ch7岩石隧道开挖与支护ppt课件

1、区间隧道新奥法施工主要内容：1岩石隧道建造简介2岩石隧道开挖3岩石隧道支护4终了语5浅埋暗挖案例主要内容：1.岩石隧道建造简介1)开挖NATMD&B TBM 浅埋暗挖法 其它机械法2)支护:现浇混凝土、管片锚杆、放射混凝土、钢格栅、钢筋网等主要内容：1.岩石隧道建造简介NATM主要施工过程：1超前支护2开挖3出渣4初期支护：钢拱、格栅、锚杆、放射混凝土5永久衬砌：现浇混凝土，预制管片6路面、装修，机电、通风、照明等主要内容：1.岩石隧道建造简介主要特点：1巩固岩石需求爆破或者破碎力2脆弱岩石需求暂时稳定性措施3大多数岩体开挖后具有自稳性，是构造的一部分主要内容：2.硬岩隧道开挖方法2.1岩体开

2、挖方法Rocks need to be broken into suitable sizes to be transported from tunnel face to outside. 1钻爆法NATM全断面、导坑法、台阶法等2TBM法3其它机械法4浅埋暗挖法2.2TBM法2.2TBM法经过刀盘安装了滚刀压和旋转全断面破碎岩体进展掘进. 破岩与岩石强度、脆性、耐磨、节理间距和方向有关。难点：脆弱岩体、不均匀地层、断层破碎带. 主要内容：2.3其它机械法部分断面掘进机如roadheader 法2.4钻爆法NATM2.4钻爆法NATM全断面开挖法台阶开挖法断面分部开挖法2.4钻爆法NATM2.4

3、钻爆法NATM2.4钻爆法NATM2.4钻爆法NATM主要开挖循环过程NATMD&B：1超前支护 2钻孔 3装药4爆破 5通风 6找顶7出渣 初喷8锚杆 挂网 钢拱架 纵向衔接筋 锁脚锚杆9喷混凝土 10防水层 仰拱 11模板 拱部钢砼构造12 装修机电工程主要内容：2.4钻爆法NATM2.4钻爆法NATM2.4钻爆法NATM2.5、浅埋暗挖法 1、浅埋暗挖法的特点。1适用于各种地质条件和地下水条件；2具有适宜各种断面方式单线、双线及多线、车站等和变化断面过渡段、多断面等的高度灵敏性。3经过分部开挖和辅助工法，可以有效地控制地表下沉和坍塌；4与盾构法比较，在较短的开挖地段运用，也很经济；5与明

4、挖法比较，可以极大地减轻对地面交通和商业活动的影响，防止大量的拆迁； (6综合看，是比较常用的方法的一种方法。2、浅埋暗挖法的施工应贯彻原那么：18字方针管超前指采用超前导管注浆防护。实践上就是采用超前支护的各种手段提高掌子面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；严注浆在导管超前支护后，立刻进展压注水泥砂浆或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围构成一个具有一定强度的壳体，以加强围岩的自稳才干； 短开挖 一次注浆，多次开挖，即限制一次进尺的长度，减小围岩的松弛；强支护 在浅埋的松软地层中施工，初期支护必需非常结实，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形；快封锁 在台阶法施工中，如上台阶过长时，变形添加较

5、快，为及时控制围岩松弛，必需采用暂时仰拱封锁，开挖一环，封锁一环，提高初期支护的承载才干；勤量测 对隧道施工过程进展经常性的量测，掌握施工动态，及时反响，是浅埋暗挖法施工成败的关键。 3. 开挖方法：开挖方法： 根据不同断面和地质条件选择相应的施工方法根据不同断面和地质条件选择相应的施工方法1正台阶法正台阶法第一步：拱部超前注浆小导管施工第三步：下断面开挖核心土上台阶上台阶核心土下台阶核心土上台阶2中隔壁法中隔壁法CD法法3交叉中隔壁法CRD法4双侧壁导坑法眼镜法第一步第二步第三步第四步第五步第六步5侧洞法第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步第八步6中洞法7洞桩法之一2.6岩体性质与开挖

