矿山法施工介绍.ppt

非煤矿山从业人员培训,*,地铁矿山法施工技术,地铁矿山法施工技术,1.,矿山法基本概念,2.,矿山法施工方法介绍,3.,矿山法施工主要工序,4.,矿山法施工监测,5.,矿山法施工常见质量通病案例与对策,内容,1.,矿山法基本概念,明挖法,暗挖法,盾构法,地下工程,施工方法,矿山法是一种传统的施工方法。它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，形成岩土坍落。,传统矿山法,采用圆木、型钢、钢轨等形成支架，对开挖面形成强力支承。传统矿山法的依据是“松弛理论”，认为围岩可能由于扰动产生坍塌，支护需要支承围岩在一定范围内由于松弛可能坍塌的岩体重量。,在,80,年代及以前，因施工工艺落后、钢材紧张而普遍采用。,因安全性差，现已完全淘汰。,奥地利学者米勒（,Muller.L,）发明。在支护手段上，采用喷射混凝土和锚杆为衬砌，把衬砌和围岩看作是一个相互作用的整体，既发挥围岩的自承能力，又使锚喷衬砌起到加固围岩的作用。初期支护能随着围岩变形，充分发挥围岩的自承能力。,新奥法,采用锚喷支护的新奥法与采用钢木支护的传统矿山法相比，不仅仅是支护手段上的革新，更重要的是工程概念的不同。与前二者相比，限制围岩变形，是矿山法的概念。,城市地铁工程基本属于浅埋矿山法。,浅埋矿山法,暗挖法,分类,2.,矿山法施工方法介绍,全断面法,1,台阶法,2,CD法、CRD法,3,侧壁导坑法,4,中洞法5,柱洞法,7,桩,洞,法,8,侧洞法,6,锚杆,格栅,喷砼,初期支护,3.,矿山法施工主要工序,人工,机械,爆破,开挖,防水板,止水带,注 浆,防水,钢 筋,混凝土,二次衬砌,开始,完成,适用范围,1.,适用于,V,、,VI,级围岩,2.,对防震要求高、沉降,要求很高的地段，如,房屋下方、桩基切除,方法,人工及小型挖掘机或,单壁掘进机配合（设,备有待完善，慎用）,人、机开挖法,3.1.,开挖,钻爆法,光面爆破,1.,适用于,I,、,II,、,III,级围岩,2.,掏槽眼辅助眼,周边眼底板眼,预裂爆破,1.,适用于,III,、,IV,级围岩,2.,周边眼掏槽眼,辅助眼底板眼,适用范围,1.IV,、,V,级围岩,2.,对防震要求高、沉降,要求较高的,地段,微震爆破法,开挖方法分类,微震爆破控制,控制目的,减小爆破震动对周边建筑的影响,施工沉降控制在允许范围内,杜绝坍塌事故,控制标准,最大爆破振速控制在,1.5cm/s,以内，深圳市规定最大爆破振速控制在,1cm/s,以内。,沉降控制,2.5cm,以内,或更小,控制措施,缩短每循环进尺，一般,0.51.5,米,选用震动烈度小的炸药,多分段，减小单段用药量。最大单段用药量,Q,计算如下：（,K,、,经验回归数据，一般取,120,、,2.0,，,R,距离，,震速控制标准）,关键部位采用静态爆破或人工开挖,3.2.初期支护,支护结构类型,浅埋矿山法，限制围岩变形,型钢或钢筋格栅，喷砼厚，初支刚性大,刚性支护结构,新奥法隧道，允许围岩变形,钢筋格栅或钢筋网，喷砼薄，初支刚度小,柔性支护结构,高地应力隧道，围岩变形大,先柔后刚，适用于塑性流变地层,复合式支护结构,初期支护主要工序,超前锚杆,超前小导管,大管棚,超前支护,地表旋喷、注浆,洞内水平加固,预加固,钢筋锚杆,锚管,中空锚杆,锚杆,干喷砼,湿喷砼,喷混凝土,钢筋格栅,型钢格栅,格栅,开始,完成,预加固,目的,地层较差或地面沉降有很高要求时,改良地层，防止过大沉降、坍塌,一般用于埋深浅的隧道，,如过街通道等。