隧道施工方法ppt课件.ppt

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1、,1、掌握隧道工程施工的特点、流程及常见问题2、了解隧道常用的修建方法3、掌握钻爆法各种开挖工法及其特点、适用性4、熟悉隧道进洞施工的常用方法5、掌握隧道辅助施工措施的概念、作用机理、设计参数、施工方法及质量控制6、了解特殊地质隧道施工方法，熟悉一般隧道塌方的处治方法。,第6章 隧道工程施工方法,第6章 隧道工程施工方法,6.1 隧道工程施工概述,6.2 隧道主要修建方法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.5 隧道辅助施工措施,6.6 特殊地质地段隧道施工,隧道工程施工的特点,6.1 隧道工程施工概述,山岭隧道施工的基本流程,山岭隧道施工的常见问题, 地质

2、信息不充分 作业环境恶劣 工序复杂 隐蔽工程多，质量要求高,6.1.1 隧道工程施工的特点,6.1 隧道工程施工概述,6.1.2 山岭隧道施工的基本流程,施工准备,超前支护,开挖,初期支护,防水层,二次衬砌,路面,6.1 隧道工程施工概述,6.1.3 山岭隧道施工的常见问题, 围岩结构大变形或坍塌 内轮廓不满足要求（侵限） 结构裂损 渗漏水 强度不足,6.1 隧道工程施工概述,第6章 隧道工程施工方法,6.1 隧道工程施工概述,6.2 隧道主要修建方法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.5 隧道辅助施工措施,6.6 特殊地质地段隧道施工,隧道修建方法总览隧

3、道明挖施工隧道钻爆法施工隧道机械法施工,6.2 隧道主要修建方法,6.2.1 隧道修建方法总览,6.2 隧道主要修建方法,隧道施工,明挖施工,暗挖施工,明挖法,盖挖法,沉埋法,盖挖顺作法,盖挖逆作法,矿山法,机械法,顶进法,传统矿山法,新奥法,盾构法,掘进机法,6.2.2 隧道明挖施工,6.2 隧道主要修建方法,明挖法：将隧道上覆岩土体、围岩全部开挖，敞开浇筑隧道结构后重新回填形成暗埋隧道结构的施工方法。,特点及适用条件：施工条件好，质量容易保证。适用于埋深浅，地面周边无道路和建筑物的情况。周边有建筑物时，应采取较强围护结构。,6.2 隧道主要修建方法,6.2 隧道主要修建方法,盖挖法：将隧址

4、地表浅层开挖后迅速施工临时或永久盖板，在盖板的覆盖和保护下开挖岩土体，最终建成隧道的施工方法。按照隧道结构的施做顺序分为顺作法和逆作法。,特点及适用条件：影响地表的时间短，施工条件较好，质量较容易保证。适用于城市内埋深浅，地面条件复杂，有道路、广场等不宜长期阻断、占用的情况。,6.2 隧道主要修建方法,6.2 隧道主要修建方法,沉埋法：在河底或海底浅埋隧道中，先在干坞内预制隧道管段，浮运至隧址区，将管段沉入到预处理好的水下地基中进行拼装、固定和覆盖的施工方法。,特点及适用条件：可使水下隧道埋深很浅，管段质量容易保障，工艺要求很高。适用于埋深很浅、流速不大的海底或河底隧道。,6.2 隧道主要修建

5、方法,管段预制,基槽处理,管段浮运,管段拼装,固定覆盖,6.2 隧道主要修建方法,6.2.3 钻爆法施工,A）松弛荷载理论（20世纪20年代） 稳定的岩体有自稳能力，不产生荷载；不稳定的岩体则可能产生坍塌，需要用支护结构予以支承。,B）岩承理论（20世纪50年代） 围岩稳定是因为岩体自身有一定的承载自稳能力；不稳定的围岩丧失稳定有一个过程，如果在这个过程中给围岩提供必要的支护，则围岩仍然能够进入稳定状态。,传统矿山法：以松弛荷载理论为基础，隧道开挖后立即用木、型钢等进行刚性支撑，开挖一定长度后，撤换临时支撑，立模一次性浇筑整体式衬砌的施工方法。,新奥法：以“岩承理论”为基础，以柔性支护（主要为

