第12章復(fù)雜地層與土層施工方法課件

1、第十二章復(fù)雜地層與土層施工方法1洞室混凝土襯砌施工復(fù)雜地層的分類注漿法盾構(gòu)法管棚樁法格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)幾種強行穿越法涌水涌沙處理方法2復(fù)雜地層的分類 資料統(tǒng)計表明，所有地下工程都會或多或少的遇到不良地層，因此我們有必要對不良地層做出分類： 塌陷或塌方區(qū) 斷層及破碎帶 含水層與流砂 軟弱膨脹流變巖層 土層與強風(fēng)化地層3注漿法定義：注漿法是漿液注入到巖土的孔隙、裂隙或空洞中，漿液經(jīng)擴散、凝固、硬化減小巖土的滲透性，增加其強度和穩(wěn)定性，達(dá)到巖土加固和堵水的目的。分類：注漿法預(yù)注漿法后注漿法地面預(yù)注漿地下工作面預(yù)注漿預(yù)注漿法是在井巷掘進(jìn)到含水層之前所進(jìn)行的注漿工程。后注漿法是在井巷掘進(jìn)之后所進(jìn)行的注

2、漿工作。它往往是為了減少幫壁涌水、滲水和加強永久支護(hù)采用的治水、加固措施4注漿法常用的注漿材料 1、水泥漿液注漿常用的水泥品種有普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。注漿水泥的水灰比變化范圍0.52.0，既要保證強度，又使注漿泵能方便壓送。優(yōu)點：結(jié)石體強度高、滲透性低、材料源廣、價廉，以及注漿設(shè)備和工藝操作均簡單等5注漿法常用的注漿材料 1、水泥漿液缺點：可注性和穩(wěn)定性差，凝固時間長，且凝固時間難以控制，為此，通常在水泥漿中加入添加劑，以改善其性能。添加劑種類：硅灰、氯化鈣或水玻璃、三乙醇胺或氯化鈉、膨潤土或高塑粘土6注漿法常用的注漿材料 2、水泥水玻璃漿液 水泥水玻璃漿液又稱CS漿液，是一種雙液系

3、統(tǒng)。3、其他漿液 丙烯酰胺系漿液、聚氨脂類漿液、鉻木素類漿液、脲醛樹脂類漿液等化學(xué)漿液是今年來國內(nèi)外開始應(yīng)用起來的注漿材料，使用時可參考有關(guān)資料或類比他人經(jīng)驗。如表12-17注漿法主要注漿設(shè)備與工具 1、鉆孔設(shè)備 2、注漿泵 3、止?jié){塞 4、混合器1、地面預(yù)注漿鉆機、2、隧道工作面注漿鉆機1、單液注漿泵2、雙液注漿泵1、孔口混合器2、孔內(nèi)混合器8KD-150坑道鉆機9注漿泵10注漿法注漿參數(shù)的選取 1、注漿壓力： 2、漿液有效擴散半徑：有效擴散半徑R與巖層的滲透系數(shù)、裂隙張開寬度或孔隙尺寸、注漿壓力、漿液注入量、凝膠時間成正比；與漿液濃度和粘度成反比。查表12-2和表12-311注漿法注漿參數(shù)

4、的選取3、漿液注入量：對含水砂層用下式計算裂隙巖層的漿液注入量12注漿法注漿法施工 1、地面預(yù)注漿： 注漿孔的鉆進(jìn) 注漿工藝 2、地下工作面注漿：在注漿前必須構(gòu)筑止?jié){墊；隧洞必須襯砌止?jié){墻，便于漿液有效地滲入注漿地層內(nèi)。1鉆機的選型與安裝；2鉆孔作業(yè)；3鉆孔測斜與防偏；4洗孔1根據(jù)所用漿液材料不同確定是單液流程還是雙液流程；2注漿設(shè)備安裝；3壓水試驗；4壓注漿液；5清洗養(yǎng)護(hù)13注漿法注漿法施工 3、井巷幫壁注漿定義：一般井巷永久支護(hù)后，由于滲水、漏水，要在支護(hù)層鉆孔至巖層內(nèi)一定深度，進(jìn)行固結(jié)止水。 水工有壓隧道永久支護(hù)后，一般要求再鉆孔、注漿，以固結(jié)圍巖，提高其穩(wěn)定性，稱之為固結(jié)灌漿。1415

