隧道综合项目施工要点四部分.doc

目录
第四某些　保护围岩、控制围岩松弛－软弱围岩 1
施工要点１·掌子面自稳性评价办法 1
施工要点２　稳定掌子面办法 5
施工要点３　控制地层松弛加固地层办法 10
施工要点４·断面及时封闭（闭合） 20

第四某些　保护围岩、控制围岩松弛－软弱围岩
软弱围岩自支护能力是比较弱，甚至没有自支护能力。因而，在软弱围岩中施工最重要是：如何提高围岩自支护能力，来保证开挖及后续作业进行。
在软弱围岩中，提高围岩自支护能力办法是诸多。依照国内外施工经验，提高围岩自支护能力基本办法是控制围岩松弛、流失。其原则是：稳定掌子面、及时闭合和加固地层。详细重要办法可归纳如下.
　1）稳定掌子面办法
　·正面喷混凝土和锚杆；
　·超前支护；
　　　　·留核心土；
2）及时闭合办法
·暂时仰拱或底部横撑；
·加强基脚
　·向底部地层注浆加固；
　·底部锚杆；
　　　　·变化施工办法　
3）加固地层
　·注浆加固；
　·超前支护；
　　　　·地表面加固
这些办法是综合,是互相补充,应视详细状况详细采用。
施工要点１·掌子面自稳性评价办法
日本依照近９０００个掌子面数据，其中典型　崩塌事例列于表１。
表１掌子面崩塌典型事例
掌子面崩塌现象有如下趋势
·在断层中崩塌规模，依照断层限度也许产生小崩塌，也也许浮现很大规模崩塌，视其破碎限度也也许浮现一次，也也许浮现多次；
·在互层围岩中，普通多是小规模，例如第三纪　砂岩页岩互层，也许由于少量　涌水使固结度低砂岩层流出，残留　泥岩也会呈块状剥落。崩塌限度因砂岩　固结度、层理面间隔、层理面固结度、砂岩层滞水水量、水压等而异。崩塌时间多在涌水状况有急剧变化时期发生。
·在强风化围岩中，与破碎带划分不明确，但会产生比较大崩塌，有涌水时崩塌规模会更大；
·在有层理面容易崩塌围岩中，会产生比较大和大规模崩塌，依照层理面强度、涌水状况，在几小时内就会产生多次崩塌，瞬时发生大规模崩塌　状况也不少。
·在砂层中，多发生比较小规模和中档规模崩塌。在没有涌水砂砾层中，掌子面也许是　自稳，但会从拱顶发生小规模掉落。
如何评价掌子面稳定性，一方面要明确影响掌子面稳定性因素（指标）。表３列出关于评价掌子面稳定性指标。

表３评价指标和办法
不稳定因素
对象围岩
评价办法
评价指标
沿龟裂、层理崩塌
龟裂性岩层
层状岩层
块体理论
不持续面情报（走向、倾斜、持续性、摩擦角、间隔等）

ＲＭＲ法
不持续面情报
RQD、岩石强度
因涌水压、凝聚力减少引起崩塌
土砂围岩
未固结围岩
均质系数
细颗粒具有率
颗粒构成、含水比
比重
单位体积重量
透水系数、涌水压
因围岩强度局限性，变形大引起崩塌
膨胀性围岩
围岩强度比等
颗粒构成、含水比
比重、液限、塑限
阳离子互换容量
单位体积重量
单轴抗压强度
初期位移速度
初期位移速度
土砂围岩

