浅谈隧道施工方法
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浅谈隧道零开挖进洞施工技术摘要:为了减少隧道施工过程中洞口开挖对山体周边环境的污染和生态破坏,结合学习发达国家隧道工程施工的成功经验,经过多年施工实践的不断完善,前置式洞门施工技术得以广泛的开发应用,不仅解决了环境保护问题,实现了山体洞口的“零开挖”,还使隧道工程施工技术不断创新发展。
文中结隧道建设项目具体的施工经验,探讨研究洞门前置施工技术在隧道工程施工过程实现隧道洞口山体零开挖的技术优势和方法特点。
关键词:隧道;进洞;零开挖1、隧道零开挖进洞施工技术的产生随着经济的快速发展,高铁铁路、普通铁路、高速公路、国道、省道和各级地方道路形成的交通网络迅速开工建设,我国由于山区较多,许多铁路、公路建设项目都需要打通山体,开掘隧道,在施工过程中,由于施工技术和方式的影响,无论是机械掘进还是短距离爆破都会产生大量的扬尘、废弃的土石,对隧道洞口山体周围的植被造成严重的污染和破坏,影响了人与环境的和谐共存以及可持续发展,因此,广大工程技术人员,结合国外先进的施工经验和我国具体的项目建设、环境保护的实际需求,利用前置式洞门施工技术,实现了项目建设施工与环境保护的和谐统一,创新了山体洞口零开挖施工模式,零开挖进洞施工技术的诞生使隧道工程施工建设的环境保护水平大大提高。
2、隧道零开挖进洞施工技术应用和发展为了实现项目建设与生态文明建设的有机统一,铁路建设和公路建设施工企业的工程技术人员,多年来一直致力于隧道洞口“零开挖”施工技术的探索,目的就是为了减少施工造成的山体隧道洞口地表环境的污染发生,但是,实际施工中由于施工方式和施工技术的不科学,设想的“零开挖”却开挖的更多,造成的污染和植被破坏的面积更大,而且在增加相应的辅助工程施工过程中,又增加了投资,提高了工程造价,使许多施工风险难以规避,预想的“零开挖”施工效果没有达到。
在施工实践中,工程技术人员结合施工实践,一边总结教训,一边学习国外发达国家成功的施工经验,结合施工实践,成功地掌握了前置式洞门隧道施工“零开挖”技术,实现了洞口仰坡和边坡挖掘高度的最大化降低,确保了山体的稳定,山体洞口的自然景观和植被状况免遭破坏。
浅谈隧道施工技术王文成(鄢陵县公路管理局,刘建成河南鄢陵461200)工程技术瞌要】本文对雠道的洞口工程、洞身、围岩监控量测、围岩监控量测、路-面设施筹施磁术作了详细的阐述,以供有关隧道施工人员参考。
口搠】隧道;洞口;图岩;二次村砌;施工1洞口工程施工-1.1洞口开挖隧道施工便道修至洞口附近后,近洞口侧60M范围内及两洞口中间地带,用装载机辅以挖掘机整平压实,修建供风、供水、供电设施,并用作材料存放场地和机械停放场:地。
洞口及明洞在开挖过程自上而下分层开挖。
施工机械以挖掘机为主,遇地层坚硬石质人工打眼松动爆破,运输采用15t太脱拉自卸车。
12.边坡防护洞口开挖后的边仰坡面按设计整修平整,及时按设计进行防护,以防冈化雨水渗透而坍塌或滑坡。
.13洞门修筑本隧道洞门修筑在进洞施工前完成,并完成明洞回填工作,作好洞口范围的排水工作,以确保洞口稳固、安全。
2洞身施工Z1开挖方法Z1.1洞身采用上弧导预留核心法施工,详见上弧导预留核心法施工示意图1)施工方法。
上部弧导坑及边墙导坑以人工风镐或隧道挖装机开挖为主,辅以弱爆破,开挖后及时采取支护措施。
上弧导出渣由隧道挖装机扒至下半断面后,装入自卸车运走,上断面扒渣用人工配合,核心土开挖采用控制爆破,核,渊千挖后立即施作仰拱,衬砌采用全断面液压衬砌台车,砼输送车配砼输送泵灌注。
2)施工注意事项。
a导坑开挖需进行爆破时,必须经工程师同意,反复检查支护安全可靠后,方可进行弱爆破。
b左、右边墙导坑必须交错施工,不得两边同时开挖。
边墙围岩较差时分两层开挖。
Q上部弧导坑比下断面开挖超前5—7m,两工序可平行作业。
ct核心土必须在初期支护封闭成环后再开挖,开挖时采用控制爆破措施以免损坏初期支护。
e施工中认真进行围岩量测工作,根据对围岩变化的观测及量测数据,考虑高速支护参数。
2.12深埋II类围岩段和车行横洞采用正台阶开挖法施工上台阶开挖采用凿岩棚钻眼,塑料导爆管非电起爆系统、毫秒徼差有序起爆,预留光爆层爆破。
