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文檔簡介
1、會計學1隧道工程隧道施工方法隧道工程隧道施工方法鐵路隧道工程施工技術指南鐵路隧道工程施工技術指南 TZ204-2008鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業指南鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業指南TZ321-2007鐵路隧道監控量測技術規程鐵路隧道監控量測技術規程TB 10121-2007鐵路隧道全斷面巖石掘進機法技術指南鐵路隧道全斷面巖石掘進機法技術指南鐵建設鐵建設 2007106號號鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法施工作業指南鐵路大斷面隧道三臺階七步開挖法施工作業指南 (試行試行) 經規標準經規標準2007119號號 鐵路隧道施工機械配置的指導意見鐵路隧道施工機械配置的指導意見鐵建設鐵建設2008777號
2、號客運專線鐵路隧道工程施工技術指南客運專線鐵路隧道工程施工技術指南TZ214-2005 客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準客運專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準 鐵建設鐵建設2005160號號新新 參考書參考書隧道工程特點隧道工程特點隧道工程全部為隧道工程全部為隱蔽工程隱蔽工程,工程地質和水文十分,工程地質和水文十分重要,甚至起決定性的作用;重要,甚至起決定性的作用;隧道施工隧道施工工作面少工作面少(正常情況下只有進、出口兩個正常情況下只有進、出口兩個工作面工作面),工期較長;,工期較長; 隧道隧道施工環境差施工環境差,采取有效措施加以改善;,采取有效措施加以改善;工程施工不受季節變換
3、及氣候變化的影響;工程施工不受季節變換及氣候變化的影響;傳統礦山法傳統礦山法隧道施工方法隧道施工方法山嶺隧道山嶺隧道施工方法施工方法淺埋及軟土淺埋及軟土隧道施工方法隧道施工方法水底隧道水底隧道施工方法施工方法礦山法(鉆爆法)礦山法(鉆爆法)掘進機法掘進機法新奧法新奧法地下連續墻法地下連續墻法蓋挖法蓋挖法明挖法明挖法淺埋暗挖法淺埋暗挖法盾構法盾構法沉埋法沉埋法盾構法盾構法新奧法施工程序新奧法施工程序施工準備施工準備確定施工方案確定施工方案開挖開挖是否符是否符合管理合管理基準?基準?防水隔離層防水隔離層二次支護二次支護竣竣 工工是是修改施工方案修改施工方案改變開挖方改變開挖方法和順序法和順序修正支
4、修正支護參數護參數否否初期支護初期支護量測監控量測監控必要時須超前支必要時須超前支護或預先進行地護或預先進行地層改良層改良開挖方法分類:開挖方法分類:1 1 全斷面法全斷面法( (全斷面法、導洞超前全斷法全斷面法、導洞超前全斷法) )2 2 臺階法臺階法( (兩臺階、三臺階、三臺階七步開挖法、兩臺階、三臺階、三臺階七步開挖法、環形導坑預留核心土法等環形導坑預留核心土法等) )3 3 中隔壁法中隔壁法( (中隔壁法和交叉中隔壁法中隔壁法和交叉中隔壁法) )4 4 側壁導坑法側壁導坑法( (單側壁導坑法和雙側壁導坑法單側壁導坑法和雙側壁導坑法) )5 5 其他方法其他方法( (中洞法和洞樁法等中洞
