《隧道施工技術(shù)》教材配套PPT課件

《隧道施工技術(shù)》教材配套PPT課件,隧道施工技術(shù),隧道,施工,技術(shù),教材,配套,PPT,課件 隧道施工技術(shù) 模塊模塊12 12 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工12.3黃 土12.1不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述12.2膨脹土圍巖12.6塌 方12.7巖 爆12.8高地溫12.4溶 洞12.9瓦斯地層12.5松散地層和流沙12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工的一般規(guī)定不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工的一般規(guī)定1.不良地質(zhì)和特殊巖土地段的隧道在施工前必須根據(jù)設(shè)計(jì)提供的工程及水文地質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定專項(xiàng)施工技術(shù)方案，并進(jìn)行評(píng)審。施工技術(shù)方案應(yīng)包括應(yīng)急預(yù)案，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工的一般規(guī)定不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工的一般規(guī)定1.不良地質(zhì)和特殊巖土地段的隧道在施工前必須根據(jù)設(shè)計(jì)提供的工程及水文地質(zhì)資料，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制定專項(xiàng)施工技術(shù)方案，并進(jìn)行評(píng)審。施工技術(shù)方案應(yīng)包括應(yīng)急預(yù)案，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述 不良地質(zhì)和特殊巖土除了包括本模塊給出規(guī)定的巖溶、巖爆、瓦斯等不良地質(zhì)和黃土、膨脹巖土、流沙、富水軟弱破碎圍巖等特殊巖土以外，還包括可能對(duì)隧道施工產(chǎn)生影響的其他不良地質(zhì)和特殊巖土，如滑坡、危巖和崩塌、泥石流、采空區(qū)、活動(dòng)斷裂和凍土、鹽漬巖土、風(fēng)化巖、殘積土等。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述 不良地質(zhì)和特殊巖土對(duì)隧道工程的安全、經(jīng)濟(jì)有重大影響，應(yīng)準(zhǔn)確探明其位置、規(guī)模和對(duì)工程的影響程度。為此，要求認(rèn)真熟悉勘察資料。施工前應(yīng)了解設(shè)計(jì)意圖，將設(shè)計(jì)資料與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況結(jié)合起來分析研究，制定出一套科學(xué)合理的施工方案，做到有的放矢、有備無(wú)患，以應(yīng)對(duì)各種突發(fā)的情況。熟悉設(shè)計(jì)圖紙、理解設(shè)計(jì)意圖，與施工過程揭示的實(shí)際現(xiàn)象對(duì)照，及時(shí)修訂施工方案，是不良地質(zhì)和特殊巖土隧道施工的重要環(huán)節(jié)。要改變只憑一些類似工程經(jīng)驗(yàn)、制定個(gè)別施工關(guān)鍵方案的習(xí)慣做法，應(yīng)通過制定一套完整的、符合實(shí)際情況的實(shí)施方案，達(dá)到情況明、措施全、有準(zhǔn)備的組織施工。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述 對(duì)于特殊巖土地段隧道，由于巖層的地質(zhì)成因復(fù)雜，地質(zhì)條件具有突變性，事故具有突發(fā)性，對(duì)隧道施工的危害性極大，僅靠常規(guī)的隧道施工技術(shù)和施工方法是很難克服的。因此，在對(duì)特殊地質(zhì)地段進(jìn)行隧道施工時(shí)，除應(yīng)遵守一般的施工技術(shù)要求外，還應(yīng)遵守本模塊所介紹的一些規(guī)定，采取針對(duì)性較強(qiáng)的輔助方法施工。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段隧道施工不良地質(zhì)和特殊巖土地段隧道施工2.（1）施工前應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)所提供的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料進(jìn)行詳細(xì)分析了解，深入細(xì)致地進(jìn)行施工調(diào)查，制定相應(yīng)的施工方法和措施，備足有關(guān)機(jī)具材料，認(rèn)真編制和實(shí)施施工組織設(shè)計(jì)，使工程達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)、高效；反之，即便地質(zhì)并非不良，也會(huì)因準(zhǔn)備不足，施工方法不當(dāng)或措施不力導(dǎo)致施工事故，延誤施工進(jìn)度。（2）特殊巖土地段隧道施工應(yīng)以“先治水、短開挖、弱爆破、強(qiáng)支護(hù)、早襯砌、勤檢查、穩(wěn)步前進(jìn)”為指導(dǎo)原則。（3）隧道開挖方式應(yīng)視地質(zhì)、環(huán)境、安全等條件合理選用鉆爆開挖法、機(jī)械開挖法或人工和機(jī)械混合開挖法。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述 （4）隧道在通過自穩(wěn)時(shí)間短的軟弱破碎巖體、淺埋軟巖和嚴(yán)重偏壓、巖溶流泥地段、砂層、砂卵（礫）石層、斷層破碎帶及大面積淋水或涌水地段時(shí)，為保證洞體穩(wěn)定，可采用超前錨桿、超前小鋼管、管棚、地表預(yù)加固地層和圍巖預(yù)注漿等輔助施工措施，并可對(duì)地層進(jìn)行預(yù)加固、超前支護(hù)或止水處理。（5）對(duì)于采用新奧法施工的隧道，為了掌握施工中圍巖和支護(hù)的力學(xué)動(dòng)態(tài)及穩(wěn)定程度，保證施工安全，應(yīng)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)，充分利用監(jiān)控量測(cè)指導(dǎo)施工。（6）特殊巖土地段隧道，除大面積淋水地段、流沙地段，穿過未膠結(jié)松散地層和嚴(yán)寒地區(qū)的凍脹地層等，施工時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的措施外，均可采用錨噴支護(hù)施工。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述 （7）當(dāng)采用構(gòu)件支承做臨時(shí)支護(hù)時(shí)，支承要有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受開挖后的圍巖壓力。（8）當(dāng)圍巖壓力過大，支承受力下沉侵入襯砌設(shè)計(jì)斷面，必須挑頂（將隧道頂部提高）時(shí)，其處理方法是：如拱部擴(kuò)挖前發(fā)現(xiàn)頂部下沉，應(yīng)先挑頂后擴(kuò)挖；如拱部擴(kuò)挖后發(fā)現(xiàn)頂部下沉，應(yīng)立好拱架和模板，先澆筑滿足設(shè)計(jì)斷面部分的拱圈，使混凝土達(dá)到所需的強(qiáng)度并加強(qiáng)拱架支承后，再行挑頂，然后澆筑其余部分。挑頂作業(yè)宜先護(hù)后挖。（9）對(duì)于極松散的未固結(jié)圍巖和自穩(wěn)性極差的圍巖，當(dāng)采用先護(hù)后挖法仍不能開挖成形時(shí)，宜采用壓注水泥砂漿或化學(xué)漿液的方法，以固結(jié)圍巖，提高其自穩(wěn)性。