隧道工程和作业PPT课件.pptx

southwestjIaotongunIversIty 西南交通大学SouthwestJiaotongUniversity 隧道工程 课程第七讲隧道施工方法 王士民副教授 内容提要 1隧道施工方法概述2矿山法与新奥法3浅埋暗挖法 一隧道施工方法概述 隧道施工 隧道施工是指修建隧道及地下洞室的施工方法 施工技术和施工管理的总称 隧道施工方法的选择主要依据工程地质和水文地质条件 并结合隧道断面尺寸 长度 衬砌类型 隧道的使用功能和施工技术水平等因素综合考虑研究确定 隧道施工方法概述 传统矿山法 隧道施工方法 山岭隧道施工方法 浅埋及软土隧道施工方法 水底隧道施工方法 矿山法 钻爆法 掘进机法 新奥法 地下连续墙法 盖挖法 明挖法 浅埋暗挖法 盾构法 沉埋法 盾构法 隧道施工方法分类 隧道施工方法概述 矿山法 盾构法 隧道施工方法概述 TBM法 顶管法 隧道施工方法概述 二矿山法与新奥法 1 矿山法简介 矿山法 因其最早应用于坑道采矿而得名 它是采用钻眼爆破方式破岩 纵向分段 横向全断面或分部开挖 每一部分开挖成形后即对暴露围岩加以适当的支撑或支护 继而提供必要的永久性人工结构以保持隧道长期稳定 矿山法与新奥法 矿山法与新奥法 矿山法又因其采用 钻眼爆破 方式破岩 亦称为 钻爆法 隧道开挖成形后对围岩的支护可以分为钢木构件支撑和锚杆喷射混凝土支护两大类 钢木构件支撑 锚杆喷射混凝土支护 2 矿山法分类 矿山法与新奥法 矿山法与新奥法 习惯上 我们把采用钢木构件作为临时支撑的施工方法称为 传统矿山法 而将采用锚杆喷射混凝土作为初期支护的施工方法称之为 新奥法 目前我国隧道工程中已广泛使用新奥法 2 3新奥法 NATM 简介基本原理新奥法 NewAustrianTunnellingMethod 是应用岩体力学理论 以维护和利用围岩的自承能力为基点 采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段 及时的进行支护 控制围岩的变形和松弛 使围岩成为支护体系的组成部分 并通过对围岩和支护的量测 监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则 核心内容充分发挥围岩的自承能力 围岩是承载的主体 结构是安全贮备 矿山法与新奥法 锚杆 喷混凝土 二次衬砌 岩体 围岩松弛区 新奥法支护体系 矿山法与新奥法 新奥法施工基本流程 三大要素控制爆破喷锚支护监控量测 矿山法与新奥法 施工准备 场地准备 测量定线 三通一平 人员组织 开挖爆破 出渣运输 初期支护 二次衬砌 钻炮眼 装炸药 联结引炮装置 爆炸 通风 消除危石 装车 锚喷支护临时支撑 防水板铺设模注混凝土 矿山法与新奥法 矿山法与新奥法 新奥法施工的基本原则 少扰动 早喷锚 勤量测 紧封闭 少扰动 隧道开挖时 尽量减少对围岩的扰动次数 强度 范围和持续时间早喷锚 开挖后及时施作初期锚喷支护 使围岩变形进入受控制状态 新奥法施工的基本原则 少扰动 早喷锚 勤量测 紧封闭 勤量测 以直观 可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩 或围岩加支护 的稳定状态或动态发展趋势 以便及时调接支护形式 开挖方法紧封闭 一方面采取喷射混凝土等防护措施 避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减 另一方面要适时对围岩施作封闭形支护 矿山法与新奥法 矿山法施工方法 1 全断面法全断面一次开挖法就是按照隧道设计轮廓一次爆破成型 然后修筑衬砌的施工方法 矿山法与新奥法 矿山法与新奥法 适用条件 级整体性好的围岩 级围岩时 围岩应具备从全断面开挖后到支护前这一时间内 保持自身稳定 有大型施工机械 隧道长度或施工区段长度不宜太短 根据经验一般不应小于1km 否则 采用大型机械化施工经济性较差 矿山法与新奥法 施工特点工序少 便于施工组织和管理 开挖一次成型 对围岩扰动小 有利于围岩稳定 开挖断面大 可用深孔爆破以提高爆破效果 加快掘进速度 如大瑶山双线隧道单口月成洞达150 240m 