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1、 2选择适宜的辅助施工措施 辅助施工措施的选择直接影响工程施工速度和造价，在安全条件得到保证的前提下，应优先选择简单易行的方法或Mint采用几种方法综合处理浅埋暗挖法的辅助施工措施较多，常用的有以下数种： (1)环形开挖留核心土 (2)喷射混凝土封闭开挖工作面 (3)超前锚杆或超前小导管支护 (4)超前小导管周边注浆加固地层 (5)设置上半断面临时仰拱 (6)深孔注浆加固地层 (7)长管棚超前支护或注浆加固地层 (8)用特殊地层的冻结法加固地层 (9)用水平旋喷法超前支护 (i0)地面锚杆或高压旋喷加固地层 (11)降低洞内、洞外地下水位 (12)洞内超前水平降排水 其中注浆加固地层和超前小导
2、管支护是最常用的辅助施工措施，但实施时应注意： (1)注浆设计应以满足施工工序为主，以从开挖到施喷昆凝土的时差作为注浆设计原则，取消为了增加围岩承载力而进行注浆的设计原则围岩的固结强度和时间要满足施工工序的顺序要求，以便提高施工速度，降低工程造价 (2)长管棚超前支护，在穿越公路、铁路等相对较短的隧道施工中具有明显的防塌限沉作用，但在相对较长的隧道(如多循环管棚)和含水地层施工中，由于施作管棚形成的过水通道以及多次扰动地层等原因，对限制沉降所起的作用不大，反而增加沉降(已通过实测得到证实)，应多考虑小导管超前支护及其他辅助措施的综合应用，以提高施工速度，降低工程造价目前，公路隧道设计中洞口段长
3、管棚应用太多，穿越结构的管棚直径过大(目前来说大于300600mm是不合理的)，值得商讨 3选择合理的支护参数和施工方法，以降低工程风险 (1)支护要及时围岩开挖后，地层松动，其承载能力下降，若支护不及时，则会增加作用在支护结构上的荷载，直至坍塌“早支护”不仅能减小支护结构的荷载，还能避免地层过分变形 (2)对于浅埋软弱地层，根据以往的实测结果，锚杆支护的作用明显降低，尤其是顶部两侧各30。范围内的锚杆是承压的，且工艺难以保证因此，在一般情况下可取消该区域的锚杆支护超前小导管支护在浅埋软弱地层中是一种有效的超前支护形式，其设计原则是在稳定工作面、满足施工要求的前提下，采取短而密的方式布设小导管
4、长度应大于：第一台阶开挖高度+1_0m，从方便施工和稳定顶部地层出发，建议第一台阶高度为2527m，小导管长度为3537m，以确保有lm左右导管插入破裂面以外 (3)作为初期支护主体的喷射混凝土，其喷射厚度要合理，混凝土喷得太厚，不利于发挥喷混凝土材料的力学性能计算结果显示：当喷射混凝土厚度dD40(D为洞径，即洞室开挖宽度)时，喷射混凝土支护接近于无弯矩状态，支护结构性能较好(我国在采用浅埋暗挖法修建地下工程中，喷射混凝土厚度一般控制在2030cm)因此，用增加喷射混凝土厚度的方法来加强支护，效果较差，应在采用合理的喷射方法，选择喷混凝土材料、配合比和外加剂上想办法比如，采用潮喷或以湿喷替代
5、传统的干喷，在喷料中加聚丙稀纤维等，以提高喷射混凝土材料的抗裂性，并减少回弹所以，研究和应用新材料、新工艺是浅埋暗挖法修建地下工程的重要发展方向 (4)采用正确的施工方法施工方法选择不当，会严重影响工程施工速度和造价，同时也影响施工安全根据国内外的经验，仅从工程造价和施工速度来考虑，施工方法的选择顺序应为正台阶法一台阶设临时仰拱闭合法一CD工法一CRD工法一眼镜工法但从施工安全考虑，顺序正好反过来因此，实施过程中应根据地质条件、断面大小、地面环境条件等因素，综合考虑后慎重选择各种施工方法的优缺点及适用条件参见表16一般情况下，当开挖断面宽度大于10m时，应优先采用CRD工法或CD工法；当开挖断
