钻爆法暗挖隧道施工工艺与工法PPT课件

1、钻爆法暗挖隧道 施工工艺与工法,西南交通大学土木学院 二 0 一 0 年 六 月,一、概述 二、翔安海底隧道施工方法 三、翔安海底隧道各工法施工工艺,汇报内容,一、概述,1.1 定义及分类,暗挖法定义： 在特定的条件下，不开挖地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的隧 道施工方法。,暗挖法分类：,1.2 钻爆法施工流程,1.3 钻爆法施工工法,1.4 钻爆法各工法特点,全断面法： 常用在硬岩中，利于大型化机械作业，施工速度快。 台阶法： 多用于软弱或节理发育的围岩中，可分为三种变化方案： 长台阶法：上下台阶距离较远，上台阶超前50m或5倍洞跨以上，施工中 上下台阶可配大中型机械平行作业。 短台

2、阶法：上台阶长度小于5倍洞跨且大于11.5倍洞跨，适用于较软弱 围岩，上下台阶施工干扰较大。 超短台阶法：上台阶超前1倍洞跨以下，断面闭合较快，多用于机械化 程度不高的各类围岩。,1.4 钻爆法各工法特点,1.4 钻爆法各工法特点,分部开挖法： 常用于围岩条件较差，隧道开挖断面较 大的情况，可分为三种变化方案： 台阶分部开挖法：又称环形开挖留 核心土法，适用于一般土质或易坍塌的 软弱围岩地段。上部核心土用于支挡开 挖工作面，利于及时施做拱部初期支 护，增强开挖工作面稳定性；核心土及 下部开挖在拱部初期支护保护下进行， 施工安全性好。一般环形开挖进尺不宜 过长，为0.51m左右。,1.4 钻爆法

3、各工法特点,单侧壁导坑法： 适用于围岩差、跨度大、地表沉陷难于 控制情况。此法单侧壁导坑超前，另一 侧断面采用台阶法施工，兼有台阶法和 侧壁导坑法优点。洞跨可随机械设备等 施工条件确定。 如在开挖单侧壁导坑时，也采用台阶法 施工，并及时用临时支撑进行支护，一 般将次方法称为CRD法。,1.4 钻爆法各工法特点,双侧壁导坑法： 适用于浅埋大跨度隧道，地表下 沉要求严格，围岩条件特差条件。 此法安全可靠，单施工速度较 慢，工程造价较高。,1.5 各工法力学效果比较,台阶法不同台阶长度力学效果分析比较,1.5 各工法力学效果比较,台阶法、单侧壁法、双侧壁法力学效果分析比较,1.6 各分部开挖工法比选

4、,注：表示优选顺序,二、翔安海底隧道施工方法,2.1 工程概况,翔安海底隧道全长6.05km，其中跨海域长4.2km，设计采用三孔方案，左 右两孔采用双向六车道，中间孔为服务隧道。是我国大陆修建的第一条海底 隧道。,翔安海底隧道地理位置示意图,2.2 工程特点,隧道开挖断面大 最大开挖跨度达16.84m，最大开挖高度达12.26m，最大开挖断面积达 170.7m2。,2.2 工程特点,地质条件复杂 陆域段主要为全强风化花岗岩、富水砂层、海域段穿越多处风化囊槽。,施工风险大 易发生突水、坍塌等事故。,2.3 施工方法,通过综合分析，隧道沿线V级围岩地段采用小挖掘机开挖，IIV级围岩地 段采用钻爆

5、法开挖。,三、翔安海底隧道各工法施工工艺,3.1 CRD施工工法,适用范围 翔安海底隧道中，在洞口采用大管棚支护地段、陆域IV/V级围岩地段、 富水砂层地段、海域风化深槽地段，由于隧道开挖跨度较大、且对围岩 变形控制严格，因此采用CRD工法进行施工。 施工工艺原理 采用CRD预留核心土的方法，将大断面隧道分成4个相对独立的小洞室分 部施工。 CRD法遵循“小分部、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支护”施工原 则，自上而下、分块成环、随挖随撑、及时做好初期支护。待初期支护 结构稳定后，自上而下拆除临时中隔壁墙及临时仰拱，再进行施工。,3.1 CRD施工工法,施工工艺流程,3.1 CRD施工工法

