矿山法施工介绍课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/10/19,#,地铁矿山法施工技术,地铁矿山法施工技术,1,地铁矿山法施工技术,1.,矿山法基本概念,2.,矿山法施工方法介绍,3.,矿山法施工主要工序,4.,矿山法施工监测,5.,矿山法施工常见质量通病案例与对策,内容,地铁矿山法施工技术1.矿山法基本概念2.矿山法施工方法介绍3,2,1.,矿山法基本概念,明挖法,暗挖法,盾构法,地下工程,施工方法,1.矿山法基本概念明挖法暗挖法盾构法地下工程,3,矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，形成岩土坍落。,矿山法是一种传统的,4,传统矿山法,采用圆木、型钢、钢轨等形成支架，对开挖面形成强力支承。传统矿山法的依据是“松弛理论”，认为围岩可能由于扰动产生坍塌，支护需要支承围岩在一定范围内由于松弛可能坍塌的岩体重量。,在,80,年代及以前，因施工工艺落后、钢材紧张而普遍采用。,因安全性差，现已完全淘汰。,奥地利学者米勒（,Muller.L,）发明。在支护手段上，采用喷射混凝土和锚杆为衬砌，把衬砌和围岩看作是一个相互作用的整体，既发挥围岩的自承能力，又使锚喷衬砌起到加固围岩的作用。初期支护能随着围岩变形，充分发挥围岩的自承能力。,新奥法,采用锚喷支护的新奥法与采用钢木支护的传统矿山法相比，不仅仅是支护手段上的革新，更重要的是工程概念的不同。与前二者相比，限制围岩变形，是矿山法的概念。,城市地铁工程基本属于浅埋矿山法。,浅埋矿山法,暗挖法,分类,传统矿山法 采用圆木、型钢、钢轨等形成支架，对开挖面形,5,2.,矿山法施工方法介绍,全断面法,1,台阶法,2,CD法、CRD法,3,侧壁导坑法,4,中洞法,5,柱洞法,7,桩,洞,法,8,侧洞法,6,2.矿山法施工方法介绍全断面法1台阶法2CD法、CRD法3侧,6,锚杆,格栅,喷砼,初期支护,3.,矿山法施工主要工序,人工,机械,爆破,开挖,防水板,止水带,注 浆,防水,钢 筋,混凝土,二次衬砌,开始,完成,锚杆初期支护3.矿山法施工主要工序人工开挖防水板防水钢,7,适用范围,1.,适用于,V,、,VI,级围岩,2.,对防震要求高、沉降,要求很高的地段，如,房屋下方、桩基切除,方法,人工及小型挖掘机或,单壁掘进机配合（设,备有待完善，慎用）,人、机开挖法,3.1.,开挖,钻爆法,光面爆破,1.,适用于,I,、,II,、,III,级围岩,2.,掏槽眼辅助眼,周边眼底板眼,预裂爆破,1.,适用于,III,、,IV,级围岩,2.,周边眼掏槽眼,辅助眼底板眼,适用范围,1. IV,、,V,级围岩,2.,对防震要求高、沉降,要求较高的,地段,微震爆破法,开挖方法分类,适用范围人、机开挖法3.1.开挖钻爆法光面爆破适用范围微震爆,8,微震爆破控制,控制目的,减小爆破震动对周边建筑的影响,施工沉降控制在允许范围内,杜绝坍塌事故,控制标准,最大爆破振速控制在,1.5cm/s,以内，深圳市规定最大爆破振速控制在,1cm/s,以内。,沉降控制,2.5cm,以内,或更小,控制措施,缩短每循环进尺，一般,0.51.5,米,选用震动烈度小的炸药,多分段，减小单段用药量。最大单段用药量,Q,计算如下：（,K,、,经验回归数据，一般取,120,、,2.0,，,R,距离，,震速控制标准）,关键部位采用静态爆破或人工开挖,微震爆破控制控制目的减小爆破震动对周边建筑的影响控制标准最大,9,3.2.初期支护,支护结构类型,浅埋矿山法，限制围岩变形,型钢或钢筋格栅，喷砼厚，初支刚性大,刚性支护结构,新奥法隧道，允许围岩变形,钢筋格栅或钢筋网，喷砼薄，初支刚度小,柔性支护结构,高地应力隧道，围岩变形大,先柔后刚，适用于塑性流变地层,复合式支护结构,3.2.