浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术.ppt
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1、浅埋暗挖法修建隧道关键施浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术工技术1 1、浅埋暗挖法的定义、浅埋暗挖法的定义o浅埋暗挖法是依据新奥法(浅埋暗挖法是依据新奥法(New Austrian New Austrian Tunnelling MethodTunnelling Method)的基本原理,在施工中采用)的基本原理,在施工中采用多种辅助施工措施加固围岩,充分调动围岩的自承多种辅助施工措施加固围岩,充分调动围岩的自承能力,隧道开挖后及时支护、封闭成环,使其与围能力,隧道开挖后及时支护、封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系,有效地抑制围岩过岩共同作用形成联合支护体系,有效地抑制围岩过大变形的一种
2、综合配套施工技术,适用于第四系无大变形的一种综合配套施工技术,适用于第四系无水土质或软弱无胶结的砂、卵石等地层修建覆跨比水土质或软弱无胶结的砂、卵石等地层修建覆跨比大于大于0.50.5的隧道;对于较高地下水位的类似地层,的隧道;对于较高地下水位的类似地层,采取灌浆堵水或降水等措施后仍能适用。采用浅埋采取灌浆堵水或降水等措施后仍能适用。采用浅埋暗挖法修建的隧道多采用复合式衬砌暗挖法修建的隧道多采用复合式衬砌。2.2.浅埋暗挖法修建隧道的一般规定浅埋暗挖法修建隧道的一般规定o2.12.1采用浅埋暗挖法修建隧道时,应认真贯彻采用浅埋暗挖法修建隧道时,应认真贯彻“管管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封
3、闭、勤量超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测测 ”1818字原则。字原则。o2.22.2以喷射混凝土以喷射混凝土+网构钢架网构钢架+钢筋网为初期支护钢筋网为初期支护(即一次衬砌)、二次衬砌为模筑钢筋混凝土,应(即一次衬砌)、二次衬砌为模筑钢筋混凝土,应在两层衬砌之间施作高材料的防水层。在两层衬砌之间施作高材料的防水层。o2.32.3当隧道围岩为当隧道围岩为V V类,由于其自稳能力差,必须采类,由于其自稳能力差,必须采取预注浆加固地层后方可开挖。取预注浆加固地层后方可开挖。o2.4 2.4 隧道开挖应在无水条件下进行。如遇地下水,隧道开挖应在无水条件下进行。如遇地下水,根据工程具体情况选
4、择人工降水或灌浆堵水措施,根据工程具体情况选择人工降水或灌浆堵水措施,创造无水作业条件。创造无水作业条件。o2.5 2.5 隧道开挖应减少对围岩的扰动,保持隧道开挖轮廓隧道开挖应减少对围岩的扰动,保持隧道开挖轮廓圆圆顺顺 。o2.6 2.6 隧道的防水层及二次衬砌应在初期支护变形基本稳隧道的防水层及二次衬砌应在初期支护变形基本稳定的条件下再施作。定的条件下再施作。o2.7 2.7 施工前应根据施工规模施工前应根据施工规模 、工期、围岩情况、现场、工期、围岩情况、现场条件编制施工组织设计,其内容包括:施工方法及技术条件编制施工组织设计,其内容包括:施工方法及技术措施、施工部署及质量、安全、环境措
