隧道工程 前四章教案(8)

2019-04-08 21:57

②计算没有考虑修筑方法;

③计算不可能考虑到地质条件的千变万化;

④计算中有一定的假设,造成结果具有一定的局限性。

2.3 山岭隧道施工

2.3.1 山岭隧道施工方法

山岭隧道施工方法选择依据: ◎地质与水文条件; ◎断面大小及形状; ◎隧道长度;

◎隧道衬砌或支护形式及其隧道埋深; ◎施工技术与装备; ◎工程工期。

一般宜优先选用全断面法和正台阶法,对地质条件变化较大的隧道,选择施工方法时要考虑有较大的适应性,以便在围岩变化时易于变换施工方法。 1.全断面一次开挖法

全断面一次开挖法是利用钻眼爆破法或全断面掘进机,在整个设计断面上一次向前挖掘推进的施工方法。从发展趋势看,全断面一次开挖法将是优先被考虑的施工方法。

全断面一次开挖法施工设备主要包括:凿岩台车、装载机、出渣机、活动模板、衬砌台车等。 全断面一次开挖法的优点:

?可充分利隧道空间,使用大型高效设备,加快施工进度; ?断面一次挖成,施工组织与管理比较简单; ?能较好地发挥深孔爆破的优越性;

?通风、运输、排水等辅助工作及各种管线铺设工作较便利。 全断面一次开挖法的缺点:

?需要使用笨重而昂贵的凿岩台车或钻架; ?一次投资大;

?由于使用了大型机具,需要有相应的施工便道、组装场地、检修设备以及能源等; ?当隧道较长、地质情况多变而必须改换其它施工方法时需要较多时间; ?多台钻机同时工作时的噪音极大。 全断面一次开挖法适用条件:

该法主要用于围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的Ⅴ~Ⅵ类围岩的岩石隧道以及高度不

超过5m、断面不超过30m2的中小型断面隧道。

近几年来,随着施工技术的不断进步,大断面和全断面一次施工的隧道越来越多,施工断面已超过5 m2 隧道全断面施工机械化作业线配套 ⑴配套原则:

?要注意各施工工序所采用的设备综合能力的配套。

?各工序所采用的设备既要考虑到各工序的作业高度,又要考虑到各工序的协调。 ?施工机械应与施工方法相配套、与合理的进度相适应。设备数量要根据投资能力确定。 ?应充分考虑辅助坑道的设置、作用和功能。 ⑵配套实例: ?有轨装运时:

门架式(轨行)凿岩台车;立爪式、蟹爪式或铲斗后卸式装渣机;矿用大斗车或10~30m3梭式矿车;12t蓄电池式电机车或25t以上内燃机车;喷射机、混凝土搅拌输送车、混凝土输送泵、机械手、钢模台车等。 ?无轨运输时:

3臂或4臂轮胎式液压凿岩台车;3~4m3轮胎式或履带式装渣机;20~25t矿用自卸卡车;锚杆钻机、喷射机、混凝土输送车、混凝土泵、钢模台车等。 ?混合装运时:

两臂、3或4臂轮胎式液压台车;2m3或3m3轮胎式或履带式装渣机;15~20m3梭式矿车或矿用大斗车;10t以上电机车;支护同无轨装运。 2.分断面两次开挖法

分断面两次开挖法是将断面分成两个分层(或部分),从上向下(或从下向上)或利用导坑在全长范围内或一个区段内逐个分层(部分)施工。开挖好一个分层(部分)再开挖另一个分层(部分)。 ⑴上半断面先行施工法

隧道上部的开挖过程与全断面一次开挖相同。但应修建斜坡道。

隧道下部开挖可采取垂直、倾斜或者水平的炮眼进行爆破,钻孔和装渣可同时进行。

特点:开挖面高度不大;不需笨重的钻架;遇松软地层时可迅速地改变为其它开挖方法;下分层开挖时运渣和钻孔可平行作业,进度快;下分层爆破效率高。但上下分层施工循环各自独立,与全断面一次开挖相比,工期增长; ⑵下半断面先行施工法

下半断面先行施工法在断面开挖完成后即可进行衬砌。上部断面可以站在渣堆上钻孔(水平孔)或从隧道地板向上钻垂直孔。在不采用对头施工的隧道中,下部掘通后,上部可从两个洞口组织钻孔和装渣作业。

