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1、六隧道施工方法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法本章讲授：本章讲授： 1.1.新奥法施工方法新奥法施工方法 2.2.传统矿山法与新奥法的对比传统矿山法与新奥法的对比 3.3.洞口段施工方法洞口段施工方法 4.4. 5.5.辅助施工措施辅助施工措施 6.6.特殊地质地段的隧道施工特殊地质地段的隧道施工6.1 6.1 概述概述6.1.1 6.1.1 隧道工程的施工特点隧道工程的施工特点1.施工全过程受制于地质条件2.大型的隐避工程3.施工环境较差4.多地处偏远山区，交通不便。5.狭长建筑物，工作面很少。6.施工不受气候影响第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法1. 1. 隧道施工主要方法隧
2、道施工主要方法 矿山法矿山法 传统矿山法传统矿山法 新奥法新奥法 明挖法明挖法 掘进机法掘进机法 盾构法盾构法 沉管法沉管法 顶进法顶进法本章介绍：本章介绍：矿山法矿山法 、明挖法、明挖法 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法6.1.2隧道施工方法及其选择 工程的重要性工程的重要性 工程地质与水文地质条件工程地质与水文地质条件 施工技术水平、机械设备情况施工技术水平、机械设备情况 施工中动力和原材料供应情况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工程投资与运营后的社会效益和经济效益 对环境的保护要求对环境的保护要求 施工单位的习惯做法施工单位的习惯做法2.影响施工方
3、法的主要因素第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 新奥法与传统矿山法的关键异同点：新奥法与传统矿山法的关键异同点： 相同：相同： 均采用钻爆法施工。均采用钻爆法施工。 不同：不同： 对围岩的处理不同。对围岩的处理不同。 新奥法施工的基本原则：新奥法施工的基本原则： “ “少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。 12 12字口诀，务必理解渗透！字口诀，务必理解渗透！6.2 6.2 新奥法施工方法新奥法施工方法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 全断面一次开挖法全断面一次开挖法 1. 1. 适应条件适应条件 、级围岩级围岩 大型施工机具大型施工机具( (钻孔台车
4、、模板台车等钻孔台车、模板台车等) ) 经济性考虑：中长隧道。经济性考虑：中长隧道。 6.2.1 6.2.1 全断面法全断面法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 表示方法：表示方法： 横断面工序图、横断面工序图、 纵断面工序展开图纵断面工序展开图习惯标注方法：习惯标注方法： 阿拉伯字阿拉伯字1 1、2 2、3.3.表示挖掘表示挖掘; ; 罗马字罗马字、.表示支护；表示支护；2. 2. 2. 2. 施工顺序施工顺序施工顺序施工顺序第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 量测量测 台车就位 钻眼装药、放炮 找顶 出碴锚喷通风 钻爆作业循环：钻爆作业循环：第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工
5、方法 工序少，管理方便；工序少，管理方便； 进度快大型机械、爆破效果好；进度快大型机械、爆破效果好； 对围岩扰动少爆破对围岩扰动少爆破1 1次；次； 要求地质条件较好。要求地质条件较好。问题：问题： 地质条件变差时，大型机械怎么办？地质条件变差时，大型机械怎么办？3.施工特点第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 三条主要作业线：三条主要作业线：(1)(1) 开挖作业线开挖作业线 钻孔台车、装药台车、大型装碴机与运载车钻孔台车、装药台车、大型装碴机与运载车(2) (2) 锚喷作业线锚喷作业线 混凝土喷射机、喷射机械手、运输进料设施混凝土喷射机、喷射机械手、运输进料设施(3) (3) 模注混凝
6、土衬砌作业线模注混凝土衬砌作业线 混混凝凝土土拌拌合合、混混凝凝土土输输送送、防防水水层层作作业业、衬衬砌砌模模板板 4.机械化施工的关键第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 1. 1. 特点特点将断面从上至下分成将断面从上至下分成2 2个或个或3 3个台阶开挖；个台阶开挖；随随着着台台阶阶长长度度的的调调整整，它它几几乎乎可可以以用用于于所所有有的的地地层，因而是在现场使用的主导方法。层，因而是在现场使用的主导方法。2.2.种类种类 长台阶法长台阶法 短台阶法短台阶法 超短台阶法超短台阶法 6.2.2 台阶法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 (1) (1) 初期支护闭合环的时间要
7、求初期支护闭合环的时间要求 围岩越差，闭合时间要求越短，台阶必须缩短。围岩越差，闭合时间要求越短，台阶必须缩短。(2) (2) 施工机械的效率施工机械的效率 效效率率高高，则则可可以以缩缩短短支支护护闭闭合合时时间间，台台阶阶可可适适当当加长。加长。原则：原则： 希望初期支护尽快闭合。希望初期支护尽快闭合。 围岩不好时，应以条件围岩不好时，应以条件为主；为主； 围岩较好时，应以条件围岩较好时，应以条件为主。为主。3. 3. 选择台阶长度的条件选择台阶长度的条件 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 长台阶法长台阶法台阶长度台阶长度L5BL5BL5BL5B，B B B B为洞室的宽度。为洞室
