隧道施工方法大全

1、隧道施工方法隧道施工方法 1. 1.新奧法施工方法新奧法施工方法 2.2.傳統(tǒng)礦山法與新奧法的對比傳統(tǒng)礦山法與新奧法的對比 3.3.洞口段施工方法洞口段施工方法 4.4.明洞施工方法明洞施工方法 5.5.輔助施工措施輔助施工措施 6.6.特殊地質(zhì)地段的隧道施工特殊地質(zhì)地段的隧道施工1. 隧道施工主要方法 礦山法 傳統(tǒng)礦山法 新奧法 明挖法 掘進機法 盾構(gòu)法 沉管法 頂進法本章介紹：礦山法 、明挖法 工程的重要性 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件 施工技術(shù)水平、機械設(shè)備情況 施工中動力和原材料供應(yīng)情況 工程投資與運營后的社會效益和經(jīng)濟效益 對環(huán)境的保護要求 施工單位的習(xí)慣做法 新奧法與傳統(tǒng)礦山法的關(guān)鍵異同

2、點： 相同： 均采用鉆爆法施工。 不同： 對圍巖的處理不同。 新奧法施工的基本原則： “少擾動、早噴錨、勤量測、緊封閉”。 12字口訣，務(wù)必理解滲透！全斷面一次開挖法 1. 適應(yīng)條件 、級圍巖 大型施工機具(鉆孔臺車、模板臺車等) 經(jīng)濟性考慮：中長隧道。 表示方法： 橫斷面工序圖、 縱斷面工序展開圖習(xí)慣標(biāo)注方法： 阿拉伯字1、2、3.表示挖掘; 羅馬字、.表示支護；圖6-1 全斷面施工方法(單位：m)1201501 量測量測 臺車就位 鉆眼裝藥、放炮 找頂 出碴錨噴通風(fēng) 鉆爆作業(yè)循環(huán)：鉆爆作業(yè)循環(huán)： 工序少，管理方便； 進度快大型機械、爆破效果好； 對圍巖擾動少爆破1次； 要求地質(zhì)條件較好。問

3、題： 地質(zhì)條件變差時，大型機械怎么辦？3.施工特點 三條主要作業(yè)線：(1) 開挖作業(yè)線 鉆孔臺車、裝藥臺車、大型裝碴機與運載車(2) 錨噴作業(yè)線 混凝土噴射機、噴射機械手、運輸進料設(shè)施(3) 模注混凝土襯砌作業(yè)線 混凝土拌合、混凝土輸送、防水層作業(yè)、襯砌模板 4.機械化施工的關(guān)鍵 1. 特點將斷面從上至下分成2個或3個臺階開挖；隨著臺階長度的調(diào)整，它幾乎可以用于所有的地層，因而是在現(xiàn)場使用的主導(dǎo)方法。2.種類 長臺階法 短臺階法 超短臺階法 6.2.2 臺階法(1) 初期支護閉合環(huán)的時間要求 圍巖越差，閉合時間要求越短，臺階必須縮短。(2) 施工機械的效率 效率高，則可以縮短支護閉合時間，臺階

4、可適當(dāng)加長。原則： 希望初期支護盡快閉合。 圍巖不好時，應(yīng)以條件為主； 圍巖較好時，應(yīng)以條件為主。 長臺階法臺階長度L5BL5B，B B為洞室的寬度。 甚至可以上臺階先貫通，即為“半斷面法”。特點：進度快，僅次于全斷面法。適用于：級圍巖。B(a)5B12124. 4. 施工工序施工工序臺階縮短：臺階縮短： （1 11.51.5）B B L L5B, 5B, 特點：特點： 支護閉合時間加快，圍巖穩(wěn)定性增加；支護閉合時間加快，圍巖穩(wěn)定性增加； 臺階縮短加大了對下臺階施工的干擾。臺階縮短加大了對下臺階施工的干擾。適用于：適用于：、級圍巖級圍巖(b)(11.5)BB1122答：答：上臺階存碴面積減小，

