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摘要：本文介绍了大断面隧道的常用施工方法，如台阶法、分部开挖法，并且详细的介绍了这些施工方法的使用条件，为大断面隧道的施工方法的选择提供了一些理论依据，为大断面隧道的施工发展奠定了一些基础。
关键词：大断面隧道；台阶法；分部开挖法
1引言
我国目前己建成的四车道公路隧道为数甚少，主要包括贵州凯里市大阁山隧道，全长496m，单洞双向四车道，最大开挖宽度21.04m，高度11.5m，净跨度18m，是国内尤其是在市区罕见的大跨度扁坦公路隧道；位于同三、京珠国道主千线绕广州公路东环段的龙头山隧道，全长990m，隧道净宽17.5m，净高8.95m，为双向分离式单洞四车道公路隧道。辽宁沈大高速公路韩家岭隧道，全长460m，为单向四车道公路隧道，净宽19.24m，高10.39m，其开挖宽度21.24m，中轴线处开挖高度达15.52m，为我国目前断面尺寸最大的公路隧道，国内无任何设计和施工经验。另外，在广州等地近期也有规划的和正在建设的少许四车道公路隧道，为适应140km/h高速行车速度的要求，其断面积甚至达到170一200m2，局部断面积达230m的超大断面，开挖宽度达23m以上。有的地方提出建设五车道，甚至六车道公路隧道的设想。
国外一些发达国家非常重视公路隧道建设，尤其是北欧国家和日本在发展公路隧道技术方面处于领先地位，在过去三十多年里，在大跨度扁坦大断面隧道建设中积累了一些经验。新奥法设计与施工技术、围岩动态分析技术、中隔壁法、双侧壁导坑超前法、TBM法等得到广泛应用。
2大断面隧道的常用施工方法
大断面隧道的开挖方法有台阶法、分部开挖法。
2.1台阶法
台阶法一般是指正台阶两步开挖法，由于此处涉及的是超大断面扁平隧道，为保证施工的安全，将台阶法视为正台阶三步开挖法，此方法多适用于Ⅳ、Ⅴ较软而且节理发育的围岩。根据台阶长度的不同可以划分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种。在施工中究竟采用哪一种台阶法，应根据以下两个条件来决定：
1对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合的时间就越短，则此时台阶必须缩短。
2施工机械的效率高，则可以缩短支护闭合时间，故台阶可以适当加长。
A长台阶法
长台阶法上、中、下开挖断面相距较远，台阶较长，一般上、中台阶超前50m以上，或大于3倍的洞宽。施工时上、中、下部可以同时进行平行作业。该施工方法干扰较小，可进行单工序作业。但由于该方法开挖台阶较长，仅适用于Ⅱ、Ⅲ级围岩。
B短台阶法
短台阶法是指三个断面相距较近，一般台阶之间的距离小于3倍但大约1倍的洞宽。短台阶法能缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制隧道变形收敛速度和变形值，所以可用于稳定性较差的围岩，主要用于Ⅳ、Ⅴ级围岩。
C超短台阶法
超短台阶法也称微台阶法，是一种适用于在软弱地层中开挖的施工方法，一般在膨胀性围岩及土质地层中采用。这种方法上、中台阶都仅超前3～5m。超短台阶法的缺点是：上下断面相距较近，机械设备集中，作业时间相互干扰大，生产效率低，施工速度慢。
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2.2分部开挖法
1留核心土环形开挖法
留核心土环形开挖法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。这种方法将断面分成环形拱部、上部核心土和下部台阶三个部分。其主要优点是上部留核心土支挡着开挖面，而且能迅速及时地施作拱部初期支护，所以开挖工作面稳定性好，核心土和下部开挖都是在拱部初期支护的保护下进行的，施工安全性能好。一般环形开挖进尺为0.5～1.0m，不易过长。
2双侧壁导坑法
双侧壁导坑法是两侧导坑超前，然后再进行中部的上半部分及下半部分施工，能有效确保掌子面稳定和控制隧道周边围岩松弛范围。施工中每个分块都是在开挖后立即各自封闭的，在施工期间隧道断面变形的发展会很小。因此，可以有效控制下沉量和下沉速率，增加掌子面的稳定。该方法将开挖断面较多，相应对围岩的扰动次数增加，而且相对延长了初期支护断面闭合的时间，同时增加了临时支护、增加了工序，相对提高了工程造价，使工程进度较慢。该方法对于断面大。地表沉陷要求严格，围岩条件特别差的浅埋隧道，是一种比较安全的施工方法。
3中隔壁法（CD工法和CRD工法）
CD法主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。
当CD法仍不能满足要求时，可在CD法施工的左右两幅洞上采用上下台阶法开挖，即CD上下台阶法开挖。若还是不能满足要求，则在CD上下台阶法的基础上采用增设临时仰拱的措施封闭成环，即CRD工法。CRD法是新奥法施工中解决大断面隧道施工的有效方法，其最大特点是将大断面化成小断面，步步成环，每个施工阶段都是一个完整的受力体系，结构受力明确，变形小，沉降量小。采用CRD施工必须坚持“管超前，严注浆，早成环，环套环”的施工方针，控制台阶长度即施工进尺，同时坚持及时量测监控，并根据量测信息调整施工进尺。
CRD法相对CD法的缺点是：施工工序复杂，隔墙拆除困难，成本高，进度较慢，
一般在修建大断面隧道，且对地面沉降要求严格时才采用，并且该工法对于每步的台阶长度都应控制，一般为5～7m。
3结语
大跨度隧道为一扁平拱形结构，由于跨度加大，使得开挖引起的应力重分布趋于不利，主要体现为：底脚处的应力集中过大，要求地基承载力较高；拱顶稳定性降低，需要采用有效支护措施；埋深较浅的洞口破碎地段会产生很大的松弛地压。
随着隧道和地下工程施工技术以及施工设备的进步和完善，大断面、复杂地质条件下隧道的施工技术将日趋成熟，先进的施工技术影响和促进隧道和地下工程设计水平的提高。然而，大断面同时又处在复杂地质条件下的隧道，施工难度大，施工方案的选定、施工机具的配备以及科学的施工组织显得尤为重要，这直接决定着施工的质量和安全，影响着结构的使用寿命。
参考文献：
[1]王成.隧道工程[M].北京.人民交通出版社
[2]宿钟明.红土地大跨度轻轨车站开挖过程力学分析及核心岩柱优化[D].重庆：重庆交通大学，2011
[3]陈晖.红土地地铁车站结构抗震问题研究[D].重庆：重庆交通大学，2013
[4]周强.双碑隧道加宽带安全度研究[D].重庆：重庆交通大学，2014
[5]曲海锋.扁平特大断面公路隧道荷载模式及应用研究[D].上海：同济大学，2007
论文作者:张浩
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：断面论文; 隧道论文; 台阶论文; 围岩论文; 方法论文; 公路论文; 导坑论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;