作业空间大 有利于采用大型施工机械设备 从而提高劳动生产率 减轻施工人员劳动强度 降低工程造价 2 台阶法台阶法是指正台阶二步开挖法 它是全断面一次开挖法的变化方法 这种方法对地质的适应性较强 也可以说是全地质型方法 矿山法与新奥法 矿山法与新奥法 目前 我国约70 的隧道开挖采用此法 它多用于围岩能在短期内处于稳定的地层中 矿山法与新奥法 台阶法根据台阶长度不同 可划分为长台阶法 短台阶法和超短台阶法三种 两个条件确定 其一是初期支护形成闭合断面的时间要求 围岩稳定性越差 要求闭合时间越短 其二是上部断面施工所采用的开挖 支护 出碴等机械设备所需空间大小的要求 矿山法与新奥法 矿山法与新奥法 长台阶法上下台阶距离较远 上台阶超前50m以上或5倍洞跨 施工中上下部可配大中型机械平行作业 短台阶法上台阶长度小于5倍但大于1 1 5倍洞跨 适用于较软弱的围岩 上下台阶施工干扰较大 超短台阶法上台阶仅超前3 5m 断面闭合较快 多用于机械化程度不高的各类围岩地段 台阶法施工 矿山法与新奥法 矿山法与新奥法 3 分部开挖法a 环形开挖留核心土法将开挖断面分成环形拱部 上部核心及下部台阶三部分 它根据地质好坏 将环形拱部断面分成一块或几块开挖 环形开挖进尺一般为0 5 1 0m 不宜过长 矿山法与新奥法 环形开挖留核心土 矿山法与新奥法 b 侧壁导坑法将开挖根据侧壁导坑开挖的个数 分为单侧壁导坑法及双侧壁导坑法两种 单侧壁导坑法将断面分成三个部分 即侧壁导坑1 上台阶3 下台阶5 矿山法与新奥法 单侧壁导坑法 矿山法与新奥法 双侧壁导坑法 眼镜法 将整个断面分成四个部分 左右侧壁导坑1 上台阶3 下台阶5 矿山法与新奥法 双侧壁导坑法 矿山法与新奥法 4 中壁法 中壁法是分部开挖施工方法的常用工法 根据开挖顺序和支护方式的不同 通常又分为中隔壁法 CD法 和交叉中壁法 CRD法 矿山法与新奥法 中隔壁法 CD法 是在软弱围岩大跨隧道中 先开挖隧道的一侧 并施做中隔壁墙 然后再分部开挖隧道另一侧的施工方法 将断面从中间隔开 分成四个部分 上半断面左右分成1 4 下半断面左右分成2 5 矿山法与新奥法 中隔壁法 矿山法与新奥法 交叉中隔法 CRD法 是在软弱围岩大跨隧道中 先开挖隧道的一侧的一或二部分 施做部分中隔壁墙 再开挖隧道另一侧的一或二部分 然后再开挖最先施工一侧的最后部分 并延长中隔壁墙 最后开挖剩余部分的施工方法 矿山法与新奥法 交叉中隔法 三浅埋暗挖法 1 浅埋暗挖法基本概念浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法 在软弱围岩地层中 在浅埋条件下修建地下工程 以改造地质条件为前提 以控制地表沉降为重点 以格栅 或其他钢结构 和喷锚作为初期支护手段 按照十八字原则进行施工 称之为浅埋暗挖法 浅埋暗挖法 军都山隧道 1984 第一次用小导管 网构钢架 北京地铁复兴门折返线 1986 国家科技进步二等奖 浅埋暗挖法 基本原理浅埋暗挖法沿用新奥法基本原理 初次支护按承担全部基本荷载设计 二次模筑衬砌作为安全储备 初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载 应用浅埋暗挖法设计 施工时 同时采用多种辅助工法 超前支护 改善加固围岩 调动部分围岩的自承能力 并采用不同的开挖方法及时支护 封闭成环 使其与围岩共同作用形成联合支护体系 在施工过程中应用监控量测 信息反馈和优化设计 实现不塌方 少沉降 安全施工等 并形成多种综合配套技术 浅埋暗挖法 十八字原则 管超前 严注浆 短开挖 强支护 快封闭 勤量测 管超前 指采用超前导管注浆防护 实际上就是采用超前支护的各种手段提高掌子面的稳定性 防止围岩松弛和坍塌严注浆 在导管超前支护后 立即进行压注水泥砂浆或其它化学浆液 填充围岩空隙 使隧道周围形成一个具有一定强度的壳体 以增强围岩的自稳能力 浅埋暗挖法 短开挖 一次注浆 多次开挖 即限制一次进尺的长度 减小围岩的松弛强支护 在浅埋的松软地层中施工 初期支护必须十分牢固 具有较大的刚度 以控制开挖初期的变形 浅埋暗挖法 十八字原则 管超前 严注浆 短开挖 强支护 快封闭 勤量测