隧道设计对施工技术的要求ppt课件

隧道设计对施工技术的要求，2014年9月，永成隧道与地下工程学院总工程师、中交第二公路勘察设计研究院有限公司高级工程师主要汇报了(1)隧道设计理念和方法，(2)隧道设计对施工的关键技术要求，(3)隧道动态设计，(3，1)隧道设计理念和方法，根据目的：1。铁路隧道(数量最多)2。公路和城市公路隧道(跨度最大)3。地铁隧道(发展最快)4。输水隧道(正在开发中)5。排水隧道。石油和天然气运输隧道。城市公共管道隧道(电力、通信、燃气等。)被分为1。山岭隧道2。城市隧道3。水下隧道根据施工条件。根据施工方法，分为：1。隧道采用钻爆法，2。沉管法隧道。掘进机法隧道，4。隧道通过切割和覆盖，4.公路隧道一般可分为三种类型。1.山区公路隧道主要采用钻爆法和挖盖法施工。2.城市公路隧道主要采用钻爆法、挖盖法和盾构法施工。3.水下公路隧道主要采用钻爆法、盾构法、沉管法和围堰挖盖法施工。首先，隧道设计的概念和方法。5。公路隧道应注意根据地质条件确定隧道位置，避开主要断层破碎带，避开富水构造，避开主要不良地层，避免隧道入口处出现不稳定地层。首先，隧道设计的概念和方法。6、几种典型的隧道布置方案，首先，隧道设计的概念和方法。7、避免严重的偏压区：施工过程中容易出现不稳定。为了避免陡峭的悬崖区域，支撑成本相对较高：容易坍塌的区域和建筑工地不适合开放以避免洪水影响：容易影响施工和运营安全的区域。公路隧道根据地形条件确定入口位置。首先，隧道设计的概念和方法。8、几个典型的公路隧道洞口，首先，隧道设计的概念和方法。9、灵活选择公路隧道的设置形式和水平、垂直布置，一、隧道设计理念和方法。10，1，2，3。充分重视公路隧道辅助施工措施的设计，使其更加符合地质条件。首先，隧道设计的概念和方法。11岁。充分重视大跨度隧道和软弱围岩地段隧道的施工和开挖方法设计，使其适应隧道跨度和地质条件。一、公路隧道施工中常用的开挖方法，一、隧道设计概念和方法。12、围岩位移支护特性曲线，充分注意大跨度隧道和软弱围岩地段隧道的衬砌设计，注意与辅助施工方法和开挖方法的密切配合。(1)隧道设计理念和方法，(13)新奥法的基本原理可概括如下：(1)将围岩视为支护结构的一部分，并充分利用围岩自身的承载能力；(2)根据测量结果确定支架参数和支架应用时间；(3)开挖断面应圆滑，开挖步数应少，以减少对围岩的扰动和破坏；(4)控制洞室周围的变形以减小松动荷载，同时允许洞室周围的围岩有有限的变形以减小周围的变形荷载；(5)衬里必须是薄而柔韧的结构。值得注意的是，新奥法应正确理解并应用于软弱围岩、不良地质地段和严格控制地层变形的隧道。首先，隧道设计的概念和方法，14。应充分重视特长隧道的通风、防灾和救援设计。需要强大的综合设计技术来确保有效性和节能。(1)隧道设计理念和方法，(15)其他：(1)充分重视隧道防排水系统的详细设计，确保后期隧道运营和结构的安全。2、注重设计w的标准化1、隧道设计概念和方法。16、运营管理系统设计：1、隧道通风系统设计2、隧道照明系统设计3、隧道消防系统设计4、隧道给排水系统设计5、隧道供配电系统设计6、隧道监控系统设计7、隧道安全设施设计8、隧道防灾救援设计9、隧道绿化及景观设计。土木工程设计：1。总体设计(水平和垂直设计)2。洞口段(洞口和明洞)设计。隧道衬砌设计。斜井等通风结构的设计。隧道防排水系统设计。辅助施工措施的设计。施工开挖方法设计。路基和路面设计。辅助工程的设计，如水平隧道和沟渠管道10。监控和测量方案的设计。高级地质预报方案设计。施工组织方案设计。公路隧道设计：土木工程设计及运营管理系统设计，1。隧道设计的概念和方法。隧道设计的关键是：1。综合设计是隧道质量和安全的基础；2.隧道入口设计是隧道设计成败的关键；3.充分重视隧道结构计算和分析；4.施工工艺设计是隧道设计的重要组成部分；5.辅助施工措施设计是保证隧道施工安全的关键；6.隧道动态设计是保证隧道施工质量的关键；7.数据必须用于隧道设计和施工；8.细节必须决定成败(设计和施工)；1.