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1、第7章 隧道施工,土木工程施工,7.1 隧道施工概述,第7章 隧道施工,7.1.1.隧道施工技术和管理需要解决问题 （1）隧道施工技术主要研究的问题 各种隧道施工方法所需的技术方案和措施（如测量、掘进、开挖出土、支护和衬砌）； 隧道穿越特殊地质地段时（如膨胀土、黄土、溶洞、塌方、流沙、高地温、岩爆、瓦斯地层等）的施工手段； 隧道施工过程中的通风、防尘、防有害气体及照明、风水电作业的方式方法和对围岩变化的量测监控方法。 （2）隧道施工组织主要研究的问题 解决施工组织设计（如施工方案的选择、施工技术措施、场地布置、进度控制、材料供应、劳力及机具安排等）和施工中的技术管理、计划管理、质量管理、经济关
2、理、安全管理。,7.1 隧道施工概述,第7章 隧道施工,7.1.2.隧道施工方法的分类 按地质条件分： （1）山岭隧道施工方法 矿山法（钻爆法）传统矿山法、新奥法 掘进机法 （2）浅埋及软土隧道施工方法 明挖法、地下连续梁、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法 （3）水底隧道施工方法 沉埋法、盾构法,7.1 隧道施工概述,第7章 隧道施工,7.1.2.隧道施工方法的分类 按作业方式分：,明挖法,暗挖法,传统矿山法 新奥法,钻爆法,掘进机法 盾构法 顶进法,基坑开挖法 盖挖法 沉管法,非钻爆法,逆筑法 顺筑法,7.2 隧道施工典型工法明挖施工,7.2.1 明挖施工 基坑开挖 基坑支护方法 （1）陆地段：
3、采用钻孔灌注桩垂直支护加砼内撑，止水采用水泥土搅拌桩帷幕。 采用SMW(Soil Mixing Wall, 劲性水泥土搅拌连续墙)工法垂直支护加钢管内撑。 （2）湖底段： 采用放坡大开挖， 采用水泥土搅拌桩加旋转土钉支护新技术等,第7章 隧道施工,7.2 隧道施工典型工法明挖施工,7.2.1 明挖施工 基坑开挖实例,第7章 隧道施工,南京玄武湖隧道、武汉东湖隧道为城市湖底隧道，均采用浅埋明挖法施工,东湖隧道施工,7.2 隧道施工典型工法明挖施工,7.2.2 明挖施工 盖挖施工 盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通再向下施工。,第7章 隧道施工,7.2 隧道施工典型工法明挖施工
4、,7.2.2 明挖施工 盖挖施工 优点： 结构的水平位移小，结构板作为基坑开挖的支撑，节省了临时支撑，缩短占道时间，减少地面干扰，受外界气候影响小。 缺点 出土不方便，板墙柱施工接头多需防水处理，结构框架形成前中间立柱能够支承上部荷载有限。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法暗挖施工,（1）基本作业内容 掘进、出渣、支护、衬砌 （2）辅助作业内容 施工通风与防尘 施工排水与供水 供电与照明 压缩空气供应,第7章 隧道施工,隧道施工掘进与支护技术教学片,7.3.1 隧道施工基本内容,7.3 隧道施工典型工法暗挖施工,7.3.2 暗挖施工 钻爆法 （1）传统矿山法（Mine Tunnell
5、ing Method）指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。 施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。 分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。 在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法暗挖施工,7.3.2 暗挖施工 钻爆法 （1）传统矿山法（Mine Tunn
6、elling Method）指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。 施工时，将整个断面分部开挖至设计轮廓，并随之修筑衬砌。根据围岩稳定程度，在需要时应边开挖边支护。 分部开挖时，断面上最先开挖导坑，再由导坑向断面设计轮廓进行扩大开挖。分部开挖主要是为了减少对围岩的扰动，分部的大小和多少视地质条件、隧道断面尺寸、支护类型而定。 在坚实、整体的岩层中，对中、小断面的隧道，可不分部而将全断面一次开挖。如遇松软、破碎地层，须分部开挖，并配合开挖及时设置临时支撑，以防止土石坍塌。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法,7.3.2 暗挖施工 钻爆法 （2）新澳法（New Austrian
7、 Tunnelling Method） 新奥法是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。 特点：是采用光面爆破；以锚喷作一次支护，必要时加钢拱支架；根据围岩地压及变形实测数据，再合理进行二次支护；对软岩强调封底。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法,7.3.2 暗挖施工 钻爆法 （2）新澳法（New Austrian Tunnelling Method）。 新奥法原理： 充分利用围岩的自承能力和开挖
