山岭隧道施工技术

桥梁隧道Ｉ　ＢＲＩＤＧＥ＆ＴＵＮＮＥＬ■　

山岭隧道施工技术　

隧　篓　

根据其所在位置可分为山岭隧道、水下　

隧道和城市隧道三大类。为缩短距离和　

避免大坡道而从山岭或丘陵下穿越的称　

为山岭隧道：为穿越河流或海峡而从河　下或海底通过的称为水下隧道：为适应　

铁路通过大城市的需要而在城市地下穿　

越的称为城市隧道。这三类隧道中修建　最多的是山岭隧道。山岭隧道的施工方　

法分为以爆破为主导和以机械开挖为主　

导两种施工方法。本文主要阐述爆破为　

主导的施工方法。　

概述　

在钻爆施工方法中，人们习惯将　钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称　

为“传统的矿山法”，而将采用钻爆开　

挖加锚喷支护的施工方法称为“新奥　

法”。后者以喷射混凝土和锚杆作为主　要支护手段．通过监控量测控制围岩的　

变形．以便充分发挥围岩的自承能力．　

比传统的矿山法更符合地下工程实际　

在世界范围内得到了广泛应用。　

爆破为主导的施工方法　

钻爆法施工开挖常用的方法有全断　面法、台阶法、ＣＤ法、ＣＲＤ法、双侧壁　

导坑法。从工程造价和施工进度出发．施　

工方法选择顺序应为：全断面法一正台阶　

法一台阶设临时仰拱一ＣＤ法一ＣＲＤ法一　

双侧壁导坑法。从施工安全考虑，施工方　法选择顺序正好与此相反。　

全断面开挖法　

按照隧道设计轮廓线一次开挖成　

形的施工方法叫全断面开挖法（简称全　断面法）。该施工方法的特点是有较大　的作业空间．有利于大型机械化配套作　业以提高工程进度，且操作工序少．操　

作方法简单，施工干扰小．便于施工组　

织和管理。其缺点是由于开挖断面大．　

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，要求施工单位具有较强的开挖、出　

渣、运输及支护技术能力。　全断面开挖法的操作工序比较简　

单，主要有钻孔、爆破、出渣、支护　防水层铺设、衬砌和底板混凝土施工　

等。为了确保施工安全，保证工程质量　

和文明施工．使用全断面法进行隧道施　

工时，底板混凝土作业要尽量超前。　导洞超前扩挖法　导洞超前扩挖法．是指在隧道设计　

断面内的适当位置先开挖一条导洞，待导　

洞贯通（称为先通导洞法）或超前一定长　度（称为超前导洞法）后，进行地质调　

查、排水以及围岩改良等作业．再按设计　

断面进行扩挖、支护和其他作业的一种隧　

道施工方法．即先由爆破法开挖一个小导　

坑形成临空面．再使用钻爆法开挖。该法　在一些长大隧道施工中已取得了高速度、　

高质量、高效益的骄人成绩。　

导洞超前是为了提高开挖工作面　的自稳性，以及为地质预报、排水等目　

的而实施的。导洞超期的距离，从发挥　

机械效率出发．可取１０－３０ｍ，当大量　涌水时可延长到１ＯＯｍ。　

导洞超前扩挖法的优点有：开挖　工作面稳定性高，辅助工法规模小；有　

涌水的场合，导洞可以作为排水坑道　

可从导洞进行围岩补强。　

其缺点有　导坑和扩挖交互掘　进，施工干扰大：导洞需要通风；导洞　

支护要废除。　行唐县交通运输局　陈空军　

台阶法施工　所谓台阶法施工，就是为了控制　

围岩变形．而将结构断面分成上下两断　

面或几个作业面．分成两步或多步开挖　

的方法。　台阶法开挖的优点有：灵活多　变，适用性强。凡是软弱围岩地层，均　

可采用台阶法，是各种不用开挖方法中　

的基本方法，而当遇到地层变化时能及　

时变换成其他方法。具有足够的作业空　

间和较快的施工速度．台阶有利于开挖　面的稳定．尤其是上部开挖支护后，下　

部作业则较为安全。　

台阶法开挖的缺点是上下部作业　

相互干扰。施工中应注意下部作业时对　上部稳定性的影响和台阶法开挖增加围　

岩被扰动的次数等。上下台阶之间的距　

离，应能满足机具正常作业．并减少翻　

渣工作量。当顶部围岩破碎．施工支护　

需紧跟时，可适当延长台阶长度．减少　施工干扰。台阶不宜多分层，装渣机械　

应紧跟开挖面，以减少扒渣距离。　

分部开挖法　分部开挖法包括环形开挖预留核　心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔　

壁法等。　

环形开挖留核心土法，又称台阶分部开　挖法　

一般将断面分为环形拱部　上部　核心土、下部台阶等三部分。根据断面　

的大小，环形拱部又可分几块交替开　

挖。环形开挖进尺为０．５－１．Ｏｍ．不宜过　

长。上部核心和下台阶的距离．一般为　１倍隧道洞跨。　

台阶分部开挖法的施工作业顺序为：　

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　次支护保护下　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　所以施工中不设或　

少设锚杆。　

在台阶分部开挖法中．因为上部　

留有核心土支挡着开挖面，而且能迅速　及时建造拱部初次支护．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保护下进行　

