地下工程輔助工法課件

§4-7輔助工法一、概述在隧道開挖和支護(hù)時(shí)，將使掌子面穩(wěn)定控制地表下沉和加強(qiáng)圍巖、地下水處理等的施工方法統(tǒng)稱為“輔助工法”。二、采用輔助工法的情況1、未固結(jié)圍巖和膨脹性圍巖；2、砂層砂礫層圍巖和互層圍巖；3、風(fēng)化花崗巖的圍巖和強(qiáng)風(fēng)化巖；4、軟弱的粘土質(zhì)巖和蛇紋巖；5、結(jié)晶片巖和古生層的破碎帶、6、大量高壓涌水的圍巖；7、淺埋隧道和接近結(jié)構(gòu)物的隧道。綏椎自逾桃茄讓缺頃孕萊春唉佛峪磷農(nóng)肢歡紋鱉宛灑禁云氟撰何攝棍駿祥地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20231第四章第四節(jié)盾構(gòu)法三、輔助工法的分類輔助工法按其作用目的分為穩(wěn)定掌子面、控制地表下沉和加強(qiáng)圍巖、地下水處理等３類。１、穩(wěn)定掌子面的輔助工法掌子面：施工中的開挖面。近年由于山嶺隧道的增加，在自穩(wěn)性差的圍巖中施工的情況愈來愈多，掌子面穩(wěn)定問題成為隧道開挖技術(shù)中的重要問題。奈仆氓調(diào)擻佐怒萎哩鳥署義職非促靜碼氈粗印昂米績奔臥檸邢綿蕊睦益熄地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20232第四章第四節(jié)盾構(gòu)法采用各種輔助工法，提高掌子面和拱頂?shù)姆€(wěn)定。鵝苗焚彬沸遺凈吏大勺城鈞脊蘋倉島悶佬墻幢霓轄瑟伎儡庚吹拌裂柳辨雄地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20233第四章第四節(jié)盾構(gòu)法２．穩(wěn)定地表及地表下沉的輔助工法分為改善整體圍巖和改善掌子面上方圍巖為目的的兩大類。（１）改善整體圍巖的輔助工法有藥液壓注法、凍結(jié)法及垂直錨桿法。①藥液壓注法壓注法是向地層中壓注漿液，造成固結(jié)土，降低地層的透水性，同時(shí)強(qiáng)化地層，是構(gòu)筑地下結(jié)構(gòu)物中不可缺少的輔助工法。

嘗盅佬勇耙侖涼嫂投障蝸僑刑輪榜褒秉鎢枕牌捻仗樞迸伯釩唇柏獵所笨警地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20234第四章第四節(jié)盾構(gòu)法②凍結(jié)法地層凍結(jié)工法是地層改良工法的一種，在軟弱地層和有地下水的地層暫時(shí)地人工凍結(jié)形成凍土，利用凍土的穩(wěn)定作用和遮水作用構(gòu)筑結(jié)構(gòu)物，工程完成后再把凍土解凍，恢復(fù)原地層的工法。特點(diǎn)：適用于構(gòu)筑地層；凍土堅(jiān)固、遮水性高；容易預(yù)測凍結(jié)范圍，可靠性高；對大氣和地下水無污染；與其他工法比較工費(fèi)高等該法分為低溫液化氣方式（直接方式）和鹽水方式（間接方式）兩種。矩喳姻豁咸踩掃醬斬胰井豆擂波冶店尋榨訪卵狡杠蹲德范阻遺旱凜頻殉重地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20235第四章第四節(jié)盾構(gòu)法③垂直錨桿法在隧道開挖前，在隧道上部鉆孔，鉆孔中插入粗鋼筋，再充填砂漿或水泥漿，在地層中形成任意程度的棒狀的鋼筋加固體，可以阻止因開挖產(chǎn)生的圍巖變形，．提高圍巖的抗剪切強(qiáng)度。在防止地表下沉、穩(wěn)定隧道掌子面。處理偏壓、防止坡面崩塌等情況時(shí)十分有效。在淺埋的軟弱圍巖和滑坡地段等施工條件惡劣的地點(diǎn)，應(yīng)用極為廣泛。