6、可钻性和切割性与岩石强度和耐磨性有关；岩体破碎与岩石强度和节理有关. 地下水位和渗流性；大变形和膨胀性；岩爆与破碎；渣土的利用. 施工原那么：充分维护围岩；允许围岩有控制的变形； 合理地决议支护构造类型、支护时间、以及各种支护手段的相互配合、底部封锁时间、掘进长度等；进展实地量测监控；建立一体化的施工管理系统；选择能及时施设和应变才干强的支护手段；应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法；隧道断面尽快闭合；二次衬砌应采用先墙后拱的施工顺序。 选择开挖方法应思索的要素施工设备和技术队伍：施工队伍技术力量设备、技术熟练程度等；围岩条件：工程地质和水文地质条件围岩级别；工程规模：隧道长度、断面尺寸；隧

7、道埋深；浅埋，深埋工期要求；环境条件；2.7开挖方法选择与岩体性质钻爆法：中、高等强度岩石；全断面或者导坑、台阶法；地下水涌水问题. Roadheader：低、中等强度岩石. 分部开挖：脆弱围岩. 浅埋暗挖法。TBM：低、高等强度岩石；封锁式也可以用于高地下水位；顺应地量变化才干小；岩爆、破碎和大变形地质问题不适用. 3.隧道支护3.1根本方法(1) 岩体本身作为构造的一部分，加固岩体可以替代内部支撑；(2) 阅历类比法； (3) 与施工方法、岩膂力学性质有关；(4) 对于无类比的，可以采用数值模拟方法进展预测和推断；(5) 现场监测用于验证和修正支护设计. 3.2基于岩体分级的方法3.2基于

8、岩体分级的方法根据(TB100032019)，隧道围岩可划分为六级: (1)级为饱和抗压极限强度大于60MPa的巩固岩石，围岩根本质量目的BQ大于550，普通是埋深达100m以上，地铁隧道中很少遇到。 (2)级微风化硬质岩，饱和抗压极限强度大于30MPa的巩固岩石，围岩根本质量目的BQ在550451之间。(3)级围岩，包括节理较为发育的微风化岩，中等风化围岩，围岩根本质量目的BQ在450351之间。(4)级围岩，包括强风化围岩，呈砂土状或碎石状，围岩根本质量目的BQ在350251之间(5)级围岩，为全风化围岩，呈松散和松软状的积土，全风化土，围岩根本质量目的BQ小于250。(6)级围岩，包括第

9、四系的人工素填土，冲洪积可塑软塑的淤质黏土，粉质黏土，中砂、粗砂、砾砂、圆砾，呈松散状。RQD，级为饱和抗压极限强度，完好性，高地应力、地下水修正3.3脆弱围岩支护 与围岩和支护间的相互作用有关，多采用数值模拟方法进展分析：(1)FEM变形分析 or DEM稳定性分析； (2)数值方法用于推断和检查支护参数的合理性；(3)数值模拟计算中物理力学参数的选取会影响分析结果。数值模拟方法. 3.4根本的支护构造放射混凝土的作用：支撑围岩；“卸载作用；填平补强围岩；覆盖围岩外表；阻止围岩松动；分配外力现实工程中的锚杆现实工程中的放射混凝土现实工程中的钢拱架现实工程中的格栅施工中的二次衬砌3.5 支护构

10、造选择中等到好岩体：锚杆、放射混凝土；差岩体：钢拱架、放射混凝土、现浇混凝土；大变形岩体：钢格栅变形才干强、放射混凝土、现浇混凝土。4.终了语A、掌握岩体物理力学性质及科学方法对于岩石隧道设计与施工的重要性；B、了解岩体在隧道开挖前、中 、后的力学行为；C、前期现场勘察的重要性；D、阅历类比、岩石力学分析、数值模拟、反分析；; E、监控量测与施工方法和支护参数动态设计；F、不同施工机械设备知识的掌握。 1、总体方案 成都地铁4号线二期东延线万东区间矿山法隧道下穿成绵乐铁路。 区间正线隧道开挖以及初期支护施工采用台阶法组织实施，严厉遵照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封锁、勤量测的18字原那

