浅埋暗挖法施工技术.ppt

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1、隧道 浅埋暗挖法施工技术,1.浅埋暗挖法施工原理,浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理，创建了信息化量测设计和施工的新理念；采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，初期支护按全部承担基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。,2.浅埋暗挖法施工技术,应用浅埋暗挖法设计和施工时，采用多种辅助施工工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力；初期支护和围岩为暗洞隧道的主要受力结构，“保护围岩”是浅埋暗挖施工的关键技术，一定要高度重视。 在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不坍方、少沉降、安全生产和施工。施工中应坚持十八字方针：管超前、严注浆、短进

2、尺、强支护、早封闭、勤量测。,2.浅埋暗挖法施工技术,浅埋暗挖法设计和施工，应用于第四纪软弱地层中的地下工程，严格控制施工诱发的地面移动变形、沉降量是关键，要求初期支护刚度大，支护及时；初期支护必须从上向下施工，二次模筑衬砌必须通过变为量测，在结构基本稳定后，才能施工，而且必须从下向上施工，决不允许先拱后墙施工。,3.浅埋隧道的确定原则,浅埋隧道分为浅埋、超浅埋。判断方法：采用拱顶覆土厚度H与结构跨度D之比覆跨比判断。当0.6H/D1.5时，均称为浅埋；当H/D1.5时，均称为超浅埋。,4.浅埋暗挖法施工的特点,浅埋暗挖法施工的缺点：施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程度不高，以

3、及高水位地层结构防水比较困难。优点：灵活多变，对地面建筑、道路和地下管线影响不大，拆迁占地少，不扰民，不污染城市环境等优点。浅埋暗挖法施工成本（城市地下工程）较明（盖）挖法、盾构法低。,5.浅埋暗挖法施工的辅助措施,浅埋暗挖法的辅助施工措施较多，选择合理与否直接影响工程进度、施工安全和工程成本。常用的有： 环形开挖留核心土。 喷射混凝土封闭开挖工作面。 超前锚杆或超前小导管支护。 超前小导管周边注浆加固地层。 设置上半断面临时仰拱。 深孔注浆加固地层。 长管棚超前支护或注浆加固地层。 水平旋喷法超前支护。 地面锚杆或高压旋喷加固地层。 降低洞内、洞外地下水位。 注浆加固地层和超前小导管支护是最

4、常用的辅助施工措施。,施工中应注意的问题：,作为初期支护主体的喷射混凝土，其喷射厚度要合理，太厚、太薄都利于发挥喷射砼材料的力学性能，一般喷射砼厚dD/40(D为洞室的开挖宽度)时，喷射混凝土支护接近于无弯矩状态，支护结构性能较好。因此用增加喷射混凝土厚度的方法来加强支护，效果较差，应采用合理的喷射方法和选择喷混凝土材料来提高喷射混凝土的力学性能，如采用潮喷或湿喷的方法，在喷料中掺加改性聚酯外加剂，提高喷射砼的抗裂性。,施工中应注意的问题：,施工方法的选择，一般情况下，当开挖断面宽度大于10m时，应优先选用CRD或CD工法；当开挖断面宽度小于10m时，应优先选用正台阶法；在特殊条件下可考虑采用

5、眼镜工法。 CRD和CD工法中的关键技术是中壁的拆除工艺。在中壁拆除作业的施工管理中，最重要的问题是判断中壁拆除时间和中壁拆除后的安全性。一般在隧道施工中维护断面的稳定基本上是通过拱顶下沉核净空收敛来判断的。因此，在中壁法中，中壁的拆除时间的确定和作业的安全性基准，也是以这种方法为依据。,基准值,基准值：拆除中壁时一般参考“一周的位移增量在1mm以下”基准，基于实测数据决定管理基准。考虑前后台阶的进度，以拱顶下沉7d的增量在2mm以下，作为拆除中壁的基准，即： 拱顶下沉量：7d的增量小于2mm； 净空收敛值：7d增量小于4mm；,安全性问题：,安全性问题：以拱顶下沉的增量作为管理水平，并提出中

