隧道施工方法ppt课件.ppt
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1、.1第6章 隧道施工方法.2一、隧道施工技术的发展一、隧道施工技术的发展1 1、19491949年以前年以前 基本是人工开挖、手工操作衬砌、机具简单、技术落后的基本是人工开挖、手工操作衬砌、机具简单、技术落后的时期。当时铁路隧道建设既没有固定专业技术队伍,也没有完时期。当时铁路隧道建设既没有固定专业技术队伍,也没有完整的设计、施工规范,设备机具少,方法简单,工人劳动强度整的设计、施工规范,设备机具少,方法简单,工人劳动强度大,效率很低。大,效率很低。 人工打眼人工打眼 木排架支撑木排架支撑.32 2、2020世纪世纪5050年代年代 (1)隧道施工由人力为主转入小型机械施工;)隧道施工由人力为
2、主转入小型机械施工; (2)制定了施工规范;)制定了施工规范; (3)辅助坑道采用斜、竖井和平行导坑,竖井最深达)辅助坑道采用斜、竖井和平行导坑,竖井最深达130m; (4)施工方法以上下导坑先拱后墙法为主;)施工方法以上下导坑先拱后墙法为主; (5)较长隧道试用后翻式装碴机装碴,用电瓶车牵引轨道运)较长隧道试用后翻式装碴机装碴,用电瓶车牵引轨道运输出碴;输出碴; (6)逐步采用水泥砂浆注浆防水。)逐步采用水泥砂浆注浆防水。 干风钻打眼干风钻打眼 湿风钻打眼湿风钻打眼 .4 19571957年年川黔线凉风垭隧道,是我国建国后修建的第一座川黔线凉风垭隧道,是我国建国后修建的第一座最长的隧道,也是
3、首次采用平行导坑施工,也是由人工施工到最长的隧道,也是首次采用平行导坑施工,也是由人工施工到轻型机械化施工的转折点。轻型机械化施工的转折点。 凉风垭隧道(单线,长凉风垭隧道(单线,长4270m4270m) .53、20世纪世纪6070年代年代 (1)推广采用机械设备,以中小型机械施工为主;)推广采用机械设备,以中小型机械施工为主; (2)平面控制测量采用闭合导线法和一条基线的三角网;)平面控制测量采用闭合导线法和一条基线的三角网; (3)施工方法以漏斗棚架先墙后拱法为主,部分采用全断)施工方法以漏斗棚架先墙后拱法为主,部分采用全断面开挖;面开挖; (4)试用光面爆破;)试用光面爆破; (5)对
4、整治岩溶、岩爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步)对整治岩溶、岩爆、坍塌、涌水和瓦斯突出等也逐步积累经验。积累经验。 .6关村坝隧道(单线,长关村坝隧道(单线,长6107m,使线路缩短,使线路缩短10.1km) 1966年年成昆线上的关村坝隧道,长成昆线上的关村坝隧道,长6107m,使线路缩短,使线路缩短了了10.1km,地质为灰岩,采用上下导坑漏斗棚架法施工,组织,地质为灰岩,采用上下导坑漏斗棚架法施工,组织均衡生产,快速施工,创双口月成洞均衡生产,快速施工,创双口月成洞672.71m的最快隧道施工记的最快隧道施工记录。中共中央录。中共中央1965年年3月月9日特发电报祝贺。发生过日特发电报祝贺
5、。发生过7次岩爆。次岩爆。.7长沙隧道(双线,长长沙隧道(双线,长714m714m) 1965年年京广线上的长沙隧道,长京广线上的长沙隧道,长714m714m,埋深,埋深15m15m,是我,是我国国6060年代地质最坏,塌方事故最多,施工方案多次变更,施工年代地质最坏,塌方事故最多,施工方案多次变更,施工时限最长的双线隧道,塌方时限最长的双线隧道,塌方199199次,工期次,工期5 5年半。地质为砂页岩、年半。地质为砂页岩、粘土砂层、砂卵石层、红粘土等,地下水丰富。采用上下导坑粘土砂层、砂卵石层、红粘土等,地下水丰富。采用上下导坑先拱后墙法施工。先拱后墙法施工。 .8 4、20世纪世纪80年代