6、面宽度小于10m时，应优先采用正台阶法；在特殊条件下可考虑采用眼镜工法实践证明，在无水地层条件下，开挖断面跨度达12m时，采用正台阶法施工也是可行的台阶长度规定在一倍洞径左右，不再分长台阶、微台阶、短台阶，这在工程实践中已得到验证表16施工方法的适用条件及特点施工方法台阶法中隔墙法 (CD)交叉中隔墙法 (CRD)大管棚法双侧壁导洞法(眼镜工法)示意图 适用 条件 适用于较好地层的中小型断面 适用于软弱地层的中小型断面 适用于软弱地层且地面沉降控制严格的中型断面 适用于软弱地层的中小型断面，尤其是短隧道，如穿越铁路、公路 适用于软弱地层的大中型断面，尤其是地面沉降控制严格的大型断面 特点 施工
7、方便，速度较快，可增设临时仰拱和锁脚锚杆，对控制下沉有利 施工方便，速度较快，对控制地面沉降有利 施工复杂，速度慢，有利于控制地面沉降，但成本较高 适用性强，结构形式简单，有利于控制沉降，但技术要求高 施工复杂，速度慢，有利于控制地面沉降，但成本较高 二、方法 (1)开展工程地质遥感分析判断根据遥感平台资料，分析判断工程区域的地形、地貌、岩性、构造(褶皱、断裂)和不良地质(滑坡、岩堆、泥石流、岩溶、风沙地形、盐碱土、软土、黄土、冻土、采空区)等地质特征 (2)根据任务要求，对已有的地质资料分析研究，编写纲要必要时选择有代表性的地段进行踏勘 (3)对工程区域内有第四纪地层覆盖的地段，宜先用物探探
8、测，并有选择性地进行验证，而且要提供实测地质剖面和必要的岩iN试资料 (4)基岩裸露、半裸露区，宜采用路线地质追索法与横穿法相结合的方法进行调查与测绘，必要时可进行适量的勘探与测试 (5)地质复杂地区，宜采用编图的方法进行地质调查 当地质条件简单或既有的地质资料比较充分时，可采用编图的方法进行地质调查 (6)对工程设计与施工有重要影响的地质问题，应设专题进行研究 三、内容 1)研究地貌 研究地貌基本特征，划分地貌基本成因类型和成因形态，分析其与基底岩性和新构造运动的关系 2)调查各类土的工程地质特征 (1)土的堆积年代按堆积年代土可划分为三类： 老堆积土，即第四纪晚更新世Q1及其以前堆积的土层
9、 一般堆积土，即第四纪全新世(文化期以前Q4)堆积的土层 新近堆土，即文化期以来新近堆积的土层Q，一般呈欠固结状态 (2)土的成因类型根据地质成因土可划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土、冰积土和风积土根据有机质含量对土进行的分类，应符合表22的规定。(3)-I-_的粒度和塑性指数分类按颗粒级配或塑性指数土可划分为碎石土、沙土、粉土和黏性土碎石土和沙土的划分应符合表23、表24的规定。 表22土按有机质含量分类 分类名称 有机质含量W() 现场鉴别特征 说 明 泥炭质土 10W60 深灰色或黑色，有腥臭味，能看到未完全分解的动植物结构，浸水膨胀，易崩解，有植物残渣浮于水中，干缩现象明显
10、 根据地区特点和需要，可按w。细分为： 弱泥炭质土(10w。25) 中泥炭质土(25w。40) 强泥炭质土(4060 除有泥炭质土特征外，结构松散，暗无光泽，干缩现象极为明显 注：w为含水量(全书同)，W-为液限 表23碎石土分类 名称 颗粒形状 颗粒级配 漂 石 圆形及亚圆形为主 块 石 棱角形为主 粒径大于200mm的颗粒质量超过总质量的S0o 卵 石 圆形及亚圆形为主 碎 石 棱角形为主 粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50 圆 砾 圆形及亚圆形为主 角 砾 棱角形为主 粒径大于gram的颗粒质量超过总质量的50注：定名时，应根据颗粒级配，由大到小以最先符合者确定表24沙土分类 名
