隧道常用施工方法及注意事项

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,二七年七月.济南,*,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,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,二七年七月.济南,*,1,二一年七月,.,合肥,隧道常用施工方法及注意事项,中铁隧道集团,报告分四局部：,2,隧道工程面对的对象是情况复杂多变、难以完全预知的地层，采用不同的施工方案和方法所带来的工程实施后果却是不一样的，有时候甚至会关系到工程工程的成败，因此隧道施工方案和方法的选择应是个非常慎重的过程，尤其是相关人员应建立在对各种隧道施工方法的原理及优缺点充分了解和熟悉的根底上进行选择和决策，从而使技术方案和方法更科学、更合理，这里结合目前隧道常用的施工方法谈一些认识和看法。,一、隧道施工方法的分类及分析,二、隧道施工方法选择的原那么及考虑因素,三、隧道常用施工方法适用情况及本卷须知,四、对隧道施工的几点理解与建议,3,一、隧道施工方法的分类及分析,目前隧道施工的方法很多，从大的方面讲，有明挖法、暗挖法、沉管法等几大类，其中暗挖法中又可分为钻爆法、掘进机、掘进机辅以钻爆法等几种。但隧道等地下工程其核心问题，都归结在开挖和支护两个关键工序上。即如何开挖才能更有利于洞室稳定和便于支护；如何支护才能更有效地保证洞室稳定和便于开挖。在钻爆法中，坑道开挖后的支护方法，大致可以分为钢木构件支撑和锚杆喷射混凝土支护两类。习惯上将采用钻爆开挖加钢木构件支撑的施工方法称为“传统矿山法；而将采用钻爆开挖加锚喷支护的施工方法称之为“新奥法。“新奥法 与“传统矿山法相比，在在理论根底、对围岩及支护的认识等方面都有很大的不同。,4,传统的矿山法是人们在长期的施工实践中开展起来的。它是以木或钢构件作为临时支撑，待隧道开挖成型后，逐步将临时支撑换下来，而代之以整体式厚衬砌作为永久性支护的施工方法。传统矿山法的理论根底为20年代提出的“松弛荷载理论，其核心内容是:稳定的围岩有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体那么可能可能坍塌，需要用支护结构予以支撑。作用在支护结构上的荷载就是围岩在一定范围内由于松弛并可能塌落的岩体重力，它类似于地面工程考虑问题的思路。,新奥法即奥地利隧道施工新方法New Austrian Tunnelling methodNATM，是奥地利学者腊布希维兹首先提出的。它是以喷射混凝土和锚杆作为主要的支护手段，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。,5,新奥法的理论根底为50年代提出的“岩承理论，其核心内容是：围岩稳定是岩体自身有承载自稳能力；不稳定围岩丧失稳定是有一个过程的，如果在这个过程中提供必要的帮助或限制，那么围岩仍然能够进入稳定状态。传统矿山法，只将围岩视为被挖去的岩体，注意结果和对结果的处理，洞室结构设计一般采用荷载结构模式；新奥法那么注意过程和对过程的控制，对围岩自承载能力充分利用，将支护结构与围岩视为统一的力学体系。传统矿山法施工各工序相互联系较密切，干扰较大。应注意统一组织和协调，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。假设围岩较稳定或支撑条件较好，应尽量将各工序沿隧道纵向展开，以减少相互干扰，保证施工平安和施工进度。新奥法所依赖的是喷锚支护技术，与传统的钢木构件支撑技术相比，不仅是手段的不同，更重要是工程概念的不同，是人们对隧道、地下工程问题的进一步认识和理解。,6,传统矿山施工法所采用的钢木构件支撑类似地上的“荷载结构力学体系。作为一种维持坑道稳定的措施，是很直观和奏效的，也易于理解和掌握。