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1、第十章 岩石地区隧道施工,1 洞室开挖方法及选择 2 新奥法施工 3 洞室钻爆掘进方式 4 初期支护施工 5 洞口及不良地质条件下隧道施工 6 工程实例,中国隧道： 数量最多、最复杂、发展最快的国家 山区包括高原、丘陵占占70%； 截至2004 年底，我国已建成公路隧道2495座，总长1246km。,总规模 1.9万公里 其中： 高速公路1549公里 高等级公路5525公里,云南省干线公路网布局,国家自然保护区的野象谷隧道,山区高速公路隧道的发展趋势,单洞跨度变大：单车道、双车道、三车道甚至四车道。 形式多样化：分离式隧道、小净距隧道（双洞中夹岩柱宽度一般小于隧道开挖断面的宽度的1.5倍 ）、
2、连拱隧道 洞口强调与自然和谐：浅埋隧道、偏压隧道、大跨异棚隧道 地质复杂化：高地应力隧道、软岩隧道、黄土隧道、高寒隧道,洞口平面设计图,采用传统施工方法的设计与施工,采用传统施工方法的设计与施工,洞口平面设计图,采用 “前置式洞口工法”的设计与施工,洞口工法的实施效果,大跨异型棚洞结构设计,大跨异型棚洞结构效果图,黄土隧道,黄河中游的河南西部、陕西南部、山西和甘肃的大部分地区为我国黄土和湿陷性黄土的主要分布区。 其他地区如河北、山东、内蒙和东北各地以及青海、新疆等地亦有所分布。,1 洞室开挖方法及选择,开挖方法应考虑围岩条件与支护衬砌施工相协调。 常用的开挖方法有：全断面法、台阶法、台阶分部法
3、、导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法,1.1 全断面法,全断面法适用于类围岩，该法可采用深孔爆破，其深度可取33.5m.,1.2 台阶法,台阶法适用于类软岩或节理发育的围岩，当顶部围岩破碎时，施工支护需紧跟时可适当延长台阶长度，减少施工干扰。,1.3 台阶分部开挖法,台阶法适用于类围岩或一般土质围岩地段，一般环形进尺不应过长，以0.51.0m为宜.,1.4 上下导坑法,导坑法适用于类围岩,下导坑适用于探查开挖面前方地下水情况, 上导坑适用于洞口段辅助开挖.,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试作。,围岩开挖后暴露时间过长，围岩周壁风化至内部，围岩体松弛加快，进
4、而发生坍方。因此，宜采用复合式衬砌；必要时可采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。,台阶法采用先拱后墙施工要点,拱圈混凝土达70%的强度后方可进行下部开挖。 控制下部炸药用量，避免拱圈因爆破而受损。 边墙部分围岩开挖采取“挖马口”方式 适当加厚拱脚处衬砌，呈大拱脚状。 拱脚悬空后需加强临时支撑，如施作锁脚锚杆。,1.5 单侧壁导坑法（中壁墙法）,单侧壁导坑法适用于围岩较差、跨度大、埋层浅、地表沉降需要控制的场合。中壁墙的拆除，必须待围岩完全稳定后方可进行。,1.5 双侧壁导坑法（CRD工法）,2 新奥法施工,2.1 新奥法修建隧道的基本概念 2.2 新奥法支护变形监测 2.3 新奥法施工要点,在开挖
5、洞室时，应及时锚喷作为临时支护，称其为第一次衬砌，或初衬。 凝结后即连续地对支护喷层的变形进行监测，在临时支护的基础上逐步增加支护措施把喷层加厚，或加设钢拱架。 待变形基本稳定后，再加做模注混凝土“二次”衬砌。而“二次”衬砌基本上是不承载或承载很小的，主要是为了隧道结构物的安全，耐久、防水和饰面用的。,2.1 新奥法修建隧道的基本概念,2.1 新奥法修建隧道的基本概念,新奥法施工时应掌握的三个基本点： 1）围岩是隧道稳定的基本部分； 2）支护、衬砌要薄而具有柔性并与围岩密贴；当需要增加支护衬砌强度时，宜采用锚杆，钢筋网，以至钢支撑等加固；而不宜大幅度增加喷层或衬砌厚度。 3）施工中应根据量测数