隧道设计概念和方法，18，1。开挖时必须从上到下保护隧道入口施工。2、在明洞开挖过程中，当发现地形、地质条件和设计值相差太大时，应及时提出，必要时应调整设计方案。3、明洞施工完成前不得进入洞(暗洞)开挖施工。4.在挖掘隧道暗洞之前，还应准备和演练紧急救援设施。5.只有在明挖隧道仰拱施工完成(达到设计强度)后，方可进行两侧土壤和拱的回填。2.施工隧道设计的关键技术要求。19.6.超前支护是保证隧道施工和结构安全的重要手段，也是保证施工质量和各循环搭接长度满足要求的重要手段。7、选择合适的隧道爆破方法，严格控制爆破震动，加强监控，减少施工过程中对围岩和已完成衬砌的扰动，并尽量充分发挥围岩的承载能力。8、不得随意改变设计和施工方法。9、严格控制隧道超挖、欠挖，超挖部分应采用喷射混凝土或同等级混凝土浇筑密实。10.施工中应注意喷射混凝土和钢筋网与围岩的紧密粘结。初始喷射混凝土不能进行钢拱施工。隧道设计对施工的关键技术要求，钢拱圈和锁脚的纵向连接是初期支护的核心。12、系统锚并非无用，它在隧道支护系统中占有举足轻重的地位。施工应根据岩体中节理裂隙的发育情况灵活调整。13、初期支护落底应严格按照两侧交错跳槽实施，严格控制单侧落底的长度。14.初期支护仰拱应根据设计要求的弧度和深度及时实施。严禁与二次衬砌仰拱同时实施。15、初期支护完成后严格按照拱墙防排水系统的设计施工，二次衬砌施工前应认真检查并做好记录。防水板的搭接质量应符合规范要求。二、隧道设计对施工的关键技术要求。21、16、二次衬砌仰拱应一次施工，仰拱回填不得填孔渣或其他废料，路面时应注意路面下水平和垂直排水系统的施工质量22、断层、溶洞、瓦斯、高地应力等不良地质地段应根据现场实测地质资料进行有针对性的方案设计和施工。岩溶地区应重点解决水和构造应力问题。23.施工中应注意预留孔洞和预埋件的设置。24.在施工过程中，应加强地质超前预报和预报工作，特别是针对地层变化、围岩变化和水文条件变化等。并根据各种试验结果及时修改设计。25、隧道施工应注意保护生态环境，实施文明施工，尽可能减少对隧道附近环境的破坏。二、隧道设计施工的关键技术要求，23。隧道支护结构一般由喷锚支护一次支护和模制混凝土二次衬砌组成。如果岩体较差，还必须在喷射混凝土中设置钢拱作为初期支护。如果围岩自稳定时间短，还必须考虑超前支护。这些支架，包括围岩，共同构成隧道的承载系统，以抵抗围岩的变形和松散坍塌。因此，隧道支护结构应包括以下几个方面：超前支护：超前锚杆、超前小导管、超前长管棚、超前注浆等。围岩：天然岩体、注浆改良岩体等。初期支护：喷射混凝土、钢筋网、系统锚、钢拱等。二次衬砌：素混凝土、钢筋混凝土等。隧道各部分的支护结构在一定条件下具有维持洞室稳定性的功能，也就是说，结构各部分在一定条件下具有一定的抵抗周围荷载的能力，即结构的承载能力。2、支护的承载能力，隧道设计对施工的关键技术要求，24、新奥法施工是随着隧道开挖面的推进，在监测信息的指导下，及时、安全地分阶段完成支护结构。因此，作为NATM建设的灵魂，监测必须解决以下问题：(1)了解施工过程的可行性，合理组织施工。(2)了解施工过程中已施工的结构各部分的安全程度，确保施工安全。(3)了解结构在使用过程中的安全程度，确保工程质量。随着开挖面的推进和时间的推移，作用在隧道结构上的荷载逐渐增加，隧道结构也存在逐步应用的问题。在一定程度上，为了保证隧道施工的安全，有必要保证结构承载力的增长率适当高于围岩荷载的增长率。2、隧道设计对施工的关键技术要求。25、支护承载力与隧道荷载变化的关系，支护承载力，2、隧道设计施工的关键技术要求。26、锚杆作用系统锚杆一般用于岩体较破碎的地段，通过密集的长锚杆在洞室周围形成具有一定承载力的承载拱，因此计算系统锚杆的承载力应与围岩视为一个整体。一、系统锚杆承载力、支护承载力，二、隧道设计对施工的关键技术要求，27、对于类和类偏差的围岩地段，喷射混凝土层内一般都设有钢拱架，此时喷射混凝土层较厚(约1830cm)，其承载力较强，喷射混凝土层和钢拱架应整体考虑其承载力。