6、壁拆除的管理基准。（见表）,6.浅埋暗挖法技术在软弱围岩中的运用,在软弱围岩施工中最重要的是提高围岩的自支护能力，其基本方法是控制围岩的松弛、坍塌、“保护围岩”，具体的施工方法有： 稳定掌子面的方法：正面喷混凝土和锚杆；超前支护；留核心土。 及时闭合的方法：设临时仰拱或底部横撑；加固基脚；底部地层注浆加固；设底部锚杆；改变施工方法。 加固地层：注浆加固；超前支护；地表面加固。 初期支护：锚喷（网）混凝土。,客运专线铁路 隧道工程施工技术指南,1 总则,1.为统一客运专线铁路隧道工程施工技术要求，加强施工管理，保证工程质量。特制定本技术指南。 2.适用于旅客列车设计行车速度200350h的标准轨

7、距客运专线铁路隧道工程施工。 3.客运专线铁路隧道采用钻爆法施工时，应采用喷锚构筑法。 4.隧道完工后应对施工质量进行全面的无损检测。 5.隧道工程施工防水应以砼自防水为主，以施工缝、变形缝防水为重点，并重视初期支护的防水，辅以注浆防水和防水层加强防水，满足结构的使用功能。,1 总则,6.客运专线铁路隧道的长度等级划分： 长度在500m及以下为短隧道。 长度在500m以上及3000m以下为中长隧道。 长度在3000m以上及10000m为长隧道 长度在10000m以上为特长隧道。,2 术语,1.物理勘探：利用物理学的原理、方法和专门的仪器，测试并综合分析隧道的工程地质、水文地质特征。常用方法有：

8、电法、弹性波法、电磁波法，简称物探法。 2.围岩自稳时间：开挖后在未进行任何支护情况下，能够自行持续稳定的时间。 3.围岩自承能力：开挖后在未进行任何支护情况下，松驰区外侧应力重新分布，达到平衡状态并形成“平衡拱”及其承载上部荷重的能力。,2 术语,4.中隔壁法（CD法）：先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁，然后再开挖另一侧。 5.交叉中隔壁法（CRD法）：先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横隔板施工的方法。 6.管棚：在隧道开挖前，沿开挖轮廓线外，按一定外插角插入直径为70180的钢管，压注水泥浆或水泥砂浆，然后将钢管尾部与钢架焊接为一体形成的

9、支护体系。 7.回填注浆：二次衬砌完成后，为了填充二次衬砌与防水板之间的空隙而进行的注浆。,3 施工机械准备,针对客运专线铁路隧道大断面特点，施工机械配套应满足以下要求： 1.以实现机械化均衡生产为目标，配备的生产能力应为均衡施工能力的1.21.5倍。 2.施工中的关键机械：砼拌和设备、运输设备、砼喷射机、砼输送泵、通风机、抽水机、空压机、模板台车等。,3 施工场地,1.四通一平：水、电、道路、通讯通畅，场地平整 2.隧道内、外设置禁止标识、警告标识、指令标识、提示标识，并配以相应的警示语。 3.风、水、电设施位置布置要遵循安全、合理、便利的原则。,4 洞口工程,1.洞口工程应避开雨季开挖，与

10、洞口相邻工程统筹安排。 2.洞口石方严禁采用峒室爆破开挖，宜采用浅孔小台阶爆破，边、仰坡开挖采用预留光爆层法。 3.边、仰坡必须随着开挖及时分层施作喷锚支护、格构网防护。 4.明洞回填须在砼强度达到100后进行。填筑应分层对称，每层厚度不大于0.3m，两侧填筑高差不大于0.5m。 5.洞口段基础位于不良地质时须采用换填、加固等措施。,5 超前地质预测、预报,常用方法及适用范围,6 开挖,1. 开挖方法：全断面、下导洞超前、台阶、环形开挖预留核心土法、双侧壁导坑、中隔壁、交叉中隔壁等法。 2. 隧道周边炮眼痕迹保存率： 硬围岩：大于80 中硬岩：大于60 3. 提高光面爆破效果周边眼距与抵抗线的

