隧道开挖要求精选(九篇)

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第1篇：隧道开挖要求范文

关键词：黄土山岭隧道 隧道开挖 洞身开挖

中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0094-02

BLTJ-14标段全长15.897 km，起讫里程DK1 012+435.5～DK1 028+332。包括隧道2座、斜井5座、横洞2座、桥梁1座、无砟轨道31.8 km。正线隧道：共有2座，均为单洞双线隧道，总长15 817.4 m，其长隧道1座为古城岭隧道，长度为10

364.6 m，长隧道1座为兰山隧道，长度为5 452.8 m。

1 工程地质特点

该工程地处陇西黄土高原西北部，地面高程1 704～1 897 m，沿线地形起伏较大，位于黄土高原梁峁，沟壑纵横区。黄土梁峁区顶部及山坡上为第四系上更新统风积砂质黄土覆盖，沟谷中分布有第四系全新统冲积黄土、洪积圆砾土和上更新统冲、洪积砂质黄土及粗圆砾土，沟心多为第四系碎石类土层，局部第三系底层出露，洞身主要为冲积砂质黄土及第三系泥岩夹砂岩及砾岩，局部为碎石类土。地处陇西系内旋褶带，构造相对简单。晚第三纪以来，区内新构造运动较为活跃，表现为河谷阶地上升显著，现代河流侵蚀、下切明显，河谷两岸阶地发育，构成颇为典型的河谷阶地地貌，新构造运动在区内表现为差异性整体抬升运动，山地断块强烈隆升，盆地相对下沉，形成现今的地貌形态和格局。

2 工程难点分析

古城岭隧道出口及兰山隧道进口无进洞条件，同时还需要采取横洞进洞通过。同时大坪沟中桥两侧存在高差达到140 m的陡崖，这加大了临建规划难度，尤其是加大了场地布置以及施工便道难度。另外，该隧道还存在较多地质灾害风险，如自重湿陷性黄土、黄土陷穴等地质类型以及正线隧道多个工作面为反坡施工，主要的施工难点及重点如下。

（1）古城岭隧道洞身主要为湿陷性黄土不良地质，其Ⅴ级围岩3 434.6 m占33.1%，Ⅳ级围岩6 530 m占63.0%，造成隧道开挖难度大、风险高。在不良地质段进行隧道开挖施工是隧道施工难点。

（2）古城岭隧道出口濒临陡崖，场地布置以及临建规划难度较大，同时存在滑坡风险高，横洞进洞与洞口稳定的确保是该隧道工程施工的难点。

（3）环境保护要求高。工程处于黄土高原丘壑区，生态环境脆弱，为省级重点环境治理区及保护区，工程实施期间，环境保护与建设协调要求高，工程实施期间如何确保环境及生态安全是该隧道工程施工的重点和难点。

3 工程难点处理方案提出

结合上述所总结的该隧道施工难点可以表明，该隧道工程风险大、难度大。基于上述所提出的难点，该工程古城岭隧道出口无进洞条件，通过横洞进洞。正线隧道均为单洞双线断面，辅助坑道除古城岭隧道4#斜井为双车道断面外，其余横洞均为单车道+错车道断面。隧道的正线洞口均位于Ⅳ级自重湿陷性风积砂质黄土地层，需先进行洞顶黄土陷穴填筑、柱锤冲孔桩基底加固，三七灰土基础换填、明洞及管棚施工，以及桥隧相连的古城岭隧道出口洞顶抗滑桩施作，待上述工序施工完成后方可暗挖进洞。

鉴于辅助坑道及正线隧道均为黄土及软岩隧道，4#斜井及古城岭隧道出口横洞、古城岭后半座正线隧道为软岩隧道，穿越地层主要为泥岩，局部为泥岩夹砂岩、泥岩夹砾岩、砾岩，隧道采用松动爆破开挖。辅助坑道采用上、下台阶法开挖，同时鉴于正线隧道属于Ⅳ级围岩，经考虑隧道开挖施工选取三台阶法（图1），对于黄土隧道属于Ⅳ级围岩，隧道开挖施工选取三台阶七步法，针对于一般地段的Ⅴ级围岩隧道开挖，则开挖方法选取三台阶设临时横撑法。

4 处理技术实施

针对该工程隧道属于黄土山岭隧道，因此在整个隧道开挖施工过程中，应当对其采取超前探测，可通过采取物探技术方式实施。开挖施工方法主要采取机械开挖为主，人工开挖为辅。

4.1 隧道洞口开挖施工

针对于整个隧道洞口开挖，为了有效确保山坡的稳定性，应当避免雨季实施施工，同时在开挖施工前首先检查边、仰坡以上的山坡稳定，尤其是针对边、仰坡及早做好坡面防护，尽可能地减少破坏山体，另外在开挖施工全过程采取实施监测。

该隧道工程在进行开挖明洞、洞门施工前，为了能有效防止边坡落石等情况，先设置好洞口边、仰坡外的截、排水沟。开挖施工时装碴由装载机或挖掘机实施，运碴则由自卸汽车实施。开挖施工时严格按照设计图纸要求进行，对于开挖接近超前支护相应标高时，必须先采取超前支护处理。为了能有效保证边坡的稳定性，结合边坡地形稳定程度，坡面用锚杆、钢筋网、喷混凝土作为临时防护。边仰坡刷坡开挖采取自上而下进行，控制各层开挖高度为2～3 m范围内，各分层均采取锚杆网喷支护处理。

4.2 洞身工程施工

洞身开挖方法：Ⅳ级岩石地段采用三台阶法；Ⅴ级围岩采用三台阶并设临时横撑。隧道Ⅴ级围岩段采用三台阶法临时横撑法开挖，首先进行超前支护，进行上台阶开挖初期支护及横向支撑施工阶开挖阶支护及横向支撑施工下台阶开挖边墙及底部支护仰拱浇注临时横向支撑拆除拱墙二衬。三台阶临时仰拱开挖法施工工序图如图2所示。开挖过程采用弱爆破或松动爆破时，严格按照爆破设计进行，并不断进行优化。特别要注意断面交界处的超欠挖和成形控制是重点。量测必须及时紧跟，及时分析反馈，指导安全施工。

三台阶法开挖工序为：第1步：开挖①部台阶，同时每循环进尺一次，均应做好超前支护。做好上台阶洞身结构初期支护；第2步：上台阶施工适当距离后，开挖②部台阶，并进行阶初期支护；第3步：阶施工适当距离后，开挖③部台阶，并进行阶初期支护；第4步：开挖④步台阶，及时封闭初期支护，及时施作仰拱混凝土、填充混凝土，及早封闭成环。 台阶法开挖顺序图如图3所示。

4.3 爆理时注意事项

钻爆拟用松动爆破、机械配合、人工休整方式进行开挖。作业队根据每次爆破后的爆破效果，分析原因并及时修正爆破参数，提高爆破效果，改善技术经济指标。根据围岩地质情况及开挖断面尺寸，采用复式楔形掏槽。爆破器材选用乳化炸药，规格为Ф32药卷，雷管采用1～7段塑料导爆管非电毫秒雷管，电容式非电毫秒雷管激发器起爆。炮眼直径选用42 mm钻孔直径，采用电钻钻孔。炮眼深度根据有关设计资料及相关标准，上台阶进尺不超过1榀钢架间距（0.6 m），除掏槽眼外，其余眼均采用0.7 m深钻孔，掏槽眼为0.8 m；上断面炮眼布置采用掏槽眼+底板眼+周边眼的松动爆破方式。另外，采用复式楔形掏槽，设置3+2对掏槽眼，掏槽眼间距100 cm；周边眼距离开挖轮廓线10 cm，周边眼间距采用45 cm。

5 结语

文章结合黄土地质隧道施工实例，了解到该隧道施工过程中严格贯彻“弱爆破”的原则，同时施工中加强地质钻探，采用弱爆破开挖，减少对应力集中区的扰动，以及采用超前小导管预支护、支护及衬砌早成型，最终确保了该黄土隧道安全施工，为同类工程提供参考借鉴。

⒖嘉南

[1] 昝文博，赖金星，邱军领.四车道大跨度浅埋黄土隧道开挖方案数值分析[J].理工大学学报：自然科学版，2016（5）：39-41.

[2] 张永安.客运专线黄土隧道三台阶七步开挖技术及沉降控制[J].工程技术研究，2016（11）：81-82.