5、往下臺階推碴次數(shù)增多。上臺階存碴面積減小，往下臺階推碴次數(shù)增多。解決辦法：解決辦法：增加平行作業(yè)的時間，有利于加快進度。增加平行作業(yè)的時間，有利于加快進度。 皮帶運輸機皮帶運輸機 過渡坡道過渡坡道 、鋼結(jié)構(gòu)跳板、鋼結(jié)構(gòu)跳板( (仰拱先做仰拱先做) ) 、石碴坡道、石碴坡道( (仰拱后做仰拱后做) )見下面的相片見下面的相片問題：問題： 臺階縮短對施工進度有何不利？臺階縮短對施工進度有何不利？ 特點：適用于：B(c)5B2B1B212B2(b)2(11.5)B11B(或35m)(c)將3種臺階法放在一起比較：區(qū)別主要在臺階長度。1. 環(huán)形開挖留核心土法特點： 留核心土支頂工作面，穩(wěn)定性優(yōu)于超短臺

6、階法： 進度慢。適用于：土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖；小型施工機具。 25圖6-3 環(huán)形開挖留核心土法341415核心土核心土工字鋼工字鋼臨時工作平臺臨時工作平臺特點： 洞室開挖跨度減小，有利于圍巖穩(wěn)定； 導(dǎo)坑要閉合，增加了材料用量； 進度慢。 適用于：斷面跨度大，對地表沉陷有控制要求的軟弱。圖6-4 單側(cè)壁導(dǎo)坑法123132特點：雙導(dǎo)坑，使洞室最大開挖跨度更小，穩(wěn)定性增加；耗材增加；進度慢。 適用于：對地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。 圖6-5 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法133241421.雙側(cè)導(dǎo)坑的開挖是對開還是錯開？為什么？答：應(yīng)錯開挖，間距710m。 避免在同一斷面上同時開挖的總跨度過大。2.導(dǎo)坑尺寸

7、如何確定？答：應(yīng)滿足施工要求，但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。問題：6.3.1傳統(tǒng)礦山法簡介傳統(tǒng)礦山法有：全斷面法臺階法漏斗棚架法蘑菇形法上下導(dǎo)坑先拱后墻法，等。 僅選擇傳統(tǒng)礦山法中具有代表性的上下導(dǎo)坑法予以介紹，以資與新奧法施工對照。下導(dǎo)坑15205011769442圖6-6 上下導(dǎo)坑先拱后墻法(單位：m)152015201520上導(dǎo)坑落 底上導(dǎo)坑擴大立模板灌注砼203015203040 養(yǎng)生710天挖中層漏斗46463246挖馬口砌邊墻793優(yōu)點： 有拱圈保護，安全； 有兩個導(dǎo)坑，有利于通風(fēng)、排水與運輸。缺點： 兩個導(dǎo)坑增加了造價； 邊墻須開挖馬口，進度慢。適應(yīng)于：、級圍巖。名詞解釋：

8、 挖馬口在“先拱后墻法”施工中，開挖邊墻的工序。 隧道中線襯砌邊墻襯砌邊墻挖馬口示意圖111112222221定義：先行開挖，能為后續(xù)開挖提供施工便利的坑道。 為后續(xù)工作面創(chuàng)造臨空面，提高爆破效果； 查明前方地質(zhì)情況； 排除地下水； 鋪設(shè)“三管兩線”水管、壓縮風(fēng)管、通風(fēng)管；電線、運輸線； 改善施工通風(fēng)條件。導(dǎo)坑的作用：相同： 均屬于鉆爆法。不相同：對圍巖的認(rèn)識和處理上不同。對照表6-2解釋：6.3.2 傳統(tǒng)礦山法與新奧法施工的區(qū)別表 6-2 傳統(tǒng)礦山法與新奧法施工的區(qū)別 新奧法 傳統(tǒng)礦山法 臨時支護 噴錨支護 木支撐為主、鋼支撐 永久支護 復(fù)合式襯砌 單層模注混凝土襯砌 支 護 閉合支護 強調(diào)