特点:和上半断面先行施工法类似,但对衬砌施工、排水、排渣都更方便些。一般只在一定地质条件下及没有钻架或使用钻架不经济时使用。 ⑶先导洞后全断面扩挖法

该法先沿隧道的中线、按全长开挖导洞,然后再扩挖至设计断面。导洞可用掘进机或钻爆法挖掘。 优点:可进行连续的地质调查;便于对支护系统作进一步设计和后续工程的进行;能正确评价扩大作业的时间和费用;有利于通风以及涌水和瓦斯的预防与排放等。 实例:

①秦岭Ⅱ线隧道施工中先用钻爆法施工,掘进断面为26m2导洞,为秦岭Ⅰ线隧道进行地质预报及其全断面掘进机提供通风、排水、运输等辅助条件。

②米花岭隧道利用平导通过数个横通道与正洞相连后,不扩大工作面而进行下导洞快速开挖,然后进行全断面扩挖。 3.台阶法施工

台阶法是将隧道断面分成若干(一般为2~3)个分层,各分层呈台阶状同时推进施工。按台阶布置方式的不同,台阶法可分为正台阶和反台阶两种方法。 ⑴正台阶法

正台阶施工法是最上分层工作面超前施工,然后逐一挖掘下面各分层。 正台阶法特点及适用条件:

工序少,干扰小,上部钻孔可与装渣同时作业,必要时可以喷射混凝土或砂浆作为临时支护。采用锚喷作永久支护时更为适宜。

用于围岩稳定性较好(一般V、VI类围岩)、开挖后不需或仅需局部临时支护的隧道,并要求有较强能力的出渣设备。 ⑵反台阶法

反台阶法又叫上行分层施工法。该法施工能使工序减少,施工干扰小,下部断面可一次挖至设计宽度,空间大,便于出渣运输和布置管线,能节省大量材料。 适合于围岩稳定、不需临时支护的情况。 4.导坑法施工

导坑法以一个或多个小断面导坑超前一定距离开挖,随后逐步扩大开挖至设计断面,并相机进行砌筑的方法。

⑴中央下导坑先墙后拱法

中央下导坑先墙后拱法的施工顺序是先挑顶后开帮,在开帮的同时完成砌墙工作。

适用于围岩较稳定的隧道施工,一般为IV~VI类围岩石质隧道。 六部开挖法(漏斗棚架法)施工特点:

可容纳较多人员同时施工;以小型机械为主施工,利用棚架作脚手架;石渣可由漏斗口漏入车内,省力、速度快。衬砌是先墙后拱连续施工,整体性好。

但该法由于需要棚架,爆破也易损坏棚架和风水管路;围岩暴露时间较长,对施工安全不利。 ⑵中央下导坑先拱后墙法

中央下导坑先拱后墙法的施工顺序是先挑顶,在挑顶的同时完成砌拱工作,然后开帮,开帮后进行砌墙。

适用于V~VI类稳定围岩的隧道施工。

特点:施工效率高,速度快;具有漏斗架棚法开挖出渣的优缺点。地层变化时,改换其它方法比较容易。但衬砌整体性差。 ⑶中央上导坑施工法

中央上导坑施工法是首先开挖上导坑,进行拱的衬砌;然后进行两帮的开挖,两帮的开挖采用马口开挖,开挖后及时进行砌墙。

适用于III~IV类围岩的隧道施工。 特点:

◎拱圈衬砌及时,围岩暴露时间短。 ◎施工干扰大,进度慢。

◎衬砌整体性差,适合于围岩稳定性差及长度较短的隧道。 ⑷上下导坑施工法

上下导坑施工法是首先开挖下导坑,再开挖上导坑,利用下导坑出渣,并进行拱的衬砌;然后开挖下半断面,最后进行两帮的开挖,开挖后及时进行砌墙。 适用于III~IV类围岩的隧道施工。 特点

◎该方法的最大优点是下部各工序均在拱圈保护下进行,施工比较安全; ◎施工时有两个导坑,通风、排水、运输、管线布置等条件较好; ◎施工中能拉开工作面,便于使用小型工具。

◎施工方法适用范围广,遇到地质情况变化,变换施工方法较易。 ◎隧道衬砌整体性差,马口开挖影响进度且有可能引起拱圈下沉。 ◎施工工序多,干扰大,施工管理不便,上导坑人工扒渣劳动强度大。


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