地下工程施工课件

绪论

1.1地下工程的概念

地下工程的定义、分类及发展1.2地下工程施工技术的发展与水平

矿山法与新奥法1.3地下工程的围岩性质岩石和土围岩与围岩压力围岩稳定性分级（类）09十二月20231定义：地下工程是一个较为广阔的范畴。它泛指修建在地面以下岩层或土层中的各种工程空间与设施，是地层中所建工程的总称，通常包括矿山井巷工程、城市地铁隧道工程、水工隧洞工程、交通山岭隧道工程、水电地下硐室工程、地下空间工程、军事国防工程、建筑基坑工程等。09十二月202321.1地下工程的概念09十二月20233地下工程的分类地下工程分类按领域：有矿山、交通、水电、军事、建筑、市政等

按空间位置：有水平式、倾斜式和垂直式按用途：有交通、采掘、防御、贮存、工业、商业、农业、居住、旅游、娱乐、物流等按形状：有洞道式和厅房式；洞道式不同的行业有不同的称谓按埋置深度：有深埋式和浅埋式按所处位置的介质：有岩石、土和水按地下工程的建筑方式：分明挖和暗挖09十二月20234明挖法施工09十二月20235地下空间应用的历史从15世纪开始的近代与现代诺贝尔发明黄色炸药，成为地下空间开发的有效武器。第一时代第二时代第三时代至今古代时期（公元前3000～5世纪）埃及金字塔、古巴比伦引水隧洞，秦汉陵墓等。5世纪～14世纪的中世纪时代欧洲经历了封建社会最黑暗的千年文化低潮，地下空间开发利用基本处于停滞状态。我国石窟逐渐形成。远古时期（人类出现—公元前3000年）人类原始穴居,北京周口店的“山顶洞人”人类居住地址。第四时代1.2矿山法与新奥法：矿山法由来于古老的修筑矿山地下工程中采用的方法。它总是与钻爆、爆破技术联系在一起，因此，有时也称矿山法为钻爆法。一般将置于基岩中的地下工程，并采用传统钻爆法或臂式掘进机开挖的方法统称为矿山法。矿山法是城市深部地下工程常用的暗挖施工方法，具有不影响地面正常交通与生产，地表下沉量小，适用于硬、软岩层中各类地下工程，特别是对于中硬岩石，矿山法具有其它工法无法比拟的优越性。09十二月20236新奥法：新奥法是新奥地利隧道施工方法的简称，原文是NewAustrianTunnelingMethod，简称NATM。它是奥地利拉布西维兹教授等在长期从事隧道施工实践中，应用岩体力学的理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道和地下工程设计施工的方法和原则。09十二月20237新奥法：新奥法不同于传统隧道工程中应用厚壁混凝土结构支护松动围岩的理论，而是把岩体视为连续介质，在粘弹、塑性理论指导下，根据在岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到岩体破坏要有一个时间效应，适时地构筑柔性、薄壁且能与围岩紧贴的喷射混凝土和锚杆的支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩体本身为支护结构的重要组成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的支撑环，共同形成长期稳定的支护结构。新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。09十二月20238新奥法施工

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水平岩石巷（隧）道施工（矿山法）上次课程内容回顾：1.地下工程定义2.地下工程主要分类h/b≥k,深埋隧道；反之为浅埋隧道。h为毛洞的埋深，b为毛洞的跨度，k的取值与岩性有关，土层取2.5，坚硬岩石建议1～2。3.矿山法与新奥法4.围岩稳定性分级步骤和方法图1隧道断面形状图图2巷道断面形状图2.1基本施工方案2.1.1

全断面一次开挖法2.1.2分断面两次开挖法2.1.3台阶工作面法2.1.4导坑施工法分部开挖法2.1.1全断面一次开挖法

(fullfaceexcavationmethod)采用全断面一次开挖成形的施工方法。是按整个设计掘进断面一次向前挖掘推进的施工方法。采用爆破法时，是在工作面的全部垂直面上打眼，然后同时爆破，使整个工作面推进一个进尺。从各种地下工程采用钻爆法的发展趋势看，全断面施工将是优先被考虑的施工方法。采用这种方法施工时，可用钻孔台车钻孔，一次爆破成洞，通风排烟后，用大型装岩机及配套的运载车辆将矸石运出。矿山巷道断面较小，一般先登矸进行拱部锚喷支护，矸石出完后再进行墙部支护。隧道断面大，通常需进行两次支护，初次支护用钢拱架及锚喷，故多先墙后拱进行支护，二次支护一般配备有活动模板及衬砌台车灌筑且在后期进行。当采用锚喷支护时，一般由台车同时钻出锚杆孔。优点:可最大限度地利用洞内作业空间，工作面宽敞，能使用大型高效设备，加快施工进度；断面一次挖成，施工组织与管理比较简单；能较好地发挥深孔爆破的优越性；通风、运输、排水等辅助工作及各种管线铺设工作均较便利。缺点:大断面隧道施工时要使用笨重而昂贵的钻架；一次投资大；由于使用了大型机具，需要有相应的施工便道、组装场地、检修设备以及能源等；隧道较长、地质情况多变必须改换其它施工方法时需要较多时间；多台钻机同时工作时的噪音极大。全断面一次开挖法主要应用领域:该法主要用于围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的Ⅰ～Ⅱ类围岩的石质巷（隧）道以及高度不超过5m、断面不超过30m2的中小型断面巷道。但近几年来，随着大型施工设备的不断出现、施工机械化程度和施工技术的不断提高，全断面一次施工的隧道越来越多。可采用有轨运输、无轨运输和混合运输。全断面一次开挖法2.1.2分断面两次开挖法

该法是将断面分成两部分，在全长范围内或一个较长的区段内先开挖好一个部分，再开挖另一个部分。它适合于稳定岩层中断面较大、长度较短或者要求快速施工以便为另一隧道探清地质情况的隧道施工。根据各分层施工顺序不同：上半断面先行施工法下半断面先行施工法先导洞后全断面扩挖法

该法是先将隧道上半断面在全长范围内开挖完毕，然后再开挖下半断面。上下断面面积的比值取决于所采用的开挖设备和岩石的稳定性。隧道上部的开挖与全断面一次开挖完全相同。下分层可采取垂直、倾斜或者水平的炮眼进行爆破开挖，钻孔和装岩可同时进行。上断面先行施工法

该法的特点：与全断面一次开挖相比，开挖面高度不大；混凝土衬砌不需要笨重的模板，可降低造价；不需笨重的钻架；遇松软地层时可迅速地改变为其它开挖方法；下分层开挖时运岩和钻孔可平行作业，进度快；下分层爆破有两个临空面，效率高、成本低。但上下分层施工循环各自独立，与全断面一次开挖相比，工期增长；必需在两个平面上铺设道路和管道。上断面先行施工法

该法是先将隧道的下半断面在全长范围内开挖完，然后再开挖上半断面。下半断面采用全断面开挖并进行衬砌。上部断面可以站在岩堆上钻孔（水平孔）或从隧道地板向上钻垂直孔。在不采用对头施工的隧道中，下部掘通后，上部可从两个洞口组织钻孔和装岩作业。下断面先行施工法

该法的特点是：不需要钻架，上部施工有两个临空面，钻爆成本低；开挖上部时钻孔和装岩可平行作业；涌水大时可有效地排水。但上下分层需要有两个单独的掘进循环，总工期时间长；在岩堆上钻孔不方便也不安全。只在一定地质条件下及没有钻架或使用钻架不经济时使用。下断面先行施工法