6、,施工要点 合理开挖支护步序,（1）-开挖支护顺序 （2）-开挖支护顺序,3.1 CRD施工工法,施工要点 合理开挖支护步序,拱顶下沉量比较,3.1 CRD施工工法,施工要点 合理开挖支护步序,水平收敛量比较,3.1 CRD施工工法,施工要点 合理开挖支护步序,结构安全系数比较,3.1 CRD施工工法,施工要点 合理开挖支护步序,结论：部超前无论是位移还是结构受力均优于超前，因此宜采 用-开挖支护步序。,3.1 CRD施工工法,施工要点 合理施工步长,（1）台阶步长：考虑到台阶的开挖高度及围岩稳定滑移面角度（45），确定合理的台阶开挖长度为35m。 （2）各开挖面施工步长：810m。,3.1

7、CRD施工工法,施工要点 临时支护拆除,3.1 CRD施工工法,施工要点 临时支护拆除,（1）布置测点：目的是确定拆除的时机。 当结构每天变形量小于0.2mm时，说明结构稳定，可拆除临时支护。,3.1 CRD施工工法,施工要点 临时支护拆除,（2）搭设脚手架及防护安全网： 脚手架立杆采用42钢管，立杆横距80cm，步距100cm，纵距100cm；立 杆与立杆采用连扣件连接；连墙件采用钢管式，与钢支撑焊接牢固。,3.1 CRD施工工法,施工要点 临时支护拆除,（3）凿除喷射混凝土： 采用风镐和弱控制爆破的方式结合进行，进行弱爆破作业时，必须分部 进行，每次弱爆破的范围不能超过2m。,3.1 CR

8、D施工工法,施工要点 临时支护拆除,（4）临时支护拆除顺序： 从上到下的顺序分段进行拆除。施工中I部和III部错位拆除，尽量在II 部和IV部喷砼时安排对应I部和III部拆除作业,3.1 CRD施工工法,施工要点 临时支护拆除,（5）拆除断面里程及一次拆除长度： 支护拆除的断面里程与二次衬砌的间距不大于50m，临时支护拆除后能尽 快进行二次衬砌支护，确保隧道结构的稳定和安全。一次拆除长度不得 大于5m。,3.1 CRD施工工法,施工注意事项 （1）各施工部开挖应重视保护围岩，尽量减少对围岩的扰动，施工中应 采用机械开挖、配合人工，少使用爆破； （2）下部开挖，应注意上部支护结构稳定性，边墙开挖

9、时必须采用两侧 交错挖马口施做，避免上部断面两侧拱脚同时悬空； （3）由于围岩松软，因此应采用临时仰拱及时封闭断面； （4）各工作面应保持合理间距：各相邻掌子面应相距810m，以保证导 坑开挖稳定，各导坑上下台阶应相距35m为宜； （5）喷射混凝土紧随开挖掌子面施做； （6）严格控制龙头工序部开挖质量，支护构件架设误差；,3.1 CRD施工工法,施工注意事项 （7）中壁拆除时间及拆除后安全性评价：中壁拆除前拱顶下沉量、洞周 收敛应小于0.2mm/天；拆除中、拆除后的拱顶下沉量增量应不大于6mm； （8）各部开挖支护完成后，应及时埋设监控量测测点，并及时反馈信 息，以指导施工和设计参数； （9）

10、完成开挖及支护后，根据量测结果进行二次衬砌的施做。,3.1 CRD施工工法,3.2 双侧壁导坑施工工法,适用范围 适用于围岩较差的V级围岩条件下的行车隧道开挖，在浅埋大跨度隧道施 工时，采用此工法可较好的控制地表下沉，保持掌子面的稳定性。 施工工艺原理 利用两个中隔壁把整个隧道大断面分成左中右3个小断面施工,左、右导 洞先行，中间断面紧跟其后；初期支护仰拱成环后，拆除两侧导洞临时 支撑，形成全断面。两侧导洞皆为倒鹅蛋形，有利于控制拱顶下沉。,3.2 双侧壁导坑施工工法,施工工艺流程,3.2 双侧壁导坑施工工法,开挖步序 以右导洞为例：第一步开挖1，安装拱2、3、中1，喷混凝土；第二步开 挖2，

