地下通道施工中全断面法和CD法的比较

齐骥  胡启明  张秉鑫  李伟

摘要：本文从全断面法和CD法的特点及适应范围、施工注意事项方面，来进行地下通道施工中全断面法和CD法之间的对比。

关键字：地下通道施工；全断面法；CD法

1.地下通道施工中全断面法和CD法的比较

1.1特点及适应范围对比

1.1.1全断面法

全断面法就是说按照原先做好的地下通道设计去开挖断面，一次性就能挖到设计目标的施工方法。相对于传统的断面开挖施工方法而言，全断面法的施工效率相对较高。

全断面法可以说优势很明显，首先，它的工序相对来说较少，而且相互之间的干扰也相对减少很多，有利于我们对施工组织的管理。其次，全断面法其作业空间是非常大的，这样就可采用一些大型的配套机械设备进行机械化作业，可以提高施工速度。最后，全断面可以一次成型，对围岩的扰动次数减少，这样对地下通道的围岩稳定是有利的。

然而我们说并不是所有的地下通道都适合用全断面的方法，全断面的方法主要适用于1-3级围岩，如果出现了断面在60米以下的时候，同时围岩地层又是3类的情况下，如果想把对地层的扰动次数降低下来的话，就要对局部进行注浆形式的加固，之后就可以采用全断面的方法了。全断面开挖法在现今地下通道预埋施工中有着相对较为广泛的应用，尤其在地层较深的情况下，有着其他挖掘方式难以企及的优势。

1.1.2CD法施工

CD法也称中隔壁法，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。呈块状但裂隙填充物少的硬质Ⅳ级围岩，不适合采用中隔壁法，这类围岩一般采用弱爆破效果差，采用常规爆破则破坏临时支护，中隔壁无法失去作用，反而形成施工安全隐患。该法要求考虑时空效应，每一步开挖必须快速施工，及时步步成环，采用喷射砼封闭，消除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。CD法施工在软弱围岩（Ⅵ级围岩）及大跨度地下通道中应用比较广泛，其开挖导洞断面较大，有利于大型机械作业，施工进度相对较快。

CD法开挖及初期支护分6步，即6个导洞。左侧上下两个导洞为先期开挖的第一、二导洞，左侧隧底为第三导洞，右侧按上下按顺序分别为第四、五导洞，右侧隧底为第六导洞。中隔壁法是在软弱围岩大跨度地下通道中，先分部开挖地下通道的一侧，并施作中隔壁，然后再分部开挖另一侧的施工方法。其原理是：就是把整个地下通道大断面分成左右上下4个小断面施工，每一小断面单独掘进，最后形成一个大的地下通道，且利用岩层在开挖过程中短时间的自稳能力，采用型钢等支护形式，采用初喷使围岩表面形成初期支护结构，确保掘进安全。

1.2施工注意事项对比

1.2.1全断面法

（1）施工准备方面

在施工准备工作中，施工单位应该根据施工图纸的要求，合理布设全断面开挖法所需的运输车辆，施工设备等。根据地下通道工程施工现场的实际情况，将卸渣场的位置及区域范围准确地确定下来。除此之外，施工单位还应该在施工准备工作中检查所有施工材料及施工设备。当发现某1种或多种施工材料存在质量不合格问题时，应该立即进行更换。施工设备的检查应该以判断施工设备的性能为主，利用添加润滑油等方式，保证所有施工设备处于最佳状态，为全断面开挖法在地下通道施工中的应用奠定良好的物质基础。

（2）施工测量方面

当施工准备工作全部结束之后，专业的测量人员应该根据地下通道工程中的中线控制桩点，将施工现场的全断面开挖轮廓线确定出来，并将全断面开挖区域中的关键钻孔所在位置标记出来。当上述测量任务结束之后，施工单位应该以地下通道工程的开挖断面为基本参照依据，将台架设备移动到适宜的位置，为全断面开挖施工技术的凿岩施工营造良好的施工环境。

（3）钻孔施工方面

在地下通道工程中，钻孔施工需要根据地下通道工程的钻爆设计完成。为了保证钻孔施工之后符合后续施工要求，应该按照以下几种要求完成地下通道工程中钻孔的合理布设：第一，将特大地下通道的开挖轮廓线作为参照，完成全断面开挖周边眼的布置；第二，以掏槽眼和内圈眼为参照，按照均匀交错的方式，在地下通道工程的施工现场布设掘进眼[4]。这种布设方式可以保证爆破施工产生的石渣块符合装渣运输的参数要求；第三，施工单位应该将辅助眼、周边眼以及内圈眼的孔底位置处于同一垂直线上。