单位体积重量
凝聚力、内摩擦角
未固结围岩
准弹性系数
净空位移

　评价办法
（１） 相对密度、细颗粒具有率办法
对砂质围岩掌子面自稳性最简易判断指标，如表５所示。

表５掌子面稳定性评价（砂质围岩）
围岩级别
围岩状态
分类指标
相对密度（DR）
细颗粒具有率（FC）
IN
掌子面基本稳定围岩
DR≥８０％

DR<８０％
FC≥１０％
IL
掌子面不稳定，只要有很小变化，就也许流出围岩
FC<１０％
特L
掌子面稳定性明显差，开挖会引起重大变化围岩

依照记录，涌水影响很大，普通说掌子面涌水量在１００（ｌ／ｍｉｎ）附近，可作为稳定和流出判断基准，在５００（ｌ／ｍｉｎ）以上几乎都是流出。
浅埋时，与深埋相比，重要是难以形成承载拱。同步，在这种状况下多数会有地形偏压、表层软弱堆积物、风化带等对隧道开挖有很大影响特殊问题。为此，视地质条件会浮现下沉急剧增大、地表开裂等变异，有时也会浮现掌子面不稳定等现象。因此，在这种状况下，要采用掌子面稳定办法和控制地表下沉办法。
地表下沉与埋深有密切关系。埋深大时，在隧道横断面内形成了承载拱，开挖引起下沉，局限在隧道周边，而埋深小时，没有形成承载拱，开挖下沉会直接达到地表面。
在这种状况下，埋深小隧道，因不能期待形成承载拱，故为防止支护下沉、增强支承力而应采用必要办法，并研究采用药液压注、垂直锚杆等辅助工法。
如图3所示，浅埋隧道掌子面松弛将达到地表面，不但在横断面方向形成不了承载拱，在纵向掌子面前方也形成不了承载拱。
图3 埋深与隧道纵断面内下沉

依照实测成果分析，一方面是接近掌子面前方围岩急剧下沉，并向后方扩展，成果形成了图4所示盆状地表下沉。
此下沉槽坡度是与围岩中发生剪应变相相应。超过此限界后，如图所示就会发生地表开裂。

图4 地表下沉与地表开裂

施工要点２　稳定掌子面办法
在一开始咱们就提出保护和爱护围岩是隧道施工一种最重要原则。但如何保护和爱护围岩，在软弱围岩中，就只有采用增强围岩自身支护能力办法。当前许多辅助工法就是为此而开发。
下面用事例加以阐明。
１－１稳定掌子面办法
山岭隧道施工，如掌子面不稳定，施工是不也许。近年，由于山岭隧道增长，在自稳性差围岩中施工状况愈来愈多，因而，掌子面稳定问题就成为隧道开挖技术中重要问题了。同步，掌子面自稳性与开挖断面大小有密切关系，因而，开挖办法选取，对选定稳定掌子面辅助工法有很大影响。依照地质条件，在掌子面不能获得稳定状况，开挖要采用分割断面办法或缩短一次开挖进尺。但有时就是分部开挖或缩短进尺也不能获得效果，而采用大断面开挖办法反而成功状况也不少。这重要是因采用了各种辅助工法，提高了掌子面和拱顶稳定性而获得。
在土砂围岩和膨胀性围岩、破碎带中，保证掌子面稳定性是至关重要。办法有维护拱顶稳定超前支护，维护掌子面正面稳定正面锚杆和核心土，以及拱脚稳定锁脚管等。
有代表性稳定掌子面辅助工法分类列于表7。

表7 辅助工法分类
工法
拱顶稳定
掌子面稳定
使用材料
工法阐明

超前支护（超前锚杆、小导管等）
◎
○
锚杆
小导管（注浆）
钢筋
采用锚杆等提高前方围岩约束办法
使用小导管注浆加固掌子面
插入角度：10～30；
超前支护（钢插板等）
◎
○
钢筋
钢背板
L型钢
在掌子面自稳性差围岩中，喷混凝土施工前有崩塌时，可采用此法。
斜锚杆
○
○
锚杆
插入角度：45О～70О
短管棚
◎
○
管棚
在没有凝聚力围岩中采用。
管长：5～7m；
直径：不大于45cm；
视状况可进行注浆。
正面喷混凝土

◎
喷混凝土
提高掌子面正面自稳性
正面锚杆

◎
锚杆
玻璃纤维锚杆
保持掌子面自稳性办法

掌子面稳定性减少因素，视围岩条件而异，在多数状况下，可考虑如下几点：
·凝聚力局限性而崩塌（未固结围岩、裂隙性围岩）；
·因地下水而崩塌（未固结围岩、裂隙性围岩
·因强度局限性产生大变形而崩塌（膨胀性围岩）。
此外，作为特殊状况，也有掌子面沿地质构造面挤出状况。
稳定掌子面办法是在开挖作业之前，与掌子面前方一定范畴内施工，依照其功能不同，可分为如下几种：
　　　·提高构件弯曲刚度支持围岩（超前支护、短管棚等）；
　　　·改良围岩（注浆等）；
　　　·发挥锚杆作用（斜锚杆、正面锚杆等）；
　　　·喷混凝土加强等。
（1）超前支护
超前支护是使用锚杆、单一钢管、钢筋等，沿隧道外轮廓，以低角度打设方式防止掉块工法。是加固掌子面前方围岩、约束围岩办法。也可加设插板防止掉块。超前支护，基本上是借助构件抗弯刚度发挥作用，因而，采用抗弯刚度大构件是有利。
·单管
用于没有凝聚力围岩，防止拱顶松弛、崩落状况。普通采用34～48mm钢管，以30～60cm间隔和5～30仰角打入。打入长度普通为掘进进尺2～3倍。
图8单钢管超前支护例
此法重要问题是：在有砾石（孤石）或固结好围岩中，应用困难。另一方面是钢管下方围岩易崩落，超挖过大。为减少超挖，可减少打入角度，使钢管从支护构件中通过（图8）。