11、称 颗粒级配 砾 沙 粗 沙 中 沙 细 沙 粉 沙 粒径大于2mm的颗粒质量占总质量的2550 粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50 粒径大于0.25mm的颗粒质量超过总质量的50 粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的85 粒径大于0.075mm的颗粒质量超过总质量的SON注：定名时，应根据颗粒级配，由大Ntlq-X最先符合者确定粒径大于0075mm的颗粒不超过全部质量50o，且塑性指数等于或小于10的 土，定为粉土塑性指数大于10的土为黏性土，根据塑性指数可分为粉质黏土和黏 土当塑性指数大于10且小于或等于17时，定为粉质黏土；当塑性指数大于17时， 定为黏土 (4)Iff
12、9定应在现场观察描述的基础上，结合室内外试验，综合确定土的工程 地质特征土的描述应符合下列规定： 碎石土应描述颗粒级配、形状、母岩成分、风化程度、填充物的性质与填充程度、密实度及层理特征等 沙土应描述颜色、矿物组成、颗粒级配、颗粒形状、黏性土含量、湿度、密实度及层理特征等 粉土应描述颜色、颗粒级配、包含物、湿度、密实度及层理特征等 黏性土应描述颜色、包含物、土层结构、层理特征及状态等 特殊性土除应描述上述相应土类规定的内容外，尚应描述反映其特殊成分、 状态和结构的特征如对淤泥需描述臭味，对人工填土应描述其物质成分、密实度与 厚度的均匀程度、堆积年代等 对具有夹层、互层、夹薄层特征的土层尚应描述
13、各层的厚度及层理特征 (5)土体洞室土体洞室的勘探、测试应符合下列要求： 详勘勘探线应沿洞轴线，距洞壁外侧13m交错布置孔距宜取50100m， 跨越河道部位宜小于50m，洞口及地质条件复杂的洞段不宜少于3个孔勘探孔深度 应达到洞底设计标高以下一倍洞径；当遇暗浜等不良地质条件时，其深度可取二三倍 洞径 每一主要土层均应取样，有地下水时应采水样，当遇到有害气体时应采取措 施，并进行成分分析 室内试验应包括土的颗粒级配、液限、塑限、含水量、容重、固结、抗剪强度等 物理力学性质试验；膨胀土应进行膨胀性试验；黄土应进行湿陷性试验，原位测试可 采用触探、旁压试验或十字板剪切试验必要时应测求土的基床系数和气
14、压 应查明地下水位、水量及含水层层位，并应测定各主要土层的渗透性、水 压等 当需要时，可进行土体压力及衬砌变形的观测 位于市区的地下洞室施工时，应进行地面变形监测 3)常见土的地质调查 (1)人工填土 填土是指人类活动在地面形成的任意堆积，其组成成分复杂，填筑的方法、时 间和厚度都是随意的填土分素填土、杂填土和冲填土三类素填土是由碎石、沙、粉 土、黏性土中的一种或多种，由人类扰动填堆而成，不含或少含杂质；杂填土是由建筑 垃圾、工业废料或生活垃圾组成，按其成分可以分为建筑垃圾填土和工业废料填土； 冲填土是由水力冲填泥沙形成的填土，主要是整治河道时，用泥浆泵和输沙管将泥沙 排送到需要填高的地方，经
15、排水沉淀后形成的大片冲填土层 4)膨胀岩土 (1)许多黏性土及泥质岩中含有大量的蒙脱石和伊利石类矿物颗粒，有很强的亲水性当含水量变化时，这些颗粒能发生显著的体积变化，从而引起岩土的体积变化(发生膨胀或收缩)，最终使与其相连接的建筑物受到破坏这种岩土称为膨胀岩土 我国膨胀岩土的黏土矿物成分主要是蒙脱石，伊利石居其次 (2)膨胀岩分类见表211 表211膨胀岩分类 指 标 典型的膨胀性软岩 一般的膨胀性软岩 蒙脱石含量() 50 10 单轴抗压强度(MPa) 5 5，30 软化系数 O5 30 15 (3)膨胀岩土的调查内容 研究微地貌、地形形态及其演变特征，划分地貌单元，查明天然斜坡是否有胀缩剥
