隧道施工基本方法.ppt

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1、,第10章 隧道施工基本方法,学习本章目的：（1）掌握新奥法隧道施工的基本方法；（2）掌握不良地质隧道的施工方法；（3）掌握隧道开挖方法和主要支护手段。,第10章 隧道施工基本方法,10.1 概述10.2 新奥法施工 10.3 传统的矿山法 10.4 不良地质条件下隧道施工 10.5 隧道开挖10.6 隧道支撑及衬砌施工,10.1 概述1、隧道工程特点2、隧道施工应遵循的基本精神和原则3、隧道施工方法及其选择 4、隧道施工技术的发展,1、隧道工程特点 隧道施工过程通常包括：在地层中挖出土石，形成符合设计轮廓尺寸的坑道；进行必要的初期支护和砌筑最后的永久衬砌，以控制坑道围岩变形，保证隧道长期地安

2、全使用。,其特点可归纳如下：隧道工程全部为隐蔽工程，工程地质和水文十分重要，甚至起决定性的作用；公路隧道是一个形状扁平的建筑物，施工工作面少(正常情况下只有进、出口两个工作面)，工期较长;施工环境差，采取有效措施加以改善；,工程施工不受季节变换及气候变化的影响；施工工地一般都位于偏远的深山狭谷之中，往往远离既有交通线，运输不便，供应困难；公路隧道埋设于地下，一旦建成就难以更改，所以，除了事先必须审慎规划和设计外，施工中还要做到不留后患。,2、隧道施工应遵循的基本精神和原则 在施工中必须充分保护围岩，避免过渡破坏和损伤遗留围岩的强度，使暴露的围岩尽量保留既有的质量，因此，采用控制爆破技术是必要的

3、；,为了充分发挥围岩的承载力，应允许并控制围岩的变形 允许围岩变形达到不在围岩中形成松弛的量级；必须限制围岩变形，使围岩不会过渡松弛而丧失或大大降低承载力；,变形的控制主要通过支护阻力(即各种支护结构)的效应达到的。因此，在施工中必须合理决定：支护结构的类型 支护结构参与工作的时间 各种支护手段的相互配合 底部封闭时间 1次掘进长度等等；,必须在施工中进行实地量测监控，及时提出可靠的、足够数量的量测信息，以指导施工和设计；,在施工过程中，必须建立设计施工检验地址预测量测反馈修正设计的一体化的施工管理系统，以不断的提高和完善隧道施工技术,选择支护手段，一般应选择大面积、牢固的与围岩紧密接触的、能

4、及时施设和应变能力强的支护手段；多采用喷砼、并与锚杆、金属网联合使用；要与钢支撑或格栅等配合使用；临时仰拱也是重要的、不容忽视的支护手段；,在可能的条件下，应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法；,在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要的；必须改变“重视上部结构、忽视底部结构”的观点；应尽量采用能先修筑仰拱(或临时仰拱)或铺底的施工方法；,为保证二次衬砌的质量和整体性，在任何情况下，都应采用先墙后拱的施工顺序。,3、隧道施工方法及其选择 隧道施工方法 一个多世纪以来，世界各国的隧道工作者在实践中已经创造出能够适应各种围岩的多种隧道施工方法。习惯上将它们分成为：矿山法、掘进机法、沉

5、管法、顶进法、明挖法等。,矿山法因最早应用于矿石开采而得名，它包括上面已经提到的传统方法和新奥法。由于在这种方法中，多数情况下都需要采用钻眼爆破进行开挖，故又称为钻爆法。有时为了强调新奥法与传统矿山法的区别，而将新奥法从矿山法中分出另立系统。,掘进机法包括隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，简写为TBM）法和盾构掘进机法。沉管法、顶进法、明挖法则是用来修建水底隧道、地下铁道、城市市政隧道等，以及埋深很浅的山岭隧道。,施工方法选择需要考虑的因素 工程的重要性。一般由工程的规模、使用上的特殊要求，以及工期的缓急体现出来；,地质和水文条件，其中包括围岩级别、地下水及不良地质现象等

