区间隧道的施工.ppt

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第四节第四节区间隧道的施工区间隧道的施工请牢记：

适用于地铁车站的施工方法也适用于地铁区间隧道的施工。

本节主要内容：

一、山岭地区区间隧道的施工二、软土地区深埋隧道的施工三、水下沉管隧道施工四、地铁区间隧道联络通道施工一、山岭地区区间隧道的施工一、山岭地区区间隧道的施工矿山法深埋于坚硬岩体中的区间隧道，采用传统钻深埋于坚硬岩体中的区间隧道，采用传统钻爆法或悬臂式和门架式多臂凿岩车钻眼爆破，使爆法或悬臂式和门架式多臂凿岩车钻眼爆破，使用人工或装渣机出渣，大型自卸柴油车运输的开用人工或装渣机出渣，大型自卸柴油车运输的开挖方法。

又称钻爆法。

挖方法。

又称钻爆法。

a.a.基本工序：

钻孔基本工序：

钻孔装药装药放炮散烟放炮散烟出渣出渣支支护护衬砌。

衬砌。

b.b.辅助工序：

测量放线辅助工序：

测量放线通风通风排水排水监测等。

监测等。

钻眼、爆破和开挖钻眼、爆破和开挖围岩稳定或基本稳定，开挖面不大，采用全断围岩稳定或基本稳定，开挖面不大，采用全断面一次钻爆；面一次钻爆；断面高度较大时采用台阶施工法。

断面高度较大时采用台阶施工法。

地质条件复杂，断面较大，采用导洞施工法。

地质条件复杂，断面较大，采用导洞施工法。

图图553131为某隧道采用导洞法施工程序示意图。

为某隧道采用导洞法施工程序示意图。

如图，先掘一定深如图，先掘一定深度度（1.5（1.52.5m）2.5m）的小断的小断面巷道，然后再面巷道，然后再开帮开帮挑顶或卧底，将洞室挑顶或卧底，将洞室扩大到设计断面。

扩大到设计断面。

图5-31某隧道开挖顺序图1-下导洞；2-开帮；3-墙部光面层；4-挑顶；5-顶部光面层采用光面爆破技术，断面较圆滑规则。

采用光面爆破技术，断面较圆滑规则。

a.a.光面爆破对钻眼质量光面爆破对钻眼质量装药的结构及爆破方式装药的结构及爆破方式要求严格。

要求严格。

b.b.周边眼的最小抵抗线，炮眼间距和装药结构是周边眼的最小抵抗线，炮眼间距和装药结构是影响光爆效果的三要素。

影响光爆效果的三要素。

c.c.区间隧道的光面爆破通常采用微差爆破法，起区间隧道的光面爆破通常采用微差爆破法，起爆顺序分为正序起爆和反序起爆。

爆顺序分为正序起爆和反序起爆。

d.d.正序起爆即先掏槽孔，再辅助孔，最后周边孔；正序起爆即先掏槽孔，再辅助孔，最后周边孔；e.e.反序起爆即先周边孔，再掏槽孔和辅助孔，又反序起爆即先周边孔，再掏槽孔和辅助孔，又称预裂光面爆破称预裂光面爆破。

施工中光面爆破参数的设计应采用工程类比施工中光面爆破参数的设计应采用工程类比法或试验方法确定，如无条件试验时，可参照表法或试验方法确定，如无条件试验时，可参照表551313选用爆破参数选用爆破参数。

参数参数岩石岩石单轴抗压单轴抗压强度强度kb（MPakb（MPa）装药不装药不耦合系耦合系数数KK周边眼间周边眼间距距E（cmE（cm）周边最小周边最小抵抗线抵抗线W（cmW（cm）周边孔密周边孔密集系数集系数m=E/Wm=E/W周边眼装周边眼装药集中度药集中度q（kg/mq（kg/m）硬岩硬岩60601.251.51.251.555705570708570850.81.00.81.00.300.350.300.35中硬岩中硬岩306030601.52.01.52.045604560607560750.81.00.81.00.200.300.200.30软岩软岩30302.02.52.02.530503050406040600.50.80.50.80.070.200.070.20光面爆破参数表5-13对中硬岩石隧道，可采用一次爆破，炮眼深度为对中硬岩石隧道，可采用一次爆破，炮眼深度为335m5m;对于软岩工程，可采用半断面或台阶开挖，一般为对于软岩工程，可采用半断面或台阶开挖，一般为1.01.03.0m3.0m的浅孔爆破。