12.1 12.1 不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述不良地質(zhì)和特殊巖土地段施工概述 （10）對(duì)于特殊地質(zhì)地段隧道襯砌，為防止圍巖松弛，地壓力作用在襯砌結(jié)構(gòu)上，致使襯砌出現(xiàn)開裂、下沉等不良現(xiàn)象，在采用模筑襯砌施工時(shí)，除遵守隧道施工相關(guān)技術(shù)規(guī)范的有關(guān)施工規(guī)定外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：當(dāng)拱腳、墻基松軟時(shí)，澆筑混凝土前應(yīng)采取措施加固基底。襯砌混凝土應(yīng)采用高強(qiáng)度混凝土或早強(qiáng)水泥，或采用摻速凝劑、早強(qiáng)劑等來提高襯砌的早期承載能力。仰拱應(yīng)在邊墻完成后立即施工，或根據(jù)需要在初期支護(hù)完成后立即施作，使襯砌結(jié)構(gòu)盡早封閉，改善受力狀態(tài)，確保襯砌結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定、堅(jiān)固。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖 膨脹土是指土中黏土礦物成分主要由親水性礦物組成，同時(shí)具有吸水顯著膨脹軟化和失水收縮硬裂兩種特性，且具有濕脹干縮往復(fù)變形的高塑性黏性土。決定膨脹性的親水礦物主要是蒙脫石黏土礦物。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖膨脹土圍巖的特性膨脹土圍巖的特性1.（1）膨脹土圍巖大多具有原始地層的超固結(jié)特性，使土體中儲(chǔ)存有較高的初始應(yīng)力。（2）膨脹土中發(fā)育有各種形態(tài)的裂隙，從而形成土體的多裂隙性。（3）膨脹土圍巖因吸水而膨脹，失水而收縮，土體在干濕循環(huán)中產(chǎn)生脹縮效應(yīng)。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖膨脹土圍巖對(duì)隧道施工的危害膨脹土圍巖對(duì)隧道施工的危害2.（1）形成圍巖裂縫。（2）坑道下沉。（3）圍巖膨脹凸出和坍塌。（4）隧道底部隆起。（5）襯砌變形和破壞。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖膨脹巖土施工的一般規(guī)定膨脹巖土施工的一般規(guī)定3.（1）膨脹巖土隧道施工防排水應(yīng)采用“以防為主，防、截、堵、排相結(jié)合”的原則。（2）應(yīng)采取措施預(yù)防因分部開挖而引起的圍巖壓力及偏壓力增大現(xiàn)象。（3）初期支護(hù)應(yīng)緊跟開挖盡快對(duì)圍巖施加約束。（4）仰拱應(yīng)盡早完成。（5）二次襯砌拱、墻應(yīng)一次施工。襯砌應(yīng)與圍巖密貼。當(dāng)襯砌混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，方可拆模。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖膨脹土圍巖隧道的施工要點(diǎn)膨脹土圍巖隧道的施工要點(diǎn)4.1 1）加強(qiáng)調(diào)查、量測(cè)圍巖的壓力和流變）加強(qiáng)調(diào)查、量測(cè)圍巖的壓力和流變 在膨脹土地層中開挖隧道，除了認(rèn)真實(shí)施設(shè)計(jì)文件所提出的技術(shù)要求外，在施工過程中應(yīng)對(duì)圍巖壓力及其流變（流動(dòng)和變形）情況進(jìn)行充分調(diào)查和量測(cè)，分析其變化規(guī)律。對(duì)地下水也應(yīng)探明分布范圍及規(guī)律，了解其對(duì)施工的影響程度，以便根據(jù)圍巖動(dòng)態(tài)采取相應(yīng)的施工措施。如原設(shè)計(jì)難以適應(yīng)圍巖的動(dòng)態(tài)變化，也可據(jù)此做適當(dāng)修正。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖2 2）合理選擇施工方法）合理選擇施工方法 膨脹土隧道圍巖壓力的施工效應(yīng)是導(dǎo)致隧道變形病害的主要原因。采用合理的施工方法對(duì)隧道的穩(wěn)定性有著十分重要的作用。因此，在施工中應(yīng)以盡量減少對(duì)圍巖產(chǎn)生的擾動(dòng)和防止水的浸濕為原則，宜采用無(wú)爆破掘進(jìn)法，如采用掘進(jìn)機(jī)、風(fēng)鎬、液壓鎬等開挖。在開挖過程中應(yīng)盡可能縮短圍巖暴露時(shí)間，并及時(shí)襯砌，以盡快恢復(fù)洞壁因土體開挖而解除的部分圍巖應(yīng)力，減少圍巖膨脹變形。開挖方法宜不分部或少分部，多采用正臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)坑法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法。正臺(tái)階法適用于跨度小的隧道（分部少相互干擾?。?，且能較早地使支護(hù)（襯砌）閉合。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖3 3）防止圍巖濕度變化）防止圍巖濕度變化 隧道開挖后，膨脹土圍巖風(fēng)干脫水或浸水，都將引起圍巖體積變化，產(chǎn)生脹縮效應(yīng)。因此，隧道開挖后要及時(shí)噴射混凝土封閉和支護(hù)圍巖。在有地下水滲流的隧道，應(yīng)采取切斷水源并加強(qiáng)洞壁與坑道防排水的措施，防止施工積水對(duì)圍巖的浸濕等。如局部滲流，可采用注漿堵水阻止地下水進(jìn)入坑道或浸濕圍巖。12.2 12.2 膨脹土圍巖膨脹土圍巖4 4）合理進(jìn)行圍巖支護(hù)）合理進(jìn)行圍巖支護(hù)（1）噴錨支護(hù)，穩(wěn)定圍巖。（2）襯砌結(jié)構(gòu)及早閉合。12.3 12.3 黃土黃土 黃土在我國(guó)分布較廣，黃河中游的陜西和甘肅省大部分地區(qū)，山西南部、河南西部地區(qū)為我國(guó)黃土和濕陷性黃土的主要分布區(qū)。這些地區(qū)的黃土地層分布連續(xù)，厚度較大，發(fā)育較典型。其在青海、新疆、河北、山東、內(nèi)蒙古和東北各地也有分布。在黃土地層修筑隧道和地下工程時(shí)，應(yīng)了解黃土地層對(duì)隧道施工的影響。12.3 12.3 黃土黃土黃土的分類及其對(duì)隧道施工的影響黃土的分類及其對(duì)隧道施工的影響1.1 1）黃土的分類）黃土的分類 黃土的分類有以下兩種方法：（1）黃土按地質(zhì)年代分類，如表12-1所示。表表12-112-1黃土按地質(zhì)年代分類黃土按地質(zhì)年代分類12.3 12.3 黃土黃土表表12-212-2黃土按塑性指標(biāo)分類黃土按塑性指標(biāo)分類 （2）根據(jù)其物理性質(zhì)不同，黃土按塑性指標(biāo)分類，如表12-2所示。12.3 12.3 黃土黃土2 2）黃土地層對(duì)隧道施工的影響）黃土地層對(duì)隧道施工的影響（4）水對(duì)黃土地層隧道施工的影響。（3）黃土溶洞與陷穴。（2）黃土沖溝地段。（1）黃土節(jié)理。12.3 12.3 黃土黃土黃土圍巖隧道施工的方法及技術(shù)要求黃土圍巖隧道施工的方法及技術(shù)要求2.1 1）黃土圍巖隧道施工的方法）黃土圍巖隧道施工的方法 （1）黃土地層隧道施工，應(yīng)做好黃土中構(gòu)造節(jié)理的產(chǎn)狀與分布狀況的調(diào)查。（2）黃土圍巖開挖后不能暴露較長(zhǎng)時(shí)間，否則圍巖周壁風(fēng)化會(huì)波及內(nèi)部，使圍巖體松弛加快，進(jìn)而造成塌方。（3）做好隧道洞頂、洞門及洞口的防排水系統(tǒng)工程，并妥善處理好陷穴、裂縫，以免地面積水侵蝕洞體周圍，造成土體坍塌。12.3 12.3 黃土黃土2 2）黃土圍巖隧道施工的技術(shù)要求）黃土圍巖隧道施工的技術(shù)要求（1）施工的有關(guān)規(guī)定。（2）施工的注意事項(xiàng)。