·钢插板
钢插板是在崩塌性明显围岩中，以较大面积地支护拱顶为目手段。钢插板宽度普通采用15ｃｍ，长度为1.2～1.6ｍ，以间隔30ｃｍ左右打入。普通都在拱顶120范畴内施设。其实行例参见图9和图10。
图10 钢背板施工例

图9 钢背板超前支护例

·注浆小导管
注浆小导管是向掌子面附近围岩注浆，以改进围岩状况，保证掌子面稳定办法。实践证明：掌子面斜上方对隧道稳定具备很大影响，因而，开挖前改进此某些状况，对增长隧道稳定性是极为重要。小导管注浆不但是掌子面稳定对策，也是改进隧道稳定性对策，要充分加以研究和运用。
小导管注浆视有无锚杆、药液不同、改良深度等而不同。图11是一种施工例。运用于洞口有崩塌危险地段，获得成功。
图11小导管注浆例

图12是采用布压注塞压注锚杆例，打入锚杆后，通过压注塞将水泥砂浆，水玻璃等注入，压注压力约2～5kg/cm2.。

图12 注浆锚杆例

压注材料不但有水泥、水玻璃，尚有以高压（30kg/cm２）压注泡沫尿烷。此法见图13。 图14是其施工模式。
图13 压注泡沫尿烷超前支护

（2）斜锚杆
斜锚杆是作为支护构造一某些轴力构件而发挥其作用，用以改进拱顶斜上方围岩。多采用在易崩塌围岩中，作为支护拱顶辅助办法。
斜锚杆普通与系统锚杆同步施工。向掌子面拱部斜上方，以50～80cm间隔，在拱部60～100cm范畴内，打入异型钢筋，锚固材采用砂浆。锚杆长3～4m，仰角30～60。涉及普通锚杆在内锚杆实行例见图15。
图15 采用锚杆辅助工法
（3）小管棚注浆

小管棚施工，基本上与注浆小导管相似。因超前支护范畴大，多采用长度5～7m钢管，以间隔30～60cm距离打入。超前支护效果好，但费时，对施工循环有一定影响。
（4）掌子面正面喷混凝土
图16 正面喷射混凝土例
正面喷射是在开挖后自稳性差开挖面，喷射数３～１０cm左右混凝土，覆盖掌子面，来防止掌子面松弛，提高掌子面自稳性（图１６）。喷混凝土不是作为轴力构件发挥作用，是防止剥离。经常与正面锚杆同步使用。 此外用目视喷射表面与否有龟裂发生，还可以获得有无崩塌发生情报。
（5） 正面锚杆
正面锚杆是在掌子面有明显崩塌状况下采用。锚杆长2～3m，视崩塌状况施设。　　

在膨胀性围岩中进行掌子面加强施工例见图17。
图17 膨胀性围岩掌子面加强例

图18 防止岩爆正面锚杆设立例

此外，在某些隧道为防止岩爆也曾采用正面锚杆。锚杆长4m，1个断面设立22根。其基本施设状况见图18。
（６）留核心土
为了充分运用掌子面空间支护效应，留核心土，也是比较有效稳定掌子面办法（参见图１６～１７）。
掌子面稳定办法是以支护手段为中心，在隧道施工循环范畴内实行工法。隧道地质状况就是在同一隧道、同一地质状况下，其自稳性也是有差别，因而，在选取辅助工法时，必须要充分地研究现场实际条件，选取合用办法。

