客運(yùn)專(zhuān)線隧道的設(shè)計(jì)與施工（PPT,144頁(yè)）PPT

1、客運(yùn)專(zhuān)線隧道的設(shè)計(jì)與施工,一、我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線隧道的概況 二、客運(yùn)專(zhuān)線隧道的特點(diǎn) 三、客運(yùn)專(zhuān)線隧道的設(shè)計(jì) 四、客運(yùn)專(zhuān)線的施工 五、客運(yùn)專(zhuān)線隧道施工機(jī)械配套 六、典型工程實(shí)例,主要內(nèi)容,一、我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線隧道的概況,根據(jù)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃： 到2020年全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到10萬(wàn)公里，其中客運(yùn)專(zhuān)線營(yíng)業(yè)里程12000公里。 包括： 新建客運(yùn)專(zhuān)線10000公里； 新建城際客運(yùn)系統(tǒng)2000公里。,第一節(jié) 客運(yùn)專(zhuān)線設(shè)計(jì)施工概況,四縱四橫客運(yùn)專(zhuān)線,四縱： 北京-沈陽(yáng)-哈爾濱 （含京秦沈快速客運(yùn)通道700km; 天津-秦皇島，哈爾濱-大連1160km) 北京-上海 1300km 北京-廣州-深圳 223

2、0km 杭州-寧波-深圳 1600km,四縱四橫客運(yùn)專(zhuān)線,四橫： 青島-石家莊-太原 770km 徐州-鄭州-蘭州 1400km 南京-武漢-重慶-成都 1900km 杭州-南昌-長(zhǎng)沙 880km 城際系統(tǒng)：京津、寧滬杭、廣深、廣珠等 城際客運(yùn)系統(tǒng)2000km,截至目前國(guó)家已批復(fù)的客運(yùn)專(zhuān)線項(xiàng)目,武廣客專(zhuān):已批復(fù)可研967km,投資690億（不含兩端樞紐） 鄭西客專(zhuān)：已批復(fù)可研454km,投資342億 溫福：已批復(fù)可研312km,投資174.8億。 福廈：已批復(fù)項(xiàng)目建議書(shū)276km，投資約135億。 石太客專(zhuān)：已批復(fù)可研205km,投資128.5億。 合寧、合武：已批復(fù)可研166+357km,投

3、資40+168億 京津：已批復(fù)可研115km,投資112億 廣珠：已批項(xiàng)目建議書(shū)131km，約182億。 以上投資約2000億元，計(jì)劃2020年前,投資20000億元,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線隧道的修建數(shù)量將超過(guò)1000km。 武廣客運(yùn)專(zhuān)線 165km 甬溫福廈 280km 京滬高速 15km 石太客專(zhuān) 76km 鄭州西安客專(zhuān) 74km 武漢合肥 80km 武漢成都 300km,客運(yùn)專(zhuān)線隧道的數(shù)量,客運(yùn)專(zhuān)線隧道的分類(lèi),二、客運(yùn)專(zhuān)線隧道的特點(diǎn),空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng) 可靠性和結(jié)構(gòu)耐久性要求高 更加重視對(duì)環(huán)境的影響 防災(zāi)救援要求高,空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng),隧道微氣壓波的發(fā)生,高速列車(chē)在隧道內(nèi)運(yùn)行引起的問(wèn)題,1.

4、 由于瞬變壓力造成旅客及乘務(wù)人員耳膜不適，舒適度降低，并對(duì)鐵路員工和車(chē)輛產(chǎn)生危害； 2. 高速列車(chē)進(jìn)入隧道時(shí)，會(huì)在隧道出口產(chǎn)生微氣壓波，發(fā)出轟鳴聲，使附近房屋門(mén)窗嗄啦嗄啦作響，引起擾民問(wèn)題； 3. 行車(chē)阻力增大，使運(yùn)營(yíng)能耗增大，并要求機(jī)車(chē)動(dòng)力增大；,高速列車(chē)在隧道內(nèi)運(yùn)行引起的問(wèn)題,4. 形成空氣動(dòng)力學(xué)噪聲（與車(chē)速的68次方成正比）； 5. 列車(chē)風(fēng)加劇，影響隧道維修養(yǎng)護(hù)人員的正常作業(yè)； 6. 列車(chē)克服阻力所作的功轉(zhuǎn)化為熱量，在洞內(nèi)積聚引起溫度升高等。 因此，在高速鐵路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從車(chē)輛及隧道兩方面采取措施，以減緩空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。,空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng),空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)的因素： 車(chē)輛的因素 隧道的因素 列車(chē)

5、速度 隧道橫斷面積 列車(chē)橫斷面積 隧道長(zhǎng)度 列車(chē)長(zhǎng)度 隧道道床類(lèi)型 列車(chē)頭部形狀 洞口結(jié)構(gòu),六、堵塞比的概念,從各國(guó)的實(shí)踐看，隧道橫斷面的決定主要是采用堵塞比，即采用列車(chē)橫斷面面積與隧道橫斷面面積的比值來(lái)決定。這里的隧道橫斷面積，通常指軌道面以上的斷面積。 下表列出了一些國(guó)家高速鐵路隧道采用的參數(shù)。,一些國(guó)家高速鐵路隧道的基本參數(shù),可靠性和耐久性,可靠性：結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在正常規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力，包括安全性、適用性和耐久性。當(dāng)以概率來(lái)度量時(shí)，成為結(jié)構(gòu)的可靠度。 耐久性：在使用過(guò)程中經(jīng)受（抵抗）各種破壞因素的作用（破壞力）而能保持其使用功能的能力。 耐久性設(shè)計(jì)：通過(guò)控制內(nèi)因即砼

