隧道施工方法有哪些

~ 隧道施工方法：
先拱后墙法
漏斗棚架法
台阶法
全断面法
上下导坑先墙后拱法
蘑菇形法
侧壁导坑先墙后拱法
爆破开挖
矿山法

先拱后墙法
也称支承顶拱法。在稳定性较差的松软岩层中，为了施工安全，先开挖拱部断面并即砌筑顶拱，以支护顶部围岩，然后在顶拱保护下开挖下部断面和砌筑边墙。在开挖边墙部分的岩层之前，必须将顶拱支承好,故有上述别称。开挖两侧边墙部分的岩层时(俗称挖马口),须左右交错分段进行，以免顶拱悬空而下沉。

漏斗棚架法
也称下导坑先墙后拱法。适用于较坚硬稳定的岩层。施工时先开挖下导坑，在导坑上方开始由下向上作反台阶式的扩大开挖，直至拱顶；随后在两侧由上向下作正台阶式的扩大开挖，直至边墙底；全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱修筑衬砌。

台阶法
又有正台阶法和反台阶法之分。①正台阶法系在稳定性较差的岩层中施工时，将整个坑道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶。②反台阶法则用于稳定性较好的岩层中施工，也将整个坑道断面分为几层，在坑道底层先开挖宽大的下导坑，再由下向上分部扩大开挖（图3b)。进行上层的钻眼时,须设立工作平台或采用漏斗棚架，后者可供装碴之用。

全断面法
将整个断面一次挖出的施工方法。适用于较好岩层中的中、小型断面的隧道。此法能使用大型机械，如凿岩台车、大型装碴机、槽式台车或梭式矿车、模板台车和混凝土灌筑设备等进行综合机械化施工。新奥法的出现，扩大了全断面法和台阶法的适用范围。

上下导坑先墙后拱法
也称全断面分部开挖法（图4）。以前,在稳定性较差的松软岩层中，为提高衬砌的质量，曾采用过此种先分部挖出全断面，再按先墙后拱顺序修筑衬砌的施工方法。采用此法开挖时，要用大量木料支撑，还需多次顶替，施工既困难又不安全，故在中国未见采用。
蘑菇形法
综合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点而形成的一种混合方案。开挖1至4部后呈现形似蘑菇状的断面，故名。在下导坑中设立漏斗棚架，供向上扩大开挖时装碴之用，同时当拱部地质条件较差时，为使施工安全可先筑顶拱。该法具有容易改变为其他方法的优点，遇岩层差时改为单纯的先拱后墙法，岩层好时改为漏斗棚架法。在中国首先应用于岩层基本稳定的铁路隧道施工，以后又用来修筑大断面洞室，为减少设立模架作业及其所需材料，并加快施工进度创造有利条件。

侧壁导坑先墙后拱法
简称侧壁导坑法，也称核心支持法。在很松软、不稳定地层中修筑大跨度隧道时，为了施工安全，先沿坑道周边分部开挖，随即逐步由边墙到顶拱修筑衬砌，以防止地层坍塌。开挖时可将临时支撑和拱架都支承于坑道中间未被开挖的大块核心地层上，在衬砌保护之下最后将此核心挖除，必要时再砌筑仰拱。

爆破开挖
隧道及地下工程施工的爆破与一般石方工程的爆破要求不同。为了便于装碴和不损坏附近的临时支撑或永久性衬砌，不使岩层爆得粉碎或碎落的岩块过大，又不使爆破时的岩块抛掷很远，故一般用松动爆破。由钻眼、装药、封口、起爆、排烟、临时支护和出碴等作业，组成一个爆破循环，其中钻眼和出碴占用大部分时间，应使之机械化，如采用凿岩机、装碴机、矿用牵引机车等。

矿山法
指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。 矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全，所以支撑复杂，木料耗用多。随着喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。

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。

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

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。在围岩条件较好时，主要是考虑如何更好的发挥机械效率，保证施工的经济性，故只要考虑后一条件。

台阶开挖法的优缺点：

台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度。但上、下部作业有干扰；台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数，但台阶有利于开挖面的稳定。尤其是上部开挖支护后，下部作业就较为安全，但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。

台阶开挖时应注意以下几点：

（1）解决好上、下半断面作业的相互干扰问题。微台阶基本上是合为—个工作面进行同步掘进；长台阶基本上拉开，干扰较小；而短台阶干扰就较大，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。

（2）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。

（3）下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按规定做初期支护。

（4）量测工作必须及时，以观察拱顶，拱脚和边墙中部位移值，当发现速率增大立即进行仰拱封闭。

3、环形开挖留核心土法

环形开挖留核心土法

环形开挖留核心土法应注意以下几点：

（1）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%。

（2）开挖后应及时施工喷锚支护、安装钢架支撑，相邻钢架必须用钢筋连接，并应按施工要求设计施工锁角锚杆。

（3）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。

（4）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%。

4、中隔壁法（CD法）

CD 法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法，主要应用于双线隧道Ⅳ级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道（Ⅳ级围岩）地段。

中隔壁法（CD法）

5.交叉中隔壁法（CRD法）

交叉中隔壁法是在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横隔板施工；然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁，最后开挖剩余部分的施工方法。采用短台阶法难确保掌子面的稳定时，宜采用分部尺寸小的CRD法，该工法对控制变形是比较有利的。

CD 法是“Center Diaphragm”的简称，而CRD法则是“Cross Diaphragm” 的简称。两者既有联系又有区别。它们都用于比较软弱地层中而且是大断面隧道的场合。而前者是在用钢支撑和喷混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法；后者则是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割闭合进行开挖的方法，是在地质条件要求分部断面及时封闭的条件下采用的方法。因此，CRD法与CD法唯一的区别是在施工过程中每一步，都要求用临时仰拱封闭断面。

在CRD法或CD法中，一个关键问题是拆除中壁。一般说，中壁拆除时期应在全断面闭合后，各断面的位移充分稳定后，才能拆除。

交叉中隔壁法（CRD法）

6、双侧壁导坑法

双侧壁导坑法一般将断面分成四块：左、右侧壁导坑、上部核心土和下台阶。其原理是利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右3个小断面施工，左、右导洞先行，中间断面紧跟其后；初期支护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时支撑，形成全断面。两侧导洞皆为倒鹅蛋形，有利于控制拱顶下沉。

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。双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初次支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。该方法主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地层。

双侧壁导坑法施工作业顺序为：

（1）开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合。

（2）相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护。

（3）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。

（4）开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合。

（5）拆除导坑临空部分的初次支护。

（6）建造内层衬砌。

双侧壁导坑法应注意以下几点：

（1）侧壁导坑开挖后方可进行下一步开挖。地质条件差时，每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱。

（2）各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺。

（3）应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后在进行另一侧开挖。

（4）左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15米。

（5）当开挖形成全断面时应及时完成全断面初期支护闭合。

（6）中隔壁及临时支撑应在浇筑二次衬砌时逐段拆除。

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