,地表加固,地表有施工条件并埋深浅,地表旋喷加固,地表注浆,水平加筋,开挖掌支面稳定差时,加水平塑料筋、管等,极少采用,预加固,地表无施工条件或埋深大,洞内水平旋喷,洞内水平注浆,洞内加固,超前支护,目的,地层自稳性较差采用,开挖过程对围岩保护,初支完成后失去作用,超前锚杆,用普通钢筋制作,施工方便、成本低,刚度小，不推荐使用,角度约,15,大管棚,刚度很大，适用于埋深浅、地 表沉,降控制严的地段，如过街通道等,用大钢管制作，一般,108 127,施工要求高、成本高,可实施对围岩注浆,角度：一般与隧道轴线平行,超前支护,用小钢管制作，一般,42,施工方便、成本适中,可实施对围岩注浆,刚度较大，推荐使用,角度约,15,超前小导管,围岩破碎，成孔困难时采用,可通过空心通道对围岩注浆,成本较高,较少采用,中空锚杆,系统锚杆,锚杆作用,悬挂围岩,改善围岩,c,、,，提高自稳性,固定格栅、钢筋网,锁定拱脚,砂浆锚杆,用普通钢筋制作,施工方便、成本低,最常见,系统锚杆,预应力锚杆（索）,一般用于高地应力隧道,恢复部分应力场,约束围岩变形,极少采用，地铁无类似情况,钢筋格栅,型钢格栅,格栅,架设后立即能承载,加工容易，但需要较大设备,安装及构件连接，比较简,洁、方便,优点,缺点,背后的喷射混凝土不易,填密实，留有空隙,重量大，架设安装困难,与变形不协调，混凝土,易开裂,喷射混凝土完全包裹在格栅,内，整体性好,制安容易，不需要较大设备,柔性好，能适应围岩变形,架设后不能立即承载，必,须与喷射混凝土结合,刚度较小，不能有效控制,围岩变形,大管棚,大管棚控制关键点,施工精度：导向管、导向架,可适当上挑，但不可侵入开挖面内,钻孔设备：管棚较短可采用普通钻机,管棚较长需采用专业管棚机,施工场地：根据设备，长度不小于,68,米,在洞内打管棚还要求上挑约,0.6,米以上,跟管钻进：地层破碎成孔困难时跟管钻进,管壁无孔，钻头一次性、略大（注浆通道）,喷射混凝土拌合料中添加钢纤维、,玻璃纤维等,提高喷混凝土强度和抗折弯能力,一般用于变形量大的隧道,造价高,湿拌合料（水泥,+,砂,+,碎石,+,水）,喷头处加液体速凝剂,可采用机械臂式喷砼机，提高功率,降低劳动强度，改善作业环境,造价稍高,作业环境稍好,干拌合料（水泥,+,砂,+,碎石,+,粉状,速凝剂），喷头处加水,设备简单，轻巧灵活,造价低,作业环境差,喷射混凝土,干喷射砼,湿喷射砼,加纤维喷射砼,3.3.防水工程,防水体系分类,二衬防水混凝土、防水层等形成防水体系,防水层背后排水盲管、侧沟形成排水体系,解决水压问题,解决冻土地区冻融问题,防、排水体系,初支防水,+,防水层,+,二衬防水形成复合防、堵水体系,解决地表失水沉降问题,减少或避免人工排水,适用于城市地下工程,防、堵水体系,复合式防水体系,初支防水,喷射混凝土防水效果差，需要在初期支护完成后进行注浆处理，同时填充初支与围岩之间的空隙,围岩有明显渗漏地段需要进行注浆处理，铺设防水层前不能有明显渗漏,防水层,防水板,+,无纺布形成防水第二道防线,防水板焊接质量是关键,二衬防水,二衬混凝土自防水能力，一般达到,S8,，特殊地段,S10,施工缝、沉降缝防水措施,注浆填充二衬与初支之间的空隙以及混凝土本身的空隙。水泥浆是最好的注浆材料,防水,卷材特性,是否推荐 使用,-20,-35,-35,-15,低温弯折 ,15,14,16,断裂拉伸强度,Mpa,8,150,500,550,扯断伸长率,%,40,PVC,材料名称,SBS,ECB,EVA,防水,板铺设质量控制关键,初支表面基,本平整,无尖锐物,基面处理,焊接质量,尽量采用机,械焊接,充气检验,有富余量,防水板铺设,不宜紧绷,成品保护,钢筋加工期,间保护,混凝土灌注,期间保护,潮湿、有水情况下焊接质量也能保证，隧道施工最为适用,优先推荐使用,无水情况下焊接质量有保证,无水情况下推荐使用,灵活，适用于特殊部位,焊接质量难于保证,尽量少使用,防水,板焊接设备,手工焊机,直热式爬焊机,风热式爬焊机,施工缝防水,钢板止水带,背贴式止水带,遇水膨胀止水条,沉降缝防水,卷材防水,喷涂防水,适应复杂部位的形状,无接头，整体性好,机械时，省力、省时,不留空隙,优点,缺点,有微毒气体,影响其他工序,成本较高,工艺有待完善，少采用,无毒无害,选材广,施工灵活，不占关键工期,普遍采用,基面处理要求高,焊接质量较难控制,初支与防水层之间有空隙,喷涂防水,与卷材防水比较,主要监测内容,4.,矿山法施工监测,1.,地表监测,2.,初支变形监测,3.,压力应力监测,4.,围岩内位移监测,5.,爆破震速监测,监测目的,新奥法,浅埋矿山法,判断结构、围岩安全性,监控变化,情况,防止,突发事件,判断结构、围岩安全性,监控变化,情况防止,突发事件,预测,最终变形,选择,二衬时机,4.1.,