5、法和洞樁法等) ) 全采用全斷面法應注意的問題全采用全斷面法應注意的問題(1) 摸清開挖面前方的地質情況,隨時準備好應急措摸清開挖面前方的地質情況,隨時準備好應急措施(包括改變施工方法等),以確保施工安全;施(包括改變施工方法等),以確保施工安全;(2) 各種施工機械設備務求配套,以充分發揮機械設各種施工機械設備務求配套,以充分發揮機械設備的效率;備的效率; (3) 加強各項輔助作業,尤其加強施工通風,保證工加強各項輔助作業,尤其加強施工通風,保證工作面有足夠新鮮空氣;作面有足夠新鮮空氣;為控制超欠挖,提高爆破效果,有條件時可采為控制超欠挖,提高爆破效果,有條件時可采用導洞超前的方法進行全斷面
6、開挖用導洞超前的方法進行全斷面開挖1212下導洞一般超前全斷面下導洞一般超前全斷面510m,其循環進尺為,其循環進尺為23m。 優點:優點:下導洞能起到超前地質預報作用,便于采取下導洞能起到超前地質預報作用,便于采取應急措施,防患于未然。應急措施,防患于未然。當地下水較豐富時,利用超前下導洞降低地當地下水較豐富時,利用超前下導洞降低地下水位效果好,對于大斷面隧道尤為適用;下水位效果好,對于大斷面隧道尤為適用; 隧道下導洞進行作業,沒有二次倒運,便于隧道下導洞進行作業,沒有二次倒運,便于大型機械出碴、運料。擴挖時爆破臨空面大,大型機械出碴、運料。擴挖時爆破臨空面大,對圍巖擾動也相對較小,各種消耗
7、也較節省;對圍巖擾動也相對較小,各種消耗也較節省; 適用條件:適用條件:單線隧道單線隧道、級圍巖;級圍巖;雙線隧道雙線隧道、級圍巖;級圍巖;地下水狀態:有滲水或股水。地下水狀態:有滲水或股水。 臺階法可以按臺階法可以按臺階長度臺階長度、開挖分部開挖分部分為多種形式。分為多種形式。可根據地層條件、斷面大小和機械配備情況選用。可根據地層條件、斷面大小和機械配備情況選用。 適用條件:適用條件:兩部臺階法可用于雙線隧道兩部臺階法可用于雙線隧道III級以上圍巖,也可用級以上圍巖,也可用于單線隧道于單線隧道IV級以上圍巖地段。級以上圍巖地段。三部臺階法可用于客運專線雙線隧道三部臺階法可用于客運專線雙線隧道
8、III、IV級圍巖級圍巖、單線隧道、單線隧道VI級圍巖。級圍巖。臺階法施工應符合下列規定:臺階法施工應符合下列規定:根據圍巖條件和施工機械配備情況合理確定臺階長根據圍巖條件和施工機械配備情況合理確定臺階長度、臺階高度及臺階數量,其各部形狀應有利于保持度、臺階高度及臺階數量,其各部形狀應有利于保持圍巖穩定時的前提下盡量便于機械作業。圍巖穩定時的前提下盡量便于機械作業。當圍巖自穩能力較好,隧道開挖跨度不大時,為方當圍巖自穩能力較好,隧道開挖跨度不大時,為方便作業,臺階長度宜控制在便作業,臺階長度宜控制在1050m以內,圍巖穩定以內,圍巖穩定性較差時,臺階長度宜控制在性較差時,臺階長度宜控制在310
9、m。上部斷面使用鋼架時,可采用擴大拱腳和施作鎖腳上部斷面使用鋼架時,可采用擴大拱腳和施作鎖腳錨桿錨桿(管管)等措施,防止拱部下沉變形。上下斷面初期等措施,防止拱部下沉變形。上下斷面初期支護鋼架連接應平順,螺栓連接應牢固。支護鋼架連接應平順,螺栓連接應牢固。臺階法施工應符合下列規定:臺階法施工應符合下列規定:圍巖整體性較差時,施工中應采取措施減少下部開圍巖整體性較差時,施工中應采取措施減少下部開挖時對上部圍巖和支護的擾動,下部斷面開挖應兩側挖時對上部圍巖和支護的擾動,下部斷面開挖應兩側交錯進行,下部斷面應在上部斷面噴混凝土達到一定交錯進行,下部斷面應在上部斷面噴混凝土達到一定強度后開挖。強度后開
