隧道工程施工.ppt方法课件

高铁3104 第三组组员：王博闻 廉瑶 宋文远 王波 杨柯 王鹏高铁3104 第三组隧道工程施工组员：王博闻 廉瑶 提 纲横洞竖井平行导坑斜井辅助坑道提 纲横洞竖井平行导坑斜井辅助坑道辅助坑道uu1.1.辅助坑道的概念：为改善隧道内排水辅助坑道的概念：为改善隧道内排水,通风通风,运输等施工运输等施工条件和增辟开挖面而设置的与隧道条件和增辟开挖面而设置的与隧道,相连的坑道。相连的坑道。uu2.2.辅助坑道的形式：横洞、平行导坑、斜井、竖井等辅助坑道的形式：横洞、平行导坑、斜井、竖井等uu3.3.实际应用中，根据地形地貌，隧道辅助坑道也有和主隧实际应用中，根据地形地貌，隧道辅助坑道也有和主隧道不平行，垂直或其它方式连通的，不管采取那种方案，道不平行，垂直或其它方式连通的，不管采取那种方案，作用都是为了除渣通风。作用都是为了除渣通风。辅助坑道选择的恰当与否，会影辅助坑道选择的恰当与否，会影响其作用的发挥，因此，在选择辅助坑道时应根据隧道长响其作用的发挥，因此，在选择辅助坑道时应根据隧道长度，是否作为永久通风通道、工期要求、地形条件、地质度，是否作为永久通风通道、工期要求、地形条件、地质及水文地质情况、弃渣场地、具备的施工机具、经济等各及水文地质情况、弃渣场地、具备的施工机具、经济等各个方面综合考虑。其断面尺寸由地质及施工需要、机具情个方面综合考虑。其断面尺寸由地质及施工需要、机具情况而定，一般不宜过大。况而定，一般不宜过大。辅助坑道1.辅助坑道的概念：为改善隧道内排水,通风,运输等施n n隧道辅助坑道分两种，一种是指利用辅助坑道加隧道辅助坑道分两种，一种是指利用辅助坑道加快长大隧道施工进度的（也就是开挖到相应里程快长大隧道施工进度的（也就是开挖到相应里程向两边开挖增加工作面，施工期缩短）二是使长向两边开挖增加工作面，施工期缩短）二是使长大隧道通风只用。大隧道通风只用。n n凡是开挖长隧道必须要有隧道辅助坑道，长隧道凡是开挖长隧道必须要有隧道辅助坑道，长隧道前面开挖，后面浇筑，前面的砂土无法运出，需前面开挖，后面浇筑，前面的砂土无法运出，需要和主隧道平行开一条辅助坑道，一定的距离有要和主隧道平行开一条辅助坑道，一定的距离有一个横穿道和主隧道连通，主隧道的砂土就从辅一个横穿道和主隧道连通，主隧道的砂土就从辅助坑道远出，不影响后面主隧道的浇筑等其它施助坑道远出，不影响后面主隧道的浇筑等其它施工。工。隧道辅助坑道分两种，一种是指利用辅助坑道加快长大隧道施工进度 一、横洞uu横洞：通俗的讲就是从这条隧道可以通向相平行横洞：通俗的讲就是从这条隧道可以通向相平行的另一条隧道的坑道。的另一条隧道的坑道。uu特点：横洞较短，比较经济，若地形允许，应优先 考虑。uu横洞还有一个重要作用，就是主隧道横穿道和辅助坑道形成一个循环的通风道，保证隧道的通风流畅。一、横洞横洞：通俗的讲就是从这条隧道可以通向相平行的另一条n n二、横通道的布置二、横通道的布置 n n1 1、横通道的方向：隧道中线交角一般以、横通道的方向：隧道中线交角一般以40-4540-45度度 n n2 2、间距：、间距：120-180m120-180m设一个正向设一个正向 正向横通道正向横通道 ；正向正向 每隔每隔600800m600800m设置反向设置反向 反向横通道。反向横通道。二、横通道的布置 n n三、横洞施工三、横洞施工 n n开挖：与隧道施工相开挖：与隧道施工相同。同。n n支护：一般采用锚喷支护：一般采用锚喷支护，与隧道相交处支护，与隧道相交处 应加强支护；应加强支护；n n衬砌：局部或全部衬衬砌：局部或全部衬砌。砌。隧道工程施工 二、平行导坑n n定义：与隧道平齐的坑道。多用于长大越岭定义：与隧道平齐的坑道。多用于长大越岭隧道。隧道。二、平行导坑定义：与隧道平齐的坑道。多用于长大越岭隧道。uu一、平导的适用条件 1、长度在3000m以上，不宜采用其他辅助 坑道；2、有大量地下水或瓦斯。uu 二、平导作用 1、超前掘进，可以进行地质勘察；地质勘察 2、增加正洞工作面，加快施工速度。3、铁路线路有线计划时，可以增加线 施工速度。4、通风效果好，构成巷道式通风系统；5、有利于排水、主要的运输巷道。uu三、平导的设计要点三、平导的设计要点uu1 1）平导一般设于地下水流向隧道的一侧，以利于）平导一般设于地下水流向隧道的一侧，以利于平导排水；平导排水；uu2 2）初进洞时）初进洞时500m500m左右不设横通道，此后，每隔左右不设横通道，此后，每隔 ）初进洞时）初进洞时500m500m左右不设横通道，此后，每隔左右不设横通道，此后，每隔 120180m120180m设一个横通道，便于运输。