浅谈隧道工程矿山法施工技术及注意事项一、矿山法施工的原则矿山法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。
1.1“少扰动”是指开挖后及时施作临时构件支撑,使围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间,这与新奥法施工的要求是一致的。
采用钢支撑,可以增大一次开挖断面跨度,减少分部次数,从而减少对围岩的扰动次数。
1.2“早支撑”是指开挖后及时施作临时构件支撑,使围岩不致因变形松弛过度而产生坍塌失稳,并承受围岩松弛变形产生的压力,即早期松弛荷载。
定期检查支撑的工作状况,若发现变形严重或出现损坏征兆,应及时增设支撑予以加强。
作用在临时支撑上的早期松弛荷载大小可比照设计永久衬砌的计算围岩压力大小来确定。
临时支撑的结构设计亦采用类似于永久衬砌的设计方法,即结构力学方法。
1.3“慎撤换”是指拆除临时支撑,以永久性模筑混凝土取代,衬砌时要慎重,即要防止撤换过程中围岩坍塌失稳。
每次撤换的范围、顺序和时间要视围岩稳定性及支撑的受力状况而定。
若预计到不能拆除,则应在确定开挖断面大小及选择支撑材料时就予以研究解决。
使用钢支撑作为临时支撑,则可以避免拆除支撑的麻烦和危险。
1.4“快衬砌”是指拆除临时支撑后要及时修筑永久性混凝土衬砌,并使之尽早承载参与工作。
若采用的是钢支撑又不比拆除,或无临时支撑时,亦应尽早施作永久性混凝土衬砌。
二、隧道工程矿山法施工方法分析本文主要对先拱后墙法、漏斗棚架法、正反台阶法、全断面法、蘑菇形法、侧壁导坑先墙后拱法进行施工方法分析。
2.1先拱后墙法:主要是指在施工过程中,先对拱顶进行砌筑施工,后对边墙进行砌筑施工的方法。
首先开挖中间底部,然后开挖拱顶,并进行砌筑支撑工作,顺着拱顶往下再向边墙上层部分开挖,接着向边墙中下层进行开挖,并砌筑边墙。
2.2漏斗棚架法:主要是指在施工过程中,先对边墙进行砌筑施工,后对拱顶进行砌筑施工的方法。
首先从隧道中间的底部开始向拱顶处进行开挖,接着从两边边墙的上层断面开始向边墙下层进行开挖,并先将边墙砌筑起来,再顺着边墙往上将拱顶砌筑起来。
隧道钻爆法的施工方法浅谈一、钻爆法施工的基本原则少扰动指在隧道开挖时,需尽量降低对围岩的扰动强度,减少扰动范围、扰动次数和扰动持续时间;早支撑指开挖后应及时对裸露围岩进行支撑,承受围岩松弛产生的压力,从而使围岩不因过度松弛变形而失稳坍塌;慎撤换指用模筑混凝土衬砌取代临时支撑时要小心,否则会使围岩失稳坍塌;快衬砌指拆除临时支撑后及时施加长久性混凝土衬砌,使它早日承载围岩压力。
二、钻爆法施工的基本工序1.开挖隧道施工中,开挖方法是影响围岩稳定的重要因素。
开挖方法的选择是在保护围岩的稳定或减少对围岩的扰动以及尽量提高掘进速度的基础上,选择适当的开挖方法和掘进方式。
2.爆破隧道施工中常用的爆破方法是“掏槽爆破”,主要是在一小范围内钻孔并放入适量的炸药,先炸出一个小型槽口,为后面的爆破提供较多的临空面,然后由槽口扩大至整个设计断面。
由于爆破对岩体的扰动较大,所以此方法适用于围岩稳定性较好的石质岩体隧道。
并且爆破用的炸药要求是安全的、威力适当、性能稳定、产生有毒害气体少,目前硝铵类炸药是最常用的炸药。
(1)隧道钻眼爆破的注意事项爆破时应尽量减小对围岩的扰动和对初期支护的破坏;爆破后的坑道断面形状尺寸须满足规范要求;爆破后的掌子面须平整,掘进进尺应满足设计要求;爆破后的渣石大小适中,被抛范围集中,便于渣石运输;掘进速度要快,少占作业循环时间;尽量减少钻眼工作量和炸药等爆破材料的消耗量;避免破坏周围设备和自然环境。
(2)炮眼的布置①掏槽眼的布置隧道开挖爆破开始时只有一个临空面,为提高爆破效果,先在开挖断面的中央偏下部布置几个掏槽炮眼。
掏槽眼又分为斜眼掏槽和直眼掏槽。
斜眼掏槽与开挖面斜交,可根据岩层的实际情况选择掏槽方式和角度,方便把岩石抛出,所需要的掏槽眼数量也较少,但掏槽眼深度受坑道断面尺寸的影响,不能多台钻机同时使用。
直眼掏槽垂直于开挖面,分为柱状掏槽和螺旋形掏槽。
