吳志書

摘要：當前，隨著城市的快速發(fā)展，及城市人口數(shù)量的不斷增加，給城市交通造成了越來越大的壓力，地上空間已經(jīng)越來越無法滿足現(xiàn)代人群的交通需求，因此各種地下空間項目得到了充分的發(fā)展與利用。隧道因為本身的優(yōu)勢特征在當前城市交通中充當著越來越重要的角色，與此同時關于其開挖技術及開挖過程中的安全問題也得到了社會愈發(fā)的關注。

關鍵詞：隧道；開挖；技術；安全

一、隧道開挖技術方法分析

在隧道施工中，開挖方法是影響圍巖為穩(wěn)定重要因素之一，所以開挖的時候一定非常注意。在隧道的發(fā)展過程中，隧道開挖方法也漸漸的完善起來，全斷面開挖法，分部開挖法，臺階開挖法是其中應用較多的三個方法，每一種方法都有自己各自的特點，也適合不同圍巖條件，不同地質(zhì)條件的隧道。

1、全斷面開挖

全斷面開挖法就是按照一定設計輪廓一次爆破成型，然后支護再修建襯砌的施工方法，一般來說對于圍巖等級處于較好的隧道應用較多。同時，運用全斷面開挖時要求是有鉆孔車或自制作業(yè)臺車以及較高機械裝運機械設備條件的施工隊伍，因為全斷面開挖時機械化自動化很強的一種方法，對機械設備要求較高。同時隧道的長度不能太短，一般不能低于 1km，否則大型機械設備的利用率較差。

全斷面開挖法的工作特點是開挖段面與作業(yè)空間大，干擾小；能夠充分使用機械，減少人力；工序少，便于施工組織和施工管理，改善勞動條件；開挖一次成型，對圍巖擾動少，有利于圍巖穩(wěn)定的特點。所以對于這種開挖方法，工作效率很高，開挖時間相對于其他的方法會有縮短，機械化程度較高，但是對條件要求的也相應的較高，尤其是圍巖自身的條件，否則施工時會出現(xiàn)不可避免的問題。

2、臺階法開挖

臺階法對圍巖的要求相比于全斷面開挖沒有這么苛刻。臺階法可以分為長臺階法，短臺階法和微臺階法。施工中采用哪一種臺階法有兩個重要的影響因素，第一是對支護形成閉合斷面的時間要求，圍巖差，要求閉合時間越短，第二是對上部斷面施工所采用的開挖，支護，出渣等機械設備需要施工場地大小的要求。對于軟弱圍巖，主要考慮前者，以確保施工安全，對較好的圍巖，主要考慮如何更好的發(fā)揮機械設備的效率，保證施工中的經(jīng)濟效益，因此只考慮后者。

長臺階法開挖面較小，這樣是為了開挖面的穩(wěn)定，一般來說也是用于圍巖等級較好的巖層，圍巖。這種方法的特點是分為兩個臺階，分別進行開挖，支護，運輸，通風，排水作業(yè)，因此此方法臺階長度長。短臺階法使用的條件為一般級別的圍巖，臺階長度小于長臺階法。短臺階法的特點是可以改善初期支護的受力條件。有利于控制圍巖變形，但是對下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。微臺階法是全斷面開挖的一種變異形勢，適合 V-V 的圍巖雙線隧道。中隔墻開挖時，應沿一側(cè)自上而下分為二或三部分進行，每開挖一部都要及時施做錨噴支護，安設鋼架，施做中隔壁。之后再開挖中隔墻的另一側(cè)，七分布次數(shù)以及支護形式與先開挖的一側(cè)相同。

3、分部開挖法

分部開挖法的具體方法有很多，比較常用的是單側(cè)壁導坑法，預留核心土法，中洞法等方法。下面簡單介紹各個方法。

（1）單側(cè)壁導坑法，這種方法一般是將斷面分成三塊：側(cè)壁導坑、上臺階、下臺階。側(cè)壁導坑尺寸應本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機械設備和施工條件而定。一般側(cè)壁導坑寬度不宜超過 0.5 倍洞寬，高度以到起拱線為宜.這樣，導坑可分二次開挖和支護。不需要架設工作平臺，人工架立鋼支撐也較方便。導坑與臺階的距離沒有硬性規(guī)定，但一般應以導坑施工和臺階施工不發(fā)生干擾為原則，所以在短隧道中可先挖通導坑，而后再開挖臺階。上、下臺階的距離則視圍巖情況參照短臺階法或超短臺階法擬定。單側(cè)壁導坑法一般是將斷面分成3 塊或 4 塊，每步開挖的寬度較小.而且封閉型的導坑初期支護承載能力大，所以，單側(cè)整導坑法適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。