10、挖。當圍巖不穩定時進尺宜為當圍巖不穩定時進尺宜為11.5m,落底后應立即施,落底后應立即施作初期支護。作初期支護。仰拱應及時施作,使支護及早閉合成環。仰拱應及時施作,使支護及早閉合成環。 三臺階七步開挖法是以弧形導坑預留核心土法為三臺階七步開挖法是以弧形導坑預留核心土法為基本模式,分上、中、下三個臺階七個開挖面,各基本模式,分上、中、下三個臺階七個開挖面,各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開,平行推進的施部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開,平行推進的施工方法。工方法。 中隔壁法中隔壁法(CD(CD法法) )是將隧道分為左右兩部分進行開是將隧道分為左右兩部分進行開挖,先在隧道一側采用二部或三部分層開挖,
11、施作挖,先在隧道一側采用二部或三部分層開挖,施作初期支護和中隔墻臨時支護,再分臺階開挖隧道另初期支護和中隔墻臨時支護,再分臺階開挖隧道另一側,并進行相應的初期支護的施工方法一側,并進行相應的初期支護的施工方法 交叉中隔壁法交叉中隔壁法(CRD)(CRD)法是分部開挖、支護,分部閉法是分部開挖、支護,分部閉合成小環,最后全斷面閉合成大環。每開挖一部均合成小環,最后全斷面閉合成大環。每開挖一部均及時施作初期支護、中隔壁及臨時仰拱。及時施作初期支護、中隔壁及臨時仰拱。 雙側壁導坑法是先開挖隧道兩側導坑,及時施作雙側壁導坑法是先開挖隧道兩側導坑,及時施作導坑四周初期支護及臨時支護,然后再根據地質條導坑
12、四周初期支護及臨時支護,然后再根據地質條件、斷面大小,對剩余部分采用二部或三部開挖的件、斷面大小,對剩余部分采用二部或三部開挖的方法。方法。 基本術語基本術語1、超前核心土、超前核心土:是隧道掌子面前方一定體積的土體,:是隧道掌子面前方一定體積的土體,呈圓柱形,圓柱體的高度和直徑大致等于隧道直徑。呈圓柱形,圓柱體的高度和直徑大致等于隧道直徑。2、掌子面擠出變形、掌子面擠出變形:是開挖介質對隧道開挖產生的變:是開挖介質對隧道開挖產生的變形反應的主要表現形式,主要發生在超前核心土內;形反應的主要表現形式,主要發生在超前核心土內;擠出變形的大小取決于超前核心土的強度、變形特征擠出變形的大小取決于超前
13、核心土的強度、變形特征及其所處的原始應力場;擠出變形發生在掌子面表面及其所處的原始應力場;擠出變形發生在掌子面表面,沿隧道水平軸線方向發展,其幾何形狀大概呈軸對,沿隧道水平軸線方向發展,其幾何形狀大概呈軸對稱稱(掌子面鼓出掌子面鼓出),或在掌子面形成螺旋狀突出。,或在掌子面形成螺旋狀突出。3、隧道預收斂:、隧道預收斂:是隧道掌子面前方的理論輪廓線的收是隧道掌子面前方的理論輪廓線的收斂變形,完全取決于超前核心土的強度及變形特性與斂變形,完全取決于超前核心土的強度及變形特性與其原始應力狀態間的關系。其原始應力狀態間的關系。開挖介質變形反應研究的三個階段開挖介質變形反應研究的三個階段 第一階段第一階
14、段:確定了隧道三種變形類型:確定了隧道三種變形類型(掌子面擠出變掌子面擠出變形、預收斂變形及收斂變形形、預收斂變形及收斂變形)及相應的隧道不穩定的表及相應的隧道不穩定的表現形式現形式(圍巖脫落、剝落、掌子面坍塌及隧道塌方圍巖脫落、剝落、掌子面坍塌及隧道塌方)。 第二階段第二階段:試驗證實所有變形及變形引起的不穩定:試驗證實所有變形及變形引起的不穩定現象均直接或間接與掌子面前方超前核心土的強度有現象均直接或間接與掌子面前方超前核心土的強度有關。關。 第三階段:第三階段:進行了人為調節和改良超前核心土強度進行了人為調節和改良超前核心土強度以調節隧道變形的試驗,研究了如何將超前核心土作以調節隧道變形
15、的試驗,研究了如何將超前核心土作為穩定圍巖的工具。為穩定圍巖的工具。開挖介質變形反應研究成果開挖介質變形反應研究成果1、開挖介質對隧道開挖作業的變形反應預示著是否開挖介質對隧道開挖作業的變形反應預示著是否能夠形成成拱效應及成拱效應的位置,即預示著隧道能夠形成成拱效應及成拱效應的位置,即預示著隧道所能達到的穩定等級。所能達到的穩定等級。2、變形反應從掌子面前方的超前核心土開始,逐步變形反應從掌子面前方的超前核心土開始,逐步沿隧道向后發展;變形反應不僅包括收斂變形,而是沿隧道向后發展;變形反應不僅包括收斂變形,而是由擠出變形、預收斂變形和收斂變形組成。收斂變形由擠出變形、預收斂變形和收斂變形組成。