6、 围岩级别是对围岩工程性质的综合判定，对施工方法的选择起着重要的甚至决定性的作用；,施工技术条件和机械装备状况 实践证实，施工条件是决定施工方法的最基本的因素，它包括一个施工队伍所具备的施工能力、素质以及管理水平。,施工中动力和原材料供应情况；隧道的横断面积隧道横断面的形状和尺寸，对施工方法选择也有一定的影响。,隧道的埋深 隧道的埋深与围岩的初始应力场及多种因素有关，在同样的地质条件下，由于埋深不同，施工方法也有很大差异。,工期 作为设计条件之一的工期，在一定程度上会影响基本施工方法的选择。因此，工期决定了在均衡生产的条件下，对应配备的开挖、运输等综合生产能力的基本要求，即对施工均衡速度、机械

7、化水平和管理模式的要求。,施工中动力和原材料供应情况；工程投资与运营后的社会效益和经济效益；施工安全状况，,有关污染、地面沉降等环境方面的要求和限制。当隧道施工对周围环境产生不良影响(如爆破震动、地表下沉、噪声、地下水条件的变化等)时，环境条件也成为选择隧道施工方法的重要因素之一，在城市条件下，甚至会成为选择施工方法的决定性因素。,应该看到隧道施工方法的选择，是一项“模糊”的决策过程，它依赖于有关人员的学识、经验、毅力和创新精神。对于重要工程则需汇集专家们的意见，广泛论证。必要时应当开挖试验洞对理论方案进行实践验证。从目前我国公路隧道发展趋势来看，在今后很长一段时间内，仍以采用新奥法为主，这也

8、符合世界潮流。,4、隧道施工技术的发展 从改革、开放以来，我国铁路、公路、水电站等隧道工程的发展又进入了一个新的时期，这不仅表现在隧道数量的增加，也表现在隧道长度的突破。隧道技术的发展，面临一个新的机遇和挑战，从目前的工程实际，在今后很长一段时间内，钻爆法仍然是修建山岭隧道的主流，因此，改造和完善钻爆法及其相关技术，仍然是刻不容缓的，必须及时总结经验，适应形式发展要求。,4、隧道施工技术的发展 为了适应我国山岭隧道工程发展的需要并结合隧道工程技术的发展趋势，目前施工中，必须予以关注的问题是：隧道施工方法的标准化、模式化；不断提高单一工作面的掘进速度，减少辅助工程数量，控制超欠挖,改善地下作业环

9、境，提高施工效率，减少灾害事故的发生；重视工程质量，加强施工阶段质量检测，以减轻隧道运营后的维修养护工作量；,施工中的灾害预测、预防与控制；不断提高施工管理水平，从多方面降低工程成本，提高地下工程可持续发展的效应，使之适应技术发展的需求。实质上，这几点也就是衡量隧道施工水平的重要标志，我们与一些发达国家的技术相比，其差距也就在此。,10.2 新奥法施工 1963年，由奥地利学者L腊布兹维奇教授命名为“新奥地利隧道施工法（New Astria Tunnelling Method）”，简称“新奥法（NATM）”正式出台。它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段。,10.2 新奥法施工,10.2 新奥

10、法施工 以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，通过监测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法，其核心内容就是充分发挥围岩的自承能力。,新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为：全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。,1、全断面开挖方法：按隧道设计轮廓线一次爆破成型的施工方法，适用于较完整的、坚硬围岩，如、级围岩。,全断面开挖法工作面设备布置,开挖施工程序 用钻孔台车，钻眼，然后装药、联接导火线；退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土；用装碴机将石碴装入出碴车，运出洞外；安设边墙锚杆和喷混凝土；必要时可喷拱

11、部第二层混凝土和隧道底部混凝土；开始下一轮循环；在初期支护变形稳定后，或按施工组织中规定日期灌注内层衬砌。,全断面开挖的优点 工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于大型机械化施工；施工进度高，目前，我国公路隧道一般都能保持月进成洞平均150m左右，高者已接近300m月。施工环境较好,采用全断面法应注意下列问题：摸清开挖面前方的地质情况，随时准备好应急措施，以确保施工安全；各种施工机械设备务求配套，以充分发挥机械设备的效率；加强各项辅助作业，尤其加强施工通风，保证工作面有足够新鲜空气；加强对施工人员的技术培训，增强施工人员对新奥法的理解,2、台阶法 台阶法中包括长台阶法、短台阶