8、的宽度。 甚至可以上台阶先贯通，即为甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法半断面法”。特点：进度快，仅次于全断面法。特点：进度快，仅次于全断面法。适用于：适用于：级围岩。级围岩。4. 4. 施工工序施工工序第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 台阶缩短：台阶缩短：台阶缩短：台阶缩短： （1 1 1 11.51.51.51.5）B B B B L L L L5B, 5B, 5B, 5B, 特点：特点：特点：特点： 支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；支护闭合时间加快，围岩稳定性增加； 台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。台阶缩短加
9、大了对下台阶施工的干扰。台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。适用于：适用于：适用于：适用于：、级围岩级围岩级围岩级围岩(2) (2) 短台阶法短台阶法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 答：答：答：答：上台阶存碴面积减小，往下台阶推碴次数增多。上台阶存碴面积减小，往下台阶推碴次数增多。上台阶存碴面积减小，往下台阶推碴次数增多。上台阶存碴面积减小，往下台阶推碴次数增多。解决办法：解决办法：解决办法：解决办法：增加平行作业的时间，有利于加快进度。增加平行作业的时间，有利于加快进度。增加平行作业的时间，有利于加快进度。增加平行作业的时间，有利于加快进度。 皮带运
10、输机皮带运输机皮带运输机皮带运输机 过渡坡道过渡坡道过渡坡道过渡坡道 、钢结构跳板、钢结构跳板、钢结构跳板、钢结构跳板( ( ( (仰拱先做仰拱先做仰拱先做仰拱先做) ) ) ) 、石碴坡道、石碴坡道、石碴坡道、石碴坡道( ( ( (仰拱后做仰拱后做仰拱后做仰拱后做) ) ) )见下面的相片见下面的相片见下面的相片见下面的相片问题：问题： 台阶缩短对施工进度有何不利？台阶缩短对施工进度有何不利？ 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 上台阶长度仅为上台阶长度仅为3 35m5m。特特点点：更更有有利利于于控控制制围围岩岩变变形形，但但上上下下台台阶阶相相隔隔太太近近，施施工工干扰大。干扰大。
11、适用于：软弱破碎围岩适用于：软弱破碎围岩(、级围岩级围岩) ) 超短台阶法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 下下半半断断面面开开挖挖应应在在上上半半断断面面初初期期支支护护基基本本稳稳定定后后才能进行；才能进行； 开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全；开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全； 量量测测要要及及时时，当当位位移移速速度度加加快快时时，应应立立即即采采取取措措施。施。 短台阶施工注意：短台阶施工注意：第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 将3种台阶法放在一起比较：区别主要在台阶长度。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 答：反台阶法 速度快 不安全 淘汰问题：能否
12、下台阶先进？第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 1. 1. 环形开挖留核心土法环形开挖留核心土法特点：特点： 留核心土支顶工作面，稳定性优于超短台阶法：留核心土支顶工作面，稳定性优于超短台阶法： 进度慢。进度慢。适用于：土质或易坍塌的软弱围岩；小型施工机具。适用于：土质或易坍塌的软弱围岩；小型施工机具。 6.2.3 分部开挖法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 核心土核心土工字钢工字钢临时工作平台临时工作平台环形开挖留核心土法的变化方案：核心土留在下台阶，减少开挖工序课堂讨论：变化方案与原方案的比较？第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 特点：特点： 洞室开挖跨度减小，有利于围
13、岩稳定；洞室开挖跨度减小，有利于围岩稳定； 导坑要闭合，增加了材料用量；导坑要闭合，增加了材料用量； 进度慢。进度慢。 适用于：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的软弱。适用于：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的软弱。2. 2.单侧壁导坑法单侧壁导坑法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 特点：特点：双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加；双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加；耗材增加；耗材增加；进度慢。进度慢。 适用于：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。适用于：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。 3.双侧壁导坑法(眼镜工法)第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 1.
