地下工程施工(隧道基本施工方法)..ppt

《地下工程施工(隧道基本施工方法)..ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地下工程施工(隧道基本施工方法)..ppt（41页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、隧道基本施工方法隧道基本施工方法 概述概述不挖开地面，采用矿山法、机械法、化学等方法修不挖开地面，采用矿山法、机械法、化学等方法修筑地下建筑物的方法，称为地下工程暗挖法。筑地下建筑物的方法，称为地下工程暗挖法。一般使用在山岭的公路、铁路隧道、城市地下铁道一般使用在山岭的公路、铁路隧道、城市地下铁道等的修建中。等的修建中。主要方法的分类见下框图。主要方法的分类见下框图。隧道基本施工方法全断面开挖上下导坑法分部开挖法掘进机（TBM)盾构法气压平衡土压破坏泥水平衡暗挖法矿山法（钻爆法）机械法隧道基本施工方法 一、新奥法一、新奥法（ NATM） 新奥法即奥地利隧道施工法新奥法即奥地利隧道施工法(New

2、 Austrian Tunnelling Method) 奥地利隧道工程师腊布希维兹首先提出的。奥地利隧道工程师腊布希维兹首先提出的。 以控制爆破（光面、预裂爆破等）为开挖方法；以喷射以控制爆破（光面、预裂爆破等）为开挖方法；以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变混凝土和锚杆作为主要支护手段，通过监测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工的一种隧道施工法。其形，动态修正设计参数和变动施工的一种隧道施工法。其核心内容是充分发挥围岩的自承能力。围岩是承载的主体，核心内容是充分发挥围岩的自承能力。围岩是承载的主体，结构是安全贮备。结构是安全贮备。 新奥法与传统矿山法技术相比，不

3、仅是手段上的不同，新奥法与传统矿山法技术相比，不仅是手段上的不同，更重要是工程概念不同，是人们对地下工程问题的进一步更重要是工程概念不同，是人们对地下工程问题的进一步认识和理解。新奥法技术的应用和发展，导致隧道及地下认识和理解。新奥法技术的应用和发展，导致隧道及地下工程理论步入到现代理论的新领域。工程理论步入到现代理论的新领域。 即设计理论即设计理论施工方法施工方法结构结构(体系体系)工作状态工作状态(结果结果)的的一致性。因此，新奥法作为一种施工方法，已在世界范围一致性。因此，新奥法作为一种施工方法，已在世界范围内得到了广泛的应用。本节将重点介绍山岭隧道新奥法施内得到了广泛的应用。本节将重点

4、介绍山岭隧道新奥法施工中的开挖等内容。工中的开挖等内容。隧道基本施工方法1、新奥法与矿山法施工比较、新奥法与矿山法施工比较新奥法支护工作状态矿山法支护工作状态隧道基本施工方法 传统支护与新奥法围岩表面的应力状态比较传统支护与新奥法围岩表面的应力状态比较 传统支护由于不能及时地向围岩提供径向抗力，围岩松动，表现为传统支护由于不能及时地向围岩提供径向抗力，围岩松动，表现为摩尔圆与破坏包络线相切。摩尔圆与破坏包络线相切。c、值下降，包络线位置下移与摩尔圆相交，值下降，包络线位置下移与摩尔圆相交，造成岩体破坏，形成松动围压。造成岩体破坏，形成松动围压。 新奥法施工，由于喷混凝土渗入岩体裂隙，起了加固作

5、用，提高了新奥法施工，由于喷混凝土渗入岩体裂隙，起了加固作用，提高了岩体的岩体的c、值，使包络线上移，连续喷射层对围岩表面作用有封护抗力值，使包络线上移，连续喷射层对围岩表面作用有封护抗力Pi，使岩体的稳定性得到保证。，使岩体的稳定性得到保证。隧道基本施工方法2、隧道施工的力学过程、隧道施工的力学过程隧道基本施工方法3、隧道施工力学过程的研究、隧道施工力学过程的研究（1）地质工程体的研究）地质工程体的研究 地质工程体，即指洞室的地质环境。包括：地质体形成；初始应力场；地质工程体，即指洞室的地质环境。包括：地质体形成；初始应力场；地质体的物理、力学、构造和时间特性及其分类等。科学地认识地质环境地

