隧道施工方法.ppt

1、掌握隧道工程施工的特点、流程及常见问题2、了解隧道常用的修建方法3、掌握钻爆法各种开挖工法及其特点、适用性4、熟悉隧道进洞施工的常用方法5、掌握隧道辅助施工措施的概念、作用机理、设计参数、施工方法及质量控制6、了解特殊地质隧道施工方法，熟悉一般隧道塌方的处治方法。第6章 隧道工程施工方法第6章 隧道工程施工方法6.1 隧道工程施工概述6.2 隧道主要修建方法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法6.5 隧道辅助施工措施6.6 特殊地质地段隧道施工隧道工程施工的特点6.1 隧道工程施工概述山岭隧道施工的基本流程山岭隧道施工的常见问题 地质信息不充分 作业环境恶劣 工序复杂 隐蔽工程多，质量要求高6.1.1 隧道工程施工的特点6.1 隧道工程施工概述6.1.2 山岭隧道施工的基本流程施工准备超前支护开挖初期支护防水层二次衬砌路面6.1 隧道工程施工概述6.1.3 山岭隧道施工的常见问题 围岩结构大变形或坍塌 内轮廓不满足要求（侵限）结构裂损 渗漏水 强度不足6.1 隧道工程施工概述第6章 隧道工程施工方法6.1 隧道工程施工概述6.2 隧道主要修建方法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法6.5 隧道辅助施工措施6.6 特殊地质地段隧道施工隧道修建方法总览隧道明挖施工隧道钻爆法施工隧道机械法施工6.2 隧道主要修建方法6.2.1 隧道修建方法总览6.2 隧道主要修建方法隧道施工隧道施工明挖施工明挖施工暗挖施工暗挖施工明挖法明挖法盖挖法盖挖法沉埋法沉埋法盖挖顺作法盖挖顺作法盖挖逆作法盖挖逆作法矿山法矿山法机械法机械法顶进法顶进法传统矿山法传统矿山法新奥法新奥法盾构法盾构法掘进机法掘进机法6.2.2 隧道明挖施工6.2 隧道主要修建方法明挖法：将隧道上覆岩土体、围岩全部开挖，敞开浇筑隧道结构后重新回填形成暗埋隧道结构的施工方法。特点及适用条件：施工条件好，质量容易保证。适用于埋深浅，地面周边无道路和建筑物的情况。周边有建筑物时，应采取较强围护结构。6.2 隧道主要修建方法6.2 隧道主要修建方法盖挖法：将隧址地表浅层开挖后迅速施工临时或永久盖板，在盖板的覆盖和保护下开挖岩土体，最终建成隧道的施工方法。按照隧道结构的施做顺序分为顺作法和逆作法。特点及适用条件：影响地表的时间短，施工条件较好，质量较容易保证。适用于城市内埋深浅，地面条件复杂，有道路、广场等不宜长期阻断、占用的情况。6.2 隧道主要修建方法6.2 隧道主要修建方法沉埋法：在河底或海底浅埋隧道中，先在干坞内预制隧道管段，浮运至隧址区，将管段沉入到预处理好的水下地基中进行拼装、固定和覆盖的施工方法。特点及适用条件：可使水下隧道埋深很浅，管段质量容易保障，工艺要求很高。适用于埋深很浅、流速不大的海底或河底隧道。6.2 隧道主要修建方法管段预制管段预制基槽处理基槽处理管段浮运管段浮运管段拼装管段拼装固定覆盖固定覆盖6.2 隧道主要修建方法6.2.3 钻爆法施工A）松弛荷载理论（20世纪20年代）稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支承。B）岩承理论（20世纪50年代）围岩稳定是因为岩体自身有一定的承载自稳能力；不稳定的围岩丧失稳定有一个过程，如果在这个过程中给围岩提供必要的支护，则围岩仍然能够进入稳定状态。传统矿山法：以松弛荷载理论为基础，隧道开挖后立即用木、型钢等进行刚性支撑，开挖一定长度后，撤换临时支撑，立模一次性浇筑整体式衬砌的施工方法。新奥法：以“岩承理论”为基础，以柔性支护（主要为锚喷支护）为主要手段，通过监控量测和优化设计，使围岩和支护结构发生适度可控的变形，既保护围岩的自稳能力，又充分发挥围岩承载能力的一种隧道修建方法。6.2 隧道主要修建方法6.2 隧道主要修建方法 盾构法 掘进机法 顶推法6.2.4 机械施工6.2 隧道主要修建方法盾构法：采用盾构机进行隧道施工的一种方法。