第7章隧道施工工藝與施工技術(shù)第七章隧道施工工藝與施工技術(shù)第一節(jié)圍巖預(yù)支護(hù)〔預(yù)加固〕第二節(jié)隧道掘進(jìn)方式及隧道爆破施工技術(shù)第三節(jié)裝碴與運(yùn)輸?shù)谒墓?jié)初期支護(hù)第六節(jié)模筑襯砌第七節(jié)輔助坑道第五節(jié)防排水施工§1圍巖預(yù)支護(hù)〔預(yù)加固〕

——輔助穩(wěn)定措施輔助施工措施：對(duì)地層進(jìn)展預(yù)支護(hù)或預(yù)加固。預(yù)支護(hù)：預(yù)留中心土放射混凝土封鎖開挖作業(yè)面超前錨桿管棚暫時(shí)仰拱封底預(yù)加固：地層注漿地表錨噴加固。預(yù)支護(hù)兼預(yù)加固：超前小導(dǎo)管注漿

一．超前錨桿超前錨桿是沿開挖輪廓線，以稍大的外插角，向開挖面前方一定范圍內(nèi)安裝的斜向錨桿。性能特點(diǎn)及適用條件：超前錨桿支護(hù)的柔性較大，整體剛度較小。它主要適用于應(yīng)力不太大，地下水較少的破碎、脆弱圍巖的隧道工程中，如裂隙發(fā)育的巖體、斷層破碎帶等、淺埋無顯著偏壓的隧道。且普通與系統(tǒng)錨桿同時(shí)運(yùn)用，構(gòu)成結(jié)合支護(hù)。應(yīng)力較大的嚴(yán)重破碎圍巖中，超前錨桿的后期支護(hù)剛度就有些缺乏，不宜運(yùn)用。超前錨桿二．超前小導(dǎo)管特點(diǎn)：預(yù)支護(hù)+預(yù)加固，支護(hù)效果強(qiáng)于超前錨桿。適用于：脆弱破碎地層。步驟：噴砼封鎖開挖面；鉆孔；插入小導(dǎo)管；導(dǎo)管注漿。小導(dǎo)管構(gòu)造：φ38～42mm無縫鋼管，單根長(zhǎng)3～5m，管壁注漿孔，孔徑φ6～8mm,孔距15～20cm。小導(dǎo)管鋼拱架注漿資料：水泥漿，或水泥—水玻璃漿；注漿壓力：0.5～1.0MPa。注漿效果檢查：取巖芯，或聲波探測(cè)儀，達(dá)設(shè)計(jì)要求后才干進(jìn)展開挖。小導(dǎo)管設(shè)計(jì)本卷須知：小導(dǎo)管鉆孔安裝前，應(yīng)對(duì)開挖面及5m范圍內(nèi)的坑道放射5~10cm厚的混凝土封鎖。小導(dǎo)管插入后應(yīng)外露一定長(zhǎng)度，以便銜接注漿管，并用塑膠泥將導(dǎo)管周圍孔隙封堵密實(shí)。外插角應(yīng)控制在10°~30°之間，普通采用15°。管棚是利用沿開挖輪廓線、以較小的外插角、向開挖面前方打入的鋼管與鋼拱架構(gòu)成的一種鋼管棚架，簡(jiǎn)稱“管棚〞。三．管棚特點(diǎn)：管徑粗(外徑為70～180mm)。施作要點(diǎn)：(1)單根長(zhǎng)4～6m，總長(zhǎng)可至數(shù)十米。(2)管棚長(zhǎng)度普通不小于10m。(3)可向管內(nèi)注入水泥砂漿，以添加其剛度，還可以在管內(nèi)置入鋼筋籠，再注入混凝土。(4)鋼管進(jìn)展配管和編號(hào)，使管棚接頭錯(cuò)開。(5)鋼管的尾部需架設(shè)在鋼拱架上，并焊死。(6)相鄰兩榀鋼拱架間以拉筋相連，與巖壁之間，環(huán)向每隔2m運(yùn)用楔子楔緊。優(yōu)點(diǎn)：在一切預(yù)支護(hù)措施中，管棚支護(hù)才干最強(qiáng)。缺陷：施工技術(shù)較復(fù)雜，造價(jià)較高。單根鋼管構(gòu)造：管棚及套拱注漿方法：⑴滲入性注漿：破碎巖層，砂卵石層，粗細(xì)砂等有一定浸透性地層。漿液充填地層中被排出的空氣和水的空隙，凝結(jié)成固結(jié)體。⑵劈裂性注漿：浸透性差的地層。土體在注漿壓力的作用下被劈裂，構(gòu)成裂痕，漿液脈狀固結(jié)。⑶壓密性注漿：濃稠漿液注入土層。⑷高壓噴灌注漿：高壓使土粒與漿液混合，柱狀固結(jié)。