16、收斂變形只是錯綜復雜的應力只是錯綜復雜的應力-應變過程的最后階段。應變過程的最后階段。3、掌子面掌子面超前核心土體系的變形反應與隧道洞身超前核心土體系的變形反應與隧道洞身變形之間存在直接聯系,前者是因,后者是果,從而變形之間存在直接聯系,前者是因,后者是果,從而強調對掌子面強調對掌子面超前核心土體系的變形反應進行監測超前核心土體系的變形反應進行監測的重要性,而不僅僅只對隧道洞身的變形進行監測。的重要性,而不僅僅只對隧道洞身的變形進行監測。開挖介質變形反應研究成果開挖介質變形反應研究成果4、對超前核心土進行防護和加固,提高其剛度,可對超前核心土進行防護和加固,提高其剛度,可以控制超前核心土的變形
17、以控制超前核心土的變形(擠出變形及預收斂變形擠出變形及預收斂變形),從而可控制隧道洞身的收斂變形。從而可控制隧道洞身的收斂變形。 研究緒論證實:可以把超前核心土視作一種新的隧研究緒論證實:可以把超前核心土視作一種新的隧道長期和短期穩定的工具;超前核心土的強度及變形道長期和短期穩定的工具;超前核心土的強度及變形特性是隧道變形的真正原因;可以通過對超前核心土特性是隧道變形的真正原因;可以通過對超前核心土進行防護和加固,提高其強度,以達到控制超前核心進行防護和加固,提高其強度,以達到控制超前核心土變形,并最終控制隧道變形的目的;超前核心土的土變形,并最終控制隧道變形的目的;超前核心土的強度和變形特性
18、對隧道的長期和短期穩定起決定作用強度和變形特性對隧道的長期和短期穩定起決定作用。工作程序表工作程序表時期時期階段階段概述概述設計設計勘測勘測診斷診斷處治處治自然平衡狀態分析自然平衡狀態分析無穩定措施時變形現象的分析與預測(無穩定措施時變形現象的分析與預測(*)采用穩定措施時變形現象控制(采用穩定措施時變形現象控制(*)施工施工作業作業監控監控最終設最終設 計調整計調整運用穩定方法控制變形現象(運用穩定方法控制變形現象(*)變形現象的控制與監測(變形現象的控制與監測(*),此變形現象被此變形現象被作為隧道掘進過程中圍巖的反應(開挖處擠壓作為隧道掘進過程中圍巖的反應(開挖處擠壓及隧道輪廓處收斂監測
19、,以及巖層內部的變化及隧道輪廓處收斂監測,以及巖層內部的變化監測)監測)變形現象解釋(變形現象解釋(*)開挖面和隧道支護體系穩定平衡開挖面和隧道支護體系穩定平衡二、實施要點二、實施要點設計階段設計階段勘察勘察診斷診斷處治處治設計階段設計階段實施實施監測監測反饋反饋1.1.設計階段設計階段(1)勘察階段勘察階段(2)診斷階段診斷階段(3)處治階段處治階段2.2.施工階段施工階段(1)實施階段實施階段 設計完成后,進入實施階段。根據設計確定的典型設計完成后,進入實施階段。根據設計確定的典型縱、橫斷面,進行隧道開挖和支護。對于軟弱不良地縱、橫斷面,進行隧道開挖和支護。對于軟弱不良地層,一般需要進行超
20、前加固,然后進行全斷面機械化層,一般需要進行超前加固,然后進行全斷面機械化開挖,進度可達開挖,進度可達50m/月。月。(2)監控量測監控量測 監控和施工同時進行,目的是監測地層對開監控和施工同時進行,目的是監測地層對開挖和穩定措施的真正反應。反應以變形現象表現挖和穩定措施的真正反應。反應以變形現象表現出來。為此,在開挖面前方、開挖面上及后方安出來。為此,在開挖面前方、開挖面上及后方安裝合適的監測點。裝合適的監測點。掌子面前方預收斂掌子面前方預收斂分層沉降監測儀分層沉降監測儀擠出變形擠出變形滑動式縱向測微計滑動式縱向測微計地表及地層收斂地表及地層收斂桿式分層徑向變形儀桿式分層徑向變形儀收斂變形收