初期支护 支护结构类型浅埋矿山法，限制围岩变形刚性支,10,初期支护主要工序,超前锚杆,超前小导管,大管棚,超前支护,地表旋喷、注浆,洞内水平加固,预加固,钢筋锚杆,锚管,中空锚杆,锚杆,干喷砼,湿喷砼,喷混凝土,钢筋格栅,型钢格栅,格栅,开始,完成,初期支护主要工序超前锚杆超前支护地表旋喷、注浆预加固钢筋锚杆,11,预加固,目的,地层较差或地面沉降有很高要求时,改良地层，防止过大沉降、坍塌,一般用于埋深浅的隧道，,如过街通道等。,地表加固,地表有施工条件并埋深浅,地表旋喷加固,地表注浆,水平加筋,开挖掌支面稳定差时,加水平塑料筋、管等,极少采用,预加固,地表无施工条件或埋深大,洞内水平旋喷,洞内水平注浆,洞内加固,预加固目的地层较差或地面沉降有很高要求时地表加固地表有施,12,超前支护,目的,地层自稳性较差采用,开挖过程对围岩保护,初支完成后失去作用,超前锚杆,用普通钢筋制作,施工方便、成本低,刚度小，不推荐使用,角度约,15,大管棚,刚度很大，适用于埋深浅、地 表沉,降控制严的地段，如过街通道等,用大钢管制作，一般,108 127,施工要求高、成本高,可实施对围岩注浆,角度：一般与隧道轴线平行,超前支护,用小钢管制作，一般,42,施工方便、成本适中,可实施对围岩注浆,刚度较大，推荐使用,角度约,15,超前小导管,超前支护目的 地层自稳性较差采用超前锚杆用普通钢筋,13,围岩破碎，成孔困难时采用,可通过空心通道对围岩注浆,成本较高,较少采用,中空锚杆,系统锚杆,锚杆作用,悬挂围岩,改善围岩,c,、,，提高自稳性,固定格栅、钢筋网,锁定拱脚,砂浆锚杆,用普通钢筋制作,施工方便、成本低,最常见,系统锚杆,预应力锚杆（索）,一般用于高地应力隧道,恢复部分应力场,约束围岩变形,极少采用，地铁无类似情况,围岩破碎，成孔困难时采用中空锚杆系统锚杆锚杆作用 ,14,矿山法施工介绍课件,15,钢筋格栅,型钢格栅,格栅,架设后立即能承载,加工容易，但需要较大设备,安装及构件连接，比较简,洁、方便,优点,缺点,背后的喷射混凝土不易,填密实，留有空隙,重量大，架设安装困难,与变形不协调，混凝土,易开裂,喷射混凝土完全包裹在格栅,内，整体性好,制安容易，不需要较大设备,柔性好，能适应围岩变形,架设后不能立即承载，必,须与喷射混凝土结合,刚度较小，不能有效控制,围岩变形,钢筋格栅型钢格栅格栅架设后立即能承载优点缺点背后的喷射混,16,大管棚,大管棚控制关键点,施工精度：导向管、导向架,可适当上挑，但不可侵入开挖面内,钻孔设备：管棚较短可采用普通钻机,管棚较长需采用专业管棚机,施工场地：根据设备，长度不小于,68,米,在洞内打管棚还要求上挑约,0.6,米以上,跟管钻进：地层破碎成孔困难时跟管钻进,管壁无孔，钻头一次性、略大（注浆通道）,大管棚大管棚控制关键点施工精度：导向管、导向架,17,喷射混凝土拌合料中添加钢纤维、,玻璃纤维等,提高喷混凝土强度和抗折弯能力,一般用于变形量大的隧道,造价高,湿拌合料（水泥,+,砂,+,碎石,+,水）,喷头处加液体速凝剂,可采用机械臂式喷砼机，提高功率,降低劳动强度，改善作业环境,造价稍高,作业环境稍好,干拌合料（水泥,+,砂,+,碎石,+,粉状,速凝剂），喷头处加水,设备简单，轻巧灵活,造价低,作业环境差,喷射混凝土,干喷射砼,湿喷射砼,加纤维喷射砼,喷射混凝土拌合料中添加钢纤维、湿拌合料（水泥+砂+碎石+,18,3.3.防水工程,防水体系分类,二衬防水混凝土、防水层等形成防水体系,防水层背后排水盲管、侧沟形成排水体系,解决水压问题,解决冻土地区冻融问题,防、排水体系,初支防水,+,防水层,+,二衬防水形成复合防、堵水体系,解决地表失水沉降问题,减少或避免人工排水,适用于城市地下工程,防、堵水体系,3.3.