隧道施工-.pptx

隧道施工1一、超前支护1.管棚法1.1概念：管棚法施工又称伞拱法，管棚法，是指为防止隧道开挖引起地表下沉或围岩松动，在开挖掘进前沿开挖工作面的上半断面周边按设计打入厚壁钢管。在地层中构筑的临时承载棚防护下，为安全开挖预先提供增强地层承载力的临时支护方法。1.2适用条件：适用于软弱地层和特殊困难地段，如及破碎岩体、塌方体、砂土质地层、强流失性地层、浅埋大偏压等围岩，并对地层变形有严格要求的工程。1.3材料要求：（1）钢管：一般选用直径70-180mm，壁厚4-8mm的无缝钢管。管节长度视工程具体情况而定，一般情况下每节长小于10m，长管棚采用的钢管每节长度大于10m。3（2）水泥砂浆：主要成分为P.O42.5级及以上的硅酸盐水泥、普通或水泥砂浆，宜采用中砂或者粗砂。外加剂视不同地层选用，配比应根据工程地质条件，经试验确定。1.4施工步骤：（1）管棚加工（2）测量放线，导向管定位、编号及套拱施工（3）搭设钻孔平台，钻孔机进行安装调试（4）钻孔，清孔。（5）管棚安装，孔口处理。（6）注浆（7）注浆效果检查管棚钻孔布置图1.5施工注意事项：（1）管棚采取分段配管，按奇、偶编号，错开安装，保证每一断面内接头个数不超过50%。并在并在钢管上钻孔，孔径10mm，孔间距50cm，呈梅花型布置；钢管周壁钻注浆孔，孔径1016mm，孔间距1520mm，呈梅花形布置，尾部加工成锥形；棚孔口段要焊上法兰盘，以便于安装压浆管。（2）为了让管棚顺利顶进，钻孔直径比管孔直径稍大。（3）岩质较好的可以一次成孔。若钻进时产生坍孔、卡钻时，需补注浆后再钻进。钻进时采用测斜仪量测钢管钻进的偏斜度，发现偏斜超过设计要求，及时纠正。4（4）钻孔过程中做好原始记录，作为洞身开挖时的地质预测预报参考资料，从而指导洞身开挖。（5）清孔时用钻机进行反复扫孔，清除浮渣，确保孔径、孔深符合要求，防止堵孔，然后用高压风、水从孔底向孔口清理钻碴。（6）每钻完一个孔，清孔完成后立即安装管棚，防止塌孔。（7）在注浆过程中，记录核对注浆量、注浆压力等是否达到要求，注浆完成后，采用砂浆及时封闭出浆孔，避免出现空漏现象。2.超前帷幕注浆2.1概念：指对隧道前方一定范围的土体进行全面加固，在开挖区域周边形成隔水帷幕，以防止地下水渗流给隧道施工带来较大风险。2.2适用情况：（1）涌水、涌泥或塌方严重地段。（2）水下隧道富水围岩段（如含水砂层）（3）因地下水位的变化造成地层变形，可能会影响到周边重要构筑物安全的地段。（4）地下水十分丰富的断层破碎带等5超前帷幕注浆加固设计图6大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点72.3施工工艺：（1）用钻机进行超前地质预报作业；其主要工作内容是探测前方的工程地质、水文地质、涌水压力和涌水量。（2）隧道进行全断面超前加固注浆，对初期支护开挖轮廓以内2m范围内土体进行超前注浆止水。（3）注浆循环长度：每16m一个循环，预留4m作为下一循环注浆止浆墙；帷幕注浆分两序施工，2序施工作为1序施工的检查孔及补浆孔。（4）注浆孔布置：环向间距1.5m，外插角1序孔为6，1序孔为4.6。（5）注浆方式：采用前进式分段注浆；（后一次注浆对前一次钻进注浆部位有复注效果，注浆效果较好）（6）注浆浆液采用水泥单液浆与水泥水玻璃双液浆结合的方式，单液浆与双液浆的比例为1：1，浆液填充率为10%。（7）注浆前掌子面施做300mm厚临时封土墙，封堵墙采用双层网喷砼钢筋网采用14150150钢筋网片，网片边缘与隧道格栅钢架进行焊接连接，临时封堵墙喷射混凝土需要分层喷射，保证封堵墙密封效果。（8）掌子面在注浆完成后隧道开挖前施工注浆检查孔，以保证全断面注浆加固效果。