大断面隧道施工技术.ppt

大断面隧道施工技术,XXX,中铁X局集团有限公司,2010年1月,目 录,洞门及明洞施工全断面法施工台阶法施工“CD”和“CRD”法施工双侧壁导洞法施工半“CRD”和半双侧壁导洞法施工主要施工机械,大断面隧道洞门及明洞施工,洞口段施工：遵循“早进晚出”的施工原则。洞顶边、仰坡周围的排水系统宜在雨季及边、仰坡开挖前完成。洞口土石方应自上而下分层开挖，结合正洞开挖方法，预留进洞台阶，形成洞脸。结合形成地形，尽快完成洞口边、仰坡坡面防护，确保洞口稳定。,大断面隧道洞门及明洞施工,当洞口位于软弱、松散地层时，应按“先加固、预支护、后开挖”的原则施工。洞口浅埋、软弱破碎段应采用大管棚、小导管锚杆等超前支护措施,中铁四局集团有限公司,洞门施工原则：,大断面隧道洞门及明洞施工,早进晚出,中铁四局集团有限公司,洞门施工原则：,尽量保护自然环境,大断面隧道洞门及明洞施工,中铁四局集团有限公司,洞门施工原则：,做好洞口防护,大断面隧道洞门及明洞施工,中铁四局集团有限公司,明洞适用条件：,大断面隧道洞门及明洞施工,边坡较高洞口有塌方、落石、泥石流、地层不稳定超浅埋段、暗挖施工难度较大,大断面隧道洞门及明洞施工,明洞施工原则明洞宜尽早施做，尽量避开冬、雨季。当隧道采用爆破施工时，可在洞身掘进适当距离后施做明洞和洞门。当隧道采用非爆破施工时，宜先施做明洞和洞门再开挖隧道。明洞一般采用明挖法施工。,大断面隧道洞门及明洞施工,当明洞位于陡峭山坡或破碎、松散地层时，应先施做明洞衬砌轮廓外的整幅或半幅套拱，必要时还要在外侧施做挡墙，在套拱护顶下暗挖明洞，并及时支护边墙，明洞暗作。,隧道施工方法及关键施工技术,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法：,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法：,光面爆破,人工台架钻孔,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法：四臂凿岩台车作业,隧道施工方法及关键施工技术,全断面法：,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,台阶法：,台阶法施工应注意台阶长度和高度的选择。选用长台阶还是短台阶，横向分二部还是三部应根据三个条件确定：一是初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩稳定性愈差，闭合时间要求愈短；二是开挖面的自稳能力;三是上半断面施工时开挖、支护、出渣等机械设备所需的空间大小的要求。一般在机械开挖的土质隧道内采用短台阶，在钻爆法开挖的石质隧道内采用长台阶法。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法施工注意事项,中铁四局集团有限公司,长台阶法一般横向分为二部开挖，主要适用于级围岩。当上部使用钢架时，可采用扩大拱脚和施做锁脚锚杆等措施，防止拱部下沉变形。上下断面初期支护连接要平顺，螺栓连接要牢固。要重视台阶面的保护，因上台阶底面没有封闭，不利于受力。特别是部分软岩隧道上台阶土体经水浸泡后软化，引起拱脚下沉，导致周边围岩松动。对上台阶必要时应采用喷射混凝土临时仰拱封闭，对洞内积水要做到系统抽排。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法施工注意事项,中铁四局集团有限公司,斜坡道做为上下台阶的连接通道，其设置的好坏对上、下半断面作业的干扰，对下台阶面的稳定，对洞室的安全都有至关重要的影响。洞内斜坡道一般按1:3的坡率设置。通常在不安装钢拱架的级围岩中，可以将斜坡道设置在隧道的一侧，这样左右侧交置的设置斜坡道或开挖下台阶可加快下台阶的施工进度。对需安装钢拱架的级围岩，应用弃渣回填设置斜坡道，避免坡道处拱脚悬空。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：长台阶法循环进尺,中铁四局集团有限公司,在级围岩中上台阶每循环进尺可为二榀拱架的长度。下台阶左右交置开挖，每轮开挖长度不大于上台阶进尺的二倍。仰拱一般在设置钢栈桥后开挖，为保证仰拱的流水节拍，长大隧道中通常都是多栈桥分段施工仰拱。采用长台阶法施工的大断面隧道开挖月进尺一般为80120m。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：短台阶法,中铁四局集团有限公司,台阶法：短台阶法,短台阶法一般横向分为三部开挖，主要适用于级围岩，级围岩条件较好时也可使用。施工中应遵循软弱围岩“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测、早衬砌”的施工原则，尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。采用短台阶施工法施工，要求做到仰拱紧跟，仰拱距离掌子面一般为3040m，三个台阶开挖及初期支护每天按2m考虑，则初期支护全环闭合约为15天，隧道开挖月进尺约50m。,隧道施工方法及关键施工技术,台阶法：短台阶法施工注意事项,中铁四局集团有限公司,采用短台阶施工，上、中、下三个台阶同步作业，相互干扰较大，施工中要做好工序衔接，工序安排要紧凑，开挖后要及时施做初期支护，减少围岩暴露时间；要加强围岩变形量测工作，根据量测结果，及时调整支护参数和预留变形量的大小。现场可通过增加锁脚锚杆、钢架拱脚增设纵向连接筋、扩大拱脚基础及拱墙脚增设混凝土垫块等措施控制拱顶下沉。必要时应增加临时仰拱。形成三台阶临时仰拱法施工,弧形导坑预留核心土法,中铁四局集团有限公司,弧形导坑预留核心土法,弧形导坑预留核心土开挖，是在二部台阶法开挖的基础上，为保证掌子面的稳定采用的一种开挖工法，一般适用于级围岩，预留核心土不仅是稳定掌子面的需要，也是洞内机械施工的作业平台，要重视核心土的稳定，预留核心土的宽度要尽量大（一般取2/3开挖宽度），以满足机械化施工的需要；,三台阶七步开挖法,中铁四局集团有限公司,三台阶七步是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位开挖、支护沿隧道纵向错开，平行推进。,三台阶七步开挖法,中铁四局集团有限公司,三台阶七步开挖法,三台阶七步开挖法一般在级围岩条件较好时使用。三台阶七步开挖法以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分部初期支护应及时封闭。拱部超前支护完成后，环向开挖上台阶弧形导坑，预留核心土长度35m，宽度为隧道开挖宽度的1/31/2，进尺根据支护钢架间距确定。中、下台阶左、右侧开挖进尺根据初期支护钢架间距确定，最大不超过1.5m，开挖高度33.5m，左、右台阶错开23m。,三台阶七步开挖法,仰拱紧跟下台阶施做，仰拱到开挖面的距离不大于40m。