柱状掏槽充分利用大直径空眼作为临空面和岩石破碎后的膨胀空间,爆破后可形成柱状槽口;螺旋形掏槽以中心眼为空眼,邻近空眼的装药眼与空眼之间距离逐渐加大,其联线呈螺旋形状。
浅谈隧道施工的新奥法、盾构法、浅埋暗挖法盾构法施工是以盾构这种施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。
盾构(shield )是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。
钢筒的前端设置有支撑和开挖土体的装置,钢筒的中段安装有顶进所需的千斤顶;钢筒的尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。
盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装(或现浇)一环衬砌,并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆,以防止隧道及地面下沉。
盾构推进的反力由衬砌环承担。
盾构施工前应先修建一竖井,在竖井内安装盾构,盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。
按盾构断面形状不同可将其分为:圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。
圆形因其抵抗地层中的土压力和水压力较好,衬砌拼装简便,可采用通用构件,易于更换,因而应用较为广泛;按开挖方式不同可将盾构分为:手工挖掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式3种;按盾构前部构造不同可将盾构分为:敞胸式和闭胸式2种;按排除地下水与稳定开挖面的方式不同可将盾构分为:人工井点降水、泥水加压、土压平衡式,局部气压盾构,全气压盾构等。
盾构法的主要优点:除竖井施工外,施工作业均在地下进行,既不影响地面交通,又可减少对附近居民的噪声和振动影响;盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行,施工易于管理,施工人员也比较少;土方量少;穿越河道时不影响航运;施工不受风雨等气候条件的影响;在地质条件差、地下水位高的地方建设埋深较大的隧道,盾构法有较高的技术经济优越性。
新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。
新奥法(NATM)是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。
采用该方法修建地下隧道时,对地面干扰小,工程投资也相对较小,已经积累了比较成熟的施工经验,工程质量也可以得到较好的保证。
浅谈隧洞钻爆开挖施工方法发布时间:2023-03-07T09:11:09.871Z 来源:《中国建设信息化》2022年10月20期作者:米拉古丽·布尔列斯[导读] 隧道是现代水利、铁路、公路等工程的组成部分米拉古丽·布尔列斯身份证号:6543211993041**** 邮编:836000 摘要:隧道是现代水利、铁路、公路等工程的组成部分。
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目前隧道开挖方法分为开挖爆破开挖。
当今的工程技术虽然很先进,也很聪明,但全断面公路开挖严格要求岩石硬度和开挖直径,一次性投入很大,机械运输组装困难,中小型隧道开挖费用仍然太高。
但钻爆法施工简单灵活,施工工艺成熟,造价低廉,仍是我国隧道开挖的主要方法。
关键词:隧洞钻爆;开挖施工;方法分析引言目前,我国水资源的区域差距在一定程度上制约了部分地区的整体经济文化发展。
因此,考虑到部分地区的实际需要,从水资源平衡的角度来看,中国逐步扩大了跨越流域的一系列远程监测工作。
这种趋势对地下隧道施工技术要求较高。
地下隧道开挖过程中,部分支管段和部分围岩隧道段需采用传统的钻井爆破方法施工,施工效果与后续二次衬砌混凝土浇筑质量直接相关。
