隧道工程之第六章 隧道施工方法
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隧道施工方法隧道施工是指在地下或水下所进行的工程建设,通常用于交通运输、排水、供水、输油输气等领域。
隧道的建设需要采用合适的施工方法,以确保工程的质量和安全性。
本文将介绍几种常见的隧道施工方法。
一、顶部开挖法顶部开挖法是一种常见的隧道施工方法,适用于较短距离的隧道建设。
该方法的特点是先挖掘隧道的顶部,并在顶部施工隧道支护结构。
然后逐步向下挖掘,同时完成侧壁的施工和支护。
这种方法的优点是施工速度较快,适用于软土或岩石较坚硬的地质条件。
二、底部开挖法底部开挖法是一种适用于软土或岩石较脆弱的地质条件的隧道施工方法。
该方法的特点是先在地面上施工隧道底部的支护结构,然后逐步向上挖掘并完成侧壁的施工和支护。
这种方法的优点是对地表的扰动较小,适用于需要保护地表建筑物或地下管线的情况。
三、全断面开挖法全断面开挖法是一种用于长距离隧道建设的常见施工方法。
该方法的特点是从一侧开始挖掘整个隧道的断面,同时完成支护结构和侧壁的施工。
然后再挖掘另一侧的断面,最后完成隧道顶部的开挖和支护。
这种方法的优点是施工周期较短,适用于需要快速建设的情况。
四、盾构法盾构法是一种先进的隧道施工方法,适用于软土、黏土或砂岩等地质条件。
该方法使用盾构机进行隧道的开挖和支护,能够实现连续开挖和立即支护的效果。
盾构法的优点是施工速度快、质量高,并且可以减少对周围环境的影响,常用于城市地下管线和地铁隧道的建设。
五、爆破法爆破法是一种传统的隧道施工方法,适用于坚硬岩石或混凝土的地质条件。
该方法使用爆炸物将隧道的岩石或混凝土进行破坏,然后进行清理和支护。
爆破法的优点是施工速度较快,适用于岩石较硬的地质条件。
然而,该方法也存在一定的安全风险和对周围环境的影响,需要严格的施工控制和安全措施。
综上所述,隧道施工方法多种多样,根据不同地质条件和工程要求选择合适的施工方法至关重要。
无论是顶部开挖法、底部开挖法,还是全断面开挖法、盾构法或者爆破法,都需要在施工过程中注重质量和安全,确保工程的顺利进行。
隧道施工方法隧道施工是一项复杂而困难的工程,它涉及到土地开挖、支护、排水以及施工材料的运输等多个方面。
合理的隧道施工方法对于确保隧道的安全、质量和进度具有至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的隧道施工方法及其特点。
1. 开挖方法隧道开挖是隧道施工的第一步,它的质量直接影响着后续支护和施工工艺的实施。
常见的隧道开挖方法包括手工开挖、机械开挖和爆破开挖。
手工开挖适用于较小的隧道和特殊地质条件;机械开挖采用挖掘机等机械设备,适用于较平坦的地质条件;爆破开挖适用于较硬的地质条件,但需要严格的爆破操作和安全措施。
2. 支护方法隧道开挖后,为了确保隧道的稳定性和安全性,需要进行支护工程。
常见的支护方法包括预应力锚索支护、喷射混凝土支护和拱形钢支撑等。
预应力锚索支护是通过设置钢筋锚杆并预应力锚索来增加岩体内部的内聚力;喷射混凝土支护是将混凝土喷射至隧道围岩表面形成一层厚度很薄的混凝土壳体;拱形钢支撑则是通过设置钢制拱形支撑结构来增加隧道的承载能力。
3. 排水方法隧道的排水是隧道施工中不可忽视的一环。
隧道内部往往存在地下水或渗水问题,如果不进行有效排水,会影响施工人员的安全和施工工艺的实施。
常见的排水方法包括水平井泵法、蓄水池排水法和排水隧道法等。
水平井泵法是通过设置水平井并使用泵抽水来降低隧道水位;蓄水池排水法是通过建立蓄水池将水引流至周围地表水系统;排水隧道法则是在隧道底部开挖一条排水隧道,并设置泵站将水排出。
