隧道工程第10章隧道施工方法及其基本作业

第10章隧道施工方法及其基本作业10.1概述10.1.1隧道工程特点10.1.2隧道施工应遵循的基本精神和原则10.1.3隧道施工方法及其选择10.2新奥地利隧道施工法10.2.1新奥法施工程序及基本原则(1)新奥法施工程序 图10.2.1新奥法施工流程图 (2)新奥法施工的基本原则①少扰动②早喷锚③勤量测④紧封闭10.2.2全断面法10.2.3台阶法(1)长台阶法(2)短台阶法(3)超短台阶法 图10.2.2 图10.2.3 图10.2.4 图10.2.5 10.2.4分部开挖法(1)台阶分部开挖法(2)单侧壁导坑法(3)双侧壁导坑法(又称眼镜工法)10.2.5施工中可能发生的问题及其对策10.3传统的矿山法10.3.1漏斗棚架法10.3.2上下导坑先拱后墙法 图10.2.6 图10.3.1 图10.3.2 图10.3.3 图10.3.4 10.4不良地质条件下隧道施工10.4.1概述10.4.2膨胀土围岩(1)膨胀土围岩的特性(2)膨胀土围岩对隧道施工的危害1)围岩裂缝2)坑道下沉3)围岩膨胀突出和坍塌4)底膨5)衬砌变形和破坏 (3)膨胀土围岩的隧道施工要点1)加强调查、量测围岩的压力和流变2)合理选择施工方法3)防止围岩湿度变化4)合理进行围岩支护①喷锚支护，稳定围岩。②衬砌结构及早闭合。10.4.3黄土(1)黄土对隧道施工的影响 1)黄土节理2)黄土冲沟地段3)黄土溶洞与陷穴4)水对黄土隧道施工的影响(2)黄土隧道的施工方法(3)黄土隧道施工的注意事项10.4.4溶洞(1)溶洞的类型及对隧道施工的影响(2)隧道遇到溶洞的处理措施 图10.4.1桥涵渲泄水流示意图 A.引B.堵C.越D.绕(3)溶洞地段隧道施工的注意事项10.4.5坍方(1)发生坍方的主要原因1)不良地质及水文地质条件2)隧道设计考虑不周3)施工方法和措施不当 图10.4.2溶洞堵填示意图 图10.4.3喷铺加固与护拱示意图 图10.4.4加深边墙基础示意图 图10.4.5支墙内套设涵管示意图 图10.4.6筑拱跨过示意图 图10.4.7架梁跨过示意图 (2)预防坍方的施工措施1)隧道施工预防坍方，选择安全合理的施工方法和措施至关重要。2)加强坍方的预测。①观察法②一般量测法③微地震学测量法和声学测量法3)加强初期支护，控制坍方。 (3)隧道坍方的处理措施①隧道发生坍方，应及时迅速处理。②处理坍方应先加固未坍塌地段，防止继续发展。A.小坍方B.大坍方C.坍方冒顶D.洞口坍方③处理坍方的同时，应加强防排水工作。 图10.4.8大规模坍方处理实例示意图1—第一次注浆；2—第二次注浆；3—第三次注浆；4—管棚；5—坍线；6—坍体；7—初期支护；8—注浆孔；9—混凝土封堵墙 ④坍方地段的衬砌，应视坍穴大小和地质情况予以加强。⑤采用新奥法施工的隧道或有条件的隧道，坍方后要加设量测点，增加量测频率，根据量测信息及时研究对策。10.4.6松散地层(1)超前支护1)超前锚杆或超前小钢管2)超前管棚法 (2)超前小导管预注浆(3)降水、堵水10.4.7流沙(1)加强调查，制订方案(2)因地制宜，综合治水①防②截③排④堵 (3)先护后挖，加强支护(4)尽早衬砌，封闭成环10.4.8岩爆(1)隧道内岩爆的特点(2)岩爆产生的主要条件(3)岩爆的防治措施(4)岩爆地段隧道施工的注意事项10.4.9高地温(1)高地温的热源1)火山热的热源 2)放射性元素的裂变热的热源(2)高地温地段隧道施工的措施10.4.10瓦斯地层(1)瓦斯的性质(2)瓦斯的燃烧和爆炸性(3)瓦斯放出的类型从岩层中放出瓦斯，可分为三种类型：1)瓦斯的渗出2)瓦斯的喷出3)瓦斯的突出 (4)防止瓦斯事故的措施(5)严格执行有关制度10.5开挖10.5.1炮眼布置和周边眼的控制爆破(1)掏槽眼布置1)斜眼掏槽2)直眼掏槽(2)辅助眼布置(3)周边眼布置(4)周边眼的控制爆破 图10.5.1 图10.5.2 图10.5.3(单位：cm。