12.4 12.4 溶洞溶洞溶洞是以巖溶水的溶蝕作用為主，間有潛蝕和機(jī)械塌陷作用而造成的基本沿水平方向延伸的通道。溶洞是巖溶現(xiàn)象的一種。12.4 12.4 溶洞溶洞 巖溶是指可溶性巖層，如石灰?guī)r、白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、石膏、巖鹽等，受水的化學(xué)和機(jī)械作用產(chǎn)生溝槽、裂縫和空洞及由于空洞的頂部塌落使地表產(chǎn)生陷穴、洼地等現(xiàn)象和作用。我國(guó)石灰?guī)r分布極廣，常會(huì)遇到溶洞。因此，在這些地區(qū)修建隧道，必須予以注意。12.4 12.4 溶洞溶洞巖溶對(duì)隧道施工的影響巖溶對(duì)隧道施工的影響1.（1）當(dāng)隧道穿過可溶性巖層時(shí)，有的溶洞位于隧道底部，充填物松軟且深，隧道基底難于處理。（2）有的溶洞巖質(zhì)破碎，容易發(fā)生坍塌。（3）當(dāng)遇到大的水囊或暗河時(shí)，巖溶水或泥沙夾水會(huì)大量涌入隧道。（4）有時(shí)遇到填滿飽含水分的充填物溶槽，當(dāng)坑道掘進(jìn)至其邊緣時(shí)，含水充填物會(huì)不斷涌入坑道，難以遏止，致使地表開裂下沉，山體壓力劇增。（5）有時(shí)溶洞、暗河迂回交錯(cuò)，分支錯(cuò)綜復(fù)雜，范圍寬廣，處理起來十分困難。12.4 12.4 溶洞溶洞隧道施工遇到溶洞的處理措施隧道施工遇到溶洞的處理措施2.隧道在溶洞地段施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)文件有關(guān)資料及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，查明溶洞分布范圍、類型情況（大小、有無(wú)水、溶洞是否在發(fā)育中，以及充填物情況）、巖層的穩(wěn)定程度和地下水流情況（有無(wú)長(zhǎng)期補(bǔ)給來源、雨季水量有無(wú)增長(zhǎng)）等，分別以“避、引、堵、越、繞”等措施進(jìn)行處理。12.4 12.4 溶洞溶洞 （1）避。在勘察設(shè)計(jì)階段，“避”是總的原則，就是選線盡量避開巖溶特別發(fā)育的地區(qū)。實(shí)在避不開時(shí)，盡量垂直穿過，使溶洞對(duì)線路影響最小。（2）引。當(dāng)暗河和溶洞有水流時(shí)，宜排不宜堵。在查明水源流向及其與隧道位置的關(guān)系后，采取設(shè)暗管、涵洞、小橋等設(shè)施，渲泄水流，或開鑿泄水洞，將水排出洞外。當(dāng)水流的位置在隧道上部或高于隧道時(shí)，應(yīng)在適當(dāng)距離外，開鑿引水斜洞（或引水槽），將水位降低到隧道底部位置以下，再行引排。12.4 12.4 溶洞溶洞 （3）堵。對(duì)已停止發(fā)育，徑跨較小，無(wú)水的溶洞，可根據(jù)其與隧道相交的位置及其充填情況，用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉，再根據(jù)地質(zhì)情況決定是否需要加深邊墻基礎(chǔ)。對(duì)于拱部以上的干、空溶洞，可視溶洞的巖石破碎程度采用噴錨支護(hù)加固，或加設(shè)護(hù)拱及拱頂回填的辦法處理。（4）越。當(dāng)溶洞較大較深時(shí)，可采用梁、拱跨越。但應(yīng)將梁端或拱座應(yīng)置于穩(wěn)固可靠的基巖上，必要時(shí)用砌筑加固。12.4 12.4 溶洞溶洞巖溶地段隧道施工的注意事項(xiàng)巖溶地段隧道施工的注意事項(xiàng)3.（1）在施工前，應(yīng)對(duì)地表進(jìn)行詳細(xì)勘察，注意研究巖溶狀態(tài)，估計(jì)可能遇到溶洞的地段。（2）了解地表水、出水地點(diǎn)的情況，并對(duì)地表進(jìn)行必要的處理，防止地表水下滲。（3）當(dāng)施工達(dá)到溶洞邊緣時(shí)，各工序應(yīng)緊密銜接。（4）當(dāng)在下坡地段遇到溶洞時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備足夠數(shù)量的排水設(shè)備。（5）施工中應(yīng)注意檢查溶洞頂板，及時(shí)處理危石。當(dāng)溶洞較大較高時(shí)，應(yīng)設(shè)置施工防護(hù)架或鋼筋防護(hù)網(wǎng)。12.4 12.4 溶洞溶洞 （6）溶蝕地段的爆破作業(yè)應(yīng)盡量做到多打眼、打淺眼，并控制藥量。（7）在溶洞充填體中掘進(jìn)時(shí)，如充填物松軟，可用超前支護(hù)法施工。如充填物為極松散的礫、塊石堆積或有水時(shí)，可在開挖前采取預(yù)注漿加固。（8）在溶洞未做出處理方案前，不要將棄渣隨意傾填于溶洞中。（9）處理情況復(fù)雜的溶洞要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況制定安全措施，以確保施工安全。12.5 12.5 松散地層和流沙松散地層和流沙松散地層松散地層1.松散地層結(jié)構(gòu)松散，膠結(jié)性差，穩(wěn)定性很差，有地下水時(shí)更嚴(yán)重。極度風(fēng)化破碎已失去巖性的松散體；古河床中沖積而成的漂卵石地層和砂夾礫石，以及含少量黏土的情況；流沙，并包括無(wú)膠結(jié)、松散的干沙等，均屬于松散地層。12.5 12.5 松散地層和流沙松散地層和流沙流沙流沙2.流沙是砂土或粉質(zhì)黏土在水的作用下喪失內(nèi)聚力后形成的，多呈糊漿狀，對(duì)隧道危害極大。流沙可引起圍巖失穩(wěn)坍塌，支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，甚至倒塌破壞。因此，治理流沙必先治水，以減少砂層的含水率為主。12.5 12.5 松散地層和流沙松散地層和流沙（4）盡早襯砌，封閉成環(huán)。（3）先護(hù)后挖，加強(qiáng)支護(hù)。（2）因地制宜，綜合治水。（1）加強(qiáng)調(diào)查，制定方案。12.6 12.6 塌方塌方發(fā)生塌方的原因發(fā)生塌方的原因1.隧道開挖時(shí)，導(dǎo)致塌方的原因有多種，概括起來可歸結(jié)為以下兩點(diǎn)：自然因素（即地質(zhì)狀態(tài)、地下水影響等）和人為因素（即不適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)或不適當(dāng)?shù)氖┕ぷ鳂I(yè)方法等）。12.6 12.6 塌方塌方1 1）地質(zhì)因素）地質(zhì)因素 （1）當(dāng)隧道穿過斷層及其破碎帶時(shí)，一經(jīng)開挖，潛在應(yīng)力釋放，圍巖失穩(wěn)而坍塌。（2）當(dāng)通過各種堆積體時(shí)，由于結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無(wú)膠結(jié)或膠結(jié)差，開挖后引起坍塌。（3）在擠壓破碎帶、巖脈穿插帶、節(jié)理密集帶等碎裂結(jié)構(gòu)地層中，巖塊間互相擠壓牽制，一經(jīng)開挖則立即失穩(wěn)。12.6 12.6 塌方塌方 （4）在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，薄層巖體形成的小褶曲、錯(cuò)動(dòng)發(fā)育等地段，在施工中也常發(fā)生塌方。v （5）當(dāng)巖層軟硬相間，或有軟弱夾層的巖體時(shí)，在地下水的作用下，巖層軟弱面的強(qiáng)度將大大降低，因而發(fā)生滑坍。v （6）地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用會(huì)加劇巖體的失穩(wěn)和坍塌。12.6 12.6 塌方塌方2 2）隧道設(shè)計(jì)考慮不周）隧道設(shè)計(jì)考慮不周 （1）在隧道選定位置時(shí)，地質(zhì)調(diào)查不細(xì)，未能做出詳細(xì)的分析，或未能查明可能塌方的因素，沒能避開可以繞開的不良地質(zhì)地段。（2）缺乏詳細(xì)的隧道所在位置的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)資料，引起施工指導(dǎo)或施工方案的失誤。