隧道支护施工课件.ppt
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- 隧道 支护 施工 课件
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1、第二节第二节 隧道支护施工隧道支护施工Support technology 地下工程支护地下工程支护从支护时间分:从支护时间分:初期支护、一次初期支护、一次支护或临时支护支护或临时支护二次衬砌、永久二次衬砌、永久支护支护被动式支护被动式支护:木棚支架、钢筋混凝土支架、金属:木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等 。从支护效果分:从支护效果分:积极支护积极支护:锚喷支护、锚网支护、锚梁支护、锚:锚喷支护、锚网支护、锚梁支护、锚索支护、锚注支护索支护、锚注支护 。 施工的基本原则: “少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。一、初期
2、支护 初期支护应紧跟开挖及时施作,并应及早封闭成环。软弱围岩隧道、级围岩初期支护封闭位置距离掌子面不得大于35m。 隧道开挖过程中应严格管理施工用水,避免浸泡初期支护拱(墙)脚土体。 初期支护仰拱施工应快挖、快支、快速封闭。非爆破开挖和爆破开挖仰拱初期支护应分别于8h和12h内完成开挖、架设拱架、喷射混凝土封闭作业。 双线、级围岩隧道台阶法施工时,应设置锁脚锚杆(管)、横向临时支撑或临时仰拱等控制拱(墙)脚位移的措施。双线级围岩隧道采用台阶法施工时应设置横向临时支撑或临时仰拱,临时支撑采用型钢,纵向每2榀设1处。( 1)定义 :喷射混凝土支护是将一定配比的混凝土,用压 缩空气以较高速度喷射到洞
3、室岩面上,形成混 凝土支护层的一种支护形式。 (一)、方式(一)、方式1.喷射混凝土支护喷射混凝土支护(shotcrete support) 充填粘结作用充填粘结作用 高速喷射的混凝土充填到围岩的节理、裂隙及凹凸不平的岩石中,把围岩粘结成一个整体,大大提高了围岩的整体性和强度。 封闭作用封闭作用 当隧道围岩壁面喷上一层混凝土后,完全隔绝了空气、水与围岩的接触,有效地防止了风化、潮解引起的围岩破坏和强度降低。结构作用结构作用 靠喷射混凝土与围岩之间的粘结力及其自身的抗剪力,形成一个共同受力的承载结构。且喷射混凝土层将锚杆、钢筋网和围岩粘结在一起,构成一个共同作用的整体结构,从而提高了支护结构的整
4、体承载能力。(2). 喷射混凝土作用原理喷射混凝土作用原理 水泥 基本要求是:凝结快,保水性好,早期强度增长快,收缩较少。 应优先选用普通硅酸盐水泥。水泥标号一般不得低于32.5。 砂子 中砂或粗砂,一般用细砂(易干缩、粉尘大) 细度模数:应大于2.5 含水率:57为宜 含泥量:不得大于3 (3).喷射混凝土材料喷射混凝土材料 石子(又叫瓜子片) 坚硬耐久的卵石或碎石。 最大粒径:20mm。为减少回弹量,大于15mm粒径 的颗粒控制在20以下。 石子的含泥量不得大于1。 水 不应含有害杂质,不得使用污水及pH2S (围岩中节理间距 ) 式中 B洞室跨度,m; n围岩稳定性系数,稳定性较好0.9