11、的相对距离要合理，通常减小周边眼距和抵抗线，爆破后轮廓成形好。 4. 减小周边眼开眼误差，硬岩开眼位置在轮廓线上，软岩可向内偏510。,开挖 隧道允许超挖值应符合下表规定： 平均线性超挖值超挖横断面积 爆破设计开挖断面周长,6 开挖,5. 隧道主要开挖施工方法：（见图） 6. 预留变形量：符合设计规定，或根据围岩级别、隧道宽度、隧道埋深、施工方法和支护情况等条件确定，可参照下表：,客运专线隧道各类施工（开挖）方法适用条件,1.双侧壁导坑法,2.中隔壁法（CD法）,3.交叉中隔壁法（CRD）,4.环形开挖预留核心土法,7 支护,1. 一般规定： 喷锚支护施工中，应做好下列工作 1.喷锚支护施工记

12、录 2.喷砼的强度、厚度、平整度等项检查和试验报告。 3.监控量测记录。 4.地质素描资料。,2.喷射混凝土,1.喷射混凝土胶凝材料用量不宜小于400m3 2.速凝剂掺量不宜大于水泥用量的5。 3.喷射混凝土的坍落度为813. 4.采用埋设钢筋头做标志，控制喷射混凝土厚度。 5.喷射混凝土机的性能应符合下列要求： 1） 密封性能良好，输料连续均匀。 2） 生产率大于10m3/h，骨料最大粒经为15 3）混凝土输料距离：水平方向不小于30米，垂直方向不小于20米。 4）喷射混凝土时粉尘含量不大于2mg/m3,2. 喷射混凝土,初期支护表面平整度要求，用2m靠尺检查，允许偏差：侧壁5，拱部7。 喷

13、射混凝土厚度要求：平均厚度不应小于设计厚度；最小厚度不小于设计厚度的23；检查点数的80及以上大于设计厚度。 喷射混凝土终凝后3h内不得进行爆破作业。,3. 锚杆,锚杆类型：全厂式粘结型锚杆、自钻式锚杆、预应力锚杆、摩擦型锚杆、组合式锚杆 锚杆杆体抗拉力不小于180kN。 锚杆孔的深度应大于锚杆设计长度10。 锚杆安装应带置中器，确保锚杆砂浆的保护层不小于10。 注浆作业应遵守下列规定： 1）注浆开始或中途停止超过30min时应用水或稀砂浆润滑注浆灌及其管路。 2）注浆时注浆管插至距孔底50100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，杆体插入后孔口要求有砂浆溢出。,3.锚杆,钢筋锚杆：一般采用早强药

14、包锚固，锚固剂的数量以推入锚杆体后砂浆能填满锚孔为准。 中空锚杆：锚杆体就是注浆管，压注浆液后不仅能锚固杆体，同时也起到加固围岩的作用。 目前国内隧道工程全长粘结性锚杆采用广泛，为了改善锚杆受力条件，增设垫板和锚头。 分步开挖时钢拱架拱脚应打设直径为22的锁脚锚杆，锚杆长度不小于3.5m，数量24根。,8 二次衬砌,8.1 一般规定： 1.深埋隧道二次衬砌施作应符合变形基本稳定条件：水平收敛小于0.2d，拱部下沉速度小于0.15 d。 2.浅埋隧道应及早施作二次衬砌，且二次衬砌予以加强。 3.模板台车要求： 1）设计长度宜912m。 2）侧壁作业窗分层布置，层高不大于1.5m，每层设置45个窗

