新预切槽支护隧道施工技术

新预切槽支护隧道施工技术NewPre-liningSupportMethod北京交通大学土木建筑工程学院赵伯明刘维宁BEIJINGJIAO-TONGUNIVERSITYBomingZHAOandWeiningLIU预切槽技术的概念和特点

预切槽技术是在开挖工作面之前，用特制的链式机械切刀沿隧道断面周边连续切割出一条厚约数十厘米深数米的窄槽，同时应用和切刀一体化的混凝土灌注设备注入混凝土，从而形成一个连续的起预先支护作用的混凝土壳体。然后在该混凝土壳体的支护下进行工作面机械挖掘。该技术兼备超前预支护以控制地层的变形和提供施工支护及永久支护的功能。（1）由于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。预切槽技术的背景

预切槽技术50年代始于美国，70年代在法国得到发展和应用。日本从80年代初期以来在引进国外技术的同时，开发了适合本国国情的超前支护施工技术，例如LAP法，PATM法，PASS法，PSS法等。NewPLS技术是现阶段最完善的超前支护施工工艺，并得到了工程实际应用。日本道路公团于1991年首次制作了NewPLS实验机，在北陆高速公路名立隧道现场进行了实际工程试验，取得了大量的试验数据，验证了该工艺的高度工程可行性。其后NewPLS被应用于横滨新道的3车道隧道扩改工程(1995-1997)和横须贺道路吉井隧道(1998-2000)等工程。日本建筑机械化协会，大林组等各大建筑公司以及建筑机械制造厂商联合成立了NewPLS工法研究会。NewPLS预切槽机的概观双联链式切刀概观（臂长4米，自重约10吨）NewPLS机沿隧道纵断面连续移动作业示意图切刀沿断面导轨移动开槽同时做成的连续预置混凝土拱圈操纵员与操纵台位置机械沿纵向导轨前后移动NewPLS预切槽机的施工现场作业空间大预切槽机设备（名立隧道试验）NewPLS施工作业流程掌子面全断面机械开挖NewPLS机前移至作业面链式切刀切入地层连续切割出预槽，随即灌注混凝土退出链式切刀，加注混凝土NewPLS机后退让出作业面隧道纵向机械配置及作业顺序