6、年代 (1)普遍采用新奥法施工;)普遍采用新奥法施工; (2)开挖方法普遍采用全断面、半断面法;)开挖方法普遍采用全断面、半断面法; (3)采用光面深孔爆破、预裂爆破、弱爆破技术减少对围)采用光面深孔爆破、预裂爆破、弱爆破技术减少对围岩的扰动;岩的扰动; (4)喷锚支护技术大发展;)喷锚支护技术大发展; (5)编制铁路隧道新奥法指南;)编制铁路隧道新奥法指南; (6)应用监控量测进行信息化设计和施工;)应用监控量测进行信息化设计和施工; (7)进入大型机械配套时期,引入凿岩台车、装运碴机械、)进入大型机械配套时期,引入凿岩台车、装运碴机械、喷锚及灌浆机械;喷锚及灌浆机械; (8)在软弱围岩施工
7、中由新奥法的发展出现浅埋暗挖法。)在软弱围岩施工中由新奥法的发展出现浅埋暗挖法。 .91987年年京广铁路衡广段复线的大瑶山隧道,双线隧道,长京广铁路衡广段复线的大瑶山隧道,双线隧道,长14.29km。地质为白云质灰岩、泥灰岩及砂岩,断层。地质为白云质灰岩、泥灰岩及砂岩,断层14条,涌水条,涌水量高达量高达51000m3/d。设计、施工均按新奥法原则进行,大断面机。设计、施工均按新奥法原则进行,大断面机械化作业,首次采用复合衬砌。大瑶山隧道的建设,是新奥法械化作业,首次采用复合衬砌。大瑶山隧道的建设,是新奥法原理在中国铁路隧道施工中的成功典范,也是中国铁路隧道建原理在中国铁路隧道施工中的成功典
8、范,也是中国铁路隧道建设新旧方法的转折,是隧道发展史上的里程碑工程。设新旧方法的转折,是隧道发展史上的里程碑工程。 大瑶山隧道(双线,长大瑶山隧道(双线,长14.29km,缩短,缩短11km ) .105、20世纪世纪90年代以来年代以来 (1)制定铁路隧道喷锚构筑法技术规则,形成有中国特色)制定铁路隧道喷锚构筑法技术规则,形成有中国特色的隧道修建新方法;的隧道修建新方法; (2)湿喷混凝土技术、工艺及湿喷机;)湿喷混凝土技术、工艺及湿喷机; (3)自进式锚杆支护技术的发展;)自进式锚杆支护技术的发展; (4)单线铁路长隧道快速施工配套技术与设备;)单线铁路长隧道快速施工配套技术与设备; (5
9、)浅埋暗挖法进一步发展,由台阶法演变为单侧壁导坑)浅埋暗挖法进一步发展,由台阶法演变为单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法法、双侧壁导坑法、中隔壁法(CD法法)、交叉中隔壁法、交叉中隔壁法(CRD法法); (6)采用隧道掘进机()采用隧道掘进机(TBM)施工,标志着我国单线铁路)施工,标志着我国单线铁路长隧道的修建技术,也达到了国际先进水平。长隧道的修建技术,也达到了国际先进水平。 .11秦岭隧道(双洞单线,长秦岭隧道(双洞单线,长18.46km18.46km) 1999年年西安西安安康铁路的秦岭隧道,双洞单线隧道,长安康铁路的秦岭隧道,双洞单线隧道,长18.46km。I线两端采用线两端采用T
10、BM掘进,中间由掘进,中间由II线平导及横洞进入线平导及横洞进入I线正洞采用钻爆法开挖;线正洞采用钻爆法开挖;II线等平导贯通后采用钻爆法扩挖。线等平导贯通后采用钻爆法扩挖。是是我国隧道由钻爆法施工上升到采用敞开式全断面掘进机我国隧道由钻爆法施工上升到采用敞开式全断面掘进机(TBM)(TBM)施工的新台阶。标志着中国铁路隧道机械化施工跨入世界先进施工的新台阶。标志着中国铁路隧道机械化施工跨入世界先进行列,成为中国铁路隧道史的里程碑行列,成为中国铁路隧道史的里程碑。.12二、隧道的施工特点二、隧道的施工特点 (1) (1)隐蔽性大;隐蔽性大; 北京地铁崇文门站北京地铁崇文门站 宜万铁路野山关隧道