12、法和超短台阶法等三种，其划分一般是根据台阶长度来决定的。适用条件 跨度较大，围岩较破碎的情况。选择何种台阶法，取决于以下条件：,初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短；上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备对施工场地大小的要求。,长台阶法 是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖，上、下断面相距较远，一段上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。,其纵向工序布置和机械配置如图所示,适用条件：适用范围较全断面法广泛，凡是在全断面法中开挖面不能自稳，但围岩坚硬不用底拱封闭断面的情况，都可采用长台阶法。,短台阶法 分成上下两个断面进行开挖，两个断面相距较近，一般上台阶长度小于5

13、倍但大于11.5倍洞跨。上下断面采用平行作业。,适用条件 适用范围很广，-级围岩都能采用，尤其适用于、级围岩，是新奥法施工中主要采用的方法之一。优点：短台阶法可缩短支护结构闭合的时间，改善初期支护的受力条件，有利于控制隧道收敛速度和量值,缺点上台阶出碴时对下半断面施工的干扰较大，不能全部平行作业。,采用短台阶法时应注意下列问题：初期支护的全断面闭合应在距开挖面30m以内，或距开挖上半断面开始的30天内完成。初期支护变形、下沉显著时，要提前闭合；要研究在保证施工机械正常工作的前提下台阶的最小长度。,超短台阶法 这种方法也是分成上下两部分，但上台阶仅超前35m，只能采用交替作业。,适用条件 超短台

14、阶法适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。也适用于机械化程度不高的各类围岩地段。,优点：超短台阶法初期支护全断面闭合时间更短，更有利于控制围岩变形。在城市隧道施工中，能更有效地控制地表沉陷。,缺点 上下断面相距较近，机械设备集中，作业时相互干扰较大，生产效率较低，施工速度较慢。,超短台阶法施工时应注意以下问题：在软弱围岩中施工时，应特别注意开挖工作面的稳定性，必要时可采用辅助施工措施，如向围岩中注浆或打入超前水平小钢管，对开挖面进行预加固或预支护。,下半台阶开挖需要注意：下半断面的开挖（又称落底）应在上半断面初期支护基本稳定后进行；采用单侧落底或双侧交错落底，避免上部初期支护两侧

15、同时悬空；下部边墙开挖后必须立即喷射混凝土，并按规定做初期支护。量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部位移值，当发现速率增大，应立即进行底（仰）拱封闭，或缩短进尺，加强支护，分割掌子面等。,3、分部开挖法分部开挖法可分为三种变化方案：台阶分部开挖法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法,台阶分部开挖法(弧形导坑法)又称环形开挖留核心土法，一般将断面分成为环形拱部(图中的1、2、3)、上部核心土(4)、下部台阶(5)等三部分。环形开挖进尺为0.5-1.0m，不宜过长。上部核心土和下台阶的距离，一般为1倍洞跨。,分部开挖法,2023/3/12,68,CRD工法超浅埋大跨度施工技术,三线大跨双侧壁导坑施

16、工,导洞开挖,2023/3/12,72,导坑超前扩挖爆破法,小型掘进机扩挖爆破法 日本在19681969首次在惠那山隧道的4.45m导坑开挖中采用了TBM，约掘进1000m。之后在三车道的舞子隧道用于开挖直径5.0m的运输坑道，岩层的单轴抗压强度是100250MPa的花岗岩，平均掘进速度是1.01.7m/h，共掘进2400m。,适用条件 这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。优点：与超短台阶法相比，台阶长度可以加长，减少上下台阶施工干扰；而与下述的侧壁导坑法相比，施工机械化程度较高，施工速度可加快。,台阶分部开挖时应注意下列问题：开挖中围岩要经受多次扰动，断面分块多，支护结构形成全断面封

17、闭的时间长，这些都有可能使围岩变形增大。,单侧壁导坑法 这种方法一般是将断面分成三块：侧壁导坑(1)、上台阶(2)、下台阶(3)。侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。一般侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽，高度以到起拱线为宜。,适用条件 单侧壁导坑法是将断面横向分成3块或4块，每步开挖的宽度较小，而且封闭型的导坑初期支护承载能力大，所以，单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。,双侧壁导坑法 这种方法又称眼镜工法，一般是将断面分成四块：左、右侧壁导坑(1)、上部核心土(2)、下台阶(3)。导坑尺寸拟定的原则同前，但宽度不宜超过断面最大跨