第2篇：隧道开挖要求范文

中图分类号：U45 文献标识码：A

施工方案

1.1、根据该隧道的围岩类别，围岩软弱、破碎，连拱施工工序多，工艺要求高的特点，选定“弱爆破、少扰动、早喷锚、紧封闭、勤测量”的施工方法，先进行导洞开挖，其后采取先右洞后左洞逐步推进的方式开挖，左洞比右洞掌子面滞后30m以上，时间相隔20天以上，从进口独头掘进，最终完成连拱开挖与衬砌。

1.2、导洞开挖，三导洞均采用台阶法半断面开挖，即双侧壁导洞，中导洞。导洞开挖步骤是：⑴中导洞上半断面开挖支护；⑵中导洞下半断面开挖支护；⑶中墙模注；⑷右侧导洞上半断面开挖支护；⑸右侧导洞下半断面开挖支护；⑹左侧导洞上半断面开挖支护；⑺左侧导洞下半断面开挖支护。

通过这7个步骤可以使三个导洞完成开挖与支护。工程转到下道工序右、左洞开挖。

1.3、右洞开挖步聚：⑴上弧导开挖;⑵初期支护;⑶拆除导洞临时支护;⑷开挖核心土;⑸仰拱砼浇筑;⑹二次衬砌。左洞开挖步聚：⑺上弧导开挖；⑻初期支护；⑼拆除临时支护；⑽开挖核心土；⑾仰拱砼浇筑；⑿二次衬砌。

1.4、因围岩破碎在开挖之前，施作超前小导管并注浆，开挖均采用上下半断面短台阶法，台阶长度3－5m，随挖随喷射砼，采用钢拱格构及锚杆相结合的方法进行防护。

二、主要施工方法

2.1、中导洞开挖断面选择

中导洞开挖断面选择：满足模筑中墙砼及予埋件的最小空间要求，中导洞偏离中墙中线0.7m，考虑到出碴等因素，中洞宽为5m，高7m，台阶长5¬7m，拱圈半径2.5m。监时支护：在II类围岩地段设钢架间距1.0m，材料为16号工字钢及锚杆Φ22，与φ6钢筋网连接喷射20号砼14cm进行防护。III类围岩段根据实际情况取消钢拱架。用注浆锚杆长5.0m，间距80cm(用于顶部)。由于本隧道只有150m长，采用了先将中导洞贯通，然后倒退模筑中墙砼，这样施工比较方便。

2.2、侧壁导洞开挖断面选择

主要满足出碴运输初期支护作业的要求，开挖断面定为高7m，宽4m。侧壁导洞开挖断面竖向高度满足格构钢架安装(拱脚至拱腰长6.27m，半径6m)最小空间要求，横向宽度满足开挖运输最小空间要求，结构轮廓尽可能园顺。隧道中心一侧临时支护，用钢拱架支护，材料为16号工字钢，纵向间距1.00米，φ6钢筋网，φ22锚杆长3M间距60×80cm（环×纵）梅花形布置，喷射20号砼14cm，外侧为永久性初期支护。导洞开挖后按从里到外的工序进行。防护必须及时进行以免坍塌。支护同左右洞施工，采用装载机出碴，并作好通风防尘，排水等工作。

2.3、左右洞开挖

按照左右洞相互错开30m的施工方案进行。开挖确保施工安全和结构稳定。用台阶法开挖，台阶长3－5 m，采用光面爆破，按图示顺序为：①上弧导开挖；②初期防护。从里到外，防护顺序为：双层φ6钢筋网，间距15×15cm；20号工字钢拱架安装纵距50cm（III类围岩为钢格构纵间距1.2M）；安装φ100YAS排水半管，12cm厚预留变形量，TDT450土工布，1.0mm厚LDPE防水板，25cm厚喷射砼，最后，完成拱部防护，再进行下道工序。③拆除导洞临时支护。④核心土开挖出碴。装载机配合自卸翻斗车运输，然后转向抑拱砼浇筑、二次衬砌等工作，使开挖部分顺利完成。

2.4、钻爆作业

爆破技术参数为：根据围岩种类，每次进尺1.0m。掏槽眼深度1.2m，辅助眼深度1.0m。间距0.6m，排距0.8m，装药系数0.5，周边眼深度1.2m，间距0.45m，外倾0.15m，最小抵抗线0.5m，装药集中度0.15kg/m。

采用2#岩石炸药或岩石乳化炸药，雷管为非电毫秒雷管。施工中根据围岩实际情况和爆破效果及时调整爆破参数。

2.5、装碴运输，爆破后出碴，采用侧卸装载机装碴，自卸汽车运输。同时作好通风防尘等工作。

2.6、超前支护

本隧道超前支护设计为φ50小导管注浆，导管长4.5m。采用7655型凿岩机打眼，导管与衬砌面设5°仰角打入拱部围岩。导管环向间距为30cm，每打完一排导管后，灌注水泥砂浆。注浆压力2.0Mpa，孔口设止浆塞，超前小导管搭接长度大于1.0m。尾部焊接在钢拱架上。

2.7、初期支护

安装钢拱架，按设计每节6.27分节预先加工好，断面为15×15cm现场拼装，位置垂直隧道中线，拱架之间用Φ25纵向钢筋焊接牢固。喷射砼：在隧道净空尺寸符合要求的情况下，清除所有松动危石，用高压风，喷水冲洗岩面，然后采用喷浆机进行喷射砼作业。喷射时，喷嘴正对受喷面作均匀顺时针方向旋转，施转直径30cm。岩面有较大坑洼时，先喷凹处，然后找平。喷射距离控制在0.8－1.2m喷射角度90°。

2.8、锚杆施工关峡隧道采用Φ22mm锚杆，长度3.0m普通凿岩机打孔，孔位、孔径、孔深及布置均满足设计要求，使孔内注浆饱满。压力控制在1－1.5Mpa之间。

第3篇：隧道开挖要求范文

关键词：深基坑施工地铁盾构隧道影响

中图分类号：U231文献标识码： A

深基坑施工对地铁盾构隧道结构和运营有重大潜在影响，因此，必须在深基坑施工期间对地铁盾构隧道结构进行监控，防止由于深基坑施工导致隧道结构事故，影响列车运营安全。

一、关于深基坑施工要点分析

1.在降水施工过程中，必须先施工具有代表性的1-2口井进行抽水试验，校核水文地质设计参数后，方可进行其它降水井施工。管井施工应按规定进行施工与质量验收，实管、滤水管的长度及井管外侧回填料的高度应根据降水井的深度、地层结构及降水要求而定。管井抽水开泵后30min 取水样测试，其含砂量应小于1/50000，如抽水时间在3个月以上含砂量应小于1/100000。在降水维持运行阶段，应配合土方开挖和地下室施工时对抽排水量、地下水位、环境条件变化进行控制。

2.基坑工程施工过程中必须进行监测，制定切实可行的详细的监测方案，并通过监测数据指导基坑工程的施工全过程。

二、关于地铁盾构隧道的安全标准

在深基坑施工对地铁盾构隧道不造成破坏，采用的地铁隧道保护标准为:地铁结构设施绝对沉降量及水平位移量不大于20mm；隧道变形曲线的曲率半径不小于15000m；相对弯曲不大于 1 /2 500；收敛变形小于20mm；满足地铁盾构隧道设计自身预留径向沉降不超过50mm的控制标准。

三、关于实例分析

1.工程概况。金沙湖绿轴下沉式广场位于杭州下沙金沙湖北侧九沙大道和彩虹绿轴交叉口处，西临地铁1号线下沙西站，广场为月牙形。总面积为14580m2，其下为地铁1号线盾构区间上、下行线，坑底距盾构管片最小距离为3.17m，隧道外径6.2m，广场核心区上方为上跨下沉广场的大道连续钢箱梁桥(3m+22.5m+22.5m +3m)。广场平均开挖深度为5.3m，桥梁桩基承台开挖深度为6.8m，本工程土建部分于2011年12月完成，经后续1年的连续监测，各构筑物无变化。

2.周边环境及工程水文地质。场区建设期间，周围环境相对较好，其下为地铁1号线下沙西站―中心站盾构区间外。开挖土层主要有: 地铁盾构区间位于1层粉质砂土和1层砂质粉土。

3.围护和降排水设计。下沉广场周边按设计的景观缓坡式放坡，部分地段采用挂网锚喷，地铁盾构区间范围为本基坑的核心区，地基加固采用三轴搅拌桩满堂套打加固，剖面呈“门”字形 ，其中隧道两侧土体。灌注桩桩基分为 3类: 加固抗拔桩81根，桩长45.2m，布设在隧道两侧，共3排；结构抗拔桩45根；桥梁桩基24根,桩长 56.78m。地铁隧道内部加固措施，原拟采用型钢“米”字形加固，管片纵向采用型钢连接，法向采用增设锚杆注浆，应急情况下，隧道内堆载压重措施，因地铁铺轨和试车需要，同时也为今后在地铁运营情况下，地铁上部类似基坑工程设计施工提供经验的需要，隧道内部不作任何加固处理，对施工提出了较高要求。根据本场地地质水文情况、工程基坑开挖及基础底板结构施工要求，同时考虑地铁隧道的有效保护，采用自流深井降水，内放300UPVC 管，各管井间距在15-20m，分两种深度的降水井施工，非核心区共设83口，井深 16m，核心区设10口，井深 10m，基坑周边设400mm×400mm的排水沟。

4.施工方案

（1）隧道开挖分段分区数值模拟。取长度为 300m、高度为 150m 范围内的土体作为计算对象，建立ANSYS模型，隧道顶部开挖宽度按照34m考虑，模拟开挖后计算坑脚最大隆起量为9mm，已超出设定报警值，必须分区分段进行开挖。mm，已超出设定报警值，必须分区分段进行开挖，如图所示。