12.6 12.6 塌方塌方3 3）施工方法和措施不當(dāng)）施工方法和措施不當(dāng) （1）施工方法選擇不當(dāng)，或工序間距安排不合理，各工序間距拉得較長(zhǎng)，地層暴露時(shí)間過久，引起圍巖松動(dòng)、風(fēng)化，導(dǎo)致塌方的發(fā)生。（2）噴錨不及時(shí)，或噴混凝土質(zhì)量、厚度不符合要求。（3）采用鋼支承時(shí)，支承架設(shè)質(zhì)量欠佳，支承與圍巖不密貼，兩者間的空隙填塞不密實(shí)，或連接不夠牢固，不能滿足圍巖壓力所需的強(qiáng)度要求。（4）爆破作業(yè)不當(dāng)，用藥量過多。（5）處理危石措施不當(dāng)，引起危石墜落，牽動(dòng)巖層坍塌。12.6 12.6 塌方塌方塌方前的征兆塌方前的征兆2.（1）量測(cè)信息所反應(yīng)的圍巖變形速度或數(shù)值超過允許值。（2）噴射混凝土產(chǎn)生縱橫向的裂紋或龜裂。（3）在坑頂或坑壁發(fā)現(xiàn)不斷掉下土塊、小石塊或構(gòu)件支承間隙不斷漏出砂、石屑的現(xiàn)象。（4）巖層層理、節(jié)理縫或裂隙變大、張開。（5）坑道內(nèi)滲水、滴水突然加劇或水變混濁。12.6 12.6 塌方塌方預(yù)防塌方的施工措施預(yù)防塌方的施工措施3.（1）先排水。（2）短開挖。（3）弱爆破。（4）強(qiáng)支護(hù)。（5）快襯砌。（6）勤檢查、勤量測(cè)。隧道塌方的處理措施隧道塌方的處理措施4.1 1）一般處理塌方的步驟及方法）一般處理塌方的步驟及方法12.6 12.6 塌方塌方（1）防止塌方擴(kuò)大范圍。（2）處理塌方的措施。隧道塌方的處理措施隧道塌方的處理措施2 2）襯砌施工與塌方體回填方法）襯砌施工與塌方體回填方法12.6 12.6 塌方塌方 （1）襯砌施工的方法。隨著坍渣的逐漸清除，襯砌應(yīng)逐段推進(jìn)，快速成環(huán)。如塌方范圍的圍巖不夠穩(wěn)定，在處理塌方中有繼續(xù)坍塌的可能，可在塌方內(nèi)選擇適當(dāng)位置做塌方體護(hù)拱，以保護(hù)施工操作。如塌體未進(jìn)行預(yù)先注漿加固，而采用“穿”的施工法，拱腳處的襯砌砌筑應(yīng)加寬，以便保證拱腳穩(wěn)固。12.6 12.6 塌方塌方 （2）塌方體回填的方法。清除坍渣后，拱背應(yīng)先以漿砌片石回填23 m厚，其上再用干砌片回填，回填高度應(yīng)盡量填滿塌方范圍，塌方體內(nèi)木支承應(yīng)盡量拆除。在塌方體的護(hù)拱與拱圈間應(yīng)全部回填密實(shí)，塌方體護(hù)拱以上的回填厚度可根據(jù)具體情況而定，但不應(yīng)小于2 m。如塌方方范圍較大，在坍穴內(nèi)進(jìn)行回填操作不便，可選擇適當(dāng)位置另行開鑿專供回填用的坑道。如塌方直達(dá)地表，除按規(guī)定做好拱部回填外，另需用一般土石回填夯實(shí)至距地表12 m，再用黏土回填至略高于地表，在周圍做好排水溝。12.7 12.7 巖爆巖爆 對(duì)于埋藏較深的隧道工程，在高應(yīng)力、脆性巖體中，由于施工爆破擾動(dòng)原巖，巖體受到破壞，使掌子面附近的巖體突然釋放出潛能，產(chǎn)生脆性破壞，這時(shí)圍巖表面發(fā)出爆裂聲，隨之有大小不等的片狀巖塊彈射剝落出來，這種現(xiàn)象稱為巖爆。巖爆有時(shí)頻繁出現(xiàn)，有時(shí)甚至?xí)永m(xù)一段時(shí)間后才逐漸消失。12.7 12.7 巖爆巖爆巖爆的特點(diǎn)巖爆的特點(diǎn)1.（1）巖爆在未發(fā)生前并無(wú)明顯的預(yù)兆，雖然經(jīng)過仔細(xì)找頂，但并無(wú)空響聲。（2）巖爆時(shí)，石塊由母巖彈出，常呈中間厚、周邊薄、不規(guī)則的片狀。（3）巖爆發(fā)生的地點(diǎn)多在新開挖工作面及其附近，個(gè)別的距新開挖工作面較遠(yuǎn)。（4）在溶孔較多的巖層里不發(fā)生巖爆。12.7 12.7 巖爆巖爆巖爆產(chǎn)生的主要條件巖爆產(chǎn)生的主要條件2.地層的巖性條件和地應(yīng)力的大小是產(chǎn)生巖爆與否的兩個(gè)決定性因素。巖爆是否發(fā)生及其表現(xiàn)形式主要取決于巖體中是否儲(chǔ)存了足夠的能量，是否具有能量釋放的條件及能量釋放的方式等。12.7 12.7 巖爆巖爆巖爆的防治措施巖爆的防治措施3.（1）強(qiáng)化圍巖。（2）弱化圍巖。（1）如設(shè)有平行導(dǎo)坑，則平行導(dǎo)坑應(yīng)掘進(jìn)超前正洞一定距離，以了解地質(zhì)，分析可能發(fā)生巖爆的地段，以便在正洞施工達(dá)到相應(yīng)地段時(shí)加強(qiáng)防護(hù)，采取必要的措施。（2）使用光面爆破，并嚴(yán)格控制用藥量，以盡可能減少爆破對(duì)圍巖的影響。（3）可選用預(yù)先釋放部分能量的方法，如松動(dòng)爆破法、超前鉆孔預(yù)爆法，或噴射高壓水沖洗法，前期將巖層的原始應(yīng)力釋放一些，以減少巖爆的發(fā)生。（4）加強(qiáng)支護(hù)工作。支護(hù)的方法是在爆破后立即向拱部及側(cè)壁噴射混凝土，再加設(shè)錨桿及鋼筋網(wǎng)。巖爆地段施工的注意事項(xiàng)巖爆地段施工的注意事項(xiàng)4.12.7 12.7 巖爆巖爆12.8 12.8 高地溫高地溫 隧道通過高溫、高熱地段時(shí)，地層噴出的熱水易燙傷施工人員，給施工帶來困難。在火山地區(qū)修建隧道或地下工程時(shí)，一般會(huì)遇到高溫、高熱的情況。例如，日本某地的發(fā)電廠工程隧道，其圍巖溫度高達(dá)175。12.8 12.8 高地溫高地溫 地?zé)岬男纬砂礋嵩床煌煞譃榈厍虻牡蒯?duì)流產(chǎn)生的熱能、火山巖漿集中處產(chǎn)生的熱能及放射性元素裂變產(chǎn)生的熱能。其中，對(duì)隧道工程造成施工影響的熱源主要是火山的熱源和放射性元素的裂變熱源。高地溫?zé)嵩锤叩販責(zé)嵩?.12.8 12.8 高地溫高地溫（1）火山的熱源。（2）放射性元素的裂變熱源。12.8 12.8 高地溫高地溫 （1）隧道內(nèi)施工溫度的規(guī)定。為保證隧道施工人員進(jìn)行正常的安全生產(chǎn)，我國(guó)交通部規(guī)定，隧道內(nèi)氣溫不得超過28。日本規(guī)定隧道內(nèi)的溫度不得高于37。（2）降溫處理措施。為達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，在施工中一般采取通風(fēng)、灑水或通風(fēng)與灑水相結(jié)合的措施。當(dāng)?shù)販剌^高時(shí)，可采用大型通風(fēng)設(shè)備予以降溫。當(dāng)?shù)販睾芨邥r(shí)，在正洞開挖工作面前方的一段距離，利用平行導(dǎo)抗超前鉆探，如有熱水涌出，可在平行導(dǎo)坑內(nèi)增建降水、排水設(shè)施，以降低正洞的水位和溫度。如正洞施工中仍有熱水涌出，可采用水玻璃水泥系藥液注漿，以起到截水及穩(wěn)定圍巖的作用。高地溫地段隧道施工的措施高地溫地段隧道施工的措施2.（3）在高溫地段澆筑二次襯砌混凝土。在高溫（如70 高溫）的巖體中，應(yīng)及時(shí)噴射混凝土，并在其上澆筑二次混凝土襯砌。由于混凝土里面和表面的溫差，在早期有可能產(chǎn)生裂縫。因此，在施作二次混凝土襯砌時(shí)，為防止產(chǎn)生裂縫，應(yīng)采取以下措施：為了防止高溫時(shí)混凝土的強(qiáng)度降低，應(yīng)選定合適的水膠比。在防水板和混凝土襯砌之間設(shè)置隔熱材料，可隔斷或大幅度減少?gòu)膸r體傳來的熱量，使混凝土內(nèi)的溫度應(yīng)力降低。把每次混凝土襯砌的澆筑長(zhǎng)度適當(dāng)縮短。用防水板和無(wú)紡布組成緩沖材料，將噴射混凝土與二次混凝土襯砌隔離。適當(dāng)設(shè)置裂縫誘發(fā)縫，一般在兩拱角延長(zhǎng)方向設(shè)置。12.8 12.8 高地溫高地溫 （4）中暑癥防治措施。在高溫條件下施工，除采用降溫措施外，還應(yīng)注意施工現(xiàn)場(chǎng)人員中暑癥的防治工作。中暑癥可分為熱痙攣癥、熱虛脫癥和熱射癥在種類型，其癥狀及相應(yīng)處置措施如下：熱痙攣癥。熱虛脫癥。熱射癥。