四．預(yù)注漿加固地層注漿方法:

①超前小導(dǎo)管注漿(見前)；②超前長(zhǎng)導(dǎo)管注漿，圖a；③淺埋段地表注漿,圖b；由平導(dǎo)內(nèi)向正洞周圍注漿，圖c，等。而采用得最多的仍是超前小導(dǎo)管注漿。1．注漿管和孔口套管注漿管普通采用帶孔眼的焊接鋼管或無縫鋼管，也可用塑料管。為防止?jié){液反流，要堵賽鉆孔壁與灌注管之間的孔隙。堵塞方式就是用鉛絲、麻刀、木楔等資料在注漿孔口將縫隙堵塞，它適用于淺孔注漿；①普通堵塞②堵塞器〔又稱止?jié){塞〕橡膠式套管式多用于深孔注漿或部分注漿多采用前進(jìn)或后退式分段注漿2．鉆孔鉆孔可用沖擊式鉆機(jī)或旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)，應(yīng)根據(jù)地層條件及成孔效果選擇。鉆孔位置應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，孔口位置偏向不超越5cm，孔底位置偏向不超越孔深的1％。鉆孔應(yīng)清洗干凈，并作好鉆孔檢查記錄。3．注漿順序應(yīng)先上方后下方，或先內(nèi)圈后外圈，先無水孔后有水孔，先上游〔地下水〕后下游順序進(jìn)展。應(yīng)利用止?jié){閥堅(jiān)持孔內(nèi)壓力直至漿液完全凝固。4．終了條件應(yīng)根據(jù)注漿壓力和單孔注漿量?jī)蓚€(gè)目的來判別確定。單孔終了條件為：注漿壓力到達(dá)設(shè)計(jì)終壓；漿液注入量已到達(dá)計(jì)算值的80％以上。全段終了條件為：一切注漿孔均已符合單孔終了條件，無漏注。5、注漿檢查注漿前應(yīng)進(jìn)展鉆孔質(zhì)量檢查、資料質(zhì)量檢查、注漿設(shè)備任務(wù)形狀檢查，并應(yīng)進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)。注漿過程中應(yīng)親密留意注漿壓力的變化。注漿后應(yīng)利用聲波探測(cè)儀對(duì)注漿效果進(jìn)展檢查，如未到達(dá)要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)展補(bǔ)注漿。目的：穩(wěn)定邊仰坡。適用于：覆蓋層薄或高大邊仰坡。⑴洞口邊仰坡網(wǎng)錨噴地表網(wǎng)錨噴五.地表錨噴加固〔2〕洞門上方陡坎加固和仰坡加固垂直錨桿程度錨桿〔3〕洞口淺埋段預(yù)加固錨桿加固范圍：加固寬度B≥(1～2)b，b為隧道開挖寬度；加固長(zhǎng)度為淺埋段長(zhǎng)度。1.鉆眼爆破掘進(jìn)2.全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)3.自在斷面發(fā)掘機(jī)掘進(jìn)〔單臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)〕4.人工掘進(jìn)隧道施工的掘進(jìn)方式是指對(duì)坑道范圍內(nèi)巖體的破碎挖除方式。一、掘進(jìn)方式§2隧道掘進(jìn)方式及

隧道爆破施工技術(shù)