9、 不強調(diào) 控制爆破 必須采用 可采用 量測 必須采用 無 施工方法 分塊較少 分塊較多 6.4.1 洞口段的概念指洞口淺埋段，即開挖可能給洞口地表造成不良影響的范圍。6.4 洞口段施工方法圖6-7 洞口段的一般范圍洞門位置明暗交界明洞段洞口段HH-深淺埋分界處 覆蓋層厚度，約 為22.5倍天然 拱高度。1.覆蓋淺、地質(zhì)差， 地表水匯集。2.進洞順利與否，對工程的展開影響甚大。洞口段施工注意事項:先清理洞口邊仰坡有可能滑塌的表土及危石。刷坡應(yīng)自上而下逐段開挖。不采用深眼大爆破開挖邊仰坡。 洞門厚度內(nèi)的襯砌應(yīng)與洞身襯砌同時施工，連成整體。端墻砌筑與回填應(yīng)兩側(cè)對稱同時進行，以防襯砌產(chǎn)生偏壓。洞口應(yīng)設(shè)

10、置加強襯砌段，其長度一般不小于10m。 洞口段特點：影響施工方法的因素：施工機具配備情況洞外相鄰建筑的影響地形條件地質(zhì)條件-最為重要！按地質(zhì)條件，有以下幾種施工方法：1. 全斷面法進洞適應(yīng)于：、級圍巖。注意事項：初始1020m區(qū)段的開挖，應(yīng)將爆破進尺控制在23m。6.4.2 進洞方法視地質(zhì)條件，嚴(yán)格控制爆破進尺： 、級圍巖短臺階 爆破進尺1.5m2.5m；網(wǎng)、錨、噴支護。 、級圍巖短臺階 爆破進尺在1.5m以內(nèi)；超前錨桿(或小導(dǎo)管)，鋼拱架。 、級圍巖超短臺階 進尺0.51.0m；不爆破，人工或機械挖掘。問題：、級圍巖能否用臺階法進洞？答：可以，前提是在不具備全斷面進洞的條件下(無大型機具)

11、用長臺階法，但初始段爆破進尺仍應(yīng)控制在23m內(nèi)。2. 臺階法進洞當(dāng)圍巖很差，超短臺階法往往還不夠安全，可用: 環(huán)形開挖留核心土法(前已述) 側(cè)壁導(dǎo)坑法(前已述) 下導(dǎo)坑法圖6-8 下導(dǎo)坑進洞方3. 其它進洞方法管棚預(yù)支護進洞示意圖襯砌隧道中心線C25鋼筋混凝土套拱導(dǎo)向架 (縱向2.5m長)管棚(4)預(yù)支護法進洞管棚及套拱管棚及套拱管棚及套拱管棚及套拱適用于：覆蓋層薄、邊仰坡不穩(wěn)、偏壓等。方法： 在洞口處先作一段明洞，抵緊仰坡坡腳，在明洞上及時回填以加固仰坡，然后暗挖進洞。洞門位置明洞回填土4. 明洞法進洞6.5.2 先拱后墻法 適用于：不宜大范圍開挖邊仰坡的情況。優(yōu)點

12、：土石方開挖量較小，刷坡較低。缺點：襯砌整體性較差，邊墻防水層施作不方便。 31圖6-10 明洞先拱后墻法1：m46輔助施工措施：對地層進行預(yù)支護或預(yù)加固。預(yù)支護： 預(yù)留核心土 超前錨桿 管棚，等。預(yù)加固： 地層注漿 地表錨噴加固。預(yù)支護兼預(yù)加固：超前小導(dǎo)管注漿 6.6 輔助施工措施6.6.1 超前錨桿特點：形成超前于工作面的圍巖加固棚。適用于：軟弱破碎地層。510開挖面超前錨桿圖6-11 超前錨桿設(shè)置方式示意圖超前錨桿超前錨桿超前錨桿表表6-3 6-3 超前錨桿超前錨桿( (或小鋼管或小鋼管) )設(shè)計參數(shù)設(shè)計參數(shù)圍巖級別圍巖級別錨桿直徑錨桿直徑(mm)小鋼管直徑小鋼管直徑(mm)錨桿長度錨桿

13、長度(m)環(huán)向間距環(huán)向間距(cm)外插角外插角錨桿錨桿小鋼管小鋼管2020252532323 35 5303050505 510105 510101818222240406060注：外插角指錨桿或小鋼管與隧道縱向開挖輪廓線的夾角；注：外插角指錨桿或小鋼管與隧道縱向開挖輪廓線的夾角； 錨桿或小鋼管的長度應(yīng)與實際掘進循環(huán)長度一起考慮；錨桿或小鋼管的長度應(yīng)與實際掘進循環(huán)長度一起考慮； 中空錨桿目前的最小直徑為中空錨桿目前的最小直徑為25mm25mm。6.6.2 管棚 圖6-12 管棚設(shè)置示意圖縱向連接鋼筋鋼拱架12鋼管(70180mm)鋼管(70180mm)特點：管徑粗(外徑為70180mm) 。施

