预切槽施工的高效机械化操作

1.预切槽法概述及原理

预切槽法是一种独特的施工技术，是介于浅埋暗挖法和盾构法之间的一种方法，它和浅 埋暗挖法配合可以形成复杂地质和地面环境下的新型隧道施工技术。

机械预切槽法是用专用的预切槽机沿隧道横断面周边预先切割或钻一条有限厚度的沟槽，在硬岩中，切槽可作为爆破的临空面，起爆顺序与传统爆破相反，不是由里向外而是由外向里逐层起爆，这种方法可以显著降低钻爆法施工的爆破振动速度。在松散地层中，切槽后立即向槽内喷入混凝土，在开挖面前方形成一个预筑拱，随后才将切槽所界定的掌子面开挖出来，这样就能有效地减少因掌子面开挖而产生的围岩变形与地表沉降，并使开挖工作能在预筑拱保护下安全高效进行。

在隧道预切槽工法施工中，利用专门的预切槽机械沿隧道拱部或拱墙切槽（见图 20.18），并随即在切槽内充入混凝土（见图 20.19），待混凝土形成一定强度的拱壳后（见图 20.20、图 20.21），就可以在其下进行大断面土体开挖。这种工法结合了盾构盾壳保护开挖理念和浅埋暗挖法的自由灵活理念，在砂土等强度极低场合以及近接施工方面具有显著的优势。

图20.18　隧道预切槽机切槽

图20.19　向切槽内注入混凝土

图20.20　注入的混凝土形成的拱壳

图20.21　连续工作形成的混凝土拱壳

2.作业过程

（1）用预切槽锯沿隧道外廓弧形拱深切一宽15～30 cm，长约5 m 的切槽。

（2）在切槽内立即填充高强度喷射混凝土，形成长 3～5 m 的整体连续拱，两次连续拱的搭接长度为0.5～2.0 m，视围岩的不同而定。(www.xing528.com)

（3）在安全稳定的作业环境下，用挖掘机或臂式掘进机开挖前作业面。自卸汽车或翻斗车可穿行于预切槽机内。

（4）必要时，作业面装以玻璃纤维锚杆，以稳定作业面。随后在作业面上喷混凝土。

（5）紧随其后，安装隧道防水层，进行二次衬砌。

3.预切槽技术的优点

预切槽法在技术上具有超前预支护以控制地层的变形，同时也能提供施工支护及永久支护的功能，其特点如下：

（1）预槽开挖和混凝土灌注同时完成，避免了导致土层应变的应力释放。

（2）由于沿隧道横向预置连续拱壳，沿隧道纵向拱与拱之间也有搭接，从而形成连续的空间拱形结构，具有高度的力学安定性。

（3）由于采用机械化切割施工，可以减少对围岩的破坏。

（4）作为独立的隧道挖掘施工技术使用。避免喷混凝土等二次衬砌和钢支架支护等作业。在施工上具有高效、安全、质量易于控制和适用范围广等优势。

（5）预切槽法采用了标准高效的机械进行开挖和除渣作业，机械化程度较高，节约了大量的工期，而且可以进行多工作面同时作业，在工期比较紧张的情况下仍然可以满足要求。

（6）可以安全地全断面开挖大断面隧道，大大降低了地表沉降和对周围建筑结构损坏的风险，并且改善了作业人员的安全性和工作环境。

（7）适合于特殊地质条件下施工，特别黄土、中硬均匀介质等地区。

（8）采用机械切槽机，减少了超挖及欠挖现象，消除了轮廓偏差，质量易于控制。

这种方法特别适用于以下场合：① 土砂等强度极低的场合；② 埋深浅，需严格控制地表沉降的场合；③ 近接重要建筑物的场合。