精讲20170420第7章隧道施工工艺及技术方法.ppt
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1、,隧道工程,2017年4月18日,第7章 隧道施工工艺及技术方法,第一节 围岩预支护(预加固)第二节 隧道爆破施工技术第三节 装渣与运输(自学)第四节 初期支护第五节 监控量测与数据分析第六节 防排水施工工艺(自学)第七节 二次衬砌(自学)第八节 辅助坑道(自学),7.1 围岩预支护(预加固),软弱破碎围岩中,即使采取短进尺开挖,开挖面和开完后的坑道也可能不稳定,尤其在地下水丰富时更为严重。对于不稳定的围岩体系,掌子面前方围岩的预加固和预支护是控制和减少坑道开挖后周边收敛变形、防止坍塌的关键环节。,掌子面:即开挖坑道(采煤、采矿或隧道工程中)不断向前推进的工作面。,预留核心土喷射混凝土封闭开挖
2、工作面超前锚杆(亦可用小钢管)管棚临时仰拱封底 水平旋喷超前预支护 预切槽超前预支护,预支护措施,辅助施工方法,预加固措施,预注浆加固地层地表喷锚预加固 超前深孔帷幕注浆,超前小导管注浆等,预支护与预加固双重作用,7.1.1 超前锚杆,超前锚杆是指沿开挖轮廓线,以一定的外插角,向开挖面前方钻孔安装锚杆,形成对前方围岩的预锚固,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。,超前锚杆设置方式,超前锚杆性能特点及适用条件锚杆超前支护的特点:柔性较大,整体刚度较小。隧道开挖后,杆体及周边固结的部分围岩支承上覆岩土体,防止围岩坍塌,减少洞室变形。主要适用于地下水较少的破碎、软弱围岩,如裂隙发育的岩体、
3、断层破碎带、浅埋无显著偏压的隧道。锚固剂或砂浆锚固,工艺简单,造价低,应用十分广泛。在砂土质松软地层中,砂浆与土体粘结力较低,限制其应用;因为一次施作距离短,预支护刚度小,在地应力较大、地层位移控制严时,也限制了它的使用。,超前锚杆设计、施工遵循的原则:,(1)超前锚杆的长度、环向间距、外插角等参数,应视围岩地质条件、施工断面大小、开挖循环进尺和施工条件而定。一般超前长度为循环进尺的35倍,环向间距采用0.30.5m;外插角宜用1030;搭接长度宜为超前长度的4060左右,即大致形成双层或双排锚杆。(2)超前锚杆宜用早强砂浆全粘结式锚杆,锚杆材料可用不小于22 mm的螺纹钢筋。(3)超前锚杆的
4、安装误差,一般要求孔位偏差不超过10 cm,外插角不超过12锚入长度不小于设计长度的96。(4)开挖时应注意保留前方有一定长度的锚固区,以使超前锚杆的前端有一个稳定的支点。,(5)开挖后应及时喷射混凝土,并尽快封闭环形初期支护。(6)开挖过程中应密切注意观察锚杆变形及喷射混凝土层的开裂、起鼓等情况,以掌握围岩动态,及时调整开挖及支护参数,如遇地下水时,则可钻孔引排。,超前锚杆设计参数见下表。,注:1.外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角。2.锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑。3.中空锚杆目前的最小直径为25mm。,管棚是指利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前
5、方打入钢管构成棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护。采用长度小于10 m的钢管,称为短管棚;采用长度为1045 m且较粗的钢管,称为长管棚。,7.1.2 管棚,管棚设置方式,性能特点整体刚度较大。限制围岩变形能力较强,承受早期围岩压力。适用条件主要适用于围岩压力大,对围岩变形及地表下沉有较严格要求的软弱、破碎围岩。在进洞口的地质条件非常差(如:沙土、破碎严重的岩石、黄土等)的情况下使用,一般长度1045 m,壁厚为3.5mm的钢管,直径一般为108mm。当然洞内地质条件非常差的时候也可以用管棚(如:洞内遇到冒顶现象造成的沿洞轴线长度较大,放量较大)。可利用钢管注浆堵水和加固围岩。预支护措施中支护
6、能力最强,施工技术也较复杂,造价较高。,钢管注浆:从注浆管向地层内注浆;钢管内注入混凝土,增加钢管刚度。管壁上留注浆孔,孔径为1016mm,孔眼间距100200mm,呈梅花形布置。,管棚钢管构造,管棚设计:,支护长度的选择:一般为1045 m。支护长度越长越节省辅助时间,提高施工效率,但受到钻孔机具、技术和钢管柔性弯曲等条件限制,管棚支护长度过长,难确保管棚的水平角度和排列整齐。仰角的确定:一般12。若上仰角度小:土层松软,钻杆重力,管棚向下弯曲侵限;若上仰角度大:管棚远离隧道失去支护作用,而且使管棚有效支护长度缩短。,安装套拱中导向管,绑扎套拱钢筋网,套拱底模安装,套拱模板加固及泵管安装,套
7、拱拆模后施钻管棚孔,套拱送管棚施工,管棚注浆后封孔,套拱施作完成,管棚施工(预留核心土),7.1.3 超前注浆小导管,超前注浆小导管是在开挖前,沿隧道周边,向前方围岩钻孔并安装带孔小导管,或直接打入带孔小导管,并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液,待浆液硬化后,坑道周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈,即可安全地进行开挖等作业。超前小导管实际上是超前锚杆的发展。,性能特点双重作用:一是起超前管棚作用,二是起注浆管的作用,通过注浆,加固软弱围岩。钢管本身支护能力不如管棚,但注浆加固地层的效果好。浆液在裂隙中硬化,整体加固,填塞裂隙阻水。适用条件一般软弱破碎围岩、含水的软弱破碎围岩、较干燥的砂土层
8、、砂卵(砾)石层、软弱围岩浅埋段。工艺简单,造价低,砂、土质松软地层中应用广泛。一次施作距离短,预支护刚度小,在地层压力大,地层位移控制要求严时,也限制了它的应用。,小导管布置和安装小导管钻孔安装前,应对开挖面及5m范围内的坑道喷射510cm厚的混凝土封闭。小导管一般采用32mm的焊接管或40mm的无缝钢管制作,长度宜为36m,前端做成尖锥形,前段管壁上每隔1020cm交错钻眼,眼孔直径宜为68mm。钻孔直径应较管径大35mm以上,环向间距应按底层条件而定,一般采用3550cm;外插角应控制在315之间。极破碎围岩或处理坍方时可采用双排管;地下水丰富的松软层,可采用双排以上的多排管;大断面或注
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