16、落现象 查明场地内岩土膨胀造成的滑坡、地裂、小冲沟等的分布 查明膨胀岩土的成因、年代、竖向与横向分布规律以及岩土体膨胀性的各向异性程度 查明膨胀岩节理、裂隙构造及其空间分布规律 调查地面水排泄、积聚情况，地下水的类型、水位及其变化幅度，土层中含水量的变化规律 搜集历年降雨量、蒸发量、气温、地温等气象资料，调查当地大气影响深度及大气急剧影响层深度 调查当地建筑物的结构类型、基础形式和埋深，建筑物的损坏部位、破裂机制、破裂的发生发展过程及规律 调查当地胀缩活动带的空间展布规律 调查当地天然与人工植被的分布、破坏和种植的情况、浇灌方法等分界深度建议值和有关的计簋信f单位m1线别 围岩级别 I V 2
17、倍塌方高度 1.3 2.58 4.8 8.8 19.2 38.4 隧规分界深度 O96 2.24 4.22 11.15 23.25 47.25 单 一般分界深度 16.9 20.3 17.5 24.5 3542 线 建议 分界按洞径0.15D 0.3D O3D O5D O5D 1.0D 1.5D 2.5D 2.5D 3.5D 4D6D 深度按埋深0.91.8 10.5 17.5 10.5 17.5 17.5 24.5 2842 隧规分界深度 O88 3.46 6.8 18.3 36.3 72一般分界深度33.840.6 5161.8 76102.7 双 线 建议按洞径O15D O3D 0.3D
18、 O5D O5D 1.0D 1.5D 2.5D 2.5D 3.5D 4D6D 分界 深度按埋深1I 83.0 3O5.7 5.911.716.126.8 3244.8 5278322根据工程设计经验进行界定 根据工程设计实践经验，对于铁路单线和双线隧道，深埋与浅埋隧道分界以25倍塌方高度来确定当地面水平或接近水平，且隧道覆盖厚度小于表32所列数值时，可按浅埋隧道设计表中的高限(上限)数值在水文及工程地质条件较差时采用；反之，采用表中的低限(下限)数值 表32浅埋隧道覆盖厚度值(m) 围岩级别 V 单线隧道覆盖厚度 5，7 1014 1825 双线隧道覆盖厚度 820 1520 30，35323
19、 以不影响地面为限进行界定 还有一种深埋与浅埋隧道分界深度的确定方法，即以隧道开挖时对地面不产生影响为限进行区分具体做法是按压力拱高度h，和宽度影响系数叫参考表33来确定 表33深浅埋隧道分界深度(m) 围岩级别 I V 深埋隧道 2l 2.5h、 19 33 浅埋隧道 21 2.5h】 19w 33w326浅埋与超浅埋隧道的判定方法 浅埋与超浅埋隧道的区分目前尚无规范可依，但通常有下列四种判定方法 (1)覆跨比判别法覆跨比即覆盖土厚度H与隧道跨度D(隧道断面直径)之比， HD04为超浅埋隧道，HDO4为浅埋隧道 (2)盖层整体下沉时，即洞内拱顶变位值地面沉降值时(即SNS)可视为超浅埋 (3
20、)若隧道结构顶部进入地面以下5m范围的管道层中时，统称超浅埋 (4)在具备试验条件的情况下，用实测压力(P)与垂直土柱重量(h之比确定深埋、浅埋或超浅埋当Ph04为深埋隧道，06Prh04为浅埋隧道，PrhO6为超浅埋隧道超浅埋隧道在初期支护作用下，围岩塑性区一般可达到地面，覆盖层易发生整体位移下沉 综上所述，确定埋深的判别方法较多，从不同的角度进行分析、设计和施工时，应结合工程实际条件和特征综合判定这里需指出，浅埋设计会因为施工不当而引起很大的附加荷载，进而产生超浅埋设计中所出现的不利因素 二、各种开挖方法及其控制地面沉降的效果 保持开挖面稳定，减少对地层的扰动，这对于控制地面沉降是极其重要