18、度的1/3。左、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。,适用条件 当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。现场实测表明，双侧壁导坑法所引起的地表沉陷仅为短台阶法的1/2左右。,优缺点：双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多，扰动大，初期支护全断面闭合的时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的，所以在施工中间变形几乎不发展。双侧壁导坑法施工安全，但速度较慢，成本较高。,4、施工中可能发生的问题及其对策 新奥法施工的基本原则，是根据围岩性质允许产生适量的变形，但又不使围岩松动塌落

19、。在施工过程中，若对围岩性质判断不准，或喷射混凝土、打锚杆、立钢支撑时间和方法有误，围岩松动就会超过预计。,施工中的现象及其处理措施,10.4 不良地质条件下隧道施工,1、概述（1）隧道施工中的不良地质类型 溶洞断层松散地层流沙黄土膨胀土围岩岩暴瓦斯地层,(2)开挖和支护过程中可能造成的危害土石坍塌(大塌方或小塌方)隧道支撑变形衬砌结构断裂严重影响施工进度瓦斯地层会威胁施工安全,（3）不良地质地段隧道施工原则先治水弱爆破短开挖早衬砌勤量测强支护稳步推进原则,2、膨胀土围岩（1）膨胀土围岩的特性 膨胀土围岩大多具有原始地层的超固结特性，使土体中储存有较高的初始应力，常常具有明显的塑性流变特性，开

20、挖后将产生较大的塑性变形。,膨胀土中有各种形态发育的裂隙，形成土体的多裂隙性。膨胀土围岩实际上是土块与各种裂隙和结构面相互组合形成的膨胀土体 膨胀土围岩因吸水而膨胀，失水而收缩，土体中干湿循环产生胀缩效应。,一是使主体结构破坏，强度衰减或丧失，围岩压力增大。二是造成围岩应力变化，无论膨胀压力或收缩压力，都将破坏围岩的稳定性，特别是膨胀压力将对增大围岩压力起叠加作用。,（2）膨胀土围岩对隧道施工的危害 围岩裂缝 坑道下沉 底膨 围岩膨胀突出和坍塌 衬砌变形和破坏,（3）膨胀土围岩隧道施工要点 加强观测围岩的压力和流变 合理选择施工方法 防止围岩湿度变化 合理进行围岩支护,（4）膨胀土围岩支护必须

21、适应围岩的膨胀特性。在施工时应注意：喷锚支护，稳定围岩 衬砌结构及早闭合,3、黄土 黄土是在干燥气候条件下形成的一种具有褐黄、灰黄或黄褐等颜色，并有针状大孔、垂直节理发育的特殊性土。,（1）黄土对隧道施工的影响因素 黄土节理 黄土冲沟地段 黄土溶洞与陷穴 水对黄土隧道施工的影响,（2）黄土隧道的施工方法 应做好黄土中构造节理的产状与分布状况的调查。应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。,开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法（留核心法），初期支护应紧跟开挖面施作 做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水浸蚀

22、洞体周围，造成土体坍塌。,宜采用复合式衬砌，开挖后以喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢支撑作初期支护，以形成严密的支护体系。必要时可采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。衬砌背后回填要密实，尤其是拱顶回填。,（3）黄土隧道施工的注意事项 施工中如发现工作面有失稳现象，应及时用喷射混凝土封闭、加设锚杆、架立钢支撑等加强支护。施工中应遵循“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”的施工原则，紧凑施工工序，精心组织施工。,特别注意拱脚与墙脚处断面的回填。宜先作仰拱，如果不能先作仰拱时，可在开挖与灌筑仰拱前，为防止边墙向内位移，应加设横撑。施工中如发现不安全因素，应暂停开挖，加强临时支护。,3、溶洞 溶洞

23、是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道。溶洞是岩溶现象的一种。,岩溶是指可溶性岩层，如石灰岩、白云岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，受水的化学和机械作用产生沟槽、裂缝和空洞以及由于空洞的顶部塌落使地表产生陷穴、洼地等类现象和作用。,（1）溶洞的类型及对施工的影响溶洞一般有死、活、干、湿、大、小几种。死、干、小的溶洞比较容易处理，而活、湿、大的溶洞，处理方法则较为复杂。,（2）隧道遇到溶洞的处理措施 隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。,A