12.8 12.8 高地溫高地溫12.8 12.8 高地溫高地溫 根據(jù)坑道內(nèi)的高溫程度、勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)效率，確定合理的勞動(dòng)工作時(shí)間，確保施工人員的健康和安全。有高血壓、心臟病的人員進(jìn)行高溫作業(yè)易引起其癥狀惡化；疲勞、空腹、睡眠不足、醉酒等容易誘發(fā)中暑癥，應(yīng)禁止此類人員參加高溫工作。在高溫作業(yè)時(shí)，施工人員易發(fā)生體內(nèi)維生素、水分、鹽分的不足，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行充分的補(bǔ)充。為消除疲勞，施工人員應(yīng)在適溫適濕的環(huán)境下休息，或充分地進(jìn)行臥床休息。瓦斯是地下坑道內(nèi)有害氣體的總稱，其成分以沼氣（甲烷CH4）為主，一般習(xí)慣稱沼氣為瓦斯。當(dāng)隧道穿過煤層、油頁(yè)巖或含瀝青等巖層，或從其附近通過，而圍巖破碎、節(jié)理發(fā)育時(shí)，可能會(huì)遇到瓦斯。如果洞內(nèi)空氣中的瓦斯?jié)舛纫堰_(dá)到爆炸限度，瓦斯與火源接觸就會(huì)引起爆炸，給隧道施工帶來很大的危害和損失。所以，在有瓦斯的地層中修建隧道時(shí)，必須采取相應(yīng)的措施，才能安全順利施工。12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層 （1）瓦斯（沼氣）為無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味的氣體，與碳化氫或硫化氫混合在一起時(shí)，會(huì)產(chǎn)生類似蘋果的香味，由于空氣中瓦斯?jié)舛仍黾?，使氧氣相?yīng)減少，很容易使人窒息或發(fā)生死亡事故。（2）瓦斯相對(duì)密度為0.554，僅為空氣的一半，所以在隧道內(nèi)，瓦斯容易存在坑道頂部，其擴(kuò)散速度比空氣大16倍，很容易透過裂隙發(fā)達(dá)、結(jié)構(gòu)松散的巖層。（3）瓦斯不能自燃，但極易燃燒，其燃燒的火焰顏色隨瓦斯?jié)舛鹊脑龃蠖兊Ｍ咚沟男再|(zhì)瓦斯的性質(zhì)1.12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層瓦斯的燃燒和爆炸性瓦斯的燃燒和爆炸性2.當(dāng)坑道中的瓦斯?jié)舛刃∮?且遇到火源時(shí)，瓦斯只是在火源附近燃燒而不會(huì)發(fā)生爆炸；當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?16且遇到火源時(shí)，瓦斯具有爆炸性；當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥?6時(shí)，瓦斯一般不爆炸，但遇火能燃燒。瓦斯?jié)舛缺ń缦奕绫?2-3所示。表表12-312-3瓦斯?jié)舛缺ń缦尥咚節(jié)舛缺ń缦?2.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層 瓦斯燃燒時(shí)，遇到障礙而受壓縮，即能轉(zhuǎn)燃燒為爆炸。瓦斯爆炸時(shí)能發(fā)生高溫，封閉狀態(tài)下的爆炸（容積為常數(shù)）溫度可達(dá)2 1502 650，能向四周自由擴(kuò)張時(shí)的爆炸（壓力為常數(shù)）溫度可達(dá)1 850?？拥乐邪l(fā)生瓦斯爆炸后，坑道中完全無(wú)氧，而充滿氮?dú)?、二氧化碳及一氧化碳。這些氣體很快傳布到鄰近的坑道和工作面，凡是來不及躲避的人，都會(huì)中毒窒息，甚至死亡。12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層瓦斯放出的類型瓦斯放出的類型3.（1）瓦斯的滲出。（2）瓦斯的噴出。（3）瓦斯的突出。12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層 （1）當(dāng)隧道穿過瓦斯溢出地段時(shí)，應(yīng)預(yù)先確定瓦斯的探測(cè)方法，并制定瓦斯的稀釋措施、防爆措施和緊急救援措施等。（2）隧道通過瓦斯地區(qū)的施工方法宜采用全斷面開挖，因其工序簡(jiǎn)單、面積大、通風(fēng)好，隨掘進(jìn)隨襯砌，能縮短煤層的瓦斯放出時(shí)間和縮小圍巖暴露面，有利于排除瓦斯。（3）加強(qiáng)通風(fēng)是防止瓦斯爆炸最有效的辦法。把坑道空氣中的瓦斯?jié)舛却档奖舛纫韵?，將其排出洞外。防止瓦斯事故的解決措施防止瓦斯事故的解決措施4.12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層（4）洞內(nèi)空氣中允許的瓦斯?jié)舛葢?yīng)控制在表12-4所列范圍內(nèi)。表表12-412-4隧道瓦斯允許濃度標(biāo)準(zhǔn)隧道瓦斯允許濃度標(biāo)準(zhǔn)12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層 （5）當(dāng)開挖工作面風(fēng)流中或電動(dòng)機(jī)附近20 m以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到15時(shí)，必須停工、撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理。（6）對(duì)有瓦斯的隧道必須加強(qiáng)通風(fēng)，防止瓦斯積聚。由于停電或檢修，使主要通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必須有恢復(fù)通風(fēng)、排除瓦斯和送電的安全措施。（7）當(dāng)開挖進(jìn)入煤層，瓦斯排放量較大，使用一般的通風(fēng)手段難以稀釋到安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可使用超前周邊全封閉預(yù)注漿。12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層 （8）采用的防爆設(shè)施如下：遵守電器設(shè)備及其他設(shè)備的安全規(guī)則，避免發(fā)生電火。鑿巖時(shí)用濕式鉆巖機(jī)，防止鉆頭發(fā)生火花，在洞內(nèi)操作時(shí)，防止金屬與堅(jiān)石撞擊、摩擦發(fā)生火花。爆破作業(yè)必須使用安全炸藥及毫秒電雷管。洞內(nèi)只準(zhǔn)用電纜，不準(zhǔn)使用皮線。應(yīng)使用防爆燈或蓄電池?zé)粽彰?。鏟裝石渣前必須將石渣澆濕，防止金屬器械摩擦和撞擊產(chǎn)生火花。12.9 12.9 瓦瓦 斯斯 地地 層層 （1）瓦斯檢查制度。指定專人定時(shí)進(jìn)行檢查，嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯允許濃度的規(guī)定。（2）洞內(nèi)嚴(yán)禁使用明火，嚴(yán)禁將火柴、打火機(jī)、手電筒及其他易燃品帶入洞內(nèi)。（3）進(jìn)洞人員必須經(jīng)過有關(guān)瓦斯知識(shí)和防止瓦斯爆炸的安全教育。搶救人員未經(jīng)專門培訓(xùn)不準(zhǔn)在瓦斯爆炸后進(jìn)洞搶救。（4）必須挑選工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、有一定業(yè)務(wù)能力、經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)、考試合格者作為瓦斯檢查人員上崗作業(yè)。必須嚴(yán)格執(zhí)行的有關(guān)制度必須嚴(yán)格執(zhí)行的有關(guān)制度5.Thank you隧道施工技術(shù)模塊模塊13 13 其他隧道施工方法其他隧道施工方法13.1 盾構(gòu)法施工13.2 沉管法施工13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)法概述13.1.1盾構(gòu)法的基本概念盾構(gòu)法的基本概念1.