11、么组织，采用人工风镐配合发掘机破碎锤进展开挖废除，洞内运输采用50装载机运输。 32自进锚杆 42锁脚锚杆初喷砼钢筋网、钢格栅C40二衬砼正线隧道施工步序图 22砂浆锚杆初喷砼现场掌子面岩层照片现场掌子面岩层照片卡特120挖机破碎90挖机破碎岩层50侧翻装载机转运渣土钢格栅 管棚108,d5mm32自进式锚杆间距0.4m1.5m格栅拱架间距0.5m/榀50cm厚C25砼墙,内含玻璃纤维筋暂时支撑I22工字钢，间距1m横通道2、撤除横通道正线部位钢格栅，废除洞门，施工自进式锚杆，3、开挖上台阶土体，预留中心土。随开挖工序同步挂网、喷砼、安装钢格栅，打设砂浆锚杆。4、开挖下台阶，首先开挖隧道两侧土

12、体究竟，安装钢格栅等初支，初期支护闭合成环后及时安排初支背后注浆。5、进展隧道端头封堵。正线隧道施工步序图22砂浆锚杆 正线隧道开挖前，先沿初衬拱圈施打超前自进式32mm热轧钢管注浆加固地层，然后环行开挖上台阶土体。为稳定掌子面，全风化层留设中心土，其正面投影面积不少于上台阶开挖面积的一半，初喷35cm厚砼，架设钢架，施打径向锚杆，挂网喷砼。为防止拱脚下沉，拱脚部位打设锁脚锚杆。上台阶开挖支护完成5m后，再开挖下台阶，初喷砼后架设下台阶钢架，施打锚杆，喷砼封锁，至此完成一个循环。2、正线隧道施工1超前大管棚施工正线隧道开挖前，进展超前大管棚支护，大管棚为108热轧无缝钢管、t=5mm，环向间距

13、0.4m，设于拱部120范围内，暗挖断通长布设。主要施工工艺流程详见右图所示：大管棚施工工艺流程2超前自进式锚杆超前自进式锚杆采用32mm热轧钢管，壁厚4mm，长度为3m。环纵间距0.4m1.5m，设于拱部15度范围内，外插角10度，注浆压力0.81.2MP,注浆类型为1：1水泥浆液。自进式锚杆施工工艺流程3隧道开挖及初喷矿山法区间隧道分左右双线，线路长度均为51.162米。隧道开挖均采用上、下台阶法开挖。开挖采用120型发掘机破碎锤废除，90型发掘机清渣，50型侧翻装载机进展渣土的外运。为封锁任务面、防止因风化、渗水等，在开挖完成后及时组织进展初喷，喷层厚度为5cm。?4 2 t = 3 .

14、 5 L = 3 m 锁 脚 锚 管4格栅钢架安装安装控制要点：垂直度纵向衔接筋衔接质量，采用221000mm,内外侧布置拱脚处锁脚锚管安装质量5砂浆锚杆施工工艺流程为：钻孔清孔注浆插入杆体安装锚杆垫板。施工采用YT-28气腿式风动凿岩机钻孔。控制要点：砂浆至少填充锚杆孔体积的2/3后方可停顿注浆，及时将加工好的杆体插入孔内，安装锚杆垫板，并将锚杆与钢筋网焊为整体。锚杆终凝后按规范要求抽样进展锚杆抗拔实验。 6放射砼施工放射机械安设调整好后，先注水、通风，去除管道杂物。上料保证延续性，校正好配料的输出比。操作顺序：放射时，先开外加剂，后开风，再送料，以易粘接，回弹量小，外表潮湿光泽为准。放射机

15、任务风压严厉控制在0.5至0.7Mpa范围内，从拱部到边墙脚，风压由高变低。拱部的风压为0.40.65Mpa，边墙的风压为0.30.5Mpa。严厉控制好喷嘴与岩面的间隔和高度。喷嘴与岩面垂直，有钢筋时角度适当放偏30左右，喷嘴与岩面间隔控制在0.81.0m范围内。放射料束运动轨迹，放射顺序自上而下，先墙角后墙顶，先拱脚后拱顶，防止死角。料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇外形。7初支背后注浆初期支护施工时应在拱部120范围内预埋 42钢花管作注浆管，壁厚3.5mm长度为0.7m。注浆管间距1.0m1.0m，梅花型布置，每当初期支护闭合成环后及时根据初支背后压注水泥浆。对于开挖后地下水出露较

