隧道工程讲座2.ppt

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1、第四部分隧道主要施工方法一、隧道施工方法的主要类型三、新奥法隧道施工方法(常用方法)四、其它施工方法五、隧道辅助施工措施二、矿山法施工的基本类型六、新奥法的基本知识一、隧道施工方法的主要类型隧道施工一般可分为明挖法施工和暗挖法施工两大类。(一)明挖法明挖法施工的特点是：先将隧道上方地层全部挖开，然后修筑隧道衬砌，必要时，敷设外贴式防水层，再在上面进行回填。此法使用于浅埋隧道如明洞和浅埋地下铁道(也有只挖上部分的)。(二)暗挖法施工的特点是：不开挖隧道上方地层，全部工程均在地下进行。暗挖法又分为矿山

2、法和机械法两大类。1.矿山法凡采用钻眼爆破为主来开挖隧道的方法，都可称为矿山法。它因最早用于矿山开采而得名。目前主要应用山岭铁路(或公路)隧道中。2.机械法。是指用一种专门的机械来修筑隧道的方法。这种机械有专门的开挖、支撑与防护设备。二、矿山法施工的基本类型根据目前我国现场的施工情况与技术发展，又可分为以下两大类型：1.传统的矿山法传统的隧道施工方法是将隧道断面分成若干小块进行开挖，随挖随用钢材或木材支撑，然后从上到下，或从下到上砌筑刚性衬砌。因为以往人们总认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩坍塌

3、掉落，开挖的断面越大，坍塌的范围也越大。因此传统的隧道结构设计方法便将围岩看成是必然要松弛塌落，而成为作用于支护结构上的荷载。2.新奥法(NATM)近二十多年来，随着岩石力学理论的发展以及岩石锚杆，喷射混凝土的机械出现，人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形，松弛，崩塌等现象有了更深入的认识，为提高新的经济的隧道施工方法创造了前提。20世纪80年代中期开始，我国的隧道设计与施工已广泛采用“新奥地利隧道施工法－－简称新奥法(NewAustriaTunnelingMethod－－NATM)”。这种方法是以控制

4、爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论，量测和经验相结合的一种施工方法。同时，又是一系列指导隧道设计和施工原则。三、新奥法隧道施工方法(常用方法)新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为：全断面法，台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。(一)全断面法全断面开挖法就是将全部设计断面一次开挖成型，接着做初期支护，敷设防水层，进行量测，然后待围岩变形稳定后再灌注二次模注混凝土衬砌的方法。1．适用条件(1)主要在稳定的Ⅴ~Ⅵ类围岩中采用，但如果有可靠的支护手段(如

5、钢拱支撑，喷锚支护)，在Ⅳ类围岩或无水的Ⅲ类围岩中亦可使用。(2)需有全断面钻孔台车，和高效率的装运机械及其配套设备：大型开挖及运输设备。2．全断面法的优点：工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于组织大型机械化施工，因此，施工进度高。目前，我国双线铁路隧道一般都能保持月进成洞平均150m左右，高者已达300m/月。(二)台阶法台阶法是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖的方法，它们根据台阶的长度又可划分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种。1.类型(1)长台阶法上、下

6、两断面相距较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。它适用于石质较好的Ⅳ～Ⅵ类围岩和配备有中型钻孔台车的场地。(2)短台阶法：两个断面相距较近，一般上台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨。适用于Ⅱ～Ⅳ类围岩，是新奥法施工中主要采用的方法。(3)超短台阶法：上台阶仅超前3～5m，只能用交替作业。适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。以及机械化程度不高的Ⅱ～Ⅲ类围岩地段。2．台阶法的一般开挖顺序(1)开挖上半断面(拱部)——喷射混凝土——对软弱地层需安设锚杆和加设钢支撑——出

7、碴。(2)开挖下半断面(边墙及底部)——喷射混凝土——同样对软弱地层需安设锚杆和加设钢支撑，及时形成闭和圈——出碴。(3)修筑永久性模注衬砌。3．台阶法类型的选取条件：(1)初次支护形成闭合断面的时间要求。围岩越差，闭合时间要求越短；(2)上半断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设施工场地大小的要求。在软弱围岩中应以前一条件为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件较好时，主要考虑是如何更好的发挥机械效率。保证施工的经济性，故只要考虑后一条件。(三)分部开挖法分部开挖主要应用于断面跨度较

8、大如(或三车道)隧道，且岩层较软弱、松散的地质条件(如土质或易坍塌)的隧道中。1．台阶分部开挖法(又称环形开挖留核心土法)将断面分成为(如图)：(a)环形拱部1，2，3；(b)上部核心土4；(c)下部台阶等三部分进行开挖。台阶分部开挖法的主要优点是：与超短台阶法相比，台阶长度可以加长，减少上下台阶施工干扰；而与侧壁导坑法相比，施工机械化程度较高，施工速度加快。应注意的问题是：虽然核心土增强了开挖面的稳定，但开挖中围岩要经受多次扰动