盾構(gòu)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)的名稱為盾構(gòu)。在歐洲，其統(tǒng)稱為TBM(tunnel boring machine）。日本則稱用于城市軟土地層施工的TBM為盾構(gòu)。古代兵器“盾”是用于防護(hù)的，故而用于隧道生產(chǎn)的設(shè)備就稱為盾構(gòu)。我國(guó)對(duì)盾構(gòu)的叫法與日本是一樣的，其中，適用于軟土隧道開挖的設(shè)備稱為盾構(gòu)，適用于硬巖或軟巖隧道開挖的設(shè)備稱為隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)法的基本原理是：先在隧道某段的一端建造豎井（始發(fā)井）或基坑，以供盾構(gòu)安裝就位。盾構(gòu)從豎井或基坑的墻壁預(yù)留孔處出發(fā)，在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線，向另一豎井（到達(dá)井）或基坑的設(shè)計(jì)預(yù)留孔洞推進(jìn)。盾構(gòu)推進(jìn)中所受到的地層阻力通過盾構(gòu)千斤頂傳至盾構(gòu)尾部已拼裝的預(yù)制襯砌，再傳到豎井或基坑的后靠壁上。盾構(gòu)是一個(gè)能支承地層壓力，又能在地層中推進(jìn)的圓形、矩形、馬蹄形及其他特殊形狀的鋼筒結(jié)構(gòu)，其直徑稍大于隧道襯砌的直徑，在鋼筒的前面設(shè)置各種類型的支承和開挖土體的裝置，在鋼筒中段周圈內(nèi)安裝頂進(jìn)所需的千斤頂，鋼筒尾部是具有一定空間的殼體，在盾尾內(nèi)可以安置由數(shù)環(huán)拼成的隧道襯砌環(huán)。盾構(gòu)每推進(jìn)一環(huán)距離，就在盾尾支護(hù)下拼裝一環(huán)襯砌，并及時(shí)向盾尾后面的襯砌環(huán)外周的空隙中壓注足夠的漿體，以防止隧道及地面下沉。盾構(gòu)在推進(jìn)過程中不斷從開挖面排出適量的土方。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法的優(yōu)點(diǎn)盾構(gòu)法的優(yōu)點(diǎn)2.（1）除豎井施工外，施工作業(yè)均在地下進(jìn)行，既不影響地面交通，又可減少對(duì)附近居民的噪聲和振動(dòng)影響。（2）盾構(gòu)推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等主要工序循環(huán)進(jìn)行，施工易于管理，施工人員也較少,勞動(dòng)強(qiáng)度低,生產(chǎn)效率高。（3）土方量較少。（4）隧道穿越河道時(shí)不影響航運(yùn)13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 （5）施工不受風(fēng)雨等氣候條件影響。（6）在土質(zhì)差、水位高的地方建設(shè)的埋深較大的隧道，盾構(gòu)法有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。（7）修筑的隧道抗震性能較好。（8）盾構(gòu)法對(duì)地層的適應(yīng)性廣，對(duì)軟土、砂卵石、軟巖等巖層均可適用。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法的缺點(diǎn)盾構(gòu)法的缺點(diǎn)3.（1）當(dāng)隧道曲線半徑過小時(shí)，施工較為困難。（2）在陸地建造隧道時(shí)，如隧道覆土太淺，則盾構(gòu)法施工困難很大，而在水下施工時(shí)，如覆土太淺則盾構(gòu)法施工不夠安全。（3）當(dāng)盾構(gòu)施工中采用全氣壓方法（在氣壓覆蓋區(qū)下進(jìn)行施工）疏干和穩(wěn)定地層時(shí)，對(duì)勞動(dòng)保護(hù)要求較高，施工條件差。（4）采用盾構(gòu)法時(shí)隧道上方一定范圍內(nèi)的地表沉陷尚難完全防止，特別在飽和含水松軟的地層中，要采取嚴(yán)密的技術(shù)措施才能把沉陷限制在很小的范圍內(nèi)。（5）在飽和含水層中，盾構(gòu)法施工所用的拼裝襯砌對(duì)達(dá)到整體結(jié)構(gòu)防水性的技術(shù)要求較高。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)的分類13.1.2 盾構(gòu)的分類方法較多，可按挖掘方式、擋土方式、穩(wěn)定掘削面的加壓方式、斷面形狀、尺寸大小等多種方式進(jìn)行分類。目前，國(guó)內(nèi)外使用的都是全敞開式的盾構(gòu)，也即通常所說的TBM。另外，還有密閉式的土壓盾構(gòu)和泥水盾構(gòu)，這些盾構(gòu)屬于盾構(gòu)初期的雛形，現(xiàn)在已很少采用。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工按挖掘方式分類按挖掘方式分類1.（2）半機(jī)械式盾構(gòu)。（1）手掘式盾構(gòu)。（3）機(jī)械式盾構(gòu)。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工按擋土方式分類按擋土方式分類2.（1）開放式盾構(gòu)。（2）部分開放式盾構(gòu)。（3）封閉式盾構(gòu)。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 封閉式盾構(gòu)是一種設(shè)置封閉隔板的機(jī)械式盾構(gòu)。掘削土砂是從位于掘削面和隔板之間的土艙取出的，利用外加泥水壓或者泥土壓與掘削面上的土壓平衡來維持掘削面的穩(wěn)定，所以封閉式盾構(gòu)有泥水平衡式和土壓平衡式兩種。土壓平衡式盾構(gòu)又可分為純土壓平衡式和加泥型土壓平衡式。加泥型土壓平衡式盾構(gòu)又可分為加泥和加泥漿兩種方式。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工按穩(wěn)定掘削面的加壓方式分類按穩(wěn)定掘削面的加壓方式分類3.（1）壓氣式盾構(gòu)。（2）泥水加壓式盾構(gòu)。（3）削土加壓式盾構(gòu)。（4）加水式盾構(gòu)。（5）泥漿式盾構(gòu)。（6）加泥式盾構(gòu)。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工按斷面形狀分類按斷面形狀分類4.（1）圓形盾構(gòu)。（2）非圓形盾構(gòu)。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工按尺寸大小分類按尺寸大小分類5.（1）超小型盾構(gòu)。（2）小型盾構(gòu)。（3）中型盾構(gòu)。（4）大型盾構(gòu)。（5）特大型盾構(gòu)。（6）超特大型 盾構(gòu)。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)法施工簡(jiǎn)介13.1.3 盾構(gòu)是一種集施工開挖、支護(hù)、推進(jìn)、襯砌、出土等作業(yè)于一體的大型暗挖隧道施工機(jī)械。其主要的施工方法有以下幾步：盾構(gòu)施工的準(zhǔn)備工作、盾構(gòu)的開挖及推進(jìn)、襯砌施工、襯砌防水和向襯砌避后注漿等。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工盾構(gòu)施工的準(zhǔn)備工作盾構(gòu)施工的準(zhǔn)備工作1.盾構(gòu)施工的準(zhǔn)備工作主要有盾構(gòu)豎井的修建、盾構(gòu)拼裝和拆卸的檢查、配合盾構(gòu)施工附屬設(shè)施的準(zhǔn)備、盾構(gòu)的始發(fā)與到達(dá)等。以下主要介紹盾構(gòu)豎井的修建、盾構(gòu)拼裝、盾構(gòu)施工附屬設(shè)施的準(zhǔn)備。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)豎井的修建是盾構(gòu)隧道工法中必不可少的關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)。豎井的構(gòu)筑通常采用開挖法。