这种方法在不便于采用锚喷支护的隧道中，或处理塌方等应用较多。但衬砌的设计和实际工作状态难以一致，临时支撑也存在很多缺陷，限制了这种方法的开展和应用。新奥法概念的内涵有的归纳为22条，有的文献归结为10条，也有的归结为7条，但根本中心思想是调动和发挥围岩的自承能力。从这样一个原那么出发，可以根据隧道工程具体条件灵活地选择开挖方法、爆破技术、支护形式、支护施作时机和辅助工法。至于对围岩变形的控制，根据不同情况，有时应强调释放，有时应强调限制。其目的都是为了保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力。,7,新奥法的应用和开展导致隧道及地下洞室工程理论进入到现代理论的新领域，也使隧道及地下洞室工程的设计和施工更符合地下工程实际，即设计理论施工方法结构体系的一致。运用新奥法原那么可以将一般用于山岭隧道的钻爆法的应用范围拓展到在软弱围岩，甚至于在第四系地层中的浅埋市政隧道以取代传统的明挖法或盾构法，称之为“浅埋矿山法。,从目前的工程实际出发，在今后很长一段时期内，钻爆法尤其是新奥法将是修建隧道的主流方法。,8,二、隧道施工方法选择的原那么及考虑因素,隧道施工方法必须符合平安、快速、质量及环境的要求，同时应考虑其适应性，便于根据地质情况进行调整转换，选择施工方法时需考虑的根本因素大体上可归纳为：,a.施工条件：实践证实，施工条件是决定施工方法的最根本因素，它包括一个施工队伍所具备的施工能力、素质以及管理水平。目前隧道施工队伍的素质和施工装备水平，有高有低，参差不齐，因此，在选择施工方法时，不能不考虑这个因素的影响。,b.围岩条件：也就是地质条件，其中包括围岩级别、地下水及不良地质现象等。围岩级别是对围岩工程性质的综合判定，对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用。,9,c.隧道断面积：隧道尺寸和形状，对施工方法选择也有一定的影响。目前隧道断面有向大断面方向开展的趋势，如公路隧道已开始修建3车道甚至4车道的大断面，水电工程中的大断面洞室，更是屡见不鲜。在这种情况下，施工方法必须适应其开展。在单线和双线的铁路隧道中，越来越多地采用了全断面法及台阶法；而在更大断面的隧道工程中，先采用各种方法修小断面的导坑，再扩大形成全断面的施工方法极为盛行。,d.埋深：隧道埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关，通常将埋深分为浅埋和深埋两类，有时将浅埋又分为超浅埋和浅埋两类。在同样地质条件下，由于埋深的不同，施工方法也将有很大差异。,10,e.工期：作为设计条件之一的施工工期，在一定程度上会影响根本施工方法的选择。因为工期决定了在均衡生产的条件下，对开挖、运输等综合生产能力的根本要求，即对施工均衡速度、机械化水平和管理模式的要求。,f.环境条件：当隧道施工对周围环境产生如爆破振动、地表下沉、噪声、地下水条件的变化等不良影响时，环境条件也应成为选择隧道施工方法的重要因素之一，在城市条件下，甚至会成为选择施工方法的决定性因素。,总之，如何正确选择施工方法，应根据设计文件、施工调研情况、地质围岩级别、结合隧道长度、断面大小、纵坡情况、衬砌方法、工期要求、装备水平、队伍素质等综合因素决定。但必须符合快速、平安、质量及环境的要求，到达躲避风险，加快施工进度与节约投资的目的。,11,12,1,、全断面法,全断面开挖法是按设计断面将整个隧道开挖断面一次钻孔，一次爆破成型、一次初期支护到位的隧道开挖方法。主要适用于非浅埋,级硬岩地层。浅埋段、偏压段和洞口段不宜采用。如确实地质条件较好，也可采取先开挖小导坑，然后再扩大的施工方法，这对保持围岩稳定是有利的。,三、隧道常用施工方法适用情况及本卷须知,13,该法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，钻爆施工效率较高，可采用深眼爆破，提高施工速度，且工序少、便于施工组织和管理，较分部开挖法减少了对围岩的振动次数。