隧道施工复习要点

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资源描述

1.隧道施工指修建隧道及地下洞室的施工方法、施工技术和施工管理的总称。2.隧道施工方法包括明挖法(基坑开挖法、盖挖法(逆筑法,顺筑法)、沉管法);暗挖法(钻爆法(传统的矿山法,新奥法)、非钻爆法(盾构法,掘进机法,顶进法))。3.山岭隧道施工要点①围岩是受洞室开挖影响的那一部分岩体,围岩是三位一体的,即:产生荷载承载结构建筑材料②隧道是修筑在应力岩体中的,具有特殊的建筑环境,不能等同于地面建筑③隧道结构体系是围岩和支护体系的结合体。4.松弛荷载理论核心内容稳定的岩体有自稳能力,不产生荷载,不稳定的岩体则可能产生坍塌,需要用支护结构予以支撑。岩承理论核心内容:围岩稳定显然是岩体自身有承载能力,不稳定的围岩丧失稳定是有一个过程的,如果在这个过程中提供必要的帮助或限制,则围岩仍然能够进入稳定状态。岩承理论的理论要点(新奥法的要求和核心)围岩是主要的承载单元;允许围岩发生一定的变形;又要控制变形;监控量测;复合式衬砌;轮廓要光滑圆顺。5.新奥法是以喷射混凝土和锚杆作为主要支护手段,通过监测控制围岩变形,便于充分发挥围岩自承能力的施工方法。三个工作重点控制爆破、锚喷支护、监控量测。基本理念保护围岩,发挥围岩自承力。基本结构锚喷支护和复合式衬砌。工作重点监控量测。灵魂核心动态设计。施工基本原则少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。少扰动,新奥法施工按其开挖断面的大小及位置,基本上可分为:全断面法、台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。6.全断面开挖法的优缺点①全断面开挖有较大的工作空间,适合于大型配套机械化施工,施工速度较快,且因但工作面作业,便于施工组织和管理。一般应尽量采用全断面开挖法。但开挖面大,围岩相对稳定性降低,且每循环工作量相对较大,因此要求具有较强的开挖、出渣能力和相应的支护能力②采用全断面开挖,则有较大的断面进尺比,可获得较好的爆破效果,且爆破对围岩的震动次数较少,有利于围岩的稳定。但每次爆破震动强度却较大,因此要求进行严格的控制爆破设计,尤其是对于稳定性较差的围岩。注意事项①摸清开挖面前方的地质情况,随时准备好应急措施,以确保施工安全。尤其应注意突然发生的地质条件恶化②各工序使用的机械设备务求配套,以充分发挥机械设备的使用效率和各工序之间的协调进行,在保证隧道稳定安全的条件下,提高施工速度。③在软弱破碎围岩中使用全断面开挖法时,应加强对辅助施工方法的设计和作业检查,以及对支护后围岩的动态量测与监控。7.台阶法①长台阶法(上部台阶50m或5d)②短台阶法(1.5d上部台阶5d)超短台阶法(上部台阶超前3-5m)开挖优缺点①台阶开挖法可以有足够的工作空间和相当的施工速度。但上下部作业有干扰。②台阶开挖虽增加对围岩的扰动次数,但台阶有利于开挖面的稳定。尤其是上部开挖支护后,下部作业就较为安全,但应注意下部作业时对上部稳定性的影响。注意事项①台阶长度要适当②解决好上、下半断面作业的相互干扰问题③下部开挖时,应注意上部的稳定8.分部开挖法分为台阶分部开挖法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。优缺点①分布开挖因减少了每个坑道的跨度,能显著增强坑道围岩的相对稳定性,且易于进行局部支护,因此它主要适用于围岩软弱破碎严重的隧道或设计断面较大的隧道中。分部开挖由于作业面较多,各工序相互干扰较大,且增加了对围岩的扰动次数,若采用钻爆掘进,则更不利于围岩的稳定性,施工组织和管理的难度亦较大②导坑超前开挖,有利于提前探明地质情况,并予以及时处理。但若采用的导坑断面过小,施工速度就较慢。注意事项①因作业面较多,相对干扰大,应注意组织协调,实行统一指挥②由于多次开挖对围岩的扰动大,不利于围岩的稳定,应特别注意加强对爆破开挖的控制③应尽量创造条件,减少分部次数,尽可能争取用大断面开挖④凡下部开挖,均应主意上部支护或衬砌的稳定,减少对上部围岩及支护、衬砌的扰动和破坏,尤其是边帮部位开挖时。