但這里應(yīng)當(dāng)指出的是，隧道豎井的開挖與一般方法的差異較大。豎井的開挖深度相當(dāng)于隧道的深度，在一般情況下，豎井的開挖屬于深層開挖，開挖時(shí)間較長(zhǎng)，作業(yè)較為集中。豎井的設(shè)計(jì)應(yīng)在滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的前提下盡量考慮對(duì)盾構(gòu)隧道施工方便、有利的原則。近年來，關(guān)于豎井的施工方法主要有勁性水泥土攪拌樁法、地下連續(xù)墻法、地錨反力壓入法、自動(dòng)化開口沉井法、自動(dòng)回收土機(jī)械的無(wú)人壓氣沉箱法、球體盾構(gòu)豎井構(gòu)筑法等。1 1）盾構(gòu)豎井的修建）盾構(gòu)豎井的修建13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 豎井在盾構(gòu)工法中有以下兩個(gè)功能：（1）豎井是作為施工作業(yè)基地使用的，盾構(gòu)的搬入與搬出、組裝或解體、始發(fā)或到達(dá)，管片等隧道構(gòu)筑原材料、施工設(shè)備等物資的運(yùn)入和運(yùn)出，掘削下來的土砂運(yùn)出等作業(yè)均在豎井內(nèi)完成。（2）在隧道構(gòu)筑結(jié)束后，可把豎井空間作為通風(fēng)井、排水井使用。按使用目的的不同，可將豎井分為始發(fā)豎井、到達(dá)豎井、中間豎井。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工2 2）盾構(gòu)拼裝）盾構(gòu)拼裝 盾構(gòu)的拼裝一般在拼裝井底部的拼裝臺(tái)上進(jìn)行，小型盾構(gòu)也可以在地面上拼裝好之后，采取整體吊裝進(jìn)入豎井內(nèi)。盾構(gòu)拼裝必須按照盾構(gòu)安裝說明書進(jìn)行，拼裝完畢的盾構(gòu)必須按要求進(jìn)行技術(shù)檢查，驗(yàn)收合格后方可投入使用。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)施工的附屬設(shè)施主要有供電照明設(shè)備、通風(fēng)及空壓機(jī)房、排水泵房、充電間、涂料棚、出土有軌運(yùn)輸系統(tǒng)及工作井垂直運(yùn)輸系統(tǒng)等（若為管道運(yùn)輸還有泥水處理系統(tǒng)等），一般根據(jù)盾構(gòu)類型和地質(zhì)水文地質(zhì)條件不同而不同。盾構(gòu)施工附屬設(shè)備分為洞內(nèi)設(shè)備和洞外設(shè)備兩部分。3 3）盾構(gòu)施工附屬設(shè)施的準(zhǔn)備）盾構(gòu)施工附屬設(shè)施的準(zhǔn)備13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工盾構(gòu)開挖及推進(jìn)盾構(gòu)開挖及推進(jìn)2.1 1）盾構(gòu)開挖）盾構(gòu)開挖 盾構(gòu)開挖方法因盾構(gòu)機(jī)的種類不同而不同，可分為擠壓式開挖、敞胸式開挖、封閉式開挖、切削式開挖。這里著重介紹擠壓式開挖。擠壓式開挖可分為全擠式和局部擠壓式兩種。由于擠壓推進(jìn)不出土或少出土，對(duì)地層擾動(dòng)較大，故在隧道軸線設(shè)計(jì)時(shí)，必須避開地面建筑物，這樣也就限制了這種施工方法的適用范圍，其一般常用于曠野郊區(qū)灘涂處的排水工程。在擠壓施工時(shí)，盾構(gòu)在一定范圍內(nèi)將周圍土體擠壓密實(shí)，使正面土體向四周運(yùn)動(dòng)，由于上部自由度大，所以大部分土體被擠向地表面，造成盾構(gòu)推進(jìn)軸線上方地面土體拱起，也有部分土體被擠向盾尾及下部。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 盾構(gòu)脫離始發(fā)井的導(dǎo)軌進(jìn)入地層后，隨著工作面的不斷開挖，盾構(gòu)也不斷向前推進(jìn)。在盾構(gòu)推進(jìn)過程中應(yīng)將其中軸線與隧道設(shè)計(jì)中心線的偏差控制在規(guī)定范圍內(nèi)。2 2）盾構(gòu)推進(jìn)）盾構(gòu)推進(jìn)13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 導(dǎo)致盾構(gòu)中軸線偏離隧道設(shè)計(jì)中心線的因素有很多，如土質(zhì)不均勻，地層中有孤石等障礙物，這將造成開挖面四周阻力不一致，盾構(gòu)伸出的千斤頂?shù)捻斄Σ灰恢?，盾?gòu)重心偏于一側(cè)；閉胸?cái)D壓式盾構(gòu)有明顯上浮，盾構(gòu)下部土體流失過多造成盾構(gòu)叩頭下沉；還有因襯砌環(huán)縫的防水材料壓密度不一致等，累積起來會(huì)導(dǎo)致后座面不平整等。這些因素會(huì)使盾構(gòu)推擠軌跡變成蛇形一樣，左右產(chǎn)生偏差或時(shí)有起伏等。因此，在盾構(gòu)推進(jìn)過程中要隨時(shí)精確測(cè)量，了解偏差量并及時(shí)糾偏。由于盾構(gòu)是一個(gè)很笨重的機(jī)具，所以糾偏盾構(gòu)的位置是一個(gè)較復(fù)雜的問題。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（4）控制盾構(gòu)自轉(zhuǎn)，防止盾構(gòu)旋轉(zhuǎn)。（3）調(diào)整開挖面的阻力。（2）盾構(gòu)推進(jìn)縱坡和曲線控制。（1）正確調(diào)整盾構(gòu)千斤頂?shù)墓ぷ鹘M合。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 另外，用擠壓式盾構(gòu)開挖時(shí)，會(huì)產(chǎn)生盾構(gòu)后退現(xiàn)象而導(dǎo)致地表沉降，因此施工時(shí)務(wù)必采取有效措施防止盾構(gòu)后退。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在每環(huán)推進(jìn)結(jié)束后采取維持頂力的方法，使盾構(gòu)不前進(jìn)，保持510 min，一般可以有效地防止盾構(gòu)后退。在盾構(gòu)尾部拼裝襯砌管片時(shí)，使一定數(shù)量的千斤頂軸對(duì)稱地輪流維持頂力，也可以獲得防止盾構(gòu)后退的效果。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工盾構(gòu)襯砌施工、襯砌防水及向襯砌避后注漿盾構(gòu)襯砌施工、襯砌防水及向襯砌避后注漿3.1 1）盾構(gòu)襯砌施工）盾構(gòu)襯砌施工 盾構(gòu)法修建隧道常用的襯砌有預(yù)制裝配式襯砌、擠壓混凝土襯砌、預(yù)制裝配式襯砌和模筑鋼筋混凝土整體式襯砌相結(jié)合的復(fù)合式襯砌，其中，預(yù)制裝配式襯砌采用的最多。所以，下面重點(diǎn)介紹預(yù)制裝配式襯砌的施工。預(yù)制裝配式襯砌是采用預(yù)制管片，隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，在盾構(gòu)尾部盾殼保護(hù)下的空間內(nèi)進(jìn)行管片襯砌拼裝，即在盾尾依次拼裝襯砌環(huán)，由襯砌環(huán)縱向依次連接而成隧道的襯砌結(jié)構(gòu)。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 管片通縫拼裝施工方便，但受力較差；錯(cuò)縫拼裝較麻煩，但受力較好。管片拼裝主要應(yīng)解決管片或砌塊的運(yùn)送、就位、成環(huán)及襯砌防水等。為此，首先應(yīng)做好準(zhǔn)備工作和檢查工作，如舉重臂的安全檢查、管片質(zhì)量檢查（檢查外觀、形狀、裂紋、破損、止水槽有無(wú)異物，尺寸誤差是否符合要求等）、拼裝車架的配合、盾構(gòu)底部的清洗、防止盾構(gòu)拼裝時(shí)的后退、有關(guān)材料（如螺栓、螺帽、墊圈及扳手）的準(zhǔn)備等，并按預(yù)定位置放好，以提高拼裝襯砌的施工速度。