隧道施工方法.ppt

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1、本章主要内容：本章主要内容：1 1 隧道施工概述隧道施工概述2 2 新奥法新奥法4 4 明挖法明挖法5 5 盖挖法盖挖法6 6 盾构法盾构法8 8 沉管法沉管法9 9 顶进法顶进法10 10 浅埋暗挖法浅埋暗挖法12 12 辅助施工方法辅助施工方法预支护控制预支护控制3 3 洞口段及明洞施工方法洞口段及明洞施工方法11 11 特殊地段施工方法特殊地段施工方法13 13 隧道施工辅助导坑及辅助作业隧道施工辅助导坑及辅助作业第六章第六章 隧道施工隧道施工7 7 掘进机法掘进机法12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护隧道施工常用的辅助稳定措施隧道施工常用的辅助稳定措施超前锚杆超前锚杆管棚管棚超前小

2、导管注浆超前小导管注浆超前深孔帷幕注浆超前深孔帷幕注浆旋喷预支护旋喷预支护机械预切槽机械预切槽一、隧道施工常用的辅助稳定措施一、隧道施工常用的辅助稳定措施12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护留核心土支挡开挖面留核心土支挡开挖面喷混凝土封闭开挖面喷混凝土封闭开挖面短管棚短管棚长管棚长管棚插板插板超前小导管注浆超前小导管注浆超前深孔帷幕注浆超前深孔帷幕注浆稳定工作面稳定工作面超前锚杆锚固前方围岩超前锚杆锚固前方围岩临时仰拱封底临时仰拱封底管棚超前支护管棚超前支护注浆加固围岩和堵水注浆加固围岩和堵水超前预支护超前预支护隧道开挖之前，在掌子面前方地层设置一个像拱壳的连续隧道开挖之前，在掌子面前方地

3、层设置一个像拱壳的连续体，既加固掌子面前方地层，又保持自然地层特性，保证掌子面及地层稳体，既加固掌子面前方地层，又保持自然地层特性，保证掌子面及地层稳定，减少地表沉降量定，减少地表沉降量用于用于破碎或松散破碎或松散地层、自稳能力地层、自稳能力差差的地层的地层预预支支护护措措施施12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护二、超前锚杆二、超前锚杆1.1.构造组成构造组成沿开挖轮廓线，以外插角沿开挖轮廓线，以外插角向前方安装锚杆向前方安装锚杆形成预锚固形成预锚固在围岩锚固圈保护下开挖在围岩锚固圈保护下开挖2.2.性能特点及适用条件性能特点及适用条件特点：柔性较大，整体刚度较小特点：柔性较大，整体刚度较

4、小适用条件：地下水较少的软弱围岩适用条件：地下水较少的软弱围岩3.3.设计及施工要点设计及施工要点超前长度：循环进尺的超前长度：循环进尺的35倍，宜倍，宜35m环向间距：环向间距：35m外插角：外插角：1030度度搭接长度：超前长度的搭接长度：超前长度的40%60%超前锚杆超前锚杆表表 超前锚杆超前锚杆( (或小钢管或小钢管) )设计参数设计参数围岩级别围岩级别 锚杆直径锚杆直径 (mm)(mm) 小钢管直径小钢管直径 (mm)(mm)锚杆长度锚杆长度 (m)(m)环向间距环向间距 (cm)(cm)外插角外插角 锚杆锚杆 小钢管小钢管 20202525 32323 35 5 30305050

5、5 51010 5 51010 18182222 40406060 注：外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角；注：外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角； 锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑；锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑； 中空锚杆目前的最小直径为中空锚杆目前的最小直径为25mm25mm。 12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护二、超前锚杆二、超前锚杆二、超前锚杆二、超前锚杆12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护超前锚杆12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护三、管棚三、管棚1.1.构造组成构造组成利用钢拱架，沿开挖轮廓线，以较小外插角向前方

6、打入钢利用钢拱架，沿开挖轮廓线，以较小外插角向前方打入钢管或钢插板管或钢插板形成棚架，对前方围岩进行预支护形成棚架，对前方围岩进行预支护在管棚预支护保护下开挖在管棚预支护保护下开挖12 隧道施工预支护隧道施工预支护三、管棚三、管棚人行通道管棚预支护人行通道管棚预支护12 隧道施工预支护隧道施工预支护三、管棚三、管棚1.构造组成构造组成12 隧道施工预支护隧道施工预支护三、管棚三、管棚2.性能特点及适用条件性能特点及适用条件特点：特点：整体刚度大，对围岩变形限制能力较强整体刚度大，对围岩变形限制能力较强能提前承受早期围岩压力能提前承受早期围岩压力适用条件：适用条件：围岩压力来得快、来得大围岩压力

