隧道施工方法課件

第6章隧道施工方法1精選課件一、隧道施工技術(shù)的發(fā)展1、1949年以前基本是人工開挖、手工操作襯砌、機(jī)具簡單、技術(shù)落后的時(shí)期。當(dāng)時(shí)鐵路隧道建設(shè)既沒有固定專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，也沒有完整的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范，設(shè)備機(jī)具少，方法簡單，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率很低。

人工打眼木排架支撐2精選課件2、20世紀(jì)50年代（1）隧道施工由人力為主轉(zhuǎn)入小型機(jī)械施工；（2）制定了施工規(guī)范；（3）輔助坑道采用斜、豎井和平行導(dǎo)坑，豎井最深達(dá)130m；（4）施工方法以上下導(dǎo)坑先拱后墻法為主；（5）較長隧道試用后翻式裝碴機(jī)裝碴，用電瓶車牽引軌道運(yùn)輸出碴；（6）逐步采用水泥砂漿注漿防水。

干風(fēng)鉆打眼濕風(fēng)鉆打眼3精選課件

1957年—川黔線涼風(fēng)埡隧道，是我國建國后修建的第一座最長的隧道，也是首次采用平行導(dǎo)坑施工，也是由人工施工到輕型機(jī)械化施工的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。涼風(fēng)埡隧道（單線，長4270m）4精選課件3、20世紀(jì)60~70年代（1）推廣采用機(jī)械設(shè)備，以中小型機(jī)械施工為主；（2）平面控制測量采用閉合導(dǎo)線法和一條基線的三角網(wǎng)；（3）施工方法以漏斗棚架先墻后拱法為主，部分采用全斷面開挖；（4）試用光面爆破；（5）對整治巖溶、巖爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步積累經(jīng)驗(yàn)。5精選課件關(guān)村壩隧道（單線，長6107m，使線路縮短10.1km）

1966年—成昆線上的關(guān)村壩隧道，長6107m，使線路縮短了10.1km，地質(zhì)為灰?guī)r，采用上下導(dǎo)坑漏斗棚架法施工，組織均衡生產(chǎn)，快速施工，創(chuàng)雙口月成洞672.71m的最快隧道施工記錄。中共中央1965年3月9日特發(fā)電報(bào)祝賀。發(fā)生過7次巖爆。6精選課件長沙隧道（雙線，長714m）

1965年—京廣線上的長沙隧道，長714m，埋深15m，是我國60年代地質(zhì)最壞，塌方事故最多，施工方案多次變更，施工時(shí)限最長的雙線隧道，塌方199次，工期5年半。地質(zhì)為砂頁巖、粘土砂層、砂卵石層、紅粘土等，地下水豐富。采用上下導(dǎo)坑先拱后墻法施工。

7精選課件4、20世紀(jì)80年代（1）普遍采用新奧法施工；（2）開挖方法普遍采用全斷面、半斷面法；（3）采用光面深孔爆破、預(yù)裂爆破、弱爆破技術(shù)減少對圍巖的擾動(dòng)；（4）噴錨支護(hù)技術(shù)大發(fā)展；（5）編制鐵路隧道新奧法指南；（6）應(yīng)用監(jiān)控量測進(jìn)行信息化設(shè)計(jì)和施工；（7）進(jìn)入大型機(jī)械配套時(shí)期，引入鑿巖臺車、裝運(yùn)碴機(jī)械、噴錨及灌漿機(jī)械；（8）在軟弱圍巖施工中由新奧法的發(fā)展出現(xiàn)淺埋暗挖法。8精選課件1987年—京廣鐵路衡廣段復(fù)線的大瑤山隧道，雙線隧道，長14.29km。地質(zhì)為白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r及砂巖，斷層14條，涌水量高達(dá)51000m3/d。設(shè)計(jì)、施工均按新奧法原則進(jìn)行，大斷面機(jī)械化作業(yè)，首次采用復(fù)合襯砌。大瑤山隧道的建設(shè)，是新奧法原理在中國鐵路隧道施工中的成功典范，也是中國鐵路隧道建設(shè)新舊方法的轉(zhuǎn)折，是隧道發(fā)展史上的里程碑工程。大瑤山隧道（雙線，長14.29km，縮短11km）9精選課件5、20世紀(jì)90年代以來（1）制定鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則，形成有中國特色的隧道修建新方法；（2）濕噴混凝土技術(shù)、工藝及濕噴機(jī)；（3）自進(jìn)式錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展；（4）單線鐵路長隧道快速施工配套技術(shù)與設(shè)備；