5、盾構(gòu)法定義：盾構(gòu)法或稱掩護(hù)筒法，是在地表以下土層中暗挖隧道的一種施工技術(shù)。優(yōu)點： 1、施工安全 2、暗挖方式 3、震動和噪音小，可控制地表沉陷，對施工區(qū)域環(huán)境影響較小 4、用盾構(gòu)法進(jìn)行水底隧道施工，可不影響航道通航。16盾構(gòu)法盾構(gòu)的構(gòu)造與分類： 1、盾構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)外形 2、盾構(gòu)的基本構(gòu)造 3、盾構(gòu)分類圓筒形矩形馬蹄形半圓形盾構(gòu)殼體（圖12-4）推進(jìn)系統(tǒng)襯砌拼裝系統(tǒng)（圖12-5）手掘式擠壓式半機械式局部氣壓式水泥加壓式土壓平衡式多功能式微型盾構(gòu)1718192021刀盤22模型23單圓盾構(gòu)24盾構(gòu)調(diào)頭后為重新進(jìn)洞做準(zhǔn)備25泥水盾構(gòu)機26雙護(hù)盾盾構(gòu)機27異形盾構(gòu)28異形盾構(gòu)29異形盾構(gòu)30異形盾構(gòu)31盾

6、構(gòu)法盾構(gòu)施工： 1、盾構(gòu)進(jìn)出洞方法 臨時基坑法 逐步掘進(jìn)法 工作井進(jìn)出洞法（圖12-6）32盾構(gòu)法盾構(gòu)施工： 2、準(zhǔn)備工作 盾構(gòu)的拼裝、拆卸、檢修 盾構(gòu)基座（控制掘進(jìn)方向） 盾構(gòu)后座（傳遞推力）33盾構(gòu)法盾構(gòu)施工： 3、盾構(gòu)推進(jìn) 切入土層 土體開挖 襯砌拼裝 壁后注漿盾構(gòu)向前推進(jìn)的動力是千斤頂產(chǎn)生的。千斤頂將切口環(huán)向前頂入土層，其最大距離是一個千斤頂行程。1、敞開式開挖（開挖程序一般是從頂部開始逐層向下挖掘）；2、機械切削開挖（全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤開挖方式，開挖裝運機械化）；3、網(wǎng)格式開挖（盾構(gòu)推進(jìn)時，土體從格子里呈條狀擠出，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)調(diào)節(jié)網(wǎng)格開孔面積）；4、擠壓式開挖（全擠壓式和局部擠壓式開挖

7、，由于不出土或只部分出土，對土層有較大的擾動）使用襯砌拼裝器將預(yù)制的襯砌片安裝在洞室周邊，形成襯砌支護(hù)層。將一定配比的 水泥砂漿注入襯砌層與圍巖壁面之間的孔隙層，從而形成支護(hù)力量均衡的襯砌支護(hù)層34引黃工程盾構(gòu)拼裝井35盾構(gòu)始發(fā)組裝36切削盤37管片38管棚樁法定義：所謂管棚樁施工，就是在隧洞輪廓外邊緣，向隧洞欲穿過的土層或軟弱圍巖鉆進(jìn)一定孔距、一定深度的鉆孔，同時將套管留在孔內(nèi)并灌漿固結(jié)，在土層或軟弱圍巖內(nèi)，形成一排理論上相互平行的管棚作用：在隧洞開挖時，管棚成為縱向梁，在邊開挖時邊支護(hù)鋼拱架或格棚拱，隧洞能安全地穿過土層，所以，管棚實質(zhì)是一種超前錨桿。39管棚樁法水平鉆機： 國產(chǎn)土星-88

8、1雙動力全液壓多功能鉆機。管棚樁施工程序： 1、施工工藝流程 2、鉆進(jìn)管棚過程 鉆進(jìn)（套管、定位、開孔） 接管（電弧焊、焊縫符合要求） 灌漿 （作用、注漿過程）40管棚樁法適用范圍：適合在重要設(shè)施或公路下的軟土地層掘進(jìn)，城市地鐵中應(yīng)用較多。缺點：目前管棚孔過度偏斜問題未能很好的解決，尤其是在含有礫石及不均質(zhì)地層中，這影響了其使用范圍。 41424344格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)法定義： 格柵拱是多根螺紋鋼現(xiàn)場按隧道斷面形狀焊接的一種鋼筋拱架格柵拱的優(yōu)點：與型鋼比較，具備更好的柔性，易于現(xiàn)場加工。缺點及措施： 承載力有限、暴露鋼筋易銹蝕，采用格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)來補這些不足4546格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)

