地下工程施工：隧道基本施工方法.ppt

地下工程暗挖法施工 不挖开地面，采用矿山法、机械法等方法修筑地下建筑物的方法，称为地下工程暗挖法。 一般使用在山岭的公路、铁路隧道、城市地下铁道等的修建中。 主要方法的分类见下框图。 地下工程暗挖法施工 地下工程暗挖法施工 隧道的分部开挖 概述 分部开挖的主要目的： 是为了减小对围岩的扰动、保证掌子面的稳定、并能便利支撑，以保安全。 分部开挖的方法： 是将掌子面（工作面）分为多个工作面，分部实施。 分部的大小与多少： 按地质条件与断面大小以及开挖和支护手段等，对周围环境影响等条件而定。 隧道开挖实景照片 隧道的分部开挖 1、分部开挖方案 隧道施工方法有很多，但总归起来大体上有全断面法、台阶法和分部开挖法三大类及若干变化方案，如下图示。 隧道的分部开挖 隧道的分部开挖 （1）全断面法 常用在硬岩中，利于大型机械化作业，施工速度快。 （2）台阶法 多用于较软而节理发育的围岩中，有三种变化方案： a、长台阶法 上下台阶距离较远，上台阶超前50m以上或5倍洞跨，施工中上下部可配大中型机械平行作业。 b、短台阶法 上台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨，适用于较软弱的围岩，上下台阶施工干扰较大。 c、超短台阶法 上台阶仅超前3～5m，断面闭合较快。多用于机械化程度不高的各类围岩地段。 隧道的分部开挖 隧道的分部开挖 隧道的分部开挖 （3）分部开挖法 可分为三种变化方案： a、台阶分部开挖法 又称环形开挖留核心土法，适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩地段。上部留核心土支挡开挖工作面，利于及时施作拱部初期支护增强开挖工作面的稳定，核心土及下部开挖在拱部初期支护保护下进行，施工安全性好。一般环形开挖进尺为0.5～1m左右，不宜过长， 隧道的分部开挖 b、单侧壁导坑法（CD法---Center diaphgram） 围岩较差，跨度大，地表沉陷难于控制时采用，此法单侧壁导坑超前，中部和另一侧的断面用正台阶法施工，故兼有正台阶法和双侧壁导坑法的优点，且洞跨可随机械设备等施工条件决定， 隧道的分部开挖 该方法还有一些变化方法，如在开挖单侧壁导坑时也采用台阶法，并及时用斜支撑支护，一般将这种方法称为CRD法。 隧道的分部开挖 c、双侧壁导坑法 适用于浅埋大跨度隧道，地表下沉量要求严格，围岩条件特别差时，此法安全可靠，但速度慢，造价高。 隧道的分部开挖 隧道的分部开挖 导洞凿除 隧道的分部开挖 1、各种分部开挖的力学效果分析 （1）台阶法的力学效果分析 在隧道施工中，台阶法使用最为广泛，不同的台阶长度对隧道的稳定性将有不同的影响，特别在地质条件差，埋深浅时，确定合理的台阶长度尤为重要。 通过有限元法分析了台阶长度分别为1.0D、0.75D、0.5D、0.25D（D为隧道跨度）四种情况下对浅埋隧道洞口稳定性的影响。 隧道的分部开挖 隧道的分部开挖 隧道的分部开挖 由上表和图可以看出： 1、塑性区随台阶长度减小而显著减小，台阶长度从1.0D减小到0.25D，则塑性区深度减少82.86%。 2、拱顶位移随台阶长度减小而减小明显，台阶长度从1.0D减小到0.25D，则拱顶位移减少54.62%。 3、地表下沉随台阶长度减小而大幅减小，台阶长度从1.0D减小到0.25D，则地表下沉减少67.53%。 4、地表沉降槽宽度台阶长度减小而减小，台阶长度从1.0D减小到0.25D，则地表沉降宽度减少50%以上。 可见在隧道洞口的施工过程中，当选用台阶法时应尽量缩短台阶长度，以保证隧道的稳定性。 隧道的分部开挖 （2）单侧壁、双侧壁法和台阶法的力学效果分析比较 分析中取隧道开挖宽度为14.28m ,隧道高度为8.68m。进行了有限元分析。 二、隧道的分部开挖 隧道的分部开挖 由上表和图可以看出： 1、双侧壁导坑法位移最小，拱顶位移为台阶法的66%，边墙位移为台阶法的55%。塑性范围也最小。可以认为，在大断面隧道施工中，双侧壁导坑法是较安全的方法。 2、单侧壁导坑法与台阶法相比，拱顶位移为台阶法的82%，边墙位移为台阶法的63%。 仰拱位移是台阶法的152%，塑性范围比台阶法大；拱部的塑性范围与台阶法略小。因此，单侧壁导坑法的薄弱部位是仰拱。只要能够控制仰拱位移，将比台阶法优。 3、从力学观点来看，双侧壁导坑法最优，单侧壁导坑法次之，台阶法最次