隧道施工方法分类.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,隧道工程设计业绩,隧道工程设计业绩,序号,工程名称,工程概况,阶段,附注,1,京沪高速铁路南京,长江水底隧道,京沪高速铁路全线控制工程，全长,5760,米，沉管法,初步设计,多项成果达到国内领先水平,2,长江南京段上游过江通道,全长,3385,米，双向六车道，沉管法,预可行性研究,方案竞选第一名,3,武汉长江隧道工程,全长,3270,米，双向四车道，盾构法,施工图,4,广州地铁一号线跨,珠江水底隧道,全长,300,米,建成,5,万宜铁路宜昌长江水底隧道,全长约,5400,米，,沉管法,可行性研究,6,浙江舟山本岛塘头至普陀山海底隧道工程,全长,3255,米，沉管法,预可行性研究,7,上海复兴东路黄浦江,水底隧道,全长,2300,米，双向四车道，盾构法,投标,8,上海浦东铁路黄浦江,水底隧道,全长,9450,米，盾构法，盾构区间长,5880,米,初步设计,9,厦门东通道海底隧道,全长,5300,米，两座三车道净间距,30,米的隧道组成,预可行性研究,11,上海市翔殷路越江隧道工程,全长,2027,米，双向四车道，盾构法,投标,主要水底隧道项目业绩一览表,隧道工程设计业绩,序号,工程名称,工程概况,阶段,附注,1,大瑶山长大铁路隧道,14295,米，国内最长的双线电气化隧道，长度居世界铁路隧道第,10,位,建成,国家科技进步特等奖、隧道控制测量荣获国家优秀勘察银奖,2,南岭隧道,6060,米，电气化,双线隧道,建成,铁道部科技成果一等奖、国家科技进步三等奖、中国建筑工程鲁班奖,3,漳泉铁路西坑子单线隧道,4650,米,建成,首次采用平行导坑施工,4,湘黔铁路雪峰山单线隧道,2535,米,建成,5,襄渝铁路武当山单线隧道,5218,米,建成,6,枝柳铁路银匠界双线隧道,4522,米,建成,采用洞口帘幕式通风获部科技进步一等奖,7,焦枝铁路复线新龙门隧道,2548,米,建成,洞口集中式运营射流通风技术获铁道部科技进步二等到奖,8,京九铁路岐岭双线隧道,2536,米,建成,获铁道部优秀设计一等奖,9,京九铁路雷公山双线隧道,3679,米,建成,10,京九铁路老营盘双线隧道,2808,米,建成,11,梅坎铁路松南单线隧道,3398,米,建成,梅坎线最长隧道,12,赣龙铁路蛟洋单线隧道,6970,米,建成,13,赣龙铁路天兴山单线隧道,5490,米,建成,主要铁路隧道项目业绩一览表,隧道工程设计业绩,主要铁路隧道项目业绩一览表（续）,14,赣龙铁路金华山单线隧道,5149,米,建成,15,赣龙铁路猫头岭单线隧道,4751,米,建成,16,温福铁路杨梅岭单线隧道,7915,米,完成施工图,17,温福铁路分水关单线隧道,7120,米,完成施工图,18,温福铁路八仙仑单线隧道,7100,米,完成施工图,19,温福铁路周仓岭单线隧道,5960,米,完成施工图,20,温福铁路鸡面山单线隧道,5656,米,完成施工图,21,温福铁路刘洋寨单线隧道,5613,米,完成施工图,22,温福铁路青岙单线隧道,5590,米,完成施工图,23,万宜铁路野三关单线隧道,13788,米,在建,24,万宜铁路堡镇单线隧道,11596,米,在建,25,万宜铁路齐岳山单线隧道,10452,米,在建,26,万宜铁路大支坪单线隧道,8768,米,在建,27,万宜铁路马鹿箐单线隧道,7900,米,在建,28,万宜铁路八字岭单线隧道,5992,米,在建,29,万宜铁路堰湾单线隧道,5774,米,在建,30,万宜铁路大山岭单线隧道,5576,米,在建,31,万宜铁路云雾山单线隧道,5520,米,在建,32,万宜铁路吊岩沟单线隧道,5518,米,在建,隧道工程设计业绩,序号,工程名称,工程概况,阶段,附注,1,深圳梧桐山上行隧道,(,旧洞改建,),2270,米，单向双车道城市隧道,建成,为既有隧道改造设计,是国内首次对公路市政隧道进行改造设计。