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1、 高铁3104第三组 隧道工程施工 组员 王博闻廉瑶宋文远王波杨柯王鹏 提纲 辅助坑道 1 辅助坑道的概念 为改善隧道内排水 通风 运输等施工条件和增辟开挖面而设置的与隧道 相连的坑道 2 辅助坑道的形式 横洞 平行导坑 斜井 竖井等3 实际应用中 根据地形地貌 隧道辅助坑道也有和主隧道不平行 垂直或其它方式连通的 不管采取那种方案 作用都是为了除渣通风 辅助坑道选择的恰当与否 会影响其作用的发挥 因此 在选择辅助坑道时应根据隧道长度 是否作为永久通风通道 工期要求 地形条件 地质及水文地质情况 弃渣场地 具备的施工机具 经济等各个方面综合考虑 其断面尺寸由地质及施工需要 机具情况而定 一般不
2、宜过大 隧道辅助坑道分两种 一种是指利用辅助坑道加快长大隧道施工进度的 也就是开挖到相应里程向两边开挖增加工作面 施工期缩短 二是使长大隧道通风只用 凡是开挖长隧道必须要有隧道辅助坑道 长隧道前面开挖 后面浇筑 前面的砂土无法运出 需要和主隧道平行开一条辅助坑道 一定的距离有一个横穿道和主隧道连通 主隧道的砂土就从辅助坑道远出 不影响后面主隧道的浇筑等其它施工 一 横洞 横洞 通俗的讲就是从这条隧道可以通向相平行的另一条隧道的坑道 特点 横洞较短 比较经济 若地形允许 应优先考虑 横洞还有一个重要作用 就是主隧道 横穿道和辅助坑道形成一个循环的通风道 保证隧道的通风流畅 二 横通道的布置1 横
3、通道的方向 隧道中线交角一般以40 45度2 间距 120 180m设一个正向正向横通道 正向每隔600 800m设置反向反向横通道 三 横洞施工开挖 与隧道施工相同 支护 一般采用锚喷支护 与隧道相交处应加强支护 衬砌 局部或全部衬砌 二 平行导坑 定义 与隧道平齐的坑道 多用于长大越岭隧道 一 平导的适用条件1 长度在3000m以上 不宜采用其他辅助坑道 2 有大量地下水或瓦斯 二 平导作用1 超前掘进 可以进行地质勘察 地质勘察2 增加正洞工作面 加快施工速度 3 铁路线路有 线计划时 可以增加 线施工速度 4 通风效果好 构成巷道式通风系统 5 有利于排水 主要的运输巷道 三 平导的设
4、计要点1 平导一般设于地下水流向隧道的一侧 以利于平导排水 2 初进洞时500m左右不设横通道 此后 每隔 初进洞时500m左右不设横通道 此后 每隔120 180m设一个横通道 便于运输 横通道与120 180m设一个横通道 便于运输 横通道与隧道中线交角40隧道中线交角40 50 3 一般不修筑衬砌 4 平导应超前正洞导坑两个横通道以上的间距 5 平导一般采取有轨运输 东秦岭隧道 三 斜井 斜井定义 在隧道侧面上方开挖的与之相连的倾斜坑道 一 适用条件1 隧道较长而埋深不大 2 地表面有低洼地形可以利用时 二 斜井的设计1 斜井由井口车场 井身 井底车场组成 2 斜井长度不宜超过200m
5、否则工程造价教高 且运输的效能下降 因此 在选用较长斜井方案时 应做经济技术比较 斜井井口位置不应设在洪水淹没处 井口段应修筑衬砌 其它部分视地质条件及是否作为永久通风道等条件决定是否修筑永久衬砌 3 施工期间应作好井口防排水工程 严防洪水淹没 三 斜井施工注意事项1 开挖 与隧道相同 但是打眼的方向应与斜井倾角一致 有轨运输 2 运输 采用有轨运输有轨运输3 支护 喷锚支护 衬砌 井口段应修筑衬砌 其它部分视地质条件及是否作为永久通风道等条件决定4 提升机械 卷扬机牵引斗车 提升地段 井底车场起点到井口车场起点 竖井 一 定义 竖井是在隧道的上方或者一侧上方开挖的与隧道相连的竖向坑道 二 适
6、用条件 覆盖层较薄的长隧道 或在中间适当位置覆盖层不厚具备提升设备 施工中又需要增加工作面 则可用竖井增加工作面的方案 竖井的深度一般不超过150m 竖井的位置可以设在隧道一侧 与隧道的距离一般情况下为15 25m之间 如图8 8 或者设置在上方 如图8 9 竖井设置在隧道一侧时 施工安全 干扰少 但通风效果差 竖井设在隧道正上方时 通风效果好 造价低些 提升方便且快 但施工干扰大 施工中不太安全 圆形断面能承受较大的地层压力 且作为永久通风道也较适宜 故常采用圆形断面 矩形断面的断面利用率高 施工较方便 但受力条件差 故常用于压力不大的围岩中修筑临时性竖井或简易竖井 图8 8 图8 9 竖井
7、的位置 断面形状 应根据施工的要求 通风 是否作为永久通风道 造价等因素综合考虑确定 施工中 在井口 井底需有必要的安全措施 以防施工时发生事故隧道建成后辅助坑道处理 隧道贯通后 竖井或斜井都以没用 可以根据设计要求 或是作为通风通道 或是封死 也可以作为复线备用 也就是先开挖小断面 协助主线大断面施工 待若干年后要施工复线时可扩挖至相应大小断面 隧道施工方法 新奥法概念 新奥法是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下 采用毫秒爆破和光面爆破技术 进行全断面开挖施工 并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道的洞身 即以喷混凝土 锚杆 钢筋网 钢支撑等为外层支护形式 称为初次柔性支护 系在洞身开挖之
