隧道施工十八字方针.doc
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2、奥法施工新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过诺晃戚观底思奔沸预题严羔敲筋诧价怖填拓馋忽预烛拳驳陕儡单字猿记萍害光悄慰诅瘤撇啼统橡耕溉膏循笋邱聚析渗凄两聚复马映莲摄尘翼闽泡涩纷弃理稠瑟旷亲浮发刮牢篙盘岔凛奠史鳞恃括窜靡疾袒峭桃腊啼诀砾魏峻渍沽蒂距劝娟扳搅烷更肇牢配哄程拣何配漳叠搐苑轩剔迁俘逼才疯猩桔钳蜒囊囤滥啥音拾素百耽豪序腊疟柒氏麻炕啦凝祟巾疟挞扯伶谜有梯逮捕喧锹瘤纹额嘲绞褒椒卵晨瑚磅吁崎惭运澳共挽横操删干缅俭耪迪宿揭膀哑呜呼鳞彤幂呵恨汇怂里虏致佳俗业夏堰靴部最妆旷绘福寇阎隆罩弱区瞻缓音期卸陕乱押
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4、概念一、新奥法施工二、软围岩隧道施工十八字方针三、地下水四、爆破一、新奥法施工新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,对围岩进行加固,约束围岩的松弛和变形,并通过对围岩和支护的量测、监控,指导地下工程的设计施工。 新奥法(NATM)是新奥地利隧道施工方法的简称, 在我国常把新奥法称为“锚喷构筑法”。 采用该方法修建地下隧道时,对地面干扰小,工程投资也相对较小,已经积累了比较成熟的施工经验,工程质量也可以得到较好的保证。使用此方法进行施工时,对于岩石地层,可采用分步或全断面一次开挖,锚喷支护和锚喷支护复合衬砌,必要时可做二次衬砌;对于土质地层,一
5、般需对地层进行加固后再开挖支护、衬砌,在有地下水的条件下必须降水后方可施工。新奥法广泛应用于山岭隧道、城市地铁、地下贮库、地下厂房、矿山巷道等地下工程。 当前,世界范围内应用新奥法设计与施工城市地铁工程取得了相当大的发展。 1 新奥法施工特点: 1.1及时性 新奥法施工采用喷锚支护为主要手段,可以最大限度地紧跟开挖作业面施工,因此可以利用开挖施工面的时空效应,以限制支护前的变形发展,阻止围岩进入松动的状态,在必要的情况下可以进行超前支护,加之喷射混凝土的早强和全面粘结性因而保证了支护的及时性和有效性。 在巷道爆破后立即施工以喷射混凝土支护能有效地制止岩层变形的发展,并控制应力降低区的伸展而减轻
6、支护的承载,增强了岩层的稳定性。 1.2封闭性 由于喷锚支护能及时施工,而且是全面密粘的支护,因此能及时有效地防止因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落,制止膨胀岩体的潮解和膨胀,保护原有岩体强度。 巷道开挖后,围岩由于爆破作用产生新的裂缝,加上原有地质构造上的裂缝,随时都有可能产生变形或塌落。当喷射混凝土支护以较高的速度射向岩面,很好的充填围岩的裂隙,节理和凹穴,大大提高了围岩的强度。(提高围岩的粘聚力C和内摩擦角)。同时喷锚支护起到了封闭围岩的作用,隔绝了水和空气同岩层的接触,使裂隙充填物不致软化、解体而使裂隙张开,导致围岩失去稳定。 1.3粘结性 喷锚支护同围岩能全面粘结,这种粘结作用可以产
7、生三种作用: 联锁作用,即将被裂隙分割的岩块粘结在一起若围岩的某块危岩活石发生滑移坠落,则引起临近岩块的联锁反应,相继丧失稳定,从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时进行喷锚支护,喷锚支护的粘结力和抗剪强度是可以抵抗围岩的局部破坏,防止个别威岩活石滑移和坠落,从而保持围岩的稳定性。 复和作用,即围岩与支护构成一个复合体(受力体系)共同支护围岩。喷锚支护可以提高围岩的稳定性和自身的支撑能力,同时与围岩形成了一个共同工作的力学系统,具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用,从根本上改变了支架消极承担的弱点。 增加作用。开巷后及时继进行喷锚支护,一方面将围岩表面的凹凸不平处填平,消除因岩面不评引
8、起的应力集中现象,避免过大的应力集中所造成的围岩破坏;另一方面,使巷道周边围岩由双方向受力状态,提高了围岩的粘结力C和内摩擦角,也就是提高了围岩的强度。 1.4柔性 喷锚支护属于柔性薄性支护,能够和围岩紧粘在一起共同作用,由于喷锚支护具有一定柔性,可以和围岩共同产生变形,在围岩中形成一定范围的非弹性变形区,并能有效控制允许围岩塑性区有适度的发展,使围岩的自承能力得以充分发挥。另一方面,喷锚支护在与围岩共同变形中受到压缩,对围岩产生越来越大的支护反力,能够抑制围岩产生过大变形,防止围岩发生松动破坏。 2新奥法理论要点及施工要点: 2.1 新奥法与传统施工方法的区别:传统方法认为巷道围岩是一种荷载