获国家鲁班奖入选中国企业新纪录,获部优秀设计三等奖,2,广州白云山公路隧道,242,米,建成,国内第一座双跨连拱,6,车道隧道，宽,34m,，获部优秀设计二等奖,3,深圳市坪西高速公路迭福山隧道,双向四车道，,1500,米,建成,4,湖北宜昌东山隧道,1374,米,建成,5,湖北宜昌云集隧道,1458,米,建成,6,漳龙高速公路乌石山隧道,2621,米，双向,四车道,建成,目前福建省最长的公路隧道,7,厦门莲黄公路隧道,双向，,1500,米,在建,8,上海洋山深水港一期工程小洋山隧道,4,300,米,双向,4,3,车道,在建,9,湖北省三峡库区沿江公路吕家坪隧道,1870,米,建成,10,湖北省三峡库区沿江公路米仓口隧道,1350,米,建成,11,湖北襄樊地区路网改造工程梅子岭隧道,1200,米,在建,12,泉州市大坪山隧道,2,1469,米,在建,13,隔河沿水利枢纽对外公路徐家台隧道,建成,湖北省优秀设计三等奖,主要公路隧道项目业绩一览表,大跨、双跨联拱、小净距、群洞,1,、隧道修建方法分类与简况,2,、矿山法施工方法分类,3,、施工组织设计的编制程序与方法,4,、隧道施工的基本原则,5,、隧道开挖与出碴运输,6,、超前支护与初期支护,7,、防排水施工,8,、二次衬砌,9,、施工通风除尘,目 录,1,隧道修建方法分类与简况,1.1,分类 表,1,明挖法：明挖暗埋；沉埋管段,暗挖法：矿山法（新奥法、钻爆法）,非爆破法,TBM,法；盾构法,表,1,隧道修建方法分类表,1,隧道修建方法分类与简况,1.2,暗挖法修建简况,矿山法,(,钻爆法,),隧道：历史最悠久。黑色炸药是我国古代四大发明之一，,1225,年传入西亚和欧洲。,1867,年瑞典人诺贝尔发明黄色炸药，其后随着钻岩机械的诞生和发展，隧道钻爆法得到迅速发展。钻爆法修建隧道至今仍占统治地位。,我国铁路隧道从,1888,年修建台湾省狮球岭隧道（,261m,）起，至,1999,年止，共修建铁路隧道,6878,座，总长,3667.02km,，最长的为秦岭隧道,18.456km,，目前正在修建的兰新复线乌梢岭隧道全长达到,20.05km,。,我国公路隧道随着高速公路的飞快发展也快速发展，截止,2000,年已修建,1684,座，总长,628km,。最长的公路隧道为开挖已贯通，正在灌筑砼衬砌的陕西省跨秦岭的终南山隧道，长度,18.05km,。,1,隧道修建方法分类与简况,1.2,暗挖法修建简况,TBM,隧道：起步较晚，但发展迅猛。自,1952,年美国罗宾斯公司生产第,1,台,TBM,起，采用,TBM,施工的隧道的累计总长度已超过,4000km,目前世界上每年开挖的隧道中，有,30%,40%,是由掘进机完成的。开挖断面直径最大的达到,11.81m(,瑞士,Mt.Russein,道路隧道，,1990,1992,年,),。,我国采用,TBM,施工的隧道，主要是水电部门和铁路部门。水电部门的甘肃引大入秦,30A,隧洞和山西万家寨引黄入晋工程隧洞，使用,TBM,完成的隧洞累计长度已超过,130km,，目前又在辽宁大伙房引水工程准备采取,TBM,施工隧洞。铁路隧道是,1998,年引进,2,台,8.8m,德国威尔特公司生产的,TBM,，完成西康线秦岭,线隧道、西安合肥线桃花铺,1,号隧道和磨沟岭隧道累计,23km,的单线隧道。