特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制、设备昂贵。适用于软土、土质、软岩地区的规模较大的工程。隧道掘进机法：采用隧道掘进机进行隧道施工的方法。特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制、设备昂贵。适用于中硬岩中的规模较大的工程。顶推法：采用顶推设备将预制管段向前推进的隧道施工方法。特点及适用条件：机械化程度高、安全性好、质量容易控制。适用于软土中的中小断面的隧道。第6章 隧道工程施工方法6.1 隧道工程施工概述6.2 隧道主要修建方法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法6.5 隧道辅助施工措施6.6 特殊地质地段隧道施工6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法隧道洞身钻爆法开挖方法总览分离式隧道常用开挖工法连拱隧道常用开挖工法6.3.1 隧道洞身钻爆法开挖方法总览开挖工法全断面法分部开挖台阶法导洞法中导洞法和三导洞法上下台阶法台阶分部法侧壁导洞法双侧壁导洞法下台阶分部法上台阶分部法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法全断面法全断面法特点：工序少、相互干扰少；作业空间大、便于大型机械施工；扰动次数少；施工速度快。适用：稳定性很好、跨度不大的隧道。围岩稳定性差时，应采取预加固等辅助措施。6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.3.2 分离式隧道常用开挖工法特点：一次开挖高度显著减小，利于稳定；下台阶落底应注意；初期支护能快速封闭。适用：围岩稳定性较差的隧道。围岩越差，台阶长度越短。上下台阶法下台阶分部法特点：缩短下台阶开挖支护时间，从而缩短上台阶支护悬空时间，利于隧道稳定。适用：用上下台阶法可能导致上部支护失稳的围岩。上台阶分部法特点：显著缩小上台阶开挖高度，但作业空间狭窄；核心土有利于保护掌子面的稳定。适用：围岩松软，可以人工或机械开挖；稳定性差，掌子面可能纵向滑落。特点：显著缩小开挖跨度和高度；初期支护快速临时封闭成环；工序较复杂。适用：围岩稳定性较差的大跨度隧道。侧壁导洞法特点：显著缩小开挖跨度和高度；初期支护快速临时封闭成环；工序较复杂，作业空间狭小。适用：围岩稳定性很差的大跨度隧道。双侧壁导洞法中导洞法6.3.3 连拱隧道常用开挖工法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法三导洞法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法第6章 隧道工程施工方法6.1 隧道工程施工概述6.2 隧道主要修建方法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法6.5 隧道辅助施工措施6.6 特殊地质地段隧道施工6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法 山岭隧道洞口段施工的特点 山岭隧道进洞施工方案 山岭隧道洞口段支护措施6.4.1 山岭隧道洞口段施工的特点6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法1）埋深浅2）地质条件差3）受地表水影响4）可能存在偏压5）要考虑环境、景观影响6）工序循环准备、磨合阶段6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法隧道进洞方案刷坡进洞 不刷坡进洞强支护零开挖进洞 明洞暗做 掏槽先墙后拱 直接大刷坡进洞 先拱后墙半明半暗进洞 6.4.2 山岭隧道进洞施工方案6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法直接大刷坡进洞 