的，施工安全性好。这种方法适用于一　

般土质或易坍塌的软弱围岩中。　

台阶分部开挖法的主要优点是：　

与超短台阶法相比　台阶长度可以加　长．减少上下台阶施工干扰　而与下述　

的侧壁导坑法相比　施工机械化程度较　

高，施工速度可加快。　

单侧壁导坑法　单侧壁导坑法一般将断面分成三　

块：侧壁导坑、上台阶、下台阶。侧壁　

导坑宽度不宜超过０．５倍洞跨，高度以　

到起拱线为宜。导坑与台阶的距离没有　

硬性规定，一般以施工互不干扰为原　

则。由于单侧壁导坑法将断面横向分成　３块或４块．每步开挖的宽度较小　而且　

封闭型的导坑初期支护承载能力大．所　以单侧壁导坑法适用于断面跨度大．地　

表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。　

单侧壁导坑法的施工作业顺序为：　①开挖侧壁导坑．并进行初次支　

护（锚杆加钢筋网、或锚杆加钢支撑、　或钢支撑，喷射混凝土）．应尽快使导　

坑的初次支护闭合；　

②开挖上台阶．进行拱部初次支　护．使其一侧支承在导坑的初次支护　

上，另一侧支承在下台阶上　③开挖下台阶，进行另一侧边墙　

的初次支护，并尽快建造底部初次支　

护．使全断面闭合　

④拆除导坑临空部分的初次支护；　

⑤建造内层衬砌。　双侧壁导坑法　双侧壁导坑法，又称眼镜工法。　

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．　

双侧壁导坑法一般将断面分成四　

块：左右侧壁导坑．上部核心土．下台　

阶。导坑尺寸拟定的原则同前，但宽度　不宜超过断面最大跨度的１，３。左、右　

侧导坑错开的距离．应根据开挖一侧导　

坑所引起的围岩应力重新分布的影响不　

致波及另一侧已成导坑的原则确定。　

双侧壁导坑法主要适用于围岩较　差（单线隧道Ｖ、ＶＩ级围岩　或双线隧　

道ＩＶ、Ｖ、ＶＩ级围岩．或地下水为渗水　

或股水的情况）、开挖断面很大的大断　

面隧道，如三车道高速公路隧道等。该　法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，　

为了稳定开挖工作面　经常和超前预注　

浆等辅助施工措施配合使用。　

双侧壁导坑法施工作业顺序为：　开挖一侧导坑，并及时地将其初　

次支护闭合。相隔适当距离后开挖另一　

侧导坑　并建造初次支护。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。开挖下台　

阶，建造底部的初次支护，使初次支护　

全断面闭合，拆除导坑临空部分的初次　

支护。建造内层衬砌。　双侧壁导坑法虽然开挖断面分块　

多，扰动大．初次支护断面闭合的时间　

长，但每个分块都是在开挖后立即各自进　

行闭合的，所以在施工过程中变形甚微。　双侧壁导坑法施工安全，但速度　

较慢　成本较高。　

中洞法　

中洞法采用先施作隧道中墙混凝　土．后开挖两侧的施工方法。　

中洞法施工要求：中洞法开挖高　

度应大于中墙高度１ｍ，开挖宽度应大　

干５ｍ　中洞开挖长度根据隧道长度、　宽度以及地质情况综合考虑，一般为　

５０—８０ｍ；中洞开挖后应及时施作初期　支护，再分段灌注中墙混凝土　在中墙　

混凝土达到设计强度后方可拆模，并进　

行临时横向支撑。　

中洞法适用于双连拱隧道。　

中隔壁法（ＣＤ）　中隔墙开挖时，应沿一侧自上而　

下分为二或三部进行，每开挖一步均应　

及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中　

隔墙．底部应设临时仰拱　中隔壁强依　次分步联结而成，之后再开挖中隔墙的　

另一侧，分步次数及支护形式与先开挖　

的一侧相同。　

中隔壁法适用于Ｖ—ＶＩ级围岩的大跨　度浅埋隧道．如三车道高速公路隧道。　

各部开挖时．周边轮廓尽量圆　

顺．减小应力集中，各部的底部高程应　

与钢架接头处一致；每一部的开挖高　度约为３．５ｍ；后一侧开挖应全断面及　

时封闭　左右两侧纵向间距一般为３０－　

５０ｍ：中隔壁设置为弧形或圆弧形。　

交叉中隔壁法（ＣＲＤ）　采用自上而下分为二至三步开挖　

中隔墙的一侧，并及时支护．待完成　

１—２部后．即开始另一侧１—２部开挖及支　护．形成左右两侧开挖及支护相互交叉　

的情形。　交叉中隔壁法适用于大跨度隧道　

ＩＶ、Ｖ、ＶＩ级围岩和浅埋隧道。　中隔壁法和交叉中隔壁法的区别　

在于前者先施工左侧上、下断面．再　

施工右上、右下断面．后者先施工左　上、右上断面．再施工左下、右下断　

面。前者没有临时仰拱，后者有临时仰　

拱。相比于中隔壁法，交叉中隔壁法更　

适合围岩级别更差的隧道．因为采用　ＣＲＤ法施工可以施作临时仰拱，更好　

的控制围岩收敛，保证施工安全。　

山岭隧道施工应引起高度重视，　

坚持预防为主．充分利用高新技术手　

段，为提高山岭隧道技术水平提供技术　

保障。　

２０１４年第２０期（　月　）《交通世界》工程・技术１　

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