6、材料、鋼筋性質(zhì)和周?chē)鸂顟B(tài)、砼施工使用過(guò)程、砼受力狀態(tài)，以滿足接觸環(huán)境作用下耐久性的要求。如50年或100年等,環(huán)境的影響,環(huán)境包括： 生態(tài)環(huán)境、自然環(huán)境和周邊人文環(huán)境 噪聲的影響-減振降噪： 輪軌噪聲、機(jī)械噪聲、弓網(wǎng)噪聲和空氣動(dòng)力學(xué)噪聲。,防災(zāi)救援問(wèn)題,影響列車(chē)安全運(yùn)行的因素： 突發(fā)性的：火災(zāi)、撞車(chē)、列車(chē)脫軌 經(jīng)常性的：隧道病害,三、客運(yùn)專(zhuān)線隧道的技術(shù)要求,建筑限界和隧道內(nèi)凈空面積 洞門(mén)型式及緩沖結(jié)構(gòu) 襯砌支護(hù)類(lèi)型和支護(hù)參數(shù) 防水和排水措施 環(huán)境保護(hù) 防災(zāi)救援方案,隧道有效內(nèi)凈空面積,隧道凈空面積的影響因素： 隧道建筑限界 線間距 應(yīng)預(yù)留的空間：安全空間、救援通道、工程技術(shù)作業(yè)空間、內(nèi)部配件空

7、間等 考慮空氣動(dòng)力學(xué)影響所需的空間建筑限界和隧道內(nèi)凈空面積,客運(yùn)專(zhuān)線隧道限界,各國(guó)高速鐵路隧道內(nèi)凈空面積表,我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線隧道內(nèi)凈空面積,雙線隧道和兩個(gè)單線隧道的比較,洞門(mén)型式及緩沖結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)原則：早進(jìn)晚出、確保安全、因地制宜、保護(hù)環(huán)境、簡(jiǎn)約實(shí)用 緩沖結(jié)構(gòu)：雙線隧道原則不設(shè)緩沖結(jié)構(gòu)，當(dāng)洞口位于城市或有密集建筑物時(shí)，可采取防噪音措施或結(jié)合洞門(mén)型式適當(dāng)設(shè)置緩沖結(jié)構(gòu)。,3、緩沖結(jié)構(gòu)是否設(shè)置？,洞口緩沖結(jié)構(gòu)示意圖,斷面90m2可不設(shè)置，雙線隧道可不設(shè)置，兩個(gè)單線應(yīng)于設(shè)置。,雙線隧道復(fù)合式襯砌支護(hù)參數(shù)表,混凝土耐久性設(shè)計(jì),混凝土的耐久性的指標(biāo)： 主要有抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗碳化、 抗磨蝕、抗鋼筋銹蝕及防止

8、堿骨料反應(yīng)等 幾項(xiàng)指標(biāo)。,混凝土耐久性設(shè)計(jì),混凝土的耐久性破壞原因： 外部因素： 物理作用-嚴(yán)寒侵蝕、凍溶循環(huán)、火災(zāi)、對(duì)收縮敏感骨料 化學(xué)作用-海水、氯離子、硫酸鹽、堿-骨料反應(yīng)等 物理化學(xué)作用-鋼筋腐蝕開(kāi)裂、電解作用,混凝土耐久性設(shè)計(jì),混凝土的耐久性破壞原因： 內(nèi)部因素： 混凝土材料-包括組成材料的性質(zhì)、組成比例 鋼筋性質(zhì)和周?chē)鸂顟B(tài)-鋼筋表面狀況、保護(hù)層性質(zhì)和狀態(tài) 混凝土施工使用過(guò)程-澆搗、養(yǎng)護(hù)、維護(hù) 混凝土受力狀態(tài)-受力大小、性質(zhì)和歷史,混凝土結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理及控制措施： 凍溶作用-摻加引氣劑、降低水灰比、加硅粉或粉煤灰 有害鹽對(duì)混凝土的侵蝕 硫酸鹽- 設(shè)法提高混凝土的密實(shí)度，改善混凝土的孔

9、隙結(jié)構(gòu)， 鎂鹽- 以使混凝土介質(zhì)不易滲入混凝土內(nèi)部；或采用外部 氯鹽- 保護(hù)措施以隔離腐蝕介質(zhì)不與混凝土相接觸 碳化作用-摻入粉煤灰或選擇優(yōu)質(zhì)水泥及提高養(yǎng)護(hù)措施 鋼筋銹蝕-增加密實(shí)性、選用礦渣硅酸鹽水泥、加大保護(hù)層厚度等 堿骨料反應(yīng)-選用非活性骨料、摻非活性材料、選含堿量低的水泥 混凝土的磨蝕-砼的坍落度盡可能小、選用耐磨蝕的骨料,混凝土耐久性設(shè)計(jì),耐久性設(shè)計(jì)的思路和方法建議,防排水設(shè)計(jì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理念：“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。特殊要求時(shí)采取“以堵為主，限量排放”的原則。 防：襯砌結(jié)構(gòu)的自防水，防止地下水滲入 排：排水設(shè)施要通暢 截：防止地表水滲入、防止巖溶水涌入 堵

10、：封堵較大的地下水、圍巖裂隙水和襯砌局部漏水,防排水設(shè)計(jì),防水標(biāo)準(zhǔn):地下工程一級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn) 1 襯砌不滲水,安裝設(shè)備的孔眼不滲水； 2 道床排水暢通，不浸水； 3 在有凍害地段的隧道，襯砌背后不積 水、排水溝不凍結(jié)。,主要防水措施,混凝土自防水,普通混凝土：強(qiáng)度等級(jí)不小于C25，抗?jié)B等級(jí)不小于P6；當(dāng)為鋼筋混凝土?xí)r強(qiáng)度等級(jí)不小于C30，抗?jié)B等級(jí)不小于P8。 防水混凝土：抗?jié)B等級(jí)不小于P8，根據(jù)地下水壓力情況，可適當(dāng)提高。施工配合比應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，抗?jié)B等級(jí)要比設(shè)計(jì)提高一級(jí)（0.2MPa)。,塑料防水板,塑料防水板可選用EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、ECB（乙烯-共聚物瀝青）、HDPE（高密度