14、1.双侧导坑的开挖是对开还是错开？为什么？双侧导坑的开挖是对开还是错开？为什么？答：应错开挖，间距答：应错开挖，间距7 710m10m。 避免在同一断面上同时开挖的总跨度过大。避免在同一断面上同时开挖的总跨度过大。2.2.导坑尺寸如何确定？导坑尺寸如何确定？答答：应应满满足足施施工工要要求求，但但宽宽度度不不宜宜超超过过断断面面最最大跨度的大跨度的1/31/3。问题：第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 传统矿山法简介传统矿山法简介传统矿山法有：传统矿山法有：全断面法全断面法台阶法台阶法漏斗棚架法漏斗棚架法蘑菇形法蘑菇形法上下导坑先拱后墙法，等。上下导坑先拱后墙法，等。 仅选择传统矿山法中
15、具有代表性的上下导坑法仅选择传统矿山法中具有代表性的上下导坑法予以介绍，以资与新奥法施工对照。予以介绍，以资与新奥法施工对照。6.3 传统矿山法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 上下导坑先拱后墙法上下导坑先拱后墙法上下导坑先拱后墙法上下导坑先拱后墙法优点：优点： 有拱圈保护，安全；有拱圈保护，安全； 有两个导坑，有利于通风、排水与运输。有两个导坑，有利于通风、排水与运输。缺点：缺点： 两个导坑增加了造价；两个导坑增加了造价； 边墙须开挖马口，进度慢。边墙须开挖马口，进度慢。适应于：适应于：、级围岩。级围岩。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 名词解释：名词解释： 挖马口在挖马口在
16、“先拱后墙法先拱后墙法”施工中，开挖边墙的工序。施工中，开挖边墙的工序。 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 定定义义：先先行行开开挖挖，能能为为后后续续开开挖挖提提供供施施工工便便利利的的坑道。坑道。 为后续工作面创造临空面，提高爆破效果；为后续工作面创造临空面，提高爆破效果； 查明前方地质情况；查明前方地质情况； 排除地下水；排除地下水； 铺铺设设“三三管管两两线线”水水管管、压压缩缩风风管管、通通风风管管；电线、运输线；电线、运输线； 改善施工通风条件。改善施工通风条件。导坑的作用：第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 相同：相同： 均属于钻爆法。均属于钻爆法。不相同：对围岩的
17、认识和处理上不同。不相同：对围岩的认识和处理上不同。对照表对照表6-26-2解释：解释：6.3.2 传统矿山法与新奥法施工的区别第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.4.1 6.4.1 洞口段的概念洞口段的概念指洞口浅埋段，即开挖可能给洞口地表造成不良影响的范围。指洞口浅埋段，即开挖可能给洞口地表造成不良影响的范围。6.4 洞口段施工方法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 1. 1.覆盖浅、地质差，覆盖浅、地质差， 地表水汇集。地表水汇集。2.2.进洞顺利与否，对工程的展开影响甚大。进洞顺利与否，对工程的展开影响甚大。洞口段施工注意事项洞口段施工注意事项: :先清理洞口边仰坡有可
18、能滑塌的表土及危石。先清理洞口边仰坡有可能滑塌的表土及危石。刷坡应自上而下逐段开挖。刷坡应自上而下逐段开挖。不采用深眼大爆破开挖边仰坡。不采用深眼大爆破开挖边仰坡。 洞门厚度内的衬砌应与洞身衬砌同时施工，连成整体。洞门厚度内的衬砌应与洞身衬砌同时施工，连成整体。端墙砌筑与回填应两侧对称同时进行，以防衬砌产生偏压。端墙砌筑与回填应两侧对称同时进行，以防衬砌产生偏压。洞口应设置加强衬砌段，其长度一般不小于洞口应设置加强衬砌段，其长度一般不小于10m10m。 洞口段特点：第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 影响施工方法的因素：影响施工方法的因素：施工机具配备情况施工机具配备情况洞外相邻建筑的影
19、响洞外相邻建筑的影响地形条件地形条件地质条件地质条件-最为重要！最为重要！按地质条件，有以下几种施工方法：按地质条件，有以下几种施工方法：1. 1. 全断面法进洞全断面法进洞适应于：适应于：、级围岩。级围岩。注意事项：注意事项：初始初始10 1020m20m区段的开挖，应将爆破进尺控制在区段的开挖，应将爆破进尺控制在2 23m3m。6.4.2 进洞方法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 视地质条件，严格控制爆破进尺：视地质条件，严格控制爆破进尺： 、级围岩短台阶级围岩短台阶 爆破进尺爆破进尺1.5m1.5m2.5m2.5m；网、锚、喷支护。；网、锚、喷支护。 、级围岩短台阶级围岩短台阶
20、爆破进尺在爆破进尺在1.5m1.5m以内；超前锚杆以内；超前锚杆( (或小导管或小导管) )，钢拱架。，钢拱架。 、级围岩超短台阶级围岩超短台阶 进尺进尺0.50.51.0m1.0m；不爆破，人工或机械挖掘。；不爆破，人工或机械挖掘。问题：问题：、级围岩能否用台阶法进洞？级围岩能否用台阶法进洞？答：可以，前提是在不具备全断面进洞的条件下答：可以，前提是在不具备全断面进洞的条件下( (无大型机具无大型机具) ) 用长台阶法，但初始段爆破进尺仍应控制在用长台阶法，但初始段爆破进尺仍应控制在2 23m3m内。内。2. 台阶法进洞第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 当围岩很差，超短台阶法往往还不
21、够安全，可用当围岩很差，超短台阶法往往还不够安全，可用: : 环形开挖留核心土法环形开挖留核心土法( (前已述前已述) ) 侧壁导坑法侧壁导坑法( (前已述前已述) ) 下导坑法下导坑法3. 其它进洞方法第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 超前锚杆超前锚杆超前小导管超前小导管管棚等管棚等简介管棚进洞法：简介管棚进洞法：适用于：适用于：软弱地层等。软弱地层等。(4)(4)预支护法进洞预支护法进洞第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 现场管棚：现场管棚：管棚及套拱管棚及套拱管棚及套拱管棚及套拱适用于：覆盖层薄、边仰坡不稳、偏压等。适用于：覆盖层薄、边仰坡不稳、偏压等。方方法法： 在在洞洞
22、口口处处先先作作一一段段明明洞洞，抵抵紧紧仰仰坡坡坡坡脚脚，在在明明洞上及时回填以加固仰坡，然后暗挖进洞。洞上及时回填以加固仰坡，然后暗挖进洞。4. 明洞法进洞第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.5 明洞施工方法6.5.1 6.5.1 先墙后拱法先墙后拱法全称为全称为“全部明挖先墙后拱法全部明挖先墙后拱法”。 适用于：临时边坡能暂时稳定的对称式明洞。适用于：临时边坡能暂时稳定的对称式明洞。优点：衬砌整体性好，施工空间大，有利于施工。优点：衬砌整体性好，施工空间大，有利于施工。缺点：土方开挖量大，刷坡较高。缺点：土方开挖量大，刷坡较高。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.5.
