《地下建筑结构》课件-项目二：隧道工程施工方法

1.新奥法隧道结构地下建筑结构目录contents

新奥法的定义01新奥法隧道结构的组成02新奥法的施工核心03传统工法的“痛点”，新奥法来解决传统隧道施工全靠厚重衬砌硬扛力，材料浪费多，工期长新奥法隧道施工利用围岩自承力，支护薄、成本低，工期缩短20%新奥法的定义PARTONE一、新奥法的定义基础认知（1）——定义：“保护围岩+动态施工”的工法新奥法是基于岩体力学原理，通过‘控制开挖、及时支护、动态监测’，保护隧道周边围岩的完整性，充分发挥围岩自承能力，形成“围岩-支护”共同受力的隧道施工方法。一、新奥法的定义基础认知（2）——3大核心设计理念围岩、锚喷支护、监控量测新奥法隧道开挖方法PARTTWO二、新奥法隧道开挖方法（一）全断面法适用Ⅰ~Ⅱ级围岩，岩质较完整的硬岩全断面法施工工序示意图工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理，工作空间大，施工进度快。开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。特点二、新奥法隧道开挖方法（二）台阶法根据台阶长度不同，可分为：长台阶法、短台阶法、超短台阶法。确定条件1）初期支护形成闭合断面的时间要求。2）上断面施工机械对施工场地大小的要求。二、新奥法隧道开挖方法（三）分部开挖法台阶分部开挖法单侧壁导坑法双侧壁导坑法中隔墙（CD）法新奥法的施工核心PARTTHREE三、新奥法的施工核心施工第一步：开挖要“轻”，支护要“快”（一）光面爆破（二）预裂爆破优点：对围岩扰动小、增加施工安全度、降低造价、加快进度。起爆顺序：掏槽眼——辅助眼——周边眼——底板眼起爆顺序：周边眼——掏槽眼——辅助眼——底板眼对围岩的破坏扰动更小；更适用于稳定性较差的软弱破碎岩层中。1.控制爆破三、新奥法的施工核心施工第一步：开挖要“轻”，支护要“快”2.初期支护是采用喷射混凝土、钢筋网喷射混凝土、锚杆喷射混凝土或锚杆钢筋网喷射混凝土等在洞室开挖后及时地对地层进行加固的结构。锚喷支护三、新奥法的施工核心施工第二步：监测要“准”，衬砌要“稳”3.动态监测洞内外观察周边位移（净空收敛）‌拱顶下沉地表沉降‌三、新奥法的施工核心施工第二步：监测要“准”，衬砌要“稳”4.二次衬砌围岩稳定后，用衬砌台车浇筑混凝土，浇筑时要连续，抗渗等级满足要求。三、新奥法的施工核心新奥法支护质量控制要点常见问题问题表现原因预防措施围岩松动隧道壁掉块、渗水量增大爆破震动大、支护不及时用控制爆破，开挖后2小时内支护初期支护空鼓喷射混凝土与围岩间有空隙混凝土回弹大、未清理浮渣清理围岩浮渣，分层喷射二次衬砌开裂衬砌出现纵向/环向裂缝浇筑冷缝、养护不到位连续浇筑，养护≥14天定义+理念（围岩承载、及时支护、动态监测）开挖方式：全断面、台阶法、分部开挖法施工：控制开挖→初期支护→动态监测→二次衬砌总结summary2.盾构法隧道施工地下建筑结构目录contents