（2）开挖分区。根据地铁隧道保护和施工总体进度要求，施工开挖分两期进行，一期为广场隧道盾构穿越段即核心区土方开挖，该区域长53.4m宽 33.2m；二期为广场南、北两侧非核心区开挖。

（3）开挖分段分层跳槽。广场基底距离左线隧道管片顶最小距离为 3.17m，距离右线隧道管片顶的最小距离为4.33m，开挖深度为 5.3m，桥梁承台位置为5.95m；开挖依据“时空效应”理论，以及纵向分段、竖向分层、分步、对称的原则，结合数值模拟分析确定每次开挖的长度为 33.2m，宽度为 5．75-6.00m，分层开挖厚度不超过2m，开挖和底板钢筋绑扎混凝土浇筑时间不超过 24h。跳槽开挖顺序: 2(8)4(6)1(9)3(5,7)，如图所示。

（4）坑底及时压重加载核心区分段开挖及时浇筑垫层和底板混凝土后，为减少坑底回弹变形量，采取临时堆载措施，一方面降低卸荷水平，另一方面尽可能缩短卸荷后的暴露时间，堆载通常在底板混凝土具备一定强度后即可进行，加载也可在隧道内部进行，以适当平衡上部土体开挖的卸荷量。

5.工程监测。监测内容及监测数量如下: 坑外土移测斜孔13个，坑外地下水位观测孔34个，地表沉降观测点244个，管片沉降、收敛、水平位移观测218环，坑内利用管井水位观测点10个。隧道沉降、收敛报警值: 累计变形 8mm，连续3d的位移速率超过2mm /d。对隧道管片沉降、收敛、水平位移采用信息化法实时采集数据，根据实际施工监控，在三轴搅拌套打过程中，隧道管片最大累计位移为－6.7mm(下沉)，开挖施工完工后隧道管片最大累计位移为5.6mm (上 浮) ，隧道变形严格控制在要求的±10mm范围内。

四、关于深基坑施工对地铁盾构隧道的影响分析

1.盾构掘进对地面的影响，分析过程中采用了对应分层分块开挖的施工顺序进行分析，即:第一场地普查及修整。进一步查明管线的分布以及周边建筑的结构类型、基础形式和施工情况。场地地坪绝对标高应控制在设计要求范围内，局部高出此标高处应进行卸土、修整。第二施工深井，启动降水工作。分层分块大面积卸土至2 m标高，每层的开挖深度不得大于2m。第三施工围护桩和加固区域。要求先施工止水帷幕，再施工钻孔桩。工程桩已先行施工区域，加固体采用高压旋喷桩施工。第四围护桩达到设计强度且地下水位到位后，沿盾构线纵向基坑分块跳挖施工，每块的宽度不大于15m。每块的施工要求如下:分隔成的每块尺寸为 15m×90m，其中长边垂直盾构线；15m×90m的分块沿长边再次分层分块施工，挖土至-1m 标高；开挖盾构隧道以外区域土方，分层挖土至坑底后，立即进行加筋垫层施工；待盾构隧道以外区域加筋垫层达到设计强度后，分层分块开挖盾构隧道部位的土体直至坑底标高，立即进行加筋垫层的施工。按要求分层分块开挖剩余的土方，立即进行加筋垫层的施工。

2.基坑开挖引起的区间隧道侧向水平位移。在深基坑的施工过程中，对区间隧道纵向的影响范围，尤其是侧向水平位移的大小，将是施工和设计需要重点关注的对象。就基坑施工过程对隧道的影响程度而言，基坑开挖第一层和第二层时，隧道的侧向位移增速较缓慢，位移量值较小，因而对区间隧道的影响不大。随着基坑内部土体加固强度的提高，隧道水平侧移值逐渐减小，基坑内部土体的强度对隧道的水平侧移影响较为显著。

地铁盾构区间上方基坑开挖工程，坑底距隧道盾构区间距离小，开挖范围广，面积大，对地铁盾构区间影响范围大，采用“门”字形三轴搅拌桩全断面套打对土体进行加固的设计方式，结合分区分段跳槽开挖的施工方法，严格按照隧道管片位移信息化监测情况指导开挖施工，隧道变形可以控制在报警值范围内。

参考文献：

［1］詹剑青，刘添俊． 深基坑开挖对临近地铁隧道影响数值分析［J］． 科技广场，2011(5):179-181．

［2］李进军，王卫东 . 紧邻地铁区间隧道深基坑工程的设计和实践［J］. 铁道工程学报，2011，(11):104－111.

第4篇：隧道开挖要求范文

内容摘要：黄山至衢州高速公路浙江段衢州市境内隧道较多，B8合同段有五个隧道长为3.5KM。其中东头坞隧道、蕉坞隧道采用并行双线小净距隧道形式。 东头坞隧道长为161m，蕉坞隧道长590m。本工程主要位于浙皖中低山丘陵，地势陡峻，部分位于山间冲积盆地，地势较平坦。其中东头坞隧道主要穿越全-强风化泥岩，岩体呈碎裂状松散结构，节理裂隙发育-较发育。蕉坞隧道穿越全-微风化泥岩，其中强风化泥岩灰青色，层状构造，节理裂隙发育，裂隙面铁锰质渲染。根据隧道的围岩情况：东头坞、蕉坞隧道Ⅴ级围岩，拟采取正向单侧壁导坑开挖法施工。以工程实例对小净距隧道开挖方法、施工要点、支护等进行阐述，加强了对小净距隧道从设计到施工的理解。

1、小净距隧道开挖方法

对于东头坞、蕉坞隧道Ⅴ级围岩，采取正向单侧壁导坑开`挖法施工。

正向单侧壁导坑开挖、支护顺序图

⑵、施工要点

Ⅴ级围岩的开挖，上台阶采用人工与风镐配合开挖，下台阶采用机械开挖，用ZC3型电动侧卸式装载机装车，自卸车出碴，其开挖的工序为：

①右洞（后掘进洞）上台阶Ⅰ的开挖一般应落后于左洞下台阶Ⅰ的距离按设计要求为35-45m。当左洞（先掘进洞）出现围岩稳定性较差、监控量测数据收敛性不好情况时，右洞上台阶Ⅰ宜滞后于左洞下台阶Ⅱ进行。同理，此时右洞上台阶Ⅱ宜滞后于左洞二次衬砌完成后进行；

②侧壁临时支护拆除应在下台阶Ⅱ完成的同时进行，仰拱回填应尽早施作；

③左洞二次衬砌与右洞下台阶Ⅱ开挖面的合理距离应根据左洞下台阶Ⅱ开挖放炮震动情况作具体确定，一般为20-30m；

④右洞二次衬砌与右洞下台阶Ⅱ开挖面的合理距离应考虑放炮冲击和震动对衬砌的影响确定，一般为20-30m；

⑤在台阶施工拉开合理距离情况下，各台阶施工均可平行进行。

⑥施工中必须严格配合爆破震动测试和围岩变形测试等科研工作的开挖；

⑦中夹岩柱超前支护的打设角度可根据现场围岩状况和设计目的可在5-30度之间进行调整；

⑧在Ⅴ级围岩掌子面稳定性较好、施工机具和施工能力许可的条件下，单侧壁导坑的上台阶Ⅰ、下台阶Ⅱ（上台阶Ⅱ、下台阶Ⅱ）可合为一步进行开挖。

⑨如果掌子面稳定性差，单侧壁导坑分为两个台阶不能确保掌子面稳定，则可根据现场地质条件，将单侧壁的开挖、支护分为三或四台阶进行。

IV级围岩区段：隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于40m。后掘进洞宜采用侧壁导坑、拱部留核心土弧形开挖，先掘进洞采用台阶法施工。

III级围岩区段：隧道施工先掘进洞模筑衬砌应超前后掘进洞开挖工作面不小于30-35m。先掘进洞宜采用台阶法或全断面法开挖；后掘进洞开挖时，先在断面底部中心开挖一道宽2-3m、高4-5m的超前导洞，超前长度5m，然后采取光面爆破开挖剩余断面一次到位。

2.小净距隧道与正常分离式隧道比较有三个突出的特点：

A、左右隧道之间的间距较小（东头坞隧道左右线之间的最小间距为17.21m、蕉坞隧道左右线之间的最小间距为7.46 m（设计线至设计线）;B、隧道整体围岩较差（东头坞隧道与蕉坞隧道基本上是IV级、V级围岩）；C、隧道埋深较浅（东头坞隧道洞顶埋深最厚为48m，蕉坞隧道洞顶埋深最厚为52m）

因此，小净距隧道开挖时应按照“能挖不爆”的原则进行开挖，尽量使用挖掘机进行开挖，如果一定需要爆破时应严格遵循“短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则进行施工。