9.掘进技术人工掘进、钻爆开挖、机械开挖(单臂掘进机、TBM掘进机)。10.敏感度炸药的敏感度简称感度,是指炸药在外界起爆能作用下发生爆炸反应的难易程度,也就是炸药爆炸对外能的需要程度。.爆速炸药爆炸时爆轰在炸药内部的传播速度。临界直径柱状装药时被动药卷能发生殉爆时的最小直径。11.最佳密度炸药爆炸稳定,且爆速最大时的装药密度。临界密度装药密度越大,其爆速越大,爆炸越稳定;但是随后爆速又随密度的增加而下降,直至某一密度时,炸药不稳定,甚至拒爆,这时炸药的密度为临界密度。12.殉爆一个药包爆炸(主动药包)后,能引起与它不相接触的临近药包爆炸(被动药包),这种现象称为被动药包的殉爆。当主动、被动药包采用同性质炸药的等直径药卷时,则被动药包能发生殉爆的最大距离来被动药包的殉爆能力,称为殉爆距离。13.为实现延期起爆,迟发电雷管的延期时间是在即发雷管中装入延期药实现的。岩石的抗爆破性(抗钻性)是指岩石抵抗爆炸冲击波或者钻头冲击的破坏能力。14.钻研爆破原理利用装入钻空中的炸药爆炸时产生的冲击波及爆炸生成物做功来破碎坑道范围内的岩体。钻眼爆破也应满足下列条件开挖轮廓成形规则,岩面平整,超欠挖量符合规定;爆破对围岩的扰动破坏小,以保证围岩的稳定;爆破后的石渣块度大小适中,抛掷范围相对集中,符合装渣作业要求;钻眼工作量少,耗用炸药等爆破材料少等;防止对周围设备的破坏,减少对环境尤其是对水的污染。起爆材料导火索、导爆索和导爆管。爆破掘进进尺单循环爆破掘进深度。掌子面隧道掘进方向上最前端的开挖作业面。15.爆破眼的种类掏槽眼、辅助眼、周边眼。掏槽眼作用是将开挖面上适当部位先掏出一个小型槽口,以形成新的临空面,为后爆辅助炮增创更有利的临空面,提高爆破效率。辅助眼的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量,并逐步接近开挖断面的形状,为周边眼创造有利的爆破条件。周边眼作用是爆破后使坑道断面达到设计的形状和尺寸。16.光面爆破是通过调整周边眼的各爆破参数,使爆炸先沿各孔的中心线形成贯通的破裂缝,然后内圈岩体裂解并向临空面方向抛掷。起爆顺序:掏槽眼—辅助眼—周边眼—地板眼。预裂爆破实质也是一种光面爆破,原理与光面爆破相同,起爆顺序为:周边眼—掏槽眼—辅助眼—底板眼。17.初期支护隧道开挖后,除围岩完全能够自稳而无须支护以外,在围岩稳定能力不足时,则须加以支护才能使其进入稳定状态,称为初期支护。二次支护考虑到隧道投入使用后的服务年限很长久,设计时一般要采用混凝土或钢筋混凝土内层衬砌,以保证隧道在服务过程中的稳定、耐久、减少阻力和美观等,称为二次支护18.锚喷支护的工程特点①灵活性②及时性③密贴性④深入性⑤柔性⑥封闭性。主要设计方法①工程类比法②理论计算法③现场监控法19.喷锚支护类型喷混凝土支护、钢筋网喷射混凝土支护、锚杆喷混凝土支护、,锚杆钢筋网喷混凝土联合支护喷射混凝土类型干喷、潮喷、湿喷、混合喷20.锚喷支护设计程序和三种方法的作用①设计程序是用工程类比法先行初步设计;再根据工程实际情况,选择适当的理论计算方法,分析洞室稳定性,验算初步设计的支护参数;然后在施工中对“围岩-支护”结构体系的力学动态进行必要而有效的现场监控量测,以其提供的信息和围岩地质详勘结果,把原设计和施工中与实际不符部分立即予以变更,使之与实际情况相符②在这个设计程序中,三种方法的作用有所不同。工程类比法所确定的支护参数作为理论验算和现场监控设计的初选值,同时也作为编制工程预算和制定施工方案的初步依据;理论计算法作为对工程类比设计方案的理论论证,同时为分析支护的作用提供一些定性的或半定量的理论依据;现场监控量测作为对原设计和施工的现场检验和调整,使之更合理、可靠、经济。当然在具体的设计中,根据围岩地质、力学特征的不同,三种方法的结合可以有所侧重。21.锚杆种类普通水泥砂浆锚杆、药卷式锚杆、中空注浆锚杆、自由式锚杆。锚杆的作用和效果①支承围岩锚杆能限制约束围岩变形,并向表层围岩施加压力,从而使处于二轴应力状态的洞室内表面附近的围岩保持三轴应力状态,因而能制止围岩强度的变化②加固围岩由于锚杆的加固作用,使围岩中,尤其是松动区中的节理裂隙,破裂面等得以联结,因而增长了锚固区围岩的强度(即c、值);锚杆将节理发育的岩体和松动围岩形成整体,成为隧道外围的道“加固带”③提高围岩层间摩阻力,形成“组合梁”。