原位改扩建隧道IV级围岩全断面开挖施工工法(2)

4.3 全断面开挖法全断面开挖法是按设计断面将隧道一次开挖成型，再施作支护和衬砌的隧道开挖方法，一般适用于地质条件较好的Ⅰ～Ⅱ级围岩，也可用在单线铁路隧道Ⅲ级围岩地段。

4.3.1全断面开挖法施工工序流程图隧道全断面开挖施工工序流程见图13。

图13 全断面法施工工艺流程图4.3.2全断面开挖法施工控制要点(1)配备钻孔台车或多功能台架及高效率装运机械设备，缩短循环作业时间，合理采用平行交叉作业工序，提高施工进度。

(2)利用深孔爆破增加循环进尺，控制周边眼间距及角度改善光面爆破效果，减少超欠挖。

(3)及时施做初期支护，围岩条件变化时及时调整施工方法。

(4)有条件时采用导洞超前的开挖方法，合理组织施工保证隧道施工安全。

(5)二次衬砌及时施作，I～Ⅱ级围岩距掌子面距离≤200m，Ⅲ级围岩≤120m。

5. 综合超前地质预测预报本线隧道地质情况复杂，存在弱膨胀土地质、部分隧道洞身穿越岩溶发育段、岩石隧道破碎带等不良地质，需结合施工地质工作予以查明。

为此，要求针对本线隧道与辅助坑道设置的具体情况，开展综合超前地质预测预报，成立专业的超前地质预报室，由总工程师负责，配置物探、水文、地质、试验专业工程师并配备先进的预测、预报设备和仪器，并将综合超前地质预测预报纳入施工工序。

尤其是岩石隧道存在破碎带时，必须提前做好超前地质预报工作，确保隧道安全通过。

针对隧道具体的工程特点，采用地貌、地质调查与地质推理相结合的方法，进行定性预测。

具体采取的措施有：对开挖全过程进行综合预测、预报，方法有地质素描法(常规地质法)、超前探孔近距离预报、超前导洞预报、LDS－1A陆地声纳仪预报、地质雷达中短期预报、TSP长期预测预报、红外线探水及前兆法预报等。

施工中应该将几种预报手段综合运用，取长补短，相互补充和印证。

综合监测结果，及时提出对不良地质的处理措施，以降低施工风险，确保工程质量和运营安全。

超前地质预报若发现前方地质情况与设计不符时要及时通知设计单位到现场核实，以便及时采取有效的设计变更方案。

全断面开挖法
概念：
全断面开挖法又称全断面掘进法。

按巷（隧）道设计开挖断面，一次开挖到位的施工方法。

其开挖方式主要有三种：即新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。

适用条件：
采用全断面一次开挖成形的施工方法。

主要应用于客运专线双线全断面法隧道Ⅰ、Ⅱ级围岩和斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩的施工，循环进尺宜控制在3～4.0m。

对于Ⅳ级硬岩地层，在采取超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施加固后，也可采用全断面法施工，但应根据具体围岩情况适当缩短开挖进尺。

特点：
优点：
（1）工序少，相互干扰相对减少，便于施工组织的管理。

（2）全断面开挖有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度。

（3）全断面一次成型，对围岩的扰动次数减少，对隧道的围岩稳定有利。

缺点：
（1）由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大．
施工工序：
全断面掘进配合光面爆破，根据钻孔设备及技术条件、隧道围岩状况，确定Ⅱ级围岩每循环进尺为3.0m。

施工工艺流程：超前地质预报→测量放线→钻孔→装药起爆→通风排烟→清危排险→出碴→初喷→锚喷支护→进入下一循环。

开 始
施工准备（含超前地质预报）
爆 破 设 计
测 量 放 线
钻孔台车（架）就位
钻 眼
装 药爆 破
通 风
围岩初喷混凝土
拱 墙 支 护
开挖断面检查及爆破效果评价
出 碴
结 束
信
息
反馈
良
差图1全断面法施工工艺流程图。

在当前隧道施工实践中，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。

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。

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。

3.隧道洞身开挖施工工艺3.1全断面开挖方法按设计将整个开挖断面采用一次性开挖成形（主要是爆破或机械开挖）、初期支护一次到位，再施作衬砌的施工方法叫全断面开挖法。

3.1.1 适用范围全断面法主要适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩；当断面在50m2以下，隧道又处于Ⅳ级围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在进行局部注浆等辅助施工加固地层后，也可采用全断面法施工，但在第四纪地层中时，断面面积一般在20m2以下，施工中仍需特别注意。

山岭隧道及小断面城市地下电力、热力、电信等管道多用此法。

图3.1.1 隧道全断面开挖图（1）优点①可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成；②全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，防水处理简单，且工序少，便于施工组织和管理。

（2）缺点①对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力；②由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大；③当采用钻爆法开挖时，每次深孔爆破震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计和严格的控制爆破作业。