5、;中等稳定1.0;稳定性较差1.1;不稳定1.2; 锚杆直径d 主要依锚杆的类型和锚固力而定,常用锚杆直径为16mm24mm。 )101.1(BnL(3).锚杆支护技术参数锚杆支护技术参数 按悬吊理论计算锚杆长度 L=KHL1L2 K安全系数,一般取2;H软弱岩层厚度(或冒落拱高度),m;L1锚杆锚入稳定岩层的深度,一般取0.250.23m;L2锚杆外露长度,一般取0.1m。 锚杆间距D(取下列两式中的最小值) D0.5L; D3 S(围岩裂隙间距 ) 一般为0.81.0m,最大不超过1.5m。 布置方式:方形、梅花形布置 锚杆方向:原则上应尽可能与层面垂直布置,或使其与岩面形成较大的角度;对
6、于倾斜的成层岩层,锚杆应与层面斜交布置,以便充分发挥锚杆的作用。 (4).锚杆施工锚杆安装允许偏差应符合下列规定锚杆孔的孔径应符合设计要求。锚杆孔的深度应大于锚杆长度的10cm。锚杆孔距允许偏差为+15cm。锚杆插入长度不得小于设计长度的95,且应位于孔的中心。砂浆锚杆的灌注砂浆饱满度应大于80。锚杆与喷锚支护: 设置锚杆(还可以张挂金属网)再加喷混凝土。(三)(三)钢拱架(格栅拱架、型钢拱架)钢拱架(格栅拱架、型钢拱架) 适用:自稳时间短的、级围岩级围岩 钢拱架可用钢拱架可用型钢型钢或或格栅钢架格栅钢架制作。型钢多制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作
7、。型钢拱架重量大,消耗钢材多,在公路、铁路拱架重量大,消耗钢材多,在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成,受力性能较好,安钢架由钢筋焊接而成,受力性能较好,安装方便,并能和喷射混凝土结合较好,节装方便,并能和喷射混凝土结合较好,节省钢材,优点较多。省钢材,优点较多。 钢拱架:钢材品种、规格、间距,间距允许偏差100mm。衬砌类型衬砌类型级级级加强级加强级级级加强级加强钢架类型高15022格栅高15025格栅I20a型钢I20a型钢纵距(m)1.01.00.80
8、.6 钢拱架可用钢拱架可用型钢型钢或或格栅钢架格栅钢架制作。型钢多制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大,消耗钢材多,在公路、铁路拱架重量大,消耗钢材多,在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成,受力性能较好,安钢架由钢筋焊接而成,受力性能较好,安装方便,并能和喷射混凝土结合较好,节装方便,并能和喷射混凝土结合较好,节省钢材,优点较多。省钢材,优点较多。 图2-83 格栅钢架构造(尺寸单位:mm)a)格栅钢
9、拱架示意图;b)接头示意图;c)格栅钢架断面;d)工字钢钢架;e)钢管钢架;f)钢管钢架可塑接头 钢架安装应符合下列要求 钢架安装不得侵入二次衬砌断面,相邻钢架及各节钢架间的连接应符合设计要求。 钢架应在初喷混凝土后及时架设。 钢架安装前应清除虚渣及杂物。 安装时各节钢架连接板间应螺栓连接牢固、密贴,沿钢架外缘2m应用钢锲或混凝土预制块与初喷混凝土楔紧。 钢架应与锁脚锚杆焊接牢固,钢架之间应设纵向连接。 钢架背后的间隙应用喷射混凝土充填密实,应先喷射钢架与壁面之间的混凝土,后喷射钢架之间的混凝土。除可缩性钢架的可缩节点部位外,钢架应全部被喷射混凝土覆盖。 采用分部开挖施工时,钢架拱脚应施作锁脚