11、聚乙烯）、LDPE（低密度聚乙烯）或其他性能相近的材料。 塑料防水板應(yīng)符合下列規(guī)定： 幅寬24m; 厚度1.22mm； 耐穿刺性好； 物理力學(xué)性能符合要求 耐久性、耐水性、耐腐蝕性、耐久性好。,幾種常用塑料防水板的性能,常用施工縫防水示意圖,止水條,外貼止水帶,中埋止水帶,1 先澆混凝土 3 后澆混凝土,（1） （2） （3）,改進(jìn)施工縫防水示意圖,止水條,外貼止水帶,中埋止水帶,1 先澆混凝土 3 后澆混凝土 4 可維護(hù)止水管,4,4,4,（1） （2） （3）,中埋式止水帶與外貼防水層復(fù)合使用的變形縫,外貼式止水帶L300 外貼防水卷材L400 外涂防水層 L400 1混凝土結(jié)構(gòu)；2中埋式

12、止水帶；3填縫材料 4外貼防水層,中埋式止水帶與遇水膨脹橡膠條、嵌縫材料復(fù)合使用的變形縫,1混凝土結(jié)構(gòu)；2填縫材料；3嵌縫材料； 4背襯材料；5遇水膨脹橡膠條；6中埋式止水帶,邊墻變形縫防水示意圖,拱部變形縫防水示意圖,引排水和堵水,局部注漿堵水,環(huán)境保護(hù),隧道工程環(huán)境保護(hù)的具體措施： 1 早進(jìn)晚出，減少邊仰坡的開(kāi)挖，減少對(duì)植被的破壞 2 基巖裂隙水以堵為主，減少地下水流失 3 棄碴的利用與處理，減少水土流失 4 洞口適當(dāng)設(shè)置減震、減噪聲的措施,降低噪聲,洞內(nèi)邊強(qiáng)及洞外擋墻采取吸音措施,降低噪聲,洞內(nèi)道床采取吸音措施,列車(chē)在隧道內(nèi)的幾種情況： 正常通行、洞內(nèi)停車(chē)、災(zāi)害事故 逃生 疏散 救援,防

13、災(zāi)救援方案,防災(zāi)救援方案,客運(yùn)專(zhuān)線隧道內(nèi)防災(zāi)救援方案的原則： 可能的情況下列車(chē)應(yīng)開(kāi)出洞外，洞內(nèi)采取 “以引導(dǎo)旅客疏散為主”的設(shè)計(jì)原則。 具體措施： 洞內(nèi)設(shè)置救援通道疏散、救援 長(zhǎng)隧道可利用輔助坑道設(shè)置緊急出口 考慮 特長(zhǎng)隧道設(shè)置專(zhuān)用緊急出口 防災(zāi) 大于20km的隧道設(shè)置定點(diǎn)疏散點(diǎn) 通風(fēng),四、客運(yùn)專(zhuān)線長(zhǎng)大隧道的設(shè)計(jì)施工原則,1、設(shè)計(jì)、施工中必須建立綜合超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)作為工序并列入預(yù)算之中。 2、設(shè)計(jì)必須采取動(dòng)態(tài)信息化設(shè)計(jì)和信息化施工，以及信息化動(dòng)態(tài)管理。,3、從環(huán)境保護(hù)出發(fā)，尤其在巖溶地區(qū)隧道防排水設(shè)計(jì)原則，必須將以排為主改為以堵為主，限排為輔。 4、取消洞門(mén)或設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易洞門(mén) 洞門(mén)應(yīng)設(shè)在早進(jìn)晚出地段

14、，按不受力洞門(mén)設(shè)計(jì)，擋墻式洞門(mén)，必造成大的刷坡而破壞洞頂環(huán)境，在橋隧相聯(lián)處，陡壁處可不設(shè)洞門(mén)，洞口易選在鼻梁上，洞口處取消深路塹。,幾種洞門(mén)型式,5、5km以上隧道設(shè)置平行導(dǎo)坑是確保安全、質(zhì)量、進(jìn)度的重要措施，也是今后運(yùn)營(yíng)隧道所必須。 6、長(zhǎng)隧道的開(kāi)挖方法 (1)全斷面鉆爆法。 (2)導(dǎo)洞超前后部擴(kuò)大鉆爆法，導(dǎo)洞可超前5-6m爭(zhēng)取臨孔面，為后部擴(kuò)大加快速度，節(jié)約炸藥，減少超欠挖、減少振速提供條件，導(dǎo)洞超前也可利用平導(dǎo)投入正洞只打?qū)Э佣辉鲈O(shè)工作面，反而更快，為推薦方法。,(4)軟弱地層段，采用正臺(tái)階開(kāi)挖加超前支護(hù)進(jìn)行。 （5）有軌運(yùn)輸、無(wú)軌裝碴。 （6）長(zhǎng)隧施工通風(fēng)方法 采用壓入式和射流正洞式

15、通風(fēng)，可實(shí)現(xiàn)左、右洞調(diào)節(jié)，通風(fēng)效果很好。,一、隧道施工方法,第二節(jié) 隧道施工,隧道施工方法可按以下方式分類(lèi)：,(二)山嶺隧道的常規(guī)施工方法,山嶺隧道的常規(guī)施工方法又稱(chēng)為礦山法。將采用鉆爆開(kāi)挖加鋼木構(gòu)件支撐的施工方法稱(chēng)為“傳統(tǒng)的礦山法”；而將采用鉆爆開(kāi)挖加錨噴支護(hù)的施工方法稱(chēng)之為“新奧法”。,1、礦山法,是以木或鋼構(gòu)件作為臨時(shí)支撐，待隧道開(kāi)挖成形后，逐步將臨時(shí)支撐撤換下來(lái)，而代之以整體式襯砌作為永久性支護(hù)的施工方法。,2、新奧法,新奧法即奧地利隧道施工新方法(New Austrian Tunnelling methodNATM)，是以噴射混凝土錨桿作為主要支護(hù)手段，通過(guò)監(jiān)測(cè)控制圍巖的變形，便于充