24、引 遇到暗河或溶洞的水流，宜排不宜堵。引即是通过暗管、涵洞、小桥等将水引流，排出洞外。,B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。,溶洞堵填,喷铺加固与护拱,C越 当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过。,加深边墙基础,支墙内套设涵管,筑拱跨过,架梁跨过,D绕 在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道前方施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。,（3）溶洞地段隧道施工的注意事项 当施工到达溶洞边

25、缘，各工序应紧密衔接，支护和衬砌及时。同时应利用探孔或物探作超前预报，设法探明溶洞的形状、范围、大小、充填物及地下水等情况，据以制定施工处理方案及安全措施。施工中注意检查溶洞顶部，及时处理危石。,在溶蚀地段的爆破作业应尽量做到多打眼、打浅眼，并控制爆破药量减少对围岩的扰动。在溶洞充填体中掘进，如充填物松软，可用超前支护施工。溶洞未做出处理方案前，不要将弃渣随意倾填于溶洞中。,4、坍方 隧道开挖导致坍方的原因有多种，概括起来可归结为：一是自然因素，即地质状态、受力状态、地下水变化等；二是人为因素，即不适当的设计，或不适当的施工作业方法等。,塌方后的强支护,塌方 冒顶,拱顶塌方,侧面塌方,（1）发

26、生坍方的主要原因 不良地质及水文地质条件 隧道设计考虑不周 施工方法和措施不当 施工组织管理不到位,（2）预防坍方的施工措施 隧道施工预防坍方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。在掘进到地质不良围岩破碎地段，应采取“先排水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤量测”的施工原则。必须制订出切实可行的施工方案及安全措施。,加强坍方的预测。预测坍方常用的几种方法：A观察法 B一般量测法 C微地震学测量法和声学测量法 加强初期支护，控制坍方,（3）隧道坍方的处理措施 详细观测坍方范围、形状、坍穴的地质构造，查明坍方发生的原因和地下水活动情况，经认真分析，制定处理方案。,处理坍方应先加固未坍塌地段，防

27、止继续发展 处理坍方的同时，应加强防排水工作。坍方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强。,采用新奥法施工的隧道或有条件的隧道，坍方后要加设量测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策。浅埋隧道，要进行地表下沉测量。,大规模坍方处理实例：1第一次注浆；2第二次注浆；3第三次注浆；4管棚；5坍线；6坍体；7初期支护；8注浆孔；9混凝土封堵墙,5、松散地层松散地层，结构松散，胶结性弱，稳定性差，在施工中极易发生坍塌。隧道穿过这类地层，应减少对围岩的扰动，一般采取先护后挖，密闭支撑，边挖边封闭的施工原则，必要时可采用超前注浆改良地层和控制地下水等措施。,下面简述几种主要施工方法：（1）超前支护

28、 隧道开挖前，先向围岩内打入钎、管、板等构件，用以预先支护围岩，防止坑道掘进时岩体发生坍塌。,超前锚杆或超前小钢管：采用这种方法是爆破前，将超前锚杆或小钢管打入掘进前方稳定的岩层内，末端支撑在拱部围岩内的悬吊锚杆或格栅拱支撑上。,超前管棚法 此法适用于围岩为砂粘土、粘砂土、亚粘土、粉砂、细砂、砂夹卵石夹粘土等非常散软、破碎的土壤，钻孔后极易塌孔的地层。,（2）超前小导管预注浆 超前小导管预注浆是沿开挖外轮廓线，以一定角度打入管壁带孔的小导管，并以一定压力向管内压注水泥或化学浆液的措施。此法适用于自稳时间很短的砂层、砂卵（砾）石层等松散地层施工。,（3）降水、堵水 在松散地层中含水，对隧道施工的

29、危害极大。排除施工部位的地下水，有利于施工。在地下水丰富，而且排水条件或排水费用太高，经过技术、经济比选，可采用注浆堵水措施。注浆堵水又分地面预注浆和洞内开挖工作面预注浆。,6、流沙 流沙是沙土或粉质粘土在水的作用下丧失其内聚力后形成的，多呈糊浆状，对隧道施工危害极大。治理流沙必先治水，以减少沙层的含水量为主。,遇水变成流沙,宜采取以下措施进行治理：（1）加强调查，制订方案：施工中应调查流沙特性、规模，了解地质构成、贯入度、相对密度。粒径分布、塑性指数、地层承载力、地下水压力和透水系数等，并制订出切实可行的治理方案。,（2）因地制宜，综合治水：隧道通过流沙地段，处理地下水的问题，是解决隧道流沙

