隧道工程-第3章礦山法的施工方法

隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)造備課資料

第三章：礦山法的施工方法

本章學(xué)習(xí)的內(nèi)容：熟悉隧道的施工方法，熟悉礦山法施工的原則，掌握全斷面、臺(tái)階法、分部開挖法的適用范圍、施工正面圖和側(cè)面圖，掌握隧道洞口的施工和明洞的施工方法。洞門和襯砌的構(gòu)造和類型；了解隧道施工的特點(diǎn)。重難點(diǎn)：重點(diǎn)：礦山法施工原則，全斷面、臺(tái)階法、分部開挖法的正面圖和側(cè)面圖以及明洞的施工方法。難點(diǎn)：各種開挖方法的正面和側(cè)面圖。3.1隧道的施工方法介紹3.2洞身開挖方法3.3洞口和明洞施工目錄3.4隧道開挖3.1隧道施工方法介紹（錄像）1）鉆爆法（又稱礦山法）（包含傳統(tǒng)礦山法和新奧法）2）明挖法3）掘進(jìn)機(jī)法4）沉管法5）盾構(gòu)法一、各種施工方法介紹礦山法實(shí)質(zhì)上就是鉆眼爆破采用控制爆破技術(shù)采用鉆眼臺(tái)車進(jìn)行鉆眼錨噴支護(hù)作為主要支護(hù)手段明挖法將隧道上方土體挖成路塹在路塹上做襯砌結(jié)構(gòu)隧道上方回填土石TBM掘進(jìn)機(jī)適用堅(jiān)硬的巖石采用TBM掘進(jìn)機(jī)不用爆破，安全速度快盾構(gòu)法適用軟土、流沙、淤泥等軟巖采用盾構(gòu)機(jī)盾殼支撐地層，安全性高速度快沉管法適用海底隧道預(yù)制管段管段下沉管段連接回填二、隧道施工特點(diǎn)1、隱蔽性大2、作業(yè)的循環(huán)性強(qiáng)3、作業(yè)空間有限4、作業(yè)的綜合性強(qiáng)5、施工過(guò)程的動(dòng)態(tài)性6、作業(yè)環(huán)境差7、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大8、氣候影響小三、隧道施工方法選擇（錄像）1、隧道所處的工程地質(zhì)和水文條件。2、工程的重要性，一般由工程的規(guī)模、使用上的特殊要求以及工期的緩急體現(xiàn)出來(lái)。3、施工技術(shù)條件和機(jī)械裝備狀況，這是決定施工方案的客觀條件。4、施工中動(dòng)力和原材料供應(yīng)情況。5、工程投資和運(yùn)營(yíng)后的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。6、施工安全狀況。7、有關(guān)污染、地面沉降等環(huán)境方面的要求和限制。四、什么是新奧法

以控制爆破或機(jī)械開挖為主要掘進(jìn)手段，以錨桿、噴射混凝土為主要支護(hù)方法，理論、量測(cè)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的一種施工方法，同時(shí)，又是一系列指導(dǎo)隧道設(shè)計(jì)和施工的原則。隧道施工基本原則“少擾動(dòng)、早噴錨、緊封閉、勤量測(cè)”五、新奧法施工流程

施工典型隧道

廈門翔安海底隧道大瑤山隧道方法1方法2方法3全斷面法臺(tái)階法分部開挖法3.2隧道洞身開挖方法一、全斷面法（錄像）定義：設(shè)計(jì)輪廓將整個(gè)斷面一次開挖成型適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)適用范圍非淺埋的Ⅰ~Ⅲ級(jí)圍巖，覆蓋條件簡(jiǎn)單、巖質(zhì)較均勻的硬巖中。必須具備大型施工機(jī)械。隧道長(zhǎng)度不宜太短，不應(yīng)小于1000m。淺埋段、偏壓段和洞口段不宜采用。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：鉆爆施工效率高施工速度快缺點(diǎn)：用藥量大引起震動(dòng)大測(cè)量放樣裝藥、爆破通風(fēng)排煙布置炮眼找頂排險(xiǎn)出渣運(yùn)輸初期支護(hù)防排水系統(tǒng)施工二次襯砌全斷面法工藝流程2、施工要點(diǎn)各工序機(jī)械設(shè)備要配套；機(jī)械設(shè)備在尺寸、性能和生產(chǎn)能力上要相互配合加強(qiáng)各種輔助施工方法的設(shè)計(jì)和施工檢查；加強(qiáng)支護(hù)后圍巖的動(dòng)態(tài)量測(cè)與監(jiān)控重視和加強(qiáng)對(duì)施工操作人員的技術(shù)培訓(xùn)；

