一級建造師《公路工程管理與實(shí)務(wù)》-隧道工程培訓(xùn)課件

一級建造師《公路工程管理與實(shí)務(wù)》專題：隧道工程本節(jié)考點(diǎn)：1.隧道主要施工方法2.隧道開挖3.隧道支護(hù)與襯砌【知識拓展：仰拱】仰拱的作用：1.解決基礎(chǔ)承載力不夠，減少下沉；防止底鼓的隆起變形，調(diào)整襯砌應(yīng)力的作用；2.封閉圍巖，阻止圍巖過大的變形，提高機(jī)構(gòu)的整體承載力；3.增加底部和墻部的支撐抵抗力，防止內(nèi)擠而產(chǎn)生剪切破壞。新奧法施工方法包括：臺階法環(huán)形開挖留核心土法中隔墻法（簡稱CD法）（a）橫斷面（b）縱斷面交叉中隔墻法（簡稱CRD法）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法1B414033隧道支護(hù)與襯砌一、隧道施工預(yù)支護(hù)技術(shù)道施工過程中，當(dāng)遇到軟弱破碎圍巖時，其自支護(hù)能力是比較弱的，經(jīng)常采用的預(yù)支護(hù)措施有超前錨桿、插板、或小鋼管；管棚；超前小導(dǎo)管注漿；開挖工作面及圍巖預(yù)注漿等。（一）超前錨桿、小鋼管施工技術(shù)要點(diǎn)超前錨桿主要適用于地下水較少的軟弱破碎圍巖的隧道工程中，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、淺理無顯著偏壓的隧道等，也適宜于采用中小型機(jī)械施工。超前錨桿宜采用早強(qiáng)砂漿錨桿。（二）管棚施工技術(shù)要點(diǎn)管棚主要適用于圍巖壓力來得快、來得大，用于對圍巖變形及地表下沉有較嚴(yán)格限制要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。如土砂質(zhì)地層、強(qiáng)膨脹性地層、強(qiáng)流變性地層、裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶、淺埋有顯著偏壓等圍巖的隧道中。此外，在一般無膠結(jié)的土及砂質(zhì)圍巖中，可采用插板封閉較為有效；在地下水較多時，則可利用鋼管注漿堵水和加固圍巖。短管棚（長度小于10m的小鋼管）一次超前量小，基本上與開挖作業(yè)交替進(jìn)行，占用循環(huán)時間較大，但鉆孔安裝或頂入安裝較容易。長管棚（長度為10～45m，直徑較粗的鋼管）一次超前量大，單次鉆孔或打入長鋼管的作業(yè)時間較長，但減少了安裝鋼管的次數(shù)，減少了與開挖作業(yè)之間的干擾。（a）管棚的環(huán)向布置；（b）管棚鋼管縱向錯接；（c）鋼管端部橫向連接（三）超前小導(dǎo)管注漿施工技術(shù)要點(diǎn)（a）超前小導(dǎo)管布置；（b）注漿半徑孔距選擇；（c）小導(dǎo)管全圖超前小導(dǎo)管注漿是在開挖掘進(jìn)前，先用噴混凝土將開挖面和5m范圍內(nèi)的坑道封閉，然后沿坑道周邊打入帶孔的縱向小導(dǎo)管并通過小導(dǎo)管向圍巖注漿，待漿液硬化后，在坑道周圍形成了一個加固圈，在此加固圈的防護(hù)下即可安全地進(jìn)行開挖。超前小導(dǎo)管注漿不僅適用于一般軟弱破碎圍巖，也適用于地下水豐富的松軟圍巖。