1．鉆眼爆破掘進(jìn)鉆眼爆破掘進(jìn)是在被爆破巖體的各個(gè)部位用鑿巖機(jī)鉆孔后，將炸藥分散安裝于各個(gè)鉆孔中并引發(fā)炸藥爆炸，從而爆破坑道范圍內(nèi)的巖體的過程。爆炸破巖對(duì)圍巖的擾動(dòng)較大，導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定才干降低，有時(shí)由于爆破振動(dòng)致使圍巖產(chǎn)生坍塌，故普通只適用于圍巖穩(wěn)定性較好的石質(zhì)巖體隧道中。但隨著控制爆破技術(shù)的開展，鉆眼爆破掘進(jìn)的運(yùn)用范圍也逐漸擴(kuò)展，如用于軟石及硬土的松動(dòng)爆破。鉆眼爆破掘進(jìn)是山嶺隧道工程中最常用的掘進(jìn)方式。2.全斷面掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)3.自在斷面發(fā)掘機(jī)掘進(jìn)〔單臂掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)〕自在斷面發(fā)掘機(jī)本身的破巖才干較小，掘進(jìn)時(shí)對(duì)圍巖的擾動(dòng)破壞小，防止爆破振動(dòng)對(duì)圍巖的破壞，故普通適用于圍巖穩(wěn)定性較差的軟巖隧道及土質(zhì)隧道中，尤其適用于配合敞胸式盾構(gòu)施工。4.人工掘進(jìn)人工掘進(jìn)是采用十字鎬、風(fēng)鎬等簡(jiǎn)易工具來挖除巖體。這種方式只在特殊地質(zhì)條件或特小斷面的隧道工程中偶有采用，如在不能采用爆破掘進(jìn)的脆弱破碎圍巖和土質(zhì)隧道中，假設(shè)隧道工程量不大，工期要求不太緊，又無機(jī)械或不宜采用機(jī)械掘進(jìn)時(shí)，那么可以采用人工掘進(jìn)。開挖工序：鉆眼爆破→出渣運(yùn)輸→初期支護(hù)二、鉆眼爆破鉆孔機(jī)具：1、風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)2、液壓鑿巖機(jī)3、鑿巖臺(tái)車1、風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)俗稱風(fēng)鉆，以緊縮空氣為驅(qū)動(dòng)力。它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，制造維修簡(jiǎn)便，操作方便，運(yùn)用平安的優(yōu)點(diǎn)，見圖6-8。但緊縮空氣的供應(yīng)和保送設(shè)備比較復(fù)雜，機(jī)械效率低、能耗大、噪聲大，鑿巖速度比液壓鑿巖機(jī)低。在目前我國(guó)勞動(dòng)力價(jià)錢低廉的條件下，較多的隧道工程中仍廣泛運(yùn)用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)。液壓鑿巖機(jī)是以電力帶動(dòng)高壓油泵，利用換向閥改動(dòng)高壓油路方向，驅(qū)動(dòng)活塞〔沖擊錘〕往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)沖擊作用。2、液壓鑿巖機(jī)3、鑿巖臺(tái)車將多臺(tái)鑿巖機(jī)安裝在一個(gè)公用的挪動(dòng)、控制設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)多機(jī)同時(shí)作業(yè)和集中控制，稱為鑿巖臺(tái)車。按其構(gòu)造方式按其走行方式軌道走行輪胎走行式履帶走行式實(shí)腹式門架式支配控制方式人工控制電腦控制電腦導(dǎo)向隧道開挖前，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、開挖斷面、開挖方法、掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺、鉆眼機(jī)具和爆破器材等做好鉆爆設(shè)計(jì)，合理地確定炮眼布置、數(shù)目、深度和角度、裝藥量和裝藥構(gòu)造、起爆方法、起爆順序，安排好循環(huán)作業(yè)等，以正確指點(diǎn)鉆爆施工，到達(dá)預(yù)期的效果。