该法先沿隧道的中线、按全长开挖导洞，然后再扩挖至设计断面的施工方法。导洞的位置，可根据具体条件位于隧道底板或顶板或中部（拱基线水平）。导洞可用掘进机或钻爆法挖掘。该法优点很多，可对隧道范围内的地质进行连续的地质调查，能进行涌水和瓦斯的预防及连续排放，能在扩挖之前预先加固岩体；能使岩体中的高应力预先释放；有利于扩挖期间的通风；便于增加一些中间入口，多头同时扩挖，缩短整个隧道的开挖时间。先导洞后全断面扩挖法

南昆铁路米花岭隧道先导坑后全断面扩挖设备布置1—门架式凿岩台车；2—挖装机；3—梭式矿车；4—蓄电池电机车

2.1.3台阶工作面法

该法是将巷（隧）道断面分成若干（一般为2～3）个分层，各分层在一定距离内呈台阶状同时推进。这种方法的特点是缩小了断面高度，不需笨重的钻孔设备；后一台阶施工时有两个临空面，使爆破效率更高。按上下台阶的长度，台阶工作面法分为长台阶（一般为5倍于巷道宽度以上）和短台阶（小于2倍的巷道宽度）；按台阶布置方式的不同，可分为正（下）台阶和反（上）台阶两种方法。正台阶施工法（下行分层施工法）正台阶法：benchcutmethod

先开挖上半断面，待开挖至一定距离后再同时开挖下半断面的施工方法。根据上半断面超前距离的不同，可分为长台阶法、短台阶法及微台阶法。第一，要根据具体条件合理确定上、下分层的错距。距离过大，上分层出岩困难；过小，上分层钻眼不便。第二，在装岩、钻孔机械能力足够时，应尽量减少分层数。第三，要根据围岩稳定情况及永久衬砌的形式合理确定掘砌之间的协调关系。施工要点：

该法工序少，干扰小，上部钻孔可与装岩同时作业，不需支撑和棚架，节省大量木材，必要时可以喷射混凝土或砂浆作为临时支护。采用锚喷作永久支护时更为适宜。该法不仅适用于围岩稳定性较好、开挖后不需或局部仅需临时支护的隧道，在土层隧道中也同样可用。特点：反台阶施工法（上行分层施工法）

即首先挖掘最下部分层，然后逐一向上挖掘其余各分层。该法能使施工工序减少，干扰小，下部断面可一次挖至设计宽度，空间大，便于出岩运输和布置管线，能节省大量材料。上部台阶施工需架设棚架，断面较小、仅一道台阶时也可利用爆破后岩堆进行拱部的锚喷支护。本法较适合于围岩稳定、不需临时支护、无大型装岩设备的情况。由于安全性比较差，后面台阶施工对前面施工会有影响，故应用不多。特点：2.1.4导坑施工法

导坑法（矿山称导硐法）即先以一个或多个小断面导坑超前一定距离开挖，随后逐步扩大开挖至设计断面，并相机进行砌筑的方法。这种方法主要用于地质条件复杂或断面特大的硐室或隧道工程。

2.1.4导坑施工法导坑施工法中央下导坑施工法中央上导坑施工法上下导坑施工法侧壁导坑施工法中央下导坑先墙后拱法中央下导坑先拱后墙法单侧壁导坑法(中隔壁墙法、CD、CRD法)双侧壁导坑法(眼镜、双眼镜法)双侧壁导坑先墙后拱法(1)中央下导坑先墙后拱（漏斗棚架）法

该法的施工顺序是先挑顶后开帮，在开帮的同时完成砌墙工作。根据围岩条件、断面大小可采用六部开挖法或三部开挖法。该法除下导坑和左右两帮（①和⑥部）外，其余各部位的石渣均可经由漏斗漏到棚下的斗车内，再运出洞外。围岩条件允许时，可将①部与②部合并、③部与④部合并、⑤部与⑥部合并，即成为三部开挖法，使工序大为简化。中央下导坑先墙后拱法：

该法的施工特点是：将断面分成若干部分进行开挖，可容纳较多人员同时施工；除下导坑外，均有较多的爆破临空面，爆破效果好；可利用棚架及岩堆完成整个断面的钻眼爆破作业；棚架上石渣由漏斗口漏入车内，省力、速度快。衬砌是先墙后拱连续施工，整体性好。但该法由于需要几十米长的棚架，需用大量木材、钢轨，棚架也易因爆破而损坏。工作面拉开距离长，虽对配备劳动力有利，但围岩暴露时间长，对施工安全不利。中央下导坑先墙后拱法：(2)中央下导坑先拱后墙法

该法施工效率高，速度快。施工安全好，地层变化时，改换其它方法比较容易。但消耗木材和钢材较多，爆破易损坏棚架，衬砌整体性差。在条件允许时，也可将①、②部合并，③、④部合并，与⑥部形成三部开挖法，以使工序简化。中央下导坑先拱后墙法：中央上导坑施工法

该法适用于需随挖随砌的围岩稳定性较差的石质或土质隧道。导坑①超前开挖并架临时支撑，随后落底②，更换导坑支撑。最后依次扩大两侧③，并立即进行砌筑。松软、含水、易坍的土层，应将导坑再分成几个小断面进行挖掘，先挖顶部后挖两帮并进行临时支撑，最后挖掉中间部分。土质隧道中，中间部分⑤可分三层进行。为防止拱脚内移，可在拱脚处架设横撑梁；为防止两侧内移，在断面⑤的中上部也应设横撑。两侧墙⑥、⑧交替开挖，每侧开挖完成后立即砌墙。该法的特点是：拱圈衬砌及时，围岩暴露时间短，在软岩及土质隧道中可防止拱圈失稳与开裂。施工干扰大，进度慢。衬砌整体性差，故较适合于围岩稳定性差及长度较短（300m以内）的隧道。中央上导坑施工法：上下导坑施工法

考虑到永久支撑前顶板的沉降，上导坑的顶板标高需高出设计轮廓线一定距离，软石隧道为20～40cm，土质隧道为30～60cm。上下导坑之间以漏斗孔联通，以利上部导坑出岩、进料和通风。漏斗孔尺寸一般为0.7

0.7m，从下导坑向上爆破挖掘。该法最大优点是下部各工序均在拱圈保护下进行，施工安全；有两个导坑，通风、排水、运输、管线布置等条件较好；能拉开工作面，便于使用小型工具。适用范围广，遇到地质情况变化，变换施工方法较易。但衬砌整体性差，工序多，干扰大，施工管理不便，上导坑人工扒岩劳动强度大。上下导坑施工法：(1)单侧壁导坑法

中隔壁支撑

该法适用于Ⅳ～Ⅴ级围岩的浅埋双线隧道。其特点是施工安全度较高，控制地层变形较好，但施工进度较全断面法和台阶法慢，造价略高。123

又称中隔墙法、CD工法。施工时首先开挖导坑1，并进行钢拱架支撑和锚喷支护，同时设置中隔墙临时支撑。待导坑向前掘进一定距离后，再在后面进行基本断面2和3部分的开挖，并进行初次支护。2、3部分采用正台阶式开挖，掘至导坑位置后，停止掘进，拆除中隔墙支撑，施工仰拱。最后浇注全周圈的二次衬砌。如果围岩条件许可，2、3部分也可不设台阶，一步开挖；如果围岩较差，断面很大，还可设更多的台阶。同理，如果围岩不好，导坑1也可分成台阶开挖。单侧壁导坑法（中隔墙法、CD法）

：

对于隧道宽度较大的多线公路隧道，如果围岩很不稳定，侧向变形大，仅竖向设置中隔墙难以保证隧道的稳定性时，就需采用交叉中隔墙施工法（又称CRD工法），即在水平方向再设置1～2层横向支撑。

1234123456单侧壁导坑法（CRD法）

：中隔壁法（CD法）：centerdiagrammethod

在软弱围岩大隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁墙，然后再分部开挖隧道的另一侧的施工方法。交叉中隔壁法（CRD法）：centercrossdiagrammethod