5、施等。措施、施工部署及质量、安全、环境措施等。o2.8 2.8 开工前必须进行质量、安全及施工工艺的培训工作,开工前必须进行质量、安全及施工工艺的培训工作,建立各工序工艺卡片。建立各工序工艺卡片。o2.9 2.9 施工期间必须加强施工管理,确保个工序衔接,不施工期间必须加强施工管理,确保个工序衔接,不间断地施工。间断地施工。o2.102.10监控量测工作应纳入隧道施工作业循环之中,作为监控量测工作应纳入隧道施工作业循环之中,作为工序循环的一个组成部分。工序循环的一个组成部分。3.3.浅埋暗挖法修建隧道施工程序浅埋暗挖法修建隧道施工程序施工准备施工准备实施性施工组织设计实施性施工组织设计地层预加
6、固及施工辅助措施地层预加固及施工辅助措施开挖开挖 初期支护初期支护 现场监控量测现场监控量测 是是否否符符合合控制标准控制标准防水层防水层二次衬砌混凝土结构二次衬砌混凝土结构结束结束是是(修改施工方案)(修改施工方案)(加强初期支护施工辅助措施)(加强初期支护施工辅助措施)(改变开挖步骤,程序)(改变开挖步骤,程序)(修改支护参数)(修改支护参数)否否4.4.施工辅助措施施工辅助措施4.1 4.1 在软弱地层中,对隧道开在软弱地层中,对隧道开挖工作进行加固处理,可采挖工作进行加固处理,可采取下列辅助措施:取下列辅助措施:4.1.1 4.1.1 喷射混凝土封闭开挖工作面;喷射混凝土封闭开挖工作面
7、;4.1.2 4.1.2 超前注浆小导管支护;超前注浆小导管支护;4.1.3 4.1.3 管棚钢架超前支护;管棚钢架超前支护;4.1.4 4.1.4 设置临时仰拱或临时支护;设置临时仰拱或临时支护;4.1.5 4.1.5 地表注浆加固;地表注浆加固;4.1.6 4.1.6 小导管周边注浆及围岩深孔注小导管周边注浆及围岩深孔注浆;浆;4.1.7 4.1.7 其他措施。其他措施。4.2 4.2 采用喷射混凝土封闭工作面时,应采用早采用喷射混凝土封闭工作面时,应采用早强喷射混凝土,其厚度宜为强喷射混凝土,其厚度宜为5 510cm10cm。4.3 4.3 超前注浆小导管超前注浆小导管 4.3.1 4.
8、3.1 小导管要和网架配合使用,从钢架格小导管要和网架配合使用,从钢架格栅腹部穿过。栅腹部穿过。4.3.2 4.3.2 用用32403240钢管制作,在砂卵石地层钢管制作,在砂卵石地层采用采用3232(外径)无缝钢管,其他地层可采用(外径)无缝钢管,其他地层可采用4040(外径)无缝钢管。管长:隧道网构网架(外径)无缝钢管。管长:隧道网构网架间距为间距为75cm75cm,每开挖,每开挖2 2个循环注浆一次,管长为个循环注浆一次,管长为3m3m;隧道网构钢架间为;隧道网构钢架间为50cm50cm,每开挖,每开挖2 2个循环注个循环注浆一次,长为浆一次,长为2.25m2.25m。4.3.3 4.3
9、.3 小导管沿隧道拱部布设,环向间距应小导管沿隧道拱部布设,环向间距应不小于不小于30cm30cm,外扦角,外扦角(仰角仰角)在在5 51010小导管制作要求:小导管制作要求:先把钢管解成需要长度,在先把钢管解成需要长度,在钢管一端做成钢管一端做成30 cm30 cm长圆锥状,长圆锥状,在另一端在另一端10 cm10 cm处焊接处焊接66钢筋钢筋箍。距钢筋箍一端箍。距钢筋箍一端75cm75cm处开孔,处开孔,剩余部分每隔剩余部分每隔20 cm20 cm梅花布设梅花布设6688的溢水孔。的溢水孔。4.3.4 4.3.4 灌浆材料灌浆材料l对于无水粗砂及砂砾对于无水粗砂及砂砾(卵卵)石地层石地层宜
