公路造价学习第17讲

公路工程技术与计量精讲班第 17讲讲义第三节 隧道的施工隧道工程（第二部分）一、内容提要：本讲内容主要包括公路隧道的施工；隧道开挖面的稳定与辅助措施；隧道的计量与造价分析。二、本讲内容要求：掌握隧道施工的矿山法、新奥法的特点，锚杆和喷浆工艺；掌握隧道新奥法施工的施工机械的规格、性能和合理配置。熟悉隧道工程的工程量计算与造价分析。三、内容讲解第三节隧道的施工一、隧道施工方法概述隧道施工是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地质、地形、环境条件及埋置深度，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确定。根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工技术的发展，隧道施工方法可按以下方式分类。山岭隧道的施工方法有：矿山法、新奥法、掘进机法。浅埋及软土隧道的施工方法有：明挖法、地下连续墙法、浅埋暗挖法、盾构法。水底隧道的施工方法有：沉埋法、盾构法。例题（选择题）：浅埋及软土隧道的施工方法有（）明挖法地下连续墙法浅埋暗挖法新奥法答案：ABC例题（选择题）：水底隧道的施工方法有（）明挖法沉埋法盾构法新奥法答案：BC隧道施工有以下特点：受工程地质和水文地质条件的影响较大工作条件差，工作面小而狭窄，工作环境差。暗挖法施工对地面影响较小，但埋置较浅时，可能导致地面沉陷。有大量废渣，需妥善处理。埋置较浅的工程，施工时先从地面挖基坑或堑壕，修筑衬砌后再回填，这种施工方法称明挖法。当埋置深度超过一定限度后，明挖法不再适用，而要改用暗挖法， 即不开挖地面，采用在地下挖洞的方式施工。暗挖法施工最初是采用矿山开拓巷道的方法，故称为矿山法，此法应用范围很广。世纪，为修筑水底隧道，创建了盾构法，盾构法已成为在松软地层中修筑隧道的常用方法之一。为避免在水下作业，19世纪末又出现了沉埋法，此法大量工作在地面上进行，优点显著，应用日益广泛，随着岩体力学的发展，在结合现场经验的基础上，20世纪中叶创建了新奥法。该法的主旨是尽量利用围岩的自承能力，用喷锚支护控制围岩的变形及应力重分布，使之达到新的平衡。这样就把支护和围岩组成一整体结构，而其中的主要承载部分是围岩。此法是在软弱围岩中施工的有效方法。二、公路隧道围岩分类及施工要点隧道的土壤岩面统称为围岩，它与土壤岩面有不同的分类方法和标准。公路隧道的围岩分级见下表。公路隧道的围岩分级围岩基本质量指标围岩级别围岩或土体主要定性特征BQ或修正的围岩基本质量指标[BQ]I坚硬岩，岩体完整，巨整体状或巨厚层状结构>550坚硬岩，岩体较完整，块状或厚层状结构；Ⅱ较坚硬岩，岩体完整，块状整体结构550～451坚硬岩，岩体较破碎，巨块(石)碎(石)状镶嵌结构；Ⅲ较坚硬岩或较软硬岩层，岩体较完整，块体状或中厚层结构450～351坚硬岩，岩体破碎，碎裂结构；较坚硬岩，岩体较破碎～破碎，镶嵌碎裂结构；较软岩或软硬岩层互层，且以软岩为主，岩体较完整—较破碎，中350—251薄层状结构Ⅳ土体：1.压密或成岩作用的黏性土及砂性土；122.黄土(Q、Q)；3.一般钙质、铁质胶结的碎石土、卵石土、大块石土较软岩，岩体破碎；软岩，岩体较破碎～破碎≤250极破碎各类岩体，碎、裂状，松散结构V一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3、Q4)。非黏性土呈松散结构，黏性土及黄土呈松软结构VI 软塑状黏性土及潮湿、饱和粉细砂层、软土等例题（判断题）：隧道的土壤岩面统称为围岩，它与土壤岩面有不同的分类方法和标准。公路隧道的围岩分为六级。(√)修建公路隧道时，除要进行开挖外，还要进行衬砌，要修建洞门、路面、防排水结构、交通工程及管理设施等。而在隧道设计中， 开挖和衬砌是两个主要的工作环节。 根据勘探调查的地质资料，提出各类围岩的开挖断面与衬砌形式和尺寸的统一设计资料， 并计算出每米洞身的开挖和衬砌数量，作为编制工程造价和组织施工的依据。公路隧道工程的设计和施工， 其特点是除洞口和洞门是在露天施工外， 其余各项工程都是在地下并要不间断的进行施工作业， 故在整个施工过程中必须备有良好的照明和通风条件， 还要进行洒水除尘。因此需要照明发电设施和空气压缩机供应站，修建蓄水供水系统等临时工程设施。供电。隧道的供电，必须满足动力和照明的需要，并确保施工的安全。供气。隧道的供气，一是为风动工具提供原动力，二是为洞内施工人员送人新鲜空气或吸出污浊空气，常称为通风。除短隧道可采用自然通风外，其余各类隧道一般都采用管道通风。供水，隧道的供水主要用于以下几个方而：①凿岩机钻孔用水。②喷雾防尘。③冲洗围岩面和石渣。④衬砌用水。三、新奥法三、新奥法新奥法即奥地利隧道施工新方法(NewAustralianTunnellingMethod)。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。例题（判断题）：新奥法的特点是，以喷别混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，便于充分发挥围岩的自承能力的施工方法。(√)1．理论依据新奥法的基本理论依据，就是利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光而爆破技术，进行全断面开挖施工，并以复合式内外两层衬砌形式来修建隧道的洞身，即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为其外层支护形式，称为初次柔性支护，是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(抗荷环)，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，二次衬砌主要是起安全储备和装饰的作用，因此总的衬砌厚度是比较薄的。