施工要点３　控制地层松弛加固地层办法
为了在较大范畴内控制围岩松弛需要采用特殊加固地层施工办法。这种办法都是先在掌子面前方围岩中施工，而后在其范畴内开挖，再进行超前施工，再开挖。这种办法重要有：
在浅埋隧道中，控制围岩松弛，也就是控制地表下沉。因而，控制围岩松弛和地表下沉具备同等意义。防止地表下沉重要办法是改进掌子面上方围岩状况。同步，因地表下沉与掌子面稳定性关于，因而，防止地表下沉对策多与掌子面稳定对策同步实行。
稳定围岩和控制地表下沉办法涉及：
（1）压注法
以加固围岩、止水为目而采用工法。向砂质土压注易于获得较好效果，在黏性土中效果很离散。为进行有效地压注，要采用与围岩性质相适应药液和办法。
（2）冻结法
在山岭隧道中采用较少。但其加固围岩、止水效果非常好，可靠性高。在软弱粉砂层、大量涌水围岩、接近构造物施工场合是很适当。但从准备时间到发挥效果时间很长。
（3）垂直锚杆法
是一种用锚杆层从隧道上方加固地层一种办法。普通，从地表面钻f60～125mm钻孔，而后插入钢筋。其作用是：运用砂浆和周边围岩凝聚力控制下沉、运用抗剪能力防止洞口滑坡或运用桩效应等。施工事例急剧增长。
（4）管棚法
普通说，多在洞口施工时采用。依照使用钢管直径，有小直径钢管管棚和中、大直径钢管管棚。在埋深小隧道，正上方有建筑物时，也可采用此法。近来，运用特殊钻孔机械，边钻孔、边注浆，在土砂隧道中产生较好效果。
（5）水平高压旋喷法
在掌子面与隧道轴线平行，用特殊机械钻孔，同步向管体内高压喷射水泥浆液，形成f50～70cm圆柱体（桩）工法。
材令3天强度可达80～100kgf/cm，改进围岩效果很高。是改进掌子面自稳性和控制地表下沉较好办法。但设备多，庞大。
（6）隔断墙法
普通作为止水辅助工法采用，但也有用于控制地表下沉对策而采用。它可以减少开挖引起地表下沉及其向周边传播。
在隧道侧方用比较刚性材料构筑地中墙，用以隔断下沉向周边波及。施工时要注意地表条件影响。
（７）预衬砌法等
应当指出，控制围岩松弛和地表下沉办法，许多是与止水办法相联系，很难截然分开。为了阐明以便，某些办法将在地下水对策中加以阐明。此处重点阐明如下办法。
·垂直锚杆法。
·管棚法；
·注浆加固法；
·预衬砌法。

长滨隧道是一座扁平大断面隧道（开挖断面积132m、扁平率0.61），三车道公路隧道。地质是未固结砂层和泥岩互层。地下水位在隧道拱顶上方。为了保证施工安全和拱顶稳定，施工中采用了如下办法
·止水办法：如图3-11所示，在隧道上部通过压注形成一种厚3m止水带。压注后渗入系数从10-3cm/s减少到10-6cm/s。

图3-11　　止水办法
·底脚加固：为了控制上部断面下沉，并保证底脚处承载力，设立了钢管桩。如图3-12所示。其最大轴力是80tf。

图3-12　底脚加固
·超前支护：采用水平喷射法进行超前加固地层。成桩直径约650~700mm，间距600mm，超前长度12.5m。如图3-13所示。

图3-13　水平喷射法
也可以用高压喷射搅拌办法加固掌子面前方地层和底脚地层，如图3-14和图3-15所示。

图3-14　　

图3-15
这里简介事例都是在软弱地层中加固地层办法。也是提高围岩自身支护能力重要办法。在这些办法中一种重要经验就是要尽量地采用适合施工需要施工机械，大力提高施工机械化水平。另一方面就是不要存在侥幸心理，总想可以对付过去就行了。成果是得不偿失。

１）地表垂直锚杆工法
垂直锚杆工法是在隧道开挖之前，在隧道上部钻设直径100～120mm钻孔，钻孔中插入粗钢筋（普通D＝25～32mm），再充填砂浆或水泥浆，在地中现场任意限度棒状钢筋加固体。可以制止因开挖产生围岩变形，提高围岩抗剪切强度。
此工法在下述状况下是有效：
防止地表下沉；
稳定隧道掌子面；
解决偏压；
防止坡面崩塌。
在浅埋软弱围岩和滑坡地段等施工条件恶劣地点，极为盛行。
此工法与开挖作业无干扰，是其长处。但视地表土地运用状况，也许有不容许施工状况。
当前在设计中，重要是采用经验办法进行设计。如采用D25～32mm钢筋，钻孔直径多采用100～120mm，间隔采用1.5×1.5～2.0×2.0。或者依照滑坡线及制止坡体滑动计算决定钢筋量、打设长度、打设间隔及依照直径等。其设计例见图23。
某些施工例见图24。