防水工程 防水体系分类二衬防水混凝土、防水层等形成防,19,复合式防水体系,初支防水,喷射混凝土防水效果差，需要在初期支护完成后进行注浆处理，同时填充初支与围岩之间的空隙,围岩有明显渗漏地段需要进行注浆处理，铺设防水层前不能有明显渗漏,防水层,防水板,+,无纺布形成防水第二道防线,防水板焊接质量是关键,二衬防水,二衬混凝土自防水能力，一般达到,S8,，特殊地段,S10,施工缝、沉降缝防水措施,注浆填充二衬与初支之间的空隙以及混凝土本身的空隙。水泥浆是最好的注浆材料,复合式防水体系初支防水喷射混凝土防水效果差，需要在初期支护完,20,防水,卷材特性,是否推荐 使用,-20,-35,-35,-15,低温弯折 ,15,14,16,断裂拉伸强度,Mpa,8,150,500,550,扯断伸长率,%,40,PVC,材料名称,SBS,ECB,EVA,防水卷材特性是否推荐 使用-20-35-35-15,21,防水,板铺设质量控制关键,初支表面基,本平整,无尖锐物,基面处理,焊接质量,尽量采用机,械焊接,充气检验,有富余量,防水板铺设,不宜紧绷,成品保护,钢筋加工期,间保护,混凝土灌注,期间保护,防水板铺设质量控制关键 初支表面基基面处理焊接质量 尽量采用,22,潮湿、有水情况下焊接质量也能保证，隧道施工最为适用,优先推荐使用,无水情况下焊接质量有保证,无水情况下推荐使用,灵活，适用于特殊部位,焊接质量难于保证,尽量少使用,防水,板焊接设备,手工焊机,直热式爬焊机,风热式爬焊机,潮湿、有水情况下焊接质量也能保证，隧道施工最为适用无水情况下,23,施工缝防水,钢板止水带,背贴式止水带,遇水膨胀止水条,施工缝防水钢板止水带背贴式止水带遇水膨胀止水条,24,沉降缝防水,沉降缝防水,25,卷材防水,喷涂防水,适应复杂部位的形状,无接头，整体性好,机械时，省力、省时,不留空隙,优点,缺点,有微毒气体,影响其他工序,成本较高,工艺有待完善，少采用,无毒无害,选材广,施工灵活，不占关键工期,普遍采用,基面处理要求高,焊接质量较难控制,初支与防水层之间有空隙,喷涂防水,与卷材防水比较,卷材防水喷涂防水适应复杂部位的形状优点缺点有微毒气体无,26,主要监测内容,4.,矿山法施工监测,1.,地表监测,2.,初支变形监测,3.,压力应力监测,4.,围岩内位移监测,5.,爆破震速监测,主要监测内容4.矿山法施工监测1.地表监测2.初支变形监测3,27,监测目的,新奥法,浅埋矿山法,判断结构、围岩安全性,监控变化,情况,防止,突发事件,判断结构、围岩安全性,监控变化,情况防止,突发事件,预测,最终变形,选择,二衬时机,监测目的新奥法浅埋矿山法判断结构、围岩安全性监控变化判断结构,28,4.1.,地表监测,1.,地面下沉监测,2.,建筑物下沉监测,3.,建筑物倾斜监测,4.,建筑物裂缝监测,4.,地下管线下沉监测,5.,土体倾斜监测（必要时）,1.,横向间距：隧道至地面,45,范围内,25,米,2.,纵向间距：建议不大于隧道埋深,3.,建筑物重要特征点,1.,精密水准仪,2.,经纬仪,3.,游标卡尺、测缝针等,3.,测斜管,监测仪器,测点布置,监测项目,4.1.地表监测1.地面下沉监测1.横向间距：隧道至地面45,29,4.2.,初支变形监测,1.,精密水准仪,2.,收敛仪,3.,全断面扫描仪,监测仪器,1.,拱顶下沉监测,2.,水平收敛监测,3.,边墙沉降监测,4.,仰拱隆起监测,监测项目,4.2.初支变形监测1.精密水准仪监测仪器1.拱顶下沉监测监,30,1.,钢弦式压力盒,2.,液压枕式压力盒,3.,钢筋应力计,4.,混凝土表面应变计,监测仪器,4.3.,压力应力监测,1.,围岩对初支压力监测,2.,钢筋应力监测,3.,混凝土表面应变监测,监测项目,1.,准确反映隧道受力情况,2.,指导施工,3.,修正设计参数,4.,一般用于高地应力隧道,地铁项目很少遇到,监测目的,1.钢弦式压力盒监测仪器4.3.压力应力监测1.