但超前小導(dǎo)管注漿對圍巖加固的范圍和強(qiáng)度是有限的，在圍巖條件特別差而變形又嚴(yán)格控制的隧道施工中，超前小導(dǎo)管注漿常常作為一項(xiàng)主要的輔助措施，與管棚結(jié)合起來加固圍巖。（四）預(yù)注漿加固圍巖施工技術(shù)要點(diǎn)預(yù)注漿一般可超前開挖面30～50m，可以形成有相當(dāng)厚度的和較長區(qū)段的筒狀加固區(qū)，從而使得堵水的效果更好，也使得注漿作業(yè)的次數(shù)減少，它更適用于有壓地下水及地下水豐富的地層中，也更適用于采用大中型機(jī)械化施工。預(yù)注漿加固圍巖有洞內(nèi)超前注漿、地表超前注漿和平導(dǎo)超前注漿三種方式。對于淺埋隧道，可以從地表向隧道所在區(qū)域打輻射狀或平行狀鉆孔注漿；對于深埋長大隧道，可設(shè)置平行導(dǎo)坑，由平行導(dǎo)坑向正洞所在區(qū)域鉆孔注漿。二、初期支護(hù)（一）噴射混凝土噴射混凝土的工藝流程有干噴、潮噴、濕噴和混合噴，具體見表。噴射混凝土的工藝流程適用范圍干噴粉塵污染及回彈情況較嚴(yán)重，隧道內(nèi)不得采用潮噴粉塵少、目前施工現(xiàn)場較多濕噴軟弱圍巖特別是黃土隧道以及滲水隧道混合噴工藝復(fù)雜，使用機(jī)械多，機(jī)械清洗和故障處理很麻煩。一般只用在噴射混凝土量大和大斷面隧道工程中。（二）錨桿按照錨固形式可劃分為全長粘結(jié)型、端頭錨固型、摩擦型和預(yù)應(yīng)力型四種。（三）鋼支撐鋼支撐按其材料的組成可分為鋼拱架和格柵鋼架。1.鋼拱架鋼拱架的最大特點(diǎn)是架設(shè)后能夠立即承載。因此，多設(shè)在需要立即控制圍巖變形的場合，在V、Ⅵ級軟弱破碎圍巖中或處理塌方時使用較多。鋼拱架與圍巖間的空隙難以用噴射混凝土緊密充填，與噴射混凝土粘結(jié)也不好，導(dǎo)致鋼拱架附近噴射混凝土出現(xiàn)裂縫。2.格柵格柵能夠很好地與噴射混凝土一起與圍巖密貼，噴射混凝土能夠充滿格柵及其與圍巖的空隙，且能和錨桿超前支護(hù)結(jié)構(gòu)連成一體，支護(hù)效果好。（四）錨噴支護(hù)作為初期支護(hù)，目前在隧道工程中使用最多的組合形式時錨桿（主要指系統(tǒng)錨桿）加噴射混凝土（素噴或網(wǎng)噴）。三、模筑混凝土襯砌單層襯砌中的現(xiàn)澆整體式混凝土襯砌常用于Ⅱ、Ⅲ級圍巖中。復(fù)合式襯砌中的二次襯砌，除了起飾面和增加安全度的作用外，也承受了在其施工后發(fā)生的外部水壓，軟弱圍巖的蠕變壓力，膨脹性地壓，或者淺埋隧道受到的附加荷載等。模筑混凝土襯砌的施工技術(shù)要點(diǎn)如下：襯砌施工順序，目前多采用由下到上、先墻后拱的順序連續(xù)澆筑。在隧道縱向，則需分段進(jìn)行，分段長度一般為8～12m。在全斷面開挖成形或大斷面開挖成形的隧道襯砌施工中，則應(yīng)盡量使用金屬模板臺車灌注混凝土整體襯砌。1.襯砌施工的準(zhǔn)備工作（1）組裝式模板拼裝式拱架模板的靈活性大，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適用于曲線地段。因其安裝架設(shè)較費(fèi)時費(fèi)力，故生產(chǎn)能力較模板臺車低。在中小型隧道及分部開挖時，使用較多。（2）整體移動式模板臺車模板臺車的長度即一次模筑段長度應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度要求、混凝土生產(chǎn)能力和澆筑技術(shù)要求以及曲線隧道的曲線半徑等條件來確定。