隧道力学第7讲（中南大学施成华）ppt课件.ppt

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1、中南大学土木工程学院隧道工程系主讲教师：施成华隧道力学第7讲隧道辅助施工措施的力学分析本讲主要内容：1、常用辅助施工措施2、管棚作用的力学分析3、锁脚钢管的力学分析一、隧道常用辅助施工措施在软弱围岩隧道施工过程中，需要采取辅助施工方法对开挖面前方围岩进行预加固、控制围岩变形，防止围岩坍塌、以保证施工安全。1)控制先行位移的措施——超前支护;2)控制隧道掌子面挤出位移的措施——掌子面补强;3)控制隧道拱脚下沉的措施——脚部补强，4)控制隧道掌子面后方变形的措施——加强初支及二衬。第7讲辅助施工措施的力学分析—常用辅助施工措施土木工程学院隧道工程系施成华

2、一、隧道常用辅助施工措施1）超前支护第7讲辅助施工措施的力学分析—常用辅助施工措施(1)超前锚杆(2)超前小导管(3)水平旋喷注浆(4)压入式短钢管(5)预衬砌法(6)超前管棚法土木工程学院隧道工程系施成华一、隧道常用辅助施工措施2）掌子面补强支护第7讲辅助施工措施的力学分析—常用辅助施工措施(1)弧形开挖、留核心土(2)掌子面喷混凝土(3)短掌子面锚杆(4)长掌子面锚杆土木工程学院隧道工程系施成华一、隧道常用辅助施工措施3）脚部补强第7讲辅助施工措施的力学分析—常用辅助施工措施（1）补强锚杆（2）补强锚管（3）脚部注浆（4）水平喷射注浆（5）临时仰拱

3、（6）基脚混凝土（7）水平锚管土木工程学院隧道工程系施成华一、隧道常用辅助施工措施4）初支及二衬补强第7讲辅助施工措施的力学分析—常用辅助施工措施(1)高强度喷射混凝土(2)高承载力锚杆(3)高承载力钢支撑(4)加厚初支(5)高强度二衬混凝土土木工程学院隧道工程系施成华(3)按钢管直径分类①小管棚：钢管直径小于129mm的管棚；②中管棚：钢管直径在129～299mm之间的管棚；③大管棚：钢管直径大于300mm的管棚。(4)按注浆分类①注浆管棚a.先管后注法b.先注后管法②不注浆管棚：钢管打设完毕后，不向围岩进行注浆，仅用水泥砂浆将填充钢管，有时为了增大

4、钢管的强度和刚度，在钢管内设置钢筋笼后填塞水泥砂浆。第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚1.管棚的类型二、管棚土木工程学院隧道工程系施成华(5)按钢管之间连接方式分类①搭接管棚：钢管之间采用各类公母接头连接成②非搭接管棚：打设管棚时钢管之间未采用任何搭接方式(6)按施工方法分类①钻孔法：是目前最常用的方法②夯管法：采用夯击技术直接将钢管夯入地层，一般适用于软塑地层；③顶管法：压入式、螺旋钻进式、水平钻进式、泥浆加压式在我国地下工程施工中，除了在管幕顶推施工中通常采用大管棚外，应用最广泛的是小管棚和中管棚，钢管直径多在200mm以下，其中以φ108mm的钢

5、管应用最多。近年来也出现了部分双层管棚以及大直径管棚第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚1.管棚的类型土木工程学院隧道工程系施成华(1)作为在既有公路、铁路下修建隧道的防护第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚2.管棚的主要用途土木工程学院隧道工程系施成华(2)作为在地面或地下重要建筑物下方修建隧道的防护第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚2.管棚的主要用途土木工程学院隧道工程系施成华(3)作为隧道洞口段的辅助施工方法(4)作为大断面隧道的辅助施工方法第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚2.管棚的主要用途土木工程学院隧道工程系施成华(5)作为穿过河底、海底、断层

6、破碎带、塌方地段、软塑地层等困难地段的辅助施工方法第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚2.管棚的主要用途(6)代替施工便梁或挡土插板作为其它施工的辅助方法。土木工程学院隧道工程系施成华(1)作用于管棚上的载荷1）己开挖管棚上方和开挖面前方松弛范围的围岩压力2）围岩对管棚的弹性抗力、3）隧道上部的车辆荷载及其他荷载4）附加荷载：灌浆压力、温度变化或混凝土收缩引起的温度应力和收缩应力、施工荷载等。上述这些荷载中围岩压力为地下结构设计计算的控制因素，包括竖向压力和水平压力。第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚3.管棚的力学特征土木工程学院隧道工程系施成华(2)管

7、棚中的钢管起着双重作用：一是起注浆管的作用，管棚注浆可以使钢管周围围岩裂隙充满浆液，提高围岩的稳定性和整体性，在围岩中形成加固圈，同时注浆具有隔水作用，减少了地下水的渗透；二是起支护结构的作用，钢管内部填充水泥砂浆形成刚度较大的钢管混凝土，其承受着临空面上部荷载，减少了围岩向隧道净空的径向位移量。管棚下部围岩不直接承受上部全部荷载，仅受到加固圈变形引起的形变压力，大大减小了掌子面围岩所承受的压力，有效保护掌子面稳定。第7讲辅助施工措施的力学分析—管棚3.管棚的力学特征土木工程学院隧道工程系施成华(3)管棚预支护体系能够有效地从空间、时间上调整隧道开挖引

8、起的应力分布，保持隧道掌子面稳定和抑制地面沉陷，长管棚从超前支护和永久支护两方面出发，改善围岩