第二讲---隧道施工基本方法及辅助措施.pptx

山岭隧道的常规施工方法又称为矿山法。将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统的矿山法”；而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法”。矿山法传统的矿山法是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成形后，逐步将临时支撑撤换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。新奥法(NATM)新 奥 法 即 奥 地 利 隧 道 施 工 新 方 法(New Austrian Tunnelling methodNATM)，它是以喷射混凝土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。二、山岭隧道的常规施工方法 隧道施工就是要挖除坑道范围内的岩体，并尽量保持坑道围岩的稳定。隧道开挖的基本原则是：在保证围岩稳定或减少对围岩的扰动的前提条件下，选择恰当的开挖方法和掘进方式，并应尽量提高掘进速度。按开挖隧道的横断面分部情形来分，开挖方法可分为全断面开挖法、台阶开挖法、分部开挖法等。三、开挖方法 它就是按照隧道设计轮廓一次爆破成型，然后修建衬砌的施工方法。其施工特点是：开挖断面与作业空间大、干扰小；有条件充分使用机械，减少人力，降低工程造价；工序少，便于施工组织与施工管理，改善劳动条件；开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。1 全断面开挖法 台阶法是指正台阶二步开挖法，它是全断面一次开挖法的变化方法。这种方法对地质的适应性较强，也可以说是全地质型方法。根据台阶长度不同，划分为长台阶法、短台阶法和微台阶法三种。施工中采用哪一种台阶法，要根据两个条件来决定，第一是对初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，要求闭合时间越短，第二是对上部断面施工所采用的开挖、支护、出渣等机械设备需要施工场地大小的要求。2 台阶法1）长台阶法 一般适用于地质条件较差的，V级围岩。这种方法的上下台阶之间的距离较远，一般上台阶超前50m以上，或大于5倍洞跨。相对于全断面来说，长台阶法一次开挖的断面要小些，对维持开挖面的稳定有利。它适用的范围较全断面法广泛。2）短台阶法 短台阶法适用于地质条件差的、V级围岩，台阶长度定为1015m，即12倍开挖宽度，主要是考虑拉开工作面，减少干扰，因此台阶长度不宜过短。3）超短台阶法（微台阶法）微台阶法是全断面开挖的一种变异形式，适用于I，级围岩，一般为35m的台阶长度。分部开挖法包括环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑法、中洞法、中隔壁法等。3 分部开挖法这种方法一般是将开挖断面分成环形拱部、上部核心及下部台阶三部分。此法的施工程序为：用人工或单臂掘进机开挖环形拱部；架立钢支撑，挂钢丝网，喷射混凝土；在拱部初期支护保护下，用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下部台阶；随即接长边墙钢支撑挂网喷射混凝土，并进行封底；根据围岩和初期支护变形情况或施工安排，施作二次模筑混凝土衬砌。1）环形开挖留核心土法）环形开挖留核心土法2）单侧壁导坑法）单侧壁导坑法 这种方法一般将断面分成三块，即侧壁导坑1、上台阶2、下台阶3。其施工顺序为：开挖侧壁导坑，施作初期支护并尽快封闭；开挖上台阶，施作拱部初期支护，使其一侧支承在导坑的初期支护上，另一侧支承在下台阶上；开挖下台阶，施作边墙初期支护并尽快施作底部初期支护，使整个断面闭合，以提高结构刚度；拆除侧壁导坑临空部分的初期支护；施作二次模筑混凝土衬砌。单侧壁导坑法 3）双侧壁导坑法）双侧壁导坑法 4）上下导坑法）上下导坑法 5）中洞法）中洞法 6）中隔壁法）中隔壁法 7）交叉中隔壁法）交叉中隔壁法 8）漏斗棚架法）漏斗棚架法4 其它施工方法 1）隧道掘进机法）隧道掘进机法 2）盾构法）盾构法 3）沉管法）沉管法(见下页图）见下页图）4）顶进法）顶进法 5）明挖法）明挖法 6）盖挖法）盖挖法 隧道施工中常用的辅助稳定措施有：超前深孔围幕注浆、超前小导管注浆、注浆加固围岩和堵水、插板、长管棚、短管棚、管棚超前支护前方围岩、临时仰拱封底、超前锚杆锚固前方围岩、喷射混凝土封闭工作面、预留心土挡护开挖面、稳定工作面。上述辅助稳定措施的选用应视围岩地质条件、地下水情况、施工方法、环境要求等具体情况而定，并尽量与常规施工方法相结合。四、隧道施工辅助方法1）定义）定义 超前锚杆又称斜锚杆，是沿隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外一定范围内向前上方倾斜一定外插角，或者沿隧道横向在拱脚附近以向下方倾斜一定外插角的密排砂浆锚杆。前者称拱部超前锚杆，后者称边墙超前锚杆。2）性能特点及适用条件）性能特点及适用条件 柔性较大，整体刚度较小。主要适用于应力不太大，地下水较少的软弱围岩隧道工程中，也适宜于采用中小型机械施工。1 超前锚杆1）定义）定义 管棚是将钢花管（导管）安插在已钻好的孔中，沿隧道开挖轮廓外排列形成钢管棚，管内注浆，有时还可以加钢筋笼，并与强有力的型钢钢架组合成预支护系统，以支承和加固自稳能力极低的围岩，对防止软弱围岩的下沉、松弛和坍塌等有显著的效果。2）构造组成）构造组成 棚管的环向布置 管棚钢管纵向错接 钢管端部横向联接2 管棚3）性能特点及适用条件）性能特点及适用条件 其整体刚度较大，对围岩变形的限制能力较强，且能提前承受早期围岩压力。因此管棚主要适用于围岩压力来得快来得大、对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱破碎围岩隧道工程中。1）定义）定义 小导管是沿隧道纵向在拱上部开挖轮廓线外一定范围内向前上方倾斜一定外插角，或者沿隧道横向在拱脚附近以向下方倾斜一定外插角的密排注浆花管。注浆花管的外露端通常支于开挖面后方的栅格钢架上，共同组成预支护系统。2）适用条件）适用条件 超前小导管注浆不仅适用于一般软弱破碎围岩，也适用于地下水丰富的软弱破碎围岩。3 超前小导管注浆4 超前深孔围幕注浆 其注浆机理可以分成四种：渗透注浆 劈裂注浆 压密注浆 高压喷灌注浆5 预切槽 上个世纪60年代末法国巴黎地铁使用机械预切槽方法以来，这一新方法已得到很大发展而日趋成熟。6 预支护施工监测 在施作预支护的隧道工程中，应设置专门的监测项目。本讲完