21、的在软土地层中建造大断面地下隧道，即使采取了各种地层预加固措施，也不宜全断面开挖为了稳定开挖面，新奥法施工已发展出了多种开挖方法，常用的有分步开挖法、压缩空气法、机械预切槽法等 1各种分步开挖法控制沉降的效果 国内外大量城市地下工程实例和理论分析表明，软土层大断面浅埋隧道不宜全断面开挖，此时控制地层变形、维持开挖面稳定、减小地面沉降的最有效方法是分步开挖通常，增加开挖步骤可使开挖面更稳定，且使地面沉降较小，特别在有地下水的情况下更需增加开挖步骤，因地下水会大大减小地层的自立时问此外，开挖顺序对总的沉降有很大影响，有目的地选择开挖顺序可使地面沉降较浅因此，大断面浅埋隧道开挖要根据隧道断面大小、断
22、面形状、埋深、地层情况以及控制沉降的要求，选择分步开挖方法图434为常用软土层大断面浅埋隧道的分步开挖方法分步开挖方法可分为三类：台阶法图434、中隔墙法图434E、眼镜法图434 图434常用的分步开挖方法 组伦堡、圣保罗地铁慕尼黑地铁波恩、法兰克福地铁埃森、慕尼黑地铁慕尼 黑地铁东京地铁圣保罗地铁慕尼黑地铁慕尼黑地铁东京、慕尼黑地铁 北京市复兴门折返线渡线工程北京市复兴门折返线工程北京市西单地铁站 通常，中隔墙法、眼镜法控制地面沉降优于台阶法，眼镜法控制地面沉降优于中隔墙法因此，台阶法适宜于地层较好、断面较小的隧道(70lOOm。)，中隔墙法适宜于地层较好、断面稍大的隧道(90120m。)
23、，眼镜法适宜于地层较差、断面较大的隧道(大于lOOm。)例如，德国在20世纪80年代修建两座情况类似的地铁车站时，分别采用图434、两种开挖方法掘进，量测结果表明，采用图434所示的方法施工地面沉陷21mm，采用图434所示的眼镜法施工地面沉降14mm 图435为采用图434法、法施工地面沉降有限元分析结果，从沉降曲线可看出法优于法为了说明有限元分析的可靠性，图436示出采用圣保罗地铁地层资料，用法施工实测结果与计算分析结果的比较从图435、图436可发现，弧导开挖引起的地面沉降占全部地面沉降的比例很大(5060)，需引起特别注意此外，软土隧道分部开挖宜尽早闭合断面，尽量缩短仰拱的闭合距离，这
24、对控制地面沉降尤其重要例如，北京市地铁复兴门折返线工程在下台阶通过且封闭frp拱后，地面沉降速率由大于1Ommd减为04mmd，且下沉逐渐趋于稳定 图435两种开挖方法的有限元分析结果 图436圣保罗地铁地层采用台阶法施工，计算分析值与实测值的比较 三、各种类型支护及其控制地面沉降的效果 城市软土层大断面隧道施工控制地面沉降时，要求支护及时、密贴、大刚度、早封闭新奥法初期支护通常采用钢拱、网喷混凝土(软土层隧道径向锚杆使用的较少)，二次衬砌采用模筑混凝土或网喷混凝土采用新奥法施工，要求开挖后立即架钢拱、挂网、喷混凝土(自稳时间很短的地层需在架钢拱前先喷射一薄层混凝土)；要求喷混凝土与围岩密贴，
25、不留空隙；要求支护刚度大，能控制地层变形，因此喷混凝土早期强度发展是控制地层变形、减小地面沉降的重要因素，现经常采用的格栅拱，主要是为了提高支护刚度；要求早封闭，这是减小沉降的重要因素，即使采用分步开挖法，也要尽量使各开挖步骤的支护是封闭的，必要时设l临时仰拱，多余的支护不需要时再拆除，全部开挖完成后要及时封闭仰拱 普通的喷混凝土难以满足上述对支护的要求，纤维喷混凝土具有一定的优越性，用来代替网喷混凝土，能更好地控制地面沉降通过大型喷射混凝土试验板的荷载一变形试验发现，纤维喷混凝土不仅表现出与钢筋网喷混凝土相同的性能，而且在第一次开裂后具有更高的残余承载能力试验还表明，含有纤维的喷混凝土衬砌，