23、2 6.5.2 先拱后墙法先拱后墙法 适用于：不宜大范围开挖边仰坡的情况。适用于：不宜大范围开挖边仰坡的情况。优点：土石方开挖量较小，刷坡较低。优点：土石方开挖量较小，刷坡较低。缺点：衬砌整体性较差，边墙防水层施作不方便。缺点：衬砌整体性较差，边墙防水层施作不方便。 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 辅助施工措施：对地层进行预支护或预加固。辅助施工措施：对地层进行预支护或预加固。预支护：预支护： 预留核心土预留核心土 超前锚杆超前锚杆 管棚，等。管棚，等。预加固：预加固： 地层注浆地层注浆 地表锚喷加固。地表锚喷加固。预支护兼预加固：超前小导管注浆预支护兼预加固：超前小导管注浆 6.6
24、 辅助施工措施第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.6.1 超前锚杆特点：形成超前于工作面的围岩加固棚。特点：形成超前于工作面的围岩加固棚。适用于：软弱破碎地层。适用于：软弱破碎地层。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 超前锚杆超前锚杆表表表表6-3 6-3 6-3 6-3 超前锚杆超前锚杆超前锚杆超前锚杆( ( ( (或小钢管或小钢管或小钢管或小钢管) ) ) )设计参数设计参数设计参数设计参数围岩级别围岩级别围岩级别围岩级别锚杆直径锚杆直径锚杆直径锚杆直径(mm)(mm)小钢管直径小钢管直径小钢管直径小钢管直径(mm)(mm)锚杆长度锚杆长度锚杆长度锚杆长度(m)(m)环向间
25、距环向间距环向间距环向间距(cm)(cm)外插角外插角外插角外插角锚杆锚杆锚杆锚杆小钢管小钢管小钢管小钢管2020202025252525323232323 3 3 35 5 5 5303030305050505055551010101055551010101018181818222222224040404060606060注：注：注：注：外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角；外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角；外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角；外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角； 锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑；锚杆或小钢管的长
26、度应与实际掘进循环长度一起考虑；锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑；锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑； 中空锚杆目前的最小直径为中空锚杆目前的最小直径为中空锚杆目前的最小直径为中空锚杆目前的最小直径为25mm25mm25mm25mm。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.6.2 管棚 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 特点：管径粗特点：管径粗( (外径为外径为7070180mm) 180mm) 。施作要点：施作要点：(1) (1) 单根长单根长4 46m6m，总长可至数十米。，总长可至数十米。(2) (2) 一环管棚长度一般不小于一环管棚长度一般不小于
27、10m10m。(3) (3) 可向管内注入水泥砂浆，以增加其刚度。可向管内注入水泥砂浆，以增加其刚度。(4) (4) 钢管的尾部需架设在钢拱架上，并焊死；钢管的尾部需架设在钢拱架上，并焊死；(5) (5) 相邻两榀钢拱架间以拉筋相连相邻两榀钢拱架间以拉筋相连 。(6)(6)与岩壁之间，环向每隔与岩壁之间，环向每隔2m2m应用楔子楔紧。应用楔子楔紧。优点：在所有预支护措施中，管棚支护能力最强。优点：在所有预支护措施中，管棚支护能力最强。缺点：施工技术较复杂，造价较高。缺点：施工技术较复杂，造价较高。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 单根钢管构造：第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法
28、6.6.3 超前小导管注浆特点：预支护特点：预支护+ +预加固，支护效果强于超前锚杆。预加固，支护效果强于超前锚杆。适用于：软弱破碎地层。适用于：软弱破碎地层。步骤：喷砼封闭开挖面；钻孔；插入小导管；导管注浆。步骤：喷砼封闭开挖面；钻孔；插入小导管；导管注浆。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 小导管构造：小导管构造：383842mm42mm无缝钢管，单根长无缝钢管，单根长3 35m5m，管壁注浆孔，孔径管壁注浆孔，孔径668mm,8mm,孔距孔距15 1520cm20cm。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 小导管小导管钢拱架钢拱架 注浆材料水泥浆，或水泥水玻璃浆；注浆材料水泥浆