图23 垂直锚杆工法设计例

图24 垂直锚杆工法施工例

２）管棚工法
管棚工法是在隧道开挖之前，沿隧道开挖断面外轮廓，以一定间隔与隧道平行钻孔、插入钢管，再从插入钢管内压注充填水泥浆或砂浆，来增长钢管外周边岩抗剪切强度，并使钢管与围岩一体化，下沉由管棚和围岩构成棚架体系。其效果可归纳为：
粱效应：因钢管是先行施设，在掘进时，钢管在以掌子面和后方支撑支持下，形成 粱式构造，防止围岩崩塌和松弛。
加强效应：钢管插入后，压注水泥浆，加强了钢管周边围岩。
在浅埋状况下，地表有构造物存在时，或隧道接近地中构造物、地下埋设物开挖时，为把隧道开挖影响限制在最小限度内，要尽量防止围岩松弛。采用管棚工法是有利。
在设计中，要充分考虑地质、周边环境、隧道开挖断面、埋深以及开挖办法等，决定管棚配备、形状、施工范畴、管棚间隔及断面等。
⑴ 管棚配备和形状
管棚，普通说是沿隧道开挖轮廓外周一某些或所有，以一定间隔排列而成棚架体系。但应依照地形、地层性质及地表或地中构造物位置关系等，决定管棚配备和形状。
图25

普通说，多采用图25所示形状。
⑵ 施工范畴
沿隧道轴向，管棚设立到多长范畴，要依照隧道周边地形、地表构造物状况等决定。管棚终端位置，应达到防护对象长度加上因开挖而导致掌子面松弛范畴长度。在洞口，从经济上看，施工长度应尽量短些，伸出洞口长度要满足钻孔作业和注浆作业规定。
此工法施工也许长度，依照钻孔机械施工精度，可达80m，如施工地段更长时，应分段施工。
⑶ 管棚配备间隔
隧道在公路、铁道下方通过时，或者接近构造物施工时，或者隧道开挖对周边环境有直接影响时，或者在管棚间土粒子可以流出软弱围岩时，为了能直接承受荷载、防止土粒子流出，应选用刚性大、中直径（165.2mm～216.3mm）或大直径（318.5mm），带接头钢管。各种带接头钢管构造见图26。

图26 带接头钢管例
除上述条件外，多采用比较小直径（89.1mm～139.8mm）钢管，以一定间隔设立。此时，应注意是，管棚支护效果，是因围岩与管棚形成一体，使有效断面扩大、使土压均匀而形成。因而，过大间隔会减少这些效果。管棚最小间隔，依照地质条件、施工长度及水平钻孔弯曲量精度而定。经验上，钢管间隔多采用管径2.0～3.5倍。
⑷ 钢管断面
依照隧道开挖办法、断面、地质及埋深等条件，设定作用在1更钢管上荷载，以支撑和前方围岩为支点，按粱模式，计算断面力决定所需断面性能，选取钢管断面。其计算图示见图27。

图27 管棚支护形态模式图
图29 隧道纵断面图

⑸ 施工例
图28是一座位于市街区公路隧道，隧道长度180m，断面积达152m2，隧道上部房屋密集，埋深仅有6m。隧道两洞口有崩塌危险。隧道地质条件是：从上到下为表土、火山灰质黏性土、砂砾、粉细砂，下面基岩是安山岩质凝灰岩。隧道是在软弱火山灰质黏性土、砂砾、粉细砂层中通过。为此，在全洞采用管棚法施工。管棚配备见图29。
图28 原则断面和施工顺序
施工管棚，依照过去施工事例、当前管棚机械等条件，决定采用直径406.4mm、t＝9.5mm、间隔650cm管棚。为所有施工安全性，在两洞口设立推动基地，每一洞口各施设90m。拱部初期支护采用钢支撑和喷混凝土（厚25cm），钢支撑架设后及时在钢支撑和钢管间打入楔块，并喷射混凝土（图30）。钢管管棚施设精度见图31。

图30 钢管管棚

３）水平高压旋喷压注工法和高压喷射搅拌工法

　在未固结围岩，特别是都市条件下浅埋隧道，必须克服防止隧道变形和地表下沉以及保证大断面掌子面稳定两大难题。而水平高压旋喷压注工法，是在普通初期导管注浆基本上发展起来，能较大规模地，以高压旋喷方式，压注水泥浆超前支护工法。此办法是在水平钻孔内高压旋喷技术，在隧道开挖外轮廓形成拱形预衬砌、以防护掌子面。
本办法具备如下特性：
·在隧道开挖之前，于掌子面前方构筑拱形刚性体，来减轻传到掌子面和支护上荷载，控制开挖引起变形；
·因采用高压旋喷，形成改良、强度高改良体；
·因采用专门机械施工，施工隧道快。
因从洞内施工，钻孔应以较小角度沿外轮廓施设，纵向施工间隔，因采用高压旋喷，最佳，按机械也许采用，如采用日本SR－11或SR－510时，其长度分别为11m和18m，这样，改良体范畴约为8～14m。改良体搭接长度不适当不大于1.0m。横向间隔，以互相间能互相形成拱形构造体为原则，普通，视围岩状况，采用40～60cm左右。图32是某一隧道采用旋喷压注工法模式例。该隧道是在砂层中通过，埋深为15～7m不等。在隧道拱部形成约60拱形预衬砌。