整體移動式模板臺車的生產(chǎn)能力大，可配合混凝土輸送泵聯(lián)合作業(yè)，是較先進(jìn)的模板設(shè)備。我國較多的施工單位在現(xiàn)場自制簡單的模板臺車，效果也很好。2.混凝土的制備與運(yùn)輸（1）配料（2）攪拌混凝土的拌和，一般應(yīng)采用機(jī)械攪拌。隧道工程中大多采用自落式鼓筒攪拌機(jī)。（3）混凝土的運(yùn)輸混凝土可在設(shè)于隧道洞口外的中心攪拌站制備；當(dāng)隧道較長時，也可在洞內(nèi)設(shè)臨時攪拌站進(jìn)行拌和工作。3.混凝土的灌注（1）灌注邊墻混凝土?xí)r，要求兩側(cè)混凝土保持分層對稱地均勻上升，以免兩側(cè)邊墻模板受力不均勻而傾斜或移位。（2）灌注拱圈混凝土?xí)r，應(yīng)從兩側(cè)拱腳開始，同時向拱頂分層對稱地進(jìn)行，層面應(yīng)保持輻射狀。當(dāng)灌注到拱頂時，需要改為沿隧道縱向進(jìn)行灌注，邊灌注邊鋪封口模板，這種封頂叫"活封口"。當(dāng)襯砌灌注到最后一個節(jié)段時，只能在拱頂中央留出一個50cm×50cm的缺口，進(jìn)行"死封口"封頂。在整體移動式模板臺車的適當(dāng)位置上設(shè)置的檢查窗是為了確認(rèn)混凝土的搗固狀態(tài)，窗的大小45cm×45cm以上。為了確實(shí)地充填拱頂部，可采用具有自充填性的材料難以離析的高流動性混凝土。（3）混凝土搗固、養(yǎng)護(hù)與拆模隧道襯砌混凝土施工中應(yīng)用最多的是插入式振動器。（4）襯砌灌注中若干問題的處理【真題2016】下列隧道支護(hù)措施中,不屬于超前預(yù)支護(hù)措施的是（）。A.搭設(shè)管棚B.周邊預(yù)注漿C.徑向注漿D.超前小導(dǎo)管注漿【答案】C【解析】道施工過程中，當(dāng)遇到軟弱破碎圍巖時，其自支護(hù)能力是比較弱的，經(jīng)常采用的預(yù)支護(hù)措施有超前錨桿、插板、或小鋼管；管棚；超前小導(dǎo)管注漿；開挖工作面及圍巖預(yù)注漿等?！菊骖}2015】既適用于一般軟弱破碎圍巖，也適用于地下水豐富的松軟圍巖，且對圍巖加固的范圍和強(qiáng)度相對較小的預(yù)支護(hù)措施是（ ）。A.超前錨桿預(yù)支護(hù) B.超前小導(dǎo)管注漿預(yù)支護(hù)C.管棚預(yù)支護(hù) D.小鋼管預(yù)支護(hù)【答案】B【解析】超前錨桿主要適用于地下水較少的軟弱破碎圍巖的隧道工程中，也適宜于采用中小型機(jī)械施工。管棚主要適用于圍巖壓力來得快、來得大，用于對圍巖變形及地表下沉有較嚴(yán)格限制要求的軟弱破碎圍巖隧道工程中。超前小導(dǎo)管注漿不僅適用于一般軟弱破碎圍巖，也適用于地下水豐富的松軟圍巖，對圍巖加固的范圍和強(qiáng)度是有限的?！菊骖}2014】關(guān)于隧道襯砌的說法，錯誤的是（）。A.單層現(xiàn)澆整體式混凝土襯砌常用于Ⅱ、Ⅲ級圍巖中B.交工時襯砌及所使用的附屬設(shè)施侵入建筑限界不大于0.2mC.襯砌混凝土的拌合應(yīng)用機(jī)械拌合D.襯砌施工多采用由下而上、先墻后拱的順序連續(xù)澆筑【答案】B【解析】本題考查的是模筑混凝土襯砌。交工時襯砌及所用的附屬設(shè)施不得侵入建筑限界?！