（5）淺埋暗挖法進(jìn)一步發(fā)展，由臺階法演變?yōu)閱蝹?cè)壁導(dǎo)坑法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、中隔壁法(CD法)、交叉中隔壁法(CRD法)；（6）采用隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）施工，標(biāo)志著我國單線鐵路長隧道的修建技術(shù)，也達(dá)到了國際先進(jìn)水平。10精選課件秦嶺隧道（雙洞單線，長18.46km）1999年—西安—安康鐵路的秦嶺隧道，雙洞單線隧道，長18.46km。I線兩端采用TBM掘進(jìn)，中間由II線平導(dǎo)及橫洞進(jìn)入I線正洞采用鉆爆法開挖；II線等平導(dǎo)貫通后采用鉆爆法擴(kuò)挖。是我國隧道由鉆爆法施工上升到采用敞開式全斷面掘進(jìn)機(jī)(TBM)施工的新臺階。標(biāo)志著中國鐵路隧道機(jī)械化施工跨入世界先進(jìn)行列，成為中國鐵路隧道史的里程碑。11精選課件二、隧道的施工特點(diǎn)(1)隱蔽性大；

北京地鐵崇文門站宜萬鐵路野山關(guān)隧道謹(jǐn)慎規(guī)劃，嚴(yán)密把關(guān)，確保質(zhì)量。12精選課件(2)作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng)；速度慢，工期長。廈門海底隧道開挖方法第1步：開挖第2步：安裝鋼拱架第3步：噴混凝土第4步：拆除臨時(shí)支護(hù)第5步：二次襯砌13精選課件(3)作業(yè)空間有限；(4)作業(yè)的綜合性；廈門海底隧道斜井14精選課件(5)施工是動(dòng)態(tài)的，施工過程的力學(xué)動(dòng)態(tài)是變化的，圍巖物理力學(xué)性質(zhì)也是變化的；

(6)作業(yè)環(huán)境惡劣；

(7)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性大。北京某明挖車站基坑坍塌北京某暗挖區(qū)間坍塌上海地鐵四號線樓房坍塌宜萬鐵路某隧道涌水圓粱山隧道突水突泥某黃土隧道塌方15精選課件1.隧道施工主要方法⑴礦山法●傳統(tǒng)礦山法●新奧法⑵明挖法⑶掘進(jìn)機(jī)法⑷盾構(gòu)法⑸沉管法⑹頂進(jìn)法三、

隧道施工方法及其選擇

16精選課件2.隧道施工方法的分類17精選課件3.隧道施工方法的選擇原則選擇施工方法時(shí)需考慮的基本因素大體上可歸納為：1、施工條件

2、圍巖條件3、隧道斷面積4、埋深5、工期6、環(huán)境條件18精選課件“礦山法”因其最早應(yīng)用于坑道采礦而得名。它是采用鉆眼爆破方式破巖，縱向分段，橫向全斷面或分部開挖，每一部分開挖成形后即對暴露圍巖加以適當(dāng)?shù)闹位蛑ёo(hù)，繼而提供必要的永久性人工結(jié)構(gòu)以保持隧道長期穩(wěn)定的施工方法。礦山法又因其采用“鉆眼爆破”方式破巖，故隧道工程中也稱之為“鉆爆法”?！皞鹘y(tǒng)礦山法”

“新奧法”礦山法19精選課件1963年，由奧地利學(xué)者L臘布茲維奇教授命名為“新奧地利隧道施工法（NewAustriaTunnelingMethod）”，簡稱“新奧法（NTAM）”正式出臺，它是以控制爆破或機(jī)械開挖為主要掘進(jìn)手段，以錨桿、噴射混凝土為主要支護(hù)方法，理論、量測和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的一種施工方法。同時(shí)又是一系列指導(dǎo)隧道設(shè)計(jì)和施工的原則。

6.2新奧法一、新奧法（NATM）概述20精選課件新奧法主要采用錨桿和噴射混凝土作為維護(hù)圍巖穩(wěn)定的初期支護(hù)，以幫助圍巖獲得初步穩(wěn)定，施作后的錨噴支護(hù)即成為永久性承載結(jié)構(gòu)的一部分而不予拆除，然后在此基礎(chǔ)上再施作內(nèi)層襯砌作為安全儲備（內(nèi)層襯砌也稱為后期支護(hù)）。初期支護(hù)、內(nèi)層襯砌與圍巖三者共同構(gòu)成了永久的隧道結(jié)構(gòu)承載體系。21精選課件二、新奧法施工的基本程序22精選課件“少擾動(dòng)、早支護(hù)（噴錨）、勤量測、緊封閉”

