隧道施工技術(shù)簡介1PPT課件

1、2021年11月1 我國鐵路隧道截至2006年底,已經(jīng)成功修建了7500多座,總延長4300多公里，隧道數(shù)量和總長度均居世界前列。我國公路隧道的修建起步較晚，但二十年來得到很大發(fā)展，許多高速公路上相繼修建長度超過5km的特長隧道，最長的終南山隧道達19km多。我國地鐵也處于發(fā)展階段，北京、天津、上海、廣州、南京、深圳等10座城市已有六百三十多公里地鐵投入運營，新的線路正在修建。其他城市進行規(guī)劃的地鐵多達30多條，長650公里。我國大型水電站的建設(shè)，使許多大型輸水隧洞不斷進行修建，我國正在修建不少地下停車場?？傊?，隨著人們生活、生產(chǎn)需要，今后多用途、多功能的隧道與地下工程，將會越來越多地修建。

2、第1頁/共49頁2021年11月2 由于鐵路隧道勘測手段和設(shè)計理論不斷更新，施工方法和技術(shù)裝備不斷改善，過去認(rèn)為無法修建的隧道，已經(jīng)變成事實。隧道越來越長，通車距離卻大為縮短，技術(shù)條件卻越來越好，從而改善了運輸條件，已成為當(dāng)前發(fā)展的趁勢。國際隧協(xié)把大于10Km的隧道劃為特長隧道，目前世界各國鐵路上已建成的特長隧道50多座，我國占六座即大瑤山雙隧道（14.295km）、長梁山雙線隧道（12.782km）,秦嶺兩座單線隧道（18.46km）、蘭武鐵路烏鞘嶺單線鐵路隧道（左右線隧道各長20.05km），渝懷鐵路圓梁山單線隧道（全長11.07km）。世界上最長的為日本青函海底隧道（53.85km）,和

3、第二長的英、法海底隧道（50.5km）。 第2頁/共49頁2021年11月3 近幾年，由于客運專線開始建設(shè)，超過10Km的單雙線鐵路隧道就更多了，如石太客運專線太行山隧道（左右線隧道各長27.84km）、武廣客運專線大瑤山隧道群（大瑤山1號隧道10.08 km ,大瑤山2號隧道6.03 km,大瑤山3號隧道8.39 km），同時我國還在“世界屋脊”上建成了青藏鐵路，并建成了世界海拔最高的鐵路隧道-風(fēng)火山隧道（全長1338m，海拔4905m）。 隧道單座長度不斷向長隧道發(fā)展，首先在技術(shù)上要解決一系列重大問題。因此，單座隧道長度的增加，是衡量隧道工程技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。第3頁/共49頁20

4、21年11月4目 錄 一、隧道工程按長度和開挖斷面分類 二、隧道施工準(zhǔn)備工作 三、洞口施工 四、新奧法簡介 五、隧道的施工方法 六、隧道初期支護第4頁/共49頁2021年11月5目 錄 七、圍巖破碎或不良地質(zhì)段施工要求 八、輔助工法的應(yīng)用 九、隧道防排水工程 十、隧道二次襯砌 十一、監(jiān)控量測 十二、超前地質(zhì)預(yù)報 十三、隧道施工綜合管理第5頁/共49頁2021年11月6一、隧道工程按長度和開挖斷面分類第6頁/共49頁2021年11月7（一）鐵路隧道的長度等級劃分： 1、長度在500m及以下為短隧道； 2、長度在500m以上至3km為中長隧道； 3、長度在3km以上至10km為長隧道； 4、長度在

5、10km以上為特長隧道；第7頁/共49頁2021年11月8（二）鐵路隧道的開挖斷面等級劃分： 1、斷面積在10m2及以下為小斷面；2、斷面積在10m2以上至50 m2為中等斷面； 3、斷面積在50m2以上至100 m2為大斷面； 4、斷面積在100 m2以上為特大斷面；第8頁/共49頁2021年11月9二、隧道施工準(zhǔn)備工作第9頁/共49頁2021年11月10 （一）組織有關(guān)人員到工地進行技術(shù)和施工調(diào)查，現(xiàn)場核對設(shè)計文件，查看地形、地質(zhì)，了解當(dāng)?shù)夭牧稀夂?、水文、交通運輸、動力和生活資源等供應(yīng)情況；調(diào)查施工條件情況：施工運輸、水源、供電、通信、場地布置、棄碴場地及容納能力、征地、拆遷情況等。第1