横通道与设一个横通道，便于运输。横通道与 120180m120180m设一个横通道，便于运输。横通道与设一个横通道，便于运输。横通道与 隧道中线交角隧道中线交角40 40 隧道中线交角隧道中线交角40504050；3 3）一般不修筑衬砌；一般不修筑衬砌；uu4 4）平导应超前正洞导坑两个横通道以上的间距；）平导应超前正洞导坑两个横通道以上的间距；uu5 5）平导一般采取有轨运输。）平导一般采取有轨运输。三、平导的设计要点东秦岭隧道东秦岭隧道隧道工程施工三、斜井uu斜井定义：在隧道侧面上方开挖的与之相连的倾斜坑道。斜井定义：在隧道侧面上方开挖的与之相连的倾斜坑道。uu 一、适用条件一、适用条件 1.1.隧道较长而埋深不大；隧道较长而埋深不大；2.2.地表面有低洼地形可以利用时。地表面有低洼地形可以利用时。三、斜井斜井定义：在隧道侧面上方开挖的与之相连的倾斜坑道。uu二、斜井的设计 1.1.斜井由井口车场、井身、斜井由井口车场、井身、井底车场组成。井底车场组成。2 2 2 2.斜井长度不宜超过斜井长度不宜超过200m,200m,否则工程造价教高，且运否则工程造价教高，且运输的效能下降，因此，在输的效能下降，因此，在选用较长斜井方案时，应选用较长斜井方案时，应做经济技术比较。斜井井做经济技术比较。斜井井口位置不应设在洪水淹没口位置不应设在洪水淹没处。井口段应修筑衬砌，处。井口段应修筑衬砌，其它部分视地质条件及是其它部分视地质条件及是否作为永久通风道等条件否作为永久通风道等条件决定是否修筑永久衬砌。决定是否修筑永久衬砌。3 3 3 3。施工期间应作好井口防。施工期间应作好井口防排排 水工程，严防洪水淹没。水工程，严防洪水淹没。二、斜井的设计n n三、斜井施工注意事项n n 1 1、开挖：与隧道相同，但是打眼的方向应开挖：与隧道相同，但是打眼的方向应 与与斜井倾角一致；斜井倾角一致；有轨运输；有轨运输；n n 2 2、运输：采用有轨运输、运输：采用有轨运输 有轨运输有轨运输 n n 3 3、支护：喷锚支护、支护：喷锚支护 ；n n 衬砌：井口段应修筑衬砌衬砌：井口段应修筑衬砌 ，其它部分视地，其它部分视地 质条质条件及是否作为永久通风道等条件决定件及是否作为永久通风道等条件决定 n n4 4、提升机械、提升机械 ：n n卷扬机牵引斗车卷扬机牵引斗车 ；n n 提升地段：井底车场起点到井口车场起点提升地段：井底车场起点到井口车场起点三、斜井施工注意事项 竖井 一一、定定义义：竖竖井井是是在在隧隧道道的的上上方方或或者者一一侧侧上上方方开开挖挖的与隧道相连的竖向坑道。的与隧道相连的竖向坑道。二二、适适用用条条件件：覆覆盖盖层层较较薄薄的的长长隧隧道道、或或在在中中间间适适当当位位置置覆覆盖盖层层不不厚厚具具备备提提升升设设备备、施施工工中中又又需需要要增增加加工工作作面面，则则可可用用竖竖井井增增加加工工作作面面的的方方案案。竖竖井井的的深度一般不超过深度一般不超过150m150m 竖井 一、定义：竖井是在隧道的上方或者一侧上方开挖的与隧n n竖竖井井的的位位置置可可以以设设在在隧隧道道一一侧侧，与与隧隧道道的的距距离离一一般般情情况况下下为为1525m1525m之之间间(如如图图8-8)8-8)，或或者者设设置置在在上上方方(如如图图8-9)8-9)。竖竖井井设设置置在在隧隧道道一一侧侧时时，施施工工安安全全，干干扰扰少少，但但通通风风效效果果差差；竖竖井井设设在在隧隧道道正正上上方方时时，通通风风效效果果好好，造造价价低低些些，提提升升方方便便且且快快，但但施施工工干干扰扰大大，施施工工中中不不太太安安全全。圆圆形形断断面面能能承承受受较较大大的的地地层层压压力力，且且作作为为永永久久通通风风道道也也较较适适宜宜，故故常常采采用用圆圆形形断断面面；矩矩形形断断面面的的断断面面利利用用率率高高，施施工工较较方方便便，但但受受力力条条件件差差，故故常常用用于于压压力力不不大大的的围围岩岩中中修修筑筑临时性竖井或简易竖井。临时性竖井或简易竖井。图8-8图8-9竖井的位置可以设在隧道一侧，与隧道的距离一般情况下为152n n竖竖井井的的位位置置、断断面面形形状状，应应根根据据施施工工的的要要求求、通通风风、是是否否作作为为永永久久通通风风道道、造造价价等等因因素素综综合合考考虑虑确确定定。施施工工中中，在在井井口口、井井底底需需有有必必要要的的安安全全措措施，以防施工时发生事故施，以防施工时发生事故n n隧道建成后辅助坑道处理：隧道建成后辅助坑道处理：n n隧隧道道贯贯通通后后,竖竖井井或或斜斜井井都都以以没没用用.