小净距隧道的钻爆设计基本上类同于正常分离隧道的钻爆设计，但在孔深、单孔装药量上较正常分离隧道少。在钻爆时应注意及时收集整理资料，随时调整爆破参数。

3、小净距隧道支护结构

⑴ 小净距隧道围岩的受力、变形特点 小净距隧道围岩的受力、变形特征与隧道断面型式、断面尺寸、围岩类别、隧道埋深、中夹岩柱体厚度、开挖方式、支护型式和参数选取等众多因素有关。其中，小净距隧道与普通分离式隧道的主要区别是，前者中夹岩柱体的厚度较薄，因施工过程中的多次扰动而成为受力薄弱环节。当围岩类别较低，岩柱较薄时，其中夹岩柱体将形成贯通的塑性区，严重影响围岩的稳定性。 图1为开挖单洞和双洞后，拱顶位移与隧道净距、围岩类别的关系曲线图。可知拱顶位移随隧道净距减小、围岩类别降低而急剧增加。 图2为双洞开挖后等效应力随隧道净距的变化情况图。从中可以看出小净距隧道随着中夹岩柱体厚度的减小，其围岩的受力变得愈来愈不利，尤其是中夹岩柱体的受力。 因此，对于小净距隧道宜限据围岩条件、岩柱厚度等因素选取合理的断面型式、开挖方式和支护参数等。⑵ 小净距隧道支护结构设计原则 小净距隧道与普通分离式隧道相比，中夹岩柱体厚度较薄，受力不利，加之地质条件变化较大，参数准确选取相当困难，因此，对于小净距隧道支护结构设计，宜在监控量测的基础上采用动态设计的原则。需注意以下几个方面的问题： (1)初次支护宜采用锚喷支护，有利于及早进行支护，保护围岩、稳定围岩的变形，同时，有利于根据实际监控量测情况进行支护加强。 (2)初期支护宜作为主要受力结构，二次衬砌采用模筑混凝土或钢筋混凝土，只承受少量荷载，主要作为安全储备，有利于在围岩条件恶化后，保证隧道的长期安全性。 (3)中央岩柱体的稳定性是小净距隧道是否成功的关键，应根据情况对中夹岩柱体采用大吨位预应力锚索、对拉锚杆、无阽结钢绞线、小导管预注浆、水平贯通式锚杆等技术进行加固。 (4)仰拱对减小、抑制围岩的变形，改善支护结构的受力有重要作用，因此，对于小净距隧道宜考虑设置仰拱并使其尽早闭合。 (5)由于现场地质条件的复杂性和多变性，对于支护结构、中夹岩柱、围岩的受力和变形状态进行现场监控量测具有重要意义。 (6)虽然数值计算在参数选取、模型建立上与现场实际情况有较大的出入，当在隧道设计中用以作为辅助手段，研究围岩、支护结构变形、受力不利部位和薄弱环节，作为定性分析，仍是很有必要的。 (7)岩柱厚度对支护结构、围岩的受力和变形，特别是岩柱体的稳定有重要的影响，因此，无论何种围岩，岩柱体均不宜过小。⑶小净距隧道的施工 小净距隧道的施工方法与普通分离式隧道相比差别不大，但由于中夹岩柱体厚度较小，在施工过程中，其是受力薄弱部位，稳定性较差，因此，在施工中对中夹岩柱体的保护将至关重要。小净距隧道施工的难点、重点是合理选取开挖顺序、控制爆破作业，确保隧道开挖过程围岩的稳定，减小两隧道之间由于净距较小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素。对于低类别围岩、软弱、破碎围岩来说，重在确定合理的开挖顺序，减少对围岩的扰动；对于高类别围岩、坚硬、完整围岩，重在控制爆破振动对围岩稳定性的影响。（3.1） 采用合理的开挖顺序 为确保开挖过程中围岩的稳定性，减小因隧道间距小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素，满足小净距隧道中央岩特有的加固要求，一般情况下，I、II类围岩采用正向单侧壁导坑法的开挖方法，Ⅲ类围岩采用反向单侧壁导坑的开挖方法,IV、V、VI类围岩采用超前导坑预留光面层的开挖方法。 表1 双车道小净距隧道推荐采用施工方法

(1)对于I、II类围岩，宜采用正向单侧壁导坑法，该法有利于及早对中夹岩柱进行加固，及早对中夹岩柱进行监控量测，为开挖后存在的风险提供超前预报，以便及时处理。 当遇隧道断面较大、围岩条件较差、隧道浅埋、地下水丰富时，围岩难以自稳，应对围岩进行超前预加固、地表加固或对单侧侧壁的上、下台阶进―步采用分步开挖。 当围岩状况较好，掌子面稳定性好，为发挥大型设备的优势，加快施工进度，也可以将单侧侧壁的上、下台阶合为一步开挖或采用上下台阶与正向单侧壁导坑组合法，但应控制开挖进尺。 (2)对于Ⅲ类围岩，宜采用反向单侧壁导坑，有利于减小爆破振动对中夹岩柱的影响，当围岩条件较好、掌子面易稳时，对于土质、软质岩石条件，可采用上下台阶与正向单侧壁导坑组合法；对于硬质岩石条件，可采用上下台阶与反向单侧壁导坑组合法或上下台阶法。 (3)对于Ⅳ、V、Ⅵ类围岩，宜采用超前导坑预留光面层的开挖方法，增加开挖临空面，降低爆破对岩柱的影响。Ⅳ、V、Ⅵ类围岩自稳定性好，开挖的关键在于减小爆破振动对岩柱的影响，由于超前导坑的存在，二次扩挖(预留光爆层)的爆破装药量可以大大减小，从而降低爆破对岩柱的影响。对于岩柱较厚时，可采用上下台阶和全断面开挖法。 (4)由数值计算町知，小净距隧道后开挖隧道对先前施工隧道的影响较先施工隧道对后施工隧道的影响大，因此，在两孔隧道地质条件不同的情况下，先开挖地质条件较差的[C较有利。（3.2）控制爆破施工中的振动效应 (1)采用低威力、低曝速炸药或采用小直径不偶合装药 某隧道工程中，在二号岩石硝铵炸药中混入13％的添加剂，制成低爆速炸药，使二号岩石硝铵炸药的爆速从3 200m／s降至1 800m／s，振动观察表明，降震效果可达40％-60％。 (2)采用微差爆破 试验表明，采用微差爆破后，与齐发爆破相比可降震约50％。微差段数越多，降震效果越好(如图3所示)。当每段起爆时间间隔大于100ms时，各段爆破产生的地震波无明显叠加，降震效果比较明显。

(3)采用预裂爆破或预钻防震孔 在爆破体与保护体之间钻凿不装药的单排、双排防震孔(如图4所示)或采用预裂爆破，降震率可达30～50％。 同时，也可以在预裂炮孔内侧打一排孔，酌情少量装药，与预裂孔同时起爆，从而形成破碎区，这就可为内部的大规模开挖建立隔震屏障，如图5所示。

(4)限制一次起爆的肽装药量 当保护体的容许临界振动速度确定后，可以根据经验公式，计算出一次爆破的最大装药量计装药量大于该值又无其他可靠降震措施时，则必须分次爆破，控制一次爆破的炸药量。 (5)采用分步开挖，增加临空面。 爆破体每增加一个临空面，其振动效应可相应降低10％～15％。

4、 围岩监控量测

该隧道按新奥法设计和施工，采用复合式衬砌，监控量测是一项重要的管理工作，必须有专人负责，及时做好信息反馈，指导施工和修正设计。施工期成立一个量测小组，由隧道工程师任组长，配备2名测工。每次量测资料及时绘制成“位移―时间曲线图”，送交总工程师审阅，出现问题立即研究对策，果断处理。测点位置的布置及量测仪器严格按规范及设计文件要求执行。

6、结论

小净距双洞隧道的施工难度、工期和造价高于普通双线独立隧道，低于连拱双线隧道。在地质条件良好、地形条件受制约时，是一种较好的隧道结构形式。小净距双洞隧道施工的难点、重点是控制爆破作业，必须确保隧道开挖过程围岩的稳定，减小两隧道之间由于净距较小引起的围岩变形、爆破震动等不利因素。小净距双洞隧道施工的关键是中间岩柱的加固和稳定，由于围岩自稳性和支护结构的受力较一般隧道复杂，必须充分利用隧道围岩的自承、自稳能力，通过围岩加固措施使隧道修建达到经济、合理的目的。

参考文献：

[1] 中华人民共和国交通部. 公路隧道施工技术规范（JTJ042―94）.北京：人民交通出版社，1995.

[2] 刘艳青，钟世航等 小净距并行隧道力学状态的试验研究．岩石力学与工程学报 2000（9）：

第5篇：隧道开挖要求范文

关键词：全断面开挖法；台阶法；交叉中隔墙；双侧壁导坑法

Abstract: the selection of excavation method, dealing with the tunnel cross section size and shape, engineering geological conditions of surrounding rock, embedment depth, supporting conditions, construction conditions, environmental conditions, time limit for a project request, quantity, mechanical ability, comprehensive analysis of factors related to construction safety, economy, using proper excavation method, especially should be adapted to support conditions.