21、斂變形特制條帶式變形計特制條帶式變形計(3)設計調整設計調整 通過監測結果的分析和解釋,施工主管決定通過監測結果的分析和解釋,施工主管決定是否繼續按設計的斷面和施工方案進行施工,或是否繼續按設計的斷面和施工方案進行施工,或對某些措施進行調整,以保證開挖面和洞周圍巖對某些措施進行調整,以保證開挖面和洞周圍巖之間的穩定平衡,確保隧道建成。之間的穩定平衡,確保隧道建成。 隧道完工后,必須繼續進行系統的監測,以保隧道完工后,必須繼續進行系統的監測,以保證隧道在整個壽命期的安全。證隧道在整個壽命期的安全。1、地層變形反應的分析方式不同、地層變形反應的分析方式不同 新奧法對地層變形反應的分析僅限于掌子面的
22、后方新奧法對地層變形反應的分析僅限于掌子面的后方,僅對隧道收斂進行分析;新意法不僅對掌子面后方,僅對隧道收斂進行分析;新意法不僅對掌子面后方的地層變形反應的地層變形反應(收斂收斂)進行分析,而且更注重對掌子面進行分析,而且更注重對掌子面及掌子面前及掌子面前方地層的變形方地層的變形反應反應(掌子面擠掌子面擠出變形和預收出變形和預收斂斂)進行分析。進行分析。2、地層變形反應的控制方式不同、地層變形反應的控制方式不同 由于對地層變形反應的分析方式不同,新奧法與新由于對地層變形反應的分析方式不同,新奧法與新意法對地層變形反應的控制方式也不同。意法對地層變形反應的控制方式也不同。 新奧法采用錨桿、噴射混
23、凝土、鋼拱架、施作仰拱新奧法采用錨桿、噴射混凝土、鋼拱架、施作仰拱 等手段,僅對掌子面后方的隧道施加約束作用;新意等手段,僅對掌子面后方的隧道施加約束作用;新意法不僅要求隧道的支護措施法不僅要求隧道的支護措施(包括二次襯砌和仰拱包括二次襯砌和仰拱)要與要與掌子面保持適當距離,不能落后掌子面太遠,對隧道掌子面保持適當距離,不能落后掌子面太遠,對隧道提供連續的約束作用,而且要求對超前核心土采取適提供連續的約束作用,而且要求對超前核心土采取適當的防護和加固措施,提高其強度和變形特性,對隧當的防護和加固措施,提高其強度和變形特性,對隧道提供超前約束作用。道提供超前約束作用。 四、國外應用實例四、國外應
24、用實例意大利羅馬意大利羅馬-那不勒斯高速鐵路隧道工程那不勒斯高速鐵路隧道工程 意大利羅馬意大利羅馬-那不勒斯高速鐵路線上共有隧道那不勒斯高速鐵路線上共有隧道22座座,總長為,總長為21.8 km,均采用,均采用“新意法新意法”進行設計和施進行設計和施工。隧道工程采用工。隧道工程采用“一攬子一攬子”承包合同。該工程于承包合同。該工程于1994年開工年開工,全斷面機械化開挖,施工進度很快全斷面機械化開挖,施工進度很快(達到達到每工作面約每工作面約100 m/月月),且持續、穩定。施工工期、造,且持續、穩定。施工工期、造價、安全、質量等都得到了很好的控制。價、安全、質量等都得到了很好的控制。“新意法
25、新意法”在該工程中的應用取得了成功。在該工程中的應用取得了成功。 意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路隧道工程意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路隧道工程意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路全長約意大利博洛尼亞一佛羅倫薩高速鐵路全長約92km,其中隧道總長其中隧道總長84.5 km。隧道穿越復雜多變的、極差。隧道穿越復雜多變的、極差的地層,斷面面積約的地層,斷面面積約140 m2 。該項目采用。該項目采用“新意法新意法” 編制設計規范,并以此為基礎進行工程招標和施工設編制設計規范,并以此為基礎進行工程招標和施工設計。該工程地質條件雖很差,但是,由于按計。該工程地質條件雖很差,但是,由于按“新意法新意法”