11、宜万铁路野山关隧道谨慎规划,严密把关,确保质量。谨慎规划,严密把关,确保质量。.13 (2) (2)作业的循环性强;速度慢,工期长。作业的循环性强;速度慢,工期长。 厦门海底隧道开挖方法厦门海底隧道开挖方法 第第1 1步:开挖步:开挖 第第2 2步:安装钢拱架步:安装钢拱架第第3 3步:喷混凝土步:喷混凝土 第第4 4步:拆除临时支护步:拆除临时支护第第5 5步:二次衬砌步:二次衬砌 .14 (3) (3)作业空间有限;作业空间有限; (4) (4)作业的综合性;作业的综合性; 厦门海底隧道斜井厦门海底隧道斜井 .15 (5) (5)施工是动态的,施工过程的力学动态是变化施工是动态的,施工过程
12、的力学动态是变化的,围岩物理力学性质也是变化的;的,围岩物理力学性质也是变化的; (6)(6)作业环境恶劣;作业环境恶劣; (7)(7)作业的风险性大。作业的风险性大。 北京某明挖车站基坑坍塌北京某明挖车站基坑坍塌 北京某暗挖区间坍塌北京某暗挖区间坍塌 上海地铁四号线楼房坍塌上海地铁四号线楼房坍塌 宜万铁路某隧道涌水宜万铁路某隧道涌水圆粱山隧道突水突泥圆粱山隧道突水突泥某黄土隧道塌方某黄土隧道塌方.161. 1. 隧道施工主要方法隧道施工主要方法 矿山法矿山法 传统矿山法传统矿山法 新奥法新奥法 明挖法明挖法 掘进机法掘进机法 盾构法盾构法 沉管法沉管法 顶进法顶进法 三、三、 隧道施工方法及
13、其选择隧道施工方法及其选择.172. 2.隧道施工方法的分类隧道施工方法的分类盾构法沉管法水底隧道施工方法盾构法浅埋暗挖法盖挖法地下连续墙法明挖法法浅埋及软土隧道施工方掘进机法新奥法传统矿山法钻爆法矿山法山岭隧道施工方法隧道施工方法Shield)()TBM()NATM()(.183. 3.隧道施工方法的选择原则隧道施工方法的选择原则选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归纳为:选择施工方法时需考虑的基本因素大体上可归纳为:1、 施工条件施工条件 2、 围岩条件围岩条件3、 隧道断面积隧道断面积4、 埋深埋深5、 工期工期6、 环境条件环境条件.19“矿山法矿山法”因其最早应用于坑道采矿而得名。
14、它是采用钻眼爆因其最早应用于坑道采矿而得名。它是采用钻眼爆破方式破岩,纵向分段,横向全断面或分部开挖,每一部分破方式破岩,纵向分段,横向全断面或分部开挖,每一部分开挖成形后即对暴露围岩加以适当的支撑或支护,继而提供开挖成形后即对暴露围岩加以适当的支撑或支护,继而提供必要的永久性人工结构以保持隧道长期稳定的施工方法。矿必要的永久性人工结构以保持隧道长期稳定的施工方法。矿山法又因其采用山法又因其采用“钻眼爆破钻眼爆破”方式破岩,故隧道工程中也称方式破岩,故隧道工程中也称之为之为“钻爆法钻爆法”。“传统矿山法传统矿山法” “新奥法新奥法”矿山法.201963年,由奥地利学者L腊布兹维奇教授命名为“新
15、奥地利隧道施工法(New Austria Tunneling Method)”,简称“新奥法(NTAM)”正式出台,它是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段,以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法,理论、量测和经验相结合的一种施工方法。同时又是一系列指导隧道设计和施工的原则。 6.2 6.2 新奥法新奥法一、新奥法(NATM)概述.21新奥法主要采用新奥法主要采用锚杆和喷射混凝土锚杆和喷射混凝土作为维护围岩稳定的初作为维护围岩稳定的初期支护,以帮助围岩获得初步稳定,施作后的锚喷支护即期支护,以帮助围岩获得初步稳定,施作后的锚喷支护即成为永久性承载结构的一部分而不予拆除,然后在此基础成为永久性承载结构的
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