图32 高压旋喷工法模式例
表14是施工规格和水泥浆配比。
表14 施工规格和配比
施 工 规 格
项目
规格
喷嘴
1.8mm×2
喷射压力
400 kgf/cm2
喷射量
310～340 l/m
配 比
水泥
760 kg
超高压用流化剂
12 kg
水
750 l
采用水平喷射法进行超前加固地层。成桩直径约650~700mm，间距600mm，超前长度12.5m。如图3-13所示。

图3-13　水平喷射法

高压喷射搅拌工法是采用喷射高压喷流切削围岩，将开挖土砂和硬化剂置换或混合搅拌，在筹划范畴内形成圆柱形改良体办法。普通与压注法目同样，但需要更大强度和止水性场合采用。
高压喷射搅拌工法有只用超高压水和超高压硬化剂切削围岩办法和与空气并用办法。并用高压空气办法有采用空气和超高压硬化剂切削和高压充填双重管法和采用超高压水和高压空气切削围岩，切削部用硬化剂高压充填3重管办法。
高压喷射搅拌工法，只要进行合理施工管理，就是一种可靠性很高工法，但在实行中应注意如下事项。
·导致直径与地层和杆拔出速度关于，因而，在互层地层中要注意改良体导致直径和杆配备；
·在砂砾及硬质粘性土中，桩体导致困难，多数场合不能保证有效直径，硬加以注意；
·粉末排出不畅通，会引起地层鼓起和粉末流入埋设物等，硬对导致速度和粉末排出状态进行仔细地管理；
·在基本托换中采用高压喷射搅拌工法时，从导致开始到硬化剂硬化之间，以外围岩承载力是释放，硬研究其弊端和导致顺序；
·导致柱头部不要残留未固结某些灌注时要特别注意。

４）预衬砌法
预衬砌法是超前支护一种办法。在开挖前，先沿隧道外周开挖一厚约20~50cm拱形槽。开挖后或与开挖同步，向槽内充填混凝土，形成一种持续、刚性很大拱壳，谓之予衬砌。普通纵向长度约5m。此办法在土砂等围岩强度极低地层，埋深小需要控制地表下沉场合以及接近重要构造物场合采用是极为有效办法。拱形槽开挖要采用专用链式切削机（图2）或多轴钻机（图1）进行。图3是日本在高岩隧道中采用予衬砌施工例。

图1　多轴钻机开挖

图2 链式切削机开挖

图3 高岩隧道予衬砌施工例

施工要点４·断面及时封闭（闭合）
在软弱围岩中，断面及时闭合是成功核心。许多工程实践，都充分地证明了这一点。咱们在这方面教训也是深刻。
在任何状况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要，在岩石隧道中，因围岩构造作用，可以“自封闭”，自行解决。而在软弱、土砂围岩中，则必须变化“注重上部支护、忽视断面闭合”做法。
断面及时封闭办法视施工办法而异。下面分３种状况加以阐明。
·暂时仰拱
在台阶法中，经常采用修筑暂时仰拱办法，如图１０所示。

图10 钢背板施工例

·加强底部
也可以采用加强底部办法，如加强基脚、向底部地层注浆或设立底部锚杆等。
为了控制上部断面下沉，并保证底脚处承载力，设立了钢管桩。如图3-12所示。其最大轴力是80tf。

图3-12　底脚加固
也可以用高压喷射搅拌办法加固掌子面前方地层和底脚地层，如图3-14和图3-15所示。

图3-14　　

图3-15
图３－１６是德国采用留核心土、暂时仰拱及底部加强做法。

图３－１６
·变化施工办法
如将全断面法该为超短台阶法，也可以大大缩短断面封闭时间。例如或将CD法该为CRD法等。
例一　全断面法＋超短台阶法
日本把它称为带有辅助台阶全断面法，普通说，保持３ｍ左右台阶，上下断面同步开挖办法。
例二CD法与CRD法
CD 法是Center Diaphragm简称，而CRD法则是Cross Diaphragm 简称。两者既有联系又有区别。两者都是在比较软弱地层中、并且是大断面隧道场合采用办法。而前者是在用钢支撑和喷混凝土隔壁分割开进行开挖办法。后者则是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割进行开挖办法，是在地质条件规定分部断面及时封闭条件下采用办法。
因而，CRD法与CD法唯一区别是在施工过程中每一部，都规定用暂时仰拱封闭断面。如图所示。