在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁墙，再开挖隧道另一侧的一或二部分，然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁墙，最后开挖剩余部分的施工方法。(2)双侧壁导坑法（眼镜法）

双侧壁导坑法适用于浅埋大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件特别差时采用。根据围岩情况，两侧导坑可同时施工，也可先后施工。两侧导坑都分上下两层呈台阶式开挖，中间部分根据断面大小可分2～3层、呈台阶式开挖。两侧导坑挖掘时，每一部分挖掘完后都要及时进行围岩初次支护，并设置临时壁墙支撑。临时支撑在砌筑仰拱时拆除。与单侧导坑法类似，双侧导坑施工时，如果侧向变形大，也可在导坑的中部设置横撑，形成双眼镜。横撑

无横撑设横撑1212345123456双侧壁导坑法（眼镜法）(3)双侧壁导坑先墙后拱法

该法适用于土质隧道，先沿隧道下部两侧周边开挖导坑①，挖后即浇注边墙下部，达到强度要求后再开挖上面第二层导坑③，并砌筑边墙上部Ⅳ。两侧边墙砌好后，再开挖上导坑⑤，并经由上导坑进行拱部扩大⑥、⑦和衬砌拱圈Ⅷ。拱圈砌筑完后，挖除核心部分⑨；最后挖底⑩并浇筑仰拱。该法的特点是断面分块小，自下而上随挖随砌。因此，暴露时间短，对围岩的破坏扰动小，安全可靠。但是工序多，进度慢，导坑多，造价高，通风排水困难。双侧壁导坑先墙后拱法双侧壁导坑法：bothsidedriftmethod

先开挖隧道两侧的导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分的施工方法。

环形开挖预留核心土法：ringcutmethod

先开挖上部导坑成环形，并进行支护，再分部开挖中部核心土、两侧边墙的施工方法。

中洞法：centerdriftexcavationmethod

在连拱隧道或单线隧道的喇叭口地段，先开挖两洞之间立柱（或中墙）部分，并完成立柱（或中墙）混凝土浇筑后，再进行左右两洞开挖的施工方法。核心土面积不应小于整个断面的50％2.2钻眼爆破作业钻眼方法和钻眼机具（设备）爆破作业爆破参数炮眼布置装药结构与起爆技术爆破说明书和爆破图表

钻眼方法和钻眼机具根据采用的机具和破岩机理，钻眼方法可分为：冲击式:forrock

旋转式:forcoal

旋转冲击式滚压式

各钻眼法和相应钻机类型可归纳如下：气腿风动凿岩机

钎杆和钎头是冲击式凿岩的工具，其作用是传递冲击功和破碎岩石。钎头和钎杆连成一体的称为整体钎子，分开组合的称活动钎子。工程中多用活动钎子。冲击式凿岩用的钎杆为中空六边形或中空圆形。圆形钎杆多用于重型钻机或深孔接杆式钻进。钎头根据钎刃的分布有一字形、十字形、Ｙ字形、柱齿形等。一字形结构简单，凿岩速度较高，应用最广，适用于整体性较好的岩石。十字形较适用于层节理发育、较破碎的岩石，但结构复杂，修磨困难。柱齿形是一种新发展起来的钎头，其特点是重复破碎少、耐磨，适用于磨蚀性高的岩层。爆破参数:炮眼深度（l）：指炮眼眼底至临空面的垂直距离。眼深小于2m时为浅眼，2～3.5m时为中深眼，大于3.5m时为深眼。式中

L——月或日计划进尺，m；

N——每月用于掘进作业的天数。按日进度计算时，N=1；

n——每日完成的掘进循环数；

——炮眼利用率，0.85～0.9;

1——正规循环率，0.85～0.9；按日进度计算时，

1=1。

炮孔直径：采用标准直径φ32～35mm药卷时，炮眼直径常为38～43mm。

单位炸药消耗量：爆破每m3原岩所需的炸药量叫单位炸药消耗量。它与许多因素有关，如炸药性质、岩石性质、断面大小、临空面多少、炮眼直径与深度等。式中：f——岩石坚固性系数；

S——巷首掘进断面积，m2；

K——考虑炸药爆力的修正系数，K=525/P，P为所选用炸药的爆力，mL。

单位炸药消耗量确定后，根据断面尺寸、炮眼深度、炮眼利用率即可求出每循环所使用的总炸药消耗量。装药系数：K=Lc/Lb式中：Lc－装药长度；Lb

－炮孔长度。装药不偶合系数：Kd=db/dc式中：db

－炮孔直径；dc－装药直径。炮眼利用率：＝L/LbLb

－炮眼平均深度。装药邻近系数：m＝a/w式中：a－孔间距；w－抵抗线（排距）装药集中度：Pl＝ql/Lbql

－炮孔装药的重量。炮眼布置（方法和原则略）：按用途的不同，将炮眼分为四种：掏槽眼：用于爆出新的自由面，为其后爆的炮眼创造有利的爆破条件。辅助眼：用以进一步扩大掏槽眼形成的槽腔。崩落眼：用以破碎岩石。周边眼：控制断面形状、大小和轮廓，使之符合设计要求。按位置分为顶眼，邦眼和底眼。掏槽方式：斜眼和直眼斜眼掏槽（掏槽眼与自由面斜交）的特点是：适用各种岩层，爆破效果较好，所需炮眼少。但炮眼方向不易掌握，孔眼受巷道断面大小的限制，碎石抛掷距离大。直眼掏槽（炮眼都垂直于工作面且相互平行，距离较近）的特点是：所有炮眼都垂直于工作面且相互平行，技术易于掌握，可实现多台钻机同时作业；其中不装药的炮眼作为装药眼爆破时的临空面和补偿空间，有较高的炮眼利用率；矸石抛掷距离小，岩堆集中；不受断面大小限制。但总炮眼数目多，炸药消耗量大。a,b－锥形掏槽（三眼和四眼锥形）；c－垂直楔形掏槽；d－复式楔形；e,f－单向掏槽；g－平行龟裂掏槽（隔眼装药，同时起爆）；h－单空孔三角柱形；i－中空孔四角柱形；j－双空孔菱形；k－六角柱形；l－螺旋式掏槽装药结构：

偶合装药：装药直径与炮眼直径相等。不偶合装药：装药直径小于炮眼直径。连续装药：装药在炮眼内连续装填，没有间隔。间隔装药：装药在炮眼内分段装填，装药之间有炮泥或空气使之隔开。正向起爆装药：起爆雷管在炮眼眼口处，炮轰向眼底传播。反向起爆装药：起爆雷管在炮眼底部，炮轰向眼口传播。装药结构图a－偶合装药；b－不偶合装药；c－连续装药；d－间隔装药；e－无炮泥反向起爆装药；f－正向起爆装药起爆器材和起爆系统：爆破说明书和爆破图表：爆破说明书是施工组织设计中的一个重要组成部分，是指导、检查和总结爆破工作的技术文件。主要内容有：爆破工程的原始资料：包括工程名称、用途、位置、断面形状和尺寸，穿过岩层的性质，地质条件以及瓦斯情况。选用的钻眼爆破器材：包括炸药，雷管的品种，凿岩机的型号，性能。爆破参数的计算选择：包括掏槽方法，炮眼直径，深度，数目，单位耗药量。爆破网络的计算和设计安全措施爆破图表：二图（炮眼布置图、装药结构图）三表（炮眼布置参数表、装药参数表、预期的爆破效果和经济指标表。）炮眼布置图序号炮眼名称眼号眼数/个眼深/m眼距/mm倾角/°装药量/kg起爆顺序联线方式水平垂直单孔小计1中心眼012.79090串联2掏槽眼1～331.550090901.354.05Ⅰ3掏槽眼4～632.725090901.203.60Ⅱ4辅助掏槽眼7～1042.785090902.409.60Ⅲ5辅助眼11～20102.580090901.6516.50Ⅳ6辅助眼21～31112.580090901.6518.15Ⅴ7边眼32～50192.560087870.815.2Ⅵ8底眼51～5882.580090871.6513.2Ⅶ9合计5980.30爆破参数表爆破技术经济指标表指标名称单位数量指标名称单位数量掘进断面积岩石性质工作面瓦斯情况炸药名称雷管名称循环炸药用量循环雷管用量m2kg发20.71中硬岩（f=4～6）无2号岩石硝铵段发（延时100ms）80.358炮眼利用率循环进尺循环实体岩石量炸药单位消耗量雷管单位消耗量每m进尺炸药消耗量每m进尺雷管消耗量%mm3