推廣新技術(shù)，不斷提高工效在選擇支護(hù)類型時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮錨桿和噴混凝土、掛網(wǎng)、拱架等支護(hù)型式。二、臺(tái)階法1、定義：將斷面分為上、下兩部分，兩次開挖成型，通常是上半斷面超前下半斷面形成臺(tái)階。臺(tái)階分類臺(tái)階長(zhǎng)度施工干擾支護(hù)閉合時(shí)間適用范圍長(zhǎng)臺(tái)階（錄像）L>5B小長(zhǎng)全斷面開挖面不能穩(wěn)定情況短臺(tái)階（錄像）1.5B<L<5B大較短Ⅳ級(jí)圍巖常用超短臺(tái)階（錄像）L<1.5B最大短土質(zhì)及膨脹巖3臺(tái)階法的特點(diǎn)

臺(tái)階法的其它演化形式臺(tái)階法的其它演化形式4臺(tái)階長(zhǎng)度的選擇(1)初次支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求，圍巖越差，閉合時(shí)間要求越短；(2)上斷面施工所用的開挖、支護(hù)、出碴等機(jī)械設(shè)備施工場(chǎng)地大小的要求。軟弱圍巖中應(yīng)以前一條件為主，確保施工安全。在圍巖條件較好時(shí)，只要考慮后一條件。三、弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土（錄像）1定義：將斷面分為上、下兩部分，上、下斷面預(yù)留核心土。2弧形導(dǎo)坑預(yù)留核心土工序圖3適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)適用條件：適用于土質(zhì)和易坍塌的軟弱圍巖中優(yōu)點(diǎn)：減少上下端面干擾；施工速度較快缺點(diǎn)：分塊多，閉合時(shí)間長(zhǎng)，變形增大四、三臺(tái)階七步開挖法1定義：將斷面分為上、中、下三個(gè)臺(tái)階，，上、中、下臺(tái)階都預(yù)留核心土。2工序圖案例：鄭西客運(yùn)專線鳳凰嶺隧道、潼洛川隧道等Ⅳ級(jí)圍巖老黃土地段采用三臺(tái)階七步開挖法施工三臺(tái)階七步開挖法3施工要點(diǎn)機(jī)械開挖為主，各分部平行開挖、步步成環(huán)仰拱緊跟，及時(shí)閉合加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)完善洞內(nèi)臨時(shí)排水系統(tǒng)4適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)適用條件：一定自穩(wěn)條件的Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖優(yōu)點(diǎn)：施工靈活、工效較高缺點(diǎn)：分塊多，閉合時(shí)間長(zhǎng)，變形增大五、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（錄像）1定義：將斷面分為左右兩個(gè)側(cè)壁和中間核心土，先開挖左右側(cè)壁，施做初期支護(hù)，再采用臺(tái)階法開挖中部核心土。2工序圖超前支護(hù)后，開挖1部，錨、噴、網(wǎng)、鋼拱架聯(lián)合支護(hù)，中隔墻臨時(shí)支護(hù)、臨時(shí)仰拱支護(hù)，盡快成環(huán)。與1部錯(cuò)開合適的臺(tái)階長(zhǎng)度，開挖2部，錨、噴、網(wǎng)、鋼拱架聯(lián)合支護(hù)，中隔墻臨時(shí)支護(hù)、仰拱支護(hù)，盡快成環(huán)。開挖3部，錨、噴、網(wǎng)、鋼拱架聯(lián)合支護(hù)，中隔墻臨時(shí)支護(hù)、臨時(shí)仰拱支護(hù)，盡快成環(huán)。與3部錯(cuò)開合適的臺(tái)階長(zhǎng)度，開挖4部，錨、噴、網(wǎng)、鋼拱架聯(lián)合支護(hù)，中隔墻臨時(shí)支護(hù)、仰拱支護(hù)，盡快成環(huán)。分部開挖5部，預(yù)留核心土，及時(shí)架設(shè)拱部鋼架、錨噴網(wǎng)支護(hù)、臨時(shí)仰拱支護(hù)，盡快成環(huán)。與5部錯(cuò)開合適的臺(tái)階長(zhǎng)度，分部開挖6部，及時(shí)仰拱支護(hù)，使整個(gè)仰拱盡快封閉成環(huán)。案例：鄭西客運(yùn)專線秦東隧道進(jìn)口段Ⅴ級(jí)圍巖、高橋隧道下穿既有鐵路地段均采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法3施工要點(diǎn)挖掘機(jī)與人工配合側(cè)壁導(dǎo)坑開挖后及時(shí)封閉成環(huán)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)做好兩側(cè)臨時(shí)排水溝4適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)適用條件：Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖淺埋偏壓洞口地段優(yōu)點(diǎn)：每一步閉合成環(huán)，安全性好缺點(diǎn)：速度慢、成本高六、中隔壁法（CD法）1、定義：將隧道分為左右部分開挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施做初期支護(hù)和中隔壁，在分臺(tái)階開挖另一側(cè)，并做相應(yīng)支護(hù)。2工序圖3施工要點(diǎn)上導(dǎo)坑的循環(huán)進(jìn)尺控制在1榀鋼架間距左右兩側(cè)開挖縱向間距不大于15m配備小型機(jī)械設(shè)備，提高開挖效率中隔壁拆除滯后仰拱4適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)適用條件：Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖隧道，也可用于淺埋優(yōu)點(diǎn)：變大跨為小跨，沉降小，安全可靠缺點(diǎn)：速度慢、成本高七、交叉中隔壁法（CRD法）1定義：將隧道分為左右部分開挖，先分部開挖隧道一側(cè)施做初期支護(hù)、中隔板中隔壁，并封閉成環(huán)，在分布開挖另一側(cè)，完成隔板施工，使隧道封閉成環(huán)。2工序圖3施工要點(diǎn)先行施工部位的臨時(shí)仰拱應(yīng)有向下的弧度各部分開挖自上而下及時(shí)施做初期支護(hù)、中隔壁、臨時(shí)仰拱，步步成環(huán)縮短各部分開挖面的距離，使支護(hù)及早閉合4適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)適用條件：Ⅴ、Ⅵ級(jí)圍巖，淺埋、偏壓及洞口優(yōu)點(diǎn)：步步成環(huán)、沉降小，安全可靠缺點(diǎn)：速度慢、成本高案例：鄭西客運(yùn)專線秦東隧道出口新黃土段（Ⅴ級(jí)圍巖）和穿越遠(yuǎn)望溝段采用“CRD法”施工CRD工法4CD和CRD區(qū)別

