隧道掘進課程目標和大綱掌握基本原理了解隧道工程基礎(chǔ)理論學習施工方法鉆爆法、TBM、新奧法等安全與環(huán)保要求施工安全與環(huán)境保護技術(shù)質(zhì)量控制方法隧道工程的定義和重要性定義地下人工通道工程經(jīng)濟價值縮短距離、節(jié)約時間社會意義隧道工程的歷史發(fā)展1古代人工鑿挖、簡易支撐2工業(yè)革命鉆爆技術(shù)、機械輔助320世紀新奧法、TBM技術(shù)4現(xiàn)代現(xiàn)代隧道工程的應用領(lǐng)域交通運輸公路、鐵路、地鐵水利工程輸水、排水能源設施電纜隧道、燃氣管道市政工程隧道工程的基本原理1地應力平衡維持圍巖穩(wěn)定平衡狀態(tài)2支護系統(tǒng)合理設計支護結(jié)構(gòu)控制變形3施工擾動最小化減少對圍巖的擾動安全監(jiān)測隧道類型概覽按位置分類山嶺、水下、城市按用途分類交通、水利、市政按施工方法分類礦山法、盾構(gòu)法、沉管法公路隧道特點通行能力大寬敞斷面、多車道設計通風要求高排除有害氣體和煙塵照明系統(tǒng)完善確保行車安全和舒適鐵路隧道特點大斷面設計滿足列車運行空間和接觸網(wǎng)要求線形嚴格坡度小、曲線半徑大防排水要求高確保鐵路運行安全地鐵隧道特點城市淺埋深度較淺、干擾因素多施工環(huán)境復雜地下管線密集、建筑物多安全要求嚴格人員密集、通風消防嚴格水利隧道特點輸水功能主要用于輸水或排水抗水壓要求需承受內(nèi)水壓力防滲漏設計嚴格防水和襯砌其他特殊用途隧道隧道地質(zhì)條件分析地質(zhì)測繪地表地質(zhì)特征調(diào)查鉆探取樣地層結(jié)構(gòu)和巖性分析水文調(diào)查地下水分布和水壓測定物理力學試驗確定巖土參數(shù)巖土工程勘察方法鉆探法獲取深層地質(zhì)信息物探法測定地層結(jié)構(gòu)和斷層原位測試測定巖土體工程特性隧道設計基本原則安全可靠確保結(jié)構(gòu)安全和使用安全經(jīng)濟合理優(yōu)化設計降低造價環(huán)保節(jié)能減少環(huán)境影響和能源消耗施工便捷考慮施工條件和工藝要求隧道線路設計要點隧道長度(km)造價系數(shù)隧道橫斷面設計10m凈寬雙車道公路隧道標準寬度5m凈高公路隧道最小凈高要求15%超挖隧道開挖常見超挖比例隧道縱斷面設計坡度要求公路隧道≤3%鐵路隧道≤2%地鐵隧道≤3.5%排水坡度≥0.3%縱向凈距≥0.5D(直徑)隧道支護結(jié)構(gòu)設計噴混凝土厚度(cm)錨桿長度(m)隧道襯砌設計初期支護噴射混凝土錨桿支護鋼拱架二次襯砌模筑混凝土鋼筋混凝土預制襯砌防水層防水板防水布防水涂層隧道掘進方法概述鉆爆法適用于巖質(zhì)地層機械法TBM、盾構(gòu)等機械化施工人工法適用于短小隧道特殊方法凍結(jié)法、沉管法、頂進法鉆爆法掘進原理鉆孔在掌子面按設計鉆鑿炮眼1裝藥將炸藥裝入炮眼2爆破按順序引爆炸藥3通風清渣排煙并清除碎石4鉆爆法施工流程鉆孔30-40分鐘裝藥20-30分鐘爆破5-10分鐘通風15-20分鐘出渣40-60分鐘支護60-90分鐘鉆爆法設備選擇液壓鉆車多臂自動鉆孔噴射機械自動噴射混凝土裝載機械鏟裝和運輸碎石鉆爆法爆破設計掏槽眼輔助眼周邊眼底眼機械化掘進方法介紹全斷面隧道掘進機適用于長距離硬巖隧道盾構(gòu)機適用于軟土隧道施工銑挖機適用于中等硬度巖層液壓挖掘機適用于軟巖和土層全斷面隧道掘進機(TBM)原理1切削破巖刀盤旋轉(zhuǎn)切削巖石2出渣輸送皮帶運輸系統(tǒng)輸送碎石3支撐推進液壓系統(tǒng)推動機身前進TBM類型及適用條件硬巖型完整堅硬巖層巖石支撐型中等巖層強度土壓平衡型軟土地層泥水平衡型高地下水位地層TBM施工流程設備安裝組裝TBM及后配套系統(tǒng)掘進作業(yè)機械化連續(xù)掘進3管片安裝同步安裝預制管片注漿處理管片背后空隙注漿5設備拆除完工后拆解運出新奧法施工原理圍巖參與承載活化巖體自承能力及時初期支護錨桿噴混形成復合結(jié)構(gòu)封閉環(huán)及時施作仰拱閉合成環(huán)實時監(jiān)測根據(jù)監(jiān)測結(jié)果調(diào)整支護新奧法施工步驟分部開挖上臺階、下臺階、仰拱順序施工初期支護噴射混