隧道工程隧道支护结构第3章.pptx
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1、第第3 3章章 隧道支护结构的隧道支护结构的 形式与构造形式与构造第1节 隧道支护的作用概念 岩体 围岩 支护 衬砌作用:加固围岩封闭围岩第2节 明挖隧道的支护形式与构造 概念明挖法(open cut method)指的是先将隧道部位的岩(土)体全 部挖除,然后修建洞身、洞门,再进行回填的施工方法。适用范围 浅埋段 基坑开挖法、盖挖法。基坑开挖法 施工工序施工工序明挖法关键工序是:降低地下水位边坡支护土方开挖隧 道结构施工及防水工程管线及回填覆土等。关关键键技技术术其中边坡支护是确保施工安全的关键技术。基坑开挖法 边坡支护放坡开挖技术型钢支护土钉墙支护混凝土灌注桩支护地连墙支护锚杆(索)支护技
2、术混凝土和钢结构支撑支护技术基坑开挖法 基本类型先墙后拱法:适用于地形有利、地质条件较好的各种浅埋隧道和地下工程。先开挖基坑或堑壕,再以先边墙后拱圈(或顶板)的顺序施做衬砌和敷设防 水层,最后进行洞顶回填。先拱后墙法:适用于破碎岩层和土层。从地面先开挖起拱线以上部分。按地 质条件可开挖成敞开式基坑,或支撑的直壁式基坑,接着修筑顶拱,然后在 顶拱掩护下挖中槽,分段交错开挖修筑边墙。拱墙交替法:它适用于不能单独采用先墙后拱法或先拱后墙法的特殊情况。其施工步骤是:先开挖外侧边墙部位土石方,修筑外侧边墙;开挖部分堑壕 至起拱线,修筑顶拱;分段交错开挖余下的堑壕,筑内侧边墙。基坑开挖法 优点施工作业面大
3、,各项施工工序可以全线展开,因此施工速度较快,工期 较短,适应性强,可以使用高效的挖图机械和车辆,也可采用简易的施工设 备,操作技术简单,工程质量容易控制。缺点土方工程量大,对地面干扰大,涉及到地下管线,降水和地层加固费用 较高。盖挖法 概念盖挖法是先用连 续墙、钻孔桩等形式做 围护结构和中间桩,然 后做钢筋混凝土盖板,在盖板、围护墙、中间 桩架保护下进行土方开 挖和隧道结构施工。三 盖挖法 隧道盖挖法施工步骤:三 盖挖法 逆作盖挖法在挡墙施工完毕后,对挡墙作必要的支撑,在进 行开挖至设计标高,并开始浇筑隧道结构的底板,接 着依次由下而上,一边浇筑隧道结构体,一边拆除临 时支撑。其支撑为钢管、
4、型钢、钢筋混凝土等。顺作盖挖法顺作法是由上而下进行施工,其支撑结构可以是 结构本身。盖挖法 优点开挖对临近建筑物影响较小;短时间内封闭地面,盖板建好后,后续的 开挖作业不受地面条件的限制;受气候影响较小。缺点盖板上不允许留下过多的竖井,土方运输需要采用水平运输;工期较长,作业空间较小;和基坑开挖法相比费用较高。明挖隧道构造 矩形框架 槽形开口框架 单跨矩形框架 双跨通道框架第3节 矿山法隧道支护形式与构造开挖开挖人工 机械 爆破二次衬砌二次衬砌钢 筋 混凝土防水防水防水板止水带注 浆初期支护初期支护锚杆格栅喷砼开始完成超前锚杆用普通钢筋制作施工方便、成本低刚度小,不推荐使用角度约15目的地层自
5、稳性较差采用开挖过程对围岩保护初支完成后失去作用大管棚刚度很大,适用于埋深浅、地 表沉 降控制严的地段,如过街通道等用大钢管制作,一般108 127施工要求高、成本高可实施对围岩注浆角度:一般与隧道轴线平行超前支超前支护护用小钢管制作,一般42施工方便、成本适中可实施对围岩注浆刚度较大,推荐使用角度约15初次支护(柔性支护)超前小导管超前支护砂浆锚杆用普通钢筋制作施工方便、成本低 最常见锚杆作用悬挂围岩改善围岩c、,提高自稳性固定格栅、钢筋网锁定拱脚中空锚杆围岩破碎,成孔困难时采用可通过空心通道对围岩注浆成本较高较少采用系系统锚统锚杆杆预应力锚杆(索)一般用于高地应力隧道恢复部分应力场约束围岩
6、变形极少采用,地铁无类似情况系统锚杆架设后立即能承载加工容易,但需要较大设备安装及构件连接,比较简 洁、方便喷射混凝土完全包裹在格栅 内,整体性好制安容易,不需要较大设备柔性好,能适应围岩变形背后的喷射混凝土不易 填密实,留有空隙重量大,架设安装困难与变形不协调,混凝土 易开裂架设后不能立即承载,必 须与喷射混凝土结合刚度较小,不能有效控制 围岩变形钢钢筋格筋格栅栅型型钢钢格格栅栅优优点点缺点缺点格栅湿拌合料(水泥+砂+碎石+水)可采用机械臂式喷砼机,提高功率造价稍高作业环境稍好干拌合料(水泥+砂+碎石+速凝剂),喷头处加水设备简单,轻巧灵活 造价低作业环境差喷射混凝土拌合料中添加钢纤维、提高
7、喷混凝土强度和抗折弯能力 造价高加纤维喷射砼喷射混凝土湿喷射砼干喷射砼钢筋混凝土素混凝土二次衬砌(刚性衬砌)IV V VI 级围岩I II III级围岩复合式支复合式支护结护结构构高地应力隧道,围岩变形大先柔后刚,适用于塑性流变地层第4节 盾构法隧道支护形式和构造 盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机 械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧 道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过 出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝 土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。盾构法主要施工工序 建造盾构工作井 盾构掘进机安装就位 出洞
8、口土体加固 初推段掘进施工 掘进机设备转换 盾构掘进连续施工 接收井洞口土体加固 盾构进入接收井,运出地面盾构隧道衬砌的形式和构造 盾构隧道 的断面形 状按衬砌结构形式分类:管片接缝通过螺栓连接:砌块之间无连接拼装:按材料分类:钢筋混凝土管片 铸铁管片钢管片复合管片盾构衬砌的形式与构造衬砌的分类盾构衬砌的形式与构造按衬砌形成方式分类:装配式衬砌衬砌的分类挤压式混凝土衬砌 环宽:一般在3002000mm之间,常用 的是750900mm。分块:主要考虑管片在制作、运输、安 装等方面的实践经验而定。铁道单线6 7,双线810,输水、通信57。封顶管片形式:小块(K块)封顶。拼装形式:径向楔入、横向插
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