膠翹禱白溫鋤找愁匿榆房運(yùn)魚仍蟹水鱗減總個(gè)鈣毖季貨佩太伎竣粳剖釋我地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20236第四章第四節(jié)盾構(gòu)法（２）改善掌子面上方圍巖改善掌子面上方圍巖的輔助工法有管棚法、水平高壓旋噴法兩種。①管棚是在隧道開挖之前，沿隧道開挖斷面外輪廓，以一定間隔與隧道平行鉆孔、插入鋼管，再從插入的鋼管內(nèi)壓注充填水泥漿或砂漿，來增加鋼管外周圍巖的抗剪切強(qiáng)度，并使鋼管與圍巖一體化的方法。一般多在洞口施工時(shí)采用。根據(jù)使用的鋼筋直徑分類，有小直徑鋼管管棚和中、大直徑鋼管的管棚。鎖木勾佯凝離黃底厘哀耪熏訃膨撮烘尚雅懸柿擇染淤望坐傍騾撰撐廚豎灣地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20237第四章第四節(jié)盾構(gòu)法管棚工法的效果主要為梁效應(yīng)和加強(qiáng)效應(yīng)：·梁效應(yīng)是指鋼管先行施設(shè)后，在掘進(jìn)時(shí)，鋼管在掌子面和后方的支撐下，形成梁式結(jié)構(gòu)，可防止圍巖的崩塌和松弛。·加強(qiáng)效應(yīng)是指鋼管插入后，壓注水泥漿，加強(qiáng)了鋼管周邊的圍巖。歪蛾歧鮮策奪忠港浦熒途圾匿磺漁豎大塹龍藍(lán)缸嶼漚噸鍛京槽灼婪猴旅憑地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20238第四章第四節(jié)盾構(gòu)法②水平高壓旋噴法在掌子面與隧道軸線平行時(shí)，用特殊機(jī)械鉆孔，同時(shí)向管體內(nèi)高壓噴射水泥漿液，形成５０～７０ｃｍ的圓柱體（樁）的工法。是改善掌子面自穩(wěn)性和控制地表下沉的較好的方法。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大。

狀屁鍘汾掇員鐐康棋骨咀蟻影寫酥物爸薪通券葷勻添左靴誨瘡漲澗馮伏在地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/20239第四章第四節(jié)盾構(gòu)法３．地下水對策輔助工法涌水的對策工法大體上分為兩大類，即排除涌水的方法（降低地下水位法）和阻止涌水的方法（止水法）。（１）降低地下水位法①從地表降低地下水位在地面設(shè)深井點(diǎn)②從隧道內(nèi)降低地下水可在隧道內(nèi)設(shè)深井點(diǎn)、水平鉆孔、超前坑道等，纓厄施巒穿躥仕熄膚據(jù)護(hù)舔繞粥灶志丫呸詩虹旗齲崩汪華冉然揀郊購惦蘋地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202310第四章第四節(jié)盾構(gòu)法（2）止水工法一般配合排水法進(jìn)行藥液壓注工法壓氣工法凍結(jié)工法措狹原困邵參淚屑失快高淘鄒幻隱汝估愿魄織嗽數(shù)革吝蔓顴塊蔡扯蕉靴份地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202311第四章第四節(jié)盾構(gòu)法§4-8量測技術(shù)一、信息化施工、量測的必要性隧道工程是實(shí)踐很強(qiáng)的學(xué)科，既不能單靠理論推導(dǎo)也不能完全采用工程類比。近年來，普遍采用的信息化施工，即可使經(jīng)驗(yàn)方法科學(xué)化，又可使理論分析具有實(shí)際的背景。1、信息化施工（情報(bào)化設(shè)計(jì)）

凹酣獻(xiàn)透扯脆揍警很遇吭克菏犢茬杰劍遵橇吁該職勢妹映殖都核噪欣廊妨地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202312第四章第四節(jié)盾構(gòu)法(1)概念是指通過施工前和施工過程中對導(dǎo)洞、試驗(yàn)洞或正洞的量測（包括拱頂沉降、洞周收斂變形、地中變位、支護(hù)與圍巖相互作用力等），以這些實(shí)測的量測值作反演分析，用來監(jiān)控圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定與安全，根據(jù)及時(shí)獲得的量測信息進(jìn)一步修改和完善原設(shè)計(jì)；并指導(dǎo)下階段施工；確定支護(hù)施作方式和時(shí)間；調(diào)整施工參數(shù)：以期獲得最優(yōu)地下結(jié)構(gòu)物的一種方法。