图 CRD法施工示意图

图 CRD法施工环节示意图

下面以一种日本公路隧道为例，阐明CRD法应用。
望洋台隧道是长401m2车道公路隧道。围岩是软弱土砂，埋深很小，隧道进口位于滑坡地形。为了控制滑坡，采用了抗滑桩和集水井。
开挖隧道时，为保证掌子面稳定，采用了CRD法。同步进行了大范畴实地量测，一边确认隧道和周边围岩稳定，一边进行控制变形和拆除中壁作业，整个工程安全地建成。
该隧道埋深最大为1.2D （D：隧道开挖宽度，约15m）。整个隧道以未固结土砂为主。围岩N 值在15左右，变形系数为70Pa左右。距隧道进口170m范畴内，明显地受滑坡影响。
1·隧道开挖办法选定
选定开挖办法技术上问题是：
·进口有诱发滑坡也许；
·埋深小、变形系数仅在70Pa左右，采用掌子面稳定对策是重要一环；
·隧道断面形状偏平、断面积大。
采用短台阶法很难保证掌子面稳定，因而对控制变形效果好CRD法和短台阶法进行了比选。比选时采用了弹塑性有限元（表2）。

图CD法施工示意图

表2有限元解析成果（位移：cm）
施工办法
断面划分
拱顶
上部45度
CRD法
分6部
19
13
施工办法
分4部
24
17

采用辅助工法
37
30

没有采用辅助工法
41
34

解析成果阐明：短台阶法尽管采用了刚性很大辅助工法，由于断面大，控制位移效果小。而分部尺寸小CRD法对控制变形是比较有利。因而决定采用CRD 法。采用CRD 法，断面分为4部时围岩位移是24cm，而分为6部时，位移是20cm如下。同步决定开挖从谷侧右半断面开始。
量测分为隧道断面稳定性、支护构件稳定性和周边围岩稳定性3大项目。采用自动量测系统，对数据进行集中管理。
表3表达量测管理基准值。是从解析值中扣除先行位移40%后，按50%、75%、100%设定。
表3 量测管理基准值
量测项目
管理值1
管理值2
管理值3
拱顶下沉
30mm
45mm
60mm
净空位移
9mm
14mm
18mm
地表面下沉
35mm
53mm
70mm
地中倾斜
1mm以上/10日
5mm以上/5日
50mm以上/5日
地表面伸缩
0.2mm以上或4日以上持续场合
1mm以上/日
10mm以上/日
隧道原则断面图示于图7，工法概要示于图8。6分部CRD法，其先行掌子面与后进掌子面距离约隔40m，同步并进，上段台阶长度为2,7m，中段台阶长度为20~30m。上·中段和下段交互并进开挖。

图7

图8
上·中段开挖，为了分散应力，都要施设厚10cm暂时喷射混凝土仰拱。中段支撑采用扩大拱脚形式，以提高承载力。下段配备横撑，整个开挖完毕后，支撑应形成封闭环。
掌子面辅助工法在拱顶积拱部采用注浆锚杆、正面采用喷混凝土。
出碴采用无轨方式。
开挖中围岩动态
在达到112m 时，观测并确认浮现如下动态，开挖暂时停止。
·先行掌子面正上方地表面浮现开裂。开裂发生在隧道横断方向，最大开口宽度约3mm；
·附近设立地中倾斜计，记录到合计位移约6mm；
·掌子面附近抗滑桩应力计浮现弯矩增长现象；
·地表面下沉下沉速度增大（6mm/日）。
依照量测成果，重要实行了控制掌子面前方位移、控制后方位移、控制拱脚下沉和强化观测等4个方面工作。对策内容列于5。