29、，或水泥水玻璃浆；注浆压力注浆压力0.50.51.01.0MPaMPaMPaMPa。单根导管浆液扩散半径，按下式计算：单根导管浆液扩散半径，按下式计算： b-b-导管中至中间距导管中至中间距. .单根导管注浆量单根导管注浆量 ： ll导管长度，导管长度，m m； n 围岩空隙率，围岩空隙率，% % 。注浆效果检查：取岩芯，达设计要求后才能进行开挖。注浆效果检查：取岩芯，达设计要求后才能进行开挖。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 小导管设计注意事项：6.6.4 预注浆加固地层 1. 1. 注浆方法注浆方法 渗入性注浆渗入性注浆 劈裂性注浆劈裂性注浆 压密性注浆压密性注浆 高压喷灌注浆高压
30、喷灌注浆2. 2. 钻孔机械和灌注管钻孔机械和灌注管 钻机钻机 注浆管：注浆管：第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 隧道注浆方法:超前小导管注浆超前小导管注浆( (见前见前) )；超前长导管注浆，图超前长导管注浆，图a a；第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 地表注浆地表注浆, ,图图b b；由平导内向正洞周围注浆，图由平导内向正洞周围注浆，图c c，等。，等。 而采用得最多的仍是超前小导管注浆。而采用得最多的仍是超前小导管注浆。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 3. 注浆数量控制 现场注浆试验；现场注浆试验；现场注浆试验；现场注浆试验； 公式计算作参考：公式计算作参考：公
31、式计算作参考：公式计算作参考： 注浆总数量注浆总数量注浆总数量注浆总数量 (6-3)(6-3)(6-3)(6-3)式中：式中：式中：式中： AAAA注浆范围岩的体积；注浆范围岩的体积；注浆范围岩的体积；注浆范围岩的体积； nnnn围岩空隙率，围岩空隙率，围岩空隙率，围岩空隙率，% % % %； 浆液充填系数，一般取浆液充填系数，一般取浆液充填系数，一般取浆液充填系数，一般取0.70.70.70.70.90.90.90.9； 注浆材料损耗系数，通常在注浆材料损耗系数，通常在注浆材料损耗系数，通常在注浆材料损耗系数，通常在0.10.10.10.1左右。左右。左右。左右。式中的式中的式中的式中的 就
32、是地层充填率。就是地层充填率。就是地层充填率。就是地层充填率。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 目的：稳定边仰坡。目的：稳定边仰坡。适用于：覆盖层薄或高大边仰坡。适用于：覆盖层薄或高大边仰坡。1. 1. 地表锚喷预加固类型与加固方法地表锚喷预加固类型与加固方法 洞边仰坡网、锚、喷洞边仰坡网、锚、喷( (相片相片) )地表网锚喷地表网锚喷6.6.5 地表锚喷加固第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 洞门上方陡坎加固洞门上方陡坎加固第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 锚杆加固范围：锚杆加固范围： 经验方法经验方法 加固宽度加固宽度B(1B(12)b2)b，b b为隧道开挖宽度；为
33、隧道开挖宽度； 加固长度为浅埋段长度。加固长度为浅埋段长度。 破裂面估算法：用一院法计算破裂角破裂面估算法：用一院法计算破裂角。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 喷层厚喷层厚喷层厚喷层厚5 5 5 510cm10cm10cm10cm； 锚杆直径锚杆直径锚杆直径锚杆直径1616161622cm22cm22cm22cm，长度，长度，长度，长度3 3 3 36m6m6m6m， 间距间距间距间距1 1 1 12m2m2m2m； 钢筋网：筋径钢筋网：筋径钢筋网：筋径钢筋网：筋径6 6 6 68mm8mm8mm8mm，40cm40cm40cm40cm40cm40cm40cm40cm的网格；的网格；
34、的网格；的网格；(4)(4)(4)(4)在在在在洞洞洞洞门门门门一一一一定定定定范范范范围围围围内内内内，宜宜宜宜尽尽尽尽量量量量将将将将地地地地表表表表锚锚锚锚杆杆杆杆插插插插入入入入拱拱拱拱部衬砌中。部衬砌中。部衬砌中。部衬砌中。 2. 地表锚喷加固经验参数第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.7 特殊地质地段的隧道施工特殊地质地段： 膨胀土、软弱黄土、溶洞、断层、流沙、岩爆，瓦斯地层等。 施工注意:制订针对性强的施工方案。施工总原则： “先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进”。充分考虑采用预支护、预加固措施。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 1.膨胀土
35、围岩的特性膨胀土：土中粘土成分主要由蒙脱石等亲水性矿物组成。土中粘土成分主要由蒙脱石等亲水性矿物组成。特点： 明显的塑性流变特性，开挖后塑性变形大。 初期围岩变形大，且变形发展速度快。 膨胀压力将使得围岩压力显著增加。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 膨胀土围岩2. 膨胀土围岩对隧道施工的危害 围岩裂缝 隧道下沉 围岩鼓出(包括底鼓)、坍塌 衬砌变形和破坏第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 3. 隧道在膨胀土围岩中的施工要点 加强观查与量测 合理选择施工方法：短台阶或超短台阶法单侧壁导坑法环形开挖留核心土法眼镜工法等第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 4. 隧道在膨胀土围岩