仰拱循环开挖长度23m，开挖后及时施做仰拱初期支护，完成二个隧底开挖、支护循环后，及时施做仰拱，仰拱分段浇注长度46m。施工中通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量。完善洞内排水系统，防止地下水浸泡拱脚。,中隔壁法（CD法）,中隔壁法(CD法）适用于一般级围岩大断面隧道。中隔壁法(CD法）是将隧道分为左右二部分进行开挖，先在隧道一侧采用二部或三部分层开挖，施做初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,采用中隔壁法的施工进度，一般月成洞2025m。,分部开挖法：中隔壁法（CD法）,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,中隔壁法左右侧的台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备确定。分二或三个台阶开挖，台阶长度控制在35m。开挖后及时施做支护。在一侧中隔壁完成后，方可开挖另一侧，二个侧洞纵向错开距离一般为1030m；各部位开挖时，相邻部位的喷混凝土强度应达到设计强度的70以上。,分部开挖法：中隔壁法（CD法）,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,先行侧的中隔壁应设置为弧形。中隔壁在浇注仰拱前逐段拆除。中隔壁一次拆除长度根据量测确定，一般不大于10m。临时支护拆除后及时施做仰拱和二次衬砌。在半包防水设计时，可将中隔壁浇注在二衬仰拱混凝土中，以减小中隔壁拆除对施工的影响；待铺设防水板时再拆除。,分部开挖法：中隔壁法（CD法）,交叉中隔壁（CRD法）,交叉中隔壁（CRD法）适用于级围岩浅埋、偏压地段。交叉中隔壁（CRD法）是分部开挖、支护，分部闭合成小环，最后全断面闭合成大环。每开挖一步均及时施做初期支护、中隔壁及临时仰拱。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,采用交叉中隔壁施工，一般月成洞1520m。,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,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，一般水平分二部、上下分二至三层开挖。临时支撑中隔壁根据情况可设置为直型或外鼓的弧形，临时仰拱一般设置为向下的弧形。各部位开挖及支护应自上而下，开挖后及时施做初期支护、中隔壁、临时仰拱。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,注意事项：同一层左右二部开挖工作面相距一般不大于15m，上下层开挖工作面一般34m，且待喷混凝土强度达到设计强度70后开挖相邻部位。中隔壁及临时仰拱在仰拱浇注前分段拆除，拆除长度根据量测确定，一般不大于10m。在采用半包防水设计时，也可将中隔壁浇注在仰拱中。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：交叉中隔壁法（CRD法）,分部开挖法：双侧壁导坑法,双侧壁导坑法适用于级围岩浅埋、偏压地段和对地表沉降有严格要求的地段。双侧壁导坑法是先开挖隧道二侧导坑，及时施做导坑四周初期支护及临时支护，再根据地质条件、断面大小，对剩余部分采用二部或三部的开挖方法。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,采用双侧壁导坑法施工进度，一般为月成洞1015m。,分部开挖法：双侧壁导坑法,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：双侧壁导坑法,注意事项：侧壁导坑形状宜近于椭圆形断面，导坑断面宜为整个隧道断面宽度的1/3。为保证洞内机械施工的需要，导坑仰拱初支施工完后，基底应用碎石垫平。侧壁导坑、中槽部位宜采用短台阶开挖，各部距离应根据隧道埋深、断面大小、结构类型等确定。各部开挖后应及时支护，封闭成环。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：双侧壁导坑法,注意事项：二侧壁导坑超前中槽1015m，可独立同步开挖、支护，中槽部位采用台阶法，平行推进。中槽开挖后，拱部钢架与二侧壁钢架连接是难点，在二侧壁导坑施工中，钢架的位置应准确定位，确保各部钢架连接后在同一个垂直面上。临时支护根据监控量测情况分段拆除，一般一次拆除长度不大于10m。,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：双侧壁导坑法,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,在上软下硬的地层中,可以采用半“CRD”法施工。,分部开挖法：半CRD法,土石分界线比较高时,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：半“CRD”法,土石分界线比较低时,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,在上软下硬的地层中,也可以采用中间支撑法施工。,分部开挖法：中间支撑法,土石分界线比较高时,隧道施工方法及关键施工技术,中铁四局集团有限公司,分部开挖法：半双侧壁法,土石分界线比较低时,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,管棚钻机,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,钻孔台车,主要隧道施工机械,喷射混凝土机械手,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,工作平台车,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,钢支撑架设机,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,仰拱栈桥,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,车辆回转平台及仰拱衬砌钢模,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,防水板作业台架,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,钢筋工作架,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,衬砌台车,主要隧道施工机械,中铁四局集团有限公司,明洞衬砌台车,中铁四局集团有限公司,谢谢！,