（按总注浆孔的5%10%设置检查孔，检查孔应在均布的原则下，结合注浆资料的分析布设，检查孔应无涌泥、涌砂，不塌孔，渗水量应小于0.2L/(min.m)或小于设计涌水量，否则应予补注。）（9）钻孔采用钻注一体化钻机。81.4施工注意事项：（1）严格按照设计和方案进行布孔，掌握布孔参数，做好钻孔记录。（2）施工过程中根据实际情况及时调整注浆参数，保证注浆质量和效果。（3）浆液配置严格按照配合比进行配置，严禁随意更改。（4）注浆过程中，注浆压力长时间不上升，一般原因是浆液扩散或流失，可通过调整浆液配比，缩短浆液凝胶时间，控制注浆量，以达到控制注浆范围的目的。（5）注浆过程中，如注浆压力突然上升，立即停止注浆泵工作，打开泄浆阀泄压，找明原因后再决定该孔是否继续注浆，如是管路堵塞，则清除故障后继续注浆，如管路未堵塞，接管注浆时仍旧出现压力突然上升，可结束该孔注浆。（6）注浆过程中，如跑、漏浆现象严重时，可通过间歇注浆技术或通过调整浆液配比缩短凝胶时间的方法进行封堵，但若无效时，可暂停该孔注浆，分析原因，采取其它措施；（7）严格控制现场注浆，按设计原则进行注浆量控制。（8）每一孔注浆完成后，先泄压，再拆管，防止注浆管内高压伤人。（8）注浆孔部注浆全部完成后，需进行注浆效果检查与评定，对不合格的由检查孔进行补浆。（9）在扫孔过程中，人员撤离到安全地带，防止由孔口吹出土石块伤人。（10）注浆期间洞内要加强测，随时掌控围岩变形情况，如监发现围岩变形异常，立即采取措施。（11）施工时应设有一定排水能力的排水系统，施工中应做好排水准备工作，以防止施工中大量涌水形成危害；准备好抢险材料，做好抢险准备工作。93.超前小导管3.1概念：超前小导管是隧道工程掘进施工过程中的一种工艺方法，主要用于自稳时间段的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。3.2支护原理：（1）1超前小导管是稳定开挖工作面的一种非常有效的辅助施工方法。在软弱及破碎岩层施工中，超前小导管对松散岩层起到加固作用，注浆后增强了松散、软弱围岩的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内围岩的稳定，不至于围岩失稳破坏直至坍塌。（2）超前小导管注浆适用于隧道拱部软弱围岩，松散、无粘结土层、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层级破碎岩层。3通过超前小导管注浆能改变围岩状况及稳定性，浆液注入软弱、松散地层或含水破碎围岩裂隙后，能与之紧密接触并凝固。浆液以充填，劈裂等方式，10置换土颗粒间和岩石裂隙中的水分及空气后占据其位置，经过一定时间凝结，将原有的松散土颗粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新，强度大，防水性能良好的固结体，使得围岩松散破碎状况得到大幅度改善。3.3施工要点：（1）小导管采用42无缝钢管，长度为4.0m，管身前端3m范围布置6-8mm泄浆孔，孔间距20-30cm。小导管布置于隧道初期支护轮廓线外，布置范围为拱部150范围内，环向间距为300m。小导管构造见图（2）测量放样，在设计孔位上做好标记，钻孔孔径大于设计导管管径10mm以上，孔深、外插角符合设计要求。（3）成孔后，小导管进行清孔，清孔一定要彻底。（3）清孔完成后，小导管按要求打入，小导管外露20cm，注浆结束后与钢架焊接连接，使其成为一体。11（4）小导管安装完成后，进行压水实验，根据设计和实验结果确定注浆参数，浆液浓度按设计配置，浆液必须充满管内及周围的孔隙。（5）水泥浆拌制时应防止杂物混入，使用前将配置好的浆液过滤后使用，防止注浆时堵塞。