隧道浅埋暗挖施工方法及配套技术简介及几种常用施工方法

内容较多,所以分几次写出来

第一章 浅埋暗挖法概述

隧道浅埋暗挖施工方法及配套技术简介及几种常用施工方法

1、浅埋暗挖法施工原理

浅埋暗挖法的基本原理:采用复合衬砌,初支承担全部基本荷载,二衬作为安全储备,初支、二衬共同承担特殊荷载;采用多种辅助工法,超前支护,改善加固围岩,调动部分围岩自承能力;采用不同开挖方法及时支护封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系;采用信息化设计与施工。

浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程,围岩自承能力很差,为控制地表沉降,初期支护刚度要大、要及时。特征曲线中C点尽量靠近A点,即尽量增大支护的承载,减少围岩的自承载。要做到这点,必须遵守十八字方针(管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测) ,初支必须从上向下施工,初支基本稳定后才能做二衬,且必须从下到上施工。

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2、浅埋地下工程的施工方法

主要包括:明挖法(盖挖法)、盾构法、浅埋暗挖法。

浅埋地下工程施工方法优缺点比较

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浅埋暗挖法与新奥法的区别

新奥法是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力,以喷射砼、锚杆为主的初期支护,使支护与围岩联合受力共同作用,把围岩看作是支护结构的重要组成部分。

浅埋暗挖法又称矿山法,基本不考虑利用围岩的自承能力,采用复合衬砌,初期支护承受全部基本荷载,二衬作为安全储备,共同承担特殊荷载。

浅埋暗挖法理论源于“新奥法”,如以锚喷作为初支手段;尽量减少围岩扰动;初支与围岩密贴;量测信息反馈指导施工等。

3、浅埋暗挖常用施工方法

采用浅埋暗挖法施工时, 依据工程地质、水文情况、工程规模、覆土埋深及工期等因素,常用施工方法有全断面法、台阶法、中隔墙法(CD法)、交叉中隔墙法(CRD法)、双侧壁导坑法(眼睛工法)、洞桩法(PBA法)、中洞法及侧洞法等。

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全断面开挖法

(1)施工顺序

全段面开挖方法操作起来比较简单,主要工序是:使用移动式钻孔台车,首先全断面一次钻孔,并进行装药连线,然后将钻孔台车后退50米以外安全地点再引爆,使一次爆破成形,出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位,开始下一个钻爆作业循环,同时施作初支,铺设防水层,进行二次模筑衬砌。

(2)适用范围

全段面法主要适用Ⅰ~Ⅲ级围岩,当断面在50m2以下,隧道又处于Ⅳ级围岩地层时,为了减少对地层的扰动次数,在进行局部注浆等辅助施工加固地层后,也可采用此法。

(3)优缺点

使用全断面开挖,可以减少对地层的扰动次数,有利于围岩天然承载拱的形成。有较大的作业空间,有利于采用大型配套机械化作业,提高施工速度,且工序少,便于施工组织和管理。但由于开挖面较大,围岩稳定性降低,且每个循环工作量较大。每次深孔爆破引起的震动较大,因此要求进行精心的钻爆设计,并严格控制爆破作业。

(4)注意事项

加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查。对不良地质情况,要及时预测预报、分析研究,随时准备好应急措施(包括改变施工方法)。

各工序机械设备要配套。如钻眼、装渣、运输、模筑、衬砌支护等主要机械和相应的辅助机具(钻杆、钻头、调车设备、气腿、凿岩钻架等),在尺寸、性能和生产能力上都要相互配合,工作方面能环环紧扣,不致彼此互受牵住而影响掘进。

加强各辅助作业和辅助施工的设计与施工检查。尤其在软弱破碎围岩中使用全段面法开挖时,应对支护后围岩的变形进行动态监测,使各种辅助作业的三管两线保持良好状态。

选择支护类型时优先考虑锚杆和锚喷砼、挂网等支护形式。

台阶法

(1)适用范围

台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法,而且是实现其它施工方法的重要手段。Ⅲ~Ⅳ围岩可采用两台阶法,Ⅴ~Ⅵ围岩需采用多步开挖或者环形开挖留核心土法。断面较高时可进行多台阶施工,每层台阶的高度常用3.5~4.5m,或以人站立方便操作选择台阶高度。当拱部围岩条件发生较大变化时,可适当延长或缩短台阶长度,确保开挖、支护质量及施工安全。