隧道爆破設(shè)計(jì)內(nèi)容：〔一〕鉆眼炮眼的種類和作用1、掏槽眼2、輔助眼3、周邊眼其作用是先在開挖面上炸出一個(gè)槽腔，為后續(xù)炮眼的爆破發(fā)明新的臨空面。位于掏槽眼與周邊眼之間的炮眼稱為輔助眼。其作用是擴(kuò)展掏槽眼炸出的槽腔，為周邊眼爆破發(fā)明臨空面。沿隧道周邊布置的炮眼稱為周邊眼。其作用是炸出較平整的隧道斷面輪廓。幫眼、頂眼、底眼。〔二〕裝藥裝藥構(gòu)造是指被動(dòng)藥卷和自動(dòng)藥卷在炮眼中的布置方式。它包括藥卷之間的間距、自動(dòng)藥卷的位置和方向、眼口的堵塞方式。裝藥構(gòu)造延續(xù)裝藥間隔裝藥不耦合裝藥正向起爆反向起爆①正向裝藥，是將自動(dòng)藥卷放在眼口第2個(gè)藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼底，并用炮泥堵塞眼口。這種裝藥構(gòu)造在過去運(yùn)用得較多。②反向裝藥，是將自動(dòng)藥卷放在眼底第2個(gè)藥卷位置上，雷管聚能穴朝向眼口，并用炮泥堵塞眼口。〔三〕堵塞及起爆隧道內(nèi)所用的炮眼堵塞資料普通為砂子和粘土混合物，其比例大致為砂子50％一40％，粘土50%一60%，堵塞長(zhǎng)度視炮眼直徑而定。當(dāng)炮眼直徑為φ25mm和φ50mm時(shí)，堵塞長(zhǎng)度不能小于18cm和45cm。堵塞長(zhǎng)度也和最小抵抗線有關(guān)，通常不能小于最小抵抗線。堵塞可采用分層搗實(shí)法進(jìn)展。堵塞起爆起爆網(wǎng)絡(luò)必需保證每個(gè)藥卷按設(shè)計(jì)的起爆順序和起爆時(shí)間起爆。目前，在無瓦斯與煤塵爆炸危險(xiǎn)的隧道中進(jìn)展爆破開挖多采用導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)起爆。這種爆破網(wǎng)絡(luò)可以采用分匝集束捆扎雷管銜接，也可以運(yùn)用公用的塑料連通器銜接，構(gòu)成并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)或串并聯(lián)混合爆破網(wǎng)絡(luò)。〔四〕起爆順序及時(shí)差普通爆破和光面爆破的分區(qū)起爆順序是：掏槽眼—輔助眼—周邊眼—底板眼。預(yù)裂爆破的分區(qū)起爆順序是：周邊眼—掏槽眼—輔助眼—底板眼在一個(gè)開挖斷面上，同圈〔層〕炮眼同時(shí)起爆，不同圈〔層〕的炮眼那么“由內(nèi)向外逐層起爆〞。§3裝碴與運(yùn)輸出碴，即將開挖的石碴迅速裝車運(yùn)出洞外，是隧道作業(yè)的根本作業(yè)之一。將開挖的石碴迅速裝車運(yùn)出洞外，是提高隧道掘進(jìn)速度的重要環(huán)節(jié)。該項(xiàng)作業(yè)往往占全部開挖作業(yè)時(shí)間的50％左右，控制著隧道的施工速度。出碴作業(yè)裝碴運(yùn)碴卸碴在開挖后的洞室周邊，施作鋼、混凝土等支撐物，向洞室周邊提供抗力，控制圍巖變形，這種開挖后隧道內(nèi)的支撐體系，稱為隧道支護(hù)。為控制圍巖應(yīng)力適量釋放和變形，添加構(gòu)造平安度和方便施工，隧道開挖后立刻施作剛度較小并作為永久承載構(gòu)造一部分的構(gòu)造層，稱為初期支護(hù)。初期支護(hù)普通由錨桿、放射混凝土、鋼架、鋼筋網(wǎng)等及其它們的組合組成，它是現(xiàn)代隧道工程中最常用的支護(hù)方式和方法。§4初期支護(hù)〔一〕錨桿的支護(hù)效應(yīng)錨桿〔索〕是用金屬或其他高抗拉性能的資料制造的一種桿狀構(gòu)件。(1)支承圍巖。(2)加固圍巖。(3)提高層間摩阻力，構(gòu)成“組合梁〞。(4)“懸吊〞作用。