6、锚喷支护）为主要手段，通过监控量测和优化设计，使围岩和支护结构发生适度可控的变形，既保护围岩的自稳能力，又充分发挥围岩承载能力的一种隧道修建方法。,6.2 隧道主要修建方法,6.2 隧道主要修建方法, 盾构法 掘进机法 顶推法,6.2.4 机械施工,6.2 隧道主要修建方法,第6章 隧道工程施工方法,6.1 隧道工程施工概述,6.2 隧道主要修建方法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.5 隧道辅助施工措施,6.6 特殊地质地段隧道施工,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,隧道洞身钻爆法开挖方法总览分离式隧道常用开挖工法连拱隧道常用开挖工法,6.3.1 隧道洞身

7、钻爆法开挖方法总览,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,全断面法,特点：工序少、相互干扰少；作业空间大、便于大型机械施工；扰动次数少；施工速度快。,适用：稳定性很好、跨度不大的隧道。围岩稳定性差时，应采取预加固等辅助措施。,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,6.3.2 分离式隧道常用开挖工法,特点：一次开挖高度显著减小，利于稳定；下台阶落底应注意；初期支护能快速封闭。,适用：围岩稳定性较差的隧道。围岩越差，台阶长度越短。,上下台阶法,下台阶分部法,特点：缩短下台阶开挖支护时间，从而缩短上台阶支护悬空时间，利于隧道稳定。,适用：用上下台阶法可能导致上部支护失稳的围岩。,上台阶分部法,特点：显著缩小上台

8、阶开挖高度，但作业空间狭窄；核心土有利于保护掌子面的稳定。,适用：围岩松软，可以人工或机械开挖；稳定性差，掌子面可能纵向滑落。,特点：显著缩小开挖跨度和高度；初期支护快速临时封闭成环；工序较复杂。,适用：围岩稳定性较差的大跨度隧道。,侧壁导洞法,特点：显著缩小开挖跨度和高度；初期支护快速临时封闭成环；工序较复杂，作业空间狭小。,适用：围岩稳定性很差的大跨度隧道。,双侧壁导洞法,中导洞法,6.3.3 连拱隧道常用开挖工法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,三导洞法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,第6章 隧道工程施工方法,6.1 隧道工程施工概述,6.2 隧道主要修建方法,6.3 隧道洞身钻爆法开

9、挖方法,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.5 隧道辅助施工措施,6.6 特殊地质地段隧道施工,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法, 山岭隧道洞口段施工的特点 山岭隧道进洞施工方案 山岭隧道洞口段支护措施,6.4.1 山岭隧道洞口段施工的特点,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,1）埋深浅,2）地质条件差,3）受地表水影响,4）可能存在偏压,5）要考虑环境、景观影响,6）工序循环准备、磨合阶段,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.4.2 山岭隧道进洞施工方案,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,直接大刷坡进洞,洞口植被清表,边仰坡清危,边仰坡刷坡,边仰坡锚喷,切坡进洞,生态破坏,安全隐

10、患,高边坡问题,生态与景观,边仰坡失稳,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,先拱后墙半明半暗进洞,上台阶拱圈明挖,拱圈初期支护,下台阶边墙暗挖,边墙初期支护,全断面二次衬砌,拱顶回填覆盖,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,强支护零开挖进洞,必要的地表加固,套拱及管棚施工,小断面小扰动开挖,洞内强支护,全断面二次衬砌,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,强支护小扰动措施,洞外强支护,洞内强超前,洞内小扰动,辅助措施,地表注浆,地表锚固,管棚加套拱,超前小导管,小断面、短进尺,人工、机械开挖或弱爆破,施工监控,地质预报,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,明洞暗做,明洞段回填,明洞段加固,明洞段