6、质体的物理、力学、构造和时间特性及其分类等。科学地认识地质环境是对地下结构体系的正确设计和施工的前提。是对地下结构体系的正确设计和施工的前提。（2）坑道开挖后围岩力学动态和过程）坑道开挖后围岩力学动态和过程 坑道开挖前围岩是处在初始应力的平衡状态中，当开挖洞室后破坏了这种坑道开挖前围岩是处在初始应力的平衡状态中，当开挖洞室后破坏了这种平衡状态，出现了应力重新分布、构造应力的释放（如岩爆平衡状态，出现了应力重新分布、构造应力的释放（如岩爆等）、坑等）、坑道周围岩体的性质变化、坑道断面的收敛、甚至坑道崩塌等各种物理现象。道周围岩体的性质变化、坑道断面的收敛、甚至坑道崩塌等各种物理现象。了解和认识从

7、毛洞的形成到其破坏的全过程，有助于充分有效地发挥岩体了解和认识从毛洞的形成到其破坏的全过程，有助于充分有效地发挥岩体这这支护体系的重要组成部分，在整个支护体系中的作用。支护体系的重要组成部分，在整个支护体系中的作用。（3）坑道支护体系的评价）坑道支护体系的评价 一个完整的支护体系是由周围岩体和支护结构组成的因此，支护体系的一个完整的支护体系是由周围岩体和支护结构组成的因此，支护体系的设计必须包括对周围岩体支护效应及支护结构效应的评定。而解决后者的设计必须包括对周围岩体支护效应及支护结构效应的评定。而解决后者的关键是正确认识和了解各类支护结构（模筑混凝土衬砌、喷混凝土支护、关键是正确认识和了解各

8、类支护结构（模筑混凝土衬砌、喷混凝土支护、锚杆、钢支撑锚杆、钢支撑等）的构造及其支护效应，正确地确定支护结构与坑道围等）的构造及其支护效应，正确地确定支护结构与坑道围岩的接触状态及其相互作用机理，即建立两者的相互作用力学模式，与之岩的接触状态及其相互作用机理，即建立两者的相互作用力学模式，与之相适应的各种支护体系的设计方法。相适应的各种支护体系的设计方法。 隧道基本施工方法（4）时间对整个支护体系的影响及评价）时间对整个支护体系的影响及评价 各种材料（岩石、混凝土、金属材料等）的性质，其长期性各种材料（岩石、混凝土、金属材料等）的性质，其长期性质都与时间有关。构成坑道支护体系的岩体和结构材料也

9、必质都与时间有关。构成坑道支护体系的岩体和结构材料也必将受时间的影响，如支护结构参与工作的时间、围岩压力的将受时间的影响，如支护结构参与工作的时间、围岩压力的时间效应、岩体或混凝土徐变、流变对应力应变的影响等。时间效应、岩体或混凝土徐变、流变对应力应变的影响等。（5）施工和支护过程的力学评价）施工和支护过程的力学评价 洞室的形成是通过开挖和支护两个施工阶段完成的，因此，洞室的形成是通过开挖和支护两个施工阶段完成的，因此，施工及支护方法对整个坑道的稳定给予重要的影响。如开挖、施工及支护方法对整个坑道的稳定给予重要的影响。如开挖、爆破、支撑及支护等对坑道及结构的应力状态产生影响，因爆破、支撑及支护

10、等对坑道及结构的应力状态产生影响，因此施工技术的研究也是很重要。此施工技术的研究也是很重要。 隧道工程是经验性极强的学科，长期以来凭经验设计、施工。隧道工程是经验性极强的学科，长期以来凭经验设计、施工。大量、丰富的经验中有许多是符合科学的，这些有效的经验提大量、丰富的经验中有许多是符合科学的，这些有效的经验提高到理论上来认识和理解，是隧道施工力学的一个重要任务。高到理论上来认识和理解，是隧道施工力学的一个重要任务。 隧道基本施工方法4、隧道设计施工基本思路隧道设计施工基本思路隧道基本施工方法5、新奥法施工流程图新奥法施工流程图隧道基本施工方法6、新奥法施工的基本原则、新奥法施工的基本原则 基本

11、原则可以归纳为基本原则可以归纳为“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”少扰动：隧道开挖时，尽量减少对围岩的扰动次数、强度、少扰动：隧道开挖时，尽量减少对围岩的扰动次数、强度、范围和持续时间。能用机械开挖的就不用钻爆法；采用范围和持续时间。能用机械开挖的就不用钻爆法；采用钻爆法时，严格控制爆破；采用大断面开挖；根据围岩钻爆法时，严格控制爆破；采用大断面开挖；根据围岩类别、开挖方法、支护条件选择合理的掘进进尺；自稳类别、开挖方法、支护条件选择合理的掘进进尺；自稳性差的围岩，掘进进尺应短；支护要紧跟开挖面，缩短性差的围岩，掘进进尺应短；支护要紧跟开挖面，缩短围岩应力松弛时间

