隧道施工方法--礦山法

      依據(jù)隧道所在區(qū)域的地質(zhì)情況，包括隧道埋藏深度、隧道圍巖狀況、隧道工程地面情況等，隧道施工必須選擇合適的方法，才能保證隧道施工進度及施工安全。目前隧道施工方法主要有以下幾種。

      礦山法

      礦山法是指用開挖地下坑道的作業(yè)方式修建隧道的施工方法，是暗挖法的一種，主要用鉆眼爆破方法開挖斷面，因借鑒礦山開拓巷道的方法而得名。用礦山法施工時，將整個斷面分部開挖至設(shè)計輪廓，并隨之修筑襯砌。當(dāng)?shù)貙铀绍洉r，則可采用簡便挖掘機具進行，并根據(jù)圍巖穩(wěn)定程度，在需要時應(yīng)邊開挖邊支護；分部開挖時，斷面上最先開挖導(dǎo)坑，再由導(dǎo)坑向斷面設(shè)計輪廓進行擴大開挖，主要是為了減少對圍巖的擾動，分部的大小和多少視地質(zhì)條件、隧道斷面尺寸、支護類型而定；在堅實、整體的巖層中，對中、小斷面的隧道，可不分部而將全斷面一次開挖。如遇松軟、破碎地層，隧道開挖后受爆破影響，會導(dǎo)致巖體破裂形成松弛狀態(tài)，隨時都有可能坍塌，造成工程災(zāi)害，基于松弛荷載理論依據(jù)，須分部開挖，并配合開挖及時設(shè)置臨時支撐，以防止土石坍塌。

      1．先拱后墻法

      本法也稱支承頂拱法，適用于松軟巖層，但其抗壓強度應(yīng)能承受拱座處較高的支撐應(yīng)力；也適用于堅硬巖層中跨度或高度較大的洞室施工，以簡化修筑頂拱時的拱架和灌筑混凝土作業(yè)。在穩(wěn)定性較差的松軟巖層中，為了施工安全，先開挖拱部斷面并即砌筑頂拱，以支護頂部圍巖，然后在頂拱保護下開挖下部斷面和砌筑邊墻。在開挖邊墻部分的巖層之前，必須將頂拱支撐好，開挖兩側(cè)邊墻部分的巖層時（俗稱挖馬口），須左右交錯分段進行，以免頂拱懸空而下沉。該法施工順序（圖2 -la，圖中阿拉伯?dāng)?shù)字為開挖順序，羅馬數(shù)字為襯砌順序，下同）。施工時，須開挖上下兩個導(dǎo)坑，開挖上部斷面時的大量石碴，可通過上下導(dǎo)坑之間的一系列漏碴孔裝車后從下導(dǎo)坑運出，既提高出碴效率，又減少施工干擾。當(dāng)隧道長度較短、巖層又干燥時，可只設(shè)上導(dǎo)坑。在此種場合，為避免運輸和施工干擾，可先將上半斷面完全修筑完畢，然后再進行下半斷面的施工。

       2．漏斗棚架法

      此法曾廣泛應(yīng)用于修建鐵路隧道，也稱下導(dǎo)坑先墻后棋洪．話用于較堅硬穩(wěn)定的巖層。施工時先開挖下導(dǎo)坑，在導(dǎo)坑上方開始由下向上做反臺階式的擴大開挖，直至拱頂；道后在兩側(cè)由上向下做正臺階式的擴大開挖，直至邊墻底；全斷面完全開挖后，再由邊墻頂拱修筑襯砌（圖2 -lb）。此法在下導(dǎo)坑中設(shè)立的漏斗棚架，是用木料架設(shè)的臨時結(jié)勾。橫梁上鋪設(shè)輕便鋼軌，在下導(dǎo)坑運輸線路上方留出縱向缺口，其上鋪橫木，相隔一定間距，留出漏斗口供漏碴用。在向上擴大開挖時，棚架作工作平臺用。爆出的石碴全落在架上，經(jīng)漏斗口卸人下面的斗車運出洞外。這種裝碴方式可減輕勞動強度。下導(dǎo)坑的寬蔓，一般由雙線斗車運輸決定。由于寬度較大，在棚架橫梁下可增設(shè)中間立柱作臨時加固用。設(shè)立棚架區(qū)段的長度，由裝碴的各擴大開挖部分的延長加上一定余量來決定。用漏斗朋架裝碴優(yōu)點顯著。

 