的浅孔爆破。

通常光面爆破效果应达到表通常光面爆破效果应达到表551414的指标。

的指标。

序号序号项目项目硬岩硬岩中硬岩中硬岩软岩软岩11平均超挖量平均超挖量（cm）（cm）10101515101022最大超挖量最大超挖量（cm）（cm）20202525151533周边孔痕率周边孔痕率（cm）（cm）8080606044局部欠挖量局部欠挖量（cm）（cm）55555555炮眼利用率炮眼利用率909090909090光面爆破效果表5-14独臂钻的开挖施工独臂钻的开挖施工适用于开挖软岩，速度甚快；适用于开挖软岩，速度甚快；不适用于地下水较多不适用于地下水较多围岩不太稳定的地层。

围岩不太稳定的地层。

天井钻的开挖施工天井钻的开挖施工专门用来开挖竖井或斜井的大型钻具；专门用来开挖竖井或斜井的大型钻具；适宜钻通风竖井或钻大型竖井斜井的导洞。

适宜钻通风竖井或钻大型竖井斜井的导洞。

喷锚支护及现浇混凝土衬砌喷锚支护及现浇混凝土衬砌1）1）喷锚支护喷锚支护锚喷支护多为初期支护，包括锚杆的安装锚喷支护多为初期支护，包括锚杆的安装悬悬挂钢丝网挂钢丝网喷混凝土三道工序。

喷混凝土三道工序。

锚杆主要三种：

全长粘结式锚杆锚杆主要三种：

全长粘结式锚杆端头锚固型锚端头锚固型锚杆杆楔缝式或胀壳式摩擦型锚杆。

楔缝式或胀壳式摩擦型锚杆。

喷射混凝土可分为干喷喷射混凝土可分为干喷潮喷潮喷湿喷三种方式，湿喷三种方式，湿喷工艺流程如图湿喷工艺流程如图553232，2）2）混凝土衬砌混凝土衬砌图5-32湿喷工艺流程新奥法新奥法1）1）新奥法新奥法（NATMNATM）是新奥地利隧洞施工法的简称是新奥地利隧洞施工法的简称。

2）2）新奥法的主要原则是：

新奥法的主要原则是：

充分利用岩体的强度，发挥岩体的充分利用岩体的强度，发挥岩体的自承能力自承能力。

正确运用围岩正确运用围岩支护共同作用原理，恰当利用支护共同作用原理，恰当利用岩体蠕变发展规律。

岩体蠕变发展规律。

把监测作为必要手段，始终监测支护的位移和把监测作为必要手段，始终监测支护的位移和压力变化。

压力变化。

强调封底重要性，务必封底。

强调封底重要性，务必封底。

施工施工设计设计监测三结合。

监测三结合。

新奥法的典型施工顺序如图新奥法的典型施工顺序如图553333所示。

所示。

图5-33新奥法典型施工顺序（尺寸单位：

cm）隧道掘进机施工法隧道掘进机施工法（TBM（TBM法法）隧道掘进机隧道掘进机（TunnelBoringMachine）（TunnelBoringMachine）适用于中等适用于中等坚硬岩石中隧道的施工；坚硬岩石中隧道的施工；造价高，施工机械化自动化程度高；造价高，施工机械化自动化程度高；我国的秦岭隧道我国的秦岭隧道11号线采用了号线采用了TBMTBM施工，月平施工，月平均均276m276m，最高月进度达，最高月进度达402m402m。

TBMTBM的组成的组成：

分为敞开式分为敞开式顶部保护式顶部保护式护盾式。

护盾式。

图图553434是英国海峡隧道法国端使用的护盾式是英国海峡隧道法国端使用的护盾式掘进机掘进机（T2）（T2）。

掘进机施工作业程序掘进机施工作业程序：

正常条件下正常条件下TBMTBM作业程序如图作业程序如图553535所示。

所示。

隧道施工存在的问题及对策隧道施工存在的问题及对策：

造价高造价高使用范围小使用范围小岩石依赖性大岩石依赖性大技术要技术要求高求高图5-34护盾式掘进机改造（T2）图5-35TBM作业程序示意图二、软土地区深埋隧道的施工二、软土地区深埋隧道的施工盾构法盾构机盾构机（Shieldmachine）（Shieldmachine）：