4. 施工材料和设备运输方法隧道施工过程中需要大量的施工材料和设备,如混凝土、钢筋、砂石等。
这些材料和设备的运输是施工的重要环节。
常见的运输方法包括斜坡道运输、轨道运输和管道运输。
斜坡道运输是通过建设斜坡道将材料和设备从地面运至隧道工作面;轨道运输是在隧道工。
隧道施工工法隧道施工是指为了修建或修复隧道而采取的一系列工程措施和方法。
隧道施工工法的选择和实施对于隧道的质量和安全性具有重要影响。
本文将介绍一些常用的隧道施工工法。
1. 顶进法顶进法是一种常用的隧道施工工法,适用于比较软弱的地质条件。
它的特点是从隧道洞口开始,通过推进机械逐渐向前推进,同时进行支护和排水。
顶进法施工速度快,适用于隧道长度较长的情况。
2. 开挖法开挖法是一种常见的隧道施工工法,适用于岩石地质条件较好的情况。
它的特点是通过爆破或机械开挖将隧道的土壤或岩石逐渐挖掘出来,然后进行支护和排水。
开挖法施工周期较长,但适用于隧道断面较大的情况。
3. 盾构法盾构法是一种适用于软土地质条件的隧道施工工法。
它的特点是使用盾构机在地下逐渐推进,同时进行土壤的挖掘和支护。
盾构法施工速度较快,适用于隧道长度较长且通过城市等人口密集区域的情况。
4. 冻结法冻结法是一种适用于水下隧道施工的工法。
它的特点是通过在隧道周围注入冷却剂,使土壤或岩石冻结成为固体,然后进行开挖和支护。
冻结法施工周期较长,但可以有效地控制水位和地下水渗漏。
5. 预制法预制法是一种适用于隧道施工的工法,它的特点是将隧道的构件在工厂中预先制造好,然后运输到现场进行组装。
预制法施工周期较短,适用于工期紧张和施工空间有限的情况。
6. 全断面法全断面法是一种适用于大型隧道施工的工法。
它的特点是一次性开挖整个隧道断面,然后进行支护和排水。
全断面法施工周期较长,但可以保证隧道的整体稳定性和安全性。
7. 钻孔爆破法钻孔爆破法是一种适用于岩石地质条件的隧道施工工法。
它的特点是通过在岩石中钻孔并注入炸药,然后进行爆破,将岩石炸碎并清理出来,最后进行支护和排水。
钻孔爆破法施工周期较短,但对施工环境要求较高。
隧道施工工法的选择应根据具体的地质条件、隧道长度和工期等因素进行综合考虑。
在施工过程中,还应注意施工安全和环境保护,确保隧道的质量和安全性。
同时,隧道施工工法的不断创新和发展也将为隧道工程的施工提供更多的选择和可能性。
隧道施工方法隧道施工方法一、概述隧道施工是指通过钻掘、爆破、挖掘等方式,在地下或者水下开凿出通道的过程。
其目的是为了满足交通、运输、排水、电力、通信等基础设施建设的需要。
本文将详细介绍隧道施工的方法和相关注意事项。
二、地质勘察在隧道施工之前,地质勘察是必不可少的一项工作,用于了解隧道所处地质情况,以及可能遇到的地质问题。
地质勘察包括岩土工程勘察、水文地质勘察等内容。
2.1 岩土工程勘察岩土工程勘察是对隧道所经过的岩土层进行详细的勘察和分析。
勘察内容包括岩土层的性质、岩土层的厚度、坚固性、稳定性等。
2.2 水文地质勘察水文地质勘察旨在了解隧道周围地下水流动情况及水文地质条件,以及可能遇到的地下水渗流问题。
勘察内容包括地下水埋深、水位变动、水压、渗透率等。
三、隧道施工方法根据隧道所处地质条件和隧道用途的不同,可以有不同的施工方法。
3.1 开挖法开挖法是指通过直接开挖地下土层来形成隧道的方法。
常用的开挖法有顶进法、底进法、侧进法等。
开挖法适合于地质条件较好的地区,能够快速、高效地完成隧道的建设。
3.2 掘进法掘进法是指通过使用掘进机进行隧道的开挖和支护工作的方法。
掘进法适合于地质条件较差、隧道长度较长的情况。
常用的掘进法有盾构法、钻爆法等。
3.3 其他方法除了开挖法和掘进法之外,还有一些特殊的隧道施工方法,如冻土法、注浆法、巷道法等。
这些方法通常是为了解决特殊地质条件或者遇到的难点而采用的。