kg/m3发/m3kg发852.1344.111.821.3137.7027.232.3.1装岩工作2.3.2运输工作有轨运输无轨运输2.3.3调车工作固定调车场调车浮放道岔调车平行调车器式调车2.3.4矸石转载2.3岩石装运工作2.3.1装岩工作装岩方式按取岩构件名称分：铲斗式、耙斗式、蟹爪式、立爪式

按行车方式分：轨轮式、胶轮式、履带式、履带与轨道兼有式

按驱动方式分：电动、风动、液压、内燃式

按卸岩方向分：后卸式、前卸式、侧卸式2.3.2运输工作蓄电池式电机车架线式电机车固定车厢式矿车V形翻斗车1.固定调车场调车1-装岩机；2-正在装岩的斗车；3-等待装岩的空车；4-错车场；5-空车；6-重车2.3.3调车工作2.浮放道岔调车钢板对称浮放道岔及调车方法

双轨错车场式浮放道岔及调车方法

3.移车器式调车1-移车器；2-折叠式底架；3-车架平移式调车器调车翻框式调车器调车（a）平面图（b）剖面图1-滑车板；2-活动盘；3-斜坡道尖；4-方钢轨条；5-螺栓；6-固定盘

吊车式调车器调车

2.4支护技术（Supporttechnology

）地下工程支护从支护时间分：初期支护、一次支护或临时支护二次衬砌、永久支护被动式支护：木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等。从支护效果分：积极支护：锚喷支护、锚网支护、锚梁支护、锚索支护、锚注支护。2.4.1棚式支护棚式支护按地下工程的断面形式分：梯形支架、矩形支架和拱形支架等。按支架材料分：木支架、金属支架、钢筋混凝土支架、钢管混凝土支架等。

木支架（timbersupport

）Advantages:

加工容易、安装方便、有一定的可缩性Defects:

强度低、易燃易腐、木材消耗量大Trapeziumsteelset（梯形金属支架）

Material:

工字钢（joist）

16~24#

钢轨

(rail）

18～24kg/m

金属支架（steelsupport

）材料：I字钢、H钢、钢轨、钢管、U型钢等。

I型钢架：加工较简易，使用方便；容易失稳；适用于跨度较小的隧道施工支护。

H型钢架:克服了I型钢架的缺点，但自重大，费钢材多，安装较困难，使用不广。

钢管钢架:比H型钢架轻便，但造价较高。

U型钢架：强度高，可制作可缩性支架（可缩量0.2～0.4m），适合于动压影响大，围岩变形量大的巷道archsteelset(拱形金属支架、钢拱架)

钢拱架的特点：

●整体刚度较大，有较大的早期支护刚度；

●能很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，受力性能较好；

●钢拱架的安装架设比较方便。

●钢架的纵向间距，一般不宜大于1.2m

●两榀钢架之间应设置直径20～22mm的钢拉杆

1-顶梁；2-棚腿；3-底座；4-U形卡子；5-垫板；6-螺母

预制钢筋混凝土支架（precastreinforedconcretesupport

）

钢管混凝土支架（steeltubeconcretesupport

）

▲具有钢材和混凝土优点，互相弥补了对方的缺点。

▲钢管直径为108~159mm，壁厚4~6mm

▲可根据巷道断面形状制作成圆形、拱形等

▲每架由4~5节组成，每节端部有法兰盘，以便连接

▲支架的背板采用钢筋网，在钢筋网后面用灰包充填

▲可使支架具有可缩性，可在法兰盘连接处加可缩板

▲缺点是重量较大，人工架设劳动强度高。

▲比U形钢相比，耗钢量降低30%，成本低20%左右

2.4.2锚杆支护(Boltsupport)

锚杆是用金属、木质、化工等材料制作的一种杆状构件。锚杆支护是首先在岩壁上钻孔，然后通过一定施工操作将锚杆安设在地下工程的围岩或其它工程体中，即能形成承载结构、阻止变形的围岩拱结构或其它复合结构的一种支护方式。棚式支架是在地下工程围岩外部对岩石进行支撑，它只是被动地承受围岩产生的压力和防止破碎的岩石冒落。锚杆支护则是通过锚入围岩内部的锚杆改变围岩本身的力学状态，在围岩中形成一个整体而又稳定的岩石带，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的目的。是一种积极防御的支护方法。锚杆支护效果好，用料省，施工简单，有利于机械化操作，施工速度快。但锚杆不能封闭围岩，防止围岩风化；不能防止各锚杆之间裂隙岩石的剥落。在围岩不稳定情况下，往往需配合其它支护措施，如挂金属网、喷射混凝土等，形成联合支护形式。●悬吊理论(suspensiontheory)

通过锚杆将不稳定的岩层和危石悬吊在上部坚硬稳定的岩体上，以防止其离层滑脱。

锚杆作用原理●组合梁理论(compositebeamtheory)

是指把层状岩体看成一种梁（简支梁），没有锚固时，它们只是简单地叠合在一起。由于层间抗剪能力不足，各层岩石都是各自单独地弯曲。

锚杆作用原理:●挤压加固拱理论对于破裂状围岩，在锚杆挤压力作用下，在每根锚杆周围都形成一个以锚杆两头为顶点的锥形体压缩区，各锚杆所形成的压缩区彼此重叠，便形成一条拱形连续压缩带。锚杆作用原理:●三向应力平衡作用地下工程的围岩在未开挖前处于三向受压状态，开挖后围岩则处于二向受力状态，故易于破坏而丧失稳定性。锚杆安装以后，相当于岩石又恢复了三向受力状态，从而增大了它的强度。上述锚杆的支护作用原理在实际工程中并非孤立存在，往往是几种作用同时存在并综合作用，只是在不同的地质条件下某种作用占主导地位而已。锚杆作用原理:按锚固方式分机械摩擦式粘结式自锚式按锚固原理分端头锚固全长锚固按锚杆材料分木质金属

化工

锚杆的种类及安装方法

锚杆的种类及安装方法

端头锚固锚杆：锚固力集中在锚孔内一端的锚杆。如金属倒楔式、金属楔缝式、快凝水泥式、树脂药包式、胀壳式等。

全长锚固锚杆：锚固力分布在锚孔内全长的锚杆。如金属砂浆式、水力膨胀式、吹胀式、管缝式、树脂药包式、内注浆式等。（1）木质锚杆:

木质锚杆有木锚杆和竹锚杆。木锚杆杆体直径一般为38mm、长l.2～1.8m。锚杆安装到位后，一般在孔口的锤击作用下，内楔块劈进锚杆体杆端的楔缝，使杆体楔缝两翼与孔壁挤紧而产生锚固力，然后装上垫板，再将外楔块锤入杆尾楔缝，将锚杆固定，从而实现对围岩的支护作用。木锚杆结构简单、易加工、成本低，安装方便，但其强度和锚固力较低，对锚杆不作防腐处理的服务年限只有1年左右。竹锚杆是用22号铅丝将竹片箍成圆形杆体而成，其锚固方法与木锚杆相同。垫板均用木材制作。竹片锚杆锚固力不够稳定，锚固力略低于普通木锚杆。木锚杆竹锚杆（2）金属灌浆锚杆:这种锚杆是在孔内放入钢筋或钢索，孔内灌入砂浆或水泥浆，利用砂浆或水泥浆与钢筋、孔壁间的粘结力锚固岩层。钢筋灌浆锚杆一般用螺纹钢制作。在矿山，钢索可用废旧的钢丝绳制作，节省工程费用。灌浆锚杆的安装有先灌后锚式和先锚后灌式两种，可根据灌浆材料和杆体材料的不同选择。采用钢筋锚杆时，先灌后锚或者先锚后灌都可，采用钢索时一般用先锚后灌法。（3）金属倒楔式锚杆:金属倒楔式锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成。固定楔和活动倒楔都是铸铁的，固定楔与钢杆体的一端浇注在一起，杆体另一端车有螺纹，杆体直径14～22mm。安装时把活动倒楔（小头朝向孔底）绑在固定楔下部，一同送入锚杆眼的底部，然后用一专用的锤击杆顶住活动倒楔进行锤击，直到击不进去为止。最后套上垫板并拧紧螺帽。拧紧螺帽后，杆体便会给围岩一个大小相同、方向相反的挤压力，以抑制围岩的变形或松动。1-固定楔；2-活动倒楔；3-杆体；4-垫板；5-螺帽（4）锚固剂粘结锚杆:这种锚杆多为端头锚固型，其原理是在孔内放入锚固剂，利用锚固剂把锚杆的内端锚定在锚孔内。根据所使用的锚固剂不同，分为树脂锚杆、快硬水泥锚杆和快硬膨胀水泥锚杆三种。树脂锚杆由杆体和树脂锚固剂组成，锚固剂被制成圆卷状，外用塑料包装，内装树脂粘结剂填料和固化剂，树脂填料和固化剂之间用塑料纸隔开。固化剂树脂填料

（a）锚杆杆体（b）树脂药卷快硬水泥玻璃纤维纱网外套内套空心纱网锚固剂

（c）快硬水泥卷（d）快硬膨胀水泥卷（5）管缝式锚杆:管缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆，采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体，用凿岩机强行压入比杆径小1.5～2.5mm的锚孔。为安装方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力，属全长锚固型自锚式锚杆。（6）中空注浆锚杆:这是一类可用于注浆的锚杆。在破碎岩体中施工时，为了加固围岩，利用锚杆进行注浆，形成锚注支护形式。这类锚杆形式较多，如普通式、自进式、半自进式、胀壳式、组合式等。

（a）自钻式中空注浆锚杆（b）胀壳式中空注浆锚杆（7）锚索:当围岩破碎范围大，普通锚喷支护难以控制围岩变形时，使用锚索可收到良好效果。地下工程用锚索一般为由多根高强钢丝组成的单股钢绞线。锚索直径28～32mm，长度5～15m，用树脂锚固剂锚固，锚固长度1m以上。锚索一般布置在地下工程的顶部，在跨度3～6m的拱形巷道里，每排布置3～5根，每隔3～5m布置一排。1-钢绞线；2-锚具；3-垫板；4-钢托板；5-挡片；6-树脂；L1－张拉端，L2－自由端，L3－锚固端▲锚杆的长度L（取下列两公式中的最大值）常用锚杆长度为1.4m～3.5m。

；L>2S（围岩中节理间距）

式中B—洞室跨度，m；

n—围岩稳定性系数，稳定性较好0.9；中等稳定1.0；稳定性较差1.1；不稳定1.2；▲锚杆直径d

主要依锚杆的类型和锚固力而定，常用锚杆直径为16mm～24mm。

锚杆支护技术参数按悬吊理论计算锚杆长度L=KH＋L1＋L2

K－安全系数，一般取2；H－软弱岩层厚度（或冒落拱高度），m；L1－锚杆锚入稳定岩层的深度，一般取0.25~0.23m；L2－锚杆外露长度，一般取0.1m。▲锚杆间距D（取下列两式中的最小值）

D≤0.5L；D<3S′（围岩裂隙间距）一般为0.8~1.0m，最大不超过1.5m。▲（anchorageforce）一般要求不小于5t。大多为5～10t。Boltarrangement▲布置方式：方形、梅花形布置▲锚杆方向：原则上应尽可能与层面垂直布置，或使其与岩面形成较大的角度；对于倾斜的成层岩层，锚杆应与层面斜交布置，以便充分发挥锚杆的作用。

喷射混凝土支护是将一定配比的混凝土，用压缩空气以较高速度喷射到洞室岩面上，形成混凝土支护层的一种支护形式。

2.4.3喷射混凝土支护

(shotcretesupport)

喷射混凝土作用原理

■Actingmechanism(作用机理）▲充填粘结作用高速喷射的混凝土充填到围岩的节理、裂隙及凹凸不平的岩石中，把围岩粘结成一个整体，大大提高了围岩的整体性和强度。

▲封闭作用当隧道围岩壁面喷上一层混凝土后，完全隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化、潮解引起的围岩破坏和强度降低。▲结构作用靠喷射混凝土与围岩之间的粘结力及其自身的抗剪力，形成一个共同受力的承载结构。且喷射混凝土层将锚杆、钢筋网和围岩粘结在一起，构成一个共同作用的整体结构，从而提高了支护结构的整体承载能力。

喷射混凝土材料

▲水泥基本要求是：凝结快，保水性好，早期强度增长快，收缩较少。应优先选用普通硅酸盐水泥。水泥标号一般不得低于31.5。

▲砂子中砂或粗砂，一般用细砂（易干缩、粉尘大）细度模数：应大于2.5

含水率：5％～7％为宜含泥量：不得大于3％喷射混凝土材料：

▲石子（又叫瓜子片）坚硬耐久的卵石或碎石。最大粒径：20mm。为减少回弹量，大于15mm粒径的颗粒控制在20％以下。石子的含泥量不得大于1％。

▲水不应含有害杂质，不得使用污水及pH<4的酸性水一般用普通自来水。

▲速凝剂

作用：加快喷射混凝土凝固速度的外加剂喷射混凝土材料：

形状：粉状和液体，目前国内粉状为多。

型号：红星Ⅰ型、711型、阳泉Ⅱ型、782型、J85型等。

掺量：一般掺量为水泥重量的2.5％～4％速凝效果与水泥品种、速凝剂掺量、水灰比、施工温度等有关。加入适量的速凝剂，可大大提高喷射混凝土的早期强度，但后期强度却略有降低，且加大了混凝土的收缩。因此，在满足施工条件下，应尽量少掺速凝剂，并拌合均匀。喷射混凝土材料：

▲配合比为了减少喷混凝土时的回弹量，与普通混凝土相比，其石子含量要少得多，且粒径也小，而砂子含量则相应增大，一般含砂率在50％左右效果较好。一般喷射混凝土的配合比：

喷砂浆：水泥：砂子为1：(2～2.5)

水灰比0.4～0.55。

喷混凝土：水泥：砂：石子为1：2：2

或1：2.5：2；水灰比0.4～0.5。

喷射混凝土机具

▲转子Ⅱ型干式混凝土喷射机

▲HPC—V型混凝土喷射机

是转子Ⅱ型的改进型，采用潮式喷法，将初拌后的潮料加入料斗，速凝剂采用自动添加，由配料盘输入转子料腔，再由压缩空气将料腔中的混合料送出机体。▲PC5B型混凝土喷射机亦属转子型喷射机，可进行潮式作业。采用了防粘转子，体积小、重量轻、作业时粉尘少、回弹率低、易损部件寿命长、使用维修方便。尤其采用了分体式防粘转子，转子不粘结、不堵塞，作业环境好，劳动强度低。