洞口植被清表边仰坡清危边仰坡刷坡边仰坡锚喷切坡进洞生态破坏安全隐患高边坡问题生态与景观边仰坡失稳6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法先拱后墙半明半暗进洞 上台阶拱圈明挖拱圈初期支护下台阶边墙暗挖边墙初期支护全断面二次衬砌拱顶回填覆盖6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法强支护零开挖进洞 必要的地表加固套拱及管棚施工小断面小扰动开挖洞内强支护全断面二次衬砌6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法强支护小扰动措施洞外强支护洞内强超前洞内小扰动辅助措施地表注浆地表锚固管棚加套拱超前小导管小断面、短进尺人工、机械开挖或弱爆破施工监控地质预报6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法明洞暗做 明洞段回填明洞段加固明洞段暗挖暗洞施工6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法掏槽先墙后拱 6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法强支护零开挖进洞 明洞暗做 掏槽先墙后拱 直接大刷坡进洞 先拱后墙半明半暗进洞 边坡锚杆、锚索 边坡喷射混凝土 地表围岩注浆 管棚、套拱 超前小导管 地下连续墙 6.4.3 山岭隧道洞口段支护措施第6章 隧道工程施工方法6.1 隧道工程施工概述6.2 隧道主要修建方法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法6.5 隧道辅助施工措施6.6 特殊地质地段隧道施工6.5 隧道辅助施工措施超前管棚与套拱超前小导管与超前锚杆地表锚喷与加固预留核心土围岩注浆6.5.1 隧道常用辅助施工措施6.5 隧道辅助施工措施1）围岩注浆的概念2）围岩注浆的作用机理与类型3）浆液类型及其材料指标4）注浆工艺5）注浆质量控制要点6.5.2 围岩注浆6.5 隧道辅助施工措施1)围岩注浆的概念围岩注浆是指通过一定的机械设备和工艺手段，将配制好的浆液压入岩土体中，用于固结松散颗粒和节理裂隙,充填、封堵渗水通道的地层改良工作。2)围岩注浆的作用机理与类型胶结不连续岩土体挤密、换填、固结封堵各种渗水通道围岩加固注浆 围岩堵水注浆 常压渗入注浆 高压劈裂注浆 高压压密注浆 高压旋喷注浆 6.5 隧道辅助施工措施隧道工程注浆地表注浆 洞内围岩注浆 洞周超前注浆 掌子面超前注浆 洞周径向注浆 6.5 隧道辅助施工措施6.5 隧道辅助施工措施3)浆液类型及其材料指标6.5 隧道辅助施工措施4）注浆工艺压注方式 单液注浆 双液注浆 6.5 隧道辅助施工措施压注方式 单液注浆 双液注浆 压入途径 钢花管(管棚、小导管)中空锚杆 玻璃纤维管 PVC管 结束标准 浆液注入量 压力保持时间 工作方式 连续注浆 间歇注浆 6.5 隧道辅助施工措施5）注浆质量控制要点浆液配制质量 类型 配比 施工准备质量 成孔深度 成孔孔径 成孔数量 止浆墙质量 注浆过程控制 注浆压力 浆液注入量 停歇时间 6.5 隧道辅助施工措施1)管棚的概念2)管棚基本结构及参数3)管棚的作用机理4)管棚施工程序5)管棚质量控制要点6.5.3 超前管棚与套拱6.5 隧道辅助施工措施1)管棚的概念管棚是环向布设在隧道开挖轮廓线以外、用直径较大、长度较长的钢管构成的，以较小的外插角向前插入岩土体中的一种超前支护结构。