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第1节隧道施工方法1概述1.1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）施工基本不受气候影响第1节隧道施工方法1）隧道施工主要方法⑴矿山法●传统矿山法●新奥法⑵明挖法⑶掘进机法⑷盾构法⑸沉管法⑹顶管法本章介绍：矿山法、明挖法、掘进机法第1节隧道施工方法1.2隧道施工方法及其选择⑴工程的重要性⑵工程地质与水文地质条件⑶施工技术水平、机械设备情况⑷施工中动力和原材料供应情况⑸工程投资与运营后的社会效益和经济效益⑹对环境的保护要求⑺施工单位的习惯做法2）影响施工方法选择的主要因素第1节隧道施工方法新奥法与传统矿山法的关键异同点：相同：均采用钻爆法施工。不同：对围岩的处理不同。新奥法施工的基本原则：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。12字口诀，务必理解！解释如下：2新奥法施工方法第1节隧道施工方法①因为岩体是隧道结构体系中的主要承载单元,所以在施工中必须充分保护岩体,尽量减少对它的扰动,避免过度破坏岩体的强度。为此,施工中断面分块不宜过多,开挖应当采用光面爆破、预裂爆破或机械掘进。2新奥法施工方法第1节隧道施工方法②为了充分发挥岩体的承载能力,应允许并控制岩体的变形。一方面允许变形,使围岩中能形成承载环;另一方面又必须限制它,使岩体不致过度松弛而丧失或大大降低承载能力。为此,在施工中应采用能与围岩密贴、及时砌筑又能随时加强的柔性支护结构,例如,锚喷支护等。这样就能通过调整支护结构的强度、刚度和作业的时间(包括底拱闭合时间)来控制岩体的变形。2新奥法施工方法第1节隧道施工方法③为了改善支护结构的受力性能,施工中应尽快使之闭合,而成为封闭的筒形结构。另外,隧道断面形状要尽可能地圆顺,以避免拐角处的应力集中。④在施工的各个阶段,应进行现场量测监视,及时提出可靠的、数量足够的量测信息,如坑道周边的位移或收敛、接触应力等,并及时反馈用来指导施工和修改设计。2新奥法施工方法第1节隧道施工方法～全断面一次开挖法1.适应条件⑴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩⑵大型施工机具(钻孔台车、模板台车等)⑶经济性考虑：中长隧道。3全断面法第1节隧道施工方法表示方法：横断面工序图、纵断面工序展开图习惯标注方法：①阿拉伯字1、2、3...表示挖掘;②罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支护；图6-1全断面施工方法(单位：m)120～150ⅢⅡ1ⅡⅢ2.施工顺序第1节隧道施工方法⑴工序少，管理方便；⑵进度快～大型机械、爆破效果好；⑶对围岩扰动少～爆破1次；⑷要求地质条件较好。3.施工特点第1节隧道施工方法三条主要作业线：(1)开挖作业线钻孔台车、装药台车、大型装碴机与运载车…(2)锚喷作业线混凝土喷射机、喷射机械手、运输进料设施…(3)模注混凝土衬砌作业线混凝土拌合、混凝土输送、防水层作业、衬砌模板…4.机械化施工的关键第1节隧道施工方法1.特点●将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖；●随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，因而是在现场使用的主导方法。2.种类长台阶法短台阶法超短台阶法4台阶法第1节隧道施工方法(1)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。(2)施工机械的效率:效率高，则可以缩短支护闭合时间，台阶可适当加长。原则：希望初期支护尽快闭合。围岩不好时，应以条件⑴为主；围岩较好时，应以条件⑵为主。3.选择台阶长度的条件第1节隧道施工方法⑴长台阶法台阶长度L≥5B，B为洞室的宽度。甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。特点：进度快，仅次于全断面法。适用于：Ⅰ～Ⅲ级围岩。B(a)5B12124.施工工序第1节隧道施工方法台阶缩短：（1～1.5）B≤L＜5B,特点：①支护闭合时间加快，围岩稳定性增加；②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩(2)短台阶法(b)(1～1.5)BB1122第1节隧道施工方法上台阶长度仅为3～5m。