PC5B型潮式混凝土喷射机

湿式混凝土喷射机喷射混凝土机械手

喷射混凝土工艺

▲喷射作业前，应进行喷射机试运转。▲喷射作业开始时先送风后开机，再给料；喷射结束时，应待喷浆机及输料管内的混合料喷完后再停机、关风。▲喷射时应按分段、分片、自下而上、先墙后拱的顺序操作。▲喷射机供料应保持连续、均匀，以利喷射手控制水灰比。▲正常喷射作业时，喷头应正对受喷面呈螺旋形轨迹均匀地移动，以使混凝土喷射密实、均匀和表面光滑平顺。

喷射混凝土的主要工艺参数

▲工作压力工作压力是指喷射混凝土正常施工时，喷射机转子体内的压气压力。控制气压，就是要保证喷头处混凝土的喷射速度稳定在一个合理的范围内。一般混合料水平输送距离30m～50m条件下，喷射机的供气压力保持在0.12MPa～0.18MPa为宜。喷射混凝土的主要工艺参数：

▲水压为了保证喷头处加水能使随气流迅速通过的混凝土混合料充分湿润，通常要求水压比气压高0.1MPa左右。

▲水灰比（w/cratio）理论上最佳水灰比为0.4～0.5

实际上全靠喷射手的经验加以控制混凝土易粘着，回弹量小，表面有一定光泽，无干斑或滑移流淌现象说明水灰比适宜。喷射混凝土的主要工艺参数：▲喷头方向喷头喷射方向与受喷面垂直，并略向刚喷过的部位倾斜，除喷巷帮侧墙下部时，喷头的喷射角度可下俯10°∽15°外，其他部位喷射时，均要求喷头的喷射方向基本上垂直于围岩受喷面。▲喷头与受喷面的距离最大0.8m～1.0m。应根据输料距离、供气压力大小调整。喷距过大、过小，均可引起回弹量的增大。喷射混凝土的主要工艺参数：▲一次喷射厚度当喷层较厚时，喷射作业需分层进行。通常应在前一层混凝土终凝后方可施喷后一层。若终凝1h以后再进行二次喷射时，应先用压气、压水冲洗喷层表面，去掉粉尘和杂物。一次喷射厚度应根据岩性、围岩应力、裂隙、隧道规格尺寸，以及与其他形式支护的配合情况等因素确定。表2-7一次喷射厚度（mm）喷射部位掺速凝剂不掺速凝剂边墙70～10050～70拱部50～7030～50

喷射混凝土质量检测

▲strengthofshotcrete喷射混凝土强度就地提取喷混凝土试件做抗压强度试验。对特殊要求的，可增做抗拉强度与岩面的粘结力、抗渗性等相应试验。抗压强度不应低于标准值。▲thicknessofshotcretelayer喷射混凝土厚度凝结前用针探法检测，凝结后用凿孔尺量法或取芯法检测。要求喷层厚度不小于设计值的90％。

■inspectionofbolt(锚杆的检测）

包括长度、间排距、角度、方向、锚固力（或拉拔力）等▲主要是锚固力试验，锚固力达不到设计要求时，一般可用补打锚杆予以补强▲锚杆质量检测的仪表工具为锚杆拉力计和锚杆探测仪▲锚固力一般为5～10t。锚喷支护是指以锚杆和喷射混凝土为主体的一类支护形式的总称，根据地质条件及围岩稳定性的不同，它们可以单独使用也可联合使用。联合使用时即为联合支护，具体的支护形式依所用的支护材料而定，如锚杆+喷射混凝土支护，称锚喷联合支护，简称锚喷支护；锚杆+注浆支护，简称锚注支护；锚杆+钢筋网+喷射混凝土支护，简称锚网喷联合支护等。2.4.4锚喷联合支护

(bolt-shotcretesupport)

联合支护在设计与施工中应遵循以下原则：（1）有效控制围岩变形，尽量避免围岩松动，以最大限度地发挥围岩自承载能力。（2）保证实现围岩、喷层和锚杆之间具有良好的粘结和接触，使三者共同受力，形成共同体；（3）选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效；（4）合理选择施工方法和施工顺序，以避免对围岩产生过大扰动，缩短围岩暴露时间；（5）加强现场监测，以指导设计与施工。

几种常见的联合支护形式：（1）锚喷支护锚喷支护是同时采用锚杆和喷射混凝土进行支护的形式，适用于Ⅲ、Ⅳ类围岩和部分Ⅱ类围岩。它同时能发挥锚杆和喷射混凝土的作用，并且能取长补短，二者合一，形成了联合支护结构，是一种有效的支护形式，得到了广泛应用。开挖锚杆和喷射混凝土现浇钢筋混凝土初期支护二次支护初期支护：锚杆和喷射混凝土二次支护：现浇钢筋混凝土台车几种常见的联合支护形式：（2）锚网喷支护锚杆、金属网和喷射混凝土联合形成的一种支护结构。金属网的介入，提高了喷射混凝土的抗剪、抗拉及其整体性，使锚喷支护结构更趋于合理，在较为松软破碎的围岩中得到广泛应用。

金属网网格尺寸：150mm×l50mm

金属网钢筋直径:5mm～10mm几种常见的联合支护形式：（3）锚喷钢架支护对于松软破碎严重的围岩，其自稳性差，开挖后要求早期支护具有较大的刚度，以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载。此时，就需要采用刚度较大的钢拱架支护。另外，在浅埋、偏压隧道，当早期围岩压力增长快，需要提高初期支护的强度和刚度时，也多采用钢拱架支护。钢拱架的整体刚度较大，能很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合，构成联合支护，受力性能较好；钢拱架的安装架设比较方便。钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大，消耗钢材多，在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成，受力性能较好，安装方便，并能和喷射混凝土结合较好，节省钢材，优点较多。

图2-83格栅钢架构造（尺寸单位：mm）a）格栅钢拱架示意图；b）接头示意图；c）格栅钢架断面；d）工字钢钢架；e）钢管钢架；f）钢管钢架可塑接头

几种常见的联合支护形式：（4）钢筋网壳锚喷支护用钢筋在地面焊接成板壳结构，内部是立体纵横交叉的钢筋网架支撑着外层钢筋网。每架支架由数块构件对头拼装，用螺栓连接。一架紧接一架安装，架间不留间隔。先进行锚杆支护，然后架设网壳板块，最后喷射混凝土。每棚支架可为4~6片，每片宽0.8-1.0m，厚度100-150mm。适用于高地应力软弱、膨胀、破碎岩体的一项新型支护技术。几种常见的联合支护形式：（5）锚注喷射混凝土支护这是在破碎软岩中应用的一种支护结构，即在掘进后先利用内注式注浆锚杆及喷射混凝土进行锚喷初次支护，滞后迎头一定距离再进行注浆二次支护。锚注支护技术利用锚杆兼作注浆管，实现了锚注一体化。注浆可改善更深层围岩的松散结构，提高岩体强度，并为锚杆提供可靠的着力基础，使锚杆与围岩形成整体，从而形成多层有效组合拱，即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱、浆液扩散加固拱，提高了支护结构的整体性和承载能力。锚注喷射混凝土机理图分砌筑式和浇筑式两类。砌筑式主要指用料石、砖、混凝土或钢筋混凝土块砌筑而成的地下支护结构形式。浇筑式是指在施工现场浇注混凝土而形成的支护结构形式。2.4.5连续式衬砌支护