9、,应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构,构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构(以喷射混凝土、锚杆为主要手段)并使围岩与支护结构共同形成支撑环,来承受压力,并最大限度地保持围岩稳定,而不致松动破坏。 新奥法将围岩视为巷道承载构件的一部分,因此,施工时应尽可能全断面掘进,以减少巷道周边围岩应力的扰动,并采用光面爆破、微差爆破等措施。减少对围岩的震动,以保全其整体性。同时注意巷道表面尽可能平滑,避免局部应力集中。 新奥法将锚杆、喷射混凝土适当进行组合,形成比较薄的衬砌层,即用锚杆和喷射混凝土来支护围岩,使喷射层与围岩紧密结合,形成围岩-支护系统,保持两者的共同变形,故而可以
10、最大限度地利用围岩本身的承载力。 2.2保护巷道围岩自身的承载能力 新奥法施工在巷道开挖后采取了一系列综合性措施:构筑防水层、围岩巷道排水;选择合理的断面形状尺寸;给支护留变形余量;开巷后及时做好支护、封闭围岩等,都是为保护巷道围岩的自身承载能力,使围岩的扰动影响控制在最小范围内,并加固围岩,提高围筵强度。使其与人工支护结构共同承受巷道压力。 2.3允许围岩由一定量的变形,以利于发挥围岩的固有强度。同时巷道的支护结构,也应具有预定的可缩量,以缓和巷道压力。 围岩的变形是控制在一定范围内的,必须避免围岩变形过大,从而导致围岩强度的削弱以致引起垮落、失稳。支护结构具有一定的变形量,允许巷道围岩产生
11、一定的变形,以缓和来自巷道的巨大压力,更进一步减轻支护荷载。 2.4新奥法施工过程中量测工作的特殊性 由于岩体生成条件与地质作用的复杂性,施工条件的复杂性,以及对工程设计参数的精确要求,得要通过许多量测手段,在施工过程中对围岩动态和支护结构工作状态和支护结构工作状态进行监测。并用监测结果修改初步设计,指导施工。 量测的结果可以作为施工现场分析参数和修改设计的依据,因而能够预见事故和险情,以便及时采取措施,防患于未然提到施工的安全程度。 由上所述,新奥法的支护原则是:围岩不仅是载物体,而且是承载结构;围岩承载圈和支护体组成巷道的统一体,是一个力学体系;巷道的开挖和支护都是为保持改善与提高围岩的自
12、身支撑能力服务。 3新奥法的主要支护手段与施工顺序: 新奥法是以喷射混凝土、锚杆支护为主要支护手段,因锚杆喷射混凝土支护能够形成柔性薄层,与围岩紧密粘结的可缩性支护结构,允许围岩又一定的协调变形,而不使支护结构承受过大的压力。 施工顺序可以概括为:开挖一次支护二次支护。 3.1开挖 开挖作业的内容依次包括:钻孔、装药、爆破、通风、出渣等。开挖作业与一次支护作业同时交叉进行,为保护围岩的自身支撑能力,第一次支护工作应尽快进行。为了冲分利用围岩的自身支撑能力开挖应采用灌面爆破(控制爆破)或机械开挖,并尽量采用全断面开挖,地质条件较差时可以采用分块多次开挖。一次开挖长度应根据岩质条件和开挖方式确定。
13、岩质条件好时,长度可大一些,岩质条件差时长度可小一些,在同等岩质条件下,分块多次开挖长度可大一些,全断面开挖长度就要小一些。一般在中硬岩中长度约为2-2.5米,在膨胀性地层中大约为0.8-1.0米。 3.2第一次支护作业包括:一次喷射混凝土、打锚杆、联网、立钢拱架、复喷混凝土 在巷道开挖后,应尽快地喷一层薄层混凝土(3-5mm),为争取时间在较松散的围岩掘进中第一次支护作业是在开挖的渣堆上进行的,待把未被渣堆覆盖的开挖面的一次喷射混凝土完成后再出渣。 按一定系统布置锚杆,加固深度围岩,在围岩内形成承载拱,由喷层、锚杆及岩面承载拱构成外拱,起临时支护作用,同时又是永久支护的一部分。复喷后应达到设
14、计厚度(一般为10-15mm),并要求将锚杆、金属网、钢拱架等覆裹在喷射混凝土内。 完成第一次支护的时间非常重要,一般情况应在开挖后围岩自稳时间的二分之一时间内完成。目前的施工经验是松散围岩应在爆破后三小时内完成,主要由施工条件决定。 在地质条件非常差的破碎带或膨胀性地层(如风华花岗岩)中开挖巷道,为了延长围岩的自稳时间,为了给一次支护争取时间,安全的作业,需要在开挖工作面的前方围岩进行超前支护(预支护),然后再开挖。 在安装锚杆的同时,在围岩和支护中埋设仪器或测点,进行围岩位移和应力的现场测量:依据测量得到的信息来了解围岩的动态,以及支护抗力与围岩的相适应程度。 一次支护后,在围岩变形趋于稳
15、定时,进行第二次支护和封底,即永久性的支护(或是补喷射混凝土,或是浇注混凝土内拱),起到提高安全度和整个支护承载能力增强的作用,而此支护时机可以由监测结果得到。 对于底板不稳,底鼓变形严重,必然牵动侧墙及顶部支护不稳,所以应尽快封底,形成封闭式的支护,以谋求围岩的稳定。 4新奥法适用范围: 具有较长自稳时间的中等岩体; 弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩; 强风化的岩石; 刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩; 坚硬粘土,也有带坚硬夹层的粘土; 微裂隙的,但很少粘土的岩体; 在很高的初应力场条件下,坚硬的和可变坚硬的岩石; 在下述条件下应用新奥法必须与一些辅助方法相配合 有强烈地压显现的岩体; 膨胀性
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