6.5 隧道辅助施工措施2)管棚的基本结构及参数6.5 隧道辅助施工措施钢管（开孔）钢管直径 钢管长度 钢管布设范围 钢管壁厚 环向间距 外插角度 6.5 隧道辅助施工措施套拱 工字钢 钢筋混凝土 孔口管 型号 纵向间距 厚度 纵向长度 直径 外插角 6.5 隧道辅助施工措施3)管棚的作用机理利用大直径钢管的刚度 利用长钢管的穿透性 利用环向小间距形成棚护 利用前后两端形成梁效应 6.5 隧道辅助施工措施4)管棚的施工顺序套拱基础开挖套拱工字钢架设孔口管及钢筋安装立模浇筑套拱钻孔安装钢管注浆、封堵6.5 隧道辅助施工措施5)管棚质量控制要点先套拱后钻孔钻孔角度钢管连接质量6.5 隧道辅助施工措施1)超前小导管与超前锚杆2)基本结构及参数3)作用机理差异4)施工程序5)质量控制要点6.5.4 超前小导管与超前锚杆6.5 隧道辅助施工措施1)超前小导管与超前锚杆6.5 隧道辅助施工措施材料小直径钢花管螺纹钢或中空锚杆长度较短（3-5m）外插角较大（10-20，甚至更大）搭接不小于1m环向布设环向间距，布设角度，根数2)基本结构及参数6.5 隧道辅助施工措施3)作用机理差异超前小导管：主要利用刚度，起到棚护作用超前锚杆：主要利用抗拉能力，起到加固围岩作用4)施工程序钻孔安装注浆6.5 隧道辅助施工措施5)质量控制要点搭接数量注浆第6章 隧道工程施工方法6.1 隧道工程施工概述6.2 隧道主要修建方法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法6.5 隧道辅助施工措施6.6 特殊地质地段隧道施工6.6特殊地质地段隧道施工膨胀性围岩岩溶其它不良地质塌方段处理6.6特殊地质地段隧道施工膨胀性围岩：含有大量亲水矿物（如蒙脱石）的岩体或处于高地应力状态的岩体，吸水或开挖后体积显著膨胀的围岩。吸水膨胀卸荷膨胀显著流变特性失水崩解1)膨胀性围岩及其特性6.6.1 膨胀岩隧道6.6特殊地质地段隧道施工2)膨胀性围岩对隧道的危害围岩开裂：吸水或卸荷可导致膨胀开裂；失水干缩也可导致崩解、开裂。隧道下沉：（承载力低）围岩大变形：（挤出、收敛、底鼓或坍塌）结构大变形：（裂损或大幅下沉、收敛）6.6特殊地质地段隧道施工3)膨胀性围岩隧道的施工对策放：开挖小断面释放高应力；增大预留变形量，允许发生较大变形。抗：强支护手段（永久的或临时的）6.6特殊地质地段隧道施工1)岩溶现象及类型岩溶现象：可溶性岩层，如石灰岩、白云岩等，在水的作用下产生沟槽、空洞以及地表陷穴等现象。溶洞类型：死、活干、湿大、小6.6.2 岩溶6.6特殊地质地段隧道施工2)岩溶对隧道的危害涌水突泥塌方难以跨越结构不安全6.6特殊地质地段隧道施工4)岩溶隧道处治“引、堵、越、绕”引:遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵管或小桥等设施渲泄水流，或开凿泄水洞将水排出洞外。6.6特殊地质地段隧道施工堵:对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；或加深边墙基础，加固隧道底部将水排出洞外。6.6特殊地质地段隧道施工越:设计相应结构，跨越溶洞。结构应视溶洞规模及溶洞与隧道的相对关系而确定。6.6特殊地质地段隧道施工岩爆高地温瓦斯采空区软弱地层6.6.3 其它不良地质6.6特殊地质地段隧道施工u 塌方处治工作程序u 塌方控制措施u 塌方加固措施u 塌方处治辅助措施6.6.4 塌方段处治6.6特殊地质地段隧道施工1)塌方处治工作程序塌方发展趋势评估是否可控撤离人员、设备不可控采取塌方控制措施塌方发展、扩大是否有效可控无效是否稳定不稳定稳定采取加固措施塌方段施工6.6特殊地质地段隧道施工喷射混凝土封闭塌体喷射混凝土封闭塌腔表面堆载回填塌体注浆临时支撑塌方影响段塌体塌腔塌方影响区段2)塌方控制措施6.6特殊地质地段隧道施工超前管棚或超前小导管围岩注浆塌腔内锚杆3)塌方加固措施6.6特殊地质地段隧道施工塌腔分层、分时段回填小断面、短进尺、少扰动结构加强、防排水加强4)塌方处治辅助措施第6章 隧道工程施工方法6.1 隧道工程施工概述6.2 隧道主要修建方法6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法6.5 隧道辅助施工措施6.6 特殊地质地段隧道施工思考题：1.隧道工程施工的特点？2.隧道常用的修建方法有哪些？3.钻爆法各种开挖工法及其特点、适用性？4.隧道辅助施工措施的概念、作用机理？5.膨胀性隧道和岩溶隧道的处理方法？6.一般隧道塌方的处治方法？第6章 隧道工程施工方法