凝土、錨桿、鋼拱架監(jiān)測觀察測量變形并分析二次襯砌待變形穩(wěn)定后澆筑新奧法支護系統(tǒng)設計盾構(gòu)法隧道施工原理掘進刀盤切削土體1出渣螺旋輸送機排出渣土2管片拼裝機械手安裝預制管片3推進千斤頂推動盾構(gòu)前進4同步注漿填充管片與土體間隙5盾構(gòu)機類型及選擇土壓平衡盾構(gòu)適用于粘性土、砂質(zhì)土泥水平衡盾構(gòu)適用于砂卵石、高水壓混合式盾構(gòu)適用于復合地層盾構(gòu)施工關(guān)鍵技術(shù)始發(fā)技術(shù)盾構(gòu)井加固和始發(fā)段處理姿態(tài)控制保持正確掘進軌跡同步注漿防止地面沉降接收技術(shù)精確控制盾構(gòu)接收管幕法施工技術(shù)1超前管棚施工埋設鋼管形成保護傘2管棚間注漿鋼管間隙填充固化3開挖支護管棚保護下開挖4二次襯砌澆筑永久襯砌沉管法隧道施工溝槽開挖水下挖掘隧道基槽管節(jié)預制陸地工廠預制管段浮運安裝浮運至現(xiàn)場沉放定位接頭防水特殊接頭確保防水特殊地質(zhì)條件下的隧道施工斷層破碎帶短進尺開挖超前支護加強環(huán)向封閉高地應力區(qū)圓形斷面彈性讓壓支護巖爆預防高水壓區(qū)超前探測超前注漿降水處理隧道施工常用設備概述鉆孔設備鉆機、鉆車挖掘設備挖掘機、銑挖機運輸設備自卸車、渣土車支護設備噴漿機、注漿泵4監(jiān)測設備測量儀、變形監(jiān)測儀鉆孔設備及其應用液壓鑿巖臺車多臂自動鉆孔手持式風鉆小范圍作業(yè)錨桿鉆機錨桿孔施工裝載和運輸設備5-8m3鏟運機容量常用裝載設備規(guī)格20-40噸自卸車載重隧道常用運輸車輛300-500m運輸距離單循環(huán)經(jīng)濟運距支護和襯砌設備濕噴機械手自動噴射混凝土高壓注漿泵壓力注入漿液襯砌臺車二次襯砌模板系統(tǒng)通風和排水設備通風設備軸流風機風筒除塵裝置排水設備潛水泵水泵房沉淀池環(huán)境監(jiān)測氣體檢測儀粉塵監(jiān)測噪聲監(jiān)測隧道監(jiān)測設備隧道施工安全管理體系制度保障建立完善的安全管理制度組織保障建立專職安全管理團隊培訓保障定期開展安全教育培訓技術(shù)保障采用先進安全防護技術(shù)隧道施工主要危險源識別圍巖塌方支護不力造成瓦斯爆炸可燃氣體聚集突水災害突遇地下水脈粉塵危害長期粉塵吸入火災爆炸易燃物引起隧道塌方防治措施地質(zhì)預報超前鉆探和物探加強支護增加錨桿密度和噴層厚度超前加固超前注漿和管棚支護實時監(jiān)測變形監(jiān)測和預警瓦斯爆炸防治技術(shù)瓦斯檢測實時監(jiān)測瓦斯?jié)舛葟娭仆L保持有效空氣流通電氣安全使用防爆電氣設備管理制度嚴格執(zhí)行瓦斯管理制度突水防治技術(shù)預測技術(shù)超前鉆探物探預報水文監(jiān)測預防技術(shù)超前注漿帷幕灌漿降水措施處理技術(shù)堵水措施排水系統(tǒng)防水設計隧道施工環(huán)境保護要求水環(huán)境保護處理施工廢水大氣環(huán)境保護控制粉塵和廢氣噪聲控制降低施工噪音固廢處理處置渣土和廢料生態(tài)恢復修復施工區(qū)域5隧道施工噪音控制隧道施工粉塵防治濕式作業(yè)水霧噴灑消塵強力通風稀釋排出粉塵個人防護佩戴防塵口罩除塵設備使用除塵器收集隧道施工水污染防治收集處理設置廢水收集系統(tǒng)2沉淀過濾沉淀池去除懸浮物3中和處理調(diào)節(jié)pH值循環(huán)利用處理后回用于施工隧道施工生態(tài)保護措施合理規(guī)劃減少占地和植被破壞2表土保護剝離保存表土層植被恢復施工結(jié)束后復綠隧道工程質(zhì)量控制體系設計階段材料控制施工過程檢測驗收運營維護隧道施工質(zhì)量檢測方法巖體質(zhì)量檢測鉆芯取樣地質(zhì)雷達聲波檢測支護質(zhì)量檢測錨桿拉拔試驗噴混強度檢測鋼架幾何尺寸襯砌質(zhì)量檢測混凝土強度襯砌厚度裂縫監(jiān)測隧道變形監(jiān)測技術(shù)收斂監(jiān)測測量隧道徑向變形沉降監(jiān)測測量地表和隧道沉降應力監(jiān)測測量支護結(jié)構(gòu)受力隧道滲漏水處理技術(shù)注漿堵水鉆孔注入堵水材料引排導流設置排水系統(tǒng)引導防水層修復