隧道施工就是要挖除坑道范围内的岩体,并尽量保持坑道围岩的稳定。显然,开挖是隧道施工的第一道工序,也是关键工序。在坑道的开挖过程中,围岩稳定与否,虽然主要取决于围岩本身的工程地质条件,但无疑开挖方法对围岩稳定状态有直接而重要的影响。
因此,隧道开挖的基本原则是:在保证围岩稳定或减少对围岩扰动的前提条件下,选择恰当的开挖方法和掘进方式,并应尽量提高掘进速度。即在选择开挖方法和掘进方式时,一方面应考虑隧道围岩地质条件及其变化情况,选择能很好地适应地质条件及其变化,并能保持围岩稳定的方法和方式;另一方面应考虑坑道范围内岩体的坚硬程度,选择能快速掘进,并能减少对围岩扰动的方法和方式。
隧道施工中,开挖方法是影响围岩稳定的重要因素之一。因此,在选择开挖方法时,应对隧道断面大小及形状、围岩的工程地质条件、支护条件、工期要求、工区长度、机械配备能力、经济性等相关因素进行综合分析,采用恰当的开挖方法,尤其应与支护条件相适应。
全断面开挖法
1.施工顺序
全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形,然后支护再修建支护、衬砌的施工方法。
2.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1km,否则采用大型机械化施工时其经济性较差。
采用全断面一次开挖法,必须注意机械设备的配套,以充分发挥机械设备的效率。隧道机械化施工有三条主要作业线,见表6-2-2。
表6-2-2 隧道机械化施工作业线
为加快隧道建设,必须实现隧道施工机械化,而隧道工程新技术、新工艺的推广又为机械化施工奠定了基础。同时,机械化的发展又推动了隧道施工工艺水平的不断提高。机械设备选型时应遵循可靠性、经济性、配套性等原则。
3.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,便于施工组织与施工管理,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;
(5)遇不良围岩条件时,不易及时支护及补强支护。