矿山法施工介绍

地铁矿山法施工技术地铁矿山法施工技术1.矿山法基本概念矿山法基本概念2.矿山法施工方法介绍矿山法施工方法介绍3.矿山法施工主要工序矿山法施工主要工序4.矿山法施工监测矿山法施工监测 5.矿山法施工常见质量通病案例与对策矿山法施工常见质量通病案例与对策内容内容1.矿山法基本概念明挖法明挖法暗挖法暗挖法盾构法盾构法地下工程地下工程施工方法施工方法 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。传统矿山法传统矿山法 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。浅埋矿山法浅埋矿山法暗挖法分类2.矿山法施工方法介绍全断面法全断面法1台阶法台阶法2CD法、法、CRD法法3侧壁导坑法侧壁导坑法4中洞法中洞法5柱洞法柱洞法7桩桩洞洞法法8侧洞法侧洞法6锚杆格栅喷砼初期支护初期支护3.矿山法施工主要工序人工机械爆破开挖开挖防水板止水带注 浆防水防水钢 筋混凝土二次衬砌二次衬砌开始完成适用范围适用范围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、机开挖法人、机开挖法3.1.开挖钻爆法钻爆法光面爆破光面爆破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微震爆破法开挖方法分类开挖方法分类微震爆破控制控制目的控制目的u 减小爆破震动对周边建筑的影响u 施工沉降控制在允许范围内u 杜绝坍塌事故控制标准控制标准u最大爆破振速控制在u 1.5cm/s以内，深圳市规定最大爆破振速控制在1cm/s以内。u沉降控制2.5cm以内 或更小控制措施控制措施u缩短每循环进尺，一般0.51.5米u选用震动烈度小的炸药u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）u关键部位采用静态爆破或人工开挖/3max3KvRQ3.2.初期支护 支护结构类型支护结构类型u 浅埋矿山法，限制围岩变形u 型钢或钢筋格栅，喷砼厚，初支刚性大刚性支护结构刚性支护结构u 新奥法隧道，允许围岩变形u 钢筋格栅或钢筋网，喷砼薄，初支刚度小柔性支护结构柔性支护结构u 高地应力隧道，围岩变形大u 先柔后刚，适用于塑性流变地层复合式支护结构复合式支护结构初期支护主要工序超前锚杆超前小导管大管棚超前支护超前支护地表旋喷、注浆洞内水平加固预加固预加固钢筋锚杆锚管中空锚杆锚杆锚杆干喷砼湿喷砼喷混凝土喷混凝土钢筋格栅型钢格栅格栅格栅开始完成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 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，地铁无类似情况钢筋格栅钢筋格栅型钢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、方便优点优点缺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）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3.3.防水工程 防水体系分类防水体系分类u 二衬防水混凝土、防水层等形成防水体系u 防水层背后排水盲管、侧沟形成排水体系u 解决水压问题u 解决冻土地区冻融问题防、排水体系防、排水体系u 初支防水+防水层+二衬防水形成复合防、堵水体系u 解决地表失水沉降问题u 减少或避免人工排水u 适用于城市地下工程防、堵水体系防、堵水体系复合式防水体系初支防水初支防水 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防水卷材特性是否推荐 使用-20-35-35-15低温弯折 151416断裂拉伸强度Mpa8150500550扯断伸长率%40PVC材料名称材料名称SBSECBEVA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基面处理焊接质量焊接质量 尽量采用机 械焊接充气检验有富余量有富余量 防水板铺设 不宜紧绷成品保护成品保护 钢筋加工期 间保护 混凝土灌注 期间保护潮湿、有水情况潮湿、有水情况下焊接质量也能下焊接质量也能保证，隧道施工保证，隧道施工最为适用最为适用优先推荐使用优先推荐使用无水情况下焊接无水情况下焊接质量有保证质量有保证无水情况下推荐无水情况下推荐使用使用灵活，适用于特灵活，适用于特殊部位殊部位焊接质量难于保焊接质量难于保证证尽量少使用尽量少使用防水板焊接设备手工焊机手工焊机直热式爬焊机直热式爬焊机风热式爬焊机风热式爬焊机施工缝防水钢板止水带钢板止水带背贴式止水带背贴式止水带遇水膨胀止水条遇水膨胀止水条沉降缝防水卷材防水卷材防水喷涂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、省时不留空隙优点优点缺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主要监测内容主要监测内容4.矿山法施工监测1.地表监测地表监测2.初支变形监测初支变形监测3.压力应力监测压力应力监测4.围岩内位移监测围岩内位移监测5.爆破震速监测爆破震速监测监测目的新奥法新奥法浅埋矿山法浅埋矿山法判断结构、判断结构、围岩安全性围岩安全性监控变化监控变化情况情况防止防止突发事件突发事件判断结构、判断结构、围岩安全性围岩安全性监控变化监控变化情况防止情况防止突发事件突发事件预测预测最终变形最终变形选择选择二衬时机二衬时机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.测斜管监测仪器监测仪器测点布置测点布置监测项目监测项目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监测项目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监测目的4.4.围岩内位移监测土体多点位移计监测仪器监测仪器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监测目的爆破震速监测仪监测仪器监测仪器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监测目的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 问题描述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 问题描述问题描述初期支护与围岩之间有空隙 产生原因产生原因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5.3.钢筋保护层问题 解决对策解决对策1、内侧、外侧均有垫块2、每环衬砌有一环钢筋精确定位 问题描述问题描述钢筋保护层不足或过大 问题危害问题危害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 产生原因产生原因1、钢筋定位不准2、欠挖或超挖5.4.防水层焊接问题 解决对策解决对策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 产生原因产生原因1、焊接设备选择不当2、焊接工人经验不足 问题描述问题描述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5.6.注浆填充、堵水问题 解决对策解决对策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 产生原因产生原因1、注浆量不足2、注浆材料、方法不当