6、据选择最合宜的支护措施和支护时间。,2.2 新奥法支护变形监测,采用复合式衬砌的隧道必须将现场监控量测列入施工组织设计。 新奥法支护变形量测主要有： 隧道周边位移的量测； 围岩内松弛范围的量测； 支护与围岩接触应力的量测； 支护衬砌内力的量测。,2.2 新奥法支护变形监测,二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行： 1）、各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定。 2）、已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%90% 3）、周边位移速率小于0.10.2mm/d, 或拱顶下沉速率小于0.070.15mm/d.,2.2 新奥法支护变形监测,2.3 新奥法施工要点,施工顺序: 开挖-第一次柔性衬砌-
7、施工量测-防水层-第二次衬砌 施工特点: 1)、支护为联合型复合衬砌，支护作业分两步：坑道开挖后迅速修筑早期柔性支护，用以控制岩体初期变形，经量测确定围岩充分稳定后，修筑防水层及第二次衬砌。 2）、以施工量测信息控制施工程序，并根据量测信息，修改支护体系设计。,2.3 新奥法施工要点,3 洞室钻爆掘进方式,开挖是隧道施工中较关键的基本作业，造价约占20-40%, 包括：钻眼、装药、爆破等几项工作内容。分为两类：1、只有一个工作面的导坑开挖；2、有多个自由面的扩大开挖。 掏槽：在只有一个临空面的条件下，首先开挖出一个槽口，作为其余部分新的临空面，提高爆破效果，先开这个槽口就称为掏槽。掏槽种类：角
8、锥掏槽；楔形掏槽；单向掏槽；直线形掏槽。,3 洞室钻爆掘进方式,炸药用量与炮眼数目 炸药用量与岩性、炸药威力、断面大小、临空面多少、炮眼直径、炮眼深度等有关。 总的用药量： 炮眼数目： 一般经验取值：掏槽炮眼4-8个，辅助炮眼6-10个，周边炮眼60-100cm.,3 洞室钻爆掘进方式,起爆顺序： 1）掏槽眼2）辅助眼3）周边眼,3 洞室钻爆掘进方式,光面爆破：利用岩石抗劈能力低，用缩小周边眼间距，严格控制周边眼方向，限制装药量，正确掌握起爆顺序，使爆破面沿周边眼劈裂开来，并使坑道周边达到光面效果的一种爆破技术。 炮孔与药卷直径之比，称为光面爆破的不耦合系数。 光面爆破质量要求：炮眼痕迹保存率
9、：硬岩中80%；中硬岩中70%；软岩中50%。,3 洞室钻爆掘进方式,4 初期支护施工,初期支护施工包括打设锚杆、支立钢支架、喷射混凝土。 锚杆的种类很多，常用的粘结型锚杆有金属砂浆锚杆，金属树脂锚杆等；机械型锚杆有楔缝式、胀壳式和滑楔式锚杆等；其材料有钢杆的、木杆的和钢丝的；其受力可以是预应力的，也可以是普通受力锚杆。,4 初期支护施工,锚喷施工工艺: 1) 选孔、钻孔 2）先注浆、后插锚杆-普通锚杆 先插锚杆加预应力后注浆-预应力锚杆 3）挂金属网 4）喷射混凝土,4 初期支护施工,注浆配制 40#以上普通硅酸盐水泥、中粗砂3mm； 水泥砂浆配合比：胶骨比1:1-1:2, 水灰比0.38-
10、0.42； 锚杆体 16号锰或5号螺纹钢筋，锚杆直径16-22； 金属网2030cm，与岩面距离为5cm。,4 初期支护施工,喷射混凝土 1、喷射混凝土混合料 水泥标号40号，中粗砂，卵石或碎石20mm。 配合比：水泥：中粗砂：石子=1:(2.02.5):(1.52.0) 水灰比：0.40.5 2、喷射混凝土作业 设备：混凝土喷射机、上料机、喷射混凝土机械车 方法：干法喷射混凝土、湿法喷射混凝土,4 初期支护施工,4 初期支护施工,喷射时注意事项： 1) 喷射作业应在划定区内进行，区段长度6m； 2）喷射时自下而上，先墙后拱分部、分块进行； 3）当岩面有较大坑洼时，应先喷凹处，后找平； 4)
11、一般拱部一次喷厚46cm，边墙为68cm； 5）喷射后至下一次放炮时间，间隔不应小于4小时。,4 洞口及不良地质条件下隧道施工,一、洞口段施工 包括：进洞前路堑施工，边仰坡的施工、洞 口周围排水工程、洞口及进洞段衬砌等工程 早进洞、晚出洞； 二、洞内塌方处理 先排水、短开挖、弱爆破、强支撑、快衬砌、各工序紧跟。,白炭坞隧道横断面设计图,白炭坞隧道纵断面左线设计图,台阶上导坑先拱后墙法施工步骤,上导坑初期支护,上台阶中间核心土开挖,边墙初期支护,边墙马口跳槽开挖,铺设防水层，模筑二衬,沟槽路面施做,隧道的上台阶的上导坑开挖,仰拱施筑,下台阶开挖,隧道施工方法,II类围岩 台阶上导坑先拱后墙法开挖，采用钢拱架喷射混凝土紧跟掌子面支护。 III类围岩 台阶法开挖，采用钢拱架喷射混凝土紧跟掌子面支护。 IV围岩 台阶法开挖，采用钢筋网喷射混凝土支护,II类围岩开挖及支护方式,III类围岩开挖及支护方式,IV类围岩开挖及支护方式,THE END,