26、相当或优于通常的钢筋网喷混凝土衬砌，随着纤维长度的增加，其强度和延展性都有明显提高 四、结论 (1)为了保持开挖面稳定，减小地面沉降，最常用的预加固方法是传统的注浆法加固地层射流注浆是较新的注浆技术，常与传统的注浆方法配合使用，这样能具有更佳的控制沉降效果 (2)压密注浆作为沉降补救措施，能很好地修正沉降 (3)管棚(特别是长、大管棚)施作较复杂，常需要用专门设备但管棚法较单纯注浆法具有更好的稳定开挖面、控制沉降的效果，且能提高掘进速度超前插桩法是管棚法的变种，具有类似的控制沉降的效果，因其采用专门的配套设备，提高了施工速度 (4)软土层大断面隧道一般采用分步开挖法施工，需根据工程情况选择分步
27、开挖方法，不同的分步开挖方法和开挖顺序对地面沉降有很大影响 (5)在有地下水且降水困难时，采用压缩空气法开挖较好，它能较好地控制沉降，又能减少预加固和降水费用 (6)采用分步开挖法弧导开挖时引起的沉降占总沉降的比例很大(约50)，需予以特别注意若采用机械预切槽法，则可大大减小这部分沉降 (7)及时进行网喷混凝土，对于控制地面沉降具有很好的效果 (8)无论采用何种措施减小地面沉降，及时封闭支护对于减小沉降都是很重要的521概述52施工方法 采用浅埋暗挖法施工时，常见的典型施工方法是正台阶法以及适用于特殊地层条件的其他施工方法，如全断面法、单侧壁导坑超前正台阶法、双侧壁导坑正台阶法(眼镜工法)、中
28、隔墙法等施工方法详见表51表5一l浅埋暗挖法修建隧道及地下工程主要开挖方法施工方法示意图重要指标比较适用条件沉降工期防水初期支护 拆除量造价全断面法地层好，跨度8m一般最短好无低正台阶法地层较差，跨度12m一般短好无低上半断面临时封闭正台阶法地层差，跨度12m一般短好小低正台阶环形开挖法地层差，跨度12m一般短好无低单侧壁导坑正台阶法地层差，跨度14m较大较短好小低中隔墙法(CD工法)地层差，跨度18m较大较短好小偏高交叉中隔墙法(CRD工法)地层差，跨度20m较小长好大局双侧壁导坑法(眼镜工法)小跨度，连续使用可扩成大跨度大长效果差大一局中洞法小跨度，连续使用可扩成大跨度小长效果差大较高侧洞
29、法小跨度，连续使用可扩成大跨度大长效果差大高柱洞法多层多跨大长效果差大高盖挖逆筑法多跨小短效果好小低 应当注意的是，浅埋暗挖工程是在应力岩(土)体中开拓的地下空间施工，在选择施工方法时，应当根据具体地下工程的各方面条件综合考虑，选择最经济、最理想的设计和施工方案，甚至要综合多种方案，因而这是一个受多种因素影响的动态的择优过程 浅埋暗挖工程施工中，应根据不同的围岩工程地质条件、水文地质条件、工程建筑要求、机具设备、施工技术条件、施工技术水平、施工经验等多种因素，选择行之有效的一种或多种施工方法主要影响因素是围岩的地质条件当围岩较稳定且岩体较坚硬时，施工中往往先把隧道坑道断面开挖好，然后修筑支护结
30、构，并在有条件时争取一次把全断面挖成当围岩稳定性较差时，则需要随开挖进行一次支撑，防止围岩变形及产生坍塌分块开挖后，应及时进行初期支护的施作，一般先开挖顶部，在上部断面挖成后及时进行初期支护，在上部支护的保护下再开挖坑道下部断面在二次模筑衬砌修筑中必须先修筑边墙，之后再修筑拱圈，即采用先墙后拱法施工总之，在选择施工方法时，要根据各种因素并结合地质条件变化的实际情况，采取有效的施工方法522施工方法 一、全断面开挖法施工 地下工程断面采用一次开挖成型(主要是爆破或机械开挖)的施工方法叫全断面开挖法该法的优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成；工序简单，便于组织大型机械化施