10、选择单液材料;宜选择单液材料;l对于无水中砂或粉细砂地层宜选对于无水中砂或粉细砂地层宜选择改性水玻璃浆;择改性水玻璃浆;l对于有水的粗砂及砂砾对于有水的粗砂及砂砾(卵卵)石地石地层宜选择水泥层宜选择水泥-水玻璃双液浆;水玻璃双液浆;l对于前期强度要求较高的地层,对于前期强度要求较高的地层,可选择硫铝酸盐水泥浆。可选择硫铝酸盐水泥浆。4.3.5 4.3.5 灌浆参数灌浆参数l灌浆终压:灌浆终压:0.3MPa0.3MPa;l浆液扩散半径:浆液扩散半径:0.25m0.25ml灌速度灌速度30L/min30L/minl灌浆量灌浆量 Q=RQ=R2 Ln Lnl R-R-浆液扩散半径,浆液扩散半径,m
11、m;l L-L-注浆管长(只计花管部分长度),注浆管长(只计花管部分长度),m m;l n-n-地层孔;地层孔;l -地层填充系数,一般取地层填充系数,一般取0.80.8;l -浆液消耗系数,一般取浆液消耗系数,一般取1.11.11.21.24.4 4.4 管棚管棚n4.4.1 4.4.1 管棚用钢管直径为管棚用钢管直径为6060180mm180mm,钢管中心间距宜为管径的,钢管中心间距宜为管径的2 23 3倍。倍。n4.4.2 4.4.2 管棚长度应根据工程具体条管棚长度应根据工程具体条件及地层条件选用,一般不宜小于件及地层条件选用,一般不宜小于10 m10 mn4.4.3 4.4.3 纵向
12、两组管棚的搭接长度应纵向两组管棚的搭接长度应大于大于3 m.3 m.n 4.5 4.5 临时仰拱的设置区段应临时仰拱的设置区段应根据围岩情况及测量数据确定,根据围岩情况及测量数据确定,其做法可采用工字钢或喷射混凝其做法可采用工字钢或喷射混凝土构筑。土构筑。4.6 4.6 在软弱地层中施工时,在软弱地层中施工时,根据围岩情况及测量数据,为确根据围岩情况及测量数据,为确保隧道结构稳定,可选用小导管保隧道结构稳定,可选用小导管周边灌浆或深孔围岩灌浆。周边灌浆或深孔围岩灌浆。5.5.竖井竖井 l城市地铁或市政工程隧道隧道浅埋道路下方,城市地铁或市政工程隧道隧道浅埋道路下方,为此必须在地面向下开挖竖井方
13、能开辟工作面,为此必须在地面向下开挖竖井方能开辟工作面,而城市道路无开挖竖井条件,则必须根据具体而城市道路无开挖竖井条件,则必须根据具体工程所处的条件,在隧道一侧开挖竖井,再从工程所处的条件,在隧道一侧开挖竖井,再从竖井底向隧道方向开挖横通道,由横通道再开竖井底向隧道方向开挖横通道,由横通道再开辟进入主隧道的工作面。竖辟进入主隧道的工作面。竖井井一般采用复合式一般采用复合式衬砌结构,如工程完工后废弃可采用支护结构衬砌结构,如工程完工后废弃可采用支护结构(必要时加作防水层)。竖井由地面而下,初(必要时加作防水层)。竖井由地面而下,初期支护采用逆筑法施工,其工艺流程图如图所期支护采用逆筑法施工,其
14、工艺流程图如图所示:示:施工准备测量放线、定井位安装提升龙门架锁口圈初期支护施工施作锁口圈防水层锁口圈C30模筑砼施工井 身 初 支施作井底集水坑封 底转入横通道施工施工降水超前导管施工注浆,超前加固底层井壁回填注浆5.1 5.1 竖井锁口段开挖竖井锁口段开挖l根据测量所放控制线,定出锁口圈的开挖轮廓根据测量所放控制线,定出锁口圈的开挖轮廓线,井口段可以采用线,井口段可以采用PC-220PC-220反铲挖掘机配合人反铲挖掘机配合人工进行开挖。为保证井口开挖后井壁的稳定和工进行开挖。为保证井口开挖后井壁的稳定和喷锚支护施工的要求,井口分三次开挖成型。喷锚支护施工的要求,井口分三次开挖成型。开挖土