11、安装拱1、中2，喷混凝土；第三步开挖3，安装拱14、15、中3，喷 混凝土；在开挖过程中以小型挖机为主，配合人工修边，辅以超前小导 管，减少坍塌量。,3.2 双侧壁导坑施工工法,施工步长 （1）开挖步长： 左右导洞台阶开挖步长：1m/每循环，即可以立2榀拱架为1循环。 中导洞开挖步长：以仰拱与上部开挖间距相互不影响施工，可以平行作 业为准则，可适当增大循环进尺。 （2）开挖步距： 左右导洞开挖步距：根据监控量测数据来确定。 中导洞与两洞间步距：以不影响左右导洞的开挖为宜，其拱部与左右导 洞最后开挖的仰拱封闭成环后进行开挖。,3.2 双侧壁导坑施工工法,初期支护施工步序 （1）初喷：喷射厚度为3

12、5cm； （2）安装钢拱架； （3）安装钢筋网片： （4）喷射混凝土； （5）拱背后注浆； （6）拆除临时支撑。,3.2 双侧壁导坑施工工法,施工注意事项 （1）两侧导洞施工要十分重视保护围岩，隧道左右两侧导坑交错开挖前 进，严禁同时开挖；开挖后及时进行混凝土初喷，当初期支护设计为两 层钢筋网时，喷射砼须分层施作，以使其密实； （2）施工中应实施监控量测，并及时反馈信息以指导施工； （3）钢架的拱脚或底脚应放置牢固； （4）钢筋的制作和安装应严格控制尺寸； （5）强化质量保证体系。,3.2 双侧壁导坑施工工法,3.3 台阶法施工工法,适用范围 IIV级围岩地段，均可采用台阶法开挖。根据围岩地质

13、情况，可采用上 下台阶法或三台阶法，一般地段，采用上下台阶法，在地质较差地段， 如F2、F3、F4风化槽地段，采用三台阶法施工，上台阶高度控制在3m之 内，预留核心土，方便施工，一旦发生险情，可迅速对其进行控制。,3.3 台阶法施工工法,施工工序 （1）施做超前支护； （2）上台阶开挖：采用钻爆法开挖； （3）上台阶初期支护：利用施工平台完成锚杆及喷射混凝土支护。 （4）开挖下台阶两侧边墙：级围岩先拉中槽，左右交错开挖； 级围岩可直接用钻爆法开挖下台阶，一次到位。 （5）下半断面初期支护：按设计要求施作初期支护，级围岩要注意分 侧交错开挖支护。 （6）施工仰拱：仰拱二次混凝土衬砌要求紧跟开挖面

14、。 （7）铺设防水板。 （8）混凝土二次衬砌。,3.3 台阶法施工工法,3.3 台阶法施工工法,施工注意事项 （1）上部断面初期支护基本稳定后，才能进行下半断面开挖，必要时应 设置临时仰拱。 （2）边墙马口跳槽开挖必须单侧落底或双侧交错落底，避免上部断面两 侧拱脚同时悬空，落底长度应视围岩状况而定，一般采用13m，并不得 大于6m。 （3）仰拱开挖前，架设临时横撑顶紧两侧墙脚，防止边墙内挤，待仰拱 混凝土达到混凝土强度70%之后才能拆除。 （4）量测工作必须及时，以观察拱顶、拱脚和边墙中部的位移值，当发 现速率增大时，应立即浇筑二次衬砌，或先行构件支顶。当围岩压力极 大，其变形速率难以收敛时，可先修筑临时仰拱，并考虑采用其它开挖 方法。,3.4 导洞超前预留光爆层施工工法,适用条件 行车隧道在围岩条件较好的、级地段，采用导洞超前预留光爆层法 开挖。 施工工艺原理 利用超前小导洞为爆破增加临空面，分两次爆破，减少对周边围岩的震 动，提高周边炮痕保留率，光爆效果较好。超前导坑断面为56m(宽 高)，底部与行车隧道底平。导坑一般超前20m左右。扩挖时最大开挖宽 度16.44m，高11.96m，施工中严格按新奥法和光面爆破工法组织施工。,