31、工；施工速度快，防水处理简单缺点是对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力另外，机械设备配套费用也较大 1施工顺序 全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环同时，施作初期支护，铺设防水隔离层(或不铺设)，进行二次模筑衬砌实际工作情况分别见图54图511开挖顺序见图512施工工艺流程见图513该流程突出两点：增加机械手进行复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混凝土必须提前施作，且不滞后200m当地
32、层较差时铺底应紧跟，这是确保施工安全和质量的重要做法图54塑料导爆管非电起爆，部分器材和已 加工好的起爆药卷与周边眼“药串”图55机械化出渣作业图56铺设防水塑料板 图57混凝土输送车及输送泵作业图58模板台车及衬砌作业图59混凝土工厂 图510三臂和四臂钻岩台车在洞内联合作业图511及时施作仰拱封闭，铺防水板 做永久衬砌图512全断面开挖法施工顺序 全断面开挖喷锚支护 灌注衬砌 图513全断面开挖法施工工艺流程 1钻孔(约2h)2装药、爆破(约15h)3初喷(约lh)4装渣(约15h)5量测 6局部挂网(约5h)7复喷(约3h)8挖沟、铺底超前(约5h)9铺防水板(约lh) 10模筑衬砌(约
33、8h) 2适用范围 全断面法主要适用于类围岩当断面在50m。以下，隧道又处于类围岩 地层时，为了减少对地层的扰动次数，在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层后， 也可采用全断面法施工但在第四纪地层中采用此施工方法时，断面一般均在20 m。 以下，且施工中仍须特别注意山岭隧道及小断面城市地下电力、热力、电信等管道工 程施工多用此法 3评价 1)优点 全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速 度，且工序少，便于施工组织和管理 2)缺点 (1)由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大 (2)每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计，并严格控制 爆
34、破作业 3)注意事项 全断面法是目前工类围岩的隧道工程施工技术发展的一个方向，但是在采用全断面开挖时应注意以下事项： (1)加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查，对不良地质情况要及时预测预报、分析研究，随时准备采取应急措施(包括改变施工方法)，以确保施工安全和工程进度 (2)各工序机械设备要配套，如钻眼、装渣、运输、模筑、衬砌支护等主要机械和相应的辅助机具(钻杆、钻头、调车设备、气腿、凿岩钻架、注油器、集尘器等)，在尺寸、性能和生产能力上都要相互配合各项工作要环环紧扣，不得彼此牵制而影响掘进，从而充分发挥机械设备的使用效率和各工序之间的协调作用，并注意经常维修设备，备存足够的易损零部件，
