山岭隧道主要施工方法简介PPT课件.ppt

山岭隧道主要施工方法简介 20090553刘雪峰 1 1 矿山法 矿山法 minetunnellingmethod 指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法 矿山法是一种传统的施工方法 它的基本原理是 隧道开挖后受爆破影响 造成岩体破裂形成松弛状态 随时都有可能坍落 基于这种松弛荷载理论依据 其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖 并要求边挖边撑以求安全 所以支撑复杂 木料耗用多 随着喷锚支护的出现 使分部数目得以减少 并进而发展成新奥法 矿山法常用方法 台阶法 CD工法 跨度大 CRD工法 双侧壁导坑法 联拱隧道中洞法 2 按衬砌施工顺序 可分为先拱后墙法及先墙后拱法两大类 后者又可按分部情况细分为漏斗棚架法 台阶法 全断面法和上下导坑先墙后拱法 在松软地层中 或在大跨度洞室的情况下 又有一种特殊的先墙后拱施工法 侧壁导坑先墙后拱法 此外 结合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点 还有一种居于两者之间的蘑菇形法 3 矿山法投入小 造价低 但只适合土质较好的城市地区和山岭隧道 它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下 隧道埋深小于或等于隧道直径 以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法 它的突出优势在于不影响城市交通 无污染 无噪声 而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室 矿山法的特点 4 2 盾构法 盾构法 ShieldMethod 是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法 它是将盾构机械在地中推进 通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌 同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖 通过出土机械运出洞外 靠千斤顶在后部加压顶进 并拼装预制混凝土管片 形成隧道结构的一种机械化施工方法 5 盾构法施工步骤 第一 在置放盾构机的地方打一个垂直井 再用混泥土墙进行加固 第二 将盾构机安装到井底 并装配相应的千斤顶 第三 用千斤顶之力驱动井底部的盾构机往水平方向前进 形成隧道 第四 将开挖好的隧道边墙用事先制作好的混泥土衬砌加固 地压较高时可以采用浇铸的钢制衬砌加固来代替混泥土衬砌 6 盾构法的特点 盾构法的主要优点 除竖井施工外 施工作业均在地下进行 既不影响地面交通 又可减少对附近居民的噪声和振动影响 盾构推进 出土 拼装衬砌等主要工序循环进行 施T易于管理 施工人员也比较少 土方量少 穿越河道时不影响航运 施工不受风雨等气候条件的影响 在地质条件差 地下水位高的地方建设埋深较大的隧道 盾构法有较高的技术经济优越性 缺点在于 断面尺寸多变的区段适应能力差 新型盾构购置费昂贵 对施工区段短的工程不太经济 7 3 新奥法 新奥法 NATM 是新奥地利隧道施工方法的简称 在我国常把新奥法称为 锚喷构筑法 新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下 采用毫秒爆破和光面爆破技术 进行全断面开挖施工 并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身 即以喷混凝土 锚杆 钢筋网 钢支撑等为外层支护形式 称为初次柔性支护 系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作 因为蕴藏在山体中的地应力由于开挖成洞而产生再分配 隧道空间靠空洞效应而得以保持稳定 也就是说 承载地应力的主要是围岩体本身 而采用初次喷锚柔性支护的作用 是使围岩体自身的承载能力得到最大限度的发挥 第二次衬砌主要是起安全储备和装饰美化作用 8 新奥法特点 传统法认为巷道围岩是一种荷载 应用后壁混凝土进行支护 而新奥法将围岩作为巷道构件的承载部分 因此施工时应尽可能全截面掘进 以减少巷道周围围岩应力的扰动 并采用光面爆破 微差爆破等措施 减少对围岩的震动以保全其整体性 新奥法将锚杆 喷射混凝土适当进行组合 形成比较薄的衬砌层 即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩 使喷射层与围岩紧密结合 形成围岩 支护系统 保持两者的共同变形 故而可以最大限度地利用围岩本身的承载力 9 新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施 构筑防水层 围岩巷道排水 选择合理的断面形状尺寸 给支护留变形余量 开巷后及时做好支护 封闭围岩等 都是为保护巷道围岩的自身承载能力 使围岩的扰动影响控制在最小范围内 并加固围岩 提高围筵强度 使其与人工支护结构共同承受巷道压力 允许围岩由一定量的变形 以利于发挥围岩的固有强度 同时巷道的支护结构 也应具有预定的可缩量 以缓和巷道压力 10 新奥法缺点 新奥法的缺点主要有 实施不仅要求有良好的施工组织和管理 也要求技术人员和量测人员都十分熟练 没有这一点就易于发生错误 作业质量都与每一个人的仔细操作有关 开挖暴露出的地质会立即改变其状态 因此要求施工地质人员要亲临现场 以便发现问题 用能控制的施工量测 往往给施工带来不便 干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品的损害必须加强防护 尤其是对眼睛的防护 湿喷虽然可以避免此缺点 但在同样条件下 不如干喷那样有效的支护岩体 11 4 掘进机法 掘进机法是挖掘隧道 巷道及其它地下空间的一种方法 简称TBM tunnelboringmanchine 法 是用特制的大型切削设备 将岩石剪切挤压破碎 然后 通过配套的运输设备将碎石运出 分为 全断面掘进机的开挖施工 独臂钻的开挖施工 天井钻的开挖施工 带盾构的TBM掘进法 12 掘进机法的技术特点 1 快速巷道施工中 若采用钻爆法施工 钻孔装药 放炮 通风 排水 除渣等工序都是间歇进行的 加上分块开挖 不能一次成洞 掘进速度慢 施工效率低 而掘进机则可同时完成破岩 出渣 支护连续作业 一次成洞 故掘进速度快 效率高 2 经济采用钻爆法施工 一般超挖量大于20 且洞壁表面凹凸不平 衬砌厚 成本高 而掘进机施工则减少了对围岩层的破坏 使洞壁光滑完整 超挖量一般不超过5 从而减少了支护量 节约了大量衬砌费用 而且掘进速度快 工期短 工程质量高 故其经济效益及社会效益均较好 13 3 安全用掘进机施工 不但减少了爆破工序 同时在许多环节上避免了工人直接操作 改善了工人的劳动条件 极大地降低了伤亡事故率 使生产安全有了进一步保证 4 岩层适应性好我国使用的大多数岩石掘进机均遇到过较复杂的地