3.1.2 施工工艺流程图3.1.2：全断面施工工艺流程图3.1.3 施工工艺（1）施工准备①施工供风施工供风应按照工程特点、工区划分、工区承担施工长度及同时作业面个数，根据每个工区洞内用风量的大小，独立设置供风系统。

同时在计算各供风参数时，应考虑供风过程中风量、风压的损失，计算配置空压机型号和数量。

根据计算采用管径适合的钢管，钢管节间法兰盘接头采用石棉衬垫，保证接头严密，不漏风，管路前端至工作面保持30m的距离，钢管与分风器采用φ50mm的高压软管连接，分风器与凿岩机采用φ25mm的软管进行连接，保证工作面风动凿岩机风压在0.5MPa以上。

②施工供水施工用水尽量在工程位置附近选择水源，以缩短供水线路，并取水样进行水质鉴定，使用符合标准的工程用水，从水源处利用供水主管接至各施工工区，主管钢管接头之间采用法兰盘进行连接，进入工作面以后，采用φ50mm的高压胶管接至各分水器，并保证工作面凿岩机需用水压。

隧道全断面法施工工艺1、全断面法施工工艺全断面开挖是一次开挖成形的施工工艺，全断面开挖施工工艺循环进尺必须根据隧道断面、围岩地质条件、机械设备能力、爆破振动限制、循环作业时间等情况合理确定。

⑴全断面法施工工艺流程见图1⑵工艺主要说明及要求适用范围：适用于铁路客运专线隧道的Ⅰ～Ⅱ级围岩地段，Ⅲ级围岩单线隧道、Ⅲ级围岩双线隧道采取了有效的预加固措施后，亦可采用全断面开挖施工工艺。

作业内容：施工测量、多功能台架就位、钻孔、装药、起爆、通风、出碴、支护。

本标段在Ⅱ级围岩地段采用多功能台架凿岩机钻孔，进行全断面开挖。

用XG951C侧式装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场，锚杆台车进行全断面锚杆安装、钢筋网挂设和喷混凝土施工。

钻爆采用光面爆破技术爆破，喷混凝土采用湿喷技术。

测量放线：测放中线、水平、所有炮眼位置；多功能台架就位钻孔爆破：多功能台架就位、全断面钻孔、装药、爆破；排烟：爆破后，利用通风机排除炮烟；出碴：用XG951C侧式装载机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；初期支护：采用混凝土湿喷机在素喷一层混凝土封闭围岩后，局部打设锚杆；初期支护完毕，进入下一开挖循环。

⑶施工特点开挖断面与作业空间大，干扰小；有条件充分使用机械，减少人力；工序少、便于施工组织与施工管理，改善劳动条件；开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。

图1全断面法施工工艺流程图2、台阶法施工工艺台阶开挖是先开挖上半断面，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工艺。

⑴台阶法施工工艺流程图见图2⑵工艺主要说明及要求台阶长度必须根据隧道断面跨度、围岩地质条件、初期支护形成闭合断面的时间要求、上部施工所需空间大小等因素来确定。

适用范围：铁路客运单线、双线隧道Ⅲ～Ⅳ级围岩地段，Ⅴ级围岩隧道在采用了有效的预加固措施后亦可采用台阶法施工。

作业内容：施工测量、多功能台架就位、钻孔、装药、起爆、通风、出碴、支护。

在本标段的Ⅲ～Ⅳ级围岩地段采用台阶法开挖，在每一开挖循环中，利用风动凿岩机钻孔；出碴时，用挖装机装碴，自卸汽车运输至弃碴场；上下台阶均采用风动凿岩机钻孔，人工安装锚杆及钢筋网挂设和喷混凝土施工。

Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖可行性研究摘要：在Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖施工过程中，要想提高施工的有效性和施工的整体质量，就要掌握正确的施工方法。

不但要了解Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖的特点和施工难度，同时还要对具体的施工方法进行探讨。

在此基础上总结Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖施工特点，并做出有效的安排，选择有针对性的施工工艺，保证Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖施工能够取得积极效果。

因此，对Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖可行性进行研究并结合实际施工案例进行研究是十分必要的。

关键词：Ⅳ级围岩；大进尺；全断面开挖一、前言在Ⅳ级围岩开挖施工过程中，由于围岩等级较高，施工难度较大，在具体的施工中对施工工艺和施工方法有较高的要求。

结合当前Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖施工实际，选对施工工艺和施工方法，是提高Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖施工效果的关键。

为此，我们应结合Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖施工实际，重点讨论Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖的施工方法及施工工艺，并对施工过程中的技术、质量和安全标准进行探讨，保证Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖取得积极效果。

二、Ⅳ级围岩大进尺下全断面开挖的主要施工方法全断面开挖法又称全断面掘进法。

按巷（隧）道设计开挖断面，一次开挖到位的施工方法。

其开挖方式主要有三种：即新奥地利全断面开挖法、护板全断面开挖法和掘进机护板全断面开挖法。

采用全断面一次开挖成形的施工方法。

主要应用于客运专线双线全断面法隧道Ⅰ、Ⅱ级围岩和斜井Ⅱ、Ⅲ级围岩的施工，循环进尺宜控制在3～4.0m。

对于Ⅳ级硬岩地层，在采取超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施加固后，也可采用全断面法施工，但应根据具体围岩情况适当缩短开挖进尺。