15、口，窗口不宜小于4545。 3）台车应考虑通风管的穿行形式，保证车辆通行。,8.1一般规定,4. 每环衬砌段拱顶部应预留24个注浆孔。 5.为防止拱部混凝土浇注出现洞穴，拱部宜配置流态混凝土灌注。 6.堵头板宜设排水孔排出泌浆水。 7.仰拱及填充混凝土强度达到5Mpa后允许行人通行，达到设计强度的100后允许车辆通行。,隧道混凝土耐久性设计,1.正确选用混凝土材料：水泥采用硅酸盐、普通硅酸盐水泥，强度等级不低于32.5号，水泥含碱量不超过水泥的0.6；骨料中氯离子含量不超骨料的2.0，硫酸盐及硫化物中的SO3含量不超过骨料的0.5。 2.二次衬砌及围岩拱、墙和仰拱、及围岩仰拱、级围岩底板采用C

16、35钢筋混凝土，其余衬砌采用C25素混凝土。仰拱填充采用C25素砼. 3.钢筋混凝土配筋率应满足裂缝控制要求，同时在钢筋砼中掺加带补偿收缩功能的外加剂。,8.2 二次衬砌混凝土,1.环境作用对混凝土的要求：(见表) “ * ”表示不宜采用素混凝土,8.2 二次衬砌混凝,2.混凝土最短搅拌时间（min）:（见表）,9 特殊岩土和不良地质地段隧道,1.富水软弱破碎围岩： 1）开挖要求：施工中宜采用注浆堵水结合超前钻孔限量排水；隧道埋深在20米以内时，可采用地表注浆；埋深超过20米时，则应采用开挖工作面预注浆。单线隧道宜采用正台阶预留核心土开挖法。双线隧道采用中隔壁法、交叉中隔壁法或双侧壁导坑法。掘

17、进循环进尺宜为0.51.0m。 2）隧道支护要求：宜采用超前小导管注浆、管棚、钢架、钢筋网、喷射混凝土等多种支护手段，构成强支护体系。 3）隧道仰拱必须及早施作，形成封闭结构。,2. 岩溶隧道施工要求：,1）岩溶发育隧道，施工中应建立地震波法为宏观控制、超前钻探法为主，其他物探法为辅，红外线探测连续施测的综合预报管理体系。 2）开挖方法宜采用台阶法、双侧壁导坑法。 3）爆破开挖时，应做到多打眼、打浅眼，严格控制装药量。 4）当隧道穿越堆积物时，不得随意清理堆积体，应采用超前预支护加固周围的堆积体。,地质预报方法介绍：,1.地震法：通过小药量爆破所产生的地震波信号沿隧道方向以球面波的形式传播，在

18、不同岩层中地震波以不同的速度传播，在其界面处反射，并被高精度的接收器接收。通过计算机分析前方围岩性质、节理裂隙分布、软弱岩层及含水状况等。 2.红外线地下水探测法系统：用红外测温原理探测局部地温异常现象，判断地下脉状流、脉状含水带、隐伏含水体等所在位置。 3.地质雷达探测（GPR）：采用电磁波反射原理探测浅层地层的划分、岩溶、空洞、不均匀体。具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点。,铁 路 工 程 建 设 通 用 参 考 图 时速350公里客运专线铁路双线隧道复合式衬砌 （通隧（2005）0301）,1.适用范围和设计内容,1.1 本图适用于时速350Km客运专线铁路一般地段双线隧道。在下列

19、情况时，隧道设计和施工应根据具体围岩特性和隧道地质环境采取相应措施,不宜采用本图设计：地震动峰值加速度大于或等于0.1g地区的浅埋、偏压隧道；围岩有显著不对称荷载；冻土、黄土、膨胀岩（土）和高地应力等特殊地质地段；衬砌结构可能承受静（动）水压力地段；塌方地段；有滑动可能的倾斜岩层（如顺层滑动、滑坡等）地段等。 1.2 采用本图设计的隧道，在施工过程中可根据施工揭示的地质情况和监控量测提供的围岩、支护的应力和变形等信息对设计参数和施工方法进行必要的调整和修改，以保证施工安全和支护结构有足够的可靠度和耐久性。 1.3 设计内容：级围岩的复合式衬砌断面设计图、沟槽设计图和检查井设计图。,2 设计原则