Key words: full face excavation method; The steps; Cross the wall; Double wall pilot tunnel method

中图分类号： U45 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

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、台阶法、交叉中隔墙法、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。从施工安全考虑，顺序正好反过来。在当前的施工实践中，采用最多的方法是台阶法，其次是全断面法。在大断面隧道中，双侧壁导坑（眼镜法）采用较多，由于施工机械的发展和辅助工法的采用，施工方法有向更多地采用全断面法，特别是全断面法与超短台阶法结合的发展趋势。

一、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。

二、全断面开挖法

全断面开挖法是指将整个隧道开挖断面一次钻孔、一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖方法。

1、全断面开挖法的特点：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，且工序少，施工操作比较简单，便于施工组织和管理，较分部开挖法减少了爆破震动次数。但由于开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每个循环工作量较大，每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求具有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力。

2、全断面开挖法的要求

① 有较大的断面进尺比（即开挖断面面积与掘进进尺之比），可获得较好的爆破效果，且爆破对围岩的震动次数较少，有利于围岩的稳定，但每次爆破震动强度却较大，要求进行严格的控制爆破设计，尤其是对于稳定性较差的围岩。

全断面法一次开挖成形，开挖跨度较大，高度较高，隧道周边围岩出现更大范围的塑性化和更大的变形，隧道拱脚和墙脚处的应力集中更严重，隧道拱顶更不稳定，围岩自稳所要求的围岩自身强度较高。

全断面法的使用范围

主要适用于Ⅰ～Ⅲ级硬岩地层和Ⅱ级软岩地层。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。浅埋段、偏压段和洞口段不宜采用全断面法开挖。

二、台阶法

1、台阶法的优缺点

台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，具有上下断面两个工作面或多个工作面，分步开挖。其优点是灵活多变、适用性强，有足够的作业空间和较快的施工速度，能较早地使支护闭合，有利于开挖面的稳定性和控制其结构变形及由此引起的地面沉降。缺点是上下部作业有互相干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响，台阶开挖会增加对围岩的扰动次数等。

台阶法适用范围

台阶法适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩地层和洞口段、偏压段、浅埋段的Ⅰ～Ⅳ级硬岩地层和Ⅱ、Ⅲ级软岩地层，但应视具体情况采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进行超前加固，并根据工程实际、地层条件和机械条件，选择合适的台阶方式。

3、正台阶法

①正台阶上下两部分步开挖法

将断面分成上下两个台阶开挖，上台阶长度一般控制在1～1.5倍洞径，但必须在地层失去自稳能力之前尽快开挖下台阶，支护形成封闭结构。若地层较差，为了稳定工作面，也可辅以小导管超前支护等措施。

②正台阶分步开挖留核心土法

该法适用于较差的地层，上台阶取1倍洞径左右环形开挖，留核心土，用系统小导管超前支护、预注浆稳定工作面，用网构钢拱架做初期支护，拱脚、墙脚设置锁脚锚杆。当隧道断面较高时，可以分多层台阶法开挖，但台阶长度不允许超过1.5倍洞径。

台阶开挖时应注意事项

台阶长度要适当。选用长台阶还是短台阶、微台阶，应根据两个条件来确定：其一是初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短；其二是上半断面施工时开挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求。

还应注意解决好上、下半断面作业的相互干扰问题，尤其是短台阶干扰较大，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。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。

交叉中隔墙法

交叉中隔墙法也称CRD工法(Cross Diaphragm)。当CD工法仍不能保证围岩稳定和隧道施工安全要求时，可在CD工法的基础上对各分部加设临时仰拱，将原CD工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封闭成环而改进发展的一种工法。

交叉中隔墙法的特点

最大特点是将大断面施工化成小段面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期围岩变形，每个步序受力体系完整。

②CRD工法各分部间应拉开一定的距离，距离以保证掌子面稳定为准，一般为1～1.5倍洞径(此处洞径取分部高度和跨度的大值)，但在能保证掌子面围岩稳定的情况下，可适当缩短距离，以保证操作空间要求。

交叉中隔墙法的适应范围

CRD工法适用于特别破碎的岩石、碎石土、卵石土、圆砾土、角砾土及黄土组成的Ⅴ级围岩和软塑状黏性土、潮湿的粉细砂组成的Ⅵ级围岩及较差围岩中的洞口段、偏压段、浅埋段等。

四、双侧壁导坑法

1、双侧壁导坑法是双侧壁导坑超前中间台阶法的简称，也称眼镜（睛）工法，也是变大跨度为小跨度的施工方法。

2、双侧壁导洞法以台阶法为基础，将隧道断面分成双侧壁导洞和上、下台阶4部分，将大跨度分成3个小跨度进行作业，其双侧壁导洞尺寸以满足机械设备和施工条件为主确定。该工法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，钢架连接困难，而且成本较高，进度较慢。

3、双侧壁导坑法主要适用于断面很大、地层较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩地层、不稳定岩体和浅埋段、偏压段、洞口段。

第6篇：隧道开挖要求范文

    关键词:地铁隧道 水平冻结 冻结壁 地表变形 数值模拟

    冻结法由于具有高强、阻水、均匀、灵活、经济等特点,在日本及欧洲各国的城市地铁等市政工程中都有广泛应用。我国在北京、上海地铁施工中也采用过局部冻结技术,但地铁隧道的水平冻结施工在我国还没有先例。北京地铁大北窑车站区间隧道施工首次成功地采用了水平冻结技术,水平冻结长度40 余米。工程地处交通枢纽,交通繁忙、建筑众多,隧道上覆多条地下市政管线。冻结施工伴有冻胀和融降现象,过量的冻胀量和融降量将使地下管线及地上的建筑物、道路等受到影响甚至破坏,因此,研究和预测城市地铁隧道水平冻结对地下管线、地表变形的影响规律十分必要。

    1  工程简介

    北京地铁大北窑区间隧道局部水平冻结施工工程距大北窑车站东侧40 m , 位于建外大街与东三环的交叉处,有多条地下管线,隧道顶部有2 m 厚的粉细砂层,由于多条管线渗漏,致使粉细砂土饱和。隧道暗挖施工时出现流砂坍塌,为保障地面立交桥的安全畅通, 隔断门向西40 m 隧道采用局部水平冻结法施工。地质情况为:0~ -115 m 为杂填土层, -115~ -1015 m 为轻亚粘土层, -1015~ -1215 m 为粉细砂层, -1215 ~ -1815 m 为圆砾石层,隧道底部-1815~ -2215 m 为轻亚粘土层。

    2  FLAC 软件及模型的建立

    FLAC 软件即连续介质快速拉格朗日分析软件,是目前世界上最优秀的岩土力学数值计算软件之一,在模拟支护体方面可提供梁、桩、锚杆、壳体等多种结构单元,非常适合于研究隧道开挖等岩土工程问题。

    211  施工隧道的数值分析模型

    选取冻结法施工隧道的横断面作为开挖模拟的力学几何模型,以现场原型工程为研究对象。考虑问题的对称性,取一半建立模型,待开挖的隧道断面取半径为3 m 的圆形,上覆盖土层厚12 m , 隧道底板土层厚度分别取10 m 和23 m , 满足大于隧道开挖影响范围3~ 5 倍的要求。力学模型尺寸为23 m ×28 m , 按平面应变问题求解,模型底部边界采用固定X 、Y 方向位移约束,左、右边界都采用固定X 方向的位移约束条件。由于原型工程属于浅埋隧道,座落在其上方的东三环立交桥的桩基持力层在隧道底板埋深水平以下,故地表上方不需加载。212  隧道分步开挖模型选取工程现场隧道纵断面作为隧道开挖模拟的力学几何模型,隧道纵向长40 m , 断面高112 m , 开挖步距2 m , 上覆土层厚12 m , 隧道底部范围土层深10 m , 平面40 m ×28 m , 网格划分为1 120 单元,按平面应变问题求解,模型底部边界采用固定X 、Y 方向位移约束,左右边界采用固定X 方向约束。213  模型的有关参数本模型采用摩尔—库仑准则参考有关资料确定模型材料参数如表1 。

    表1  模型材料参数

    3  隧道开挖过程数值计算结果处理

    在修正模型中输入土体初始参数后,计算分析主应力、塑性区发展状况及拱顶和隧道上方地表的垂直位移过程,得到如下结论:

    (1) 作为施工隧道开挖中承受上覆地压的主要载体 冻结壁的拱脚上出现应力集中,应力集中系数可达3~4 之多。

    (2) 冻结壁拱脚冻土体可能会出现塑性屈服区,这正是现场隧道收敛测试中出现的两拱脚之间距离先减小后增大现象的根本原因。

    (3) 在隧道开挖造成土层损失引起地表下沉的过程中,由于抗压、抗弯强度等力学指标比周围土体大得多的冻结壁减缓了隧道中线及附近的地表下沉,从而减少了地表下沉量。

    根据PECK原理作出如下地层地表沉降预测:

    2

    -x

    S = Smax ·exp

    2 i2 式中 Smax 地表最大沉降量;

    i 沉降槽宽度系数;

    x 距隧道中心线距离。

    取i = 0141 H ( H 为开挖深度),绘出按PECK 公式计算的地面沉降曲线(见图1) 。

    图1  地表沉降曲线图

    比较表明,由模拟得到的地面沉降曲线与PECK 公式的曲线相一致。从图1 可知,隧道开挖后形成的地表沉降槽在垂直隧道轴线方向上的影响范围为隧道外侧约215 倍洞径。将沉降槽近似看成三角形,沉降槽的平均倾斜率ΔT = SmaxΠW = 01000 75( W 为沉降槽的半宽) 。根据《建筑地基基础设计规范》(GBJ7 —89) 的规定,对于高度< 60 m 的多高层建筑,基础的允许倾斜率≤01003 ,所以隧道水平冻结施工引起的正常地面沉降不会使地面建筑和混凝土路面遭到破坏。

    改变冻结壁厚度(018 m、112 m、115 m、118 m) 得到 地表沉降与冻结壁关系曲线见图2 。

    图2  地表沉降与冻结壁厚度的关系

    从以上图形可得出如下结论:

    (1) 冻结壁的厚度参数是隧道水平冻结施工中的一个重要参数,冻结壁对控制地表沉降的作用很明显。地表沉降在冻结壁厚度S = 112 m 时为12 mm , S = 018 m 时为16 mm(增加60 %), S = 115 m 时为10 mm(减少了20 %) 。

    (2) 对于原型工程,其他条件(开挖步距、台阶工作面长度及掘砌工艺等) 不变时,冻结壁厚度可降为018 m ,此时地表沉降量为16 mm ,满足北京地铁施工地表沉降量最大允许值30 mm 的要求,取一倍安全系数,得到合理的冻结壁厚度为115 m。

    4  隧道开挖施工动态数值模拟

    采用虚拟支撑力法来模拟开挖断面的空间效应。在正台阶工作面长度为4 m、开挖步距2 m 以及其他条件都与现场相同的情况下,在模拟程序中设置隧道的顺次开挖拱顶及地表监测点,拱顶处从点( i = 4 , j = 17) 开始, 每隔2 m 设置一个测点, 直至( i = 12 , j = 17) ,前后共设5 个测点;隧道中线垂直上方地表从点( i = 1 , j = 29) 开始,每隔2 m 设置一个测点,直至( i = 33 , j = 29) ,前后共设17 个测点。分析隧道中线垂直上方地表各点、拱顶各监测点的沉降数据得到如下结论:

    (1) 当掌子面开挖到与测点距离相差110~115 倍洞径时,隧道开挖就对地表产生影响,造成一定范围的沉降。

    (2) 当开挖工作面推进到距离超过测点2~3 倍洞径时,变形速率逐渐稳定下来,主要是地层的变形逐渐趋于平缓。

    在开挖第5 步时,改变开挖步距( L 0 = 2 m、3 m、4 m) ,得到拱顶测点( i = 1 , j = 17) 的位移沉降历史图(图3) 。  分析表明,在开挖步距L0 = 4 m 的情况下,检测点

    注:菱形点、方点及三角点分别代表开挖步距为2 、3 、4 m 。

    图3  不同开挖步距对应的拱顶沉降历史

    ( i = 1 , j = 17) 地表下沉量约为L 0 = 1 m 的117 倍。在现有施工能力及组织水平的基础上,根据图示的数据比较,考虑选择开挖步距L0 = 3 m 是较为合理的。在开挖第5 步时,改变台阶工作面长度( L = 2 m 、3 m、6 m) ,得到地表测点( i = 1 , j = 43) 的沉降历史图(图4) 。

    注:菱形点、方点及三角点分别代表开挖步距为2 、3 、4 m 。

    图4  不同台阶工作面长度对应的地表沉降历史

    分析表明,适当降低台阶工作面长度对地表沉陷及拱顶下沉量的影响不大,但增大台阶工作面长度却能明显地减少地表的沉陷值及隧道的收敛变形值。在北京复—八线采用水平冻结法施工时,台阶工作面的合理优化长度L = 5 m 。

    5  结论

    (1) 通过基于原型工程的数值模拟可得到隧道水平冻结法开挖施工中应力场、位移场分布特征。

    (2) 通过数值计算得到的考虑地表沉降情况下的合理冻结壁厚度为115 m 。

第7篇：隧道开挖要求范文

关键词：围岩、台阶法、单侧壁导坑法、光面爆破、最大单响药量

中文分类号：U455，文献标识码：B

1工程概况

鸭江隧道进出口均属重庆市武隆县鸭江镇所辖，进洞口以南约200m斜坡坡脚为老国道319线，洞口所处斜坡中部有简易机耕道通过，机耕道与老国道319线相连，需修建便道约200m，交通较为不便；出洞口以南约60m为在建南涪铁路鸭江隧道，正前方为铁路施工弃渣场，渣场向东约140m为鸭江至武隆公路，施工需修建便道约200m，交通较为方便。隧道大体沿构造线方向布设，左线ZK13+868～ZK14+924.81、右线YK13+867.1～YK14+925.5，隧道穿越地带相对高差达320m，隧道最大埋深200m。隧道区属构造剥蚀侵蚀深切低山斜坡地貌，Ⅳ级和Ⅴ级围岩地段。

2隧道开挖

洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段采用环形导坑预留核心土法或单侧壁导坑法开挖，Ⅳ级和Ⅴ级围岩洞身深埋段采用台阶法开挖。

2.1台阶法开挖

Ⅳ级围岩和Ⅴ级围岩洞身深埋地段均采用台阶法开挖方式。该地段在进行超前预支护后开挖上台阶土石方，上台阶开挖主要以光面爆破为主要掘进手段，最后进行上台阶初期支护；台阶长度定为50m～80m；下台阶采用左右马口不对称开挖，开挖后立即进行初期支护，使围岩尽早封闭成环，见台阶法施工步序图

2.2环形导坑预留核心土法开挖

洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段采用环形导坑预留核心土法开挖。上半断面采用光面减震爆破和机械开挖为主要手段（施工中能采用机械开挖的尽量采用机械开挖），待施工完拱部初期支护后，再开挖核心土，每次必须确保预留不下于5m的核心土岩柱；下台阶采用左右马口侧壁预留保护层不对称开挖，侧壁保护层厚度为70～100cm，采用人工开挖进行修整，开挖后立即进行初期支护，使围岩尽早封闭成环，见环形导坑预留核心法施工步序图。

施工工序如下：

1、上弧形导坑开挖

2、上弧形导坑拱部锚喷支护、钢架支撑

洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段采用单侧壁导坑法开挖。施工中把掌子面划分为四个区，四个区依次进行错位流水作业，首先在小导管超前预支护的前提下进行左侧壁上半断面的开挖、支护；待左侧上半断面完成5～10m后再进行左侧壁下半断面开挖和支护；当左

侧壁下半断面施工长度达到5m后，再进行右侧壁上半断面的开挖和支护；最后进行右侧壁下半断面开挖和支护，右侧壁上半断面同样比下半断面超前5～10m。施工中必须一掘一支护，严禁空顶作业，见单侧壁导坑法施工步序图。

洞口V级围岩浅埋段按单侧壁导坑法开挖，施工顺序如下：

（一）左侧上导坑开挖与初期支护

1、超前小导管预注浆完成后，开始导坑开挖

2、导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm，中隔墙一次喷够5cm。

3、安设隧道1段工字钢及中隔墙1段工字钢。

（二）左侧下导坑开挖与初期支护

4、待上导坑施工长度完成5～10m后开始导坑开挖

5、导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm，中隔墙一次喷够5cm。

6、安设隧道2段工字钢及中隔墙2段工字钢。

（三）右侧上导坑开挖与初期支护

7、待左侧下导坑开挖长度到达5m后，开始右侧上导坑开挖。

8、导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm。

9、安设隧道1段工字钢

（四）右侧下导坑开挖与初期支护

10、待上导坑施工长度完成5～10m后，开始导坑开挖导坑初支，隧道喷射混凝土分两次完成，初喷1～3cm，钢架支撑安设后复喷至25cm。

11、安设隧道3段工字钢。

12、浇注仰拱混凝土。

13、浇注拱墙混凝土。

施工中注意事项：

1、循环长度根据衬砌台车长度确定，最好开挖超过二次衬砌得长度不大于12m。一般要求二次衬砌紧跟开挖进行。

2、中隔墙设置18号工字钢与隧道18工字钢对应形成导坑初期支护的加劲措施，中隔墙工字钢采用钢板焊接连接。

3、中隔墙初期支护：Ø22砂浆锚杆，长0.8m环向间距1.0m，纵向间距0.8，C20喷砼5 cm。

4、支撑拆除要按照“先顶后拆”的原则进行。

5、开挖仰拱时，应注意防止边墙受挤压而内移。

6、18工字钢纵向以Ø22钢筋连接，该钢筋环向间距为1.0m。

7、此方法工作面窄，工序多，支撑用料大，造价 ，测量困难，但其最大的优点是划整为零，减小开挖跨径而达到防止塌方的目的。因此，本方法原则上仅用于地质条件差的洞口V级围岩浅埋段和局部破碎带。