砌筑式支护

■石材支架石材支架的主要断面形式是直墙、拱顶。它由拱、墙和基础所构成。使用料石砌筑拱、墙（壁）时，一般均采用拱、壁等厚；使用混凝土砌拱、料石砌壁时，一般拱、壁不等厚。石材支架的施工，多数情况下是在掘进后先架设临时支架，以防止未衬砌段坑道的顶、帮岩石的垮落。临时支护可用锚喷或金属拱形支架形式。1-金属贮胎；2-工作台；3-风筒；4-风带；5-水带；6-压风管施工顺序：拆除临时支架的架腿掘砌基础砌筑侧墙砌拱

■大型砼预制块砌筑支护

▲C100大型高强钢筋砼弧板支护（简称高强弧板）

适用：高地应力、松软、破碎、膨胀地层巷道、圆形断面。

安装：地面预制、工作面组装，错缝安装；由于重量大（10kN左右），需用机械手安装。

结构：每圈由4-5块组成，每块厚200-300mm，宽300-500mm；平接头，中间垫20-30mm的木垫板；壁后用灰包充填密实。充填前要浸水，以便充填后固化。

▲钢筋砼管片支护钢筋混凝土管片衬砌是城市地铁盾构隧道中广泛使用的一次衬砌支护形式，隧道贯通后在其内再用现浇混凝土进行二次衬砌。

现浇混凝土衬砌施工

现浇混凝土衬砌施工的主要工序有：准备工作拱架与模板施工混凝土制备与运输混凝土灌筑混疑土养护与拆模等

现浇混凝土衬砌施工：■准备工作清理场地，中线和水平测量，放线定位，架设衬砌模板支架或架立拱架，衬砌材料、机具准备等。

■拱架与模板施工

拱架间距：一般可取1m，最大不应超过1.5m。

拱架材料：宜采用金属或其它新型模板结构，装拆方便、表面光滑、接缝严密、有足够的刚度和稳定性。

现浇混凝土衬砌施工：

模板形式：衬砌模板台车或移动式整体模架普通钢模板或钢木混合模板（中、小长度隧道）

拱架形式：一般多采用钢拱架，用废旧钢轨制成。拱架模板架设：位置准确，连接牢固，严防走动；用前应先在样台上试拼装；拱架外缘与围岩之间加支撑顶紧；预留沉落量；挡头板应按衬砌断面制作，与岩壁间隙应嵌堵紧密；拱架应在垂直于隧道中线方向架设。现浇混凝土衬砌施工：

■立墙架时应做好以下工作：①立墙架时，应对墙基标高进行检查；②衬砌施工时，其中线，标高、断面尺寸和净空大小均须符合隧道设计要求；③模筑衬砌的模板放样时，允许将设计的衬砌轮廓线扩大50mm，确保衬砌不侵入隧道建筑限界；④衬砌的施工缝应与设计的沉降缝、伸缩缝结合布置，在有地下水的隧道中，所有施工缝、沉降缝和伸缩缝均应进行防水处理。现浇混凝土衬砌施工：■

混凝土制备与运送

▲混凝土的配合比应满足设计要求。特别要重视掌握加水量，控制水灰比和坍落度等。

▲边墙处混凝土坍落度为lcm～4cm；在拱圈及其他不便施工处为2cm～5cm。

▲混凝土拌和后，应尽快浇筑。混凝土的运送时间一般不得超过45min。

▲已达到初凝的剩余混凝土，不得重新搅拌使用。现浇混凝土衬砌施工：■

浇筑工艺要求▲应分节段浇筑，节长在松软地层一般不超过6m；▲每节段拱或边墙应连续灌注，以免产生施工缝。①浇筑边墙混凝土。浇筑前，必须将基底石渣、污物和基坑内积水排除干净，墙基松软时，应做加固处理；边墙扩大基础的扩大部分及仰拱的拱座，应结合边墙施工一次完成；边墙混凝土应对称浇筑，以避免对拱圈产生不良影响。②拱圈混凝土衬砌。拱圈浇筑顺序应从两侧拱脚向拱顶对称进行；分段施工的拱圈合拢宜选在围岩较好处；先拱后墙法施工的拱圈，混凝土浇筑前应将拱脚支承面找平。钢筋混凝土衬砌先做拱圈时，应在拱脚下预留钢筋接头，使拱墙连成整体；拱圈浇筑时，应使混凝土充满所有角落，并应充分进行捣固密实。现浇混凝土衬砌施工：③拱圆封顶。封顶应随拱圈的浇筑及时进行。墙顶封口应留7～l0cm，在完成边墙灌筑24h后进行，封口前必须将拱脚的浮渣清除干净，封顶、封口的混凝土均应适当降低水灰比，并捣固密实，不得漏水。④仰拱施工。应结合拱圈和边墙施工抓紧进行，使结构尽快封闭；仰拱浇筑前应清除积水、杂物、虚渣；应使用拱架模扳浇筑仰拱混凝土。⑤拱墙背后回填。拱墙背后的空隙必须回填密实，边墙基底以上lm范围内的超挖，宜用与边墙相同标号混凝土同时浇筑；超挖大于规定时，宜用片石混凝土或10号砂浆砌片石回填，不得用渣体随意回填，严禁片石侵入衬砌断面（或仰拱断面）。现浇混凝土衬砌施工：■

衬砌混凝土养护与拆模衬砌混凝土灌筑后l0～12h应开始洒水养护，以保持混凝土良好的硬化条件。养护时间应根据衬砌施工地段的气温、空气相对湿度和使用的水泥品种确定，使用硅酸盐水泥时，养护时间一般为7～14d。寒冷地区应做好衬砌混凝土的防寒保温工作。现浇混凝土衬砌施工：拱架、边墙支架和模板的拆除时间，应满足下列要求：①不承受荷载的拱、墙、混凝土强度达到5.0MPa，或拆模时混凝土表面及棱角不致损坏，并能承受自重；②承受较大围岩压力的拱、墙，应当封口或封顶混凝土达到设计强度100％时；③受围岩压力较小的拱和墙，一般当封顶或封口混凝土达到设计强度的70％时；④围岩较稳定，地压很小的拱圈，一般封顶混凝土达到设计强度的40％时，可以拆模。2.5巷道施工作业方式2.5.1施工作业方法分次成巷施工:一次成巷施工:是先掘进出巷道断面并暂时用临时支护进行维护，待整条巷道掘进完成或按照施工安排掘进一段距离后再进行永久支护和水沟掘砌及管路线路的安装。就是一次将巷道做成,即把巷道施工中的掘进、永久支护、水沟掘砌三个分部工程视为一个整体，有机地联系起来，按照设计和质量标准要求，在一定距离内前后连贯、互相配合，最大限度地同时施工，一次做成巷道而不留收尾工程。一次成巷施工作业方式掘支平行作业:掘支顺序作业:是指永久支护在掘进工作面之后保持一定距离与掘进同时进行。二者之间的距离不应大于40m。是指掘进和永久支护两大工序在时间上按先后顺序施工。即先将巷道掘进一段距离后停止掘进，然后进行永久支护工作。2.5.2一次成巷施工作业方式掘支交替作业:是指在两条或两条以上距离较近的巷道中由一个施工队分别交替进行掘进和永久支护工作。

掘进和永久支护平行作业

掘支平行作业方式的施工难易程度主要取决于永久支护的类型。掘支平行作业时，由于永久支护不单独占用时间，施工设备利用率高，因而可以降低工程成本、提高成巷速度。但这种作业方式需要同时投入的人力、物力较多，组织工作比较复杂。因此，一般适用于围岩比较稳定、掘进断面大于8m2的巷道，以免造成掘支工作互相干扰从而影响成巷速度。2.5.2一次成巷施工作业方式