但由于开挖面积较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大，深孔爆破用药量大，引起震动大，因此要求进行精心的钻爆设计和严格控制爆破作业。,14,采用下导洞超前大断面法，利用凿岩台车开挖，导洞尺寸应满足装碴运输要求，超前长度以不超过,10m,为宜，除找顶外不须用任何支护，后部紧跟多功能风钻台架，其优点为：,(1),可以超前预报；,(2),爆破减振,30,，炸药比全断而爆破减少,5,10,；,(3),扩大爆破，炮眼利用率为,100,，所以提高开挖速度,2,3,倍：,(4),炮眼半孔保仃率,80,，线形超挖,10cm,；,(5),爆破碴堆、碴块均匀、集中，便于快速出碴；,(6),纵向爆破冲击波小，对后部工序影响小。在朔黄线寺铺尖隧道获得成功，并取得较好效益。,15,施工要点:,配备钻孔台车或多功能台架及高效率装运机械设备，缩短循环作业时间，合理采用平行交叉作业工序，提高施工进度。,利用深孔爆破增加循环进尺，控制周边眼间距及角度改善光面爆破效果，减少超欠挖。,及时施做初期支护，围岩条件变化时及时调整施工方法。,有条件时采用导洞超前的开挖方法，合理组织施工保证隧道施工平安。,二次衬砌及时施作，级围岩距掌子面距离200m，级围岩90m。,16,2,、台阶法,台阶法施工是将隧道结构断面分成两个或几个局部，即分成上下两个断面或几个断面分部进行开挖的隧道开挖方法。该法适用于铁路双线隧道、级围岩，单线隧道级围岩亦可采用，但支护条件应予以加强。,该法具体可分为正台阶法、三台阶临时仰拱法、环形开挖预留核心土开挖法等。,17,该施工方法的优点是对地质变化的适应性较强，工序转换较容易，并能较早地使初期支护闭合，有利于控制沉降。台阶长度一般应控制在,11.5,倍洞径，为及早使初期支护封闭成环，也可适当缩短台阶长度，当围岩较稳定，短台阶能保持时，台阶长度亦可适当缩短至,35m,，上下台阶同时钻眼爆破，以起到加快施工进度，减少设备配置的目的。,台阶长度的设置应有利于施工操作和机械设备效率的发挥，同时应利于支护及早封闭成环，一般控制在一倍洞径以内。台阶法施工的循环进尺，要根据开挖跨度和围岩类别、自稳时间严格控制，并与初期支护钢架设计间距相对应。每次以架立,1,2,榀钢架为宜。,18,台阶上部开挖视围岩自稳条件，可采用一次开挖成形和环形导坑预留核心土开挖法。当围岩自稳性很差时，必须采用小导管或锚杆,(,注浆,),等超前支护措施；土质隧道还可采用人工预切槽，槽内嵌设钢架，喷混凝土预支护后再开挖的方法。,下部断面,(,中、下层台阶,),是开挖作业的重要环节。近年来，在下部开挖中，因方法欠妥，作业不慎引起初期支护失稳造成的重大坍方事故已有多起，必须引起高度重视。在开挖顺序上，宜采用先挖侧槽、左右错开向前推进的做法，不宜采用拉中槽挖马口的方法。侧槽开挖长度，靠近边墙范围应采用风钻、风镐手工开挖，人工清壁扒碴，严禁使用重型机械开挖和装碴，以免对围岩过大扰动、破坏围岩和初期支护系统的整体稳定性。,19,施工要点:,根据围岩条件合理确定台阶长度和台阶数量，台阶长度一般为35m，台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工机械设备情况确定，上台阶高度宜为2.5m。,上台阶施作钢拱架时，采用扩大拱脚和锁脚锚杆等措施，控制围岩和初期支护变形，必要时施作临时仰拱。,下台阶在上台阶喷射混凝土到达设计强度70%以上时开挖，当岩体不稳定时需缩短进尺，必要时下台阶分左、右两部错开开挖，并及时施做初期支护和仰拱。,施工中应解决好上下台阶的施工干扰问题，下部施工应减少对上部围岩、支护的扰动。,下台阶施工时要保证初支钢架整体顺接平直，螺栓连接牢靠。,仰拱及填充超前二次衬砌且分别全幅浇筑，仰拱距掌子面距离：级围岩90m，级围