地表监测,1.,地面下沉监测,2.,建筑物下沉监测,3.,建筑物倾斜监测,4.,建筑物裂缝监测,4.,地下管线下沉监测,5.,土体倾斜监测（必要时）,1.,横向间距：隧道至地面,45,范围内,25,米,2.,纵向间距：建议不大于隧道埋深,3.,建筑物重要特征点,1.,精密水准仪,2.,经纬仪,3.,游标卡尺、测缝针等,3.,测斜管,监测仪器,测点布置,监测项目,4.2.,初支变形监测,1.,精密水准仪,2.,收敛仪,3.,全断面扫描仪,监测仪器,1.,拱顶下沉监测,2.,水平收敛监测,3.,边墙沉降监测,4.,仰拱隆起监测,监测项目,1.,钢弦式压力盒,2.,液压枕式压力盒,3.,钢筋应力计,4.,混凝土表面应变计,监测仪器,4.3.,压力应力监测,1.,围岩对初支压力监测,2.,钢筋应力监测,3.,混凝土表面应变监测,监测项目,1.,准确反映隧道受力情况,2.,指导施工,3.,修正设计参数,4.,一般用于高地应力隧道,地铁项目很少遇到,监测目的,4.4.,围岩内位移监测,土体多点位移计,监测仪器,1.,反映围岩土体内部位移,2.,监测土体内部稳定情况,3.,修正设计参数,4.,一般用于高地应力隧道,地铁项目很少遇到,监测目的,爆破震速监测仪,监测仪器,4.5.,爆破震速监测,1.,前三次爆破时,2.,爆破参数有修正时,3.,爆破点靠近保护对象时,4.,其他时间一般每周一次,监测频率,1.,控制爆破震动速度,2.,评估爆破危害情况,3.,指导修正爆破,参数,监测目的,5.,矿山法施工常见质量问题与对策,超欠挖问题,1,初支背后空洞问题,2,钢筋保护层问题,3,防水层焊接问题,4,二次衬砌密实度问题,5,注浆填充、堵水问题,6,问题描述,开挖面或初期支护轮廓与设计不符，超挖或欠挖,5.1.,超欠挖问题,解决对策,1,、测量导线控制关,2,、开挖面、格栅安装精确定位,3,、成型断面检查,4,、喷砼表面平整,问题危害,1,、超挖造成混凝土回填加大成本,2,、欠挖照成二衬厚度不足；处理欠挖易造成坍塌或加大沉降,3,、防水层易破裂,产生原因,1,、测量控制不严,2,、围岩坍塌,3,、初支定位不准,4,、喷射混凝土表面不饱满,问题描述,初期支护与围岩之间有空隙,产生原因,1,、围岩松动，开挖过程中超挖严重,2,、喷射混凝土不密实,3,、人为回填杂物,5.2.,初支背后空洞问题,解决对策,1,、开挖过程中发现围岩松动，加强超前支护，调整进尺,2,、初支完成后及时注浆处理,3,、杜绝人为因素,问题危害,1,、初期支护受力不均，造成破坏,2,、造成地表沉降,3,、形成水囊,5.3.,钢筋保护层问题,解决对策,1,、内侧、外侧均有垫块,2,、每环衬砌有一环钢筋精确定位,问题描述,钢筋保护层不足,或过大,问题危害,1,、保护层不足造成易钢筋锈蚀,2,、保护层过厚使得钢筋受力偏心,产生原因,1,、钢筋定位不准,2,、欠挖或超挖,5.4.,防水层焊接问题,解决对策,1,、选择合适的焊接设备，尽量避免人工焊接,2,、资质保证,问题描述,1,、防水板接缝焊接不牢,2,、防水板与垫块焊接不牢或过焊,问题危害,1渗漏水,2,、防水板在混凝土灌注时脱落,产生原因,1,、焊接设备选择不当,2,、焊接工人经验不足,问题描述,1,、混凝土灌注不饱满,2,、捣固不密实,5.5.,二衬密实度问题,解决对策,1,、自下而上对称灌注,2,、降低进料口高度，防止混凝土离析,3,、拱顶埋管检查厚度,4,、选择合理捣固方法，如台车采用附着式捣固,5,、后期注浆填充,问题危害,1,、混凝土强度降低,2,、防水效果降低,3,、拱顶空洞,产生原因,1,、混凝土灌注方法不当,2,、混凝土捣固方法不当,3,、板缝或堵头板不严,4,、混凝土收缩,5.6.,注浆填充、堵水问题,解决对策,1,、水泥浆是最好的注浆材料，可渗透至砼缝隙，提高抗渗能力，长期有效,2,、聚氨酯等化学材料应杜绝，短期有效,3,、注浆量的保证,4,、注浆过程中的放水,问题描述,1,、注浆填充不密实,2,、堵水效果不能长期有效,问题危害,1,、初支与二衬之间的空隙没消除,2,、堵水效果不持久,产生原因,1,、注浆量不足,2,、注浆材料、方法不当,谢,谢！,