盾构机的核心设备01盾构法隧道施工02同样是隧道，盾构法快在哪？传统隧道施工盾构法施工盾构机像“地下穿山甲”，一头扎进土里，自动完成“挖、运、拼、注”，中国已成为全球盾构法应用最广的国家。盾构机的基本构造PARTONE一、盾构机的基本构造盾构机盾构机的基本工作原理就是一个钢筒的组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。盾构机是集“掘进、出土、管片拼装、注浆加固”于一体的机械化隧道施工设备。一、盾构机的基本构造盾构外壳的目的是保护开挖、排土、推进、拼装管片等所有作业设备、装置的安全。外壳沿纵向从前到后可分为前、中、后三段，通常称为切口环、支承环、盾尾三部分。盾构外壳一、盾构机的基本构造开挖系统轮辐式刀盘实际负荷扭矩小、容易进土，多用于土压平衡盾构。面板式刀盘具有开挖面挡土功能，用于土压式和泥水式盾构。一、盾构机的基本构造掘进系统推进系统为盾构机提供前进动力，由液压油缸组、导向机构组成。一、盾构机的基本构造管片拼装系统管片拼装机是盾构机的“机械臂”，负责将预制混凝土管片（隧道的“永久管壁”）拼装成环形结构，形成隧道支护。一、盾构机的基本构造出土系统土压盾构用螺旋输送机将土舱内的渣土输送至皮带输送机，再运至竖井后外运。螺旋输送机可通过调整转速控制出土量，维持土舱压力稳定。泥水盾构渣土与循环泥浆混合成“泥水”，经泥浆泵通过管道输送至地面“泥水分离厂”，分离出渣土后，泥浆循环回土舱。盾构法隧道施工PARTTWO二、盾构法隧道施工盾构始发+盾构掘进对在始发井安装盾构机，密封洞口（防止漏水），调试设备围岩扰动小、增加施工安全度、降低造价、加快进度。千斤刀盘切割土体，螺旋机同步出土，顶推动盾体前进，全程自动化控制。二、盾构法隧道施工管片拼装+同步注浆掘进1环后，拼装机自动抓取管片，按‘底→侧→顶’顺序拼装，管片间用螺栓连接，接缝处贴止水条。拼装同时向管片外侧间隙注浆，注浆量要确保注满。二、盾构法隧道施工盾构接收+隧道清理提前加固接收井周边地层，盾构机接近接收井时减速破除洞口密封，将盾构机吊出。清理隧道内的出土管路、注浆管路，检查管片接缝渗漏情况，修补小裂缝——为后续轨道铺设做准备”。基本构造：外壳→开挖→拼装→掘进→出土流程步骤：始发→掘进→拼装→注浆→接收→清理总结summary3.TBM法隧道施工地下建筑结构目录contents

什么是TBM01TBM的基本构造02TBM法隧道施工03硬岩隧道：传统工法“头疼”，TBM“轻松搞定”TBM像“地下破壁机”，专门啃硬岩“硬骨头”，中国在300MPa超硬岩隧道施工中，TBM应用技术全球领先。什么是TBMPARTONE一、什么是TBM定义TBM（隧道掘进机）法是通过滚刀破岩，集“掘进、出渣、支护”于一体的硬岩隧道施工方法，仅适用于岩石单轴抗压强度≥50MPa的硬岩地层。一、什么是TBM优势特点解释硬岩适配价值破岩效率高滚刀碾压硬岩，不用钻爆300MPa硬岩也能挖10米/天成型质量好超挖量≤5%，隧道壁平整减少衬砌材料浪费安全环保密闭作业，无粉尘、少震动保护硬岩围岩完整性一、什么是TBMTBM的分类|敞开式TBM利用支撑机构撑紧洞壁，以承受向前推进的反作用力及反扭矩。适用于岩体完整性较好的隧洞。一、什么是TBMTBM的分类|护盾式TBM单护盾TBM双护盾TBM在整机外围设置与机器直径相对应的圆筒形护盾结构；适用于掘进松软、破碎或复杂岩层。TBM的基本构造PARTTWO二、TBM的基本构造TBM的“硬岩利器”：破岩与出渣系统TBM的“钢牙齿”，盘形滚刀TBM的“传送带”，将滚刀破碎的岩渣快速运出隧道，出渣速度与掘进速度同步破岩系统出渣系统二、TBM的基本构造TBM的“硬岩保障”：推进与支护系统TBM的“推力器”，20-40组千斤顶，推着刀盘碾压硬岩硬岩隧道的“防护衣”完整硬岩用“锚杆+喷混凝土”支护破碎硬岩用“管片拼装”推进系统支护系统TBM法隧道施工PARTTHREE三、TBM法隧道施工TBM组装+隧道准备TBM分刀盘、盾体、后配套3段运入隧道，进行组装TBM组装用地质雷达探明硬岩分布，提前更换对应滚刀隧道准备三、TBM法隧道施工TBM掘进+同步支护千斤顶推刀盘旋转，滚刀碾压硬岩成渣，皮带机同步出渣TBM掘进掘进后立即支护，支护不及时会引