15、方由挖掘机直接装入自卸汽车外弃,同开挖土方由挖掘机直接装入自卸汽车外弃,同时工人对井壁进行修整,以保证竖井断面尺寸时工人对井壁进行修整,以保证竖井断面尺寸符合设计要求。在开挖过程中,严禁超挖,发符合设计要求。在开挖过程中,严禁超挖,发生超挖时,用同等级的砼喷平。在开挖时,及生超挖时,用同等级的砼喷平。在开挖时,及时对该层井壁施作初期支护。地下工程竖井常时对该层井壁施作初期支护。地下工程竖井常用锁口结构见图:用锁口结构见图:5.2 5.2 竖井井深开挖及支护竖井井深开挖及支护 l 开挖采用人工开挖,由上而下逆作施工,渣土由人工开挖采用人工开挖,由上而下逆作施工,渣土由人工装入吊桶,通过电动葫芦提
16、升至地面渣场,竖井每完成一装入吊桶,通过电动葫芦提升至地面渣场,竖井每完成一段开挖,经检查开挖尺寸符合设计要求后,立即进行该段段开挖,经检查开挖尺寸符合设计要求后,立即进行该段的初期支护,为防止竖井壁坍塌,同时控制钢支撑的初期支护,为防止竖井壁坍塌,同时控制钢支撑,便便于于采取小导管超前注浆;与边墙成采取小导管超前注浆;与边墙成4545角,穿过角,穿过钢钢支撑打支撑打3.5 m3.5 m长长4242钢水钢水管,环向间距管,环向间距1.0m1.0m,竖向每两榀支撑,竖向每两榀支撑(间距(间距1.0m1.0m)排设一次;井壁钢格珊在井外预制,井内安)排设一次;井壁钢格珊在井外预制,井内安装,用螺栓
17、将其连接成整体。喷射砼采用湿喷工艺,采取装,用螺栓将其连接成整体。喷射砼采用湿喷工艺,采取分侧分块开挖,一侧喷砼支护后再进行另一侧开挖。施工分侧分块开挖,一侧喷砼支护后再进行另一侧开挖。施工期间在井壁设临时爬梯,供施工人员上下。期间在井壁设临时爬梯,供施工人员上下。5.35.3竖井施工技术措施竖井施工技术措施 5.3.1 5.3.1 井身开挖过程中严格控制纲支撑进井身开挖过程中严格控制纲支撑进尺,及时尺,及时进行进行网喷混凝土支护,达到尽快封闭网喷混凝土支护,达到尽快封闭的目的。的目的。5.3.2 5.3.2 为密实初支与壁后主体的空隙采用为密实初支与壁后主体的空隙采用壁后回填注浆;壁后回填注
18、浆;5.3.3 5.3.3 当井壁上有涌水时,预埋胶管,把当井壁上有涌水时,预埋胶管,把水引入积水吭,抽排出井外,并对涌水点周水引入积水吭,抽排出井外,并对涌水点周围排管注浆堵水。围排管注浆堵水。5.3.4 5.3.4 竖井支护同时预埋梯步预埋件。竖井支护同时预埋梯步预埋件。6.6.横通道施工横通道施工 6.1 6.1 竖井马头门施工竖井马头门施工n 为了避免马头门处的应力集中,为了避免马头门处的应力集中,保证施工安全,采用在竖井挖至横保证施工安全,采用在竖井挖至横通道上半断面时,半断面先行开挖通道上半断面时,半断面先行开挖 8m8m10m10m。如图。如图6.16.1 施工前应在马头门位置处
19、进施工前应在马头门位置处进行换撑措施处置,在割除前先行换撑措施处置,在割除前先在竖井内架设临时支撑,确保在竖井内架设临时支撑,确保马头门处土体稳定,临时支撑马头门处土体稳定,临时支撑在进洞后拆除。在进洞后拆除。排设超前小导管及注浆排设超前小导管及注浆 n洞口处换撑措施措施完毕后,应尽洞口处换撑措施措施完毕后,应尽快在井壁上放出横通道开挖轮廓线快在井壁上放出横通道开挖轮廓线的位置,并标出超前小导管的位置,的位置,并标出超前小导管的位置,为了加大洞口处加固地层的范围,为了加大洞口处加固地层的范围,马头门处第一排小导管长度为马头门处第一排小导管长度为5 m5 m,且尽量与隧道中线保持平行,超前且尽量