（1）少擾動(dòng)，是指在進(jìn)行隧道開挖時(shí)，要盡量減少對圍巖的擾動(dòng)次數(shù)、擾動(dòng)強(qiáng)度、擾動(dòng)范圍和擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間。

（2）早支護(hù)（早錨噴），是指開挖后及時(shí)施作初期錨噴支護(hù)，使圍巖的變形進(jìn)入受控制狀態(tài)。

（3）勤量測，是指以直觀、可靠的量測方法和量測數(shù)據(jù)來準(zhǔn)確評價(jià)圍巖（或圍巖加支護(hù)）的穩(wěn)定狀態(tài)，或判斷其動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢，以便及時(shí)調(diào)整支護(hù)形式、開挖方法，確保施工安全和順利進(jìn)行。（4）緊封閉，一方面是指采取噴射混凝土等防護(hù)措施，避免圍巖因長時(shí)間暴露而致強(qiáng)度和穩(wěn)定性的衰減，尤其是對于易風(fēng)化的軟弱圍巖。另一方面更為重要的是指要適時(shí)對圍巖施作封閉形支護(hù)，而且可以使支護(hù)和圍巖能進(jìn)入良好的共同工作狀態(tài)。三、新奧法施工的基本原則23精選課件四、新奧法開挖施工方法1.全斷面法2.臺階法3.分部開挖法24精選課件1-全斷面開挖法;2-錨噴支護(hù);3-模筑混凝土襯砌25精選課件26精選課件

量測

臺車就位鉆眼裝藥、放炮

找頂出碴錨噴通風(fēng)

3.施工循環(huán)作業(yè)

二襯27精選課件28精選課件29精選課件30精選課件31精選課件32精選課件33精選課件34精選課件將3種臺階法放在一起比較：區(qū)別主要在臺階長度。35精選課件①下半斷面開挖應(yīng)在上半斷面初期支護(hù)基本穩(wěn)定后才能進(jìn)行；②開挖后要及時(shí)噴砼，暴露時(shí)間愈長愈不安全；③量測要及時(shí)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻中部的位移速度加快時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行仰拱封閉。

臺階法施工注意：36精選課件37精選課件臺階法上斷面開挖38精選課件臺階法上斷面開挖39精選課件臺階法上斷面開挖40精選課件臺階法上斷面開挖41精選課件42精選課件43精選課件分部開挖法是開挖軟弱巖層或土層隧道的一種施工方法，主要適用于隧道斷面較大或圍巖穩(wěn)定性較差的條件下。它將隧道斷面分部開挖逐步成型，且一般將某部超前開挖。

導(dǎo)坑的作用主要是超前探察前方巖體的工程地質(zhì)條件。先行開挖形成的坑道稱為“導(dǎo)坑”“導(dǎo)坑超前開挖法”分部開挖法44精選課件1.環(huán)形開挖留核心土法特點(diǎn)：①留核心土支頂工作面，穩(wěn)定性優(yōu)于超短臺階法：②進(jìn)度慢。適用于：土質(zhì)或易坍塌的軟弱圍巖；小型施工機(jī)具。45精選課件46精選課件47精選課件48精選課件49精選課件出口側(cè)壁導(dǎo)坑臺階法施工50精選課件51精選課件52精選課件53精選課件54精選課件55精選課件中隔壁法（CD）適用于V～Ⅵ級圍巖淺埋雙線隧道。中隔壁法施工要求：

各部開挖時(shí)，周邊輪廓盡量圓順，減小應(yīng)力集中；各部的底部高程應(yīng)與鋼架接頭處一致；每一部的開挖高度為35m；后一側(cè)開挖應(yīng)全斷面及時(shí)封閉；左右兩側(cè)縱向間距一般為30-50m；中隔壁設(shè)置為弧形或圓弧形。56精選課件57精選課件交叉中隔壁法（CRD）適用于Ⅴ～Ⅵ級圍巖淺埋的雙線或多線隧道。采用交叉中隔壁法施工，除滿足中隔壁法的要求外，尚應(yīng)滿足：設(shè)置臨時(shí)仰拱，步步成環(huán)；自上而下，交叉進(jìn)行；中隔壁及交叉臨時(shí)支護(hù)，在灌注二次襯砌時(shí)，應(yīng)逐段拆除。58精選課件59精選課件60精選課件圣哥達(dá)隧道的木支撐“傳統(tǒng)礦山法”是采用木構(gòu)件或鋼構(gòu)件作為臨時(shí)支撐，抵抗圍巖變形，承受圍巖壓力，獲得坑道的臨時(shí)穩(wěn)定，待隧道開挖成形后，再逐步地將臨時(shí)支撐撤換下來，而代之以整體式單層襯砌作為永久性支護(hù)的施工方法。它是人們在長期的施工實(shí)踐中逐步自然發(fā)展起來的。6.3傳統(tǒng)礦山法（一）概述61精選課件（二）傳統(tǒng)礦山法施工的基本程序62精選課件（三）傳統(tǒng)礦山法施工方法●全斷面法●臺階法●漏斗棚架法●蘑菇形法●上下導(dǎo)坑先拱后墻法，等。僅選擇傳統(tǒng)礦山法中具有代表性的上下導(dǎo)坑法予以介紹，以資與新奧法施工對照。63精選課件上下導(dǎo)坑先拱后墻法64精選課件優(yōu)點(diǎn)：①有拱圈保護(hù)，安全；②有兩個(gè)導(dǎo)坑，有利于通風(fēng)、排水與運(yùn)輸。缺點(diǎn)：①兩個(gè)導(dǎo)坑增加了造價(jià)；②邊墻須開挖馬口，進(jìn)度慢。適應(yīng)于：Ⅴ、Ⅳ級圍巖。65精選課件名詞解釋：