11、暗挖,暗洞施工,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,掏槽先墙后拱,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,强支护零开挖进洞,明洞暗做,掏槽先墙后拱,直接大刷坡进洞,先拱后墙半明半暗进洞,边坡锚杆、锚索,边坡喷射混凝土,地表围岩注浆,管棚、套拱,超前小导管,地下连续墙,6.4.3 山岭隧道洞口段支护措施,第6章 隧道工程施工方法,6.1 隧道工程施工概述,6.2 隧道主要修建方法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.5 隧道辅助施工措施,6.6 特殊地质地段隧道施工,6.5 隧道辅助施工措施,超前管棚与套拱,超前小导管与超前锚杆,地表锚喷与加固,预留核心土,围岩注

12、浆,6.5.1 隧道常用辅助施工措施,6.5 隧道辅助施工措施,1）围岩注浆的概念,2）围岩注浆的作用机理与类型,3）浆液类型及其材料指标,4）注浆工艺,5）注浆质量控制要点,6.5.2 围岩注浆,6.5 隧道辅助施工措施,1) 围岩注浆的概念,围岩注浆是指通过一定的机械设备和工艺手段，将配制好的浆液压入岩土体中，用于固结松散颗粒和节理裂隙,充填、封堵渗水通道的地层改良工作。,2) 围岩注浆的作用机理与类型,胶结不连续岩土体挤密、换填、固结,封堵各种渗水通道,围岩加固注浆,围岩堵水注浆,6.5 隧道辅助施工措施,隧道工程注浆,地表注浆,洞内围岩注浆,洞周超前注浆,掌子面超前注浆,洞周径向注浆,

13、6.5 隧道辅助施工措施,6.5 隧道辅助施工措施,3) 浆液类型及其材料指标,6.5 隧道辅助施工措施,4）注浆工艺,压注方式,单液注浆,双液注浆,6.5 隧道辅助施工措施,压注方式,单液注浆,双液注浆,压入途径,钢花管 (管棚、小导管),中空锚杆,玻璃纤维管,PVC管,结束标准,浆液注入量,压力保持时间,工作方式,连续注浆,间歇注浆,6.5 隧道辅助施工措施,5）注浆质量控制要点,6.5 隧道辅助施工措施,1) 管棚的概念,2) 管棚基本结构及参数,3) 管棚的作用机理,4) 管棚施工程序,5) 管棚质量控制要点,6.5.3 超前管棚与套拱,6.5 隧道辅助施工措施,1) 管棚的概念,管棚

14、是环向布设在隧道开挖轮廓线以外、用直径较大、长度较长的钢管构成的，以较小的外插角向前插入岩土体中的一种超前支护结构。,6.5 隧道辅助施工措施,2) 管棚的基本结构及参数,6.5 隧道辅助施工措施,钢管（开孔）,钢管直径,钢管长度,钢管布设范围,钢管壁厚,环向间距,外插角度,6.5 隧道辅助施工措施,套拱,6.5 隧道辅助施工措施,3) 管棚的作用机理,6.5 隧道辅助施工措施,4) 管棚的施工顺序,套拱基础开挖,套拱工字钢架设,孔口管及钢筋安装,立模浇筑套拱,钻孔安装钢管,注浆、封堵,6.5 隧道辅助施工措施,5) 管棚质量控制要点,先套拱后钻孔,钻孔角度,钢管连接质量,6.5 隧道辅助施工

15、措施,1) 超前小导管与超前锚杆,2) 基本结构及参数,3) 作用机理差异,4) 施工程序,5) 质量控制要点,6.5.4 超前小导管与超前锚杆,6.5 隧道辅助施工措施,1) 超前小导管与超前锚杆,6.5 隧道辅助施工措施,材料,小直径钢花管,螺纹钢或中空锚杆,长度,较短（3-5m）,外插角,较大（10-20，甚至更大）,搭接,不小于1m,环向布设,环向间距，布设角度，根数,2) 基本结构及参数,6.5 隧道辅助施工措施,3) 作用机理差异,超前小导管：主要利用刚度，起到棚护作用,超前锚杆：主要利用抗拉能力，起到加固围岩作用,4) 施工程序,6.5 隧道辅助施工措施,5) 质量控制要点,搭接