,1,隧道修建方法分类与简况,1.2,暗挖法修建简况,盾构隧道：第一座采用盾构法修建的隧道是,1825,年英国泰晤士河河底隧道，比,TBM,问世早,127,年。此后，在英、美、法、德等国家得到推广应用。日本则是,20,世纪,60,年代起迅速发展，,1964,1984,年,20,年间就生产各式盾构,5000,台，仅东京地铁采用盾构法完成的隧道累计长度超过,300km,。,1988,年,1993,年英、法两国采用,11,台盾构机修建了全长,48.5km,的英吉利海峡隧道，,2003,年英法两国采用,15m,土压平衡式盾构机又开始修建第,2,条英吉利海峡隧道。,我国盾构法施工始于,1965,年上海打浦路过江隧道（,10.22m,），,1984,年和,1994,年在上海黄浦江上又先后修建,11.3m,的延安东路隧道和,11.22m,的延安东路复线隧道。最近跨越长江的武汉过江隧道（,11m,多）已开工，南京过江隧道（,14.87m,）也即将采用盾构法修建。采用盾构法修建的地铁隧道近年来更是蓬勃发展，主要城市有上海、广州、深圳、北京、南京、天津等，我国的盾构法施工已步入世界盾构技术的先进行列。,二次衬砌,系统锚杆,喷混凝土,钢筋网,钢架,隧,道,结,构,组,成,初期支护,拱部,边墙,仰拱（铺底）,模筑混凝土或,钢筋混凝土,1.3,矿山法隧道结构,1.3,矿山法隧道结构,拱部,边墙,边墙,铺底,二次衬砌,（模筑砼或钢筋砼）,初期支护,（锚杆、喷砼、钢筋网、钢架）,1.3,矿山法隧道结构,2,矿山法施工方法分类,施工方法的选用，主要依据工程地质和水文地质条件、开挖断面、工期要求、施工设备、环境保护等因素，经综合经济技术比较后确定。主要的施工方法分类如表,2,。,3,1,2,4,从施工速度上比较，由快到慢，依次为全断面法台阶法分部开挖法。,从控制地表和地中变位上，由好到差，依次为中隔壁法侧壁法环形开挖法台阶法。,从疏排地下水的效果上，双侧壁导坑法优于其他方法。,2,矿山法施工方法分类,3,施工组织设计的编制程序与方法,主要根据地质和水文地质条件、开挖断面、工期要求确定。,优选施工方法：,施工部署和任务划分：,主要根据工程规模、地形地理条件，工期及方便管理进行安排和划分。,计划进度安排：,主要依据总工期要求、开挖方法、施工队伍素质、机械设备能力，并参考同类工程的平均进度确定。当前铁路、公路隧道的开挖（含初期支护）的平均进度水平如表,3,3,施工组织设计的编制程序与方法,表,3,隧道开挖平均进度表（,m/,月）,3,施工组织设计的编制程序与方法,根据工期、计划进度，合理配置相应的施工机械设备、劳动力和主要材料供应，以及供电、供水系统。,资源配置,：,编制施工总平面布置图：,安排施工准备工作,：,内容包括校对设计文件、测量标桩复测、施工场地和弃渣场地布置、安排交通运输路线、组织风、水、电线路敷设、生产和生活设施安排、搞好现场及洞口排水系统以及环保安排等。,4,隧道施工的基本原则,基本原则,保护围岩，内实外美，重现环境，动态施工。,采用非爆破的机械开挖方法，如,TBM,，单臂掘进机等。,4.1,保护围岩,1,对于硬岩，主要是减少开挖对围岩的扰动范围，控制对围岩的损伤。,主要措施有：,采用控制爆破技术，拱部用光面爆破，边墙用预裂爆破。,2,3,采用导坑超前加周边扩挖的开挖方法。,4,隧道施工的基本原则,基本原则,保护围岩，内实外美，重现环境，动态施工。,对于软弱围岩，主要是控制围岩的松驰，提高围岩自支护能力。,主要措施：,1,2,3,超前加固地层。采用超前注浆管棚、超前注浆小导管、,超浅埋隧道地表注浆加固地层等；,稳定开挖面。