16、分發(fā)揮圍巖的自承能力的施工方法。,由于錨噴支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，導(dǎo)致隧道及地下洞室工程理論步入到現(xiàn)代理論的新領(lǐng)域，也使隧道及地下洞室工程的設(shè)計(jì)和施工更符合地下工程實(shí)際，即設(shè)計(jì)理論施工方法結(jié)構(gòu)(體系)工作狀態(tài)(結(jié)果)的一致。,(一)新奧法施工程序,二、新奧法的基本概念,(二)新奧法施工的基本原則,少擾動(dòng)開(kāi)挖時(shí)要盡量減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、擾動(dòng)強(qiáng)度、擾動(dòng)范圍和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間。,早支護(hù)開(kāi)挖后及時(shí)施作初期錨噴支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)。,勤量測(cè)指以直觀、可靠的量測(cè)方法和量測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)圍巖(或圍巖加支護(hù))的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式、開(kāi)挖方法,緊封閉一方面指采取噴射混凝土

17、等防護(hù)措施，避免圍巖因長(zhǎng)時(shí)間暴露而致強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減。另一方面指要適時(shí)對(duì)圍巖施作封閉形支護(hù)。,三、開(kāi)挖方法,隧道開(kāi)挖的基本原則是：在保證圍巖穩(wěn)定或減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)的前提條件下，選擇恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方法和掘進(jìn)方式，并應(yīng)盡量提高掘進(jìn)速度。,在選擇開(kāi)挖方法時(shí)，應(yīng)對(duì)隧道斷面大小及形狀、圍巖的工程地質(zhì)條件、支護(hù)條件、工期要求、工區(qū)長(zhǎng)度、機(jī)械配備能力、經(jīng)濟(jì)性等相關(guān)因素進(jìn)行綜合分析，采用恰當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方法。,按開(kāi)挖隧道的橫斷面分部情形來(lái)分，開(kāi)挖方法可分為全斷面開(kāi)挖法、臺(tái)階開(kāi)挖法、分部開(kāi)挖法等。,(一)全斷面開(kāi)挖法,全斷面開(kāi)挖法就是按照設(shè)計(jì)輪廓一次爆破成形，然后修建襯砌的施工方法。,適用條件,(1)IIV級(jí)圍巖，在用

18、于級(jí)圍巖時(shí)，圍巖應(yīng)具備從全斷面開(kāi)挖到初期支護(hù)前這段時(shí)間內(nèi)，保持其自身穩(wěn)定的條件。 (2)有鉆孔臺(tái)車(chē)或自制作業(yè)臺(tái)架及高效率裝運(yùn)機(jī)械設(shè)備。 (3)隧道長(zhǎng)度或施工區(qū)段長(zhǎng)度不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般不應(yīng)小于lkm，否則采用大型機(jī)械化施工，其經(jīng)濟(jì)性較差。 隧道機(jī)械化施工，有三條主要作業(yè)線，見(jiàn)表,全斷面法施工特點(diǎn) (1)開(kāi)挖斷面與作業(yè)空間大、干擾??； (2)有條件充分使用機(jī)械，減少人力； (3)工序少，便于施工組織與管理，改善勞動(dòng)條件； (4)開(kāi)挖一次成形，對(duì)圍巖擾動(dòng)少，有利于圍巖穩(wěn)定。,(二)臺(tái)階法,根據(jù)臺(tái)階長(zhǎng)度不同，劃分為長(zhǎng)臺(tái)階法、短臺(tái)階法和微臺(tái)階法三種。,施工中采用哪一種臺(tái)階法，要根據(jù)兩個(gè)條件來(lái)決定，第

19、一是對(duì)初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，要求閉合時(shí)間越短，第二是對(duì)上部斷面施工所采用的開(kāi)挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備需要施工場(chǎng)地大小的要求。,1、長(zhǎng)臺(tái)階法,長(zhǎng)臺(tái)階法開(kāi)挖斷面小，有利于維持開(kāi)挖面的穩(wěn)定，適用范圍較全斷面法廣，一般適用于地質(zhì)條件較差的、V級(jí)圍巖,2、短臺(tái)階法,短臺(tái)階法適用于地質(zhì)條件差的、V級(jí)圍巖，臺(tái)階長(zhǎng)度定為1015m，即12倍開(kāi)挖寬度，主要是考慮拉開(kāi)工作面，減少干擾，因此臺(tái)階長(zhǎng)度不宜過(guò)短。 短臺(tái)階法可縮短支護(hù)閉合時(shí)間，改善初期支護(hù)的受力條件，有利于控制圍巖變形。缺點(diǎn)是上部出渣對(duì)下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業(yè)。,3、微臺(tái)階法,適用于，級(jí)圍巖，一般為35m的臺(tái)階長(zhǎng)度。 微

20、臺(tái)階法上下斷面相距較近，機(jī)械設(shè)備集中，作業(yè)時(shí)相互干擾大，生產(chǎn)效率低，施工速度慢。,(三)分部開(kāi)挖法,分部開(kāi)挖法包括環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中洞法、中隔壁法等。,1、環(huán)形開(kāi)挖留核心土法 環(huán)形開(kāi)挖留核心土法常用于級(jí)圍巖單線和V級(jí)圍巖雙線隧道掘進(jìn)。,施工要求： 環(huán)形開(kāi)挖進(jìn)尺一般為0.52.0m； 開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)施作噴錨支護(hù)、安設(shè)鋼架支撐，每?jī)砷摷苤g采用連續(xù)鋼筋連接，并加鎖腳錨桿； 當(dāng)圍巖地質(zhì)條件差，自穩(wěn)時(shí)間較短時(shí)，開(kāi)挖前在拱部設(shè)計(jì)開(kāi)挖輪廓線以外，進(jìn)行超前支護(hù),特點(diǎn)： 開(kāi)挖工作面穩(wěn)定性好 施工干擾大、工效低,2、側(cè)壁導(dǎo)坑法 根據(jù)側(cè)壁導(dǎo)坑開(kāi)挖的個(gè)數(shù)，分為單側(cè)壁導(dǎo)坑法及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。 單側(cè)壁