四、施工注意事项在隧道施工过程中,需要注意以下几个方面:4.1 安全防护隧道施工作为一项高危工程,安全是首要考虑的问题。
施工团队需要建立健全的安全管理制度,并采取必要的安全防护措施,保障施工人员的安全。
4.2 施工进度控制隧道施工通常需要按照施工进度计划进行,需要合理安排施工工序,控制施工进度,确保施工按时完成。
4.3 质量控制隧道施工需要符合相应的施工标准和质量要求。
需要建立健全的质量管理体系,严格按照像关规定进行质量控制,确保隧道工程的质量。
第六章隧道施工方法1、掌握新奥法理论;2、掌握辅助施工措施;3、掌握不良地质隧道的施工方法;施工方法:(1)矿山法(传统矿山法&新奥法NTAM)(2)明挖法(3)盖挖法(4)盾构法(5)掘进机法TBM(6)沉埋法ITM1、新奥法施工它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段;以喷锚支护为主要支护手段,通过监测控制围岩的变形,充分发挥围岩的自承能力的施工方法。
核心内容:充分保护、利用围岩的承载能力。
施工要点:控制爆破、锚喷支护和施工监测。
实施方法:设计、施工和检测三位一体的动态模式施工程序施工准备——制定施工方案——开挖——初期支护——量测监控——是否稳定——yes——防水隔离层——内层衬砌原则“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。
少扰动:扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。
早喷锚:控制围岩的变形。
紧封闭:采用喷锚支护,减少围岩暴露时间;适时对围岩施作封闭形支护。
基本要求围岩是隧道结构体系中的主要承载单元;为了充分发挥围岩的承载能力,应允许围岩有适当变形;隧道的几何形状:避免应力集中;采用复合衬砌;为了改善支护结构的受力性能,施工中应尽快闭合,而成为封闭结构;在各施工阶段应进行现场量测监视;防水措施:外层衬砌;两层衬砌间。
开挖方法全断面开挖、台阶开挖、分步开挖1全断面法——全断面一次开挖法按照设计轮廓一次爆破成形,然后修建衬砌的施工方法。
适用条件⑴Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ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(不应小于1km)。
机械化施工的关键-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…施工特点(1)工序少,管理方便;(2)工作空间大,便于大型机械化施工;(3)进度快~大型机械、爆破效果好;(4)对围岩扰动少~爆破1次;(5)要求地质条件较好。
注意问题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;问题:当前方的地质条件变差时怎么办?各种施工机械设备务求配套,以充分发挥机械设备的效率;加强各项辅助作业,尤其加强施工通风,保证工作面有足够新鲜空气。
2台阶法--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。
分为长台阶法;短台阶法;超短台阶法选择台阶长度的条件(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。
台阶法施工注意事项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;采用单侧落底或双侧交错落底,避免上部初期支护两侧同时悬空;开挖后要及时喷砼,暴露时间愈长愈不安全;量测要及时,当位移速度加快时,应立即采取措施。