优点：（1）工序少，相互干扰相对减少，便于施工组织的管理。

（2）全断面开挖有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度。

（3）全断面一次成型，对围岩的扰动次数减少，对隧道的围岩稳定有利。

缺点：（1）由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大．施工工序：全断面掘进配合光面爆破，根据钻孔设备及技术条件、隧道围岩状况，确定Ⅱ级围岩每循环进尺为3.0m。

隧道开挖方法及其施工技术要点分析作者：张旭来源：《城市建设理论研究》2013年第35期【摘要】为了更快地实现我国交通运输的高速化和重载化，就必须首先要加快基础设施建设的步伐，然后对隧道的建设采用正确的开挖方法，最后要在隧道施工的过程中把握好施工技术的要点。

只要做到了以上几点就一定能实现我国交通运输的高速化和重载化。

本文首先介绍了几种常见的隧道开挖方法，接着阐述了如何确定隧道工程实施前的准备工作以及工程实施的技术方案，最后从工程在我们建设当中的施工技术处理方面的情况进行了比较透彻的剖析。

希望对相关人士能够有所帮助。

【关键词】隧道开挖、工程施工方案、工程施工技术中图分类号：U45 文献标识码：A1、前言隧道施工中，开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。

隧道开挖常用的方法有全断面法、环形开挖留核心土法、台阶法、交叉中隔墙法和双侧壁导坑工法。

从工程造价和施工速度考虑，施工方法选择顺序应为：全断面法→正台阶法→交叉中隔墙法→双侧壁导坑法。

本文主要介绍了全断面法、环形开挖留核心土法和双侧壁导坑工法这三种开挖方法。

2、隧道施工的基本技术原则因为围岩是隧道的主要承载单元，所以要在施工中充分保护和爱护围岩。

避免过度破坏和损伤遗留围岩的强度，使暴露的围岩尽量保留既有的质量，是最重要最基本的原则。

为了充分发挥围岩的结构作用，应容许围岩有可控制的变形。

变形的控制主要是通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的。

3、隧道开挖的三种方法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。

全面开挖法适用于以下施工条件：一是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。

二是有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。

三是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1km，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。

2、环形开挖留核心土法环形开挖留核心土开挖法适用于以下施工条件：一是环形开挖进尺宜为0.5-1.0m，核心土面积应不小于整个断面面积的50%；二是围岩地质条件差，自稳时间短时，开挖前应按设计要求进行超前支护；三是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%。

隧道全断面开挖工艺在进行全断面开挖施工前，需要进行施工准备工作。

其中包括施工供风和施工供水两个方面。

施工供风需要根据工程特点、工区划分、工区承担施工长度及同时作业面个数等因素，独立设置供风系统。

同时，还需考虑供风过程中风量、风压的损失，计算配置空压机型号和数量。

施工供水则需要根据施工需要，配置适当的水源和水泵，保证施工过程中的用水需求。

全断面开挖法是一种将整个开挖断面采用一次性开挖成形、初期支护一次到位，再施作衬砌的施工方法。

该方法主要适用于Ⅰ～Ⅲ级围岩，但在断面面积较小且隧道处于Ⅳ级围岩地层时，也可采用此法施工。

全断面开挖法有减少开挖对围岩的扰动次数、有利于采用大型配套机械化作业、提高施工速度、防水处理简单、且工序少等优点。

但该方法对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力，且每循环工作量相对较大。

当采用钻爆法开挖时，每次深孔爆破震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计和严格的控制爆破作业。

全断面开挖法的施工工艺流程包括施工准备、测绘开挖断面轮廓、布置炮眼、钻眼、装药、爆破、通风排烟、找顶排险、出渣运输、装运机械就位、初期支护、表面处理、隐蔽检查、防排水系统施工、后二衬施工等环节。

在施工过程中，需进行地质超前预报和开挖质量检查，确保施工质量和安全。

在施工过程中，应尽量选择离工程位置较近的水源，以缩短供水线路，并对取水样进行水质鉴定，确保使用符合标准的工程用水。

从水源处利用供水主管接至各施工工区，主管钢管接头之间采用法兰盘进行连接。

进入工作面后，采用φ50mm的高压胶管接至各分水器，并确保工作面凿岩机需用水压。

施工用电应进行专项施工用电设计，并采用三级配电二级保护方式。

长大隧道采用利用10KV高压电缆进洞，变压以后引至各施工工区，变压器的容量采用500KVA。

同时，应考虑设置发电机作为后备电源，以确保洞内的正常施工。

高压电缆一般采用50mm²，线路按三相五线制进行布置，以满足动力设备及照明的需要。