隧道工程讲座讲述.ppt

第四部分 隧道主要施工方法 一、隧道施工方法的主要类型 三、新奥法隧道施工方法(常用方法) 四、其它施工方法 五、隧道辅助施工措施 二、矿山法施工的基本类型 六、新奥法的基本知识 一、隧道施工方法的主要类型 隧道施工一般可分为明挖法施工和暗挖法施工两大类。 (一)明挖法  明挖法施工的特点是：先将隧道上方地层全部挖开，然后修筑隧道衬砌，必要时，敷设外贴式防水层，再在上面进行回填。此法使用于浅埋隧道如明洞和浅埋地下铁道(也有只挖上部分的)。 (二)暗挖法  施工的特点是：不开挖隧道上方地层，全部工程均在地下进行。暗挖法又分为矿山法和机械法两大类。 1.矿山法 凡采用钻眼爆破为主来开挖隧道的方法，都可称为矿山法。它因最早用于矿山开采而得名。目前主要应用山岭铁路(或公路)隧道中。 2.机械法。 是指用一种专门的机械来修筑隧道的方法。这种机械有专门的开挖、支撑与防护设备。 二、矿山法施工的基本类型 根据目前我国现场的施工情况与技术发展，又可分为以下两大类型： 1. 传统的矿山法 传统的隧道施工方法是将隧道断面分成若干小块进行开挖，随挖随用钢材或木材支撑，然后从上到下，或从下到上砌筑刚性衬砌。因为以往人们总认为在地层中开挖坑道必然要引起围岩坍塌掉落，开挖的断面越大，坍塌的范围也越大。因此传统的隧道结构设计方法便将围岩看成是必然要松弛塌落，而成为作用于支护结构上的荷载。 2.新奥法(NATM) 近二十多年来，随着岩石力学理论的发展以及岩石锚杆，喷射混凝土的机械出现，人们对开挖隧道过程中所出现的围岩变形，松弛，崩塌等现象有了更深入的认识，为提高新的经济的隧道施工方法创造了前提。20世纪80年代中期开始，我国的隧道设计与施工已广泛采用“新奥地利隧道施工法－－简称新奥法(New Austria Tunneling Method－－NATM)”。这种方法是以控制爆破或机械开挖为主要掘进手段，以锚杆、喷射混凝土为主要支护方法，理论，量测和经验相结合的一种施工方法。同时，又是一系列指导隧道设计和施工原则。 三、新奥法隧道施工方法(常用方法) 新奥法施工，按其开挖断面的大小及位置，基本上又可分为：全断面法，台阶法、分部开挖法三大类及若干变化方案。 (一) 全断面法 全断面开挖法就是将全部设计断面一次开挖成型，接着做初期支护，敷设防水层，进行量测，然后待围岩变形稳定后再灌注二次模注混凝土衬砌的方法。 1．适用条件 (1)主要在稳定的Ⅴ~Ⅵ类围岩中采用，但 如果有可靠的支护手段(如钢拱支撑，喷锚支护)，在Ⅳ类围岩或无水的Ⅲ类围岩中亦可使用。 (2) 需有全断面钻孔台车，和高效率的装运机械及其配套设备：大型开挖及运输设备。  2．全断面法的优点： 工序少，相互干扰少，便于组织施工和管理；工作空间大，便于组织大型机械化施工，因此，施工进度高。目前，我国双线铁路隧道一般都能保持月进成洞平均150m左右，高者已达300m/月。 (二) 台阶法 台阶法是将断面分成上半断面和下半断面两部分进行开挖的方法，它们根据台阶的长度又可划分为长台阶法、短台阶法和超短台阶法三种。 1. 类型 (1)长台阶法 上、下两断面相距较远，一般上台阶超前50m以上或大于5倍洞跨。它适用于石质较好的Ⅳ～Ⅵ类围岩和配备有中型钻孔台车的场地。 (2) 短台阶法： 两个断面相距较近，一般上台阶长度小于5倍但大于1～1.5倍洞跨。适用于Ⅱ～Ⅳ类围岩，是新奥法施工中主要采用的方法。 (3)超短台阶法： 上台阶仅超前3～5m，只能用交替作业。适用于膨胀性围岩和土质围岩，要求及早闭合断面的场合。以及机械化程度不高的Ⅱ～Ⅲ类围岩地段。 2．台阶法的一般开挖顺序 (1)开挖上半断面(拱部)——喷射混凝土—— 对软弱地层需安设锚杆和加设钢支撑—— 出碴。 (2)开挖下半断面(边墙及底部)——喷射混凝 土——同样对软弱地层需安设锚杆和加设 钢支撑，及时形成闭和圈——出碴。 (3)修筑永久性模注衬砌。 3．台阶法类型的选取条件： (1)初次支护形成闭合断面的时间要求。围岩 越差，闭合时间要求越短； (2)上半断面施工所用的开挖、支护、出碴等 机械设施工场地大小的要求。 在软弱围岩中应以前一条件为主，兼顾后者，确保施工安全。在围岩条件较好时，主要考虑是如何更好的发挥机械效率。保证施工的经济性，故只要考虑后一条件。 (三) 分部开挖法 分部开挖主要应用于断面跨度较大如(或三车道