因此,迫切需要加强钻井爆破技术在隧道开挖中的应用,确保爆破效果和外观质量。
1、钻爆施工技术的发展分析目前,钻孔爆破方法已广泛应用于隧道开挖。
在实际应用中,该技术是隧道尚未开挖的地区的爆破孔,在此基础上用炸药填充该孔,为爆破作业设置合理的指导方针。
同时,岩石爆炸并运走,得到隧道的原型。
根据大规模施工实践,钻孔爆破方法主要是手工多臂的,由于实际施工中隧道的不同断面,多臂钻孔可分为单个作业或两个联合作业。
60年代以来,为了进一步克服隧道施工中的技术问题,中国隧道爆破方法研究投入了大量资源,不断创新优化具体爆破方法,促进技术的逐步成熟。
例如,虽然传统的湿法浸出方法可以用来平衡社会经济效益,但在隧道的实际建设过程中必然会产生大量的粉尘,对建筑工人的身体健康和生命安全构成威胁。
浅谈隧道施工方法
张秀更
贵州桥梁建设集团有限责任公司
摘要:随着我国经济的快速发展,其中对交通、水利、市政等基础设施建设的需求不断增加。
在这些基础设施中,隧道占有很大的比重。
近年大批客运专线的建设,大大推动了占铁路相当比重的隧道施工技术的发展。
本文现将隧道施工方法进行以下的阐述,仅供参考。
关键词:隧道,施工方法
1.关于新奥法施工的原则
1)隧道的整个支护体系中,起主要作用的是围岩本身,即视岩体是隧道的主要承载单元,它与各种内部加固或外部支撑结构形成统一的整体结构体系;
2)隧道开挖时,应尽量减轻对隧道围岩的扰动或尽可能不破坏围岩的强度,即尽可能维持原来的三维应力状态,这就有必要对开挖工作面及时施工做防护层,封闭围岩的节理和裂隙以防止围岩的松动和坍塌;
3)允许围岩有一定的变形,以利安全地发挥围岩的全部强度,使之在隧道周围形成承载环,但这种变形应受到严格的控制,以免过度变形导致围岩承载能力的降低和丧失或导致地表产生过大的沉陷;
4)衬砌支护结构的施工一般分成两个步骤完成。
洞室开挖后迅速施作初期支护,抑制岩体的早期变形,待围岩稳定后,再进行二次衬砌,如果外层衬砌很充分,并证实围岩变形趋于稳定,则内衬可视为附加
的安全储备;
5)初期支护应尽量做成柔性的,以便与围岩紧密接触、共同变形和共同承载。
因此,初期支护大多采用喷射混凝土、锚杆和钢筋网的联合支护形式。
这种衬砌在力学上被视为易变形的壳体结构,只能承受较小的弯曲应力,以承受剪切应力为主;
6)隧道的几何形状必须满足在静力学上作为圆筒结构的计算条件,因此,要尽可能使结构圆顺,不产生凸出的拐脚,以避免产生应力集中现象。
同时,尽可能使结构闭合,以形成承载环;
7)在施工过程中,对隧道周边进行位移量测是必不可少的一个重要环节,以此作为合理选择支护结构形式与尺寸和指导施工的依据;
8)对外层衬砌围岩体的渗水要通过足够的排堵措施予以解决。
2.隧道开挖方法
2.1隧道基本开挖方法
隧道主要施工方法包括全断面法、台阶法、分部开挖法、中隔墙法等。
全断面开挖主要适用于围岩较好的隧道,必须具备大型施工机械,且隧道长度不能太短,否则不经济。
全断面法的优点是工序少,相互干扰少,便于组织施工和管理;工作空间大,便于大型机械化施工;开挖一次成型,对围岩的扰动小,有利于围岩的稳定,施工进度快。
但全断面法应注意摸清开挖面前方的地质情况,准备好应急措施,以确保安全。
台阶法包括长台阶法、短台阶法和超短台阶法。
长台阶法一次开挖断面较全断面法小,有利于开挖面的稳定;短台阶法能缩短支护结
构闭合的时间,改善初期支护的受力条件,有利于控制隧道变形收敛速度和变形值,可以用于隧道稳定性较差的围岩,但上下台阶施工干扰大,不能全部平行作业;超短台阶法适用于软弱围岩中的开挖施工,不能平行作业。
分部开挖法有三种变化方案:环形开挖留核心土法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。
中隔墙法施工时,由于中壁墙的成环作用,并且在初期支护成型之后才拆除,因此可以有效地控制围岩的变形;但是由于中壁墙具有一定的刚性,使中壁墙两端的围岩和初期支护产生很大的应力集中和拉应力,出现局部破坏。
2.2大断面隧道的施工方法
大断面隧道的施工主要应解决两大问题:掌子面的稳定与合理化施工(安全而快速的施工)。
除基本施工方法外,辅助工法的选用是解决上述两个问题必不可少的手段。
