公路隧道洞口淺埋段開(kāi)挖工法探析

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1、公路隧道洞口淺埋段開(kāi)挖工法探析　　摘要：對(duì)公路隧道洞口淺埋段常用的開(kāi)挖工法進(jìn)行了歸納分類(lèi)并分別對(duì)其進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹和分析，同時(shí)對(duì)洞口淺埋段各常用開(kāi)挖工法的綜合適用條件進(jìn)行了分析總結(jié)，最后對(duì)開(kāi)挖工法的綜合比選提出了建議。關(guān)鍵詞：公路隧道；洞口；淺埋段；開(kāi)挖工法中圖分類(lèi)號(hào)：U45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A1引言我國(guó)山地、丘陵和高原面積約占國(guó)土總面積的69%，改革開(kāi)放以來(lái)特別是20世紀(jì)末以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，公路交通建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，技術(shù)達(dá)到新的水平，我國(guó)公路隧道發(fā)展速度急劇加快。近五年來(lái)，我國(guó)公路隧道的通車(chē)?yán)锍桃云骄?/p>

2、每年700公里的速度在迅速增長(zhǎng)[1]。在公路隧道的建設(shè)過(guò)程中，洞口地段是公路隧道的最重要組成部分。公路隧道洞口段一般埋深小覆蓋層薄、圍巖地質(zhì)條件差，施工難度大，開(kāi)挖中經(jīng)常會(huì)發(fā)生圍巖大變形、地表沉陷甚至坍塌、冒頂?shù)惹闆r。因此洞口淺埋段開(kāi)挖工法的選擇不僅決定隧道進(jìn)洞成功與否，而且嚴(yán)重影響工程的進(jìn)度和施工安全，因而科學(xué)合理的選擇公路隧道洞口淺埋段的開(kāi)挖工法十分重要。2洞口淺埋段適用的開(kāi)挖工法6公路隧道的開(kāi)挖掘進(jìn)方法主要有機(jī)械掘進(jìn)法和新奧法（鉆爆法）。機(jī)械掘進(jìn)法開(kāi)挖主要有TBM和盾構(gòu)法；新奧法開(kāi)挖主要有：全斷面法、臺(tái)階

3、法、環(huán)形開(kāi)挖留核心土法、中隔壁法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法及中洞法等。而對(duì)于公路隧道洞口淺埋段，常用的開(kāi)挖工法有：臺(tái)階法、環(huán)形開(kāi)挖留核心土法、中隔壁法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法，下面將分別介紹該四種開(kāi)挖方法。（1）臺(tái)階法。臺(tái)階法開(kāi)挖是公路隧道開(kāi)挖施工中最常用的方法。臺(tái)階法開(kāi)挖是將隧道掌子面分為兩次或三次開(kāi)挖成型，首先對(duì)上部臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖一定距離，并及時(shí)對(duì)上臺(tái)階進(jìn)行初期支護(hù)。再開(kāi)挖下部臺(tái)階并及時(shí)施作下臺(tái)階初期支護(hù)，從而形成上下臺(tái)階同時(shí)作業(yè)的工作面，保證施工安全的前提下一定程度上提高了施工進(jìn)度。需要指出的是，下臺(tái)階的開(kāi)挖是有時(shí)間要求的，一般

4、要在上臺(tái)階初期支護(hù)噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上才能開(kāi)始開(kāi)挖，若隧道圍巖不穩(wěn)定，上臺(tái)階施作鋼支撐時(shí)，應(yīng)采用施作鎖腳錨桿或擴(kuò)大拱腳等措施控制圍巖變形。采用臺(tái)階法開(kāi)挖時(shí)應(yīng)根據(jù)圍巖條件、支護(hù)封閉時(shí)間及施工設(shè)備施工所需空間等合理確定臺(tái)階長(zhǎng)度，對(duì)于Ⅳ,Ⅴ級(jí)圍巖其臺(tái)階長(zhǎng)度一般為3-5m左右，不宜超過(guò)開(kāi)挖1倍洞徑為宜。臺(tái)階高度應(yīng)根據(jù)斷面大小、地質(zhì)情況和施工機(jī)械等情況確定，上臺(tái)階高度一般宜在2-2.5m左右。6（2）環(huán)形開(kāi)挖留核心土法。環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法是先進(jìn)行上部環(huán)形導(dǎo)坑開(kāi)挖，并及時(shí)施作初期支護(hù)。然后開(kāi)挖下部?jī)蓚?cè)邊墻