隧道浅埋暗挖施工方法及配套技术简介及几种常用施工方法

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(2)优缺点

台阶法优点:灵活多变、适用性强,凡是软弱地层、第四纪沉积地层,均可采用台阶法,这也是基本的方法,无论地层变好还是变坏,都能及时更改,变换成其他方法。另外,台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度,台阶有利于开挖面的稳定性,尤其是上部开挖支护后,下部作业则较为安全。

台阶法缺点:上下部作业有干扰,应注意下部作业时对上部稳定性的影响。另外,台阶开挖会增加对围岩的扰动次数。

(3)注意事项

台阶数不宜过多,台阶长度要适当,充分利用地层纵向承载拱的作用。上台阶高度宜为2.5m,一般以一个台阶垂直开挖到底,保持平台2.5-3m,易于减少翻渣工作量。装渣机应紧跟开挖面,减少扒渣距离,以提高装渣运输效率。

软弱地层施工时,单线台阶长度超过1.5倍洞径就要及时封闭,双线隧道台阶长度超过1倍洞径就要及时封闭,未封闭长度大于纵向承载拱跨,就会产生变位骤增现象。

台阶法开挖宜采用轻型凿岩机打眼施作小导管,当进行深孔注浆或设管棚时多用跟管钻机,而不宜采用大型凿岩台车。

上台阶架设拱架时,拱脚必须落在实处,采用锁脚锚管(灌浆)稳固拱脚,防止拱部下沉。 Ø个别破碎地段可配合喷锚支护和挂钢丝网施工,防止落石和崩塌。

解决上下部半断面作业的互相干扰的问题,做好作业施工组织、质量监控及安全管理工作。

采用钻爆法开挖石质隧道时,应采用光面爆破技术和振动量测控制振速,以减少对围岩的扰动。

CD法和CRD法

(1)概述

中隔墙法也称CD工法,主要适用于地层较差和不稳定岩体,且地面沉降要求严格的地下工程施工。当CD工法仍不能满足要求时,可在CD工法的基础上加设临时仰拱,即所谓的交叉中隔墙法(也称CRD工法)。

CD法和CRD法以台阶法为基础,将隧道断面从中间分成4~6个部分,使上下台阶左右各分成2~3个部分,每一部分开挖并支护后形成独立的闭合单元。

大量施工实例资料的统计结果表明,CRD工法优于CD工法(前者比后者减少地面沉降近50%)。但CRD工法施工工序复杂,隔墙拆除困难,成本较高,进度较慢,一般在地面沉降要求严格时才使用。

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隧道浅埋暗挖施工方法及配套技术简介及几种常用施工方法

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(3)优缺点

优点:各部封闭成环的时间短,结构受力均匀,形变小,且由于支护刚度大,施工时隧道整体下沉微弱,地层沉降量不大,而且容易控制。

由于施工时化大跨为小跨,步步封闭,因此,每步开挖扰动土层的范围相对小得多,封闭时间短,结构很快就处于整体较好的受力状态。同时,临时仰拱和中隔墙也起到了增大结构刚度的作用,有效抑制了结构的变形。

该法适用于较差地层,如采用人工或人工配合机械开挖的IV~V级围岩和浅埋、偏压及洞口段。

(3)优缺点

缺点:由于地层软弱,断面较小,只能采取小型机械或人工开挖及运输作业,且分块太多,工序繁多、复杂,进度较慢。

临时支撑的施作和拆除困难、成本较高。

有必要采用爆破时,必须控制药量,避免损坏中隔墙。

双侧壁导坑法

双侧壁导坑法也称眼镜法,是变大跨度为小跨度的施工方法,其实质是将大跨度分成三个小跨度进行作业,主要适用于地层较差、断面很大、三线或多线大断面铁路隧道及地下工程。该法工序较复杂,导坑的支护拆除困难,有可能由于测量误差而引起钢架连接困难,从而加大了下沉值,而且成本较高,进度较慢。一般采用人工和机械混合开挖,人工和机械混合出渣。

隧道浅埋暗挖施工方法及配套技术简介及几种常用施工方法

其中洞桩法、中洞法、侧桩法篇幅过大,下次另外用几篇文章专门详细介绍。


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