7、来得快、来得大对围岩变形及地表沉降要求严格对围岩变形及地表沉降要求严格洞口围岩软弱破碎洞口围岩软弱破碎3.设计及施工要点设计及施工要点工艺：设置管棚基底水平钻孔压（打）入钢管开挖工艺：设置管棚基底水平钻孔压（打）入钢管开挖长度：不宜小于长度：不宜小于10m，一般为，一般为1045m管径：管径：70180mm，孔径比管径大，孔径比管径大2030mm环向间距：环向间距：0.20.8m；外插角：；外插角：12度度纵向搭接长度：不小于纵向搭接长度：不小于1.5m钢拱架：工字钢或钢格栅钢拱架：工字钢或钢格栅钻孔平面误差：不大于钻孔平面误差：不大于15cm，角度误差：不大于，角度误差：不大于0.5度度钢管

8、不得侵入开挖轮廓线钢管不得侵入开挖轮廓线用用46m的管节逐段接长，连接头用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不小于的管节逐段接长，连接头用厚壁管箍，上满丝扣，丝扣长度不小于15cm12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护三、管棚三、管棚3.3.设计及施工要点设计及施工要点12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护管棚配置和形状管棚配置和形状三、管棚三、管棚12 隧道施工预支护隧道施工预支护四、超前小导管注浆四、超前小导管注浆1.概念及构造组成概念及构造组成u开挖前用开挖前用510cm厚喷混凝土将开挖面和厚喷混凝土将开挖面和5m范围内隧道封闭范围内隧道封闭u然后沿隧道周边打入带孔的纵向小导管然后沿隧道周

9、边打入带孔的纵向小导管u由上而下向小导管内压浆，渗透到地层中由上而下向小导管内压浆，渗透到地层中u浆液硬化后，在隧道周围形成一个加固圈浆液硬化后，在隧道周围形成一个加固圈u在此加固圈防护下安全开挖。在此加固圈防护下安全开挖。12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护3.3.布置及安装布置及安装四、超前小导管注浆四、超前小导管注浆u小导管：小导管：32mm的焊接钢管或的焊接钢管或 40mm的无缝钢管的无缝钢管u长度：长度：36m，前端尖锥，前端尖锥u前端管壁每隔前端管壁每隔1020cm交错钻眼，眼孔直径交错钻眼，眼孔直径68mmu钻孔直径：比管径大钻孔直径：比管径大20mm以上以上u环向间距：一般

10、环向间距：一般2050cmu外插角：外插角：1030度，一般度，一般15度度u小导管应外露一定长度，以连接注浆管，并用塑胶泥封堵导管周围孔隙小导管应外露一定长度，以连接注浆管，并用塑胶泥封堵导管周围孔隙u极破碎或处理塌方、地下水丰富的软弱地层、大断面等可用双排管极破碎或处理塌方、地下水丰富的软弱地层、大断面等可用双排管2.2.性能特点及适用条件性能特点及适用条件u加固和堵水加固和堵水u适用于一般软弱破碎围岩和地下水适用于一般软弱破碎围岩和地下水丰富的软弱破碎围岩丰富的软弱破碎围岩12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护四、超前小导管注浆四、超前小导管注浆4.4.注浆材料注浆材料（1）种类及适用

11、条件）种类及适用条件u断层破碎带及砂卵石地层，裂隙宽度断层破碎带及砂卵石地层，裂隙宽度(或粒径或粒径)大于大于1mm或渗透系数大于或渗透系数大于510-4m/s时：应采用来源广价格便宜的注浆材料。时：应采用来源广价格便宜的注浆材料。 一般无水松散地层：优选单液水泥浆一般无水松散地层：优选单液水泥浆 无水强渗透地层：优选水泥无水强渗透地层：优选水泥-水玻璃双液浆水玻璃双液浆u断层带，裂隙宽度断层带，裂隙宽度(或粒径或粒径)大于大于1mm或渗透系数大于或渗透系数大于110-4m/s时，应时，应优选水玻璃类或木胺类浆液。优选水玻璃类或木胺类浆液。u细、粉砂层、细小裂隙岩层及断层弱透水地层：选渗透性好