26、進行設計和施工,把風險降到了最低,因此仍以進行設計和施工,把風險降到了最低,因此仍以“交鑰匙交鑰匙”合同方式發包。該工程于合同方式發包。該工程于1998年開工,全斷年開工,全斷面開挖,機械化程度很高。工程進展順利,每個工作面開挖,機械化程度很高。工程進展順利,每個工作面平均月成洞面平均月成洞50m。“新意法新意法”在該工程中的應用取在該工程中的應用取得了巨大成功。得了巨大成功。 Vasto隧道全長約隧道全長約6 200 m,最大埋深約,最大埋深約135 m,直徑約,直徑約12 m,位于意大利,位于意大利Ancona-Bari鐵路線上。除靠近洞口段鐵路線上。除靠近洞口段外,外,Vasto隧道全部
27、穿越黏土地層。在隧道深度處,地層隧道全部穿越黏土地層。在隧道深度處,地層飽水且對斷層極為敏感。飽水且對斷層極為敏感。 1984年,從北洞口開始年,從北洞口開始Vasto隧道的開挖作業。隧道的開挖作業。 開挖作開挖作業一直接續到業一直接續到1990年,期間不斷發生嚴重事故,進度緩慢年,期間不斷發生嚴重事故,進度緩慢。 該隧道原設計情況為臺階法開挖,開挖后立即進行該隧道原設計情況為臺階法開挖,開挖后立即進行噴射混凝土、鋼拱架和鋼筋網初期支護;二次襯砌采噴射混凝土、鋼拱架和鋼筋網初期支護;二次襯砌采用用1 m厚的鋼筋混凝土,二次襯砌緊跟掌子面,并在厚的鋼筋混凝土,二次襯砌緊跟掌子面,并在保留核心土的
28、情況下進行澆筑,隨后澆筑隧道邊墻混保留核心土的情況下進行澆筑,隨后澆筑隧道邊墻混凝土,最后澆筑仰拱混凝土。凝土,最后澆筑仰拱混凝土。 隧道第隧道第1次發生嚴重變形后,施工單位采取了許多次發生嚴重變形后,施工單位采取了許多措施,企圖恢復隧道掘進,但是這些措施最終都沒有措施,企圖恢復隧道掘進,但是這些措施最終都沒有發揮作用,最終在發揮作用,最終在km38+075里程處里程處(覆蓋層厚度為覆蓋層厚度為 38 m)發生了嚴重坍方,波及隧道掌子面及其后方大約發生了嚴重坍方,波及隧道掌子面及其后方大約40m范圍。同時,隧道二次襯砌結構產生嚴重變形范圍。同時,隧道二次襯砌結構產生嚴重變形(大大于于1m) ,
29、致使無法繼續施工。,致使無法繼續施工。 Vasto隧道出現上述問題后,隧道出現上述問題后,Pietro Lunardi教授教授應邀為該工程提供解決方案,使隧道恢復施工,并完應邀為該工程提供解決方案,使隧道恢復施工,并完成隧道剩余工作量。成隧道剩余工作量。Pietro Lunardi教授遂對該隧道教授遂對該隧道提出了基于提出了基于“新意法新意法”原理的設計、施工方案,其基原理的設計、施工方案,其基本原則是對掌子面前方的超前核心土進行超前約束和本原則是對掌子面前方的超前核心土進行超前約束和加固,以控制其變形。加固,以控制其變形。 采用特性線法和三維擠出試驗法這采用特性線法和三維擠出試驗法這2種方法
30、對隧道種方法對隧道線路的應力一應變特性進行預測線路的應力一應變特性進行預測(見圖見圖2)。這。這2種方法種方法對低、中、高應力狀態都有效。特性線法較為直接,對低、中、高應力狀態都有效。特性線法較為直接,以特性線理論為基礎,根據實際情況運用分析法或數以特性線理論為基礎,根據實際情況運用分析法或數值法進行計算;三維擠出試驗法相對較為繁瑣,以三值法進行計算;三維擠出試驗法相對較為繁瑣,以三維擠出試驗為基礎。維擠出試驗為基礎。 在在Vasto隧道中,除了洞口附近很短區段外,運用隧道中,除了洞口附近很短區段外,運用上述上述2種方法均預測到可能會發生相當大的擠出變形種方法均預測到可能會發生相當大的擠出變形
