隧道开挖时,围岩级别由于Ⅲ级时采用全断面开挖即可保证施工进度也有利于降低成本已成共识。对于Ⅳ、Ⅴ围岩的开挖,当前普遍采用的台阶法开挖工艺有利于人员循环作业,进度和成本控制有保障,但台阶的存在造成仰拱、二衬等工序根进掌子面的距离超过有关规定(如原铁道部铁建设【2010】120号文件规定,Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ围岩仰拱封闭位置距离掌子面不大于35米),形成安全隐患,调查统计数据表明,隧道开挖台阶长度过长是近年来国内隧道施工众多安全事故的主要原因之一。
当前铁路和公路隧道施工中,在Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖进度较快的情况下,因没有理想的施工技术和配套设备,仰拱进度往往滞后,通常采用多开工作面或增加单循环施工长度的方法来提高仰拱施工进度,然而,这两种方法均存在安全风险,且工序间相互干扰大,洞内施工组织困难、循环时间长等问题,而且仰拱施工的附加成本较高,质量和进度难以保障,进而影响防水系统、二衬等后继工序的结构衔接,难以满足隧道施工安全步距的强制性要求。
同时施作仰拱栈桥对掘进干扰大一直也是国内隧道钻爆法施工中未能很好解决的一大难题。大多数钻爆法施工的隧道采用半侧施作或简易栈桥的方法进行仰拱施工,由于传统简易栈桥采用固定结构,适应性、灵活性差,不但仰拱施工质量难以控制,而且开挖、衬砌不能同步进行,导致劳动强度高、安全事故频发、功效非常低,大大影响了隧道施工速度。
要提高大断面和超大断面隧道的快速施工,提高机械化配套水平,减少施工工序间的相互干扰最为关键。
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