第四章第三節(jié)5輔助工法ppt課件

1、4-7 輔助工法一、概述在隧道開挖和支護(hù)時(shí)，將使掌子面穩(wěn)定控制地表下沉和加強(qiáng)圍巖、地下水處理等的施工方法統(tǒng)稱為“輔助工法”。二、采用輔助工法的情況1、未固結(jié)圍巖和膨脹性圍巖；2、砂層砂礫層圍巖和互層圍巖；3、風(fēng)化花崗巖的圍巖和強(qiáng)風(fēng)化巖；4、軟弱的粘土質(zhì)巖和蛇紋巖；5、結(jié)晶片巖和古生層的破碎帶、6、大量高壓涌水的圍巖；7、淺埋隧道和接近結(jié)構(gòu)物的隧道。三、輔助工法的分類輔助工法按其作用目的分為穩(wěn)定掌子面、控制地表下沉和加強(qiáng)圍巖、地下水處理等類。 、穩(wěn)定掌子面的輔助工法掌子面：施工中的開挖面。近年由于山嶺隧道的增加，在自穩(wěn)性差的圍巖中施工的情況愈來(lái)愈多，掌子面穩(wěn)定問(wèn)題成為隧道開挖技術(shù)中的重要問(wèn)題。采

2、用各種輔助工法，提高掌子面和拱頂?shù)姆€(wěn)定。 穩(wěn)定地表及地表下沉的輔助工法分為改善整體圍巖和改善掌子面上方圍巖為目的的兩大類。 （改善整體圍巖的輔助工法有藥液壓注法、凍結(jié)法及垂直錨桿法。 藥液壓注法 壓注法是向地層中壓注漿液，造成固結(jié)土，降低地層的透水性，同時(shí)強(qiáng)化地層，是構(gòu)筑地下結(jié)構(gòu)物中不可缺少的輔助工法。 凍結(jié)法地層凍結(jié)工法是地層改良工法的一種，在軟弱地層和有地下水的地層暫時(shí)地人工凍結(jié)形成凍土，利用凍土的穩(wěn)定作用和遮水作用構(gòu)筑結(jié)構(gòu)物，工程完成后再把凍土解凍，恢復(fù)原地層的工法。特點(diǎn)：適用于構(gòu)筑地層；凍土堅(jiān)固、遮水性高；容易預(yù)測(cè)凍結(jié)范圍，可靠性高；對(duì)大氣和地下水無(wú)污染；與其他工法比較工費(fèi)高等該法分為

3、低溫液化氣方式直接方式和鹽水方式間接方式兩種。 垂直錨桿法在隧道開挖前，在隧道上部鉆孔，鉆孔中插入粗鋼筋，再充填砂漿或水泥漿，在地層中形成任意程度的棒狀的鋼筋加固體，可以阻止因開挖產(chǎn)生的圍巖變形，提高圍巖的抗剪切強(qiáng)度。在防止地表下沉、穩(wěn)定隧道掌子面。處理偏壓、防止坡面崩塌等情況時(shí)十分有效。在淺埋的軟弱圍巖和滑坡地段等施工條件惡劣的地點(diǎn)，應(yīng)用極為廣泛。 （改善掌子面上方圍巖 改善掌子面上方圍巖的輔助工法有管棚法、水平高壓旋噴法兩種。管棚 是在隧道開挖之前，沿隧道開挖斷面外輪廓，以一定間隔與隧道平行鉆孔、插入鋼管，再?gòu)牟迦氲匿摴軆?nèi)壓注充填水泥漿或砂漿，來(lái)增加鋼管外周圍巖的抗剪切強(qiáng)度，并使鋼管與圍巖

4、一體化的方法。一般多在洞口施工時(shí)采用。根據(jù)使用的鋼筋直徑分類，有小直徑鋼管管棚和中、大直徑鋼管的管棚。 管棚工法的效果主要為梁效應(yīng)和加強(qiáng)效應(yīng)： 梁效應(yīng)是指鋼管先行施設(shè)后，在掘進(jìn)時(shí)，鋼管在掌子面和后方的支撐下，形成梁式構(gòu)造，可防止圍巖的崩塌和松弛。 加強(qiáng)效應(yīng)是指鋼管插入后，壓注水泥漿，加強(qiáng)了鋼管周邊的圍巖。 水平高壓旋噴法 在掌子面與隧道軸線平行時(shí)，用特殊機(jī)械鉆孔，同時(shí)向管體內(nèi)高壓噴射水泥漿液，形成的圓柱體樁的工法。是改善掌子面自穩(wěn)性和控制地表下沉的較好的方法。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大。 地下水對(duì)策輔助工法 涌水的對(duì)策工法大體上分為兩大類，即排除涌水的方法降低地下水位法和阻止涌水 的方法止水法）。（降低地

