大断面隧道施工技术.pptx
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大断面隧道施工技术.pptx
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隧道施工方法及关键施工技术,一.隧道施工方法二.隧道开挖方法三.隧道洞口施工技术四.隧道施工关键技术五.几种施工设备六.施工工法介绍,第一节隧道的施工方法,一、隧道工程的特点:
整个工程埋于地下,地质及水文条件对施工的成败起重要甚至决定性作用。
工程为一狭长建筑物,工作面少,施工干扰大。
地下施工环境差,施工甚至还使之恶化,如噪声、潮气、粉尘、黑暗等。
周边环境差,通常位于深山狭谷,交通困难。
投资大、更解困难,几乎没有返工的余地。
二、基本原则1、少扰动岩体为隧道结构的主要承载单元,须充分保护岩体2、早喷锚充分发挥岩体的承载能力,允许并控制岩体变形3、勤量测施工各阶段,进行现场量测监视,及时提供信息4、紧封闭改善结构受力性能,尽快使之闭合,三、施工方法选择应考虑的因素工程规模;工期缓急;地质与水文情况;设备情况;劳动力及材料供应;资金到位情况;施工经验。
1、矿山法(钻爆法)含义:
采用开挖矿山巷道的方法来修筑隧道。
即将整个断面分成几个部分按一定顺序开挖,而后立即支撑,扩大断面时进行支撑顶替,最后采用大刚度整体模筑式衬砌承受围岩压力。
指导思想:
把支撑和衬砌看作是承受地层压力的承载结构,而没有充分发挥围岩的承载能力。
开挖方法:
全断面法;半断面(台阶法)法;分部开挖法(上导坑、下导坑、上下导坑、侧壁导坑、弧开导坑、漏斗棚架法等);,基本要求,统一组织和协调,处理好开挖与开挖、开挖与支撑、支撑与衬砌、开挖与衬砌之间的相互关系。
尽量减少爆破对支撑的冲击破坏隧道开挖及衬砌立模时均应按规范预留沉落量。
左右边墙马口应交错开挖,不得对开。
同一侧的马口宜跳段开挖,不宜顺开。
明洞和洞口工程土石开挖不得采用大爆破;石质陡坡应先加固再进洞,尽量保持原有仰坡稳定;松软缓坡开挖边坡时,应事先放出开挖线,由上而下进行随挖随支护;应采用光面爆或预裂爆破技术,施工防排水应与永久性防排水设施相结合;开挖断面不宜欠挖。
基本原则:
少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌。
施作顺序:
先墙后拱法(又称为顺作法),围岩相对稳定时用。
先拱后墙法(又称为逆作法),围岩稳定性差时用。
趋势:
矿山法已被逐渐淘汰新奥法已全面推广应用,2、新奥法(喷锚构筑法)含义:
新奥地利隧道施工方法的简称。
是以控制爆破为或机械开挖为主要掘进手段,以锚杆、喷砼为主要支护方法,理论、量测和经验相结合的一种施工方法,同时以是指导隧道设计和施工的原则。
基本思想:
充分利用围岩自承能力,利用开挖面的空间约束作用,及时地对围岩进行加固、约束围岩变形、防止围岩松散破坏。
基本方法:
采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,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。
基本要点:
隧道的承载部分主要是围岩;用最小的支护阻力设计支护结构;控制围岩的初始变形;避免围岩处于单轴及两轴受力状态;对围岩的变形加以控制;适时进行衬砌;采用薄层柔性支护结构;依据围岩变形量测来决定衬砌方法和时间;测定衬砌的应力及围岩的变位,进行正确地设计和施工;用排水的方法降低岩体中水的渗透能力,3、盾构法盾构是一种活动的防护结构或活动支撑,一般为圆筒形钢结构盾构法施工是采用盾构机刀盘将土“旋”下,土堆进入密封仓、螺旋输送器、皮带输送器,运进土车,送出地面,盾构靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构。
盾构法是一项综合性施工技术,盾构本身只是进行开挖和衬砌结构安装的施工机具,还需要其他施工技术与之配合才能顺利施工。
这些技术主要有:
地下水的降低、隧道村砌结构的制造、地层开挖、隧道内的运输、衬砌与地层间的充填、衬砌的防水和堵漏、配合施工的量测、合理的施工布置等。