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 先環(huán)后縱的施工程序是：在管片一次安裝成環(huán)后，盾構(gòu)千斤頂一齊伸出，將襯砌環(huán)推向已完成的隧道襯砌，進(jìn)行縱向連接。先環(huán)后縱法較少采用，尤其在推進(jìn)阻力較大，盾構(gòu)后退的情況下更不宜采用。管片拼裝結(jié)束后，應(yīng)擰緊每個(gè)連接螺栓和檢查安裝好的襯砌環(huán)是否為真圓，必要時(shí)用真圓保持器進(jìn)行調(diào)整，以保證下一拼裝工序順利進(jìn)行。盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)的推力反復(fù)作用在臨近幾個(gè)襯砌環(huán)上容易引起已擰緊的螺栓松動(dòng)，必須對(duì)因推力影響消失的襯砌環(huán)進(jìn)行第二次螺栓擰緊工作，以保證管片的緊密連接及防水要求。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工2 2）隧道襯砌防水）隧道襯砌防水 隧道襯砌的結(jié)構(gòu)，除應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求之外，還應(yīng)注意解決防水問題，以保證隧道在運(yùn)營(yíng)期間具有良好的工作環(huán)境，否則會(huì)因?yàn)橐r砌漏水而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、設(shè)備銹蝕、照明減弱、危害行車安全和影響外觀等。引起隧道滲漏水的主要原因是由防水材質(zhì)不良或違反操作規(guī)程。盾構(gòu)法隧道滲漏水容易出現(xiàn)在管片自身小裂縫、管片的接縫、注漿孔和首孔等處，其中，管片自身小裂縫和管片的接縫處滲漏水較多。因此，盾構(gòu)法隧道防水主要是解決襯砌管片本身的防水和管片接縫的防水問題。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工（1）襯砌管片自身的防水。（2）管片接縫處的防水。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 對(duì)于彈性密封墊防水，要求彈性密封墊能承受的壓力為實(shí)際最大水壓的3倍，襯砌環(huán)縫的密封墊還應(yīng)在襯砌產(chǎn)生縱向變形時(shí)保持在規(guī)定水壓力作用下不漏水；同時(shí)，還要求密封墊傳給密封槽接觸面的應(yīng)力大于設(shè)計(jì)水壓力。實(shí)踐證明，密封墊的材料性能能較大地影響接縫防水的短期或長(zhǎng)期效果，尤其是對(duì)防水功能的耐久性的影響，因此要求密封墊能長(zhǎng)期保持接觸面應(yīng)力不松弛。彈性密封墊還應(yīng)滿足耐水性、耐疲勞性、耐干濕疲勞性、耐化學(xué)腐蝕性等耐久性的要求。密封墊材料之間、密封材料與管片之間應(yīng)有足夠的黏結(jié)性，而且不能影響管片的拼裝精度，還應(yīng)方便施工。管片上的螺栓孔也易漏水，需要采取措施加以密封。常見的做法是在螺栓上穿上由合成樹脂或合成橡膠類材料制作的圓環(huán)形密封墊，然后擰緊螺母，使其充填或覆蓋螺孔壁與螺桿之間的空隙，堵塞漏水通道。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工3 3）隧道的二次襯砌）隧道的二次襯砌 當(dāng)管片的上述接縫防水措施不能完全滿足止水要求時(shí)，可在外層裝配式襯砌已趨于基本穩(wěn)定時(shí)，在其內(nèi)側(cè)再澆筑一層素混凝土或鋼筋混凝土二次襯砌，構(gòu)成雙層襯砌。二次襯砌的防水等級(jí)應(yīng)較第一層襯砌的防水等級(jí)提高12級(jí)。二次襯砌混凝土應(yīng)采用滿足抗?jié)B壓力大于0.8 MPa的防水混凝土。二次襯砌的做法各異，主要做法為直接在環(huán)片內(nèi)側(cè)澆筑混凝土內(nèi)襯砌?？梢栽诠芷瑑?nèi)表面先噴一層1520 mm厚的找平層后，粘貼油氈、橡膠瀝青、合成橡膠或塑料類防水卷材，再在防水卷材內(nèi)側(cè)澆筑混凝土內(nèi)襯?；炷羶?nèi)襯的厚度應(yīng)根據(jù)防水及施工需要確定，一般為150300 mm。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 （2）貼服式防水帶。（1）嵌縫式防水帶。（3）埋入式防水帶。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工4 4）向襯砌壁后注漿）向襯砌壁后注漿 隨著盾構(gòu)的推進(jìn)，在管片和土體之間會(huì)出現(xiàn)建筑空隙，如果不及時(shí)填充這些空隙，地層就會(huì)發(fā)生變形，進(jìn)而對(duì)鄰近的地面構(gòu)筑物造成破壞性影響。填充這些空隙的有效途徑就是進(jìn)行壁后注漿，壁后注漿的好壞直接影響對(duì)地層變形的控制。因此，襯砌壁后注漿是盾構(gòu)法施工的一個(gè)必不可少的工序。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 （1）注漿的作用。注漿除了可防止和減小地表變形外，還可減少隧道的沉降量，增加襯砌接縫的防水性能，改善襯砌的受力狀況，用注漿的壓力來調(diào)整管片與盾構(gòu)的相對(duì)位置，有利于盾構(gòu)的推進(jìn)糾偏。（2）注漿漿液的選擇。盾構(gòu)壁后注入材料主要有水泥、石灰膏、黏土、粉煤灰、水玻璃、黃沙等。（3）注漿時(shí)機(jī)和注漿方法。壁后注漿的最佳時(shí)機(jī)應(yīng)在盾構(gòu)推進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行注入或推進(jìn)后立即注入，注入的要求是必須完全填充空隙。13.1 13.1 盾構(gòu)法施工盾構(gòu)法施工 （4）注入量和注入壓力。注入量必須能很好地填充尾隙。（5）漿液滲漏的處理。壁后注入時(shí)必須采取防止壁后注入漿液從尾部、工作面、管片接頭等部位滲漏到其他部位（無(wú)須注漿的部位）的措施。（6）二次注入。以下幾種情況需要進(jìn)行二次注入：一次注入后未充填到的部位的補(bǔ)充注入。一次注入漿液的體積縮減部分需要補(bǔ)充注入。為了提高抗?jié)B透等施工效果而進(jìn)行的注入。13.2 13.2 沉管法施工沉管法施工沉管隧道簡(jiǎn)介沉管隧道簡(jiǎn)介1.公路在穿越江河流域時(shí)可采用架橋法或修建隧道法。修建隧道法除可采用礦山法、掘進(jìn)機(jī)法外，還可采用沉埋管段法，簡(jiǎn)稱沉管法。所謂沉管法，即按隧道的設(shè)計(jì)形狀和尺寸，先在隧址以外的干塢中或船臺(tái)上預(yù)制隧道管段，并在兩端用臨時(shí)隔墻封閉，然后舾裝好托運(yùn)、定位、沉放等設(shè)備，將其托運(yùn)到隧址位置，沉放到江河中預(yù)先浚挖好的溝槽中，并連接起來，最后充填基礎(chǔ)和回填砂石將管段埋入原河床中。用這種方法修建的隧道稱為水下隧道或沉管隧道，如圖13-5所示。13.2 13.2 沉管法施工沉管法施工圖圖13-513-5沉管隧道縱斷面沉管隧道縱斷面13.2 13.2 沉管法施工沉管法施工沉管隧道的發(fā)展歷程沉管隧道的發(fā)展歷程2.世界上第一條沉管鐵路隧道建于1910年，其穿越美國(guó)密歇根州和加拿大安大略省之間的底特律河。如今世界上共有100多座沉管隧道。由于20世紀(jì)50年代解決了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)（水力壓接法和基礎(chǔ)處理），沉管法已經(jīng)成為水底隧道的主要施工方法。尤其在荷蘭，除了一座公路隧道和一座鐵路隧道外，已建的隧道均采用沉管法。13.2 13.2 沉管法施工沉管法施工沉管隧道的類型沉管隧道的類型3.（1）圓形沉管隧道。（2）矩形沉管隧道。13.2 13.2 沉管法施工沉管法施工沉管隧道施工的一般步驟沉管隧道施工的一般步驟4.沉管隧道施工的一般步驟如圖13-6所示。其中，管段制作、基槽浚挖、管段沉放、水下連接、管段基礎(chǔ)處理、覆土回填是施工的主體部分。圖圖13-613-6沉管隧道施工的一般步驟沉管隧道施工的一般步驟Thank you