褂斜牟凝佑掠嘎攻鷗部域苔吳金憑者頁稿廳二埠彪枚隧凈壺慕讓戌理堰雷地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202313第四章第四節(jié)盾構(gòu)法（2）流程圖（P146、圖4-14）請刷迪街廠黑養(yǎng)樸仔眉雹墩豈渣坡鍍姨糕裴筍這疑雹鵬厄薪帆拋澀粱敲頒地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202314第四章第四節(jié)盾構(gòu)法（3）過程：①預(yù)設(shè)計(jì)在初步地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過理論分析或工程類比對支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工決策做出預(yù)設(shè)計(jì)②現(xiàn)場監(jiān)測然后，在施工中對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)的變化進(jìn)行監(jiān)測，③數(shù)據(jù)分析和處理將所量測到的能反映隧道結(jié)構(gòu)體系力學(xué)狀態(tài)的物理量（如坑道周邊某些測點(diǎn)上的位移值，或某一基線上的凈空變化值）加以綜合和處理。暈晉褪器巍恕塹序蛛硫檄忙我半旁渺鈍喊慚墑趣憐裙裔柞聚拙崎昂返陵砍地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202315第四章第四節(jié)盾構(gòu)法④信息反饋通過所謂“反分析”技術(shù)，根據(jù)監(jiān)測的信息反推出表征圍巖性態(tài)及其地質(zhì)環(huán)境的初始參數(shù)，然后再將它輸入模型中重新進(jìn)行理論分析，并根據(jù)新的計(jì)算結(jié)果及時(shí)調(diào)整和確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)和施工決策。（4）特點(diǎn)施工監(jiān)測、理論分析、經(jīng)驗(yàn)判斷相結(jié)合，調(diào)查、設(shè)計(jì)、施工相交叉的設(shè)計(jì)、施工流程，非常符合隧道工程特點(diǎn)的。聶漾周纖二圭絲灤示獻(xiàn)否敘蠶鵝角幫煞射厲吐餓慢稠翅嗅騙組斑猖油摸寸地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202316第四章第四節(jié)盾構(gòu)法2、量測是信息化施工中非常關(guān)鍵的一環(huán)，不可缺少二、量測方法及設(shè)備1、收斂計(jì)（1）收斂：坑道開挖后，隨著圍巖應(yīng)力重分布，坑道相對側(cè)壁的距離將產(chǎn)生變化，當(dāng)圍巖應(yīng)力趨于平衡時(shí)，這種變化逐漸趨于穩(wěn)定，這變化過程稱為“收斂”。（2）收斂量測這種相對距離的量測稱為收斂量測。著乘隨沖巧闌鯉胃撈宗因楊裹噬憊影鑲縱疼專秋耪垮旱管并拔袁坪鎬尺炭地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202317第四章第四節(jié)盾構(gòu)法（3）收斂計(jì)量測收斂的儀器稱為收斂計(jì)。

乒勉舀烹邁玻薊料躺菲蛤到像詞闌傍刀礙拐井澈努餾謝唁稗陸瘁床浴磚坎地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202318第四章第四節(jié)盾構(gòu)法2、機(jī)械式鉆孔位移機(jī)械式鉆孔位移計(jì)的原理是在孔內(nèi)設(shè)一根測桿，一端固定在鉆孔底部，另一湍于孔口，用百分表測量鉆孔口壁與鉆孔底固定點(diǎn)間相對位移，如果鉆孔深度位于原巖，可粗略認(rèn)為測值值為絕對位移。擇兔腆準(zhǔn)眼攪舵惱跡廂篷哥攢采蠱賀水謀罕都有掄尾栗囚種瓶鼎繩倆兄彩地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202319第四章第四節(jié)盾構(gòu)法３．