辅助工法作为基本施工方法的重要补充,在隧道洞口地段、软弱围岩地段的应用是必不可少的。
从目前的施工实践情况来看,辅助工法大体分为两类,即超前支护和一般的辅助工作。
其中,在大跨隧道施工中,超前支护是研究的重点。
按构造形式、超前支护长度分,超前支护可分为:
1)超前加固:如插板、注浆锚杆、超前锚杆等,超前长度一般在5m 以下。
2)管棚:是在恶劣条件下能安全开挖、防治地表下沉、防护地下及地上结构物的有效施工方法,其主要适用于软弱、硬质、砂砾地层或
软岩、破碎地层带。
管棚的布置、管间距及施工区间主要决定于地表及地质条件、施工精度等。
另外,插入的钢管周围及内部,也可以压注水泥浆、砂浆,使钢管与围岩密贴并强化管棚的效果。
3)预衬砌:如预切槽法等,超前长度一般小于5m。
4)注浆法:如围岩化学注浆等,其超前长度可达几十米。
实际应用时,要根据工程情况和地质条件决定注浆范围、注浆压力及浆液配合比。
同时,要特别做好拱顶、拱脚及隧道底部的注浆质量。
通过该法,可加固、改善周围的地层,大大提高地层的自稳能力。
按作用效果分,超前支护又可分为:
1)梁效果超前支护结构,可视为一个隧道纵向的梁结构而发挥刚性梁的效果。
2)壳效果超前支护结构,即在掌子面前形成一个具有一定厚度和刚度的壳体支护结构,以确保掌子面及其周边围岩的稳定。
3)改良效果的超前支护结构,其作用在于改善隧道周边围岩的物性指标,如注浆法等。
3.大断面隧道开挖方案优选
1)隧道的开挖分部数目及其形式应与围岩性质、地应力场分布、施工工艺及其支护形式相适应。
分部数过多、分部形态不合理、支护参数设计不当等都可能发生应力集中过大或拉伸破坏。
2)全断面开挖最大主应力发生在拱脚,最大主应力值相对较小,隧道周围围岩均受压应力,应力分布与未考虑开挖时应力分布相当,受开挖影响小;位移以竖向位移为主;围岩塑性区主要发生在边墙和仰
拱位置,塑性区总面积小;衬砌内力分布较为均匀,未出现大的应力集中;锚杆在拱脚附近受力较大,单根锚杆受力呈里小外大,在拱顶及附近锚杆受力较小且全长分布均匀。
3)双侧壁法施工时,在左右开挖空间上方均会出现一个松动的压力拱,并随着施工进展在其上方形成更大的一个压力拱,在中间岩柱未同顶板分离前承受很大的压应力,但是一旦开挖,应力便迅速降低,从而隧道空间上方形成一个稳定的压力拱。
边墙衬砌受较大轴力、弯矩和剪力作用,拱部较小。
开挖成洞最大主应力发生在拱脚,但应力集中在四种方法中最小;位移以竖向位移为主;围岩塑性区主要发生在拱腰和仰拱两侧位置,塑性区总面积较小;锚杆最大轴力发生在拱腰位置,单根锚杆受力在拱脚及拱腰位置呈里小外大,拱部锚杆受力全长分布均匀,在拱脚附近锚杆轴力甚小。
4)台阶法开挖最大主应力发生在上下台阶分界处,应力集中严重,在该处容易发生塑性破坏;位移以竖向位移为主,收敛值与全断面开挖法相当;围岩塑性区主要发生在拱顶两侧,塑性区总面积较大;衬砌受力较均匀,最大值均发生在上下台阶分界处;锚杆最大轴力很大,发生在上下台阶分界处,单根锚杆受力在拱脚位置呈里小外大,在拱顶及附近锚杆受力全长分布均匀,在上下台阶分界处附近锚杆受力呈中间大两头小分布。
5)中隔墙法施工时能够有效地降低隧道竖向位移,但是中壁墙两端附近的衬砌会承受过大内力而产生破坏。
锚杆最大轴力发生在拱脚水平点附近,单根锚杆受力在拱脚位置呈里小外大,在拱腰处全长分
布均匀,在拱顶及附近锚杆受力较小。
6)隧道开挖期间,双侧壁法施工过程中围岩具有主应力值低、位移小,支护结构受力大,能有效约束围岩等特点(局部地方可能会产生应力集中),具有显著优点。
通过定量比较分析,双侧壁法开挖是单拱四车道大断面公路隧道较为经济合理的施工方法。
参考文献:
[1]吴荣樵.隧洞的各种施工方法和新奥法[J].隧道译丛.
[2]覃仁辉.隧道工程[M].重庆大学出版社,2001.
浅谈隧道施工方法
作者:张秀更
作者单位:贵州桥梁建设集团有限责任公司
刊名:
城市建设理论研究(电子版)
英文刊名:ChengShi Jianshe LiLun Yan Jiu
年,卷(期):2012(12)
本文链接:/Periodical_csjsllyj2012123416.aspx。