36、中的基本施工原则施工基本原则：应尽量减少对围岩的扰动和防止水的浸湿。注意两点：尽量不用爆破，而是采用风镐、液压镐等开挖机械。尽可能缩短围岩暴露时间，及时支护。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 4. 膨胀土隧道的支护结构初期支护： 网、锚、喷联合支护 喷射钢纤维混凝土(取消钢筋网)辅助施工措施： 超前锚杆 超前小导管注浆 管棚、钢支撑等。衬砌：必须设仰拱。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.7.2 黄土1.黄土分类及其对隧道施工的影响 黄土节理在隧道开挖时，土体顺着节理张松或剪断。隧道顶部极易产生“塌顶”；侧壁普遍出现掉土。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 黄土冲沟地段
37、隧道沿黄土冲沟或塬边(四边陡、顶上平的黄土高地)地段穿过，且覆盖较薄或偏压较大时，容易发生较大的坍塌或滑坡现象。 黄土溶洞与陷穴这是黄土地区经常见到的现象。隧道若在其上方，则有基础下沉的危害；隧道若在其下方，常有发生冒顶的危险；隧道若在其邻侧，则有可能承受偏压。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 水对黄土隧道施工的影响黄土在干燥时很坚固，承压力也较高，施工可顺利进行。当土受水浸湿后则呈不同程度的湿陷性，会突然发生下沉现象，极容易造成隧道坍塌。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 2.黄土隧道的施工方法施工原则： “短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”。开挖方法：短、超短台
38、阶法、环形开挖留核心法。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 溶洞岩溶：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：溶洞是岩溶现象的一种。1. 溶洞的类型及其对隧道施工的影响溶洞类型：死、干、小型溶洞：较容易处理活、湿、大型溶洞：较难处理。 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 对隧道施工影响：对隧道施工影响：溶洞岩质破碎，容易发生坍塌；溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底难于处理；溶洞涌泥危及施工。2. 隧道遇到溶洞时的工程对策处理溶洞的方法：“引、堵、越、绕”四种。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 引注意：遇到暗河或溶洞有水流
39、时，宜排不宜堵。方法：暗管、涵管或小桥等，见图6-19。 堵对象：已停止发育、跨径较小，无水的溶洞。方法：混凝土、浆砌或干砌片石回填封闭，见图6-20；隧顶溶洞，锚喷加固，必要时注浆加固与堵水，并加设隧道护拱及拱顶回填，见 图6-21。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 越现象1： 隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞。 方法：加深该侧的边墙基础(图6-22)。现象2：隧道底部遇有较大溶洞并有流水。 方法：在隧底以下砌筑圬工承重墙，跨越而过，承重墙内套设涵管引排溶洞水(图6-23)。现象3：隧道过墙部位遇到较大、较深的溶洞，加深边墙基础困难。 方法：在边
40、墙下或隧底以下筑拱跨过(图6-24)。 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 绕若溶洞处理耗时，可采用迂回导坑绕过溶洞，继续隧道前方的施工,同时处理溶洞。3. 溶洞地段施工的注意事项 多作物探超前预报，如地质雷达。 穿过溶洞时，细查溶洞顶部，及时处理危石。 严格控制爆破药量，减少对围岩的扰动。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.7.4 岩爆岩爆：岩体中聚集的高弹性应变能因隧道开挖而发生的一种应力突发现象。岩爆形成的两个条件：(1)地层的岩性条件。结构基本完整的脆硬岩地层。多见于石英岩、花岗岩、正长岩、闪长岩、花岗闪长岩、大理岩、片麻岩等。
41、(2)地应力条件。埋深大的隧道，因只有埋深大才足以形成高地应力，埋深超过700m的隧道发生岩爆的情况居多。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 1.隧道内岩爆的特点岩爆在发生前并无明显预兆，总是突然发生。岩爆时，岩块自洞壁迸射而出，块度从几厘米到几十厘米不等，甚至上吨重岩石从拱部弹落。岩爆多发生在新开挖工作面及其附近。危险性： 伤害人员、损坏机械！第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 2. 岩爆的防治措施 强化围岩出发点：给围岩一定的径向约束，使围岩的应力状态从平面转向三维。方法：锚喷加固、网锚喷联合、钢支撑网喷联合、注浆等。 弱化围岩方法：往岩层中注水：可改变岩石的物理力学性质，降低