特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工干扰大。适用于：软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)B(c)B(或3～5m)2121⑶超短台阶法第1节隧道施工方法①下半断面开挖应在上半断面初期支护基本稳定后才能进行；②开挖后要及时喷砼，暴露时间愈长愈不安全；③量测要及时，当位移速度加快时，应立即采取措施。短台阶施工注意：第1节隧道施工方法(a)2115B2B1B212B2(b)2(1～1.5)B11B(或3～5m)(c)将3种台阶法放在一起比较：区别主要在台阶长度。第1节隧道施工方法答：反台阶法速度快不安全淘汰问题：能否下台阶先进？(b)(1～1.5)BB11221122第1节隧道施工方法1.环形开挖留核心土法特点：①留核心土支顶工作面，稳定性优于超短台阶法：②进度慢。适用于：土质或易坍塌的软弱围岩；小型施工机具。25图6-3环形开挖留核心土法3414155分部开挖法第1节隧道施工方法核心土工字钢临时工作平台课堂讨论：环形开挖留核心土法的变化方案：核心土留在下台阶，减少开挖工序变化方案与原方案的比较？第1节隧道施工方法25图6-3环形开挖留核心土法34141525图6-3环形开挖留核心土法341415第1节隧道施工方法特点：①洞室开挖跨度减小，有利于围岩稳定；②导坑要闭合，增加了材料用量；③进度慢。适用于：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的软弱。图6-4单侧壁导坑法1231322.单侧壁导坑法第1节隧道施工方法单侧壁导坑法的变化中隔墙法也称CD工法(CenterDiaphragm)，是以台阶法为基础，将隧道断面从中间分成左右部分，使上、下台阶左右各分成2或多部分，每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元。第1节隧道施工方法中隔墙法主要适用于地层较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩地层和浅埋段、偏压段、洞口段。一般采用人工开挖、人工和机械配合出碴。可适当采用控制爆破，以免破坏已完成的临时支撑隔墙。采用该法进行隧道开挖时，台阶长度一般为1～1.5倍洞径(取分部高度和跨度的大值)。先开挖断面的最后一步与后开挖断面的第一步间应拉开1～1.5倍洞径的距离。为了稳定工作面，须采取超前大管棚、超前锚杆、超前小管棚、超前预注浆等辅助施工措施进行加固。单侧壁导坑法的变化交叉中隔墙法也称CRD工法(CrossDiaphragm)。在CD工法的基础上对各分部加设临时仰拱，将原CD工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封闭成环而改进发展的一种工法。单侧壁导坑法的变化特点：①双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加；②耗材增加；③进度慢。适用于：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。图6-5双侧壁导坑法133241423.双侧壁导坑法(眼镜工法)第1节隧道施工方法侧壁导坑法侧壁导坑法1.双侧导坑的开挖是对开还是错开？为什么？问题：2.导坑尺寸如何确定？答：应错开挖，间距7～10m。避免在同一断面上同时开挖的总跨度过大。答：应满足施工要求，但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。第1节隧道施工方法Ⅴ下导坑15～20＞5011Ⅷ76Ⅹ9442图6-6上下导坑先拱后墙法(单位：m)15～2015～2015～20上导坑落底上导坑扩大立模板灌注砼20～3015～2030～40养生7～10天挖中层漏斗4～64～63246ⅤⅩ挖马口砌边墙Ⅷ7934上下导坑先拱后墙法挖马口：开挖中层⑥,左右错开,纵向跳跃开挖马口⑦、⑨,每个马口的纵向长度一般取拱圈灌注节长的一半。马口开挖后,立即架设边墙模板,由下而上灌注边墙混凝土Ⅷ、Ⅹ。开挖马口时要绝对避免拱圈两侧拱脚同时悬空,边墙灌注到顶部时要仔细地做到与拱脚的联接,保证衬砌的整体性。隧道中线衬砌边墙衬砌边墙挖马口示意图111112222221第1节隧道施工方法优点：①有拱圈保护，安全；②有两个导坑，有利于通风、排水与运输。缺点：①两个导坑增加了造价；②边墙须开挖马口，进度慢。适应于：Ⅴ、Ⅳ级围岩。第1节隧道施工方法