采用超前支护、开挖面正面锚喷、预留核心土等。,开挖地段及时闭合成环。尽量缩短台阶长度，及时施作初期支护，设临时仰拱或横撑；大跨度隧道施作临时仰拱有困难时，可采用,“,三锁,”,注浆锚管（杆）替代；设底部锚杆或底部注浆加固；仰拱超前于墙拱施作，尽量靠近下台阶开挖面。,4,隧道施工的基本原则,基本原则,保护围岩，内实外美，重现环境，动态施工。,内实外美是隧道施工质量的主要标志，它取决于初期支护和二次衬砌的施作质量。,“,内实,”,是内在质量的体现，,“,外美,”,是外观质量的体现。内实是基础，两者溶为一体。,内实就是要求隧道初期支护和衬砌具有设计耐用期内的强度、耐久性、使用性和可靠性，做到,“,四密实,”,喷砼密实、初期支护与围岩密实（贴）、二衬砼密实、二衬与衬期支护密实（贴）。,外美主要是衬砌表面平整，颜色一致，无错台，无蜂窝麻面；三缝处理到位，不渗不漏。,4.2,内实外美,4,隧道施工的基本原则,基本原则,保护围岩，内实外美，重现环境，动态施工。,包含两层意思。一是搞好施工通风除尘和照明，确保洞内各作业面的空气质量、粉尘含量、温度湿度和亮度，控制在国家劳动卫生的标准之内，最大限度地减少对作业人员健康的影响；二是保护隧道周边环境，控制地表下沉、控制水资源流失、防止工程废水弃碴污染和影响河流、保护隧道洞口植被等。,4.3,重视环境,4,隧道施工的基本原则,基本原则,保护围岩，内实外美，重现环境，动态施工。,动态施工就是隧道施工必须根据地质条件和围岩力学动态的变化，适时采取相应措施适应这种动态变化的施工管理过程。它包括动态变化信息的收集分析、反馈设计和指导施工三方面内容。动态变化信息通过施工地质调查预报、围岩量测获取。反馈设计就是根据获取的地质条件和围岩力学动态变化信息，及时修正优化进行动态设计，尔后改进施工方法和施工工艺，最终目的就是达到安全、优质、快速、降造。,4.4,动态施工,5,隧道开挖,5.1,开挖方法,全断面法：适用于,、,级围岩，机械：液压钻孔台车，多层台架风钻。近年来，台架风钻替代钻孔台车渐成趋势，优点是施工进度不低于台车，造价低。,台阶法：适用于,III,级围岩。以两台阶为主。保护围岩，控制变形防止坍方的关键是合理确定台阶长度（表,2,）和仰拱先行。工程中普遍存在的问题为台阶过长。,分部开挖法：适用于,级围岩，采用环形开挖留核心土法居多。施工作业关键：各部间距应,10m,，管内放钢筋加强，,环向,0.3,0.5m,，纵向搭接,2,3m,，使用地质钻或专用管棚钻机。,（,2,）超前注浆小导管：为常用的方法。,42,，,L=5m,，,环向,0.3,0.4m,，纵向搭接,2m,左右。风枪施钻后插入或风枪直接顶入。,（,3,）超前锚杆，孔内注浆：常用自进式锚杆（钻、锚、注一体化），中空注浆锚杆（先风枪钻孔，再插管注浆），拱部不宜采用不能保证注浆质量的砂浆锚杆。,6,超前支护与初期支护,6.2,初期支护,在新奥法施工中，及时施作初期支护，是为了确保施工安全，减少围岩松驰、及时控制地压发展和围岩自支护能力降低，与围岩一起共同承载，其作用不仅在施工期间维护洞室的稳定，而且还能与二次衬砌一起，发挥永久承载的作用。,作 用,：,根据洞室开挖后的稳定性而采用不同的支护结构，表,6.2,1,支护构成,：,6,超前支护与初期支护,6.2,初期支护,表,6.2,1,洞室稳定性与支护结构关系,6,超前支护与初期支护,6.2,初期支护,粉尘小，回弹少，质量易控制，但需配专用的湿喷机,（如中铁西南科学院的,TK500,型转子活塞式湿喷机）。,干 喷：,湿 喷：,粉尘大、回弹多、喷嘴水量人工不易控制，质量较差，但对有水地段比较有利。