42、岩石的脆性和储存能量的能力。解除围岩中的高地应力：预裂爆破、排孔法、切缝法等。可消减围岩中的能量。 第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 3. 施工注意事项 超前地质预报：平导超前、地质雷达等。 爆破方法：尽量采用能预先释放地应力的方法，如预裂爆破、切缝法等。 缩短爆破进尺：要尽快闭合支护。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 高地温1.高地温的热源火山热的热源放射性元素裂变热的热源2. 隧道施工注意事项及措施事项1：洞内温度应满足相关规定，不要超过30。 措施：主要措施为通风和洒水。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 事项2：防止高温地段的二衬开裂。措施： (1) 宜采用高炉矿
43、碴水泥(分离粉碎型水泥)。 (2) 用防水板和无纺布，将二衬与喷层隔离，可使二衬的收缩不受约束。 (3) 在防水板和二衬之间设置隔热材料，有助于隔断围岩热量。 (4) 适当缩短衬砌混凝土的浇筑长度。事项3：注意工人的劳动强度。措施：根据隧道内的高温程度，合理确定劳动工时。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 6.7.6 瓦斯地层1. 瓦斯的基本性质无色、无臭、无味的气体，极易使人窒息死亡。比重仅为空气的一半，扩散速度比空气大1.6倍，很容易透过围岩裂隙渗入隧道不能自燃，但极易燃烧。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 2. 瓦斯的燃烧和爆炸性浓度小于5%遇火源时，瓦斯只在火源附近燃烧而
44、不爆炸；浓度在5%6%到14%16%时，遇到火源具有爆炸性；浓度大于14%16%时，遇火能平静地燃烧,一般不爆炸；瓦斯燃烧时，一旦遇到障碍而受压缩，就会形成爆炸。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 3. 瓦斯释放的方式1) 施工阶段(1) 瓦斯的渗出：缓慢地、均匀地、不停地从煤系岩层的暴露面或裂隙中渗出。(2) 瓦斯的喷出：比渗出强烈，通常有较大的响声和压力。(3) 瓦斯的突出：在短时间内，突然喷出大量瓦斯，有巨大轰响，并夹有煤块或岩石。以第(1)种放出的瓦斯量为最大，因其最不易被人发觉。2) 运营阶段地层中的瓦斯主要通过衬砌本体的细微裂隙和施工缝等通道渗入隧道内。第第6 6章章 隧道施
45、工方法隧道施工方法 4. 隧道防止瓦斯事故的措施1) 制订瓦斯稀释、防爆、紧急救援措施。2) 应尽快闭合衬砌，故以全断面法或台阶法为优。3) 加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的措施。4) 洞内瓦斯浓度必须控制在允许值。5) 当通风难以稀释到安全标准时，可使用超前周边全封闭预注浆。6) 必须采用防爆设备施工，如防爆电器设备、防瓦斯爆破器材等。7) 专人监测瓦斯含量、严禁明火、制度严明。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 本章学习指导：本章学习指导：地质条件是确定施工方法的最重要条件；在众多的施工方法中尤以新奥法最为重要，这是当今隧道施工的主打方法；新奥法的辅助施工措施必不可少；要真正理解新奥法
46、为什么有那么多种施工方案，目的是在保证围岩安全的前提下争取大的进度。第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 思考题1.新奥法的施工方法有哪些？它们各自的特点及适用条件？2.与传统矿山法相比，新奥法有什么优势？3.什么是辅助施工措施？具体有哪些？哪些属于预加固？哪些属于预支护？第第6 6章章 隧道施工方法隧道施工方法 焊接工艺简述焊接定义:定义：焊接过程的本质就是通过适当的物理化学过程，使两个分离表面的金属原子接近到晶格距离(0.30.5nm)，形成金属键，从而使两金属连为一体，达到焊接的目的。焊接方法与分类焊缝连接及其符号焊缝连接及其符号国标国标GB324-88GB324-88 规定焊缝符号
47、适用于金规定焊缝符号适用于金属熔化焊和电阻焊。标准规定属熔化焊和电阻焊。标准规定为了简化为了简化图纸上焊缝一图纸上焊缝一般应采用焊缝符号来表示般应采用焊缝符号来表示但也可采用技术制图方法表示。但也可采用技术制图方法表示。国标规定的焊缝符号包括基本符号国标规定的焊缝符号包括基本符号辅助符号辅助符号补充符号补充符号和焊缝尺寸符号。焊缝符号一般由基本符号和指引线组成和焊缝尺寸符号。焊缝符号一般由基本符号和指引线组成, ,必要时可加上辅助符号必要时可加上辅助符号补充符号和焊缝尺寸符号。可焊补充符号和焊缝尺寸符号。可焊接易氧化的有色金属及其合金、不锈钢、高温合金、钛及接易氧化的有色金属及其合金、不锈钢、
48、高温合金、钛及钛合金以及难熔的活性金属钛合金以及难熔的活性金属( (如钼、铌、锆如钼、铌、锆) )等，脉冲钨极等，脉冲钨极氩弧焊适宜于焊接薄板，特别适用于全位置管道对接焊，氩弧焊适宜于焊接薄板，特别适用于全位置管道对接焊，它使原子能和电站锅炉工程的焊缝质量得到了显着提高。它使原子能和电站锅炉工程的焊缝质量得到了显着提高。但是钨电极的载流能力有限，电弧功率受到限制，致使焊但是钨电极的载流能力有限，电弧功率受到限制，致使焊缝熔深浅，焊接速度低，所以，缝熔深浅，焊接速度低，所以，钨极氩弧焊一般只适于焊钨极氩弧焊一般只适于焊钨极氩弧焊一般只适于焊钨极氩弧焊一般只适于焊接厚度小于接厚度小于接厚度小于接厚