35、以确保各项工作的顺利进行 (8)DN强各种辅助作业和辅助施工方法的设计与施工检查，尤其在软弱破碎围岩中使用全断面法开挖时，应对支护后围岩变形进行动态量测与监控，并使各种辅助作业的三管两线(高压风管、高压水管、通风管、电线和运输路线)保持良好状态 (4)重视和加强对施工操作人员的技术培训，使其能熟练掌握各种机械和新技术，不断提高工效，改进施工管理，加快施工速度 (5)用全断面法开挖时，应优先考虑选择锚杆和锚喷混凝土、挂网、撑梁等支护形式 二、台阶法施工 台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，即分成上下两个工作面或几个工作面，分步开挖根据地层条件和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法、中隔墙
36、台阶法等该法在浅埋暗挖法中应用最广，可根据工程实际、地层条件和机械条件，选择适合的台阶方式台阶法开挖顺序见图514图514台阶法开挖顺序 1正台阶法开挖 正台阶法开挖优点很多，能较早地使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降上台阶长度(L)一般控制在115倍洞径(D)，根据地层情况，可选择两步或多步开挖法 1)上下两部分步开挖法 采用此法，若地层较好(类)，可将断面分成上下两个台阶开挖，上台阶长度一般控制在115倍洞径(D)以内，但必须在地层失去白稳能力之前尽快开挖下台阶，支护后形成封闭结构，见图515和图516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(图5 17)
37、 图5 15正台阶上部分步开挖示意 图516上下两部分步正台阶法开挖 图517超前锚杆、施作临时拱、铺底，然后正台阶法施工 一般采用人工和机械混合开挖法，即上半断面采用人工开挖、机械出渣，下半断 面采用机械开挖、机械出渣有时为避免上半断面出渣对下半断面的影响，可用皮带 运输机将上半断面的渣土送到下半断面的运输车中 2)多部分步开挖留核心土 该法适用于较差的地层，围岩级别为工、类，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、墙脚设置锁脚锚杆从断面开挖到初期支护、仰拱封闭不能超过lOd，以确保地面 沉陷控制在50mm以内 典型开挖
38、方式见图518，这是在类黄土地层双线铁路断面施工的实例上台 阶长度取1倍洞径左右环形开挖，留核心土，首次用系统小导管超前支护、预注浆稳 定工作面，首次将研制成的蝴蝶结网构钢拱架用在初期支护中。在该次试验中，测试 锚杆在软土中作用不大，改设拱脚、墙脚，设置注浆锁脚锚管初期支护至仰拱封闭不 能超过lOd，以确保地面沉降控制在50mm以内 图5一18多部分步正台阶法开挖施工流程 、为开挖顺序a初期支护b网构钢拱架c拱脚注浆锁脚锚管 d墙脚注浆锁脚锚管e初期支护厂塑料薄板隔离层g泵送粉煤灰防水混 凝土模筑(永久衬砌) 当隧道断面较高时，可以分多层台阶法开挖，但台阶长度不容许超过15D图519为北京市地铁复兴门折返线中双线隧道正台阶法开挖顺序 图519双线隧道正台阶法开挖顺序 台阶长度之所以定为1倍洞径(1D)，主要因为地面沉降不容许超过30mm另外，隧道在施工中纵向产生承载拱，承载拱的跨度约为1倍洞径(图520)这样，在1倍洞径区段周围地层产生横向和纵向两个承载拱的作用，这对开挖是有利的台阶长度超过1倍洞径将失去纵向承载拱受力结构，仅有横向平面承载拱受力结构另外，上台阶若选用大于15倍洞径的长台阶，在开挖时纵向变位大，上台阶断面形状不利于受力，而且容易引起周围地层松动，塑性区增大，造成拱脚附近受力大而使其失稳(图521