12、、低毒及遇细、粉砂层、细小裂隙岩层及断层弱透水地层：选渗透性好、低毒及遇水膨胀的化学浆液，如聚氨酯类或超细水泥类。水膨胀的化学浆液，如聚氨酯类或超细水泥类。u不透水粘土地层：选水泥浆、水泥不透水粘土地层：选水泥浆、水泥-水玻璃双液浆，用高压劈裂注浆。水玻璃双液浆，用高压劈裂注浆。12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护四、超前小导管注浆四、超前小导管注浆4.4.注浆材料注浆材料（2）注浆材料配比）注浆材料配比u水泥浆：水灰比水泥浆：水灰比0.5:11.1，需缩短凝结时间时加入速凝剂，需缩短凝结时间时加入速凝剂u水泥水泥-水玻璃：水泥浆水灰比水玻璃：水泥浆水灰比0.5:11:1，水玻璃浓度，水玻

13、璃浓度25400Be，水泥与水玻璃体，水泥与水玻璃体积比：积比：1:11:0.3（3）注浆要求）注浆要求u注浆设备良好，工作压力满足压力要求，并进行现场试运转。注浆设备良好，工作压力满足压力要求，并进行现场试运转。u注浆压力：一般注浆压力：一般0.51.0MPa。u要求单管注浆扩散到管周要求单管注浆扩散到管周0.51.0m的半径范围。的半径范围。u要控制注浆量。要控制注浆量。u注浆效果检查：钻孔检查或超声波探测。注浆效果检查：钻孔检查或超声波探测。u注浆后开挖时间：水泥注浆后开挖时间：水泥-水玻璃浆水玻璃浆4h，水泥浆，水泥浆8h。u开挖长度应保留一定长度的止浆墙。开挖长度应保留一定长度的止浆

14、墙。四、超前小导管注浆四、超前小导管注浆小导管小导管钢拱架钢拱架 12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护四、超前小导管注浆四、超前小导管注浆小导管五、超前深孔帷幕注浆五、超前深孔帷幕注浆( (预注浆加固围岩预注浆加固围岩) )1.1.概念概念 在掌子面前方的围岩中在掌子面前方的围岩中注浆注浆，提高地层强度和稳定性，降，提高地层强度和稳定性，降低渗透性，形成较大范围低渗透性，形成较大范围筒状封闭加固区筒状封闭加固区，在其范围内进行开，在其范围内进行开挖作业。挖作业。2.2.注浆机理及适用条件注浆机理及适用条件注浆机理分为二种：注浆机理分为二种： 第一种：

15、包括第一种：包括“浸透浸透”注浆、注浆、“裂缝裂缝”注浆和注浆和“空穴空穴”注浆注浆。 适用于破碎岩体、砂卵石地层、中、细粉砂层等适用于破碎岩体、砂卵石地层、中、细粉砂层等 第二种：第二种：“劈裂劈裂”注浆注浆 适用于粘性土地层，先劈裂再充填，起挤压加固作用适用于粘性土地层，先劈裂再充填，起挤压加固作用12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护五、超前深孔帷幕注浆五、超前深孔帷幕注浆2.2.注浆机理及适用条件注浆机理及适用条件12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护五、超前深孔帷幕注浆五、超前深孔帷幕注浆( (预注浆加固围岩预注浆加固围岩) )工作面预注浆

16、工作面预注浆广州地铁地表深广州地铁地表深孔分段注浆技术孔分段注浆技术12 12 隧道施工预支护隧道施工预支护五、超前深孔帷幕注浆五、超前深孔帷幕注浆( (预注浆加固围岩预注浆加固围岩) )五、超前深孔帷幕注浆五、超前深孔帷幕注浆3.3.注浆方式注浆方式用预注浆加固围岩的三种方式：用预注浆加固围岩的三种方式： u在开挖工作面上打超前长导管注浆在开挖工作面上打超前长导管注浆( (图图6-92a)6-92a)；u从地表向隧道所在区域打幅射状或平行状钻孔注浆从地表向隧道所在区域打幅射状或平行状钻孔注浆( (图图6-92b)6-92b)适用于适用于浅埋隧道；浅埋隧道；u设置平行导坑，然后由平行导坑向正洞所在区域钻孔注浆（图设置平行导坑，然后由平行导坑向正洞所在区域钻孔注浆（图6-6-92c92c），适用于上述二种都有困难，经技术经济比选后选用。），适用于上述二种都有困难，经技术经济比选后选用。4.4.注浆孔距和加固范围注浆孔距和加固范围确定注浆孔距的理论公式很多，根据实践经验最大取确定注浆孔距的理论公式很多，根据实践经验最大取1.5m1.5m。 为了确定加固范围，即确定围岩塑性破坏区的大小，可以