,潮喷：比干喷粉尘小，回弹也较小，同样存在喷嘴水量不易控制问题。,6,超前支护与初期支护,6.2,初期支护,目前湿喷工艺已成为主流，公路隧道工程招标一般都指明采用湿喷。,影响喷砼质量的主要因素是水灰比、单位水泥用量和材料的选用。在满足施工作业条件下水灰比越小越好，质量（强度、耐久性、抗裂性等）越好。细骨料最好采用河砂。宜选用对碱骨料反应无害的骨料和低碱型水泥。,喷砼作业中常见的弊病：喷距过远（,1.2m,）、斜喷、较大的凹坑填石喷射、喷厚不足。,6,超前支护与初期支护,6.2,初期支护,6,超前支护与初期支护,6.2,初期支护,锚杆,常用类型：全长锚固锚杆,端头锚固锚杆，如药包锚杆。,应用范围：拱部最好使用自进式和中空锚杆，浆液从锚杆中空部位压入，再挤满杆体与孔壁之间的空隙，注浆易饱满；不宜用砂浆锚杆。端头锚固锚杆多用于有水地段。,锚杆端部应上垫板，施加一定的预紧力。设计有钢架时，应与钢架焊成一体。,施工中常见的问题：浆液充填不饱满、锚杆长度不足、孔口不设垫板、不按设计布设不能形成群锚作用、未与钢架焊为一体发挥空间效应。,砂浆锚杆 （先钻孔、后插杆灌注）,自进式锚杆（钻、锚、注三位一体）,中空锚杆 （先钻孔，后插管灌注）,6,超前支护与初期支护,6.2,初期支护,钢架,常用类型：型钢钢架（,I,字钢、钢轨、,U,形钢等）、格栅钢架（四肢正方形、矩形；三肢倒三角形，主筋,22,，焊接成段）。,7,防 排 水,施工中的止水和排水与结构的防水和排水，对施工和工程质量起重要的作用，也是施工中的主要难点。,7.1,施工止水和排水。,施工中对地下水的处理原则：排堵结合、综合处理。对于保护水资源和周围,环境有严格要求的隧道，应以堵为主，限量排放。如歌乐山隧道。堵水标准：隧道建成后的排水量为,1.0m3/,延米,天。一般情况以排为主，排堵结合。,堵水方法：一般以洞内超前深孔全帷幕注浆为主，注浆帷幕厚度根据水压而定。歌乐山正洞为,5m,，平导为,3m,。注浆方法：前进式注浆为主、双液浆与单液浆结合。压浆压力为水压的,2,3,倍。,7,防 排 水,压浆量,Q=A,n,/100,。,式中：,A,加固止水范围的围岩体积（,m3,）,n,孔隙率（,%,）,充填率（,%,），多在,50%,90%,注浆循环段长,12,25m,。,施工中的止水和排水与结构的防水和排水，对施工和工程质量起重要的作用，也是施工中的主要难点。,7.1,施工止水和排水。,7,防 排 水,施工排水方法：,（,1,）对于水流集中的地下水，采用洞内插管引流；,（,2,）对于富含地下水的松软风化严重的围岩，可用打排水管、排水坑道，利用重力自然排水，工程实例：京九线岐岭隧道进口段的超前排水洞、双侧壁导坑的超前排水，及导坑内的排水钻孔（长度,5,10cm,）。一般超前,1,个月左右，正洞的滞水大部可疏排掉；,（,3,）对于地下水位高于隧道顶的砂质或、砂砾层地层，可采用地表井点降水（国内山岭隧道用得不多）。,施工中的止水和排水与结构的防水和排水，对施工和工程质量起重要的作用，也是施工中的主要难点。,7.1,施工止水和排水。,7,防 排 水,7.2,结构防排水,结构防排水原则：不允许地下水流入隧道，而应从隧道衬砌防水板外排出。因此，一般都采用排水型隧道结构型式。,地下水,地下水,7,防 排 水,7.2,结构防排水,隧道防水：一般采用衬砌砼自防水与结构外防水（背后注浆、防水板等）相结合方法。,只有对水资源和环境保护有严格要求的隧道，才采用防水型（非排水型），即使是防水型隧道，也不可能做到完全防水，允许限量排放。