软土地层隧道施工：

软土地层隧道施工a.50a.50年代前，手工掘进的闭胸年代前，手工掘进的闭胸敞胸或网格式敞胸或网格式盾构。

盾构。

b.60b.60年代末，土压平衡盾构年代末，土压平衡盾构泥水盾构。

泥水盾构。

c.80c.80年代，全自动的现代化盾构。

年代，全自动的现代化盾构。

（1）

（1）盾构的分类和组成1）1）盾构分类盾构分类按照盾构机挖土的方式：

手工挖土、分断面机按照盾构机挖土的方式：

手工挖土、分断面机械开挖、全断面开挖三类，如图械开挖、全断面开挖三类，如图553636。

按照开挖面土体支撑保持稳定方法：

敞口盾构、按照开挖面土体支撑保持稳定方法：

敞口盾构、机械支撑盾构、气压、液压和土压平衡盾构，如机械支撑盾构、气压、液压和土压平衡盾构，如图图553737。

按照开挖土体废料装卸方式的不同，盾构机分按照开挖土体废料装卸方式的不同，盾构机分为如图为如图553838的不同类型。

的不同类型。

图5-36盾构机不同的挖土方式a1-敞口；a2-工作平台；a3-带支撑的平台；b1-分断面机械开挖和支撑；b2-可移动的分断面开挖机；b3-累计分断面开挖；c1-带刮刀全断面开挖轮盘支撑开挖面；c2-带刀盘全断面开挖；c3-带滚刀掘进头全断面开挖图5-37盾构开挖工作面平衡系统a）边坡；b）机械支承；c）压缩空气支承；d）泥水压力支随便；e）土压平衡图5-38盾构碴土传输系统衬砌分为：

铸铁管片衬砌分为：

铸铁管片钢管片钢管片钢筋混凝土预钢筋混凝土预制管片和现浇钢纤维混凝土衬砌。

制管片和现浇钢纤维混凝土衬砌。

2）2）盾构机基本构造盾构机基本构造壳体、排土系统、推进系统、衬砌拼装系统和壳体、排土系统、推进系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。

辅助注浆系统。

盾构法隧道的施工盾构法隧道的施工1）1）盾构进出工作井盾构进出工作井盾构进出工作井前后盾构进出工作井前后50m50m是施工最困难的地段是施工最困难的地段之一。

之一。

盾构进出工作井必须解决：

盾构进出工作井必须解决：

a.a.封门材料选择和制作；封门材料选择和制作；b.b.洞周土体的滑移和沉陷；洞周土体的滑移和沉陷；c.c.盾构水平和竖直方向的偏移。

盾构水平和竖直方向的偏移。

图图553939为盾构机进出工作井的示意图。

为盾构机进出工作井的示意图。

洞周加固的方法：

洞周加固的方法：

a.a.化学加固方法：

注浆加固、深层搅拌桩、旋喷化学加固方法：

注浆加固、深层搅拌桩、旋喷桩等；桩等；b.b.物理加固方法：

井点降水疏干土体、冻结等。

物理加固方法：

井点降水疏干土体、冻结等。

图5-39盾构机进出工作井示意图3）3）地面沉降的预测和控制地面沉降的预测和控制合理选择盾构机型，施工工艺先进，不断优化合理选择盾构机型，施工工艺先进，不断优化施工技术参数施工技术参数关键技术：

保持开挖面的稳定和管片脱出盾尾关键技术：

保持开挖面的稳定和管片脱出盾尾后及时注浆填筑间隙。

后及时注浆填筑间隙。

引起地面沉降的原因大致分为土体的损失和土引起地面沉降的原因大致分为土体的损失和土体固结。

体固结。

沉降阶段划分：

盾构到达前沉降阶段划分：

盾构到达前盾构到达时盾构到达时盾盾构通过时构通过时管片脱出盾尾时管片脱出盾尾时长期变形阶段。

长期变形阶段。

上海地区盾构推进引起的地面沉降如表上海地区盾构推进引起的地面沉降如表5-165-16。

发展发展阶段阶段影响范围影响范围隆起或下沉量隆起或下沉量（mmmm）隆起或下沉率隆起或下沉率（mm）mm）点总沉降量点总沉降量（）（）产生沉降原因产生沉降原因纵向纵向（m）（m）横向横向（m）（m）盾构盾构到达到达前前H+H+D12D12151588101055；5L155L151010；3L53L5+10+1055挤土降水挤土降水盾构盾构到达到达1515101014141515L3L3L2L3L3：

-15-15L2L2：

+10+10-20-2015152020有超挖刀时，沉降有超挖刀时，沉降101015cm15cm，盾构带盾构带厚泥皮，先隆后沉厚泥皮，先隆后沉（盾尾间隙）（盾尾间隙）盾尾盾尾脱出脱出18181616+10-20+10-20：

L4L4-0.2mm/min-0.2mm/min20203030注浆不及时、浆液注浆不及时、浆液不足、管片变形不足、管片变形后期后期沉降沉降2020202022223030T10dT10d：

0.10.50.10.5；T30dT30d：

0.050.10.050.1；T100dT100d：

0.0010.10.0010.15050100100后沉降基本稳定，后沉降基本稳定