31、,導致掌子面不穩定,并最終導致巨大的預收斂及,導致掌子面不穩定,并最終導致巨大的預收斂及收斂變形收斂變形(徑向收斂超過徑向收斂超過100 cm)。預測的變形值很。預測的變形值很高,可能會導致嚴重的失穩現象,如掌子面坍塌,高,可能會導致嚴重的失穩現象,如掌子面坍塌,并最終導致隧道坍方。并最終導致隧道坍方。 決定采取復合防護技術,即既在超前核心土的周決定采取復合防護技術,即既在超前核心土的周圍形成超前約束效應圍形成超前約束效應(保護作用保護作用),并對超前核心土進,并對超前核心土進行直接加固行直接加固(加固作用加固作用),之后進行全斷面開挖。,之后進行全斷面開挖。 根據隧道開挖過程中將遇到的不同地
32、質類型,設根據隧道開挖過程中將遇到的不同地質類型,設計了計了3種不同的隧道斷面并采用了不同的超前支護措種不同的隧道斷面并采用了不同的超前支護措施,見圖施,見圖3。 對于上述對于上述3種隧道斷面形式,均在隧道掌子面后種隧道斷面形式,均在隧道掌子面后方施作初期支護方施作初期支護(包括鋼支撐和噴射混凝土包括鋼支撐和噴射混凝土),并施,并施作仰拱使隧道封閉成環,最后施作二次混凝土襯砌作仰拱使隧道封閉成環,最后施作二次混凝土襯砌。 一旦確定了隧道的斷面類型,就可以進行玻璃纖一旦確定了隧道的斷面類型,就可以進行玻璃纖維錨桿超前核心土的加固設計。加固設計包括確定維錨桿超前核心土的加固設計。加固設計包括確定需
33、要施作的玻璃纖維錨桿的數量、長度以及在掌子需要施作的玻璃纖維錨桿的數量、長度以及在掌子面的幾何布置形狀。面的幾何布置形狀。 1992年,年,2個洞口的施工同時恢復,北洞口主要個洞口的施工同時恢復,北洞口主要是對隧道坍方段進行治理,而南洞口則開始隧道開是對隧道坍方段進行治理,而南洞口則開始隧道開挖。每周工作挖。每周工作7 d,平均進度為月成洞約,平均進度為月成洞約50 m。 洞口位置洞口位置明洞段明洞段過渡段過渡段洞口段洞口段隧道洞身段隧道洞身段上下部開挖分界線上下部開挖分界線23m1 2D 洞口位置洞口位置災害現象災害現象問題點問題點主要措施主要措施滑坡滑坡由于洞口挖方破壞了原坡面的平由于洞口
34、挖方破壞了原坡面的平衡狀態,導致滑坡;在原地層滑衡狀態,導致滑坡;在原地層滑坡線上開挖,導致出現新的滑坡坡線上開挖,導致出現新的滑坡地表錨桿、注漿樁、深地表錨桿、注漿樁、深基樁、擋墻、土袋等基樁、擋墻、土袋等崩塌落石崩塌落石在陡坡山崖處開挖,即使圍巖條在陡坡山崖處開挖,即使圍巖條件較好也極可能出現崩塌或落石件較好也極可能出現崩塌或落石噴射混凝土、地表錨桿、噴射混凝土、地表錨桿、錨索、防落石棚、注漿錨索、防落石棚、注漿偏壓偏壓由于地形的非對稱性,作用在隧由于地形的非對稱性,作用在隧道橫斷面上的荷載不平衡,加大道橫斷面上的荷載不平衡,加大隧道結構上的壓力,導致結構剪隧道結構上的壓力,導致結構剪切破
35、壞。切破壞。平衡壓重填土、護坡擋平衡壓重填土、護坡擋墻、挖切土體、減輕偏墻、挖切土體、減輕偏壓力壓力泥石流泥石流泥石流的沖擊力極大,多從溝谷泥石流的沖擊力極大,多從溝谷沖下,危害結構物安全沖下,危害結構物安全沿溝谷設梯級防沙壩沿溝谷設梯級防沙壩雪崩雪崩與泥石流同樣具有極大沖擊力,與泥石流同樣具有極大沖擊力,多發生在溝谷或陡坡處多發生在溝谷或陡坡處沿溝谷設梯級防沙壩,沿溝谷設梯級防沙壩,洞口頂部設防護棚洞口頂部設防護棚 洞口段開挖方法的確定取決于工程地質、水文地質和地形條件、隧道自身構造特點、施工機具設備情況、洞外相鄰建筑的影響等諸多因素。施工中應根據實際,綜合選定洞口段開挖進洞方案。2 、洞口