10、锚杆,下半开挖后钢架应及时落底。 仰拱底设有钢架时,应一次全幅安装并喷射混凝土覆盖,及早闭合成环。(二 )钢筋网 钢筋网的安装位置应符合设计要求,并与锚杆或其他固定装置联结牢固。 工艺要求:钢筋网应在岩面喷射一层混凝土后再铺挂,底层喷射混凝土的厚度不得小于4cm。之后再支立钢拱架。 设计要求:钢筋网应与锚杆连接牢固,且钢筋网保护层厚度不得小于3cm;喷射中当有脱落的岩块或混凝土被钢筋网架住时,应及时清除后再喷射。 钢筋网的网格间距应符合设计要求,网格尺寸允许偏差为+10;钢筋网搭接长度应为12个网孔,允许偏差为+50。 钢筋网:钢筋品种、规格、网格间距和搭接长度:衬砌类衬砌类型型级级级加强级加
11、强级级级加强级加强级级级加强级加强网格间距(cm)252525252020202020202020钢筋规格666688支护支护结构结构初期支护初期支护(一次支护一次支护)永久支护永久支护(二二次支护,二次支护,二次衬砌次衬砌)一次支护是为了保证施工的安全、加一次支护是为了保证施工的安全、加固岩体和固岩体和阻止围岩的变形阻止围岩的变形二次支护是为了保证隧道使用二次支护是为了保证隧道使用的净空和结构的安全而设置的的净空和结构的安全而设置的永久性衬砌结构永久性衬砌结构 ,承受围岩承受围岩压力压力现浇混凝土衬砌施工的主要工序有:现浇混凝土衬砌施工的主要工序有: 准备工作(材料、灌注前)准备工作(材料、
12、灌注前) 拱架与模板施工拱架与模板施工 混凝土制备与运输混凝土制备与运输 混凝土灌筑混凝土灌筑 混疑土养护与拆模等混疑土养护与拆模等 二、二、 现浇现浇(模筑)(模筑)混凝土衬砌施工混凝土衬砌施工 1.准备工作准备工作 清理场地,中线和水平测量,放线定位,架清理场地,中线和水平测量,放线定位,架设衬砌模板支架或架立拱架,衬砌材料、机具准设衬砌模板支架或架立拱架,衬砌材料、机具准备等。备等。 2.拱架与模板施工拱架与模板施工 拱架间距:拱架间距:一般可取一般可取1m,最大不应超过,最大不应超过1.5m。 拱架材料:拱架材料:宜采用金属或其它新型模板结构,宜采用金属或其它新型模板结构, 装拆方便、
13、表面光滑、接缝严密、装拆方便、表面光滑、接缝严密、 有足够的刚度和稳定性。有足够的刚度和稳定性。 现浇混凝土衬砌施工:现浇混凝土衬砌施工: 模板形式:模板形式:衬砌模板台车或移动式整体模架衬砌模板台车或移动式整体模架 普通钢模板或钢木混合模板(中、小长度隧道)普通钢模板或钢木混合模板(中、小长度隧道) 拱架形式:拱架形式:一般多采用钢拱架,用废旧钢轨制成。一般多采用钢拱架,用废旧钢轨制成。 拱架模板架设拱架模板架设: 位置准确,连接牢固,严防走动;位置准确,连接牢固,严防走动; 用前应先在样台上试拼装;用前应先在样台上试拼装; 拱架外缘与围岩之间加支撑顶紧;拱架外缘与围岩之间加支撑顶紧; 预留
14、沉落量;预留沉落量; 挡头板应按衬砌断面制作,与岩壁间隙应嵌堵紧密;挡头板应按衬砌断面制作,与岩壁间隙应嵌堵紧密; 拱架应在垂直于隧道中线方向架设。拱架应在垂直于隧道中线方向架设。现浇混凝土衬砌施工现浇混凝土衬砌施工: 立墙架时应做好以下工作:立墙架时应做好以下工作: 立墙架时,应对墙基标高进行检查;立墙架时,应对墙基标高进行检查; 衬砌施工时,其中线,标高、断面尺寸和净空衬砌施工时,其中线,标高、断面尺寸和净空大小均须符合隧道设计要求;大小均须符合隧道设计要求; 模筑衬砌的模板放样时,允许将设计的衬砌轮模筑衬砌的模板放样时,允许将设计的衬砌轮廓线扩大廓线扩大50mm,确保衬砌不侵入隧道建筑限