21、導(dǎo)坑法 單側(cè)壁導(dǎo)坑法一般將斷面分成三塊：側(cè)壁導(dǎo)坑、上臺(tái)階、下臺(tái)階。 側(cè)壁導(dǎo)坑寬度不宜超過(guò)0.5倍洞跨，高度以到起拱線為宜。導(dǎo)坑與臺(tái)階的距離沒(méi)有硬性規(guī)定，一般以施工互不干擾為原則。,由于單側(cè)壁導(dǎo)坑法每步開(kāi)挖的寬度較小，而且封閉型的導(dǎo)坑初期支護(hù)承載能力大，所以它適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中。,雙側(cè)壁導(dǎo)坑法,適用于V級(jí)圍巖雙線或多線隧道掘進(jìn)。 具有控制地表沉陷好，施工安全等優(yōu)點(diǎn)，但進(jìn)度慢，成本高。,施工要求： 側(cè)壁導(dǎo)坑高度以到起拱線為宜； 側(cè)壁導(dǎo)坑形狀應(yīng)近于橢圓形斷面，導(dǎo)坑斷面為整個(gè)斷面的1/3； 側(cè)壁導(dǎo)坑領(lǐng)先長(zhǎng)度一般為3050m，以開(kāi)挖一側(cè)導(dǎo)坑所引起的圍巖應(yīng)力重分布不影響另一

22、側(cè)導(dǎo)坑為原則； 導(dǎo)坑開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，并盡早封閉成環(huán)。,3、中洞法 中洞法適用于雙連拱隧道。采用先施作隧道中墻混凝土，后開(kāi)挖兩側(cè)的施工方法 。,施工要求： 中洞法開(kāi)挖高度應(yīng)大于中墻高度1m，開(kāi)挖寬度應(yīng)大于5m； 中洞開(kāi)挖長(zhǎng)度根據(jù)隧道長(zhǎng)度、寬度以及地質(zhì)情況綜合考慮，一般為5080m； 中洞開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)施作初期支護(hù)，再分段灌筑中墻混凝土，在中墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可拆模，并進(jìn)行臨時(shí)橫向支撐。,4、中隔壁法(CD),適用于V級(jí)圍巖的淺埋雙線隧道。中隔墻開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)沿一側(cè)自上而下分為二或三部進(jìn)行，每開(kāi)挖一步均應(yīng)及時(shí)施作錨噴支護(hù)、安設(shè)鋼架、施作中隔壁，底部應(yīng)設(shè)臨時(shí)仰拱，中隔壁墻依次分步聯(lián)結(jié)而成，

23、之后再開(kāi)挖中隔墻的另一側(cè)，其分步次數(shù)及支護(hù)形式與先開(kāi)挖的一側(cè)相同。,施工要求： 各部開(kāi)挖時(shí)，周邊輪廓盡量圓順，減小應(yīng)力集中； 各部的底部高程應(yīng)與鋼架接頭處一致； 每一部的開(kāi)挖高度約為3.5m； 后一側(cè)開(kāi)挖應(yīng)全斷面及時(shí)封閉； 左右兩側(cè)縱向間距一般為3050m； 中隔壁設(shè)置為弧形或圓弧形。,5、交叉中隔壁法(CRD) 交叉中隔壁法適用于V級(jí)圍巖淺埋的雙線或多線隧道。采用自上而下分為二至三步開(kāi)挖中隔墻的一側(cè)，并及時(shí)支護(hù)，待完成12部后，即開(kāi)始另一側(cè)l2部開(kāi)挖及支護(hù)，形成左右兩側(cè)開(kāi)挖及支護(hù)相互交叉的情形。,主要施工方法及適用范圍,四、隧道施工輔助方法,(一)超前錨桿,1、構(gòu)造組成,超前錨桿是沿開(kāi)挖輪廓

24、線，以稍大的外插角，向開(kāi)挖面前方安裝錨桿，形成對(duì)前方圍巖的預(yù)錨固，在提前形成的圍巖錨固圈的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖等作業(yè)。,2、性能特點(diǎn)及適用條件 特點(diǎn)：柔性較大，整體剛度較小。 適用條件：應(yīng)力不太大，地下水較少的軟弱圍巖的隧道工程中，如土砂質(zhì)地層、弱膨脹性地層、流變性較小的地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶等、淺埋無(wú)顯著偏壓隧道。,(二)管棚 1、構(gòu)造組成,管棚是利用鋼拱架沿開(kāi)挖輪廓線以較小的外插角、向開(kāi)挖面前方打入鋼管或鋼插板構(gòu)成的棚架來(lái)形成對(duì)開(kāi)挖面前方圍巖的預(yù)支護(hù),2、性能特點(diǎn)及適用條件,特點(diǎn)：整體剛度較大，對(duì)圍巖變形的限制能力較強(qiáng)，且能提前承受早期圍巖壓力。 適用條件：主要適用于圍巖壓力來(lái)得快來(lái)得

25、大、對(duì)圍巖變形及地表下沉有較嚴(yán)格要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。,(三)超前小導(dǎo)管注漿 1、構(gòu)造組成,2、性能特點(diǎn)及適用條件,特點(diǎn)：漿液被壓注到巖體裂隙中并硬化后，不僅將巖塊或顆粒膠結(jié)為整體起到了加固作用，而且填塞了裂隙，阻隔了地下水向坑道滲流的通道，起到了堵水作用。 適用于一般軟弱破碎圍巖，也適用于地下水豐富的軟弱破碎圍巖。,(四)超前深孔圍幕注漿,(五)水平旋噴預(yù)支護(hù) 使用旋噴注漿機(jī)，沿著隧道掌子面周邊的設(shè)計(jì)位置旋噴注漿形成旋噴柱體，通過(guò)固結(jié)體的相互咬合形成預(yù)支護(hù)拱棚。 一般每根旋噴體，首先通過(guò)水平鉆機(jī)成孔，鉆到設(shè)計(jì)位置以后，隨著鉆桿的退出，用水泥漿或水泥一水玻璃雙漿液旋噴注入鉆成的孔腔，通