4、掘进机法隧道掘进技术是由早期的盾构(适用于软土层掘进的又称盾构)技术发展而来,是地下暗挖隧道的一种工程建设技术。
隧道掘进机是一种机械化的隧道掘进设备,它通过刀具在隧道断面内直接破碎岩石从而进行连续掘进。
5、盖挖法基本要点:
先施工地下连续墙或灌注桩等竖向围护结构和中间支柱。
然后做钢筋混凝土盖板,恢复地面交通。
在侧向和顶部围护条件下,进行土方开挖和结构逆作施工。
该法在上海、北京、广州地铁一些车站施工中得到成功应用。
6、沉埋法沉埋法又称沉管法,是修筑水底隧道的主要方法。
沉埋法施工时,先在隧址附近修建的临时干坞内预制管段,预制的管段用临时隔墙封闭起来,然后将此管段浮运到隧址的规定位置,此时已于隧址处预先挖好一个水底基槽。
待管段定位后,向管段内灌水压载,使其下沉到设计位置,将此管段与相邻管段在水下连接起来,并经基础处理,最后回填覆土,成为水底隧道。
7、明挖法当隧道埋深较浅时,将地面挖开,形成露天的基坑,然后在基坑中修筑隧道衬砌,敷设外贴式防水层,最后用土回填。
常用的基坑开挖方式:
敞口开挖法、工字钢桩法地、下连续墙法等。
8、顶进法又称顶管法,适用于土层,在软岩和其他松软地层中也有使用。
顶进法可分为顶入法、中继间法、牵引法、对顶法、顶拉法等,目前施工中最常用的方法是顶入法和中继间法。
第二节隧道开挖方法,全断面法,优点:
工作面空间大,便于大型机械作业;工序少、干扰少、工序集中、管理方便;通风、排水、运输方便。
缺点:
要求机械化程度高;,工序间配合要求高。
适用:
级围岩,台阶法,适用:
类或、类围岩,分为:
长台阶法、短台阶法和超短台阶法。
环形开挖预留核心土法,台阶分步法,中洞法,交叉中隔壁法(CRD法),中隔壁法(CD法),单侧壁导坑法(中壁墙法),双侧壁导坑法,武广客专隧道施工方法表,1.双侧壁导坑法(又称眼镜工法),开挖面分部形式一般将断面分成四块:
左、右侧壁导坑1、上部核心土2、下台阶3。
导坑尺寸拟定的原则同前,但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。
左、右侧导坑错开的距离,应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。
施工作业顺序开挖一侧导坑,并及时地将其初次支护闭合相隔适当距离后开挖另一侧导坑,并建造初次支护开挖上部核心土,建造拱部初次支护,拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上,无法,(3)适用条件洞口段、超浅埋段、软弱破碎围岩段,一般用于级围岩当隧道跨度很大,地表沉陷要求严格,围岩差,单侧壁导坑法难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法。
现场实测表明,该法引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2。
因为每个分块都是在开挖后立即各自闭合的,所以在施工中间变形几乎不发展。
开挖下台阶,建造底部的初次支护,使初次支护全断面闭合拆除导坑临空部分的初次支护建造内层衬砌,无,(4)优缺点优点:
施工安全度高、控制地层变形好缺点:
施工进度慢、临时工程量大、造价高(5)施工控制要点:
超前支护、刚支撑连接、锁脚锚杆(管)、仰拱的及时封闭、临时支撑的拆除时机及长度,(右上)运用“双侧壁导坑法”修建国内第一大跨双连拱的公路隧道最大开挖跨度32,.6米的京珠高速公路五龙岭隧道,1998年10月开工,1999年11月全隧贯通(左下)国内第一座海底储气工程汕头LPG工程,1997年10月开工,1999年12月建成无法获取,2“CRD”工法基本同上,在控制地层位移方面稍逊于双侧壁导坑法(特点是步步成环),3“CD”工法,适用条件:
浅埋段、软岩段,一般用于级围岩优点:
施工安全度较高、控制地层变形较好缺点:
施工进度较台阶法慢但较“CRD”工法快、临时工程量和造价也是较台阶法大但较“CRD”工法小施工控制要点:
刚支撑连接、锁脚锚杆(管)、左右部台阶的高度和纵向长度、临时支撑的拆除时机及长度,4临时仰拱法适用条件:
软岩段,一般用于级围岩,采用台阶法开挖基本可行但为了更好的控制围岩变形时采用,优点:
施工安全度较高、控制地层变形较好缺点:
施工进度较台阶法慢但较“CD”工法快、临时工程量和造价较台阶法大但较“CD”工法小施工控制要点:
锁脚锚杆(管)、大拱脚的设置,仰拱的及时封闭,上下台阶的高度和纵向长度,适用条件:
上软下硬地层在浅埋隧道中经常出现这样的情况,拱部或上部位于土层中,下部位于岩石中,如仍按上部地层控制采用“CRD”工法或“CD”工法则会出现下部开挖爆破时把临时支护爆掉的情况,这时应采用加强拱部支护带大拱脚的弧形导坑台阶法或上半断面“CD”工法,5上半断面CD法,導坑用掘削方式(6第利二用東TB名M导高坑速的道开路挖)法,7台阶法,台湾高速铁路隧道施工方法德国高速铁路隧道施工方法日本高速铁路隧道施工方法,台湾高速铁路隧道施工方法,隧道开挖方式以开挖面稳定性、围岩承载力、地表沉陷预估变形量及地下水位高低来选定,下面是台湾南北高速铁路某隧道实例:
开挖方法采用上部弧形导坑开挖,留核心土,上导坑初期支护设置大拱脚,并设拱脚支撑桩(钢管桩、旋喷桩等)喷射混凝土30cm,设临时仰拱,无管棚支护范围设长度6m的锚杆,格栅钢架0.51.0m,如图。
2)德国高速铁路隧道施工方法,在德国高速铁路隧道中大量采用了台阶法,如在科隆莱茵/美茵高速铁路中,隧道总长47公里,占线路总长的21%。
30座隧道,24座采用矿山法,6座采用明挖法。
除一座外其余为单洞双线隧道,开挖面积150平方米,净空面积92平方米。
在矿山法施工的隧道中,采用台阶法的较多,台阶法的型式也比较多。
有上下台阶法、临时仰拱法、弧形导坑上下台阶法、超前上导洞台阶法、以及超前上导洞临时仰拱组合台阶法等,,1)上台阶開挖土方開挖:
70m3/m噴凝土:
20m2/m,2)下台阶開挖土方開挖:
46m3/m噴凝土:
7m2/m,3)仰拱開挖土方開挖:
14m3/m噴凝土:
12m2/m,上导坑法,3)日本,在日本采用台阶法最多,约占82%,其次是全断面法,约占16%,侧导坑法占2%。
日本广泛采用台阶法主要原因一是适当选定台阶长度,能广泛适用于从硬岩隧道到土砂条件的地质条件,二是掘进导坑面积较小,开挖、支护、衬砌可平行作业。
台阶法基本分为长台阶法、短台阶法、超短台阶法三种。
长台阶法,长台阶法适用于在全断面开挖法中其开挖面不能自稳,但围岩坚硬又不需要用仰拱闭合断面的情况。
在日本,长台阶法施工实例不多。
台阶长度约在50米以上,有上、下半断面每次以100150米长度交替开挖和上、下半断面同时平行开挖两种情况。
前者,上、下半断面的开挖、出渣全都在各自的循环之内完成,上半断面完成后作业人员、机械全部转移至下半断面,作业时比较单纯。
后者,由于上半断面的石渣运出要通过下半断面,使下半断面的作业复杂化,但因上、下半断面是同时开挖,和前者相比可以缩短工期。
在长度较短的隧道中也有上半断面开挖完后再开挖全长下半断面的上半断面先进法,也可视为长台阶法的一种。
短台阶法,短台阶法长度约在2050米左右,在日本的新奥法施工中这种例子最多。
这种方法由于上、下半断面的开挖面较接近,两个开挖面作业有干扰,而且存在上半断面出渣打乱开挖循环平衡的问题。
上半断面的出渣可用斜坡道、皮带运输机、,超短台阶法,这个方法的台阶长度约35米,适用于在膨胀性围岩和土砂围岩中,需及早闭合断面的情况。
在以全断面开挖法为主要方法的硬质围岩中,由于一部分地质条件变化而需要采用分部开挖时,也可用此方法。
上、下半断面的开挖面是同时掘进的,出,在该例中,为了弥补上半断面作业面积的不足,要安设能移动的施工台架。
超短台阶法存在的问题是:
上、下半断面的开挖面很近,开挖和出渣机械、设备很集中,所以要特别解决作业干扰大、效率低、施工人员安全的措施。
辅助工法,长管棚,AGF法,新PLS,预切槽法PSS工法,三台阶七部流水作业法,有的采用在公路黄土大断面施工中总结出来的短台阶七部流水作业法:
即在隧道开挖过程中,在三个台阶上分七个工作面,以前后七个不同位置相互错开同时开挖,然后分部及时支护,形成支护整体。
缩小作业循环时间,逐步向纵深推进的作业方法。
施工控制要点:
严格按短台阶法施工加强初期
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- 断面 隧道 施工 技术