20、,2.1 建筑限界和衬砌内轮廓 本图隧道建筑接近限界采用京沪高速铁路设计暂行规定（铁建设2004157号）（以下简称“京沪暂规”）的“京沪高速铁路建筑接近限界”，隧道内线间距为5m（曲线地段线间距不加宽）。隧道内轮廓尺寸参考“京沪暂规”拟定并作相应修改，主要有： （1）隧道内净空横断面积（轨顶面以上）100； （2）隧道内设置双侧救援通道，救援通道宽1.5m（自线路中线外2.3m起算）、净高2.2m; （3）救援通道走行面高于轨面30cm; （4）隧道内设置双侧电缆槽，外侧电缆槽结构外缘距同侧线路中线距离为2.2m; （5）隧道底部30cm工程技术作业空间融入救援通道; （6）曲线地段及下锚段

21、衬砌不需加宽。,2 设计原则,2.2 隧道内铺设无碴轨道，内轨顶面至道床底面的高度按57cm设计，当轨道高度变化时，可通过调整级围岩底板下找平层厚度及级别围岩仰拱填充层厚度以满足无碴轨道铺设要求。,2 设计原则,2.3 底板、仰拱、仰拱填充及无碴轨道基础垫层 （1）级围岩底板结构兼作无碴轨道基础垫层，底板采用C35钢筋混凝土，底板施工前先施作10cm厚找平层。 （2）级围岩隧道采用曲墙有仰拱结构，仰拱及其与边墙的连接形式是影响隧道结构整体强度的重要因素。为保证仰拱有足够的强度和刚度，软弱围岩地段边墙与仰拱采用圆顺连接，仰拱矢跨比为1/121/15。为加强隧道底部结构，仰拱比拱墙适当加厚，并采用

22、与拱墙同强度等级的混凝土。 （3）仰拱填充应与仰拱分开施作，仰拱填充上部施作无碴轨道基础垫层，其厚度为30cm，该层混凝土与仰拱填充混凝土分层浇筑，并满足轨道专业的技术要求。,2 设计原则,2.4 软弱围岩、断层破碎带、洞口及洞身浅埋地段施工开挖应采取必要的超前支护措施，确保施工安全。 （1）级围岩地段一般采用42的钢花管注浆超前支护，钢花管壁厚3.5mm，长度一般为3.54.5m。级围岩地段可采用25超前锚杆，长度一般为3.5m。超前支护两环纵向水平搭接长度不应小于1m。 （2）洞口浅埋段、断层破碎带可采用89或108长管棚注浆超前支护，管棚长度一般为10m40m，纵向水平搭接长度不应小于3

23、m。（3）超前支护一般配合钢架设置,2.5本图支护设计参数,介绍 几种衬砌断面结构形式,附注： 1. 本图尺寸均以厘米计。 2. 本图适用于旅客列车速度目标值350km/h新建客运专线铁路双线隧道，隧道内净空面积（轨顶面以上）为100。 3. 隧道内双侧设置救援通道，其宽度为150cm，救援通道边线距同侧线路中线的距离为230cm，底面高出轨面30cm。 4. 曲线地段隧道不需加宽。,2.级围岩复合式衬砌断面,3.级围岩复合式衬砌断面,4.级围岩复合式衬砌断面,5.级围岩复合式衬砌断面,6.侧沟及电缆槽详图,7.侧沟及电缆槽详图（有仰拱）,几点学习体会,1.浅埋、大断面、不良地质条件的隧道施工应坚决执行“管超前、短进尺、弱爆破、强锚喷、快封闭、勤量测、早成环”的施工原则。 2.超前管棚支护及超前注浆加固地层时隧道能否安全开挖的关键。 3.选择精良的管棚、注浆、喷锚机械设备是提高支护体系质量，实现有序、快速施工的保证。 4.超前及锚喷支护施作质量的提高，可以选择高效的开挖方法，减少开挖步骤，减少工序间的相互干扰，提高了施工进度。 5.地质预报工作是确定合理、有效支护技术参数的重要依据。,谢 谢 ！,