3爆破设计

3.1、爆破方式

隧道开挖主要采用光面爆破，以确保开挖轮廓平整圆顺，Ⅳ级围岩地段单循环进尺不大于3.0m；Ⅴ级围岩洞身深埋地段单循环进尺不大于2.0m；洞口土质或易坍塌软弱Ⅴ级围岩地段单循环进尺不大于1.0m。施工中周边眼采用φ25mm小药卷进行间隔装药，掏槽眼、辅助眼、底板眼采用φ32mm药卷连续装药。1、本图尺寸注明者，余均以

3.2、设计原则

（1）爆破飞石距离控制：以爆破工作面为基准，爆破飞石距离控制在S≤50m，由于在隧道内爆破，以不损坏成形隧道结构及隧道内施工设备为原则。

（2）爆破地震波控制：根据周围建筑物及设施结构和特性，按照《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定爆破振动安全允许标准，对居民一般砖房的爆破震动速度控制在V≤2.5cm/s，对相邻铁路隧道的爆破震动速度控制在V≤15cm/s。

（3）爆破冲击波控制：由于在隧道内爆破，无受冲击波影响的建筑物，一次齐发药量较小，冲击波的危害可忽略不计。

3.3、最大单响药量计算

经过现场考察和资料显示，隧道口离最近民房有110m，隧道右线距铁路隧道最近处约40m，隧道左右线最小间距约17.5m，为防止爆破施工对以上近距离构筑物的影响，根据《爆破安全规程》相关规定及世界著名爆破专家萨道夫斯基公式计算，并严格控制最大起爆单响装药量。

Q=R3(V/K)3/a

式中：

Q――炸药量，齐发爆破为总装药量，延时爆破为最大一段单响药量，kg；

R――控制点与爆源中心的距离，m；

V――保护对象所在地质点安全允许振动速度，cm/s；

K，a――与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数；

根据隧道围岩地质条件，参照《爆破安全规程》（GB6722-2003）规定，取：

K＝250，a＝1.8

代入上式，计算出最大允许单响药量见下表：

3.4、钻爆参数选择

爆破参数的确定采用理论计算方法、工程类比法与现场试爆相结合，在保证爆破振动速度符合安全规定的前提下，提高隧道开挖成型质量和施工进度。

除周边眼之外的炮眼装药量均可按以下公式计算（周边眼按照光面爆破设计）：

q=k×a×w×L×ё（kg）

式中q――单眼装药量（kg）：

k――炸药单耗（kg/m³）；

a――炮眼间距（m）；

w――炮眼爆破方向的抵抗线（m）；

L――炮眼深度（m）；

ё――炮眼部位系数（参照下页表所示）。

（5）炮眼堵塞

堵塞作用使炸药在受约束条件下作充分爆炸进而提高能量利用率，因此堵塞长度不小于20cm，堵塞材料采用炮泥（组分砂:粘土:水=3:1:1）。堵塞质量要求密实，不能有空隙和间断，见Ⅳ、Ⅴ级围岩炮孔布置图。

3.5、装药结构

周边光爆孔采用间隔装药，并用导爆索、竹片把φ25药卷绑扎成炸药串装入孔中，孔口用炮泥堵塞。其装药结构见《光爆孔装药结构示意图》。

3.6、光面爆破质量标准和技术要求

爆破后的围岩面应圆顺平整，无欠挖，超挖量控制在设计要求范围内。围岩为整体性好的坚硬岩石时，炮眼痕迹率应大于85%，中硬岩石应大于80%，软岩应大于60%。围岩面上无粉碎岩石和明显的裂缝，也不应有浮石（岩性不好时应无大浮石）。

测量现场画出开挖断面中线和轮廓线，根据钻爆设计图标出炮眼位置，开挖班组根据炮孔位置进行钻孔，钻孔完毕后再按炮眼布置图进行检查，合格后方可装药连线爆破。

爆破后进行敲邦找顶检查，对存在的险情或隐患及时采取措施进行处理，并采用激光断面仪检查爆破效果和超欠挖情况，根据检查结果不断修正爆破参数，以便更好达到光爆效果

4 装碴运输

4.1主洞采用无轨运输，装碴采用挖掘机配合装载机，出碴采用15t自卸汽车。

4.2 设备配置及循环时间计算

（1）、计算单车循环时间T0

T0=t1+t2+t3+t4+t5(min)

式中：t1―装车时间(min)，此处取3min；

t2―载重行驶时间（min），此处洞外取0.5km，洞内为1.0km，则L=1.5km；V1 :载重时的平均速度（km/h），此处取10km/h，所需9min；

t3―卸车时间（min），此处取1min；

t4―空车返回时间（min），V2：空车的平均速度（km/h），此处取20km/h，L=1.5km，所需时间4.5min；

t5―其他可能发生的停车时间（min），取1min；

代入各数值后，计算得T0=18.5min

（2）、车辆需要量计算

所需车辆数量为：

n=(t2+t3+t4+t5)/(t1+t6)+1

式中：t6―自卸汽车进入装料点的对位时间（min），此处取1min，其余与上相同。

代入数值计算得：n≈5辆

（3）、计算循环时间T

T=QγT′/qK1K2

式中：Q―计划生产量（m3），此处按Ⅳ级围岩考虑，进尺按2.7m，则为265m3

T′―t1+t6（h），此处为(3+1)/60=0.067

γ―围岩容重（t/m3）,此处取2.7

q―汽车载重量（t），此处为15

K1―汽车吨位利用系数, 此处取0.85

K2―时间利用系数, 此处取0.9

代入数值计算得：T=2.5h

即每个循环的出渣时间可在2.5小时之内完成。

（4）、结论

在洞内最大距离情况下，配备5台15 t自卸汽车可在2.5小时内完成进尺2.7m的装碴任务。在开挖过程中，由于洞内长度未达到最大值，故适当保证自卸汽车的数量即可满足在2.5小时内完成装碴作业的要求。

5 结语

第8篇：隧道开挖要求范文

关键词：超大断面浅埋黄土隧道三台阶内撑法施工技术

1概述

浅埋黄土隧道，一般处于坡积残土、新黄土地层。新黄土大孔发育，具垂直节理，土质结构松散一稍密一中密；含水量较小，一般为5％～15％；易产生天生桥和陷穴。覆盖于地表。由于其垂直节理发育，在垂直节理面上因节理切割形成竖向软弱面，软弱面之间粘聚力很小，多个软弱面互相切割，形成与周边围岩粘聚力很小的棱体，在下部开挖隧道时形成临空面，受开挖扰动和支护缺陷。在重力的作用下棱体塌落形成塌方。破坏有持续发展的特点。

黄土隧道围岩压力按深浅埋有所不同，大量的研究表明：浅埋黄土隧道围岩压力主要为松动压力。浅埋隧道两侧拱腰压力较大，最大压力在两侧边墙脚处。黄土隧道围岩压力的另一个重要特点是侧压力较大，接近于垂直压力。

2 三台阶内撑法工艺流程土

第一步：上台阶弧形导坑开挖，喷、锚、网系统支护，架设钢架并复喷砼至设计厚度，形成较稳定的承载拱。

第二步：在上台阶开挖超过10m，保留5～7m核心土，在核心土后面，施工水平横行内撑及三支扇形支撑，与拱架焊接相连。

第三步：滞后上台阶10～20m，分左右侧进行阶开挖支护，注意拱架根部落到实处。

第四步：滞后阶5～10m，分左右侧进行下台阶开挖支护，注意拱架根部落到实处。

第五步：开挖仰拱，及时施作仰拱砼、填充混凝土，及早封闭成环。

第六步：根据围岩量测结果，适时施作二次衬砌。

3 工程实例

3．1 工程概况

本项目大断面隧道洞身开挖以青龙2＃隧道工程为例，青龙2＃隧道最大开挖断面为212m2，普通开挖断面为191m2。改DⅡK201+065-200为浅埋段，局部埋深仅1.6m；改DⅡK201+200-339段为浅埋偏压段，埋深在8.3-28m之间，隧道设计为双线隧道。隧道线间距为5.0～4.43m。

隧道区表覆第四系全新坡洪积(Q3dl+pl)新黄土，第四系中更新统洪积层(Q2pl)老黄土，新黄土浅黄色,坚硬，以粉粒为主，土质均匀，具虫孔，大孔隙，含云母，白色假菌丝，具湿陷性；老黄土黄褐色，坚硬，以黏粒为主，土质均匀，含云母，白色假菌性丝，钙质结合，呈散体状结构。地表分布新黄土，据分析，该土层具湿陷性，湿陷系数δs=0.031-0.055，为自重湿陷场地，湿陷等级为Ⅱ级，勘测未见地下水，雨季有少量孔隙水。隧道衬砌支护参数如下表