施工工序(1) 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。
(2) 短台阶法台阶缩短:(1~1.5)B≤ L<5B;特点:支护闭合时间加快,围岩稳定性增加;台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。
适用于:Ⅳ、Ⅴ级围岩。
问题:台阶缩短对施工进度有何不利?答:上台阶存碴面积减小,往下台阶推碴次数增多。
解决办法:增加平行作业的时间,有利于加快进度。
如:皮带运输机;过渡坡道;钢结构跳板(仰拱先做);石碴坡道(仰拱后做)采用短台阶法时应注意下列问题:①初期支护的全断面闭合应在距开挖面30m以内,或距开挖上半断面开始的30天内完成。
②初期支护变形、下沉显著时,要提前闭合;③要研究在保证施工机械正常工作的前提下台阶的最小长度。
⑶超短台阶法---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,交替作业。
适用于:软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩),膨胀性围岩和土质围岩,要求及早闭合断面超短台阶法施工时应注意以下问题:在软弱围岩中施工时,应特别注意开挖工作面的稳定性,必要时可采用辅助施工措施,如向围岩中注浆或打入超前水平小钢管,对开挖面进行预加固或预支护。
3)分部开挖法---大断面隧道,软弱破碎地层。
台阶分布开挖法(环形开挖留核心土法);单侧壁导坑法;(导坑要闭合,增加材料用量)双侧壁导坑法;其他施工方法:中洞法;中隔墙法;交叉中隔墙法。
Q1双侧导坑的开挖是对开还是错开?为什么?答:应错开挖,避免在同一断面上同时开挖的总跨度过大。
一侧导坑引起的围岩应力重分布不影响另外一侧导坑为原则。
Q2. 双侧导坑尺寸如何确定?答:应满足施工要求,但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3;断面接近椭圆形。
传统矿山法有:全断面法;台阶法;上下导坑先拱后墙法,等传统矿山法与新奥法比较2、辅助施工措施:对地层进行预支护或预加固。
预支护:预留核心土;超前锚杆;管棚,等。
预加固:地层注浆;地表锚喷加固。
预支护兼预加固:超前小导管注浆超前锚杆:形成超前于工作面的围岩加固棚适用于:土砂质地层、膨胀性地层、裂隙发育的岩体以及断层破碎带管棚特点:管径粗,应与钢拱架一起使用。
优点:在所有预支护措施中,管棚支护能力最强。
缺点:施工技术较复杂,造价较高。
超前小注浆导管特点:预支护+预加固,支护效果强于超前锚杆适用于:软弱破碎地层。
步骤:喷砼封闭开挖面;钻孔;插入小导管;导管注浆。
预注浆加固地层超前小导管注浆;超前长导管注浆;浅埋隧道段的地表注浆;由平行导坑内向正洞所在区域钻孔注浆,而采用得最多的仍是超前小导管注浆地表锚喷预加固目的:稳定边仰坡。
适用于:覆盖层薄的洞口地段或高大边仰坡的洞口地段。
类型:洞边仰坡喷锚、网喷锚3)不良地质隧道的施工方法特殊地质地段:膨胀土、软弱黄土、溶洞、断层、流沙、岩爆,瓦斯地层等。
施工注意:制订针对性强的施工方案。
施工总原则:先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检查、稳步前进。
充分考虑采用预支护、预加固措施。
1膨胀土围岩的特性特点:⑴明显的塑性流变特性,开挖后塑性变形大。
⑵初期围岩变形大,且变形发展速度快。
⑶膨胀压力将使得围岩压力显著增加。
膨胀土围岩对隧道施工的危害:1围岩裂缝;2隧道下沉;3围岩鼓出(包括底鼓)、坍塌;4衬砌变形和破坏。