表5 位移控制对策
对策
项目
对策
对策内容
概要
前方
对策
变化顶部锚杆长度
对前方松弛，把长3m顶部锚杆改为4m，来控制松弛

后方
对策
注浆
为控制支撑下沉而引起围岩松弛，对顶部压注带以外1.5m进行围岩加固。

强化
拱脚
上段拱脚设立暂时支撑块
为控制上段施工支撑下沉，变更了上段分部形状和尺寸，在底脚设立暂时托梁。

中段拱脚打
对中段支撑下沉，为增长地层承载力，进行注浆加固
强化
观测
增设量测设备
增长地表下沉测点及伸缩计

在CRD法或CD法中，一种核心问题是拆除中壁。普通说，中壁拆除时期应在全断面闭合后，工程上容许各断面位移充分稳定后，才干拆除。
为了确认拆除先后状况，进行了中壁拆除实验施工（2次）。其概要示于表6。
表6 实验施工概要
项目
第1次
第2次
拆除地点
滑坡地点（变形稳定地点）
滑坡地点外（最大埋深处）
埋深
H=6m
H=18m
拆除长度
L=14.4m
L=25.2m
使用机械

进度
5进尺/5日
3进尺/3日
拆除办法

从实验施工中可获得如下看法。
·断面位移从拱顶到拱部大都是下沉趋势，变化缓慢，下沉值最大是5mm左右；
·如设中壁拆除后合计下沉值为100%，则拆除先后产生下沉值比率大概是10%，最大是13%；
·构件应力变化小，全闭合时中壁应力大，拆除时应力向拱部周边重新分布；
·拆除后对隧道纵向影响很小，拆除先后变化1mm左右范畴约在1.3D；
·拆除长度最大状况是10m/日，没有观测到异常位移。
依照量测成果反分析求出围岩变形系数，再进行正分析评价隧道稳定性。
反分析围岩变形系数列于表7。
表7 围岩变形系数比较
层别
地质调查成果
反分析成果
第1层
70
79
第2层
230
262
第3层
400
456
本拆除办法及位移测定基准列于表8。
表8量测管理指标
下沉比率
指标1 指标2
13 24 （%）
体制
普通体制
注意体制
非常体制
相应
按拆除筹划继续拆除
增长量测频率，确认增长停止后继续
暂时停止拆除，采用对策

中壁拆除过程量测成果列于表9。
表9 中壁拆除量测成果
埋深
1D如下
1D如下
1D以上
1D以上
注浆
无
有
无
无
滑坡地点
有
有
无
无
区间长度（m）
110
45
120
96
量测断面数
10
6
12
8
合计拱顶下沉值（mm）
51.3
49.7
21.2
17.4
拆除平均下沉值（mm）
5.0
3.4
1.9
1.9
拆除平均下沉率（%）
10.4
7.1
10.9
10.8
D：隧道开挖宽度（m）。
在CD和CRD法中一种核心技术是中壁拆除工艺。在上面施工事例中已经作了阐明。现再通过一种事例做补充阐明。
在中壁拆除作业施工管理中最重要问题是鉴定中壁拆除时间和中壁拆除后安全性。普通说，在隧道施工中维护断面稳定基本上是用拱顶下沉和净空收敛来鉴定。因而，在中壁法中，中壁拆除时期鉴定和作业安全性基准，也是以这种办法为根据。
（1） 基准值
提出衬砌施工阶段位移收敛，大体是“1周位移增量在1mm如下”，因而在拆除中壁时普通也要参照这个基准基于实测数据决定管理基准。考虑先后台阶进度，在拱顶下沉7天内增量在2mm如下，作为拆除中壁基准。
即：拱顶下沉量：7天增量不大于2mm；
净空收敛值：7天增量不大于4mm（拱顶下沉2倍）；
（2） 安全性问题
依照计算中壁拆除后下沉增量是12mm，，因而决定拱顶下沉增量12mm作为管理水平Ⅱ，并提出表4中壁拆除管理基准。
表4中壁拆除管理基准
管理水平
管理阶段
中壁拆除中（mm）
中壁拆除后（mm）
Ⅰ
安全
3
6
Ⅱ
注意
6
12
Ⅲ
危险
12
24

（１）长滨隧道是一座扁平大断面隧道（开挖断面积132m、扁平率0.61），三车道公路隧道。地质是未固结砂层和泥岩互层。地下水位在隧道拱顶上方。为了保证施工安全和拱顶稳定，施工中采用了如下办法
·止水办法：如图3-11所示，在隧道上部通过压注形成一种厚3m止水带。压注后渗入系数从10-3cm/s减少到10-6cm/s。

图3-11　　止水办法

这里简介事例都是在软弱地层中加固地层办法。也是提高围岩自身支护能力重要办法。在这些办法中一种重要经验就是要尽量地采用适合施工需要施工机械，大力提高施工机械化水平。另一方面就是不要存在侥幸心理，总想可以对付过去就行了。成果是得不偿失。