2．设计特点公路隧道的设计与其他结构设计相比有以下两个难点：难以求得其真实的围岩体的物理参数和初始地应力，由于地质构造的离散性和不可预见性，地质钻探难以全面、准确地获得地质情报。难以确定荷载系统。作用在隧道上的荷载有两种，即作用在隧道围岩上的荷载和作用在支护结构上的荷载。前者是随隧道开挖产生再分配而引起的，后者主要是由围岩体的变形引起的。因此，采用新奥法施工时， 一个完整的隧道工程设计由初始设计和修正设计两部分组成。 初始设计难以反映围岩体和支护结构的真实受力状况，故新奥法要求在开挖过程中，认真做好量测工作，并不断地反馈到初始设计中，以利及时修改支护参数和施工方案，使其更经济、合理。初始设计是编制隧道工程造价和组织施工的主要依据， 是指令性的技术文件， 其设计方法主要有以下三种。基于围岩的分级设计新奥法的横断面形式，一般设计为弧形，对于隧道开挖断面的设计尺寸及其面积的计算方法见教材。基于以往经验和工程类比的设计这种方法是根据以往工程的实际施工经验资料，即参照当地已建成的隧道的地质情况和断面形状，以及支护形式等，与拟建设计项目类比进行设计。由于影响隧道设计的因素很多，故很难从已建成的隧道工程中找到地质情况到支护形式等完全与拟建设计项目相一致的情况，所以实际工作中较少采用。基于理论分析和数值解析的设计当地质情况特别复杂， 尤其是埋置很浅的隧道， 以及所经路线附近又有其他人工构造物， 或有其他特殊要求时，一般可考虑采用解析的方法解析设计。因此，新奥法的设计特点主要体现在两个方面， 一是不必进行严格计算， 围岩分级与工程类比是其设计的重要依据； 二是结构设计与施工设计紧密结合， 在根据初始设计进行开挖的过程中， 应认真量测围岩，监控施工，修改设计。3．施工根据新奥法的施工技术要求和施工顺序，可划分为：开挖、喷锚 (初期支护)、模筑混凝土 (二次衬砌)和装饰四个过程。 其施工过程主要是开挖、 喷锚、模筑混凝土三大工序的循环式流水作业。装饰是整个隧道贯通之后才进行的。例题（判断题）：根据新奥法的施工技术要求和施工顺序，可划分为：开挖、喷锚 (初期支护)、模筑混凝土(二次衬砌)和装饰四个过程。这四个工序采用循环式流水作业。 (×)开挖开挖或称掘进，在整个隧道的施工过程中至关重要，通常设有量测画线组、钻孔组、爆破组和清渣等班组，在一般情况下，一个循环的工作时间约为20h，生产人员约53人，施工机械配有空压机、风动凿岩机、大吨位自卸汽车、轮式装载机，以及通风和照明等设备。是以施工机械为主和一般的劳动手段为前提的一种劳动组合形式，每一个工作循环的进尺在2m左右。开挖有两种不同的方法，全断面法和台阶法，其台阶的长度以4~8m为宜。当采用这种台阶法施工时，不仅增加了工作面，还可以减少开挖和初次支护工作所需配置的脚手架的安拆工作，可以取得较好的施工经济效益。台阶法虽然将隧道分为上下两个半部，但在开挖掘进时，仍应同时进行钻孔爆破，一次完成。采用全断面法施工时，则宜采用凿岩台车或其他先进的凿岩设备进行凿岩爆破作业。新奥法对隧道洞身的开挖爆破，是以毫秒爆破和光面爆破技术，辅以装载机装渣和大吨位的自卸汽车运渣来进行的。围岩横断面的各部设计开挖尺寸， 是按照高速公路隧道建筑限界标准加上复合衬砌厚度等确定的设计开挖线，也就是进行编制工程造价和计量支付的计价线， 超挖量的问题是隧道工程施工过程中不可避免的，采用新奥法爆破施工的超挖量一般在 15cm以内。但因公路工程隧道的概、预算定额，已将清除这部分超挖量工作的工料消耗综合在工程定额内， 故不能再将其作为编制工程造价和计量支付的依据。从算出的各类围岩的横断面积来看， 其设计开挖面积的大小是不一样的， 以致必须衬砌的厚度有所不同，故设计开挖面积就有差异。根据统计资料分析，新奥法的开挖断面约比矿山法少 4.7％~10.0％，其回填量约减少 50％左右，因为传统的施工方法的超挖在 30cm以上，而且往往还难以控制。新奥法最基本的特点是， 要求在施工过程中， 每一循环开挖工序完成之后， 在对下一循环中的炮位设计和支护工作之前，注意做好洞内的观察、测量研究分析工作，常简称为“量测”。然后综合围岩体开挖后的实际情况和所取得的各项科研数据， 对初始设计作进一步完善和改进， 作为组织下一循环施工的依据。例题（判断题）：新奥法最基本的特点是，每一循环开挖工序完成之后，在对下一循环中的炮位设计和支护工作之前注意做好洞内的观察。 根据实际情况和所取得的各项科研数据， 对初始设计作进一步完善和改进，作为组织下一循环施工的依据。 (√)0万U豆体验卡卡号：50D890668267e3349e33密码：686d03401eefba96faba奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50De7a00c543af387fc0密码：b26488ce65abc1787202奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50Dbac63885c802fd52e密码：3d1c344384327b85efff奖品名称：500万U豆体验卡卡号：50Dd97f0765bdf6998a3密码：48db1c14e42a2b321fac奖品名称：500万U豆体50D61215eb41ae3cc919密码：25bffae5346e7b7d2548奖品名称：100万U豆体验