6、0頁/共49頁2021年11月11 （二）內(nèi)業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備主要包括：認(rèn)真閱讀、審核施工圖紙和施工規(guī)范；進行臨時工程設(shè)施的具體設(shè)計；編寫實施性施工組織設(shè)計；編寫各種針對性的保證措施；結(jié)合工程施工特點，制定技術(shù)管理辦法和實施細則；備齊參考圖、標(biāo)準(zhǔn)圖、施工規(guī)范、驗收標(biāo)準(zhǔn)、施工手冊等必要的參考資料；施工人員崗前技術(shù)培訓(xùn)。 第11頁/共49頁2021年11月12 （三）外業(yè)技術(shù)準(zhǔn)備主要包括：現(xiàn)場詳細調(diào)查與地質(zhì)勘探；現(xiàn)場樁橛交接埋設(shè)與復(fù)測；進行地材調(diào)查、室內(nèi)試驗；各種檢測儀器設(shè)備的標(biāo)定，辦理計量合格證書；各種砼、砂漿配合比的配制選定；施工作業(yè)中所涉及的各種外部技術(shù)數(shù)據(jù)。第12頁/共49頁2021年11月13

7、（四）施工隊伍及機械設(shè)備根據(jù)項目工期及建設(shè)單位要求，分期分批進場。進行“三通一平”和隧道“三管二線”施工布置安排工作。按施組各項要求進行臨時工程的修建工作。第13頁/共49頁2021年11月14第14頁/共49頁2021年11月15第15頁/共49頁2021年11月16第16頁/共49頁2021年11月17第17頁/共49頁2021年11月18第18頁/共49頁2021年11月19第19頁/共49頁2021年11月20第20頁/共49頁2021年11月21三、洞口施工第21頁/共49頁2021年11月22 進洞開挖一定要短進尺，只開挖一榀。先施作洞頂漿砌截水溝。邊仰坡刷坡從上而下，隨開挖隨噴錨

8、，封閉圍巖暴露面。挖到起拱線處，進行超前支護施工格柵距離，及時施作初期支護。上部臺階5m以后，即可施作下步開挖支護。 洞口的襯砌要早做，洞門要早做，利于安全文明施工。特別是洞口的邊坡護砌要及時施作。 洞門的位置非常關(guān)鍵，要與地形相符，如果地面坡度非常陡且高，應(yīng)加長隧道。“早進晚出”非常必要。第22頁/共49頁2021年11月23卓資山隧道洞口開挖卓資山隧道洞口開挖第23頁/共49頁2021年11月24四、新奧法簡介第24頁/共49頁2021年11月25 新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，原文是New Austrian Tunnelling Method,簡稱為NATM。 新奧法是應(yīng)用巖體力學(xué)

9、的理論，以維護和利用圍巖的自承能力為基點，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護手段，及時地進行支護，控制圍巖的變形（松弛），使圍巖成為支護體系的組成部分，并通過對圍巖和支護的量測、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道和地下工程設(shè)計施工的方法和原則。第25頁/共49頁2021年11月26新奧法三大要素（光爆+錨噴支護+量測）第26頁/共49頁2021年11月27(一)新奧法的基本要點可歸納如下： 1巖體是隧道結(jié)構(gòu)體系中的主要承載單元，在施工中必須充分保護巖體，盡量減少對它的擾動，避免過度破壞巖體的強度。為此，施工中斷面分塊不宜過多，開挖應(yīng)當(dāng)采用光面爆破、預(yù)裂爆破或機械掘進。新奧法將圍巖視為巷道承載構(gòu)件的一部分，因此，施工時

10、應(yīng)盡可能全斷面掘進，以減少巷道周邊圍巖應(yīng)力的擾動，并采用光面爆破、微差爆破等措施。減少對圍巖的震動，以保全其整體性。同時注意巷道表面盡可能平滑，避免局部應(yīng)力集中。第27頁/共49頁2021年11月28 2為了充分發(fā)揮巖體的承載能力，應(yīng)允許并控制巖體的變形。一方面允許變形，使圍巖中能形成承載環(huán)；另一方面又必須限制它，使巖體不致過度松弛而喪失或大大降低承載能力。在施工中應(yīng)采用能與圍巖密貼、及時筑砌又能隨時加強的柔性支護結(jié)構(gòu)，例如，錨噴支護等。這樣，就能通過調(diào)整支護結(jié)構(gòu)的強度、剛度和它參加施作的時間（包括閉合時間）來控制巖體的變形。第28頁/共49頁2021年11月29 3、為了改善支護結(jié)構(gòu)的受力性