30、、流泥施工难题中的首要关键技术。施工时，因地制宜，采用“防、截、排、堵”的治理方法。防建立地表沟槽导排系统及仰坡地表局部防渗处理，防止降雨和地表水下渗。,截在正洞之外水源一侧，采用深井降水，将储藏丰富构造裂隙水，通过深井抽水排走，减少正洞的静水和动水压力，对地下水起到拦截作用。,排有条件的隧道在正洞水源下游一侧开挖一条洞底低于正洞仰拱的泄水洞，用以降排正洞的地下水，或采用水平超前钻孔真空负压抽水的办法，排除正洞的地下水。,堵采用注浆方法充填裂隙，形成止水帷幕，减少或堵塞渗水通道。,先护后挖，加强支护 尽早衬砌，封闭成环 流沙地段，拱部和边墙衬砌混凝土的灌筑应尽量缩短时间，尽快与仰拱形成封闭环。

31、即使围岩中出现流沙也不会对洞身衬砌造成破坏。,7、岩爆（1）岩爆产生的主要条件 地层的岩性条件 地应力的大小 从能量的观点来看，岩爆是否发生及其表现形式就主要取决于岩体中是否储存了足够的能量，是否具有释放能量的条件及能量释放的方式等。,坚硬的岩石,（2）岩爆的特点 岩爆在未发生前并无明显的预兆 岩爆时，岩块自洞壁围岩母体弹射出来，一般呈中厚边薄的不规则片状 岩爆发生的地点，多在新开挖工作面及其附近，个别的也有距新开挖工作面较远处，岩爆发生频率随暴露后的时间延长而降低。,（3）岩爆的防治措施 岩爆产生的前提条件取决于围岩的应力状态与围岩的岩性条件。在施工中控制和改变这两个因素就可能防止或延缓岩爆

32、的发生。因此，防治岩爆发生的措施主要有二：一是强化围岩，二是弱化围岩。,强化围岩 出发点是给围岩一定的径向约束，使围岩的应力状态较快地从平面转向三维应力状态，以达到延缓或抑制岩爆发生的目的。,弱化围岩 目的是改变岩石的物理力学性质，降低岩石的脆性和储存能量的能力。或是解除能量，使能量向有利的方向转化和释放。,8、瓦斯地层 瓦斯是地下坑道内有害气体的总称，其成分以沼气（甲烷CH4）为主，一般习惯即称沼气为瓦斯。当隧道穿过煤层、油页岩或含沥青等岩层，或从其附近通过而围岩破碎、节理发育时，可能会遇到瓦斯。,碳质页岩 存贮瓦斯,（1）瓦斯的性质 瓦斯（沼气）为无色、无臭、无味的气体，与碳化氢或硫化氢混

33、合在一起，发生类似苹果的香味 瓦斯比重为0.554，仅占空气一半，隧道内瓦斯容易存在坑道顶部，其扩散速度比空气大 16倍，很容易透过裂隙渗透到结构松散的岩层。瓦斯不能自燃，但极易燃烧,（2）瓦斯的燃烧和爆炸性 当坑道中的瓦斯，浓度小于 5遇到火源时，瓦斯只是在火源附近燃烧而不会爆炸；瓦斯浓度在5%6%到1416%时，遇到火源具有爆炸性；瓦斯浓度大于 14 16时，一般不爆炸，但遇火能平静地燃烧,（3）瓦斯放出的类型 从岩层中放出瓦斯，可分为三种类型：瓦斯的渗出 瓦斯的喷出 瓦斯的突出 以上三种瓦斯放出形式，以第一种放出的瓦斯量为大。,（4）防止瓦斯事故的措施 隧道穿过瓦斯溢出地段，应预先确定瓦

34、斯探测方法，并制订瓦斯稀释措施、防爆措施和紧急救援措施等；隧道通过瓦斯地区的施工方法，宜采用全断面开挖；加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的办法，使瓦斯的浓度吹淡到允许限度限度内，将其排出坑外。,洞内空气中允许的瓦斯浓度应控制在下述规定以下 A、洞内总回风风流中小于0.75。B、从其他工作面进来的风流中小于05。C、掘进工作面2以下。D、工作面装药爆破前1以下。,10.5 隧道开挖,目前，开挖隧道的主要方法仍然是钻孔爆破法。开挖工作包括钻眼、装药、爆破、出渣等几项内容。隧道施工所采用的爆破方法中，用得最多的是炮眼爆破法。爆破方法要研究的问题主要是炮眼布置、炮眼参数以及装药起爆等。,1、炮眼布置和周边