26、過(guò)高壓射流切割腔壁土體，被切割下的土體與漿液攪拌混合、固結(jié)形成直徑600mm左右的固結(jié)體，同時(shí)周?chē)貙邮艿綁嚎s和固結(jié)，其土體的物理力學(xué)性能得到定程度的改善。,(六)機(jī)械預(yù)切槽法 用預(yù)切槽鋸沿隧道外輪廓切條寬1530cm、長(zhǎng)約5m的切槽。 在切槽內(nèi)立即填充高強(qiáng)度噴射混凝土，形成長(zhǎng)35m的整體連續(xù)拱，兩次連續(xù)拱的搭接長(zhǎng)度為0.52.0m，視圍巖的不同而定。 在安全穩(wěn)定的作業(yè)環(huán)境下，用挖掘機(jī)或臂式掘進(jìn)機(jī)開(kāi)挖前作業(yè)面。 必要時(shí)，作業(yè)面裝以玻璃纖維錨桿，以穩(wěn)定作業(yè)面。隨后在作業(yè)面上噴混凝土。 緊隨其后，安裝隧道防水層，進(jìn)行二次襯砌。,客運(yùn)專(zhuān)線隧道常用輔助工法,六、裝渣與運(yùn)輸,(一)裝渣,裝渣就是把開(kāi)挖下

27、來(lái)的石渣裝入運(yùn)輸車(chē)輛。,1、渣量計(jì)算,出渣量應(yīng)為開(kāi)挖后的虛渣體積，可按下式計(jì)算：,式中，Z單循環(huán)爆破后石渣量； R巖體松脹系數(shù)，見(jiàn)下表；,超挖系數(shù)，視爆破質(zhì)量而定，一般可取1.151.25； L設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)尺； S開(kāi)挖斷面面積。,2、裝渣方式,裝渣的方式可采用人力裝渣或機(jī)械裝渣。 人力裝渣：勞動(dòng)強(qiáng)度大、速度慢，在短隧道缺乏機(jī)械或斷面小無(wú)法使用機(jī)械裝渣時(shí)才考慮采用。 機(jī)械裝渣：速度快、可縮短作業(yè)時(shí)間，目前隧道施工中經(jīng)常采用，但仍需配少數(shù)人工輔助。,3、裝渣機(jī)械,隧道用的裝渣機(jī)又稱(chēng)裝巖機(jī)，要求外形尺寸小，堅(jiān)固耐用，操作方便和生產(chǎn)效率高。,裝渣機(jī)械的類(lèi)型很多，按其扒渣機(jī)構(gòu)型式可分為：鏟斗式、蟹爪式、立

28、爪式、挖斗式。 裝渣機(jī)的走行方式有軌道走行和輪胎走行兩種。 軌道走行式裝渣機(jī)：須鋪設(shè)走行軌道，因此其工作范圍受到限制。 輪胎走行式裝渣機(jī)：移動(dòng)靈活，工作范圍不受限制。但在有水土質(zhì)圍巖的隧道中，有可能出現(xiàn)打滑和下陷。,(二)運(yùn)輸,隧道施工的洞內(nèi)運(yùn)輸(出渣和進(jìn)料)分為有軌運(yùn)輸和無(wú)軌運(yùn)輸。,1、有軌運(yùn)輸,優(yōu)點(diǎn)：基本上不排除有害氣體，對(duì)空氣污染較輕，設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，容易制作；占用空間小而且固定等。 缺點(diǎn)：軌道鋪設(shè)較復(fù)雜，維修工作量大；調(diào)車(chē)作業(yè)復(fù)雜；開(kāi)挖面延伸軌道影響正常裝渣作業(yè)等。,出渣車(chē)輛,有軌運(yùn)輸較普遍采用的出渣車(chē)輛有斗車(chē)、梭式礦車(chē)和槽式車(chē)等。 斗車(chē)是應(yīng)用最為廣泛的出渣工具。斷面形狀多為V形和U形，

29、容積一般為0.51.1m3。小型斗車(chē)具有輕便、靈活、周轉(zhuǎn)方便等特點(diǎn)，但單個(gè)斗車(chē)調(diào)車(chē)需占用較多的作業(yè)時(shí)間。 梭式礦車(chē)由前后車(chē)體組成車(chē)廂，底部安裝刮板式運(yùn)輸機(jī)，其外形如梭而得名?？梢詥诬?chē)運(yùn)輸，也可組成列車(chē)運(yùn)輸；可以在棧橋上單軌道卸渣，也可以在雙軌線路上向側(cè)面卸渣。,槽式列車(chē)是由一個(gè)接渣車(chē)、若干個(gè)僅有兩側(cè)側(cè)板而沒(méi)有前后擋板的斗車(chē)單元和一個(gè)卸渣車(chē)串連組成的長(zhǎng)槽形列車(chē)，在其底板處安裝有貫通整個(gè)列車(chē)的風(fēng)動(dòng)鏈板式輸送帶。,牽引機(jī)車(chē)與道路,常用的牽引機(jī)車(chē)分電動(dòng)和內(nèi)燃兩類(lèi)。 蓄電池電機(jī)車(chē)俗稱(chēng)電平車(chē)。它具有體積小，占用空間小，不排放有害氣體，不需要架設(shè)供電線路，使用較安全等特點(diǎn)，但也存在需要有專(zhuān)門(mén)的充電設(shè)備，充電