15、界;,确保衬砌不侵入隧道建筑限界; 衬砌的施工缝应与设计的沉降缝、伸缩缝结合衬砌的施工缝应与设计的沉降缝、伸缩缝结合布置,在有地下水的隧道中,所有施工缝、沉降布置,在有地下水的隧道中,所有施工缝、沉降缝和伸缩缝均应进行防水处理。缝和伸缩缝均应进行防水处理。现浇混凝土衬砌施工:现浇混凝土衬砌施工:3. 混凝土制备与运送混凝土制备与运送 混凝土的配合比应满足设计要求。特别要重视掌混凝土的配合比应满足设计要求。特别要重视掌握加水量,控制水灰比和坍落度等。握加水量,控制水灰比和坍落度等。 边墙处混凝土坍落度为边墙处混凝土坍落度为lcm4cm;在拱圈及其;在拱圈及其他不便施工处为他不便施工处为2cm5c
16、m。 混凝土拌和后,应尽快浇筑。混凝土的运送时间混凝土拌和后,应尽快浇筑。混凝土的运送时间一般不得超过一般不得超过45min。 已达到初凝的剩余混凝土,不得重新搅拌使用。已达到初凝的剩余混凝土,不得重新搅拌使用。现浇混凝土衬砌施工:现浇混凝土衬砌施工: 4.浇筑工艺要求浇筑工艺要求应分节段浇筑,节长在松软地层一般不超过应分节段浇筑,节长在松软地层一般不超过6m;每节段拱或边墙应连续灌注,以免产生施工缝。每节段拱或边墙应连续灌注,以免产生施工缝。 浇筑边墙混凝土浇筑边墙混凝土。浇筑前,必须将基底石渣、污物和基。浇筑前,必须将基底石渣、污物和基坑内积水排除干净,墙基松软时,应做加固处理;边墙扩坑内
17、积水排除干净,墙基松软时,应做加固处理;边墙扩大基础的扩大部分及仰拱的拱座,应结合边墙施工一次完大基础的扩大部分及仰拱的拱座,应结合边墙施工一次完成;边墙混凝土应对称浇筑,以避免对拱圈产生不良影响。成;边墙混凝土应对称浇筑,以避免对拱圈产生不良影响。 拱圈混凝土衬砌拱圈混凝土衬砌。拱圈浇筑顺序应从两侧拱脚向拱顶对。拱圈浇筑顺序应从两侧拱脚向拱顶对称进行;分段施工的拱圈合拢宜选在围岩较好处;先拱后称进行;分段施工的拱圈合拢宜选在围岩较好处;先拱后墙法施工的拱圈,混凝土浇筑前应将拱脚支承面找平。钢墙法施工的拱圈,混凝土浇筑前应将拱脚支承面找平。钢筋混凝土衬砌先做拱圈时,应在拱脚下预留钢筋接头,使筋
18、混凝土衬砌先做拱圈时,应在拱脚下预留钢筋接头,使拱墙连成整体;拱圈浇筑时,应使混凝土充满所有角落,拱墙连成整体;拱圈浇筑时,应使混凝土充满所有角落,并应充分进行捣固密实。并应充分进行捣固密实。现浇混凝土衬砌施工:现浇混凝土衬砌施工: 拱圆封顶拱圆封顶。封顶应随拱圈的浇筑及时进行。墙顶封口。封顶应随拱圈的浇筑及时进行。墙顶封口应留应留7l0cm,在完成边墙灌筑,在完成边墙灌筑24h后进行,封口前必后进行,封口前必须将拱脚的浮渣清除干净,封顶、封口的混凝土均应适须将拱脚的浮渣清除干净,封顶、封口的混凝土均应适当降低水灰比,并捣固密实,不得漏水。当降低水灰比,并捣固密实,不得漏水。 仰拱施工仰拱施工