35、眼的控制爆破 掘进工作面的炮眼可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼，如图所示,掏槽眼布置 作用是将开挖面上某一部位的岩石掏出一个槽，以形成新的临空面，为其它炮眼的爆破创造有利条件。掏槽眼总的可分成斜眼掏槽和直眼掏槽两大类,斜眼掏槽 其特点是掏槽眼与开挖面斜交 常用的有锥形掏槽，楔形掏槽，单向掏糟。最常用的是竖楔形掏槽 优点：可以按岩层的实际情况选择掏槽方式和掏槽角度，容易把岩石抛出，而且所需掏槽眼的个数较少 缺点：眼深受坑道断面尺寸的限制，也不便于多台钻机同时凿岩。,直眼掏槽,辅助眼布置辅助眼的作用是进一步扩大掏槽体积和增大爆破量，并为周边眼创造有利的爆破条件。其布置主要是解决间距和最小抵抗线问题，可

36、由工地经验决定。最小抵抗线约为炮眼间距的6080%。,周边眼布置 周边眼的作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和规格。周边眼原则上沿着设计轮廓均匀布置，间距和最小抵抗线应比辅助眼的小，以便爆出较为平顺的轮廓。眼口距设计轮廓线约0.10.2m，便于钻眼。,周边眼的控制爆破 在隧道爆破施工中，首要的要求是炮眼利用率高，开挖轮廓及尺寸准确，对围岩震动小。采用光面爆破与预裂爆破技术，可以控制爆破轮廓，尽量保持围岩的稳定。,光面爆破是指爆破后断面轮廓整齐，超挖和欠挖符合规定要求的爆破。主要标准 A开挖轮廓成型规则，岩面平整；B岩面上保存50以上孔痕，并无明显的爆破裂缝；C爆破后围岩壁上无危石。,优点 在

37、完整岩体中可以直观看到。在松软的、特别是不均质和构造发育的岩体中，表面效果看来则较差。但对于减轻对围岩的震动破坏，减少超挖和避免冒顶等方面，作用是很大的。愈是地质不良地段，更要采用光面爆破。,为获得良好光面爆破效果，可采取：适当加密周边眼合理确定爆破层厚度合理装药保证光面爆破眼同时起爆要为周边眼的光面爆破创造临空面,10.6 隧道支撑与衬砌施工1、概述2、钢木支撑3、锚喷支护4、模注混凝土衬砌,1、概述(1)围岩变形是一个动态过程；(2)为了有效控制围岩变形，保证安全，必须及时、可靠进行支护；(3)临时支护和永久支护,2、钢木支撑（1）钢支撑具有承载力大，经久耐用，一般适于在围岩压力较大的隧道

38、施工中使用。（2）钢支撑一般采用1020号工字钢、槽钢、828kg/m的钢轨等制成，其型式有钢框架、钢拱架、全断面钢拱架、无腿钢拱支撑等。（3）钢支撑的间距应根据围岩压力的大小和支撑杆件的断面尺寸计算分析，并参照工程类比确定。,3、锚喷支护（1）锚喷支护是目前常采用的围岩支护手段。锚喷支护可以充分发挥围岩的自承能力。（2）锚喷支护包括锚杆支护、喷射混凝土支护、喷射混凝土锚杆联合支护、喷射混凝土钢筋网联合支护、喷射混凝土与锚杆及钢筋网联合支护、喷钢纤维混凝土支护、喷钢纤维混凝土锚杆联合支护。,人工喷射混凝土的场景,潮喷机,4、模注混凝土衬砌公路隧道作为地下结构物，除了应满足公路运输在使用上的要求外，还必须具有耐久性。一般除了地质坚硬、不易风化的I级围岩外，都应施作混凝土衬砌。所以，模筑整体混凝土衬砌在传统上就是持久保证隧道功能的重要结构。,钢模板内部结构,模筑衬砌机械化作业线,本课程结束！希望同学们认真复习！认真总结！理论联系实际认真思考！,