围岩对初支压,31,4.4.,围岩内位移监测,土体多点位移计,监测仪器,1.,反映围岩土体内部位移,2.,监测土体内部稳定情况,3.,修正设计参数,4.,一般用于高地应力隧道,地铁项目很少遇到,监测目的,4.4.围岩内位移监测土体多点位移计监测仪器1.反映围岩土体,32,爆破震速监测仪,监测仪器,4.5.,爆破震速监测,1.,前三次爆破时,2.,爆破参数有修正时,3.,爆破点靠近保护对象时,4.,其他时间一般每周一次,监测频率,1.,控制爆破震动速度,2.,评估爆破危害情况,3.,指导修正爆破,参数,监测目的,爆破震速监测仪监测仪器4.5.爆破震速监测1.前三次爆破时监,33,5.,矿山法施工常见质量问题与对策,超欠挖问题,1,初支背后空洞问题,2,钢筋保护层问题,3,防水层焊接问题,4,二次衬砌密实度问题,5,注浆填充、堵水问题,6,5.矿山法施工常见质量问题与对策超欠挖问题1初支背后空洞问题,34,问题描述,开挖面或初期支护轮廓与设计不符，超挖或欠挖,5.1.,超欠挖问题,解决对策,1,、测量导线控制关,2,、开挖面、格栅安装精确定位,3,、成型断面检查,4,、喷砼表面平整,问题危害,1,、超挖造成混凝土回填加大成本,2,、欠挖照成二衬厚度不足；处理欠挖易造成坍塌或加大沉降,3,、防水层易破裂,产生原因,1,、测量控制不严,2,、围岩坍塌,3,、初支定位不准,4,、喷射混凝土表面不饱满,问题描述5.1.超欠挖问题 解决对策1、测量导线控制关 问,35,问题描述,初期支护与围岩之间有空隙,产生原因,1,、围岩松动，开挖过程中超挖严重,2,、喷射混凝土不密实,3,、人为回填杂物,5.2.,初支背后空洞问题,解决对策,1,、开挖过程中发现围岩松动，加强超前支护，调整进尺,2,、初支完成后及时注浆处理,3,、杜绝人为因素,问题危害,1,、初期支护受力不均，造成破坏,2,、造成地表沉降,3,、形成水囊,问题描述 产生原因1、围岩松动，开挖过程中超挖严重5.2.,36,5.3.,钢筋保护层问题,解决对策,1,、内侧、外侧均有垫块,2,、每环衬砌有一环钢筋精确定位,问题描述,钢筋保护层不足,或过大,问题危害,1,、保护层不足造成易钢筋锈蚀,2,、保护层过厚使得钢筋受力偏心,产生原因,1,、钢筋定位不准,2,、欠挖或超挖,5.3.钢筋保护层问题 解决对策 问题描述 问题危害 产生原,37,5.4.,防水层焊接问题,解决对策,1,、选择合适的焊接设备，尽量避免人工焊接,2,、资质保证,问题描述,1,、防水板接缝焊接不牢,2,、防水板与垫块焊接不牢或过焊,问题危害,1,、渗漏水,2,、防水板在混凝土灌注时脱落,产生原因,1,、焊接设备选择不当,2,、焊接工人经验不足,5.4.防水层焊接问题 解决对策 问题描述 问题危害 产生原,38,问题描述,1,、混凝土灌注不饱满,2,、捣固不密实,5.5.,二衬密实度问题,解决对策,1,、自下而上对称灌注,2,、降低进料口高度，防止混凝土离析,3,、拱顶埋管检查厚度,4,、选择合理捣固方法，如台车采用附着式捣固,5,、后期注浆填充,问题危害,1,、混凝土强度降低,2,、防水效果降低,3,、拱顶空洞,产生原因,1,、混凝土灌注方法不当,2,、混凝土捣固方法不当,3,、板缝或堵头板不严,4,、混凝土收缩,问题描述5.5.二衬密实度问题 解决对策1、自下而上对称灌,39,5.6.,注浆填充、堵水问题,解决对策,1,、水泥浆是最好的注浆材料，可渗透至砼缝隙，提高抗渗能力，长期有效,2,、聚氨酯等化学材料应杜绝，短期有效,3,、注浆量的保证,4,、注浆过程中的放水,问题描述,1,、注浆填充不密实,2,、堵水效果不能长期有效,问题危害,1,、初支与二衬之间的空隙没消除,2,、堵水效果不持久,产生原因,1,、注浆量不足,2,、注浆材料、方法不当,5.6.注浆填充、堵水问题 解决对策1、水泥浆是最好的注浆材,40,谢,谢！,谢 谢！,41,