11、能，施工中應(yīng)盡快閉合，而成為封閉的筒形結(jié)構(gòu)。另外，隧道斷面形狀應(yīng)盡可能圓順，以避免拐角處的應(yīng)力集中。 4允許圍巖由一定量的變形，以利于發(fā)揮圍巖的固有強度。同時巷道的支護結(jié)構(gòu)，也應(yīng)具有預(yù)定的可縮量，以緩和巷道壓力。 第29頁/共49頁2021年11月30 五、隧道的施工方法第30頁/共49頁2021年11月31(一)選擇隧道施工方法的指導(dǎo)思想與應(yīng)遵循的原則 隧道施工符合安全環(huán)保、工藝先進、質(zhì)量優(yōu)良、進度均衡、節(jié)能降耗的要求，按照“保護圍巖、內(nèi)實外美、重視環(huán)境、動態(tài)施工”的原則組織施工。第31頁/共49頁2021年11月32 （1）確保施工安全，改善施工環(huán)境。 （2）應(yīng)根據(jù)設(shè)計文件、施工調(diào)研情況、

12、地質(zhì)圍巖級別、結(jié)合隧道長度、斷面大小、縱坡情況、襯砌方法、工期要求、裝備水平、隊伍素質(zhì)等綜合因素決定。 （3）地質(zhì)變換頻繁隧道應(yīng)考慮其適應(yīng)性，便于工序調(diào)整轉(zhuǎn)換。 （4）應(yīng)盡量采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、新材料。第32頁/共49頁2021年11月33(二)選擇隧道施工方法的基本要素 （1）施工條件 它包括一個施工隊伍所具備的施工能力、素質(zhì)以及管理水平。目前我國隧道施工隊伍的素質(zhì)和施工裝備水平，有高有低，參差不齊，因此，在選擇施工方法時，不能不考慮這個因素的影響。 （2）圍巖條件 圍巖條件也就是地質(zhì)條件，其中包括圍巖級別、地下水及不良地質(zhì)現(xiàn)象等。圍巖級別是對圍巖工程性質(zhì)的綜合判定，對施工方法的選擇

13、起著重要的甚至決定性的作用。 第33頁/共49頁2021年11月34 （3）隧道斷面積 隧道尺寸和形狀，對施工方法選擇也有一定的影響。在單線和雙線的鐵路隧道中，越來越多地采用了全斷面法及臺階法；而在更大斷面的隧道工程中，先采用各種方法修小斷面的導(dǎo)坑，再擴大形成全斷面的施工方法。 （4）埋深 隧道埋深與圍巖的初始應(yīng)力場及多種因素有關(guān)，通常將埋深分為淺埋和深埋兩類。在同樣地質(zhì)條件下，由于埋深的不同，施工方法也將有很大差異。 （5）工期 作為設(shè)計條件之一的施工工期，在一定程度上會影響基本施工方法的選擇。因為工期決定了在均衡生產(chǎn)的條件下，對開挖、運輸?shù)染C合生產(chǎn)能力的基本要求。 （6）環(huán)境條件 當(dāng)隧道施

14、工對周圍環(huán)境產(chǎn)生如爆破振動、地表下沉、噪聲、地下水條件的變化等不良影響時，環(huán)境條件也應(yīng)成為選擇隧道施工方法的重要因素之一，在城市市區(qū)條件下，甚至?xí)蔀檫x擇施工方法的決定性因素。第34頁/共49頁2021年11月35(三)隧道開挖方法的選擇第35頁/共49頁2021年11月36 隧道施工的過程和方法是多種多樣的，但鉆爆法仍然是我國目前應(yīng)用最廣、最成熟的隧道修建方法，現(xiàn)場技術(shù)人員必須牢固掌握礦山法施工作業(yè)要點，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，確保施工安全，全面提高隧道施工技術(shù)水平。 鐵路隧道開挖常用的方法為全斷面法、臺階法、中隔壁法（CD法），交叉中隔壁法（CRD法）、單側(cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等。第36頁/共