5、下水位法從地表降低地下水位 在地面設(shè)深井點(diǎn)從隧道內(nèi)降低地下水可在隧道內(nèi)設(shè)深井點(diǎn)、水平鉆孔、超前坑道等，（2止水工法一般配合排水法進(jìn)行藥液壓注工法壓氣工法凍結(jié)工法 4-8 量測(cè)技術(shù)一、信息化施工、量測(cè)的必要性隧道工程是實(shí)踐很強(qiáng)的學(xué)科，既不能單靠理論推導(dǎo)也不能完全采用工程類比。近年來(lái)，普遍采用的信息化施工，即可使經(jīng)驗(yàn)方法科學(xué)化，又可使理論分析具有實(shí)際的背景。1、信息化施工情報(bào)化設(shè)計(jì)） (1) 概念是指通過(guò)施工前和施工過(guò)程中對(duì)導(dǎo)洞、試驗(yàn)洞或正洞的量測(cè)包括拱頂沉降、洞周收斂變形、地中變位、支護(hù)與圍巖相互作用力等），以這些實(shí)測(cè)的量測(cè)值作反演分析，用來(lái)監(jiān)控圍巖和支護(hù)的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定與安全，根據(jù)及時(shí)獲得的量測(cè)信

6、息進(jìn)一步修改和完善原設(shè)計(jì)；并指導(dǎo)下階段施工；確定支護(hù)施作方式和時(shí)間；調(diào)整施工參數(shù)：以期獲得最優(yōu)地下結(jié)構(gòu)物的一種方法。（2流程圖P146、圖4-14）（3過(guò)程：預(yù)設(shè)計(jì)在初步地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)巖石力學(xué)試驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過(guò)理論分析或工程類比對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)和施工決策做出預(yù)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)然后，在施工中對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)分析和處理將所量測(cè)到的能反映隧道結(jié)構(gòu)體系力學(xué)狀態(tài)的物理量如坑道周邊某些測(cè)點(diǎn)上的位移值，或某一基線上的凈空變化值加以綜合和處理。信息反饋通過(guò)所謂“反分析技術(shù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)的信息反推出表征圍巖性態(tài)及其地質(zhì)環(huán)境的初始參數(shù)，然后再將它輸入模型中重新進(jìn)行理論分析，并根據(jù)新的計(jì)算結(jié)果及時(shí)調(diào)整

7、和確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的參數(shù)和施工決策。（4特點(diǎn)施工監(jiān)測(cè)、理論分析、經(jīng)驗(yàn)判斷相結(jié)合，調(diào)查、設(shè)計(jì)、施工相交叉的設(shè)計(jì)、施工流程，非常符合隧道工程特點(diǎn)的。2、量測(cè)是信息化施工中非常關(guān)鍵的一環(huán)，不可缺少二、量測(cè)方法及設(shè)備1、收斂計(jì) （1收斂：坑道開挖后，隨著圍巖應(yīng)力重分布，坑道相對(duì)側(cè)壁的距離將產(chǎn)生變化，當(dāng)圍巖應(yīng)力趨于平衡時(shí)，這種變化逐漸趨于穩(wěn)定，這變化過(guò)程稱為“收斂”。（2收斂量測(cè)這種相對(duì)距離的量測(cè)稱為收斂量測(cè)。（3收斂計(jì)量測(cè)收斂的儀器稱為收斂計(jì)。 2、機(jī)械式鉆孔位移 機(jī)械式鉆孔位移計(jì)的原理是在孔內(nèi)設(shè)一根測(cè)桿，一端固定在鉆孔底部，另一湍于孔口，用百分表測(cè)量鉆孔口壁與鉆孔底固定點(diǎn)間相對(duì)位移，如果鉆孔深度位于原巖

8、，可粗略認(rèn)為測(cè)值值為絕對(duì)位移。 液壓式測(cè)試元件 液體的流動(dòng)性和體積不可壓縮性，使它可成為傳遞壓力和變形的理想介質(zhì)。液壓式元件就是利用液體作為傳遞介質(zhì)的一種元件。其代表性元件有壓力枕和液壓式壓力盒兩種。 錨桿拉力計(jì) 錨桿拉力計(jì)主要用于錨桿拉拔試驗(yàn)。振弦式測(cè)試元件 金屬弦的自振頻率，與其受力有關(guān)，可用于測(cè)應(yīng)力、應(yīng)變、壓力等。 巖土壓力盒 主要用來(lái)測(cè)定邊界的接觸壓力、壓力盒的量程和精度取決于受力的膜的厚度。7、隧道激光斷面測(cè)量?jī)x主要是采用非接觸測(cè)量方式，并通過(guò)全斷面測(cè)量采集數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)并提供斷面圖形以及各測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，獲得實(shí)際斷面與設(shè)計(jì)斷面的差異。如超欠挖狀況，通過(guò)噴錨前后和襯砌前后的斷面對(duì)比，可獲得