一、钢拱架承载力、支架承载力，二、隧道设计施工的关键技术要求，28、当二次衬砌与初期支护之间有防水层时，围岩对二次衬砌的弹性阻力应只考虑径向压力。弹性阻力的分布形式可以用假定载荷法计算。如果用有限元法进行结构计算，弹性计算更为合理二次衬砌的承载能力、支护的承载能力、隧道设计对施工的关键技术要求。29岁。在工程实践中，我们已经认识到辅助施工方法的重要性，并在这方面做了大量的工作。我们所取得的成就是不言而喻的，我们的许多隧道都是用有效的辅助施工方法建造的。辅助施工方法是不良围岩或特殊围岩隧道施工不可缺少的技术对策。二、隧道设计对施工的关键技术要求。第三，隧道设计对施工的关键技术要求。首先，隧道结构的特征是众所周知的。隧道施工的基本目的是在各种地质体(围岩)中建立长期稳定的洞室结构体系，为各种目的服务。在隧道工程的设计、施工和运营中，我们必须清楚地了解这种结构体系的特点。从结构角度看，该结构体系由周围地质体(围岩)和各种支护结构组成，即洞室结构体系=周围地质体(围岩)支护构件。它由具有固有应力场、渗流场和温度场的自然地质体和人工支撑构件组成，与地面结构体系完全不同。在这一构造体系中，周围地质体(围岩)起主导作用。例如，在完全稳定的地质体(围岩)中，它可以处于长期稳定状态，而没有任何结构支撑构件。如存在一些天然洞穴和人工建造的没有支撑构件的洞穴(黄土洞穴、无支撑隧道等)。)。即使是需要支撑的地质体(围岩)，也只需要一层薄薄的喷射混凝土或几根锚杆和钢架就能使其成为一个稳定的结构，这也说明周围的地质体是主要的承载体。31、相应的力学过程如下，第二点：隧道施工过程的特点从工程结构的角度来看，这种结构体系的形成是通过一定的施工过程或一定的力学过程来实现的。这一过程通常可以表述如下。简单地说，这个过程是动态的，是机械状态的变化过程。隧道施工也是一个应力释放和应力控制的过程。应力释放的程度可以通过一些人为的干涉手段(支撑)来控制。因此，施工过程就是利用和控制围岩动态变形(应力)的过程。二、隧道设计对施工的关键技术要求。第三，隧道变形过程及其类型如前所述，隧道工程最终是一个应力释放和应力控制的问题。应力释放的直接后果是围岩的变形和松弛。因此，应力控制实质上是控制围岩的变形和松弛。换句话说，如何在开挖和支护过程中使围岩不松动或不松动是隧道设计和施工的主要原则。围岩松弛与围岩变形直接相关。换句话说，要控制围岩的松弛，就必须控制围岩的变形。因此，了解和掌握开挖后围岩变形情况及其变形过程非常重要。从图中可以看出，从掌子面前方到掌子面后方一定范围内拱顶下沉的分布规律大致如下。1)隧道开挖后，在掌子面前方一定范围内(2a5a)发生沉降，我们称之为“超前位移”或掌子面前方位移；2)在表面产生一定量的“初始位移”。这个值与地质条件密切相关。根据围岩条件，它约为最终位移值的20 50%。这种位移在挖掘后立即发生。我们目前的测量技术无法测量。3)在工作面后面，随着工作面的推进，位移会增加，其特点是初期位移速度较大，然后增长速度逐渐减缓并趋于稳定。这是一般围岩隧道变形的基本规律。2、辅助施工方法，隧道设计施工的关键技术要求，34、隧道开挖后变形的二维剖面图，辅助施工方法，2、隧道设计施工的关键技术要求，35，开挖后位移的三维剖面图。从上图可以看出，隧道开挖后的变形可分为3种类型：掌子面前方位移、掌子面位移和掌子面后方位移。这三种位移同时发生。在隧道施工中，各种支护方法都是为了抑制这些位移的发展，即抑制这些位移引起的围岩松弛。因此，在设计和施工中，有必要搞清楚三个位移(变形)的产生条件和发展规律，用什么方法来控制它们的发展。二、隧道设计对施工的关键技术要求36、以上三个基本理解，引申为隧道结构设计和施工的四个基本原则。1.最大化围岩的固有承载能力；2.必须采用不同的施工方法和支护方法来控制开挖后产生的不同位移。3.为了发挥其变形控制功能，必须将初期支护与围岩结合起来。4.在不良地质和地形条件下，初期支护段在初期关闭，以控制围岩的松弛和发展。二、隧道设计对施工的关键技术要求，37。如何实现上述想法是一个需要我