,上述两种防排水隧道不同点在于后者衬砌要承受较大的水压力。,7,防 排 水,7.2,结构防排水,衬砌自防水措施：,（,1,）采用防水砼。抗渗等级,S8,，结构厚度,25cm,，,水泥强度等级,32.5MPa,，不得使用碱活性骨料，,配合比中水泥用量,320kg/m3,、砂率,35,40%,、,水压比,0.55mm,，坍落度,50mm,，机械搅拌时间,2min,，振捣时间,10,30s,，及时充分养护，为防,裂最好加入适量的钢纤维或合成纤维。,（,2,）做好施工缝、变形缝的防水。,这是防水的薄弱环节，易出问题，常见的渗漏,水多出自这些缝。,7,防 排 水,7.2,结构防排水,少留施工缝。采用整体钢模台车、适当增加衬砌段,段长。,处理好垂直施工缝（节段缝）。刷净接头面、涂,面处理剂（有微膨胀性能）、正确安设止水带（位,置居中，安设牢固不走位）。,措 施：,防水板铺设：常见问题为，材质差（拉伸强度不够,12MPa,，断裂延伸率不足,200%,等）、接缝不实不牢、铺设过紧、局部被锚杆头刺破等。,7,防 排 水,7.2,结构防排水,严格检测防水板材质和性能；喷砼表面修整大致喷平，切除锚杆头或加盖；防水板张挂留一定的富余长度，一般比喷砼轮廓线长度大,10%,以上为宜；防水板拼接采用双焊缝（热焊或粘接）、充气检查（气压,0.5MPa,）；吊点加垫覆盖；一般应使用防水板作业台车铺设。,措 施：,8,二次衬砌,8.1,衬砌方法：,先墙后拱与先拱后墙。后者封闭不及时、整体性差、防水性不好、,衬砌易变异、质量不易控制，已逐渐淘汰。,8,二次衬砌,8.2,二次衬砌施工：,多采用洞外集中拌合、自行式罐车运输、砼泵压注、全断面钢模台车灌筑、手持式振捣器捣固。作业中质量控制重点：,封顶部位。可采用,60,管或垂直管挤压砼或自充填型高流动性砼（要设排气出孔）。,灌筑接头部位。安好堵头板，加强捣固。,灌筑循环段长,9,12m,为宜，过长会因砼温度收缩、干燥收缩产生裂纹。,全断面钢模台车加工问题。要预留通风管路空间；模板基脚置于水沟盖板底面标高为宜。,8,二次衬砌,8.3,二次衬砌施作时间：,一般应围岩和初期支护变形基本稳定、位移有明显减缓趋势、水平收敛（拱脚附近）小于,0.2mm/d,，已产生的位移量占总位移量,80%,以上后进行。但对以下情况，就应及早施作：,围岩变形大、流变特性明显，变形长时间难以稳定的地,段。实例：乌梢岭隧道等。,洞口浅埋段、断层破碎带及不同岩性不整合接触带等特,殊地段。实例：铁营公路隧道、靠椅山公路隧道等。,9,施工通风,9.1,施工通风目的：,改善作业环境、提高作业效率，保证工程质量、维护作业人员健康。目标应达到国家规定的卫生标准：工作面含氧量,20%,、粉尘最高允许浓度,2mg/m,3,、,CO,最高允许浓度,30mg/m,3,（,24PPm,）、,NOX 5mg/m,3,以下、气温,28,、噪声,90db,。,目前状况，多数达不到以上目标，这是与国外隧道施工的主要差距之一。主要原因是通风系统布局不合理、供风量偏小、管理不善。,9,施工通风,9.2,通风系统布局,通风方式主要有管路压入式、管路抽出式（压出式）、管路压入、抽出混合式,9,施工通风,L=30,50m,1,风机,2,管路,L,爆破安全距离,新鲜风流,污浊风流,9.2,通风系统布局,9,施工通风,L=30,50m,只能用硬风管,9.2,通风系统布局,9,施工通风,L=30,50m,可用软风管,9.2,通风系统布局,9,施工通风,L=30,50m A=30m,风机要移动,通风效果：混合式压入式抽出式。目前多数采用压入式和混合式，长隧道和特长隧道也有采用分段接力压入式。,汇报结束,谢谢,