隧道在膨胀土围岩中的施工要点1加强观查与量测2合理选择施工方法:3短台阶或超短台阶法4单侧壁导坑法5环形开挖留核心土法6眼镜工法等隧道在膨胀土围岩中的基本施工原则施工基本原则:应尽量减少对围岩的扰动和防止水的浸湿。
注意两点:①尽量不用爆破,而是采用风镐、液压镐等开挖机械②尽可能缩短围岩暴露时间,及时支护膨胀土隧道的支护结构初期支护:网、锚、喷联合支护 or 喷射钢纤维混凝土(取消钢筋网) 辅助施工措施:超前锚杆 or 超前小导管注浆or 管棚、钢支撑等。
衬砌:必须设仰拱。
曲边墙。
2黄土黄土节理1在隧道开挖时,土体顺着节理张松或剪断。
2隧道顶部极易产生“塌顶”;3侧壁普遍出现掉土。
黄土冲沟地段隧道沿黄土冲沟或塬边(四边陡、顶上平的黄土高地)地段穿过,且覆盖较薄或偏压较大时,容易发生较大的坍塌或滑坡现象黄土溶洞隧道若在其上方,则有基础下沉的危害;隧道若在其下方,常有发生冒顶的危险;隧道若在其邻侧,则有可能承受偏压。
水对黄土隧道施工的影响黄土在干燥时很坚固,承压力也较高,施工可顺利进行。
当土受水浸湿后则呈不同程度的湿陷性,会突然发生下沉现象,极容易造成隧道坍塌。
黄土隧道的施工方法施工原则:“短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”。
开挖方法:短、超短台阶法、环形开挖留核心法。
3溶洞溶洞对隧道施工的影响1溶洞岩质破碎,容易发生坍塌;2溶洞位于隧道底部,充填物松软且深,使隧道基底难于处理;3溶洞涌泥危及施工。
处理溶洞的方法:“引、堵、越、绕”四种引注意:遇到暗河或溶洞有水流时,宜排不宜堵。
方法:暗管、涵管或小桥等堵对象:已停止发育、跨径较小,无水的溶洞。
方法:混凝土、浆砌或干砌片石回填封闭越现象1:隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞。
方法:加深该侧的边墙基础。
现象2:隧道底部遇有较大溶洞并有流水。
方法:在隧底以下砌筑圬工承重墙,跨越而过,承重墙内套设涵管引排溶洞水。
现象3:隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞,加深边墙基础困难。
方法:在边墙部位或隧底以下筑拱跨过绕若溶洞处理耗时,可采用迂回导坑绕过溶洞,继续隧道前方的施工,同时处理溶洞。
溶洞地段施工的注意事项1多作物探超前预报,如地质雷达。
2穿过溶洞时,细查溶洞顶部,及时处理危石。
3严格控制爆破药量,减少对围岩的扰动。
4岩爆防治措施⑴强化围岩出发点:给围岩一定的径向约束,使围岩的应力状态从平面转向三维。
方法:锚喷加固、网锚喷联合、钢支撑网喷联合、注浆等。
⑵弱化围岩方法:往岩层中注水:可改变岩石的物理力学性质,降低岩石的脆性和储存能量的能力。
解除围岩中的高地应力:预裂爆破、排孔法、切缝法等。
可消减围岩中的能量。
施工注意事项⑴超前地质预报:平导超前、地质雷达等。
⑵爆破方法:尽量采用能预先释放地应力的方法,如预裂爆破、切缝法等。
⑶缩短爆破进尺:要尽快闭合支护5高地温热源;火山热的热源or放射性元素裂变热的热源施工注意事项及措施事项1:洞内温度应满足相关规定,不要超过30℃。
措施:主要措施为通风和洒水。
事项2:防止高温地段的二衬开裂。
措施:(1) 宜采用高炉矿碴水泥(分离粉碎型水泥)。
(2) 用防水板和无纺布,将二衬与喷层隔离,可使二衬的收缩不受约束。
(3) 在防水板和二衬之间设置隔热材料,有助于隔断围岩热量。
(4) 适当缩短衬砌混凝土的浇筑长度。
6瓦斯隧道防止瓦斯事故的措施1应尽快闭合衬砌,故以全断面法或台阶法为优。
2加强通风是防止瓦斯爆炸最有效的措施。
3洞内瓦斯浓度必须控制在允许值。
4当通风难以稀释到安全标准时,可使用超前周边全封闭预注浆。
5必须采用防爆设备施工,如防爆电器设备、防瓦斯爆破器材等。