9、其噴層厚度和襯砌厚度。三、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的設(shè)計(jì)1、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控且測(cè)的技求要求（快速埋沒(méi)測(cè)點(diǎn)；（一次量測(cè)的時(shí)間盡可能短；（3量測(cè)元件有足夠精度，良好的防震、防沖擊波的能力，埋沒(méi)后能長(zhǎng)期、有效的工作；（量測(cè)數(shù)據(jù)直觀。準(zhǔn)確可靠，不必復(fù)雜計(jì)算即可直接應(yīng)用。2、監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目a、以監(jiān)控地下結(jié)構(gòu)物穩(wěn)定性為目的項(xiàng)目（1地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察；（2周邊收斂、拱頂下沉量測(cè)；（3地表、地中下沉、圍巖松弛范圍量測(cè)；（4圍巖內(nèi)部位移量測(cè)地表或洞內(nèi)設(shè)點(diǎn)）；（5襯砌內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變量測(cè)切向或徑向的應(yīng)力）：（6噴層表面應(yīng)力，接觸應(yīng)力和錨桿軸力量測(cè)。2、以監(jiān)控質(zhì)量為目的項(xiàng)目（1錨桿拉拔力量測(cè)；（2噴射混凝土與巖石粘結(jié)力試驗(yàn)；（3噴射混凝土

10、強(qiáng)度質(zhì)量的控制和單軸抗壓極限強(qiáng)度的驗(yàn)收；（4噴射混凝土厚度檢查和粉塵測(cè)定；（5初期支護(hù)外觀與隧道斷面尺寸的檢驗(yàn)；（6二次襯砌抗壓強(qiáng)度和厚度的檢查。四、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)的方法1、 地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察 地質(zhì)和支護(hù)狀態(tài)觀察包括工作面觀察和支護(hù)結(jié)構(gòu)的支護(hù)效果觀察。 （觀察頻率 每一循環(huán)進(jìn)尺，都必須進(jìn)行一次工作面觀察，對(duì)已成洞地段主要是支護(hù)效果的觀察。 （觀察內(nèi)容 工作面工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況觀察和描述。 工作面附近初期支護(hù)狀態(tài)觀察和已成洞的支護(hù)效果觀察：包括錨桿錨固效果，噴層開裂部位、寬度長(zhǎng)度及深度，模筑混凝土襯砌的整體性，防水效果等，周邊位移量測(cè)P218）（1基本概念收斂隧道內(nèi)壁面兩點(diǎn)聯(lián)線方向的位移之和

11、稱為“收斂”，收斂量周邊位移量測(cè)稱“收斂量”。相對(duì)收斂收斂速度（2收斂量測(cè)設(shè)計(jì) 量測(cè)斷面間距 應(yīng)保證沿隧道軸線每類圍巖至少有一個(gè)量測(cè)斷面。 量測(cè)頻率 按P218表一取值， 原始記錄及量測(cè)資料整理 拱頂下沉量測(cè)（1拱頂下沉值 隧道拱頂內(nèi)壁的絕對(duì)下沉量（2拱頂下沉速度單位時(shí)間內(nèi)的拱頂下沉值 。 拱頂下沉量測(cè)的斷面間距、頻率、初讀數(shù)的測(cè)取等要求同收斂量測(cè)。每個(gè)斷面布置個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)設(shè)在拱頂中心及附近。4、地表及地中下沉量測(cè)淺埋隧道開挖時(shí)必然引起地面沉陷，量測(cè)的目的是了解地面下沉范圍和量值，地面及地中下沉隨工作面推進(jìn)的規(guī)律，以及下沉穩(wěn)定的時(shí)間。一般用水平儀量測(cè)。 圍巖內(nèi)部位移量測(cè)是選擇量測(cè)項(xiàng)目，主要目的

12、是了解隧道圍巖的徑向位移分布和松弛區(qū)域范圍，獲得決定錨桿長(zhǎng)度的判斷資料。 錨桿軸力量測(cè) 量測(cè)錨桿中的變形，求出錨桿軸力。與收斂量測(cè)及圍巖內(nèi)位移量測(cè)一起研究和修正錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。 主要使用量測(cè)錨桿。量測(cè)錨桿的桿體是用中空的鋼材制成，其材質(zhì)同錨桿一樣。 襯砌應(yīng)力量測(cè) 襯砌應(yīng)力量測(cè)量是為了研究一次襯砌或二次襯砌內(nèi)的應(yīng)力分布以及外荷載情況，作為分析和評(píng)定安全性的依據(jù)。五、量測(cè)數(shù)據(jù)的反饋 1、信息反饋修正設(shè)計(jì) 信息反饋修正設(shè)計(jì)指在隧道開挖后，根據(jù)施工信息對(duì)施工前預(yù)設(shè)計(jì)所確定的結(jié)構(gòu)形式、支護(hù)參數(shù)。預(yù)留變形量。施工工藝和方法以及備工序施作的時(shí)間等的檢驗(yàn)和修正，貫穿于整個(gè)施工過(guò)程的設(shè)計(jì)階段。信息反饋修正設(shè)計(jì)包括施工方法變更的建議、施工工序的更改、預(yù)留變形量的修改或確認(rèn)、設(shè)計(jì)參數(shù)的修改和確認(rèn)、采用輔助施工措施的建議等。 2、反分析計(jì)算 （1目的