20、与隧道中线保持平行,超前注浆加固地层注浆加固地层。分部破除马头门处井壁混凝土,割除钢格栅支撑分部破除马头门处井壁混凝土,割除钢格栅支撑 n注浆完毕后,即破除马头门处上部竖井井壁砼,注浆完毕后,即破除马头门处上部竖井井壁砼,割除该部位钢格栅支撑,架设上部第一榀格栅割除该部位钢格栅支撑,架设上部第一榀格栅架,并将其主筋与周围的竖井壁格栅焊接牢固,架,并将其主筋与周围的竖井壁格栅焊接牢固,并及时喷射砼,按隧道的主体开挖及初期支护并及时喷射砼,按隧道的主体开挖及初期支护的方法将上部向前推进的方法将上部向前推进8m8m10m10m,待竖井施作,待竖井施作到底部并施作井身衬砌后,破除下部竖井井壁到底部并施
21、作井身衬砌后,破除下部竖井井壁砼,割除该部为位的钢格栅支撑,架设下部第砼,割除该部为位的钢格栅支撑,架设下部第一榀格栅拱一榀格栅拱架架 ,同样将起主筋与周围的竖井钢,同样将起主筋与周围的竖井钢格栅焊接牢固,并及时喷射砼。格栅焊接牢固,并及时喷射砼。竖井马头门处的格栅竖井马头门处的格栅一定要架到位,防止侵入一定要架到位,防止侵入竖井净空竖井净空 6.26.2横通道施工横通道施工n 根据竖井用途和横通道根据竖井用途和横通道断面大小的不同,如仅用于断面大小的不同,如仅用于施工,横通道断面能满足施施工,横通道断面能满足施工需要即可;如横通道用作工需要即可;如横通道用作通风道,则断面较大,应按通风道,则
22、断面较大,应按设计要求进一步施工,设计要求进一步施工,7 7地铁区间隧道标准断面正台阶法地铁区间隧道标准断面正台阶法施工施工 7.17.1正台阶法开挖断面分块及台阶长正台阶法开挖断面分块及台阶长度的控制度的控制l一般情况下一般情况下,根据地质情况台阶长根据地质情况台阶长度控制在度控制在5-8m,5-8m,在遇水开挖困难地在遇水开挖困难地段台阶长度适当延长至段台阶长度适当延长至15m15m左右左右,以满足洞内轻型井点降水要求。以满足洞内轻型井点降水要求。7.2 7.2 正台阶法施工流程正台阶法施工流程 下层土方开挖下层土方开挖下层钢架安装下层钢架安装下层边墙喷砼下层边墙喷砼底板开挖底板开挖底板钢
23、架安装底板钢架安装底板模筑砼底板模筑砼开始开始超前支护注浆超前支护注浆超前支护注浆上部弧形开挖上部弧形开挖上部钢架安装上部钢架安装上部拱墙喷砼上部拱墙喷砼上部核心土开挖上部核心土开挖临时横撑安装临时横撑安装下一循环下一循环7.3 7.3 正台阶法施工工序示意正台阶法施工工序示意 第第一一步步:拱拱部部超超前前小小导导管管预预注注浆浆,台台阶阶法法环环形形开开挖挖上上部部土土体体,施施做做上上部部初初衬;衬;第二步:开挖核心第二步:开挖核心土及下部土体,施土及下部土体,施做下部初衬做下部初衬第三步:施做仰第三步:施做仰拱防水层及仰拱拱防水层及仰拱二衬二衬第四步:施工侧墙第四步:施工侧墙拱顶防水层
24、,浇注拱顶防水层,浇注二衬。二衬。7.2施工要点及技术措施:施工要点及技术措施:l7.4.1 7.4.1 采用采用”正台阶法正台阶法”施工施工,开挖循环进尺宜为每开挖循环进尺宜为每榀格栅间距。榀格栅间距。l7.4.2 7.4.2 严格控制隧道开挖的中线和水平严格控制隧道开挖的中线和水平,开挖轮廓要开挖轮廓要圆顺圆顺,防止超挖防止超挖,局部欠挖处人工修凿局部欠挖处人工修凿,但要充分考虑但要充分考虑施工误差及顶留变形。施工误差及顶留变形。l7.4.3 7.4.3 隧道开挖时保留核心土隧道开挖时保留核心土,待拱部初支完成后再待拱部初支完成后再开挖核心部分土体。开挖核心部分土体。l7.4.4 7.4.
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