30、工作比較麻煩，牽引力有限等不足。,在長(zhǎng)大隧道施工中有時(shí)采用接觸式或接觸蓄電池混合供電式電動(dòng)機(jī)車(chē)牽引，即在成洞地段采用接觸式供電，非成洞地段用蓄電池供電。這種方式可以延長(zhǎng)蓄電池使用時(shí)間，但接觸供電線路的架設(shè)和維修工作量大，且容易發(fā)生觸電事故。 內(nèi)燃機(jī)車(chē)具有較大的牽引動(dòng)力，配合大型斗車(chē)可以加快出渣速度。但在機(jī)車(chē)運(yùn)行中排除有害氣體，需要安裝廢氣凈化裝置或配備強(qiáng)大的通風(fēng)設(shè)施，故隧道施工中一般不采用。,隧道內(nèi)用于機(jī)車(chē)牽引的道路，宜采用38kg/m或38kg/m以上的鋼軌，軌距一般為600或750mm。洞內(nèi)軌道縱坡相同，洞外可不同，但最大不超過(guò)2。最小曲線半徑，在洞內(nèi)不小于7倍機(jī)車(chē)車(chē)輛軸距，洞外一般不小于

31、10倍軸距。曲線軌道應(yīng)有適當(dāng)?shù)募訉捄屯廛壋咧怠?調(diào)車(chē)設(shè)備和軌道延伸,常用的調(diào)車(chē)設(shè)備有簡(jiǎn)易道岔、平移調(diào)車(chē)器、水平移車(chē)器和浮放道岔等。,簡(jiǎn)易道岔由一根能活動(dòng)的長(zhǎng)度為2.54.0m的尖軌和一個(gè)岔心組成，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、鋪設(shè)容易、使用方便等特點(diǎn)，但因無(wú)附帶曲線，機(jī)車(chē)車(chē)輛容易掉道，故一般只適用于人推斗車(chē)而不能通過(guò)牽引機(jī)車(chē)。,平移調(diào)車(chē)器由底架、車(chē)輪和車(chē)架三個(gè)主要部分組成，種類(lèi)很多。具有輕便、調(diào)車(chē)快、易拆移等優(yōu)點(diǎn)。適用于雙道(或單道設(shè)旁洞錯(cuò)車(chē)道)調(diào)車(chē)。,水平移車(chē)器由導(dǎo)輪軌、導(dǎo)輪、導(dǎo)鏈或氣動(dòng)水平移車(chē)裝置。它是一種從上方將斗車(chē)提起離開(kāi)鋼軌，再水平橫移至另一股道上的調(diào)車(chē)裝置。移車(chē)速度快，但也易出故障。,浮放道岔是

32、浮放在運(yùn)輸軌道上的調(diào)車(chē)設(shè)備，可用機(jī)車(chē)或裝渣機(jī)牽引移位。它可以浮放在靠近開(kāi)挖面的軌道上，供裝渣時(shí)調(diào)車(chē)用，也可以浮放在區(qū)間軌道上，作調(diào)車(chē)渡線使用。根據(jù)不同的調(diào)車(chē)作業(yè)需要，尚可分為浮放渡線、浮放調(diào)車(chē)盤(pán)、菱形浮放道岔等。,雙車(chē)道可使軌道隨掘進(jìn)延伸，一次鋪成。進(jìn)出隧道的列車(chē)各行一股道，具有互不影響、車(chē)輛周轉(zhuǎn)快的特點(diǎn)，是提高隧道運(yùn)輸效率的主要方法之一。為滿足調(diào)車(chē)需要，每隔100200m設(shè)一渡線，每隔23個(gè)渡線鋪設(shè)一反向渡線，如圖。,在距導(dǎo)坑開(kāi)挖面1520m處設(shè)置菱形浮放道岔，空車(chē)斗和裝滿石渣的斗車(chē)分別停在兩股道上，用單機(jī)車(chē)或雙機(jī)車(chē)進(jìn)行調(diào)車(chē)作業(yè)。,當(dāng)隧道施工采用平行導(dǎo)坑方案時(shí)，則平行導(dǎo)坑為施工出渣、進(jìn)料運(yùn)輸

33、提供了有利條件。通常采取在平行導(dǎo)坑中設(shè)單車(chē)道加錯(cuò)車(chē)道，正洞為單車(chē)道加局部雙車(chē)道，兩者共同構(gòu)成了一個(gè)完整的雙股道運(yùn)輸體系，如圖所示。利用平行導(dǎo)坑組成的運(yùn)輸系統(tǒng)具有運(yùn)輸能力大、相互干擾少等特點(diǎn)，適用于施工速度要求快的隧道。,2、無(wú)軌運(yùn)輸,無(wú)軌運(yùn)輸主要是指汽車(chē)運(yùn)輸。 無(wú)軌運(yùn)輸不需要鋪設(shè)復(fù)雜的運(yùn)輸軌道，具有運(yùn)輸速度快、管理工作簡(jiǎn)單、配套設(shè)備少等特點(diǎn)。 但由于內(nèi)燃機(jī)排放大量廢氣，對(duì)洞內(nèi)空氣污染較為嚴(yán)重，尤其長(zhǎng)期在長(zhǎng)大隧道中使用，需要有強(qiáng)大的通風(fēng)設(shè)施。,鋼纖維噴射混凝土是在噴射混凝土中加入鋼纖維，彌補(bǔ)噴射混凝土的脆性破壞缺陷，改善噴射混凝土的物理力學(xué)性能。,3、鋼纖維噴射工藝,鋼纖維的生產(chǎn)方法通常有鋼絲切

34、斷法、薄鋼板切斷法、銑削法、熔抽法及軋制法。作為混凝土增強(qiáng)材料，鋼纖維在投入攪拌機(jī)后，其形狀、尺寸要能均勻地分散到混凝土中，同時(shí)噴射混凝土要容易輸送、噴射。若鋼纖維過(guò)長(zhǎng)、過(guò)細(xì)，攪拌過(guò)程中鋼纖維集結(jié)，并在噴射過(guò)程中宜堵塞管道。反之，若鋼纖維過(guò)短、過(guò)粗，運(yùn)輸、攪拌過(guò)程中宜與混凝土分離下沉，不能均勻分布與混凝土中，起不到有效增強(qiáng)作用。通常在噴射鋼纖維混凝土中，鋼纖維的直徑(或等效直徑)為0.30.6mm，長(zhǎng)度為2040mm，長(zhǎng)徑比為4060，鋼纖維的體積摻量為12。為增大鋼纖維與混凝土的粘結(jié)力，通常改變鋼纖維的表面特征，其幾何形狀、端面形狀形式多樣。,鋼纖維噴射混凝土的配合比一般為水泥:砂:石1:1

