挖。
隧道划分成几个小断面后，最前面的开挖断面我们称其为“突前导坑”，突前导坑的开挖是控制整个隧道向前施工的关键，所有后续工序都必须根据突前导坑的开挖进度来确定，各后续工序是在突前导坑的引导下有序、依次、交错平行地向前推进。
斜切及延伸或洞口明洞段采用明挖法，暗挖段采用锚喷构筑法施工，光面爆破。
Ⅴ级围岩采用双侧壁导坑法和CRD法施工。
CRD 法开挖工序及支护横纵断面图工序安排平面图（单位：m ）CRD 法支护纵断面图1——⑴施作超前小导管（或管棚）及导坑中壁临时水平锚杆超前支护。
⑵人工开挖①部。
⑶喷8cm 厚砼封闭掌子面。
⑷施作①部导坑周边的初期支护和临101520衬砌作业面防水作业面仰拱作业面90155205仰拱作业面下部掌子面上部掌子面上部掌子面下部掌子面时支护，即初喷4cm厚砼，架立型钢钢架和Ⅰ18临时钢架，并设锁脚钢管，安设Ⅰ18横撑。
⑸钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。
2——⑴人工开挖②部。
⑵导坑周边部分初喷4cm厚砼。
⑶接长型钢钢架和Ⅰ18临时钢架，安设Ⅰ18横撑。
⑷钻设径向锚杆后复喷砼至设计厚度。
3——开挖③部并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同1。
4——开挖④部并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同2，拆除中壁临时支护。
5——⑴在滞后于④部一段距离后，利用仰拱栈桥开挖⑤部。
⑵隧底部分初喷4cm厚砼。
⑶施工初期支护，拆除临时支撑。
⑷浇筑Ⅶ部边墙基础与仰拱及隧底填充（仰拱与隧底填充分次施作），。
6——利用衬砌模板台车一次性灌筑Ⅷ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
②施工注意事项施工坚持“不爆破（或弱爆破）、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则。
人工开挖或小炮开挖，严格控制装药量。
工序变化处之钢架要设锁脚钢管，以确保钢架基础稳定。
导坑开挖孔径及台阶高度根据施工机具、人员等安排进行适当调整。
隧道开挖方法选择附图集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]
隧道开挖方法的选择
初次接触隧道工程，感触颇深，在从事隧道试验检测工作的同时，我更多的时间是向优秀的工程师们学习具体的现场施工经验，在学校读书的时候老师也是大概的讲解了一下，而更多的东西还要靠自己去领悟，去学习。
自己总结了隧道工程的一些开挖方法，加上具体的现场施工逐渐的了解了隧道的施工工序及技术要求。
在当前的施工实践中，从施工造价及施工速度考虑，施工方法的选择顺序为：全断面法→台阶法→环形开挖留核心土法→中隔壁法（CD法)→交叉中壁法（CRD法）→双侧壁导坑法；从施工安全角度考虑，其选择顺序应反过来。
如何正确选择，应根据实际情况综合考虑，但必须符合安全、快速、质量和环保的要求，达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。
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。
(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。
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：
⑴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；
⑵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
1、环形开挖进尺宜为，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。
5交叉中隔壁法（CRD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“CenterDiaphragm”的简称，而CRD法则是“CrossDiaphragm”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。
6、双侧壁导坑法
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。
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。
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：
⑴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；
⑵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
1、环形开挖进尺宜为，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%
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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。
5交叉中隔壁法（CRD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“CenterDiaphragm”的简称，而CRD法则是“CrossDiaphragm”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。
6、双侧壁导坑法
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。