（4）爆破施工方面

就地下通道工程而言，全断面开挖法的爆破施工可以通过光面爆破的方式进行。光面爆破的相关施工参数应该通过实验测定的方式进行。通常情况下，药卷直径参数的范围应该处于20mm至25mm之间；爆破钻孔直径的参数应该处于40mm至50mm之间。为了防止钻孔台车等设备被爆破施工损伤，在实际的爆破过程中，应该将地下通道工程爆破现场的台车等设备撤离50m范围之外，以此保证后续施工的顺利进行。

（5）支护筑模方面

就地下通道工程而言，全断面开挖法的应用很容易出现坍塌问题。为了避免这种状况的出现，施工单位在开展爆破施工的过程中，应该同时对地下通道爆破现场进行支护施工。除此之外，筑模砌筑也是一种有效保障全断面开挖施工法顺利应用的安全措施。

（6）开挖施工方面

开挖施工是全断面开挖法的关键环节。为了保障地下通道工程施工的安全，施工单位应该安排专业的安全管理人员对开挖施工进行检查巡视。在开挖过程中，当安全管理人员发现开挖面施工出现异常现象时，应及时要求施工人员停工。除了上述内容之外，安全管理人员还应该加强对开挖产生影响的监控。如果全断面开挖施工干扰初期支护、衬砌稳定性时，应要求施工人员及时进行补救，将危害作用控制在最小范围内

1.2.2CD法施工

（1）爆破技术要点

上部导坑的开挖循环进尺控制为1榀钢架间距（0.5～0.6m），下部导坑的开挖进尺可依据地质情况适当加大。采用CD法施工的Ⅵ级围岩，确需要爆破开挖的，必须遵循“弱爆破、短进尺”原则，对一次起爆药量进行严格控制。

（2）支护技术要点

①中隔壁法或交叉中隔壁法施工时，初期支护完成后方可进行下一分部开挖，地质较差时，每个台阶底部均应按设计要求设临时钢架或临时仰拱；各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺；应在先开挖侧喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖；左右两侧导坑开挖工作面的纵向间距不宜小于15m；当开挖形成全断面时，应及时完成全断面初期支护闭合。②超前小导管必须按设计布置，严禁不按设计要求注浆。注浆施工必须有工程技术人员现场值班，做好注浆记录，发现进浆量、压力出现异常需要及时分析原因，必须安装反流止浆塞。③台阶开挖过程中，若发现支护内力较大，洞周变形速率快，可增加临时钢支撑。

（3）监测技术要点

①必须编制监测专项方案。监测内容包括支护内力，特别是在第二部分开挖过程中的中隔壁的内力变化情况，拱顶沉降及地面沉降，洞室收敛。必须有明确的预警值，设计没有给定预警值时，可根据施工规范及技术指南设置。②必须设置专业的监测队伍。③必须按施工规范和或技术指南规定的监测频率开展工作，及时分析数据，反馈信息。

（4）变形控制技术要点

①各部是采用二台阶还是三台阶开挖应根据地质条件，所用的机械设备，断面的大小确定，台阶步距控制在3—5m。②不论采用爆破辅助开挖还是采用人工或机械开挖，循环进尺不得大于1.5倍钢拱架间距。③左右两侧掘进距离控制在15～20m。滞后部分开挖落底后必须尽快安装仰拱型钢拱架，在最短时间内将临时支护封闭。④中隔壁的拆除长度必须通过模拟分析在监测数据指导下进行，同时要考虑防水板铺装、钢筋安装、衬砌三道工序能平行作业，若分析结果不能满足三道工序平行作业要求，则只能将其中两道工序断续作业。

2.总结

（1）全断面法施工与CD 法施工相比由于其开挖引起的临空面较大开挖后支护完成需要的时间长即施工中的空间效应和时间效应作用比较明显全断面法施工对周围土体的扰动较大因此引起较大的土体沉降值和水平位移值。在工程实践中对地表土体沉降要求严格的情况下二者相比应优先选择CD 法施工。

（2）CD 法施工和全断面法施工引起地下通道左右两侧土体的横断面水平位移值出现了不对称分布这和土体本身的非线性和各向异性的特性有关。另外在地下通道施工过程中侧墙中部和底板受到的弯矩较大易导致侧墙挤出和地板隆起现象因此在设计和施工过程中要注意在受力不利位置进行科学设计与施工确保结构安全。

（3）CD 法施工与全断面法施工相比CD 法施工能较好地控制地表沉降和土体的水平位移问题。

（4）在地下施工过程中应坚持科学监测即监测要做到实时全面动态并把监测信息和原设计值进行比较分析总结出其中的一般规律为以后的施工和设计提供必要的参考。

参考文献：

[1]张传智，侯羿腾.全断面法和微台阶法对大断面隧道Ⅲ级围岩适用性研究.2021年第6期.154-158

[2]韩玲冲,王健,梁子轩.地下通道施工中全断面法和CD法的比较.山西建筑.2010年