15、49頁2021年11月37 在當(dāng)前的施工實踐中，從工程造價和施工的速度考慮，施工方法的選擇順序應(yīng)為： 1、全斷面法 2、正臺階法 3、臺階設(shè)臨時仰拱法 4、中隔壁法（CD法） 5、交叉中隔壁法（CRD法） 6、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 從施工安全考慮，其選擇順序應(yīng)反過來。如何 正確選擇施工方法，應(yīng)根據(jù)實際情況綜合考慮，但必須符合快速、安全、質(zhì)量及環(huán)境的要求，達到規(guī)避風(fēng)險，加快施工進度與節(jié)約投資的目的。第37頁/共49頁2021年11月38(四)開挖施工方法 第38頁/共49頁2021年11月391、全斷面法 第39頁/共49頁2021年11月40 全斷面開挖法是按設(shè)計斷面將整個隧道開挖斷面一次爆破開挖成型

16、、一次初期支護到位的隧道開挖方法。主要適用于非淺埋級硬巖地層。 優(yōu)點：有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機械化作業(yè)，鉆爆施工效率較高，可采用深眼爆破，提高施工速度，且工序少、便于施工組織和管理，較分部開挖法減少了對圍巖的振動次數(shù)。 缺點：由于開挖面積較大，圍巖相對穩(wěn)定性降低，且每循環(huán)工作量相對較大，深孔爆破用藥量大，引起震動大，因此要求進行精心的鉆爆設(shè)計和嚴(yán)格控制爆 破作業(yè)。第40頁/共49頁2021年11月41施工準(zhǔn)備（含超前地質(zhì)預(yù)報）爆破爆破設(shè)計測量放線試驗驗證鉆眼（深度不同）藥量計算裝藥（藥量不同）初噴后裝碴運輸斷面檢查、爆破效果分析進入下一道工序信息反饋否良好圖一:全斷面法開挖施工工

17、藝框第41頁/共49頁2021年11月42施工要點： 利用深孔爆破增加循環(huán)進尺，控制周邊眼間距及角度改變光面爆破效果，減少超欠挖。 及時施工做初期支護，圍巖條件變化時及時調(diào)整施工方法。第42頁/共49頁2021年11月432、臺階法 第43頁/共49頁2021年11月44 將隧道設(shè)計斷面分兩次或三次開挖，臺階間控制一定距離，采用同時并進的隧道開挖施工方法。根據(jù)上半斷面超前距離的不同，可分為長臺階法（上臺階長度30m50 m）、短臺階法（上臺階長度小于5倍洞跨但大于洞跨）及微臺階法（上臺階長度小于洞跨）。該法適用于鐵路雙線隧道、級圍巖，單線隧道級圍巖亦可采用，但支護條件應(yīng)予以加強。 優(yōu)點是對地質(zhì)

18、變化的適應(yīng)性較強，工序轉(zhuǎn)換較容易，并能較早地使初期支護閉合，有利于控制沉降。臺階長度一般應(yīng)控制在11.5倍洞徑，為及早使初期支護封閉成環(huán)，也可適當(dāng)縮短臺階長度，當(dāng)圍巖較穩(wěn)定，短臺階能保持時，臺階長度亦可適當(dāng)縮短至35m，上下臺階同時鉆眼爆破，以起到加快施工進度，減少設(shè)備配置的目的。第44頁/共49頁2021年11月45 下部斷面(中、下層臺階)是開挖作業(yè)的重要環(huán)節(jié)。在下部開挖中，因方法欠妥，作業(yè)不慎引起初期支護失穩(wěn)造成的重大坍方事故，必須引起高度重視。在開挖順序上，宜采用先挖側(cè)槽、左右錯開向前推進的做法，不宜采用拉中槽挖馬口的方法。側(cè)槽一次開挖長度不宜太長，靠近邊墻范圍應(yīng)采用風(fēng)鉆、風(fēng)鎬手工開挖，人工清壁扒碴，嚴(yán)禁使用重型機械開挖和裝碴，以免對圍巖過大擾動、破壞圍巖和初期支護系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。第45頁/共49頁2021年11月46施工準(zhǔn)備超前地質(zhì)預(yù)報測量放線上下臺階鉆眼裝藥爆破通風(fēng)初噴混凝土爆破效果裝碴運輸上下臺階初支