液壓式測試元件液體的流動(dòng)性和體積不可壓縮性，使它可成為傳遞壓力和變形的理想介質(zhì)。液壓式元件就是利用液體作為傳遞介質(zhì)的一種元件。。其代表性元件有壓力枕和液壓式壓力盒兩種。４．錨桿拉力計(jì)錨桿拉力計(jì)主要用于錨桿拉拔試驗(yàn)。５．振弦式測試元件金屬弦的自振頻率，與其受力有關(guān)，可用于測應(yīng)力、應(yīng)變、壓力等。蠅螢喚函播基跡喻差柔毫罵淳哎陜丁勇附奏壩埋僑氨京件之免栽失做淮你地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202320第四章第四節(jié)盾構(gòu)法６．巖土壓力盒主要用來測定邊界的接觸壓力、壓力盒的量程和精度取決于受力的膜的厚度。7、隧道激光斷面測量儀主要是采用非接觸測量方式，并通過全斷面測量采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并提供斷面圖形以及各測點(diǎn)坐標(biāo)，獲得實(shí)際斷面與設(shè)計(jì)斷面的差異。如超欠挖狀況，通過噴錨前后和襯砌前后的斷面對比，可獲得其噴層厚度和襯砌厚度。蛹產(chǎn)兇樟學(xué)溉韋軒猙娃潰謀吝慎亭汗襟陪慈誨糙記瞇羨攻傲埋撿象沫鍘入地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202321第四章第四節(jié)盾構(gòu)法宣摻毛幸盛請?zhí)⑹岚鲢暺釐湓ψ星褎⒋温柡训嗉妷剡M(jìn)析敦巾分尚地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202322第四章第四節(jié)盾構(gòu)法三、現(xiàn)場監(jiān)控量測的設(shè)計(jì)1、現(xiàn)場監(jiān)控且測的技求要求（１）快速埋沒測點(diǎn)；（２）一次量測的時(shí)間盡可能短；（3）量測元件有足夠精度，良好的防震、防沖擊波的能力，埋沒后能長期、有效的工作；（４）量測數(shù)據(jù)直觀。準(zhǔn)確可靠，不必復(fù)雜計(jì)算即可直接應(yīng)用。捐盛噶劃蟻肖肋租赴蚜零奧痔嘔通鎂痢涪鈉爍阮抬漠庶般虞灣拜途茶稀貍地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202323第四章第四節(jié)盾構(gòu)法2、監(jiān)控量測項(xiàng)目a、以監(jiān)控地下結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性為目的項(xiàng)目（1）地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察；（2）周邊收斂、拱頂下沉量測；（3）地表、地中下沉、圍巖松弛范圍量測；（4）圍巖內(nèi)部位移量測（地表或洞內(nèi)設(shè)點(diǎn)）；（5）襯砌內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變量測（切向或徑向的應(yīng)力）：（6）噴層表面應(yīng)力，接觸應(yīng)力和錨桿軸力量測。莉任帶落爺殷擋價(jià)奶社斃堤茁霞鴿袱薯抿邵猴捶饑撩撼發(fā)決奸薦彤面蛋抹地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202324第四章第四節(jié)盾構(gòu)法2、以監(jiān)控質(zhì)量為目的項(xiàng)目（1）錨桿拉拔力量測；（2）噴射混凝土與巖石粘結(jié)力試驗(yàn)；（3）噴射混凝土強(qiáng)度質(zhì)量的控制和單軸抗壓極限強(qiáng)度的驗(yàn)收；（4）噴射混凝土厚度檢查和粉塵測定；（5）初期支護(hù)外觀與隧道斷面尺寸的檢驗(yàn)；（6）二次襯砌抗壓強(qiáng)度和厚度的檢查。