（6）注浆前后需清洗注浆管，以防注浆是堵塞，影响注浆效果。（6）配置好的浆液在规定时间内用完，随配随用。（7）注浆顺序，由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆，注浆量先大后小，注浆压力由小至大。3.4质量保证措施：（1）严格按照设计孔位进行钻孔，钻孔过程中，随时检查孔位及钻设角度，出现偏差及时纠正。（2）清孔要彻底，对掉渣、塌孔严重的，进行风钻二次清孔。（3）注浆完成后，孔口封堵要彻底。（4）当发生串孔时，应采用分浆器多孔注浆或堵塞串浆孔隔孔注浆。（5）每个注浆孔应达到注浆结束标准方可结束；即压力达到设计注浆终压并稳定10-15min，注浆量达到设计注浆量80%以上时，可结束该孔注浆。3.5安全措施（1）水泥浆液具有腐蚀效果，施工时防止浆液溅入眼睛。（2）注浆完成后，先泄压，后拆管。（3）在注浆期间，应对支护状态及掌子面进行检查，当发现支护变形或破损时，应立即停止注浆，采取措施。124.超前管幕4.1概念：利用小口径顶管设备建造大断面地下空间，原理与管棚工法近似。4.2适用地层：管幕法适用范围较广，适用于回填土、砂土、粘土、岩层等各种地层。4.3优缺点：优点（1）不需要进行道路改建（2）不影响地面的正常交通（3）不需要进行管线改接（4）不抽取地下水（5）无需加固房屋地基和桩基（6）管幕钢管锁口注浆后可有效的防止渗漏水缺点（1）钢管铺设精度要求高（2）工程投入大，单位延米造价高134.4常用施工方法水平螺旋钻进法夯管施工法14泥水平衡顶管掘进机法直径800mm直径1650mm15先导式微型隧道施工法先导头结构16螺旋式微型隧道施工法17水平定向钻进法夯管法钻导向孔施工中的管幕18施工完成的管幕19CRD法1.概念：CRD法即交叉中隔壁法，是在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横隔板施工;然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁，最后开挖剩余部分的施工方法。2.适用范围：IV、V、VI双线或多线浅埋隧道。3.优缺点优点：施工时化大跨为小跨，步步封闭，因此，每步开挖扰动土层的范围相对小得多，封闭时间短，结构很快就处于整体较好的受力状态。同时，临时仰拱和中隔墙也起到了增大结构刚度的作用，有效抑制了结构的变形。缺点：法适用于较差地层，如采用人工或人工配合机械开挖的IVV级围岩和浅埋、偏压及洞口段。缺点：由于地层软弱，断面较小，只能采取小型机械开挖及运输作业，且分块太多，工序繁多、复杂，进度较慢。临时支撑的施作和拆除困难、成本较高。324.施工注意事项：（1）根据地质条件，隧道断面的分部，应以初期支护受力均匀，便于发挥人力、机械效率为原则，一般水平方向分两部、上下分二至三层开挖。（2）超前小导管采用顶进法施工，减少成孔过程中的地面沉降。（3）开挖后立即初喷50mm厚混凝土以封闭围岩。（2）先行施工部位的临时支撑（中隔壁、临时仰拱），均应有向外（下）鼓的弧度。（3）各部开挖及支护应自上而下，开挖后及时施作初期支护、中隔壁、临时仰拱、步步成环。（4）同一层左右两部开挖工作面相距不宜大于15m，上下层开挖工作面相距宜保持34m，且待喷混凝土强度达到设计强度的70%后开挖相邻部位。（5）宜缩短各部开挖工作面的间距，使初期支护尽早封闭成环。（6）根据监控量测结果，中隔壁及临时仰拱在仰拱浇筑前逐段拆除，每段拆除长度宜不大于15m。（7）仰拱每次开挖不宜过大。（8）隧道初期支护及二次衬砌背后均注浆回填，注浆管预埋，注浆压力要控制适当。