（2）預留核心土法，這種方法用于 V 級以上圍巖，施工順序為：人工或者單臂掘進開挖環(huán)形拱部，架立鋼支撐，掛鋼絲網(wǎng)，噴射混凝土。在拱部初期支護下，開挖核心土和下半部，隨即接長邊墻鋼支撐，掛網(wǎng)噴射混凝土并進行封底。根據(jù)圍巖變形，適時做好二次襯砌。一般來說施工時開挖進尺為 0.5-2.0m，開挖后應及時施做噴錨支護，安設鋼架支撐。

（3）中洞法，中洞法適合雙連拱隧道，采用先開挖中洞并支護，在中洞內(nèi)施做隧道中墻混凝土，后開挖兩側(cè)的施工方法。中洞法開挖要求開挖高度應大于 1m，開挖寬度應大于 5m，中洞開挖超前長度根據(jù)隧道的長度，寬度以及地質(zhì)情況綜合考慮，一般為 50-80m，對于短隧道可先貫通中洞，然后再施做兩側(cè)側(cè)洞，中洞開挖后應及時施做初期支護，再分段灌注中墻混凝土，每一縱向段長度為 4-10m，在中墻混凝土達到設計強度后可拆模，并進行橫向支撐。

二、隧道開挖過程中的安全施工技術

1、結(jié)合隧道工程的地質(zhì)概況優(yōu)化設計方案，選擇合理的隧道開挖施工方案

在隧道工程開挖施工作業(yè)前，首要工作便是明確隧道工程施工作業(yè)區(qū)域的工程地質(zhì)概況。工程地質(zhì)概況主要包括隧道開挖區(qū)域的地形地貌特征、地質(zhì)巖性、所處區(qū)域的地震烈度以及隧道工程施工區(qū)域的水文特征。對于節(jié)理裂隙較為發(fā)育以及隧道開挖洞口仰坡等對現(xiàn)有隧道山體穩(wěn)定性影響較為嚴重的隧道開挖工程，應該做好隧道的洞門支護措施并對開挖區(qū)域的坡面采用骨架或者是噴錨等措施進行支護，確保隧道洞口開挖作業(yè)順利開展。

2、盡可能的選用全斷面法，減少部分開挖由于施工工序干擾所帶來的安全事故隱患

對于工程地質(zhì)水文條件較好的施工作業(yè)區(qū)域，應該優(yōu)先考慮采用盾構(gòu)機掘進作業(yè)，以加快施工效率，確保施工作業(yè)安全。此外，在隧道工程施工作業(yè)中，應該盡可能地選用技術成熟可靠的新的施工工藝與施工材料，以提高施工作業(yè)的安全性。

3、合理選用爆破材料以及爆破方式

對于采用鉆爆法開挖作業(yè)的情況，應該根據(jù)隧道工程施工區(qū)域的具體地質(zhì)條件、施工作業(yè)技術要求以及出渣能力，合理的選用爆破材料以及爆破方式，并盡可能的避免由于鉆爆法施工造成的隧道圍巖的擾動，并減少隧道開挖的超挖以及欠挖工程量。

4、做好瓦斯事故的安全防護工作

如果隧道開挖作業(yè)在瓦斯含量較高的底層，應該在開挖施工作業(yè)前將施工機械設備更換為防爆安全性的機械設備，并利用瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測設備實施監(jiān)測隧洞內(nèi)部的瓦斯?jié)舛?，以便于決定是否開展施工作業(yè)，避免瓦斯爆炸等安全事故的發(fā)生。

5、做好事先的支護工作

對于圍巖破碎或者是節(jié)理發(fā)育的不良地質(zhì)條件路段，隧道的開挖作業(yè)應該在做好提前支護的條件下開展，在隧道開挖后應該及時的噴射混凝土做好圍巖的襯砌工作，對巖面形成良好的封閉。噴射混凝土應該分兩次進行，在分布開挖后進行第一次的初噴，以便于及時的封閉暴露巖面，在完成錨桿、掛網(wǎng)以及鋼架安裝后應該進行混凝土復噴，通過兩次噴射混凝土對圍巖的變位進行控制。

三、結(jié)束語

總的來說，不同的開挖方法開挖方式不同，適合的條件也不同，如何運用這些方法需要綜合隧道各方面的因素考慮才能確定，利用好每一種方法的優(yōu)點同時盡量避免它的缺點，物盡其用，發(fā)揮其最大價值。而且隨著隧道技術的逐漸完善，隧道開挖方法也會得到發(fā)展，隨著遇到的問題的增多，為了應對不同復雜多變的地質(zhì)情況，一些新的方法也會被創(chuàng)造出來，隧道開挖方法必定會越來越完善。

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