5、并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)后再開(kāi)挖中部核心土，從而完成上部臺(tái)階的開(kāi)挖。最后再進(jìn)行下部臺(tái)階的開(kāi)挖并及時(shí)施作初期支護(hù)。需要指出的是，一般情況下公路隧道洞口淺埋段圍巖的性狀及穩(wěn)定性差，采用留核心土法開(kāi)挖時(shí)強(qiáng)調(diào)的是以安全為主，開(kāi)挖單個(gè)循環(huán)進(jìn)尺控制在0.5-1.0m左右為宜，并且在開(kāi)挖后及時(shí)施作初期支護(hù)、仰拱超前澆筑和隧道二次襯砌從而對(duì)隧道洞口段予以加固。開(kāi)挖過(guò)程全斷面初期支護(hù)距拱部完成的掌子面距離不宜超過(guò)30m，當(dāng)圍巖地質(zhì)條件非常差時(shí)可采用超前大管棚或是超前小導(dǎo)管給予掌子面預(yù)加固，且各開(kāi)挖工作面宜錯(cuò)開(kāi)3-5m，以減少隧道圍巖壓

6、力的急劇釋放，發(fā)揮作業(yè)面對(duì)圍巖壓力重新分布的限制作用。（3）中隔壁法（CD法）和交叉中隔壁法（CRD法）。該二種開(kāi)挖工法基本相似，都是將隧道斷面分為左右兩大部分進(jìn)行開(kāi)挖，并先在隧道斷面一側(cè)分層開(kāi)挖并及時(shí)施作初期支護(hù)，待該側(cè)初期支護(hù)形成且噴射混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)再按同樣施工工藝和順序開(kāi)挖隧道6斷面的另一側(cè)[2]。交叉中隔壁法（CRD法）較中隔壁法（CD法）在初期支護(hù)上更為加強(qiáng)，開(kāi)挖完每一層后要需要施作臨時(shí)仰拱以形成臨時(shí)閉合支護(hù)拱圈，適宜于圍巖地質(zhì)條件極差的洞口淺埋地段。因此CRD法較CD法主要多了

7、需施作臨時(shí)仰拱這個(gè)施工環(huán)節(jié)。采用CRD法和CD法開(kāi)挖圍巖時(shí)隧道斷面各部周邊輪廓盡量圓順，以減小應(yīng)力集中，且當(dāng)最后一部開(kāi)挖結(jié)束后必須及時(shí)完成全斷面的支護(hù)閉合圈。左右兩側(cè)開(kāi)挖斷面拉開(kāi)距離不宜大于15m，中隔壁宜設(shè)置成弧形。澆筑隧道二襯前拆除中隔壁時(shí)務(wù)必要加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，一次拆穿長(zhǎng)度不宜超過(guò)15m。（4）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法是先開(kāi)挖隧道左右兩側(cè)導(dǎo)坑，并及時(shí)施作導(dǎo)坑四周初期支護(hù)，然后再根據(jù)圍巖地質(zhì)條件、斷面大小對(duì)中部剩余部分采用上下二臺(tái)階（最常用）或是上中下三臺(tái)階法開(kāi)挖。采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖工法時(shí)，左右導(dǎo)

8、坑應(yīng)近似成橢圓形，且導(dǎo)坑斷面寬度宜為整個(gè)斷面的1/3。同時(shí)各部開(kāi)挖應(yīng)錯(cuò)開(kāi)一定的距離，一般兩側(cè)導(dǎo)坑超前中部10-20m左右。臨時(shí)支護(hù)的拆除過(guò)程中要加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，且一次拆除長(zhǎng)度不宜超過(guò)15m。由于采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖方法的一般都是自穩(wěn)能力較差的Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖[3]，故施加初期支護(hù)后經(jīng)監(jiān)控量測(cè)且變形趨于穩(wěn)定并在允許范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)及時(shí)施作隧道二次襯砌。3各種開(kāi)挖工法的綜合應(yīng)用6經(jīng)過(guò)大量的工程實(shí)踐表明