可可以以根根据据设设计计要要求求,或或是是作作为为通通风风通通道道,或或是是封封死死。也也可可以以作作为为复复线线备备用用，也也就就是是先先开开挖挖小小断断面面，协协助助主主线线大大断断面面施施工工，待待若若干干年年后后要要施施工工复复线线时时可可扩扩挖挖至至相相应应大小断面。大小断面。竖井的位置、断面形状，应根据施工的要求、通风、是否作为永久通隧道施工方法新奥法矿山法新奥法和矿山法的比较隧道施工方法新奥法矿山法新奥法和矿山法的比较隧道工程施工新奥法概念新奥法概念n n新奥法是在利用新奥法是在利用围岩围岩本身所具有的承载效本身所具有的承载效能的前提下，采用能的前提下，采用毫秒爆破毫秒爆破和和光面爆破光面爆破技技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以式内外两层衬砌来修建隧道的洞身，即以喷混凝土喷混凝土、锚杆锚杆、钢筋网钢筋网、钢支撑钢支撑等为外等为外层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞层支护形式，称为初次柔性支护，系在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作。身开挖之后必须立即进行的支护工作。新奥法概念新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采n n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新奥法的施工工序新奥法的施工工序新奥法施工主要原则新奥法施工主要原则 n n（1）充分保护围岩，减少对围岩的扰动。n n（2）充分发挥围岩的自承能力。n n（3）尽快使支护结构闭合。n n（4）加强监测，根据监测数据指导施工。n n 可扼要地概括为“少扰动、早喷锚、少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量快封闭、勤测量”新奥法施工主要原则（1）充分保护围岩，减少对围岩的扰动。新奥法施工特点新奥法施工特点n n11及时性及时性及时性及时性n n新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以新奥法施工采用喷锚支护为主要手段，可以最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利最大限度地紧跟开挖作业面施工，因此可以利用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变用开挖施工面的时空效应，以限制支护前的变形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的形发展，阻止围岩进入松动的状态，在必要的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的情况下可以进行超前支护，加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。有效性。新奥法施工特点1 及时性2封闭性由于喷锚支护能及时施工，而且是全面密粘的支护，因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落，制止膨胀岩体的潮解和膨胀，保护原有岩体强度。巷道开挖后，围岩由于爆破作用产生新的裂缝，加上原有地质构造上的裂缝，随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面，很好的充填围岩的裂隙，节理和凹穴，大大提高了围岩的强度。（提高围岩的粘聚力C和内摩擦角）。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用，隔绝了水和空气同岩层的接触，使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开，导致围岩失去稳定。