49、度小于6mm6mm的工件的工件的工件的工件。基本符号是表示焊缝横截面形状的符号。国标基本符号是表示焊缝横截面形状的符号。国标GB324-88GB324-88中规定的中规定的1313种基本符号见表种基本符号见表1 1。焊缝辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号。焊缝辅助符号是表示焊缝表面形状特征的符号。国标国标GB324-88GB324-88中规定的三种辅助符号见表中规定的三种辅助符号见表2 2。焊缝辅助符号是为了补充说明焊缝的某些特征而焊缝辅助符号是为了补充说明焊缝的某些特征而采用的符号。国标采用的符号。国标GB324-88GB324-88中规定的补充符号见中规定的补充符号见表表3 3。焊缝尺寸
50、符号是表示坡口和焊缝各特征尺寸的符焊缝尺寸符号是表示坡口和焊缝各特征尺寸的符号。国标号。国标GB324-88GB324-88中规定的中规定的1616个尺寸符号见表个尺寸符号见表4.4.焊接基本符号:焊接辅助符号:焊缝补充符号:焊缝尺寸符号:焊接符号在图面上的位置焊接符号在图面上的位置基本要求基本要求完整的焊缝表示方法除了上述基本符号完整的焊缝表示方法除了上述基本符号辅助符辅助符号号补充符号以外补充符号以外还包括指引线还包括指引线一些尺寸符一些尺寸符号及数据。号及数据。焊缝符号和焊接方法代号必须通过指引线及有关焊缝符号和焊接方法代号必须通过指引线及有关规定才能准确的表示焊缝。规定才能准确的表示焊
51、缝。指引线一般由带有箭头的指引线指引线一般由带有箭头的指引线( (简称箭头线简称箭头线) )和两和两条基准线条基准线( (一条为实线一条为实线另一条为虚线另一条为虚线) )两部分组成。两部分组成。箭头和接头的关系下图实例给出接头的箭头侧和非箭头侧的含义:箭头线的位置箭头线相对焊缝的位置一般没有特殊要求但标注V单边VJ形焊缝时箭头线应指向带有坡口一侧的工件。必要时允许箭头线弯折一次。基准线的位置基准线的虚线可以画在基准线的实在线侧或下侧基准线一般应与图样的底边平行但在特殊条件下也可与底边垂直。基本符号相对基准线的位置如果焊缝和箭头线在接头的同一侧即将焊缝基本符号标在实线侧。如下图如果焊缝在接头的
52、非箭头侧则将焊缝基本符号标在基准线的虚线侧.标对称焊缝及双面焊缝时可不加虚线。焊缝尺寸符号及其标注位置焊缝尺寸符号及其标注位置焊缝尺寸符号及数据的标注原则如下图焊缝尺寸符号及数据的标注原则如下图焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧焊缝横截面上的尺寸标在基本符号的左侧焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧焊缝长度方向尺寸标在基本符号的右侧 坡口角度坡口角度坡口面角度坡口面角度根部间隙等尺寸标在基根部间隙等尺寸标在基本符号的上侧或下侧本符号的上侧或下侧相同焊缝数量符号标在尾部相同焊缝数量符号标在尾部当需要标注的尺寸数据较多又不易分辨时当需要标注的尺寸数据较多又不易分辨时可在可在数据前面增加相应的尺寸符
53、号。数据前面增加相应的尺寸符号。当箭头方向变化时当箭头方向变化时上述原则不变。上述原则不变。关于尺寸符号的说明确定焊缝位置的尺寸不在焊缝符号中给出确定焊缝位置的尺寸不在焊缝符号中给出而是而是将其标注在图样上。将其标注在图样上。在基本符号的右侧无任何标注又无其它说明时在基本符号的右侧无任何标注又无其它说明时意味着焊缝在工件的整个长度上是连续的。意味着焊缝在工件的整个长度上是连续的。在基本符号的左侧无任何标注又无其它说明时在基本符号的左侧无任何标注又无其它说明时表示对接焊缝要完全焊透。表示对接焊缝要完全焊透。塞焊缝塞焊缝槽焊缝带有斜边时槽焊缝带有斜边时应该标注孔底部的应该标注孔底部的尺寸。尺寸。焊
54、接制造工艺焊接制造工艺识图在制造过程中，对于工艺设计人员首先拿到图面时第一步要了解工件的结构。在此基础上了解客户要求的焊接内容包括焊接的位置采取焊接的方法是否需要打磨及其它特殊要求。了解客户的意图非常重要这决定了我们后段所要采取的工艺流程。焊接方法的确定一般情况下客户图面已经明确地标识出焊接的方法及要求是用烧焊还是采用点焊?焊缝多长?截面尺寸?但有可能在某些情况下例如我们会觉得将烧焊改为点焊更好时可以向客户确认更改焊接方式。氩弧焊氩弧焊:用氩气作为保护气体的电弧焊用氩气作为保护气体的电弧焊氩焊产生的热量特别大氩焊产生的热量特别大, ,对工件有很大影响对工件有很大影响, ,使工件使工件很容易变形
55、很容易变形, ,而薄材则更容易烧坏而薄材则更容易烧坏. .氩弧缺陷：氩弧焊容易将工件烧坏氩弧缺陷：氩弧焊容易将工件烧坏, ,导致产生缺口导致产生缺口. .焊后的工件需要在焊接处进行打磨及抛光焊后的工件需要在焊接处进行打磨及抛光. .当工件展开发生干涉或工件太大当工件展开发生干涉或工件太大, ,可考虑可考虑( (与客户协与客户协商商) )将该工件分成若干部分然后通过氩弧焊来克服将该工件分成若干部分然后通过氩弧焊来克服, ,使其被焊成一体使其被焊成一体. .变形小，焊接无飞溅无气孔焊后可不去焊渣、焊变形小，焊接无飞溅无气孔焊后可不去焊渣、焊接材料广、质量高焊接接材料广、质量高焊接. .工作效率低、成本高、易受钨极污染，特殊场合工作效率低、成本高、易受钨极污染，特殊场合需增加防风措施需增加防风措施. .
