地下工程分部开挖方法大解析

隧道分部开挖法尽管有许多缺点，如施⼯⼯序多、进度慢、不利于采⽤⼤型施⼯机械和⽆轨运输、⼯程造价⾼等，但是随着围岩分级的降低、隧道跨度的增加，为确保隧道施⼯的安全与质量，分部开挖的⽅法仍在铁路隧道、公路隧道、城市地铁区间、车站等施⼯中被⼴泛采⽤。隧道分部开挖⽅法是地下⼯程设计、施⼯中在特定条件下为确保安全、质量不可缺少的有效的措施和⼿段。

四种分部开挖⽅法的特点台阶法

其特点是上下分块，突出的优点是尽量减少第1部开挖量、缩短第1部开挖、⽀护封闭时间，如图1所⽰。特别在Ⅴ、Ⅵ级围岩中应做到：尽量减少开挖、⽀护的时间；稳定掌⼦⾯；便于临时⽀护。对防⽌塌⽅保证施⼯安全极为重要。

CD法

其主要特点是：①横向左、右分块，缩短了第1，2，3部的开挖宽度，相应的竖向均布荷载值及侧向⽔平荷载值、⽀护上的总荷载值、第1，2，3部开挖、⽀护封闭成环的时间均减⼩；②纵向前后分段，⼀般每循环进尺为0.5m，由此第1部的开挖量、竖向荷载值、⽔平侧向荷载值及第1部开挖作⽤于⽀护上的总荷载值、第1，2，3部开挖、⽀护封闭成环的时间均⼜减少⼀半，如图2所⽰。

CRD法

CRD法的特点是除了CD法的优点外⼜增加了1道横向⽀撑。开挖⽀护由2部增加到4部，由此开挖、⽀护、封闭成环的时间更短；抵抗⽔平侧压⼒、保证拱脚稳定性，如图3所⽰。

双侧壁导坑法

双侧壁导坑法充分体现了以上各种分部开挖法的特点（见图4）：1)上下分块，横向左右分⽚，纵向前后分段。

2)进⼀步减少了施⼯过程各部开挖⽀护的竖向荷载值、侧向⽔平荷载值及各分部开挖的总荷载值。3)增加了横向⽀撑，保证拱脚的稳定。

4)⼤⼤缩短每部开挖、⽀护封闭成环的时间，确保施⼯安全、对围岩级别低、隧道跨度⼤的⼯程尤为重要。软弱破碎围岩地铁隧道主要施⼯⼯法的适⽤性软弱破碎围岩地铁隧道主要施⼯⼯法如表1所⽰。

表1 软弱破碎围岩地铁隧道主要施⼯⼯法⽐较

注：在软弱破碎围岩条件下，⽐较⼩的洞室可以采⽤台阶法施⼯，对⽐较⼤的洞室，就不能再⽤台阶法施⼯。地表沉降要求对软弱破碎围岩隧道施⼯⼯法选择的影响

1）软弱破碎围岩隧道采⽤不同主要施⼯⼯法开挖，其地表沉降曲线均呈“槽型”，其最⼤沉降位置均位于中线附近。距中线相同距离位置的沉降值，双侧壁导坑法中先开挖侧略⼤于后开挖侧，⽽CD法和CRD法相反，台阶法基本相等。可见，地表沉降量值⼤⼩与隧道施⼯⼯序，开挖路径有关。

2）不同施⼯⼯法相同位置产⽣的沉降⼤⼩满⾜如下关系：台阶法> CD法>双侧壁导坑法、CRD法。可见，采⽤双侧壁导坑法和CRD法施⼯产⽣的地表沉降最⼩，因此，对于地表建筑密集，沉降要求严格的地段的隧道开挖采⽤双侧壁导坑法和CRD法施⼯较为有效。

3）进⼀步⽐较各施⼯⼯法的地表沉降⼤⼩，可以发现，除台阶法外，其余施⼯⽅法相对⽽⾔，均采⽤了缩⼩隧道单次开挖跨度的措施，或加设临时中隔墙，或设置侧壁临时⽀护，总之是从横向上缩⼩了单次开挖跨度；⽽台阶法，主要从深度⽅向上缩⼩开挖断⾯。图5为不同施⼯⼯法对应的地表沉降曲线。

对分部开挖法的建议

隧道分部开挖法缺点显著、优点突出，应根据地质、⽔⽂条件、隧道宽度等认真进⾏不同施⼯⽅法的⽐选，才能确保施⼯的安全与质量。

1)横向分⽚应本着先⼤后⼩的原则。

2)隧道开挖在软弱围岩中纵向分段的优势应充分利⽤。每循环开挖进尺为减⾄0.5m，竖向、⽔平荷载值⼩，开挖量少，

开挖⽀护封闭成环的时间少，⽀护受⼒⼩，防坍效果好。

3)在采⽤双侧壁导坑法施⼯时，要特别注意各⼯序的施⼯质量才能确保分部开挖法优点的发挥，才能确保施⼯的安全与质量。①分部开挖的初期⽀护和临时⽀护布置平⾯应该垂直于隧道轴线，且对应的各部的⽀护应该布置在同⼀平⾯内；②初⽀、临⽀各节点对接应准确⽆误、且连接牢靠，才能确保整个⽀护体系牢固可靠。

4)分部开挖施⼯过程受⼒分析及受⼒、变形突变点研讨。以双侧壁导坑法为例：当开挖1，2部时，开挖宽度⼩，竖向、侧向荷载值⼩，竖向总荷载值也⼩。当开挖3，4部时，同开挖1，2部。当开挖第5部时，隧道的开挖宽度突然增⾄隧道宽度，竖向均布荷载、侧向⽔平荷载以及竖向总荷载、⽔平侧向总荷载突然猛增⼏倍。⽀护的应⼒、应变、拱顶的下沉、拱脚的收敛会突变，此时监控量测应给以⾼度关注。