掘进和永久支护顺序作业

当围岩稳定时，掘进与永久支护之间的间距一般为20～40m，最大距离不超过40m。当围岩不稳定时，应采用短段掘支顺序作业、每段掘支间距为2～4m，并尽量使永久支护紧跟掘进工作面。掘支顺序作业的特点是掘进和支护轮流进行并由一个施工队完成。因此所需的劳动力和同时投入运行的设备都比较少，施工组织比较简单。但该作业方式要求工人既会掘进又会锚喷或砌碹，故对工人的技术水平要求较高。与掘支平行作业相比，这种作业方式成巷速度一般较慢，适用于掘进断面较小、巷道围岩不太稳定的情况。但是可以节约临时支护工作。

掘进和永久支护交替作业

将一个掘进队分成掘进和永久支护两个专业小组，掘进组在甲工作面掘进时支护组在乙工作面进行永久支护，当甲工作面转为支护时乙工作面同时转为掘进，掘进和永久支护轮流交替进行。这样，对于每条巷道来说掘进和永久支护是顺序进行的，但对于相邻两条巷道来说掘进和永久支护则是轮流、交替进行的。这种作业方式实质上是在甲乙两个工作面分别进行掘支单行作业而人员交替轮流。因此，它集中了掘支顺序（单行）作业和平行作业的特点。这种交替作业方式工人按工种分工，掘支在不同的巷道内进行，避免了掘进和永久支护工作的互相影响，有利于提高工人操作能力和技术水平，有利于提高机器设备的使用效率，但占用设备多、人员分散、不易管理，必须经常平衡各工作面的工作量，以免因工作量的不均衡而造成窝工。三种施工作业方式比较：

三种作业方式中，以掘支平行作业的施工速度最快，但由于工序间干扰多而效率低费用高。掘支顺序作业和掘支交替作业的施工速度比平行作业低，但人工效率高，掘支工序互不干扰。对于围岩稳定性较差、管理水平不高的施工队伍，宜采用掘支顺序作业，条件允许时亦可采用掘支交替作业。在实际工作中，应详细了解施工的具体情况，如巷道断面形状及尺寸、支护材料及结构、巷道穿过岩层的地质及水文条件、施工的速度要求和技术装备，工人的技术水平等，随时进行比较和综合分析从而选择出合理的施工作业方式。2.5.3巷道施工循环方式与循环图表正规循环作业:循环作业：在巷道施工中，钻眼、装药、爆破、通风、装岩、运输、支护等各个工序都是按照一定顺序周而复始进行的，这些工序每完成一次即完成一个循环，就可使工作面推进一段距离，故称之为～。掘进循环时间：完成一个掘进循环所需的时间称为～。循环图表：为组织循环作业，使全体施工人员有章可循、一环扣一环有序地进行工作，在施工时要将掘进循环中各工序的持续时间、先后顺序和相互之间的衔接关系用图表的形式表示出来，该图表则称为～。正规循环作业：是指在巷道掘进工作面施工中于规定时间内以一定人力、物力和技术装备，按照作业规程、爆破图表和循环图表的规定，完成全部工序和工作量，取得预期的掘进进度并保证生产周而复始地有序进行。多工序平行交叉作业:

是指在同一工作面、同一循环时间内，凡是能同时施工的工序都要尽量安排同时进行即平行作业，不能同时施工的工序也可以使其部分同时进行即交叉作业。在生产实践中，为实现正规循环作业，应尽量采用多工序平行交叉作业。在多工序平行交叉作业中，首先要最大限度地使占用循环时间最多的钻眼、装岩和永久支护等主要工序实行平行作业，其次还应尽量使除放炮排烟外的其他工序与主要工序平行交叉作业。如交接班与工作面安全质量检查平行作业；凿岩、装岩与永久支护可以部分平行作业；用耙斗机装岩时，装岩与钻下部眼平行作业等。循环图表的编制:

编制步骤：第一步：合理选择施工作业方式和循环方式；第二步：确定循环进尺；第三步：确定和计算各工序作业时间；第四步：编制循环图表。根据确定的各工序时间、作业方式和循环方式即可编制循环图表。普通循环图表

立井施工

VerticalShaftConstruction09十二月2023167

立井，又叫竖井，是地下工程中的常见工程，山岭隧道、水电工程、城市地铁等市政工程、水利工程以及军事国防工程等都离不开立井的使用和施工。尤其是地下矿山，使用更为广泛，由于它是整个矿井的总出入口，地位显得更加重要。随着我国交通、水利事业的快速发展，长距离的公路、铁路、引水隧道，出于施工和运营的需要，开凿的竖井也越来越多。例如长18km的秦岭公路隧道设置了三处通风竖井，长14.89km的“引大入秦”水利工程中的顶山隧道开凿有8个竖井。学习和掌握立井施工技术是非常重要的。09十二月202316809十二月20231693.1概述

立井井筒的特点是深度大、断面积大、水文地质条件复杂；相对于平巷（或隧道）而言，施工难度大，施工技术复杂，施工工期长。因此，为加快凿井速度，缩短凿井工期，必须采用先进的施工技术，提高施工机械化水平。在具有第四纪冲积地层的地域开凿立井时，立井井筒一般要穿过表土与基岩两个部分。表土稳定时可采用普通的人工挖掘施工，表土松软、稳定性较差时须采用特殊凿井方法（钻井、沉井）或特殊工法（注浆、冻结、帷幕）。基岩部分目前仍以钻眼爆破法施工为主。近十几年来，我国立井施工机械化水平有了很大的提高。深孔光爆、锚喷支护、凿岩钻架，0.6m3抓岩机、4～5m3大吊桶、自动翻矸、大型凿井专用提升机、大吨位凿井绞车、V型凿井井架、高3～4m金属整体液压脱模模板、混凝土输送管、高扬程吊泵、千米激光指向仪、注浆堵水打干井等凿井设备与技术得到了广泛使用。施工设备和技术水平的提高，大大提高了施工速度。1974年全国煤矿立井施工平均月成井16.4m；1997年达到了45m；2002年又达到70m以上。

据不完全统计，1986年～1996年有23次月进度突破100m，而1997年一年就有28次突破100m。1998年有19次突破100m，其中5次超过180m，最高达到216.5m（表土冻结段）。2002年又创造了基岩段月成井220.6m的新纪录。施工速度的提高，大大缩短了井筒的施工期，目前煤炭矿山的立井月进度大多在100m以上，因而涌现出了一批深度600m以上能够当年开工、当年到底的井筒。目前，我国的立井施工水平已达到世界先进水平，已有多家施工企业中标国外立井工程。09十二月20231703.1.1我国的立井施工技术水平采用立井开拓的煤矿一般有两个或两个以上的立井井筒。根据井筒的用途不同，立井井筒一般分为三种：主井、副井和风井。主井：专门用来提升煤炭的井筒称为主井。主井内设有箕斗，故又称箕斗井。副井：用于升降人员、设备、材料及提升矸石的井筒称为副井。井筒内通常设有罐笼，故又称为罐笼井。某些特大型矿井还有专门为提升矸石服务的矸石井。风井：主要作为通风用的井筒，称为风井。一般作为出风用，也可当作全矿的安全出口。

09十二月20231713.1.2立井的类型与结构在隧道和城市地下工程中，一般分为：为运营需要的通风井、为加快施工速度而开凿的措施井（属于辅助坑道）、为安装隧道施工设备的工作井、水利水电工程的管道井等。另外，还有国防工程中的发射井、水利工程中的取水井等。立井按深度划分时，有浅井、中深井、深井和超深井等。对于矿山而言，一般不足300m深时为浅井、300～800m为中深井，800～1300m为深井，1300m则可视为超深井了。对于城市地下工程，大多不