(1)支承圍巖。(2)加固圍巖。(3)提高層間摩阻力，構(gòu)成“組合梁〞。(4)“懸吊〞作用。噴混凝土的作用1．支撐圍巖3．填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖2．“卸載〞作用4．覆蓋圍巖外表5．阻止圍巖松動(dòng)1．支撐圍巖3．填平補(bǔ)強(qiáng)圍巖4．覆蓋圍巖外表2．“卸載〞作用5．阻止圍巖松動(dòng)6．分配外力放射工藝種類放射混凝土的工藝流程有干噴、潮噴、濕噴和混合噴四種。主要區(qū)別是各工藝的投料程序不同，尤其是加水和速凝劑的時(shí)機(jī)不同。1．干噴和潮噴2．濕噴3．混合放射1．干噴和潮噴干噴是將骨料、水泥和速凝劑按一定的比例干拌均勻，然后裝入放射機(jī)，用緊縮空氣使干集料在軟管內(nèi)呈懸浮形狀送到噴槍，再在噴嘴處與高壓水混合，以較高速度放射到巖面上。潮噴，其放射工藝流程和運(yùn)用機(jī)械同干噴工藝，見圖6-8-19。只是為了降低放射時(shí)的粉塵和回彈，將骨料預(yù)加少量水，使之呈潮濕狀，再加水泥拌和，但大量的水仍是在噴頭處參與和噴出的。潮噴產(chǎn)生的粉塵量、回彈量均較干噴有一定程度的降低，混凝土強(qiáng)度和密實(shí)度也有所改善。目前施工現(xiàn)場(chǎng)較多運(yùn)用的是潮噴工藝。干噴的缺陷是產(chǎn)生的粉塵量大，回彈量大。干噴加水是由噴嘴處的閥門控制的，水灰比的控制程度與放射手操作的熟練程度有關(guān)。但運(yùn)用的機(jī)械較簡(jiǎn)單，機(jī)械清洗和缺點(diǎn)處置容易。2．濕噴濕噴是將骨料、水泥和水按設(shè)計(jì)比例拌和均勻，用濕式放射機(jī)壓送到噴頭處，再在噴頭上添加速凝劑后噴出，其工藝流程見圖。濕噴混凝土質(zhì)量容易控制，放射過程中的粉塵和回彈量很少，但對(duì)放射機(jī)械要求較高，機(jī)械清洗和缺點(diǎn)處置較費(fèi)事。對(duì)于噴層較厚的軟巖和滲水隧道，那么不宜運(yùn)用濕噴。3．混合放射混合放射又稱水泥裹砂造殼放射法，是將一部分砂加第一次水拌濕，再投入全部水泥強(qiáng)迫攪拌造殼；然后加第二次水和減水劑拌和成SEC砂漿；將另一部分砂和石、速凝劑強(qiáng)迫攪拌均勻。然后分別用砂漿泵和干式放射機(jī)壓送到混合管混合后噴出。3.鋼拱架剛拱架的作用及效果§5襯砌防水模板類型1．整體挪動(dòng)式模板臺(tái)車2．穿越式分體挪動(dòng)模板臺(tái)車3．拼裝式拱架模板§5模筑襯砌1．整體挪動(dòng)式模板臺(tái)車整體挪動(dòng)式模板臺(tái)車主要適用于全斷面一次開挖成形或大斷面開挖成形的隧道襯砌施工中。整體挪動(dòng)式模板臺(tái)車2．穿越式分體挪動(dòng)模板臺(tái)車3．拼裝式拱架模板§6輔助坑道一、橫洞二、平行導(dǎo)坑三、斜井四、豎井五、投料孔一、橫洞當(dāng)隧道傍山沿河、側(cè)向覆蓋層較薄時(shí)，就可以思索設(shè)置橫洞。普通情況下，橫洞不長(zhǎng)，較經(jīng)濟(jì)，因此在地形條件允許時(shí)，宜優(yōu)先思索采用橫洞來增辟任務(wù)面。在隧道側(cè)面修筑的與之相交的坑道。運(yùn)輸方式可采用無軌運(yùn)輸或有軌運(yùn)輸。橫洞縱坡因思索到便于排水及重車下坡運(yùn)輸方便，有軌運(yùn)輸時(shí)應(yīng)向外設(shè)不小于3%的下坡，無軌運(yùn)輸時(shí)可視車輛情況而定。二、平行導(dǎo)坑對(duì)于長(zhǎng)大越嶺隧道，由于地形限制，或因機(jī)具設(shè)備條件、運(yùn)輸?shù)缆返葪l件的限制，無法選用橫洞、豎井、斜井等輔助坑道時(shí)，為加快施工速度，及超前地質(zhì)勘察