封闭性n n3 3粘结性粘结性粘结性粘结性n n喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可喷锚支护同围岩能全面粘结，这种粘结作用可以产生三种作用：以产生三种作用：n n联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在联锁作用，即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落，则引起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造起临近岩块的联锁反应，相继丧失稳定，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以喷锚支护，喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和抵抗围岩的局部破坏，防止个别威岩活石滑移和坠落，从而保持围岩的稳定性。坠落，从而保持围岩的稳定性。3 粘结性复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力，同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统，具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用，从根本上改变了支架消极承担的弱点。增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护，一方面将围岩表面的凹凸不平处填平，消除因岩面不评引起的应力集中现象，避免过大的应力集中所造成的围岩破坏；另一方面，使巷道周边围岩由双方向受力状态，提高了围岩的粘结力C和内摩擦角，也就是提高了围岩的强度。复和作用，即围岩与支护构成一个复合体（受力体系）共同支护围4柔性 喷锚支护属于柔性薄性支护，能够和围岩紧粘在一起共同作用，由于喷锚支护具有一定柔性，可以和围岩共同产生变形，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展，使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面，喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生越来越大的支护反力，能够抑制围岩产生过大变形，防止围岩发生松动破坏。柔性 新奥法适用范围新奥法适用范围n nn n 具有较长自稳时间的中等岩体；具有较长自稳时间的中等岩体；n n 弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩；n n强风化的岩石；强风化的岩石；n n刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩；n n坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土；n n微裂隙的，但很少粘土的岩体；微裂隙的，但很少粘土的岩体；n n在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚硬的岩石；的岩石；n n新奥法适用范围新奥法的缺点新奥法的缺点n n实施不仅要求有良好的施工组织和管理，实施不仅要求有良好的施工组织和管理，也要求技术人员和量测人员都十分熟练，没有这也要求技术人员和量测人员都十分熟练，没有这一点就易于发生错误；作业质量都与每一个人的一点就易于发生错误；作业质量都与每一个人的仔细操作有关。仔细操作有关。n n开挖暴露出的地质会立即改变其状态，因开挖暴露出的地质会立即改变其状态，因此要求施工地质人员要亲临现场，以便发现问题；此要求施工地质人员要亲临现场，以便发现问题；n n用能控制的施工量测，往往给施工带来不用能控制的施工量测，往往给施工带来不便；便；n n干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品的损害必须加强防护，尤其是对眼睛的防护，湿的损害必须加强防护，尤其是对眼睛的防护，湿喷虽然可以避免此缺点，但在同样条件下，不如喷虽然可以避免此缺点，但在同样条件下，不如干喷那样有效的支护岩体。干喷那样有效的支护岩体。新奥法的缺点实施不仅要求有良好的施工组织和管理，也要求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。矿山法矿山法矿山法由来于古老的修筑矿山地下工程中采用的方法。它总是与钻爆传统矿山法与新奥法施工的区别相同：均属于钻爆法。不相同：对围岩的认识和处理上不同。传统矿山法与新奥法施工的区别相同：均属于钻爆法。隧道工程施工隧道工程施工隧道工程施工隧道工程施工隧道工程施工隧道工程施工隧道工程施工隧道工程施工相信我们会做得更好相信我们会做得更好谢谢