水平岩石隧（巷）道导坑法施工技术研究与探讨

发布时间:2024-06-30

水平岩石隧（巷）道导坑法施工技术研究与探讨

一、引言

在地下工程施工领域，水平岩石隧（巷）道的建设是复杂且关键的环节。特别是在地质条件复杂或断面特别大的硐室或隧道工程中，如何选择合适的施工方法以确保施工安全、高效，成为工程技术人员关注的重点。导坑法作为分段多次施工法中的一种，因其独特的施工方式和广泛的适用性，在水平岩石隧（巷）道建设中得到了广泛应用。本文旨在深入研究水平岩石隧（巷）道导坑法施工技术，结合具体工程实践，对导坑法的定义、分类、施工步骤及优缺点进行详细探讨，以期为相关工程提供参考。

二、导坑法概述

实际上，导坑施工法是分段多次施工法中的一种。首先，让我们来看一下导坑施工法的定义。顾名思义，它是指先以一个或多个小断面倒超前一定距离开挖，然后在导坑的基础上逐步扩大至设计断面，并根据时机进行支护。这张图展示了导坑法的基本概念。它的适用条件是在地质条件复杂或断面特别大的硐室或隧道工程中。为什么需要使用导坑？因为在地质条件复杂的环境中，必须先进行探测。为什么需要使用导坑？因为如果断面太大，一次性施工会很困难，所以需要采用导坑的方法。

导坑法的核心思想在于分段施工、逐步扩大，通过小断面的超前开挖来降低施工风险，提高施工效率。

三、导坑法分类

我们来看看它是如何分类的。根据不同的导坑方法，它可以分为几大类。第一种是中央下导坑施工法，其中包括中央下导坑和先墙后拱两种方式。先墙后拱是指先支护两帮，再支护顶板。与之相对应的是先拱后墙，即先支护顶板再支护两帮。第二种是中央上导坑施工法，也称为上下倒置施工法，即先在上部做一个导坑再开挖，然后在下部做另一个导坑。第三种是侧壁导坑施工法，即在两侧施工导坑，然后再扩大整个断面。根据不同的情况，还可以分为单侧壁导坑法和双侧壁导坑法，以及加上支护的双侧壁导坑法。最后一种是先墙后拱，即先支护墙，再支护顶板。

根据不同的导坑方法，导坑法可以分为以下几大类：

1）中央下导坑施工法
中央下导坑施工法主要包括中央下导坑和先墙后拱两种方式。先墙后拱是指先支护两帮，再支护顶板；而先拱后墙则是先支护顶板再支护两帮。这种方法适用于地质条件较为稳定、断面较大的隧道工程。
2）中央上导坑施工法
中央上导坑施工法也称为上下倒置施工法，即先在上部做一个导坑再开挖，然后在下部做另一个导坑。这种方法适用于需要随挖随砌、围岩稳定性较差的岩石或土质隧道。
3）侧壁导坑施工法
侧壁导坑施工法是在两侧施工导坑，然后再扩大整个断面。根据不同的情况，还可以分为单侧壁导坑法和双侧壁导坑法，以及加上支护的双侧壁导坑法。这种方法适用于浅埋的大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件较差。

四、导坑法施工步骤及特点

4.1 中央下导坑先墙后孔法（漏斗棚架法）
这是该方法的施工示意图。截面图上的阿拉伯数字表示开挖顺序，罗马数字表示支撑顺序。在开发过程中，首先开挖底部的超前开挖一个导坑。开挖完成后，再在这个导坑基础上开挖第二步，最后再开挖第三个，直到顶板暴露出来后再向两侧扩大，这样整个顶部的轮廓就全部出来了。出来后，先不进行支护，再分别向下进行扩大，最终形成整个断面。

在形成整个断面之后，需要进行边墙的支护，支护完成后，再进行顶板的支护。这是主要的工序，可以根据现场情况调整。例如，可以把一和二合并，三和四合并，五和六合并，这样就把六个步骤变成了三个步骤，简化了生产组织。

4.2 中央下导坑先墙后拱法
第二种方法是中央下导坑先墙后拱法，如图所示，展示了施工顺序和特点。在施工过程中，首先要开挖下面的导坑，然后向上分别开挖，一直开挖到板顶。开挖完后，再向两边扩张。扩张后，先进行顶板的支护，支护好后再进行边帮的开发，开发完后再支护边帮。根据围岩的条件，可以将不同的施工步骤进行合并，比如将一和二合并，三和四合并，最后再进行六的开发。这样可以简化工序，简化管理。