      3．臺階法

      又有正臺階法和反臺階法之分（圖2 -lc）。①正臺階法系在穩(wěn)定性較差的巖層中施時，將整個坑道斷面分為幾層，由上向下分部進行開挖，每層開挖面的前后距離較小而成幾個正臺階。上部臺階的鉆眼作業(yè)和下部臺階的出碴，可以平行進行而使工效提高。斷面完全開挖后，再由邊墻到頂拱筑襯砌。在坑道頂部最先開挖的第一層為一弧形導(dǎo)坑，需要鉆較多的炮眼，導(dǎo)坑超前距離很短，可使爆破時石碴直接拋落到導(dǎo)坑之外，以減少扒碴工作量，從而提高掘進速度。如坑道頂部巖層松動，應(yīng)立即在導(dǎo)坑內(nèi)用錨桿或鋼拱架作臨時支護，以防坍塌。②反臺階法則用于穩(wěn)定性較好的巖層中施工，也將整個坑道斷面分為幾層，在坑道底層先開挖寬大的下導(dǎo)坑，再由下向上分部擴大開挖。進行上層的鉆眼時，須設(shè)立工作平臺或采用漏斗棚架，后者可供裝碴之用。

      4．上下導(dǎo)坑先墻后拱法

      該法在國外稱之為奧國法或稱老奧法，在中國的隧道工程中未見采用，也稱全斷面分開挖法（圖2 -ld）。早期的隧道施工，在穩(wěn)定性較差的松軟巖層中，為提高襯砌的質(zhì)量，曾采用過此種先分部挖出全斷面，再按先墻后拱順序修筑襯砌的施工方法。采用此法開挖時，要用大量木料支撐，還需多次頂替，施工既困難又不安全，因此，在中國沒有采用過該法。

      5.側(cè)壁導(dǎo)坑先墻后拱法

      該法起源于德國，在國外被稱為德國法，國內(nèi)簡稱為側(cè)壁導(dǎo)坑法，也稱核心支持法。在很松軟、不穩(wěn)定地層中修筑大跨度隧道時，為了施工安全，先沿坑道周邊分部開挖，隨即逐步由邊墻到頂拱修筑襯砌，以防止地層坍塌。開挖時可將臨時支撐和拱架都支撐于坑道中間未被開挖的大塊核心地層上，在襯砌保護之下最后將此核心挖除，必要時再砌筑仰洪（圖2 -le）。側(cè)導(dǎo)坑的寬度較大，除包括邊墻以外，還須有通行出土斗車和工人以及砌筑邊墻的工作位置，才能使導(dǎo)坑開挖和邊墻襯砌作業(yè)同時進行。為了核心部分地層的穩(wěn)，也須保持足夠的寬度，且其寬度愈大，留在最后的開挖量愈大，開挖費用就愈小。此

法通常適用于圍巖壓力很大、地層不穩(wěn)定的大跨度隧道（如雙線或多線鐵路隧道和公路隧道、運河隧道）。在堅硬巖層中修建大跨度洞室時也常采用，利用其核心部分作為支撐頃拱和邊墻模板的基礎(chǔ)；開挖時臨時支撐可大為減少，甚至完全免除。

      6．全斷面法

      將整個斷面一次挖出的施工方法(圖2 - lf)。適用于較好巖層中的中、小型斷面的隧道。此法能使用大型機械，如鑿巖臺車、大型裝碴機、槽式臺車或梭式礦車、模板臺車和混凝土灌筑設(shè)備等進行綜合機械化施工。新奧法的出現(xiàn)，擴大了全斷面法和臺階法的適用范圍。

      7．蘑菇形法

      綜合先拱后墻法和漏斗棚架法的特點而形成的一種混合施工方案（圖2 -lg）。開挖1至4部后呈現(xiàn)形似蘑菇狀的斷面，故名。在下導(dǎo)坑中設(shè)立漏斗棚架，供向上擴大開挖時裝碴之用，同時當(dāng)拱部地質(zhì)條件較差時，為保證施工安全，可先筑頂拱。該法具有容易轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌椒ǖ膬?yōu)點，遇巖層差時改為單純的先拱后墻法，巖層好時改為漏斗棚架法。在我國首先應(yīng)用于巖層基本穩(wěn)定的鐵路隧道施工中，以后又用于修筑大斷面洞室，為減少設(shè)立模架作業(yè)及其所需材料，并為加快施工進度創(chuàng)造了有利條件。