12、。围岩应力松弛时间。隧道基本施工方法早喷锚，开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩变形进早喷锚，开挖后及时施作初期锚喷支护，使围岩变形进入受控制状态。一方面是使围岩不致因变形过度而产入受控制状态。一方面是使围岩不致因变形过度而产生坍塌失稳；另一方面是使围岩变形适度发展，以充生坍塌失稳；另一方面是使围岩变形适度发展，以充分发挥围岩的自承能力。分发挥围岩的自承能力。 勤量测，以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评勤量测，以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩价围岩(或围岩加支护或围岩加支护)的稳定状态或动态发展趋势，以的稳定状态或动态发展趋势，以便及时调接支护形式、开挖方法。量测是现代隧道及

13、便及时调接支护形式、开挖方法。量测是现代隧道及地下工程理论的重要标志之一，也是掌捏围岩动态变地下工程理论的重要标志之一，也是掌捏围岩动态变化过程的手段和进行工程设计、施工的依据。化过程的手段和进行工程设计、施工的依据。紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免紧封闭，一方面是指采取喷射混凝土等防护措施，避免围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减，另一方围岩因长时间暴露而致强度和稳定性的衰减，另一方面更为重要的是指要适时对围岩施作封闭形支护，这面更为重要的是指要适时对围岩施作封闭形支护，这样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和样做不仅可以及时阻止围岩变形，而且可以使支护和围岩能进入

14、良好的共同工作状态。围岩能进入良好的共同工作状态。隧道基本施工方法7、新奥法的优点、新奥法的优点（1）支护有效及时，避免松弛压力发生；）支护有效及时，避免松弛压力发生；（2）几乎保持住遗留岩体的强度；理想地适应遇到的岩体；）几乎保持住遗留岩体的强度；理想地适应遇到的岩体；（3）采用量测控制支护过程，使隧道上建筑变形和下沉极小；）采用量测控制支护过程，使隧道上建筑变形和下沉极小；（4）施工支护同时是永久支护的一部分；）施工支护同时是永久支护的一部分；（5）喷层厚度小，节省开挖工作量并减小了隧道的开挖跨度；）喷层厚度小，节省开挖工作量并减小了隧道的开挖跨度；（6）在）在23m很小的埋深条件下也是可

15、以应用的；很小的埋深条件下也是可以应用的；（7）在稳定性较差的岩体中，能进行迅速的掘进；）在稳定性较差的岩体中，能进行迅速的掘进；（8）较经济，安全。）较经济，安全。隧道基本施工方法8、新奥法的缺点、新奥法的缺点（1）良好的施工组织和管理，熟练的技术和量测人员；）良好的施工组织和管理，熟练的技术和量测人员；（2）开挖中暴露出的地质，会立刻改变其状态。要求施）开挖中暴露出的地质，会立刻改变其状态。要求施工地质人员天天亲临开挖面，以便发现问题；工地质人员天天亲临开挖面，以便发现问题；（3）用以控制施工过程的量测，常常会给施工作业带来）用以控制施工过程的量测，常常会给施工作业带来干扰或者不能及时提供

16、量测信息；干扰或者不能及时提供量测信息；（4）干喷带来的粉尘应加强防护。湿喷虽可避免此缺点，）干喷带来的粉尘应加强防护。湿喷虽可避免此缺点，但在同样条件下，它不如干喷那样有效地支护岩体。但在同样条件下，它不如干喷那样有效地支护岩体。隧道基本施工方法9、新奥法的适用范围、新奥法的适用范围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 弱胶结的砂和砾石以及不稳定的砾岩；弱胶结的砂和砾石以及不稳定的砾岩；n 强风化的岩石；强风化的岩石；n 刚塑性的粘土泥灰岩和泥灰岩；刚塑性的粘土泥灰岩和泥灰岩；n 坚硬粘土，也有带坚硬夹层的；坚硬粘土，也有带坚硬夹层的；n 微裂隙的，但粘土很少的岩体；微裂隙的，但粘土很少的岩体；n 在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变的坚硬的在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变的坚硬的岩石。岩石。隧道基本施工方法10、新奥法使用的注意点、新奥法使用的注意点 在下述情况时应用新奥法必须与一些辅助方法相配合在下述情况时应用新奥法必须与一些辅助方法相配合： 有强烈地压显现的岩体；有强烈地压显现的岩体； 膨胀性岩体（要与仰拱和底部锚杆相配合）；膨胀性岩体（要与仰拱和