对于水平或缓倾斜的层状围岩,用锚杆群能把数层岩层连在一起,增大层理间摩阻力,从结构力学观点看就是形成“组合梁”④“悬吊”作用所谓“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落,用锚杆将其同稳定围岩联结起来,悬吊作用主要表现的加固局部失稳的岩体。22.喷射混凝土的作用与效果①支承围岩由于喷层能与围岩密贴和粘贴,并与围岩表面共同承受拉力和剪力,从而使围岩处于三向受力有利状态;此外,喷层本身的抗冲切能力可有效阻止不稳定块体的滑塌②“卸载”作用由于喷层属柔性支护,能与围岩协调变形,从而使围岩“卸载”,同时喷层中的弯曲应力减小,有利于混凝土承载力的发挥③填平补强围岩喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙,填充凹穴,使裂隙分割的岩层面粘联在一起,发挥岩块间的咬合、镶嵌作用,提高其间的粘结力,摩阻力、有利于防止围岩松动,并避免或缓和围岩应力集中④覆盖围岩表面喷层直接粘贴岩面上,形成防风化和止水的防护层,并阻止节理裂隙中充填物流失⑤阻止围岩松动喷层能紧跟掘进作业面及时进行支护,且早期强度较高,因而能及时向围岩提供抗力,阻止围岩松动⑥分配外力通过喷层把外力传给锚杆、钢拱架等,使支护结构各部受力均匀。23.钢筋网和钢纤维的作用和效果①防止收缩裂隙或减少裂隙数量和限制裂缝宽度②提高支护抗震能力③使喷层应力得到均匀分布,改善变形性能,增强锚喷支护的整体性④增强喷层的柔性⑤提高喷层承载力承受剪力和拉力。24.钢拱架的作用和效果①加强限制围岩变形因钢拱架刚度较大,它对围岩松弛变形的限制作用更强,可及时阻止有害松动②作为超前支护的后支点。③承受部分松弛荷载因钢拱架的强度较大,他可以承受已发生的松弛荷载,保证坑道稳定与安全,此时应按临时的支撑来设计。25.辅助稳定措施稳定工作面(留核心土挡护开挖面、喷射混凝土封闭工作面)、超前锚杆锚固前方围岩、临时仰拱封底、管硼超前支护前方围岩(短管棚、长管棚、插板)、注浆加固围岩和堵水(超前小导管注浆、超前深孔围幕注浆)。26.二次衬砌的主要在Ⅲ级围岩以下的围岩中作为安全储备,在Ⅳ级及以上围岩中作为承载结构27.监控设计的原理是通过现场量测获得围岩动态和支护状态的有关数据(信息),通过这些数据(信息)的整理和分析,来判断围岩和支护结构体系的稳定性及工作状态,从而选择和修正支护参数以及指导施工。监控量测的内容主要包括位移和应力,其中位移量测包括洞内外观测、地表下沉、拱顶下沉、净空收敛、围岩内部位移量测,应力量测包括围岩压力、锚杆轴力、锚杆拉拔力、钢架内力、喷射混凝土内力、初期支护与二次衬砌间压力、二衬混凝土应力、钢筋应力。28.二次衬砌采用整体式模板台车一次浇注成形。二次支护多采用顺作法,即由上到下,先墙后拱顺序连续灌注,在隧道中需分段进行,分段长度一般为9—12米。29.排水板布置方式铺设方式(纵向、环向)固定方式(有钉、无钉)连接方式(热合法、冷粘法)排水围岩-环向排水管-纵向排水管-横向排水管-终于排水管-洞外出水口30.当隧道较长时,可选择设置适当的辅助坑道,如横洞、斜井、竖井、平行导坑等,用以增加施工工作面,加快施工进度,改善施工条件(通风、排水)。31.钻爆发与掘进机的比较钻爆法施工使用范围广,不受隧道断面形式和尺寸的限制,对各类围岩均能适用,当地质条件改变时,施工工艺可以机动灵活随之改变;施工设备的组装和工地之间转移简便,重复利用率高;积累了宝贵的经验,具有科学完整的施工工艺。缺点:各工序干扰过大,开挖速度低,超(欠)挖严重,爆破时对底层扰动大,施工安全性差,作业场所环境恶劣,人工劳动强度大。掘进机具有快速、连续作业、机械化程度高、安全、劳动强度小、对底层扰动小、衬砌支护质量好、通风条件好、减少辅助工程。缺点:对地质条件依赖性大,一旦决定型号不能改变尺寸,一次性投资大。32.贯入度大刀盘每转动一圈,盘形刀切入岩石的深度。3

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