9、法格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)點： 支護(hù)速度快、柔性好、不用模架格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)的缺點：表面光滑度不理想施工工藝： 、加工格柵拱、格柵拱焊接在錨桿上、模板安裝在格柵拱上、噴射砼、養(yǎng)護(hù)、拆模47幾種強行穿越法短段掘砌：定義：該施工方法就是將開挖襯砌施工段由長化短，跨度由大化下，邊開挖邊掘進(jìn)，邊支撐襯砌。 目的：減小圍巖臨空面，縮短圍巖暴露時間，減弱對圍巖的擾動。48幾種強行穿越法超前支護(hù)：定義：該施工方法就是在穿越洞口土層與風(fēng)化層、各種斷層之前或下段開挖之前的工作面上，預(yù)先打入超前支架，防止開挖后圍巖松動坍落，在支架下進(jìn)行襯砌施工。圖12-10，類似于管棚樁法。 49幾種強行穿越法側(cè)壁導(dǎo)坑（德國

10、法）：原理：從側(cè)壁底層開始，沿兩側(cè)墻先開挖小導(dǎo)坑，然后灌注邊墻砼，再上移一層，同樣開挖小導(dǎo)坑，灌側(cè)墻，利用這樣一層一層的側(cè)導(dǎo)坑完成兩側(cè)墻的支護(hù)，最后以此為基礎(chǔ)，利用環(huán)挖法開挖拱部，用鋼拱架支撐或澆灌第一層砼襯砌，在襯砌保護(hù)下挖核心和仰拱。50涌水涌沙處理方法超前導(dǎo)洞排水降壓：概念：當(dāng)隧道開挖時，遇到大量涌水，以至影響開挖，可在隧道一側(cè)，與隧道相隔一定距離開挖與隧道同方向?qū)Ф?，水將從?dǎo)洞內(nèi)排出大部分，減少隧道涌水量。 例：大瑤山隧道 515253涌水涌沙處理方法注漿法堵水：概念：注漿法是將膠結(jié)材料配制成漿液注入巖層的裂隙或空洞中，漿液凝結(jié)硬化后，堵塞裂隙、溶洞，在局部范圍起到固結(jié)巖層和封閉水源的

11、作用。 原則：一般洞內(nèi)涌水，以導(dǎo)為主，尤其是平巷、隧道，因為注漿堵水費工費時，成本高，不到非堵不可時不用，如在豎、斜井掘進(jìn)時，涌水使工作無法正常進(jìn)行下去，此時應(yīng)選擇注漿堵水。 54塌方處理方法引起塌方的因素：自然因素：工程地質(zhì)不良造成塌方 設(shè)計因素：工程、水文地質(zhì)勘察不細(xì)致，隧道路線選擇錯誤 ；預(yù)防塌方措施不當(dāng)；隧道斷面形狀設(shè)計不當(dāng)。 施工因素：施工方法不當(dāng)；施工方案不當(dāng)；管理上重開挖輕支護(hù)。5556575859塌方處理方法塌方處理方法及實例：噴錨網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)：噴錨法是塌方處理中最常用方法。最適用小塌方處理或邊墻坍塌處理，也可作為一種輔助方法用于某些大塌方處理。圖12-11 鋼管頂柱法：鋼

12、管頂柱法采用鋼管頂撐洞室頂拱的圍巖，適用于搶險性質(zhì)的一種臨時支護(hù)。圖12-1260塌方處理方法塌方處理方法及實例：對頂支撐法：對頂支撐法是指將坍穴適當(dāng)處理后，再用剛才、木材或預(yù)制構(gòu)件將兩側(cè)邊墻對頂起來。此法適用于坍穴跨度小，而長度或高度大的塌方處。圖12-13 挑梁護(hù)頂法：挑梁護(hù)頂法是利用坍穴前沿支架作支撐，支立懸臂梁，并在其上用木材塞緊，以支撐坍穴上部的山巖壓力。圖12-1461塌方處理方法塌方處理方法及實例：超前錨桿法：超前錨桿法是沿開挖輪廓線，以稍大的外插角，向開挖面前方安裝錨桿，形成對前方圍巖的預(yù)錨固，在提前形成的圍巖錨固圈的保護(hù)下進(jìn)行開挖等作業(yè)。這類超前支護(hù)的柔性較大，整體剛度較小。圖12-1562塌方處理方法塌方處理方法及實例：超前小導(dǎo)洞管注漿法：該法