地下工程施工之山岭隧道施工

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1、第四章地下工程的施工同济大学地下系谢雄耀副教授xiexiongyao@tongji.edu.cn岩石地区隧道施工§1洞室开挖方法及选择§2新奥法施工§3洞室钻爆掘进方式§4初期支护施工§5洞口及不良地质条件下隧道施工§6工程实例中国隧道：数量最多、最复杂、发展最快的国家山区包括高原、丘陵占占70%；截至2004年底，我国已建成公路隧道2495座，总长1246km。山区高速公路隧道的发展趋势单洞跨度变大：单车道、双车道、三车道甚至四车道。形式多样化：分离式隧道、小净距隧道（双洞中夹岩柱宽度一般小于隧道开挖断面的宽度的1.5倍）、连拱隧道洞口强调与自然和谐：浅埋隧道、偏压隧道、大跨异

2、棚隧道地质复杂化：高地应力隧道、软岩隧道、黄土隧道、高寒隧道大跨异型棚洞结构设计§1洞室开挖方法及选择开挖方法应考虑围岩条件与支护衬砌施工相协调。常用的开挖方法有：全断面法、台阶法、台阶分部法、导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法1.1全断面法全断面法适用于Ⅵ~Ⅳ类围岩，该法可采用深孔爆破，其深度可取3~3.5m.台阶法适用于Ⅳ~Ⅱ类软岩或节理发育的围岩，当顶部围岩破碎时，施工支护需紧跟时可适当延长台阶长度，减少施工干扰。台阶法适用于Ⅲ~Ⅱ类围岩或一般土质围岩地段，一般环形进尺不应过长，以0.5~1.0m为宜.导坑法适用于Ⅲ~Ⅱ类围岩,下导坑适用于探查开挖面前方地下水情况,上导坑适

3、用于洞口段辅助开挖.开挖方法宜采用短台阶法或分部开挖法（留核心法），初期支护应紧跟开挖面试作。围岩开挖后暴露时间过长，围岩周壁风化至内部，围岩体松弛加快，进而发生坍方。因此，宜采用复合式衬砌；必要时可采用超前锚杆、管棚支撑加固围岩。台阶法采用先拱后墙施工要点拱圈混凝土达70%的强度后方可进行下部开挖。控制下部炸药用量，避免拱圈因爆破而受损。边墙部分围岩开挖采取“挖马口”方式适当加厚拱脚处衬砌，呈大拱脚状。拱脚悬空后需加强临时支撑，如施作锁脚锚杆。1.5单侧壁导坑法（中壁墙法）单侧壁导坑法适用于围岩较差、跨度大、埋层浅、地表沉降需要控制的场合。中壁墙的拆除，必须待围岩完全稳定后方可

4、进行。§2新奥法施工2.1新奥法修建隧道的基本概念2.2新奥法支护变形监测2.3新奥法施工要点在开挖洞室时，应及时锚喷作为临时支护，称其为第一次衬砌，或初衬。凝结后即连续地对支护喷层的变形进行监测，在临时支护的基础上逐步增加支护措施把喷层加厚，或加设钢拱架。待变形基本稳定后，再加做模注混凝土“二次”衬砌。而“二次”衬砌基本上是不承载或承载很小的，主要是为了隧道结构物的安全，耐久、防水和饰面用的。2.1新奥法修建隧道的基本概念2.1新奥法修建隧道的基本概念新奥法施工时应掌握的三个基本点：1）围岩是隧道稳定的基本部分；2）支护、衬砌要薄而具有柔性并与围岩密贴；当需要增加支护衬砌强度时

5、，宜采用锚杆，钢筋网，以至钢支撑等加固；而不宜大幅度增加喷层或衬砌厚度。3）施工中应根据量测数据选择最合宜的支护措施和支护时间。2.2新奥法支护变形监测采用复合式衬砌的隧道必须将现场监控量测列入施工组织设计。新奥法支护变形量测主要有：隧道周边位移的量测；围岩内松弛范围的量测；支护与围岩接触应力的量测；支护衬砌内力的量测。2.2新奥法支护变形监测二次衬砌的施作应在满足下列要求时进行：1）、各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定。2）、已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%~90%3）、周边位移速率小于0.1~0.2mm/d,或拱顶下沉速率小于0.07~0.15mm/d.2.

6、2新奥法支护变形监测2.3新奥法施工要点施工顺序:开挖----第一次柔性衬砌----施工量测-----防水层-----第二次衬砌施工特点:1)、支护为联合型复合衬砌，支护作业分两步：坑道开挖后迅速修筑早期柔性支护，用以控制岩体初期变形，经量测确定围岩充分稳定后，修筑防水层及第二次衬砌。2）、以施工量测信息控制施工程序，并根据量测信息，修改支护体系设计。§3洞室钻爆掘进方式开挖是隧道施工中较关键的基本作业，造价约占20-40%,包括：钻眼、装药、爆破等几项工作内容。分为两类：1、只有一个工作面的导坑开挖；2、有多个自由面的扩大开挖。掏槽：在只有一个临空面的条件下，首先开挖出一个槽口

7、，作为其余部分新的临空面，提高爆破效果，先开这个槽口就称为掏槽。掏槽种类：角锥掏槽；楔形掏槽；单向掏槽；直线形掏槽。§3洞室钻爆掘进方式炸药用量与炮眼数目炸药用量与岩性、炸药威力、断面大小、临空面多少、炮眼直径、炮眼深度等有关。一般经验取值：掏槽炮眼4-8个，辅助炮眼6-10个，周边炮眼60-100cm.起爆顺序：1）掏槽眼2）辅助眼3）周边眼§3洞室钻爆掘进方式光面爆破：利用岩石抗劈能力低，用缩小周边眼间距，严格控制周边眼方向，限制装药量，正确掌握起爆顺序，使爆破面沿周边眼劈裂