35、.6:1.6，水泥標(biāo)號(hào)不低于525號(hào)，砂子采用中砂，石子采用篩洗卵石，最大粒徑10mm，鋼纖維摻量一般為噴射混凝土重量的1.0%2.0%；鋼纖維的長(zhǎng)度一般不超過(guò)30mm，l/d4580之間規(guī)格尺寸為直徑長(zhǎng)度0.3mm20mm或0.4mm20mm或0.4mm25mm。,施工要點(diǎn) (1)噴射鋼纖維混凝土，應(yīng)選用經(jīng)過(guò)實(shí)用檢驗(yàn)的噴射機(jī)械。主要問(wèn)題是防止鋼纖維結(jié)團(tuán)堵管。目前已有些鋼纖維產(chǎn)品采用水溶性粘結(jié)劑將鋼纖維粘結(jié)成片狀，在攪拌過(guò)程中可以方便地分離成單一纖維，較好地解決了結(jié)團(tuán)問(wèn)題。 (2)鋼纖維和基料必須拌和均勻，避免結(jié)成噴射機(jī)拔料盤(pán)堵塞或堵管。方法是先將水泥、砂、石拌和均勻，然后摻入鋼纖維和速凝劑，

36、再拌和均勻，裝入運(yùn)輸車(chē)。 (3)鋼纖維噴射混凝土操作同普通噴射混凝土，但輸料管的磨耗大，一般要高于普通噴射混凝土30%40%，尤其是拐彎處?？擅堪鄬⒛z管翻轉(zhuǎn)12次，以延長(zhǎng)膠管壽命。 (4)風(fēng)壓要比普通噴射混凝土高0.020.05 MPa；當(dāng)輸送距離不大于40m時(shí)，風(fēng)壓一般可為0.05 0.18 MPa。,聚丙烯纖維根據(jù)其形狀和構(gòu)造不同，可分為單絲纖維和網(wǎng)狀纖維。單絲纖維有較高的長(zhǎng)徑比，常以長(zhǎng)絲短切加工而成，但在混凝土中分散性較差。聚丙烯纖維網(wǎng)狀纖維通過(guò)特殊工藝制造而成，其外觀呈多根纖維單絲相互交融的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀纖維用于配制混凝土?xí)r，混凝土拌合物的攪拌可產(chǎn)生原材料自身的揉搓與摩擦作用，破壞單絲

37、問(wèn)的橫向聯(lián)系，形成纖維單絲或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的充分張開(kāi)，從而比單絲纖維更易在混凝土中分散。,4、聚丙稀纖維噴射混凝土,施工工藝,配比 根據(jù)纖維摻量與混凝土性能關(guān)系及價(jià)格比，較為合理的聚丙烯纖維網(wǎng)體積摻量應(yīng)為0.1%0.2%之間。 機(jī)械設(shè)備 濕式噴射機(jī) 攪拌機(jī)：采用自落式或雙軸臥式強(qiáng)制式攪拌機(jī),施工工藝,投料、攪拌工藝 先投入石子、水泥、纖維、砂子攪拌30s至60s，再加入減水劑和水?dāng)嚢?090s，并在出料口測(cè)量纖維網(wǎng)混凝土拌合物的坍落度，觀察纖維分散和分布情況，做好紀(jì)錄。 隨機(jī)抽取5L左右的混凝土拌合物，用水洗法測(cè)得聚丙烯纖維網(wǎng)的分散和分布。,施工工藝,噴射工藝 (1)開(kāi)機(jī)前檢查準(zhǔn)備工作是否充分，風(fēng)壓

38、系統(tǒng)是否穩(wěn)定，電源供應(yīng)是否有保障，人員是否到位。 (2)施噴前，先空載運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查管路是否暢通，濕式噴射機(jī)是否處于正常狀態(tài)，進(jìn)料口防超徑鋼質(zhì)柵網(wǎng)是否安設(shè)妥當(dāng)。噴射前， 用高壓風(fēng)將受?chē)娒嫔系姆蹓m吹除并清除已松動(dòng)圍巖，用噴射機(jī)在工作面上灑適量水，保持一定濕度，提高巖面粘附力。量測(cè)受?chē)妵鷰r的基本尺寸，要求隧洞外輪廓較光順。 (3)遵循先進(jìn)料后濕式噴射的原則，并使受料口處混凝土拌合物始終高于攪拌翅。 (4)對(duì)噴嘴進(jìn)行改善，用硬質(zhì)聚乙烯管(10001200mm)替代原鋼質(zhì)噴嘴，以增強(qiáng)噴嘴對(duì)拌合物的聚焦能力并減輕噴射手的負(fù)重，提高操作的靈活性。,噴射工藝 (5)分兩層噴射，第一層噴厚50mm左右，待硬化并強(qiáng)度達(dá)到5MPa8MPa后，在設(shè)計(jì)確定的斷面位置埋設(shè)量測(cè)組件；第二層噴100mm左右(達(dá)到設(shè)計(jì)厚度)。 (6)噴射順序：噴嘴至工作面的距離一般為0.81.0m;噴射角度控制在8090；若受?chē)娒姹桓駯藕弯摻罹W(wǎng)覆蓋時(shí)，可將噴嘴稍加傾斜，但不宜小于70，如果噴嘴和受?chē)娒娴慕嵌忍?，?huì)形成混凝土物料在受?chē)娒嫔系臐L動(dòng)。產(chǎn)生出凹凸不平的波形噴面，增加回彈量，影響噴混凝土的質(zhì)量。噴嘴處的風(fēng)壓一般控制在0.30.5MPa;噴嘴應(yīng)按螺旋形軌跡移動(dòng)。每20