36、段圍巖為、洞口段圍巖為級及以下級及以下時,可采用環形開挖預時,可采用環形開挖預留核心土法、雙側壁導坑法、中隔壁法(留核心土法、雙側壁導坑法、中隔壁法(CD法)、法)、交叉中隔壁法(交叉中隔壁法(CRD法)等分部開挖法進洞,開挖法)等分部開挖法進洞,開挖前應按設計對圍巖進行預加固。前應按設計對圍巖進行預加固。3、對于、對于淺埋和偏壓隧道淺埋和偏壓隧道,應采用地表預加固和圍巖,應采用地表預加固和圍巖超前支護方法,做到超前支護方法,做到“先護后挖先護后挖”。 當地層條件差,可采用套拱法施工進洞時,套拱當地層條件差,可采用套拱法施工進洞時,套拱施工工藝流程:施工工藝流程:套拱施工各項作業應參照以下要求
37、進行: 1 開挖 根據測量組放線,對拱架安設要求部位進行掏槽開挖,土槽寬(縱向方向)與初期支護厚度相同。土槽開挖采用人工開挖風鎬輔助的方式進行。土槽挖好后,要求內表面成型好,無超挖和欠挖,以保證初期支護的厚度。 清除套拱段上斷面土方,在套拱結束段留中部長1.0m 寬5.0m的核心土體以抵抗掌子面前的土體壓力。在掏槽過程中注意不可損壞注漿管,以便立拱架時將拱架與注漿管相焊接。 2 拱架的加工、架設拱架的加工、架設 套拱段拱架宜采用工字鋼,為確保套拱段的初期支護凈套拱段拱架宜采用工字鋼,為確保套拱段的初期支護凈空尺寸、防止因拱頂下沉及側墻收斂而侵入凈空,拱架尺空尺寸、防止因拱頂下沉及側墻收斂而侵入
38、凈空,拱架尺寸在原設計拱架的基礎上外放寸在原設計拱架的基礎上外放20cm。其具體加工要求及。其具體加工要求及安設工藝詳見施工工藝及技術要求。在加工及架設拱架過安設工藝詳見施工工藝及技術要求。在加工及架設拱架過程中要注意以下幾點:程中要注意以下幾點: 1)在拱架架設前,將拱架腳部鋪墊)在拱架架設前,將拱架腳部鋪墊5cm厚的砂漿找平厚的砂漿找平層,并在砂漿上鋪設層,并在砂漿上鋪設5cm厚方木板,以防拱架下沉。在鋪厚方木板,以防拱架下沉。在鋪設木板時要注意對拱架標高的控制。設木板時要注意對拱架標高的控制。 2)第一榀拱架要鑲嵌于事先挖好的土槽中,并與注漿)第一榀拱架要鑲嵌于事先挖好的土槽中,并與注漿
39、小導管焊接。在安設時不能隨意切割拱架及鋼管,并將各小導管焊接。在安設時不能隨意切割拱架及鋼管,并將各連接螺栓上齊、擰緊,不得用小型號的螺栓替代。連接螺栓上齊、擰緊,不得用小型號的螺栓替代。 3)套拱段拱架安設時要保證中線、法線的準確,其安設誤差在允許誤差范圍之內)套拱段拱架安設時要保證中線、法線的準確,其安設誤差在允許誤差范圍之內,保證其不偏、不斜、不前俯、不后仰,并對上斷面腳部按設計抬高,保證其不偏、不斜、不前俯、不后仰,并對上斷面腳部按設計抬高5cm。 4)上斷面拱架架設完成以后,在拱架中焊接)上斷面拱架架設完成以后,在拱架中焊接22鋼筋作為縱向連接筋。縱向連接鋼筋作為縱向連接筋。縱向連接筋環向間距為筋環向間距為1.0m,要在第一榀預留,要在第一榀預留30cm在未開挖土體中,有利于與下一榀拱架縱在未開挖土體中,有利于與下一榀拱架縱向連接筋相連接。在焊接縱向連接筋的同時掛雙層鋼筋網,鋼筋網采用向連接筋相連接。在焊接縱向連接筋的同時掛雙層鋼筋網,鋼筋網采用8鋼筋,網格鋼筋,網格間距間距200200mm,掛設時兩片鋼筋網搭接不得小于,掛設時兩片鋼筋網搭接不得小于200mm。 5)套拱拱架架設完成以后,在拱腳部位焊接)套拱拱架架設完成以后,在拱腳部位焊接6根縱向連接筋,并在每兩榀拱架之間根縱向連接筋,并在每兩榀拱架之間焊接抗剪鋼筋以形成一水平防沉梁
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