菊骖}2013】關(guān)于采用工字鋼鋼拱架進(jìn)行隧道支護(hù)的說法，錯誤的是（）。A.混凝土能充滿鋼拱架和圍巖間空隙，鋼拱架與噴射混凝土粘結(jié)好B.可用于混凝土內(nèi)作為永久襯砌的一部分C.架設(shè)后能立即承載D.在V、VI級較軟弱破碎圍巖中使用較多【答案】A【解析】鋼拱架與圍巖間的空隙難以用噴射混凝土緊密充填，與噴射混凝土粘結(jié)也不好?！菊骖}2015】案例分析背景資料：某高速公路隧道為雙向四車道分離式隧道，隧道右線長1618m，左線長1616m，設(shè)計(jì)凈空寬度10.8m，凈空高度6.6m，設(shè)計(jì)車速80km/h。該隧道圍巖主要為IV級，采用復(fù)合式襯砌，襯砌斷面設(shè)計(jì)如圖1所示。圖1復(fù)合式襯砌斷面示意圖隧道穿越巖溶區(qū)，地表水、地下水豐富，開挖過程中發(fā)現(xiàn)不同程度的滲水和涌水，為保證隧道施工安全，施工單位對隧道滲水和涌水采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿進(jìn)行止水處理，注漿工藝流程如圖2所示。圖2注漿工藝流程圖【問題】1.按隧道斷面形狀，該隧道的洞身屬于哪一類型？該類型適用條件是什么？2.寫出圖1中構(gòu)造物A、B、C、D的名稱。3.寫出圖2中工序E、F的名稱。【參考答案】1.屬于曲墻式。適用于地質(zhì)條件差、需承受較大圍巖水平壓力的情況。【注：直墻式襯砌適用于地質(zhì)條件比較好，垂直圍巖壓力為主而水平圍巖壓力較小的情況。】2.A是二次襯砌，B是排水盲溝，C是中心排水管溝，D是仰拱。3.E是安裝導(dǎo)管，F(xiàn)是注漿管路安裝?！菊骖}2014】案例分析背景資料：某隧道為上、下行雙線四車道隧道，其中左線長858m，右線長862m，隧道最大埋深98m，凈空寬度9.64m，凈空高度6.88m，設(shè)計(jì)車速為100km/h。其中YK9+928～YK10+004段為V級圍巖，采用環(huán)形開挖留核心土法施工，開挖進(jìn)尺為3m。該隧道復(fù)合式襯砌橫斷面示意圖如圖3所示，采用噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)形式，結(jié)合超前小導(dǎo)管作為超前支護(hù)措施，二次襯砌采用灌注混凝土，初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)防水層。圖3復(fù)合式襯砌橫斷面示意圖在一個模筑段長度內(nèi)灌注邊墻混凝土?xí)r，施工單位施工方便，先灌注完左側(cè)邊墻混凝土，再灌注右側(cè)邊墻混凝土。……【問題】1.指出環(huán)形開挖留核心土施工中的錯誤之處，并改正。2.根據(jù)圖3，寫出結(jié)構(gòu)層⑥的名稱，并寫出初期支護(hù)、防水層、二次襯砌分別由哪幾部分組成？（只需寫出相應(yīng)的編號）3.為充分發(fā)揮噴錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)效應(yīng)，資料中系統(tǒng)錨桿應(yīng)與哪些支護(hù)彼此牢固連接？（只需寫出相應(yīng)的編號）4.資料中邊墻灌注施工錯誤，寫出正確的做法?！緟⒖即鸢浮?.錯誤之處：采用環(huán)形開挖留核心土法施