CD法1、不做臨時(shí)仰拱2、不能步步成環(huán)3、開挖后地表沉降較小4、安全性好CRD法1、做臨時(shí)仰拱2、步步成環(huán)3、開挖后地表沉降小4、安全性更好3.3洞口和明洞施工一

洞口施工1洞口施工內(nèi)容邊、仰坡土石方開挖；邊、仰坡防護(hù)；端墻、翼墻等洞門圬工；洞口排水系統(tǒng)；洞口段襯砌等。2、洞口施工工藝流程3洞口施工要點(diǎn)1、洞口支擋工程應(yīng)結(jié)合土石方開挖一并完成。2、洞門襯砌拱墻應(yīng)與洞內(nèi)相連的拱墻同時(shí)施工，連成整體。3、洞門端墻的砌筑與墻背回填應(yīng)兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，防止對(duì)襯砌邊墻產(chǎn)生偏壓。4、洞門襯砌完成后，及時(shí)處治洞門上方仰坡腳受破壞處。二、

明洞施工方法1定義：

將隧道上方的土體移走，形成路塹，在挖好的路塹上做襯砌，最后在回填土石，加以掩蓋和防護(hù)的隧道稱為明洞。2適用條件：

洞頂覆蓋層薄，難以用暗挖法修建隧道的地段；受塌方、落石、泥石流等威脅的隧道洞口或路塹地段；公路、鐵路、溝渠等必須在鐵路上方通過(guò)，但不宜修建隧道、立交橋或涵渠時(shí)。為保護(hù)洞口的自然景觀而延伸隧道長(zhǎng)度時(shí)三、

明洞的施工方法1、全部明挖先墻后拱法

2、上部明挖先拱后墻法3、部分明挖拱墻交錯(cuò)法四、明洞施工要求1、開挖前要做好全部臨時(shí)排水系統(tǒng)；適當(dāng)選用施工方法；要按設(shè)計(jì)正確測(cè)定中線和標(biāo)高，放好邊樁和內(nèi)、外墻的位置。2、認(rèn)真處理基礎(chǔ)。3、明洞襯砌其拱圈要按斷面要求，制作定型擋頭板、外模和骨架，并防止走模。五、

回填土石⑴明洞墻背回填施工①當(dāng)墻背垂直開挖，超挖數(shù)量較小時(shí)，應(yīng)采取與邊墻相同的材料同時(shí)灌注；超挖數(shù)量較大時(shí)，應(yīng)用漿砌片石回填；②由墻底起坡開挖或在已成路塹