4.3 中央上导坑施工法

下面我们来看一下中央上导坑的施工方法。这幅图展示了中央上导坑的施工示意图。与下导坑相比，首先需要挖掉上面的部分，即先挖掉顶部，将其暴露出来。然后继续挖掉下面的部分，这样就可以向两侧扩张，最终揭露整个顶板。揭露后，需要对顶板进行支护，支护完成后才能继续向下挖掘，挖掉第五个部分，然后向一侧扩展，揭露第六个部分的边缘。在揭露边缘后，需要对其进行支护。支护完成后，再反过来挖掉第八个部分，并对其旁边的边缘进行支护。这样整个断面就完成了。这种方法适用于需要随挖随砌、围岩稳定性较差的岩石或土质隧道。4.4 上下导坑施工法

这种方法需要在上方和下方分别挖掘导坑。可以看下面这张图，上方是上导坑，下方是下导坑。首先需要挖掘下导坑，然后挖掘上导坑。完成上下导坑后，可以根据实际情况在两者之间打一口井，以便将上方爆破产生的废石直接通过井口输送到下方。这样做可以提高出渣效率。

完成这两个导坑后，将上导坑下面的小块挖掉，然后向两侧扩帮，这样整个顶板就会暴露出来。暴露出来后，进行支护，上部施工完毕。施工完成后，将导坑上面的部分挖掉，然后向两侧扩帮，这样两个边帮都会暴露出来，分别进行支护。这样整个断面就施工完毕了。这种方法适用于围岩稳定性较差、需要同时进行支护和挖掘的隧道。

4.5 单侧壁导坑法（中隔墙法或CD法）

下面介绍单侧壁导工法。根据字面意义，该方法是先将隧道一侧挖掉，然后用钢架支撑中间部位。植树后，再开挖另一侧。另外一半可以分两次或一次性开挖。这是现场施工图，先挖这一块，再挖另一侧，称为中隔墙法或CD法。适用于4级至5级围岩、浅埋双线隧道。

4.6 双侧壁导坑先墙后拱法

如果围岩稳定性较差，可以采用CRD工法。该方法与传统的开挖方法没有本质区别，只是在施工完成后在中间加一道或两道隔墙进行开挖。这种方法需要大量使用钢架，即双侧壁导空法，也称为眼镜法。

为什么叫眼镜法呢？大家可以看到这张图，施工时首先要挖掉两侧的一部分土或岩石，然后进行支护。支护完成后，再挖掉中间的岩石或土，这样就像一副眼镜，因此被称为眼镜法。

根据不同的情况，在两侧做导坑时，可以在中间加上横撑以保证更安全。如果围岩比较破碎，也只能加上横撑。双侧壁导通法适用于浅埋的大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件较差。这就是双侧壁导控法。

这个可以用这幅图表示。实际上，施工的顺序没有太大的区别，只是在挖掘过程中需要随时进行支护。比如，首先要做一个小的导坑，揭露边框，然后立即进行支护。支护完成后，再向上分别挖一小块，揭露边框后立即进行支护。支护完成后，再向上走，先揭开中间的第五个部分，然后挖掉下面的部分。挖掉后，两边扩大，扩大后，整个顶板就被揭露出来了，最后再进行支护。这样就形成了最终的断面。

这种施工方法的特点是断面分块较小。每个端部和分块都很小，从下往上挖掘、砌筑和支撑。因此，围岩的暴露时间较短，对围岩的破坏和扰动也较小，更加安全可靠。但由于分块较多，工序也较多，进度较慢，导坑也较多。此外，这种方法的造价较高，通风、排水和供电等设施也比较困难。因此，除非特殊情况，否则不建议采用这种方法。

五、注意事项

在具体应用中，选择合适的导坑施工法需考虑诸多因素，如地质条件、隧道尺寸、施工装备及成本预算等。例如，在围岩稳定性较差的浅埋双线隧道中，采用单侧壁导坑法（中隔墙法/CD法）或双侧壁导坑法（眼镜法）可以有效控制地表沉降，保障施工安全。而针对大跨度、浅埋深的特殊隧道，则需采用更为精细的双侧壁导坑先墙后拱法，尽管这种方法工序繁多、成本较高，但其能显著减少对围岩的扰动，提升整体结构的稳定性。

六、结论与展望

综上所述，导坑施工法作为一种适应性强、灵活性高的隧道开挖技术，在面对复杂地质环境和特殊工程需求时展现出了其独特优势。然而，随着技术的进步和施工经验的积累，未来导坑法的实施还需不断优化与创新，比如结合智能化监控系统，实时调整施工方案，以实现更高效率、更低成本、更安全可靠的隧道建设目标。同时，环保意识的提升也促使施工技术向绿色低碳方向发展，探索更环保的支护材料和废弃物处理方式，以最小化对自然环境的影响。总之，导坑施工法的持续改进与应用，对于推动隧道工程行业的可持续发展具有重要意义。