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1、影響大型地下洞室開挖的一些關鍵因素及其機理探析【摘?！看笮偷叵露词业拈_挖過程是一個非常復雜的系統(tǒng)工程,它受到工程所處口然條件、施T技術水平及相應機械設備配置、通道條件、洞室空間結構形式、支護形式、施工安全、施工質量、環(huán)境控制等多重因素影響，且這些因素有時并不獨立存在，而是相互影響，相互制約的，這在?定程度上增加了地下洞室開挖的難度，使不同大小及類型的地下空間在開挖方法及程序的制定上有著很大的不確定性，可以說“地下建筑沒有一個通用的、定型不變的施工方法”。但是，這并不意味著地下洞室的開挖就完全沒有規(guī)律可循了，如果我們掌握了其主要
2、的影響因素，并且弄清這些因素之間相互的因果和制約關系，那么在施工程序擬定的過程中就能從總體上把握開挖涉及到的多方面問題，做到考慮周全，但又主次分明。【關鍵詞】地下洞室；施工順序；應力狀態(tài)；圍巖穩(wěn)定性；爆破震動；支護體系0引言盡管國內在大型地下洞室的開挖方面積累了豐富的施丁經驗，而口也作了一定的理論和試驗研究，但是對于大型地下洞室施工程序的選擇和開挖方法的確定仍處于一種經驗和半經驗的狀態(tài)。在使用了現(xiàn)代化施工機械的情況下，對于大型地下洞室的開挖缺乏比較全面的研究。1斷面尺寸及體形特征在圍巖穩(wěn)定性較好的情況下，洞室斷面形式及大小對洞
3、室開挖方法的影響是顯著的，當施工機械和技術裝備一定吋，對于斷面尺寸比較小的隧洞，可以采用全斷面掘進，但對于跨度和高度比較大的洞室，則有可能只能采用分部開挖法?！端姷叵麻_挖工程施工技術規(guī)范》屮根據(jù)隧洞及洞室斷面大小將其分為四類：(1)小斷面：面積小于20m2或跨度小于4.5m；(2)中斷面：面積為20-50m2或跨度為4.5-7.5m；(3)大斷面：面積為50-120m2或跨度為7.5-12m；(4)特大斷面：面積大于120m2或跨度大于12m。實際施工屮，因根據(jù)洞室的形狀特征及斷面尺寸采用合適的開挖方法。在使用現(xiàn)代化的施
4、工設備以后，大斷面隧洞開挖較多的使用了全斷面方法，全斷面開挖的最大斷面達到了12X7.5m2,而對特大斷面洞室，臺階法成為優(yōu)先考慮的方案，臺階法開挖的最大斷面為21.2X25.4m2。針對圍巖地質條件比較好的隧洞，由表屮對比可以得出如下結論：(1)相對于同等大小的城門洞形隧洞，圓形隧洞基本上都沒有采取全斷面開挖，較多的使用了臺階分層開挖，而且在上半部分采用了導洞超前的方法，這樣不僅有利于上部后續(xù)的支護作業(yè)，而且使隧洞一次開挖后的底面是平面，較好的解決了隧洞必須作為施工通道的問題；(1)在使用三臂鑿巖臺車的情況下，對城門洞形隧洞
5、，高度和跨度成為考慮施工方法的一個重耍依據(jù)：高度和跨度均小于10m的隧洞，優(yōu)先考慮使用全斷面法；高度和跨度相當，且均在io-15m之間的隧洞，可以采用中下導洞超前全斷面開挖法；高跨比大于1,且高度在10-15m之間的隧洞，使用臺階法比較適合；高度大于15m的特大斷面隧洞，則必須使用臺階法開挖，且上層開挖要考慮導洞超前；另外，高跨比比較小，即矮寬型的隧洞，可以使用中導洞超前、兩側擴挖的方法（側臺階法），這點對于臺階法分層后的上層仍然適用。使用臺階法開挖的洞室下層基本上都采用豎直孔梯段爆破，不僅加快了開挖速度，而且使爆破效率提高，
6、降低了工程成本。對于屬于超大斷面的地下廠房，一般采用臺階法分層開挖，施工中首先確定合理的分層方案，然后大體上遵循自上而下的順序逐級開挖。廠房上部頂拱的開挖利用鑿巖臺不鉆孔，周邊光面爆破，因為廠房跨度大，所以施工中采用導洞（中導洞或者兩側導洞）超前的方式；廠房中部開挖則利用液壓鉆或潛孔鉆鉆大孔徑豎直孔，梯段爆破開挖，這樣對以大大提高爆破效率，同時為了減輕爆破震動對巖錨梁及邊墻的影響，一般會釆取邊墻預裂或者預留保護層等措施；廠房下部則主要利用引水隧洞和尾水洞作為施T通道，開挖仍以臺階爆破為主，但由于廠房下部機坑結構復雜，所以可能會
7、采用不同的鉆爆方式。另外，洞室的長度也是洞室開挖時必須考慮的一個因素，當洞室較短時，使用綜合開挖方法（水平孔加豎直孔）是不經濟的。在小灣、三板溪地下廠房的母線洞開挖中，雖然采用了臺階法開挖，但是臺階下部仍然使用鑿巖臺車鉆孔，節(jié)省了機械轉場時間，使整個開挖過程變得簡單。2圍巖穩(wěn)定因索想達到快速掘進的冃的，洞室開挖中首先必須保證圍巖的穩(wěn)定，如果施工中由于開挖體整體或局部失穩(wěn)，發(fā)生塌方、掉頂?shù)仁鹿剩粌H威脅到工程和人員設備的安全，而且會增加工程成本，耽誤工期，影響整個工程的進度。大型地下洞室斷面尺寸大，而且相互之間空間關系復雜，在施
8、工中必須充分考慮到影響圍巖穩(wěn)定的各方面因素。在施工機械設備和技術水平一定的條件下，保證洞室圍巖穩(wěn)定成為選定合理的施工方法和施工程序的一個重要依據(jù)。3施工機械3.1施工機械對總體施工方案的影響地下洞室開挖過程中所使用的施工機械對總體方案的影響巨大，有時甚至是決定性的。現(xiàn)代化施工