16、多地段，初衬及回填注浆后仍有渗漏水地段以及围岩破碎地段应视详细情况向衬砌背后更深层围岩进展注浆。采用注浆泵注1:1水泥浆液。凡出现滴漏和湿渍处，均反复压注浆液，直至无湿渍，以封锁水路。注浆参数按设计控制，如无设计此控制：P=0.30.5Mpa，当地层注浆止水效果较差时，可选择水泥水玻璃复合浆液或在水泥浆掺加适量膨润土和粉煤灰混合浆液进展注浆。隧道仰拱采用定型钢模，商品砼泵送入模，仰拱施作后，搭设简易台架铺设边墙及拱部防水层，绑扎衬砌钢筋，利用简易台架一次性浇注边墙和拱顶砼。8二次衬砌施工A、防水层铺设防水层采用高分子塑料防水板。铺设前对初期支护背后注浆，直至无水渍时才铺防水层，同时清理喷砼面，

17、凸凿凹补，使之平整，无钢筋头；底板防水层采用纵向铺设，拱墙部采用环向铺设，铺设由拱顶向两侧顺序进展；铺设做到平顺，无吊空、起鼓及皱褶；双焊完好，搭接长度，宽度符合规范要求；B、钢筋工程钢筋施工按施工图的配筋要求及技术规范进展钢筋制造、绑扎，并做好对防水卷材的维护措施。钢筋在加工场加工，钢筋的绑扎、安装在施工现场进展。C、二衬砼浇筑仰拱在开挖初支完成后进展，采用定型钢模立模，钢管支架加固，泵送砼灌注，插入式捣固器捣固。首先铺设仰拱防水层，浇注防水维护层，然后绑扎仰拱钢筋，利用定型仰拱模板浇注仰拱砼，仰拱砼采用商品砼，泵送砼灌注入模。仰拱模板支撑体系开 窗 口4 0 0 4 0 0开 窗 口4 0

18、 0 4 0 0开 窗 口4 0 0 4 0 0开 窗 口4 0 0 4 0 0 2 0 0 0螺 纹 2 5 锁 脚抗 浮 钢 筋 0 . 6 mI 1 6 工 字 钢 7 5 0 m m1 5 0 0 2 0 0 钢 模 板人行通道 8 抗 移 位 钢 丝 绳纵 向 间 距 1 . 8 m螺 纹 2 5 锁 脚抗 浮 钢 筋 0 . 6 m1 0 - 3 0 m m 碎 石泵 管 接 口 4 m拼 焊 螺 纹 2 5支 撑 钢 筋 0 . 9 m双 钢 管 0 . 4 5 m方 钢 1 0 0 * 51 0 # 槽 钢仰拱施作后，采用简易台架铺设边墙及拱部防水层，绑扎衬砌钢筋，浇筑砼，模板

19、采用P3015组合钢模板。D、二衬拱背注浆初期支护与二次衬砌之间的回填注浆在二衬砼强度到达设计强度75以后进展。回填注浆孔在隧道拱部布置，环向间距小于3.0m起拱线以上布35个孔，纵向间距小于5.0m，梅花型布设。回填注浆采用微膨胀水泥砂浆，有特殊要求的地段可采用强度高、流动性好的自流平水泥浆。注浆分为两步进展：第一次注浆压力为0.30.5Mpa，注浆终了规范以到达终了压力后，恒压1015分钟，以不进浆为终了；第一次注浆终了5小时后，现场担任人进展孔口检查，如发现孔口浆液不丰满，即进展第二次注浆，不得利用原孔进展，直至孔口丰满为止；第二次反复注浆检查注浆压力为0.61.0Mpa，不得超越1.2MPa，采用逐级升压施注。浅埋暗挖法关键部位的施工技术 竖井施工： 锁口圈梁