19、。应结合拱圈和边墙施工抓紧进行,使结构。应结合拱圈和边墙施工抓紧进行,使结构尽快封闭;仰拱浇筑前应清除积水、杂物、虚渣;应使尽快封闭;仰拱浇筑前应清除积水、杂物、虚渣;应使用拱架模扳浇筑仰拱混凝土。用拱架模扳浇筑仰拱混凝土。 拱墙背后回填拱墙背后回填。拱墙背后的空隙必须回填密实,边墙。拱墙背后的空隙必须回填密实,边墙基底以上基底以上lm范围内的超挖,宜用与边墙相同标号混凝土范围内的超挖,宜用与边墙相同标号混凝土同时浇筑;超挖大于规定时,宜用片石混凝土或同时浇筑;超挖大于规定时,宜用片石混凝土或10号砂号砂浆砌片石回填,不得用渣体随意回填,严禁片石侵入衬浆砌片石回填,不得用渣体随意回填,严禁片石
20、侵入衬砌断面(或仰拱断面)。砌断面(或仰拱断面)。现浇混凝土衬砌施工:现浇混凝土衬砌施工:5. 衬砌混凝土养护与拆模衬砌混凝土养护与拆模衬砌混凝土灌筑后衬砌混凝土灌筑后l012h应开始洒水养护,以应开始洒水养护,以保持混凝土良好的硬化条件。保持混凝土良好的硬化条件。养护时间应根据衬砌施工地段的气温、空气相对养护时间应根据衬砌施工地段的气温、空气相对湿度和使用的水泥品种确定,使用硅酸盐水泥湿度和使用的水泥品种确定,使用硅酸盐水泥时,养护时间一般为时,养护时间一般为714d。寒冷地区应做好衬砌混凝土的防寒保温工作。寒冷地区应做好衬砌混凝土的防寒保温工作。现浇混凝土衬砌施工:现浇混凝土衬砌施工:拱架
21、、边墙支架和模板的拆除时间,应满足下列拱架、边墙支架和模板的拆除时间,应满足下列要求:要求: 不承受荷载的拱、墙、混凝土强度达到不承受荷载的拱、墙、混凝土强度达到5.0MPa,或拆模时混凝土表面及棱角不致损,或拆模时混凝土表面及棱角不致损坏,并能承受自重;坏,并能承受自重; 承受较大围岩压力的拱、墙,应当封口或封承受较大围岩压力的拱、墙,应当封口或封顶混凝土达到设计强度顶混凝土达到设计强度100时;时; 受围岩压力较小的拱和墙,一般当封顶或封受围岩压力较小的拱和墙,一般当封顶或封口混凝土达到设计强度的口混凝土达到设计强度的70时;时; 围岩较稳定,地压很小的拱圈,一般封顶混围岩较稳定,地压很小
22、的拱圈,一般封顶混凝土达到设计强度的凝土达到设计强度的40时,可以拆模。时,可以拆模。现浇混凝土衬砌施工:现浇混凝土衬砌施工:三、监控量测三、监控量测 - -据现场监测数据指导施工据现场监测数据指导施工 由于锚喷支护理论目前还不成熟,故需依靠现场监控量由于锚喷支护理论目前还不成熟,故需依靠现场监控量测来掌握围岩动态、修正设计,指导施工和支护效果作出正测来掌握围岩动态、修正设计,指导施工和支护效果作出正确地评价。确地评价。 隧道内目测观察隧道内目测观察 隧道目测观察的目的隧道目测观察的目的 预测开挖面前方的地质条件预测开挖面前方的地质条件 为判断围岩稳定性提供地质依据为判断围岩稳定性提供地质依据
23、 根据喷层表面状态及锚杆工作状态分析支护结构可靠度根据喷层表面状态及锚杆工作状态分析支护结构可靠度 隧道目测观察的主要内容隧道目测观察的主要内容 了解开挖工作面的工程地质,包括地质种类及分布状态,岩了解开挖工作面的工程地质,包括地质种类及分布状态,岩石颜色、成分、结构等,节理状况,断层特征等石颜色、成分、结构等,节理状况,断层特征等 水文地质条件:地下水类型,涌水量大小,涌水位置,涌水水文地质条件:地下水类型,涌水量大小,涌水位置,涌水压力,水的化学成分等压力,水的化学成分等 绘制开挖工作面的素描剖面图绘制开挖工作面的素描剖面图 开挖支护后的观察:初期支护的裂缝状况,锚杆端头情况,开挖支护后的
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