8、后必须立即进行的支护工作 新奥法不同于传统隧道工程中应用厚壁混凝土结构支护松动围岩的理论 而是把岩体视为连续介质 在粘弹 塑性理论指导下 根据在岩体中开挖隧道后 从围岩产生变形到岩体破坏要有一个时间效应 适时地构筑柔性 薄壁且能与围岩紧贴的喷射混凝土和锚杆的支护结构来保护围岩的天然承载力 变围岩体本身为支护结构的重要组成部分 使围岩与支护结构共同形成坚固的支撑环 共同形成长期稳定的支护结构 新奥法的施工工序 新奥法施工主要原则 1 充分保护围岩 减少对围岩的扰动 2 充分发挥围岩的自承能力 3 尽快使支护结构闭合 4 加强监测 根据监测数据指导施工 可扼要地概括为 少扰动 早喷锚 快封闭 勤测
9、量 新奥法施工特点 1及时性新奥法施工采用喷锚支护为主要手段 可以最大限度地紧跟开挖作业面施工 因此可以利用开挖施工面的时空效应 以限制支护前的变形发展 阻止围岩进入松动的状态 在必要的情况下可以进行超前支护 加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性 封闭性由于喷锚支护能及时施工 而且是全面密粘的支护 因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落 制止膨胀岩体的潮解和膨胀 保护原有岩体强度 巷道开挖后 围岩由于爆破作用产生新的裂缝 加上原有地质构造上的裂缝 随时都有可能产生变形或塌落 当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面 很好的充填围岩的裂隙 节理和凹穴 大大提
10、高了围岩的强度 提高围岩的粘聚力C和内摩擦角 同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用 隔绝了水和空气同岩层的接触 使裂隙充填物不致软化 解体而使裂隙张开 导致围岩失去稳定 3粘结性喷锚支护同围岩能全面粘结 这种粘结作用可以产生三种作用 联锁作用 即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落 则引起临近岩块的联锁反应 相继丧失稳定 从而造成较大范围的冒顶或片帮 开巷后如能及时进行喷锚支护 喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏 防止个别威岩活石滑移和坠落 从而保持围岩的稳定性 复和作用 即围岩与支护构成一个复合体 受力体系 共同支护围岩 喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身
11、的支撑能力 同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统 具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用 从根本上改变了支架消极承担的弱点 增加作用 开巷后及时继进行喷锚支护 一方面将围岩表面的凹凸不平处填平 消除因岩面不评引起的应力集中现象 避免过大的应力集中所造成的围岩破坏 另一方面 使巷道周边围岩由双方向受力状态 提高了围岩的粘结力C和内摩擦角 也就是提高了围岩的强度 柔性喷锚支护属于柔性薄性支护 能够和围岩紧粘在一起共同作用 由于喷锚支护具有一定柔性 可以和围岩共同产生变形 在围岩中形成一定范围的非弹性变形区 并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展 使围岩的自承能力得以充分发挥 另一方面 喷锚支护在
12、与围岩共同变形中受到压缩 对围岩产生越来越大的支护反力 能够抑制围岩产生过大变形 防止围岩发生松动破坏 新奥法适用范围 具有较长自稳时间的中等岩体 弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩 强风化的岩石 刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩 坚硬粘土 也有带坚硬夹层的粘土 微裂隙的 但很少粘土的岩体 在很高的初应力场条件下 坚硬的和可变坚硬的岩石 新奥法的缺点 实施不仅要求有良好的施工组织和管理 也要求技术人员和量测人员都十分熟练 没有这一点就易于发生错误 作业质量都与每一个人的仔细操作有关 开挖暴露出的地质会立即改变其状态 因此要求施工地质人员要亲临现场 以便发现问题 用能控制的施工量测 往往给施工带来不
13、便 干喷射带来的灰尘以及由于易受化学药品的损害必须加强防护 尤其是对眼睛的防护 湿喷虽然可以避免此缺点 但在同样条件下 不如干喷那样有效的支护岩体 矿山法由来于古老的修筑矿山地下工程中采用的方法 它总是与钻爆 爆破技术联系在一起 因此 有时也称矿山法为钻爆法 一般将置于基岩中的地下工程 并采用传统钻爆法或臂式掘进机开挖的方法统称为矿山法 矿山法是城市深部地下工程常用的暗挖施工方法 具有不影响地面正常交通与生产 地表下沉量小 适用于硬 软岩层中各类地下工程 特别是对于中硬岩石 矿山法具有其它工法无法比拟的优越性 矿山法 传统矿山法与新奥法施工的区别 相同 均属于钻爆法 不相同 对围岩的认识和处理上不同 相信我们会做得更好 谢谢
