隧道施工工艺与质量控制施工工法PPT课件

1、隧道结构体系设计原理与方法隧道结构体系设计原理与方法概述概述 隧道的结构体系是由围岩和支护结构共同组成的。其中围岩是主要的承载元素，支护结构是辅助性的，但通常也是必不可少的，在某些情况下，支护结构主要起承载作用。这就是按现代岩石力学原则设计支护结构的基本出发点。第1页/共43页 隧道开挖前岩体处于初始应力状态，谓之一次应力状态；开挖隧道后引起了围岩应力的重分布，同时围岩将产生向隧道内的位移，形成了新的应力场，称之为围岩的二次应力状态，这种状态受到开挖方式(爆破、非爆破)和方法(全断面开挖、分部开挖等)的强烈影响。如果隧道围岩不能保持长期稳定，就必须设置支护结构，从隧道内部对围岩施加约束，控制围

2、岩变形，改善围岩的应力状态，促使其稳定，这就是三次应力状态。显然这种状态与支护结构类型、方法以及施设时间等有关。三次应力状态满足稳定要求后就会形成一个稳定的洞室结构，这样，这个力学过程才告结束。第2页/共43页AB00(a)BA0 x0 ,u00n11 ,u112 = + 201u=u21r2(b)(c)(d)zn图5-1 隧道开挖所经历的力学过程模拟对于自重应力场中的深埋隧道，常常将它的围岩初始应力场简化为常量场，也就是假定围岩的初始应力到处都是一样。并取其等于隧道中心点的自重应力，即式中 为隧道中心点的埋深，以m计， 是围岩的侧压力系数，无量纲。 zxczHcH第3页/共43页根据弹性力学

3、原理，这个问题的求解还可以简化为不考虑体积力的形式，而用在有孔无限平面(无重的)无穷远边界上作用有垂直均布荷载和水平荷载的形式来代替，如图5-2所示。 Zr0rAXCHHC图5-2 力学模型由此而引起的计算误差在洞周上是不大的，并随着隧道埋深的增加而减少。当埋深超过10倍洞径时，其误差可以忽略不计。 第4页/共43页- - 喷锚支护喷锚支护 - - 喷射混凝土支护层喷射混凝土支护层 喷射混凝土的拌和材料是：标号不低于不低于325325号的普通硅酸盐水泥号的普通硅酸盐水泥和粒经不应大于16mm的坚硬耐久的卵石或碎石，以及不含土质或杂物的河沙，再加上少量的速凝剂 喷层的厚度一般最薄不应小于5cm,

4、最厚应不大于25cm， 在比较松散软弱的岩层中，可以加金属网或钢支撑，使之结合成一体，变为钢筋混凝土层 .洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造第5页/共43页洞身支护结构的构造洞身支护结构的构造 - - 锚杆锚杆 锚杆是一种插入到围岩岩体内的杆形构件 利用锚杆杆体或杆端锚头的膨胀作用，或利用灌浆粘结，把锚杆固定在岩体内 增加了岩体的紧密程度，补强了抗剪能力，起到了组合、悬吊及挤压加固的作用，提高了围岩的自稳能力 - - 复合式衬砌复合式衬砌外衬（亦称初次衬砌） 使用能达到早强的喷射混凝土和锚杆，使柔性的外衬既能容许围岩有所变形，而又约束它不让它变形发展太大太快 内衬（亦称二次衬砌） 内衬可以用

5、喷射混凝土层柔性结构，也可以用较厚的模筑混凝土防水层 内外层衬砌之间的防水层可以用软聚氯乙烯薄膜、聚异丁烯片、聚乙烯片等防水卷材，或用喷涂乳化沥青等防水剂 第6页/共43页隧道施工工艺与质量控制围岩预支护（预加固）装渣与运输初期支护监控量测与数据分析防排水施工工艺二次衬砌辅助坑道第7页/共43页第8页/共43页第9页/共43页第10页/共43页第11页/共43页第12页/共43页第13页/共43页第14页/共43页第15页/共43页第16页/共43页第17页/共43页第18页/共43页第19页/共43页第20页/共43页第21页/共43页第22页/共43页第23页/共43页第24页/共43页注：水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料，又称泡花碱。 第25页/共43页第26页/共43页第27页/共43页第28页/共43页第29页/共43页第30页/共43页第31页/共43页第32页/共43页第33页/共43页第34页/共43页第35