14、作要點：(1) 單根長46m，總長可至數(shù)十米。(2) 一環(huán)管棚長度一般不小于10m。(3) 可向管內(nèi)注入水泥砂漿，以增加其剛度。(4) 鋼管的尾部需架設(shè)在鋼拱架上，并焊死；(5) 相鄰兩榀鋼拱架間以拉筋相連 。(6)與巖壁之間，環(huán)向每隔2m應(yīng)用楔子楔緊。優(yōu)點：在所有預(yù)支護措施中，管棚支護能力最強。缺點：施工技術(shù)較復(fù)雜，造價較高。單根鋼管構(gòu)造：6.6.3 超前小導(dǎo)管注漿特點：預(yù)支護+預(yù)加固，支護效果強于超前錨桿。適用于：軟弱破碎地層。步驟：噴砼封閉開挖面；鉆孔；插入小導(dǎo)管；導(dǎo)管注漿。小導(dǎo)管(鋼管) 小導(dǎo)管(3842mm)圖6-14 超前小導(dǎo)管設(shè)置示意圖縱向連接筋鋼拱架1015小導(dǎo)管構(gòu)造：3842

15、mm無縫鋼管，單根長35m，管壁注漿孔，孔徑68mm,孔距1520cm。小導(dǎo)管小導(dǎo)管鋼拱架鋼拱架 小導(dǎo)管設(shè)計注意事項：bR)7.06.0(nlRQ.2超前小導(dǎo)管注漿(見前)；超前長導(dǎo)管注漿，圖a；正注漿區(qū)域已注漿區(qū)域(a)注漿加固區(qū)域注漿管地表注漿,圖b；由平導(dǎo)內(nèi)向正洞周圍注漿，圖c，等。 而采用得最多的仍是超前小導(dǎo)管注漿。地表(b)(c)平行導(dǎo)坑正洞 現(xiàn)場注漿試驗；現(xiàn)場注漿試驗； 公式計算作參考：公式計算作參考： 注漿總數(shù)量注漿總數(shù)量 (6-3)(6-3)式中：式中： A A注漿范圍巖的體積；注漿范圍巖的體積； n n圍巖空隙率，圍巖空隙率，% %； 漿液充填系數(shù)，一般取漿液充填系數(shù)，一般取

16、0.70.70.90.9； 注漿材料損耗系數(shù)，通常在注漿材料損耗系數(shù)，通常在0.10.1左右。左右。式中的式中的 就是地層充填率。就是地層充填率。 )1 (.nAQ)1 (n目的：穩(wěn)定邊仰坡。適用于：覆蓋層薄或高大邊仰坡。1. 地表錨噴預(yù)加固類型與加固方法 洞邊仰坡網(wǎng)、錨、噴(相片)地表網(wǎng)錨噴地表網(wǎng)錨噴6.6.5 地表錨噴加固 洞門上方陡坎加固錨桿加固范圍： 經(jīng)驗方法 加固寬度B(12)b，b為隧道開挖寬度； 加固長度為淺埋段長度。 破裂面估算法：用一院法計算破裂角。 噴層厚噴層厚5 510cm10cm； 錨桿直徑錨桿直徑161622cm22cm，長度，長度3 36m6m， 間距間距1 12m2m； 鋼筋網(wǎng)：筋徑鋼筋網(wǎng)：筋徑6 68mm8mm，40cm40cm40cm40cm的網(wǎng)格；的網(wǎng)格；(4)(4)在洞門一定范圍內(nèi)，宜盡量將地表錨桿插入拱在洞門一定范圍內(nèi)，宜盡量將地表錨桿插入拱部襯砌中。部襯砌中。 2. 地表錨噴加固經(jīng)驗參數(shù)隧頂溶洞，錨噴加固，必要時注漿加固與堵水，并加設(shè)隧道護拱及拱頂回填，見 圖6-21。圖