3．2 工程施工

1、上台阶弧形导坑开挖支护

上台阶弧形导坑开外，每循环一榀，约70cm。开挖高度为4.5米，在保证安全的前提下方便挖掘机操作。核心土长5米，上宽5米，下宽10米，既保证操作空间，又尽可能保证核心土留大，以保证安全。

上台阶超前阶10～20m。开挖方式采用挖掘机成型，按照测量的轮廓线，人工配合风镐修边，使其符合轮廓要求，不欠挖。

上台阶施工要点：

1）核心土保留5m即可，随着开挖的前进而随上台阶挖去。

2）经检查，开挖轮廓符合要求后进行初喷混凝土，喷厚约4cm，以封闭围岩。喷时自下而上，喷枪距受喷面约100m，基本垂直。

3）按照设计在加工棚加工好钢拱架，运到现场。人工对拱架落脚处进行夯实，立拱架，先两侧，在拱顶拼接合龙。吊线检查，固定。焊接连接钢筋，连接筋间距100cm。

4）焊接钢筋网片，注意钢筋网片搭接，到边到底，不留空。

5）施工锁脚锚杆，锁脚锚杆长4m，在拱架根部以上100cm内布置，紧贴拱架两侧施做，尾部与拱架焊接，每端4根共8根，

6）施工锚杆，锚杆长度、间距符合设计，锚杆，锚杆尾部与拱架焊接，使其连成一整体。

7）喷射混凝土，喷射混凝土自下而上喷射，厚度分两次施工，以免过厚造成掉块。

2、内支撑施做

内支撑在核心土开挖后进行施工，采用双工字钢合并做横向水平撑，支顶到已安装的型钢支撑上，并与之焊接牢固；在水平横支撑上立三支扇形支撑，一支竖直，两支在一端与竖直撑并在一起，另外一端分散撑在同一榀型钢拱架上，与之焊接牢固，像折扇的扇骨。

施工要点：

1）扇形支撑与横行水平支撑连接牢固，支撑与型钢拱架焊接牢固。

2）扇形支撑必须在阶开挖前立好。

3）扇形支撑的位置应保证上台阶的开挖操作空间，以保证上台阶的施工。

3、阶开挖

中、下台阶开挖分左右两侧，阶滞后上台阶约10～20m，阶开挖高度约3m，左右侧错开5～10m，阶开挖，每次挖1～2榀，视监控量测数据而定。机械开挖，预留10～15cm人工修正。开挖到位要及时进行支护，封闭围岩。

阶施工要点

1）开挖注意要保护好上台阶的拱架，并保证扇形支撑脚部的“保安岩柱”（也即是扇形支撑下的围岩），拱脚处须人工清理干净土及混凝土，在拱架间喷射混凝土厚度不够部分，要凿除，以保证初支质量。

2）阶支护，在人工修边时，要注意拱架高度，在拱架落脚处预留5cm，进行夯实。连接板对接良好，4个螺丝上紧。

3）焊接连接筋及钢筋网片，钢筋网片要与上部网片搭接在一起，不留空，其余要求与拱部相同。

4）施工锚杆，特别要注意施工好锁脚锚杆，要求与拱部相同。

5）喷射混凝土，要求与上台阶相同。

4、下台阶开挖支护

下台阶施工滞后阶约5～10m，其余施工参考阶施工工艺。

5、仰拱开挖支护

仰拱开挖前，拆除开挖桩号内的扇形支撑及保安岩柱。

仰拱开挖按照全幅进行，每循环开挖不超过6m。开挖时，注意不要挖到下台阶已经安装好的拱架，拱脚处不能超挖，以免掉拱。

在开挖到位后进行仰拱支护，把下台阶拱架用人工清理出来，连接板对接。

连接筋焊接，连接筋间距为100cm，6m通长焊接在一起，以保证仰拱拱架的稳定性。

喷射混凝土，要求与拱部同。

4 结语

1、在洞身开挖中，必须密切注意洞身围岩的变化，黄土地区，特别要关注围岩的含水量变化，这关系到支护体系是否合适，含水量变大，说明围岩有突变的可能，较弱的支护参数会导致围岩失稳。

2、在断面比较大的情况下，必须缩小断面开挖，否则，很容易出现险情，造成无法挽救的损失。

3、中、下台阶开挖，左右两侧须错开5m以上距离，同一榀拱架不得同时落脚。

4、上台阶开挖进尺以一榀拱架间距为循环进尺，中、下台阶视围岩情况，可以开挖2～3榀的间距，及时封闭围岩。

5、开挖以机械开挖至轮廓线以内10cm处，然后人工配合小型机具修边，以控制超挖。

6、每次开挖，支护拱架拱脚落到实处，锁脚锚杆与拱脚焊接牢固。

第9篇：隧道开挖要求范文

【关键词】明挖法；地铁；人行地通道

1、引言

照母山立交工程位于重庆市星光大道、金开大道两条道路交叉处，由拟建金开大道主线高架桥、改建星光大道延伸段至照母山隧道、新建三条匝道及人行地通道、人行天桥组成。修建的目的是实现花沟片区与大竹林片区的衔接与交流。拟建人行地通道下穿金开大道，跨越轨道五号线地铁区间隧道，位于轨道控制保护区内。地通道采用明挖法施工，全长42m，为钢筋混凝土框架结构。由于人行地通道的施工对地铁区间隧道构成潜在的风险，为此，本文对人行地通道施工过程中地铁隧道的位移和应力状态进行安全评估，其分析结果可作为同类工程的参考依据。

2、计算模型

采用有限元软件Midas-GTS进行二维开挖分析，计算范围为长70m，高55m的二维模型，经过优化后的网格如图1所示。地通道底板到地铁隧道结构顶的竖直距离为16.99m，两条地铁隧道线间净距为16.4m，隧道初期支护厚度为0.23m，二衬厚度为0.35m。计算范围内的岩土体采用二维平面应变单元计算；隧道衬砌采用梁单元计算。

图1有限元网格

3、材料参数及计算条件

3.1材料参数

本次计算区域位于照母山立交人行地通道与轨道五号线区间隧道相交地段，区间隧道位于人行地通道正下方，计算范围内的隧道围岩以素填土和中风化砂质泥岩为主，局部夹粉质粘土层和强风化泥岩层。区间隧道位于中风化泥岩层中，围岩级别为V级。有限元计算采用的单元类型及材料参数如表1所示，考虑施工对周围岩土体扰动，材料参数根据地勘资料提供的设计参考值按0.85倍折减。

3.2 计算前提

计算荷载：结构自重；岩土体开挖产生的围岩释放荷载；人行地通道正常运营后产生的人群附加荷载5kPa。

边界条件：模型底面约束竖直方向的自由度，侧面约束水平向的自由度，地表为自由面。

程序使用“生死”单元的方法实现基坑开挖、回填和结构物的修建。岩、土体材料的屈服条件采用莫尔-库仑屈服准则。

3.3 模拟开挖过程

（1）为简化计算，缩短计算时间，区间隧道采用全断面一次性开挖模拟，并且一次性施作好衬砌，即先计算初始静力场；然后全断面开挖隧道，再修筑衬砌。

（2）地通道开挖引起区间隧道上方围岩卸载，模拟明挖施工对区间隧道受力影响；

（3）地通道结构施作后人工回填，模拟地通道施工完成后对区间隧道受力影响；

（4）施加地通道的人群荷载，模拟正常使用时的状态。

4、计算结果

图2截面位置示意图

对有限元模型进行模拟计算可以得到在人行地通道施工开挖、回填土体和正常使用三个阶段，地铁区间隧道的结构变形和内力。对区间隧道指定截面（如图2所示）的结构内力，按照《铁路隧道设计规范》（TB10003―2005）计算各截面在偏心受压下的安全系数见表3。地铁区间隧道在三个阶段的最大位移见表2。

由以上数据可知，地铁区间隧道在人行地通道施工开挖、回填土体和正常使用三个阶段的产生的最大变形在10mm内，其结构内力按规范计算满足承载力要求和抗裂要求。因此，人行地通道的施工不会对地铁区间隧道造成危险。

结 论

通过照母山立交工程人行地通道施工及使用期间对轨道五号线地铁区间隧道影响的有限元计算可以得到如下结论：

（1）人行地通道施工对地铁区间隧道的影响，主要是造成区间隧道上方围岩卸载，使隧道受力状态产生变化，隧道最大变形随着施工开挖、回填土体及地通道正常使用呈减小趋势，结构的安全性能满足承载力要求和抗裂要求，地通道施工不会对地铁区间隧道造成危险。

（2）因地铁区间隧道已经修建完成，所以人行地通道施工时，应采用人工开挖或机械开挖方式，不得采取爆破开挖；应做好防排水工作，防止地表降水沿裂隙下渗至区间隧道；施工过程中应对隧道变形进行严格监控，确保对区间隧道的影响在规范允许的范围内，如果发现变形超限，或者变形发展超速，应立刻停止施工，直到找出原因并采取有效对策后才能继续施工。

参考文献

[1]吉茂杰，刘国彬.开挖卸荷引起地铁隧道位移的预测方法[J].同济大学学报（自然科学版），2001，29（5）：531-535.