（1）预切槽及施作混凝土壳体预支护（2）作业面全断面开挖（3）地山及壳体喷混凝土（必要时）作业面隧道纵向机械配置及作业顺序施工作业纵向俯视图施工作业纵向立面图NewPLS机NewPLS机切刀在左墙最下部时切刀在最上部时预切槽切割施工示意（试验施工）混凝土试样外侧（侧向模板附近）中部（灌注口附近）内侧（地山内侧）双联链式切刀断面图混凝土灌注口混凝土双链切刀滑模混凝土双链切刀滑动型侧向模具预槽切割方向切割方向双联链式切刀俯视示意图切割渣土回收装置操作台速凝剂混合系统拱形梁架移动型侧向模具（滑模）切刀混凝土混凝土管切刀移动型侧向模具混凝土预切槽机纵向与横向立面示意连续混凝土壳体与作业面的详细位置关系切刀的切削深度2800mm混凝土灌注深度2200mm搭接长度200mm预切槽侧向模板埋深800挖掘长度2000mm一体化的链式刀具和混凝土灌注设备混凝土壳体施工前的作业面位置混凝土壳体施工后的作业面位置必要时可以配合二次衬砌和锚杆加固预支护壳体混凝土施工流程图现场混凝土站早强混凝土速凝剂加注速凝剂混合装置预支护壳体混凝土切割装置侧向模具有关混凝土的基本要求流动性早期强度(不变形)高强度早强剂凝固调整剂速凝剂水泥的种类骨料最大粒径SlumpSlump时间早期强度(时间)压缩强度保土的谷隧道例吉井隧道例保土的谷隧道吉井隧道早强剂的添加量与早期强度的关系混凝土配合的实例有关混凝土的基本要求流动性早期强度(不变形)高强度工程三实例北陆三高速三公路三名立三隧道(1三99三1)首次三进行三的Ne三w三PL三S实地三试验三，进三行样三机的三试制三和实三际工三程挖三掘，三证实三了该三工法三的工三程可三行性三，明三确了三需要三克服三的问三题。横滨三新道三新保三土的三谷隧三道(1三99三5-三19三97三)应用Ne三w三PL三S进行三大断三面隧三道扩三幅施三工（三将2车道三扩至3车道三），三右距三既有三隧道2.三5m，覆三盖层三厚为2-三17三m，上三部有三住宅三和重三要管三线。左侧三为施三工中三的三三车道三隧道隧道中的NewPLS和切刀检验施作的混凝土壳体左表三为名三立隧三道实三验机三规格三，右三表为三保土三的谷三隧道三实际三工程三用机三规格保土三的谷三隧道三标准三断面三图左图隧道为两车道扩至三车道施工，右图为既有邻接隧道，两隧道相距2.5m地表三及地三层内三各个三位置三的沉三降结三果（三隧道三横向三）保土三的谷三隧道三工程三实例地表三各个三位置三的沉三降结三果（三隧道三纵向三）保土三的谷三隧道三工程三实例预切三槽技三术的三应用三范围基于三预切三槽的三施工三原理三和支三护拱三壳的三力学三合理三性，三主要三适用三于未三固结三地层三和软三岩地三层的三铁路三，高三速公三路等三大断三面隧三道的三施工有效三控制覆三盖层三沉降三，适三合覆盖三层很三薄的未固三结地三层和三软岩三地层有效三控制三对地三表构三造物三的影三响，三适合三城市三等建三筑物密三集地三点的三施工有效三控制三对地三下邻接构造三物的三影响三，适三合超三接近三隧道三，地三下建三筑物三，地三下管三线的三施工基于三全断三面开三挖工三艺，三作业三空间三大，三适于三大型三机械三作业掌子三面作三业人三员少三，且三在拱壳三下作三业，三保障三安全三和施三工环三境由于三避免三锚杆三作业三，也三适合三小断三面隧三道施三工施工三为单三纯重三复型三工艺三过程三，可三以缩三短工三期，三降低三造价预切三槽技三术的三几个三重要三数据以下三的数三据是三基于三日本三道路三公团三的特三定机三械以三及日三本式三的施三工管三理模三式和三作息三制度三得出三的，三仅作三为参三考总三结如三下。三其指三标可三以通三过技三术革三新加三以改三善。（1）考三虑到三切刀三的磨三耗，三宜用三于抗三压强三度小三于10三0k三gf三/c三m2(1三0M三Pa三)的地三层。切刀三具有三切割10三0k三gf三/c三m2以上三的混三凝土三壳体三的能三力。（2）施三工能三力为三月进三尺50米以三上，三和城三市NA三TM（新三奥法三）基三本相三同。（3）地三层中三的碎三石，三砾石三的粒三径不三宜大三于切三槽厚三度。（4）10三0l三/m三in地下三涌水三时，三不影三响混三凝土三的灌三注施三工和三质量三。（5）有三关施三工原三价和三预槽三机价三格等三具体三数据三，正三在调三查。曲線三パイ三プル三ーフ三によ三る隧三道施三工法三（双三設隧三道）曲线三管棚三的隧三道施三工法(双拱三隧道)曲線三パイ三プル三ーフ三によ三る隧三道施三工法三（双三設隧三道）曲線三ボー三リン三グに三よる三隧道三断面三拡大三工法使用三曲线三钻孔三的隧三道断三面扩三大法曲線三パイ三プル三ーフ三によ三る隧三道断三面拡三大工三法使用三曲线三管棚三的隧三道断三面扩三大法補三助三工三法補助三工法三（湧三水対三策を三除く三）補三助三工[先受三け工]超前三支护プレ三ライ三ニン三グ工三法の三種類アー三チ構三造梁構三造超前三支护三的种三类槽式三混凝三土方三式水平三旋喷三加固超前三管幕三支护拱式三结构粱结三构長尺三鋼管三フォ三アパ三イリ三ング超前三管幕三支护ＡＧ三Ｆ工三法の三施工三概念三図ＡＧ三Ｆ工三法三ビッ三トの三例鋼管三打設三時ビッ三ト回三収時AG三F工法三钻三头打设三钢管三时回收三钻头三时注入三方法三（AG三F工法三）（三１）バル三ブ注三入方三式ステ三ップ三注入三方式一次三性注三入方三式分步三注入三方式注入三方式三（Ａ三ＧＦ三工法三）（三２）ステ三ップ三注入三方式三（ダ三ブル三パッ三カー三）分步三注入三方式(双管三注浆)ＰＡ三ＳＳ三工法三（施三工機三械）ＰＡ三ＳＳ三工法三施三工図ＰＡ三ＳＳ三工法模擬三地盤三にお三ける三実験補三助三工[鏡三面三補三強]