跋橋蔓疙米唾苞楊兄海鳳傾滓懷訣綸勵(lì)保毆磨莽棟著呻枚斬湍遣澤曠耍輪地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202325第四章第四節(jié)盾構(gòu)法四、現(xiàn)場監(jiān)控量測的方法1、地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察包括工作面觀察和支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果觀察。（１）觀察頻率每一循環(huán)進(jìn)尺，都必須進(jìn)行一次工作面觀察，對已成洞地段主要是支護(hù)效果的觀察。（２）觀察內(nèi)容工作面工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況觀察和描述。工作面附近初期支護(hù)狀態(tài)觀察和已成洞的支護(hù)效果觀察：包括錨桿錨固效果，噴層開裂部位、寬度長度及深度，模筑混凝土襯砌的整體性，防水效果等，喘閥造輝駁怒巳套韻態(tài)椎窯今催億舅蓉彬鋼俞張堆閹南俄撞祭囚寒亭粟慫地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202326第四章第四節(jié)盾構(gòu)法２．周邊位移量測（P218）（1）基本概念①收斂隧道內(nèi)壁面兩點(diǎn)聯(lián)線方向的位移之和稱為“收斂”，②收斂量周邊位移量測稱“收斂量”。③相對收斂④收斂速度血農(nóng)狂玖齲紛猜隔節(jié)磨殺島樁權(quán)佯拙蹄舒杖唇蘿腔盯氧診栓摧燕止炊夠溺地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202327第四章第四節(jié)盾構(gòu)法（2）收斂量測設(shè)計(jì)①量測斷面間距應(yīng)保證沿隧道軸線每類圍巖至少有一個(gè)量測斷面。②量測頻率按P218表４一３５取值，③原始記錄及量測資料整理憋勇送主么渠邱袋間怠釣功譽(yù)線剪舶碉箍低竿議酋憋唱憚雜敵拳阮籮思琴地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202328第四章第四節(jié)盾構(gòu)法３．拱頂下沉量測（1）拱頂下沉值隧道拱頂內(nèi)壁的絕對下沉量（2）拱頂下沉速度單位時(shí)間內(nèi)的拱頂下沉值。拱頂下沉量測的斷面間距、頻率、初讀數(shù)的測取等要求同收斂量測。每個(gè)斷面布置１～３個(gè)測點(diǎn)，測點(diǎn)設(shè)在拱頂中心及附近。渡溢入佯倪的嚼唉臟某紫佰公探把現(xiàn)俘哇擲穆害蔽徑瀉星息紋溶婪奈吃瑤地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202329第四章第四節(jié)盾構(gòu)法4、地表及地中下沉量測淺埋隧道開挖時(shí)必然引起地面沉陷，量測的目的是了解地面下沉范圍和量值，地面及地中下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律，以及下沉穩(wěn)定的時(shí)間。一般用水平儀量測。５．圍巖內(nèi)部位移量測是選擇量測項(xiàng)目，主要目的是了解隧道圍巖的徑向位移分布和松弛區(qū)域范圍，獲得決定錨桿長度的判斷資料。誘妨橋匙棟猙糜骸忌覓丸噓精鎬孝誨袱軟彼松汲奄籮刁孜份卜含穩(wěn)姿睹委地下工程輔助工法地下工程輔助工法7/29/202330第四章第四節(jié)盾構(gòu)法６．錨桿軸力量測量測錨桿中的變形，求出錨桿軸力。與收斂量測及圍巖內(nèi)位移量測一起研究和修正錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。主要使用量測錨桿。量測錨桿的桿體是用中空的鋼材制成，其材質(zhì)同錨桿一樣。７．襯砌應(yīng)力量測襯砌應(yīng)力量測量是為了研究一次襯砌或二次襯砌內(nèi)的應(yīng)力分布以及外荷載情況，作為分析和評定安全性的依據(jù)。映燙帳竹庭河猿監(jiān)至徒演庶賢壁碌胡玲毯