炮眼旁数字为毫秒雷管段别)(a)双临空孔型；(b)三临空孔型；(c)单临空孔型 1)光面爆破的基本原理2)光面爆破的主要参数及技术措施①适当加密周边眼②合理确定光面爆破层厚度③合理用药④采用小直径药卷不偶合装药结构⑤保证光面爆破眼同时起爆⑥要为周边眼光面爆破创造临空面3)预裂爆破 图10.5.4 10.5.2炮眼参数(1)炮眼直径(2)炮眼数目 (3)炮眼长度它一般根据下列因素确定：①考虑围岩的稳定性，并避免过大的超欠挖；②考虑凿岩机的允许钻眼长度、操作技术条件和钻眼技术水平；③考虑掘进循环安排，保证充分利用作业时间。 ①钻眼时间t1②装药时间t2③起爆及通风时间t3④装渣时间t4 ⑤其他时间t5根据上列五项时间应得出：规定循环时间完成各项作业的炮眼长度为： 10.5.3电爆破网络(1)电雷管的起爆热量(2)电雷管的最低准爆电流和最高安全电流(3)电爆网络的设计1)串联2)并联3)混合联 10.5.4塑料导爆管非电起爆网络(1)导爆管起爆系统的工作过程(2)起爆网络10.5.5装药及起爆(1)装药(2)起爆1)非电起爆2)电起爆①导线 图10.5.51—导火索；2—8号雷管及胶布；3—导爆管；4—连接块；5—炮眼 图10.5.6(炮眼旁数字为非电毫秒雷管段别) 图10.5.7(炮眼旁数字为毫秒雷管段别) 图10.5.81—引线；2—炮泥；3、6—引爆药卷；4、5—普通药卷 ②检测仪表③起爆电源3)瞎炮的处理10.6隧道支撑及衬砌施工10.6.1概述10.6.2钢木支撑(1)钢支撑(2)木支撑10.6.3锚喷支护10.6.4模筑混凝土衬砌 图10.6.1 图10.6.2 (1)模筑混凝土的材料与级配1)水泥2)砂子3)石子4)外加剂和混合料5)水(2)模筑混凝土衬砌的施工1)衬砌施工的准备工作 图10.6.3 2)混凝土的制备与运输①配料②搅拌③混凝土的运输3)混凝土的灌注①灌注混凝土前的清理工作②灌注混凝土的技术要求与顺序 图10.6.4 ③混凝土捣固4)混凝土养护与拆模工作5)衬砌灌注中若干问题的处理①衬砌灌注中支撑及墙拱接口的处理②回填与压浆③仰拱的灌注(3)模筑混凝土衬砌的综合机械化施工及其机具 图10.6.5 图10.6.61—锥形阀；2—环形进气管；3—排气管；4—底部进气管 图10.6.71—吸入阀；2—盛料漏斗；3—活塞；4—压出阀 10.7出渣运输10.7.1装渣(1)渣量计算 (2)装渣方式(3)装渣机械1)翻斗式装渣机2)蟹爪式装渣机3)立爪式装渣机4)挖斗式装渣机5)铲斗式装渣机 图10.7.1翻斗式装渣机 图10.7.2蟹爪式装渣机1—蟹爪；2—受料盘；3—机身；4—链板输送机；5—带式输送机 图10.7.3立爪式装渣机1—立爪；2、6—链板输送机；3—机体；4—立爪(左右位置)；5—机架；7—立爪(前方位置) 图10.7.4轮胎走行铲斗式装渣机 10.7.2运输(1)有轨运输1)运输车辆①斗车②梭式矿车2)有轨运输牵引类型3)单线运输4)双线运输5)工作面轨道延伸及调车措施6)洞口轨道布置7)轨道铺设要求(2)无轨运输 图10.7.5梭式矿车(尺寸单位：mm)1—蜗轮减速器；2—前车体；3—电动机托架及链传动；4—后车体；5—牵引杆；6—万向传动轴；7—搭接牵引杆 图10.7.6单线运输轨道布置1—翻斗式装渣机；2—斗车；3—牵引电瓶车 图10.7.7双线运输轨道布置(尺寸单位：mm)1—翻斗式装渣机；2—斗车；3—牵引电瓶车；4—立爪装渣机；5—梭式矿车 图10.7.8对洞外轨道布置