5.CRD法施工步骤示意图33超前地质预报，拱部、侧壁超前小导管顶进法施工，按要求进行注浆，左侧上部开挖、出碴；左侧上部、上部中隔壁初期支护、横支撑施工。左侧下部开挖、出碴；完成后进行左侧下部初期支护，仰拱初期支护（围岩监控量测）。右侧上部开挖、出碴；完成后进行初期支护。34右侧下部开挖、出碴；完成后进行初期支护，仰拱初期支护（围岩监控量测）。进行仰拱混凝土浇筑，架设临时支撑。（围岩监控量测）拆除中隔壁，进行二次衬砌施工，封闭成环。35三、隧道初期支护3.1概念：隧道开挖后，为控制围岩应力释放和变形，增加结构安全度，隧道开挖后立即施做刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层，成为初期支护。3.2常用锚喷网结构支护特点：（1）及时性：喷射早强砼，能迅速给围岩提供支护抗力；（2）密贴性：喷射砼与围岩能全面密贴粘结；（3）深入性：锚杆可渗入围岩一定深度加固围岩，形成承载圈；（4）柔性：容易调节围岩变形，可控制围岩塑形变形适度发展，发挥自身承载力；（5）封闭性：可阻止水对围岩的侵蚀而引起风化。3.3施工流程（1）测量放线，标记轮廓线；（2）机械开挖至轮廓线；格栅钢架施工型刚钢架施工36（3）清除开挖面表面残渣；（4）对开挖面进行初喷；（5）测量放线，对钢架位置进行定位；（6）系统支护施工（钢架架设、钢筋网挂设、纵向连接筋、自进式中空锚杆、超前导管施工）（7）喷射混凝土至设计厚度。格栅钢架自进式中空锚杆自进式中空锚杆主要用于断层破碎带开挖支护施工，在复杂地质条件下取代普通砂浆锚杆，克服了普通砂浆锚杆诸如塌孔、无法插杆、注浆不饱满等难题，发挥了锚杆支护的作用，提高了围岩的承载能力，保证了围岩的整体稳定，具有较好的应用价值。373.4施工注意要点：（1）隧道开挖之前按照图纸要求进行超前支护；（2）严格控制开挖长度；（3）开挖完成后初期支护及时跟上，尽早封闭成环；（4）加强监控量测，信息及时反馈；（5）钢架安装要规范，锁脚锚杆按要求施工；（6）钢筋网使用之前要除锈，钢筋网的搭接要符合规范要求；（7）喷射混凝土要及时，喷射厚度要符合规范要求，钢架保护层符合规范；（8）施工过程中要避免对支护完成的钢架进行碰撞和冲击（9）隧道施工时注意排水。3.5初期支护控制项目：（1）隧道开挖断面的中线、高程必须符合设计要求。（2）隧道不应欠挖。当围岩完整、石质坚硬时，方允许岩石个别突出部分（每1 m2 不大于0.1 m）侵入衬砌，整体式衬砌应小于10 cm，其它衬砌不应大于5 cm。拱脚和墙脚以上1 m内断面严禁欠挖。（3）锚杆的材料质量类型、规格、性能以及安装数量符合要求。（4）锚杆锚杆孔距允许偏差为150 mm；孔深允许偏差为50 mm。（5）钢筋、钢架应无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。38（6）锚杆孔应保持直线，一般情况下应保持与隧道衬砌法线方向垂直。当隧道内岩层结构面出露明显时，锚杆孔宜与岩层主要结构面垂直，锚杆垫板应与基面密贴。（7）钢筋网应与隧道断面形状相适应并与锚杆或其他固定装置联结牢固。（8）钢筋网宜在喷射一层混凝土后铺挂。采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖及混凝土终凝后进行铺设。（9）钢筋网的网格间距应符合设计要求，网格尺寸允许偏差为10 mm，钢筋网搭接长度应为12个网孔，允许偏差为50 mm。（10）钢架的落底接长和钢架间的连接应符合设计要求。（11）钢架间距允许偏差为100 mm；钢架横向允许偏差为50 mm；高程偏差允许偏差为50 mm；垂直度偏差允许偏差为2；钢架保护层厚度允许偏差为5 mm。（12）注浆浆液强度和配合比应符合设计要求，且浆液应充满导管及周围的空隙。