16、,数量,注浆,第6章 隧道工程施工方法,6.1 隧道工程施工概述,6.2 隧道主要修建方法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.5 隧道辅助施工措施,6.6 特殊地质地段隧道施工,6.6特殊地质地段隧道施工,膨胀性围岩岩溶其它不良地质塌方段处理,6.6特殊地质地段隧道施工,膨胀性围岩：含有大量亲水矿物（如蒙脱石）的岩体或处于高地应力状态的岩体，吸水或开挖后体积显著膨胀的围岩。,吸水膨胀,卸荷膨胀,显著流变特性,失水崩解,1) 膨胀性围岩及其特性,6.6.1 膨胀岩隧道,6.6特殊地质地段隧道施工,2) 膨胀性围岩对隧道的危害,围岩开裂： 吸水或卸荷可导致膨胀

17、开裂； 失水干缩也可导致崩解、开裂。,隧道下沉：（承载力低）,围岩大变形：（挤出、收敛、底鼓或坍塌）,结构大变形：（裂损或大幅下沉、收敛）,6.6特殊地质地段隧道施工,3) 膨胀性围岩隧道的施工对策,放：开挖小断面释放高应力；增大预留变形量，允许发生较大变形。,抗：强支护手段（永久的或临时的）,6.6特殊地质地段隧道施工,1) 岩溶现象及类型,岩溶现象：可溶性岩层，如石灰岩、白云岩等，在水的作用下产生沟槽、空洞以及地表陷穴等现象。,溶洞类型：死、活干、湿大、小,6.6.2 岩溶,6.6特殊地质地段隧道施工,2) 岩溶对隧道的危害,涌水突泥,塌方,难以跨越,结构不安全,6.6特殊地质地段隧道施工

18、,4) 岩溶隧道处治,“引、堵、越、绕”,引:遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵管或小桥等设施渲泄水流，或开凿泄水洞将水排出洞外。,6.6特殊地质地段隧道施工,堵:对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；或加深边墙基础，加固隧道底部将水排出洞外。,6.6特殊地质地段隧道施工,越:设计相应结构，跨越溶洞。结构应视溶洞规模及溶洞与隧道的相对关系而确定。,6.6特殊地质地段隧道施工,岩爆,高地温,瓦斯,采空区,软弱地层,6.6.3 其它不良地质,6.6特殊地质地段隧道施工

19、,塌方处治工作程序 塌方控制措施 塌方加固措施 塌方处治辅助措施,6.6.4 塌方段处治,6.6特殊地质地段隧道施工,1) 塌方处治工作程序,6.6特殊地质地段隧道施工,喷射混凝土封闭塌体,喷射混凝土封闭塌腔表面,堆载回填,塌体注浆,临时支撑塌方影响段,塌体,塌腔,塌方影响区段,2) 塌方控制措施,6.6特殊地质地段隧道施工,超前管棚或超前小导管,围岩注浆,塌腔内锚杆,3) 塌方加固措施,6.6特殊地质地段隧道施工,塌腔分层、分时段回填,小断面、短进尺、少扰动,结构加强、防排水加强,4) 塌方处治辅助措施,第6章 隧道工程施工方法,6.1 隧道工程施工概述,6.2 隧道主要修建方法,6.3 隧道洞身钻爆法开挖方法,6.4 隧道洞口段及明洞段施工方法,6.5 隧道辅助施工措施,6.6 特殊地质地段隧道施工,思考题：,1. 隧道工程施工的特点？,2. 隧道常用的修建方法有哪些？,3. 钻爆法各种开挖工法及其特点、适用性？,4. 隧道辅助施工措施的概念、作用机理？,5. 膨胀性隧道和岩溶隧道的处理方法？,6. 一般隧道塌方的处治方法？,第6章 隧道工程施工方法,