挖馬口～在“先拱后墻法”施工中，開挖邊墻的工序。

66精選課件上下導(dǎo)坑法施工67精選課件（四）新奧法與傳統(tǒng)的礦山法的主要區(qū)別這不僅僅是技術(shù)手段上的不同，更重要的是對工程問題認(rèn)識的不同、理論解釋的不同和施工原則的不同。新奧法與傳統(tǒng)的礦山法的主要區(qū)別在于支護(hù)方式的不同。新奧法的錨噴初期支護(hù)與傳統(tǒng)礦山法的鋼木構(gòu)件臨時(shí)支撐相比較，具有顯著的靈活性、及時(shí)性、密貼性、深入性、柔韌性、封閉性等工程特點(diǎn)。它強(qiáng)調(diào)采用錨噴支護(hù)，而不大量采用鋼、木支撐；強(qiáng)調(diào)要及早閉合支護(hù)環(huán)；提倡采用復(fù)合式襯砌，而不是采用剛度較大的單層襯砌；要求加強(qiáng)施工量測等。它是人們對隧道及地下工程問題認(rèn)識和理解的一次重要進(jìn)步，也是人們對隧道及地下工程理論的繼承和發(fā)展。

68精選課件69精選課件6.4.1洞口段的概念指洞口淺埋段，即開挖可能給洞口地表造成不良影響的范圍。6.4洞口段施工方法70精選課件

洞口段施工中最關(guān)鍵的工序就是進(jìn)洞開挖。隧道進(jìn)洞前應(yīng)對邊仰坡進(jìn)行妥善防護(hù)或加固，作好排水系統(tǒng)。(1)在場地清理作施工準(zhǔn)備時(shí)，應(yīng)先清理洞口上方及側(cè)方有可能滑塌的表土、灌木及山坡危石等。(2)洞口施工宜避開雨季和融雪期。(3)洞口部分圬工基礎(chǔ)必須置于穩(wěn)固的地基上。(4)洞門拱墻應(yīng)與洞內(nèi)相鄰的拱墻襯砌同時(shí)施工連接成整體，以確保拱墻連接良好。洞門端墻的砌筑與回填應(yīng)兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，防止對襯砌產(chǎn)生側(cè)壓。(5)洞口段洞身施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、地表沉陷控制以及保障施工安全等因素選擇開挖方法和支護(hù)方式。(6)洞門完成后，洞門以上仰坡腳受破壞處，應(yīng)及時(shí)處理。洞口段施工注意事項(xiàng):71精選課件影響施工方法的因素：●施工機(jī)具配備情況●洞外相鄰建筑的影響●地形條件●地質(zhì)條件---最為重要！按地質(zhì)條件，有以下幾種施工方法：1.全斷面法進(jìn)洞適應(yīng)于：Ⅱ、Ⅰ級圍巖。注意事項(xiàng)：初始10～20m區(qū)段的開挖，應(yīng)將爆破進(jìn)尺控制在2～3m。6.4.2進(jìn)洞方法72精選課件視地質(zhì)條件，嚴(yán)格控制爆破進(jìn)尺：⑴Ⅳ、Ⅲ級圍巖～短臺階爆破進(jìn)尺1.5m～2.5m；網(wǎng)、錨、噴支護(hù)。⑵Ⅴ、Ⅳ級圍巖～短臺階爆破進(jìn)尺在1.5m以內(nèi)；超前錨桿(或小導(dǎo)管)，鋼拱架。⑶