（13）混凝土的喷射方式应符合设计要求。施工时应分段、分片，由下而上，依次进行。混合料应随拌随喷，喷层厚度符合设计要求。（14）喷射混凝土拌合物的坍落度应符合设计配合比要求。（15）喷混凝土表面应平顺，无裂缝及掉渣现象，锚杆头及钢筋无外露。39四、隧道二次衬砌4.1概念：二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。4.2衬砌施工条件（1）二次衬砌施作一般在围岩和初期支护变形趋于稳定后进行。（2）在隧道洞口段、浅埋段、围岩松散破碎段，应尽早施作二次衬砌，并应加强衬砌结构。（3）进行二次衬砌的作业区段的初期支护、防水层、环纵向排水系统等均已验收合格；防水层表面粉尘已清除干净。（4）防水板铺设位置应超前二次衬砌施工。（5）二次衬砌施工前检查隧道中线、高程及断面尺寸，必须符合设计要求。（6）仰拱上的填充层或铺底调找平层已施工完毕；地下水已合理引排；施工缝已按设计要求处理合格；基础部位无杂物、积水。（7）二次衬砌钢筋绑扎完毕。（8）二次衬砌作业区域的照明、供电、供水、排水系统能满足衬砌正常施工要求，隧道内通风条件良好。二次衬砌台车404.3仰拱施工：仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱与二次衬砌构成隧道整体，增加结构稳定性。4.4仰拱施工控制要点：（1）施作底板混凝土前必须清除隧底虚碴、杂物和积水，当隧底有超挖时，超挖部分必须按设计要求及时回填。（2）施工缝、变形缝的位置和处理应符合设计和施工技术方案的要求。（3）底板厚度应符合设计要求。（4）底板混凝土的运输、浇筑及间歇的全部时间不应超过混凝土的初凝时间。同一施工段的混凝土应连续浇筑。（5）混凝土浇筑完毕后，应按施工技术方案及时采取有效的养护措施。414.5防排水水施工：在隧道初期支护与二次衬砌间设置纵、环向排水盲沟（管）及防水层（整体防水板）。二次衬砌采用抗渗砼，每模砼间设有止水带或止水条或止水钢板。盲管中埋式止水带背贴式止水带土工布挂设42防水板施工爬焊机4.6防水板施工控制要点：（1）铺设防水板的基面应坚实、平整、圆顺，无漏水现象；阴阳角处应做成圆弧形。（2）防水板焊缝无漏焊、假焊、焊焦、焊穿等现象。（3）防水板的铺设应与基层固定牢固，不得有绷紧和破损现象。（4）防水板的搭接宽度不应小于10 cm，允许偏差为10 mm；焊缝宽度不应小于2 cm。434.7二次衬砌施工控制要点：（1）模板安装必须稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。模板与混凝土的接触面必须清理干净并涂刷隔离剂。浇筑混凝土前，模板内的积水和杂物应清理干净。（2）承受围岩压力较大的拱墙模板拆除时，封顶和封口混凝土的强度应达到设计强度100%；承受围岩压力较小的拱墙模板拆除时，封顶和封口混凝土的强度应达到设计强度70%。（3）混凝土强度等级必须符合设计要求，隧道衬砌尚应采用同条件养护试件检测实体强度。（4）隧道衬砌的厚度必须符合设计要求。（5）隧道超挖回填必须符合设计要求。拱、墙脚以上1 m范围内超挖部分应采用同级混凝土进行回填。边墙基底应无虚碴杂物及淤泥，边墙基础的扩大部分及仰拱的拱座应结合边墙同时灌筑。（6）施工缝、变形缝的位置和处理应符合设计和施工技术方案的要求。（7）混凝土浇筑时，振捣一定要到位。（8）混凝土结构表面应密实平整、颜色均匀，不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等缺陷。44钢筋及防水施工完成防水板施工完成45插入式振捣二衬泵送砼46二次衬砌施工完成衬砌施工完成洒水养护47