8、面的空间约束作用，采用以锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护结构的监控、测量来指导地下工程的设计与施工。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法,7.3.2 暗挖施工 钻爆法 （2）新澳法（New Austrian Tunnelling Method） 新奥法施工的主要原则 充分保护围岩，减少对围岩的扰动。 充分发挥围岩的自承能力。 尽快使支护结构闭合。 加强监测，根据监测数据指导施工。,第7章 隧道施工,“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量 ”,隧道施工教学片,7.3 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 （1） TBM掘进
9、机法（Tunnel Boring Machine） 隧道掘进机施工法是用隧道掘进机切削破岩，开凿岩石隧道的施工方法。 与钻爆法开挖隧道施工过程相比，掘进机施工的过程是连续的，具有隧道工程“工厂化”的特点。 优点：机械化程度高，安全、劳动强度低，对地层扰动小，衬砌支护质量好，通风条件好等； 缺点：对地质条件的依赖性大，设备的型号一旦确定，开挖断面尺寸不可改变，一次性投资大等。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 （1）掘进机法 掘进机切削破碎岩石机理 盘形刀沿岩石开挖面滚动，同时通过大刀盘均匀地在每个盘形刀上对岩面施加压力，形成滚动挤压切削而实现破岩。大刀
10、盘每转动一圈，将惯入岩面一定深度，在盘形刀刀刃与岩石接触处，岩石被挤压成粉末，从这个区域开始，裂缝向相邻的切割槽扩展，进而形成片状石渣。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 不同地质条件下掘进机的掘进方法各异 在岩石中开挖隧道的TBM俗称掘进机法 在稳定性良好、中厚埋深、中高强度的岩层中掘进长大隧道。这类掘进机所面临的基本问题是如何破岩，保持掘进的高效率和工程顺利。 在松软地层中掘进隧道的TBM盾构法(Shield Method) 有限压力地下水位以下基本均质的软弱地层中开挖有限长度的隧道。这类掘进机所面临的基本问题是空洞、开挖掌子面的稳定、市区地表沉降
11、等。,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 在岩石中开挖隧道的TBM俗称掘进机法 适用于山岭隧道硬岩掘进，代替传统的钻爆法，在相同的条件下，其掘进速度约为常规钻爆法的410倍，最佳日进尺可达150m；具有快速、优质、安全、经济、有利于环境保护和劳动力保护等优点。特别是高效快速可使工程提前完工，提前创造价值。 在松软地层中掘进隧道的TBM盾构法 适用于软弱性围岩施工的隧道掘进机，是目前城市地铁建设中速度快、质量好、安全性能高的先进技术。采用盾构机施工的区间隧道，可以做到对土体弱扰动，不影响地面建筑物和交通，减少地上、地下的大量拆迁。,第7章 隧道施工,7.3
12、 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 （2）盾构法(Shield Method) 盾构是一个既可支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置，钢,第7章 隧道施工,筒的中段安装有顶进所需的千斤顶；钢筒尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。,7.3 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 （2）盾构法(Shield Method) 泥水加压盾构 土压平衡盾构,第7章 隧道施工,7.3 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 （2）盾构法(Shield Method) 盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装（或现浇）一环衬砌，并向
13、衬砌外围的空隙中压注水泥砂浆，以防隧道及地面下沉。 盾构推进的反力由衬砌 环承担。,第7章 隧道施工,盾构机内部,盾构施工示意,7.3 隧道施工典型工法,7.3.3 暗挖施工 非钻爆法 （2）盾构法(Shield Method) 盾构法施工的优点 可在盾构支护下安全地开挖、衬砌； 掘进速度快。盾构推进、出土、拼装衬砌均机械化施工，劳动强度低； 施工时不影响地面交通与设施，穿越河道时不影响通航； 施工中不受季节，风雨等气候条件影响； 施工中没有噪声和振动，对周围环境没有干扰； 在松软含水土层中修建埋深较大的长隧道更具技术和经济的优越性。,第7章 隧道施工,7.1.隧道施工概述 7.1.1 隧道施工技术和管理解决的问题 7.1.2 隧道施工方法的分类 7.2.隧道施工典型工法明挖施工 7.2.1 基坑开挖 7.2.2 盖挖施工 7.3.隧道施工典型工法暗挖施工 7.3.1 隧道施工的一般内容 7.3.2 钻爆法新澳法 7.3.3 非钻爆法盾构法,本章内容回顾,第7章 隧道施工,