培訓(xùn)課件新預(yù)切槽支護(hù)隧道施工技術(shù)

1、新預(yù)切槽支護(hù)隧道施工技術(shù)新預(yù)切槽支護(hù)隧道施工技術(shù)new pre-lining support method北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院 b beijing jiao-tong universityeijing jiao-tong universityboming zhao and weininboming zhao and weining g liu liu預(yù)切槽技術(shù)的概念和特點(diǎn)預(yù)切槽技術(shù)的概念和特點(diǎn) 預(yù)切槽技術(shù)是在開(kāi)挖工作面之前，用特制的鏈?zhǔn)綑C(jī)械切刀沿預(yù)切槽技術(shù)是在開(kāi)挖工作面之前，用特制的鏈?zhǔn)綑C(jī)械切刀沿隧道斷面周邊連續(xù)切割出一條厚約數(shù)十厘米深數(shù)米的窄槽，同隧道斷面

2、周邊連續(xù)切割出一條厚約數(shù)十厘米深數(shù)米的窄槽，同時(shí)應(yīng)用和切刀一體化的混凝土灌注設(shè)備注入混凝土，從而形成時(shí)應(yīng)用和切刀一體化的混凝土灌注設(shè)備注入混凝土，從而形成一個(gè)連續(xù)的起預(yù)先支護(hù)作用的混凝土殼體。然后在該混凝土殼一個(gè)連續(xù)的起預(yù)先支護(hù)作用的混凝土殼體。然后在該混凝土殼體的支護(hù)下進(jìn)行工作面機(jī)械挖掘。該技術(shù)兼?zhèn)涑邦A(yù)支護(hù)以控體的支護(hù)下進(jìn)行工作面機(jī)械挖掘。該技術(shù)兼?zhèn)涑邦A(yù)支護(hù)以控制地層的變形和提供施工支護(hù)及永久支護(hù)的功能。制地層的變形和提供施工支護(hù)及永久支護(hù)的功能。（1）由于預(yù)槽開(kāi)挖和混凝土灌注同時(shí)完成，避免了導(dǎo)致土層應(yīng)）由于預(yù)槽開(kāi)挖和混凝土灌注同時(shí)完成，避免了導(dǎo)致土層應(yīng)變的應(yīng)力釋放。變的應(yīng)力釋放。（2）

3、由于沿隧道橫向預(yù)置連續(xù)拱殼，沿隧道縱向拱與拱之間也）由于沿隧道橫向預(yù)置連續(xù)拱殼，沿隧道縱向拱與拱之間也有搭接，從而形成連續(xù)的空間拱形結(jié)構(gòu)，具有高度的力學(xué)安定有搭接，從而形成連續(xù)的空間拱形結(jié)構(gòu)，具有高度的力學(xué)安定性。性。（3）由于采用機(jī)械化切割施工，可以減少對(duì)圍巖的破壞。）由于采用機(jī)械化切割施工，可以減少對(duì)圍巖的破壞。（4）作為獨(dú)立的隧道挖掘施工技術(shù)使用。避免噴混凝土等二次）作為獨(dú)立的隧道挖掘施工技術(shù)使用。避免噴混凝土等二次襯砌和鋼支架支護(hù)等作業(yè)。襯砌和鋼支架支護(hù)等作業(yè)。預(yù)切槽技術(shù)的背景預(yù)切槽技術(shù)的背景 預(yù)切槽技術(shù)預(yù)切槽技術(shù)50年代始于美國(guó)，年代始于美國(guó)，70年代在法國(guó)得到發(fā)展和應(yīng)用。年代在法國(guó)

4、得到發(fā)展和應(yīng)用。日本從日本從80年代初期以來(lái)在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的同時(shí)，開(kāi)發(fā)了適合本年代初期以來(lái)在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的同時(shí)，開(kāi)發(fā)了適合本國(guó)國(guó)情的超前支護(hù)施工技術(shù)，例如國(guó)國(guó)情的超前支護(hù)施工技術(shù)，例如lap法，法，patm法，法，pass法，法，pss法等。法等。 new pls技術(shù)是現(xiàn)階段最完善的超前支護(hù)施工工藝，并得到技術(shù)是現(xiàn)階段最完善的超前支護(hù)施工工藝，并得到了工程實(shí)際應(yīng)用。日本道路公團(tuán)于了工程實(shí)際應(yīng)用。日本道路公團(tuán)于1991年首次制作了年首次制作了new pls實(shí)驗(yàn)機(jī)，在北陸高速公路名立隧道現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)際工程試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)機(jī)，在北陸高速公路名立隧道現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)際工程試驗(yàn)，取得了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了該工藝

5、的高度工程可行性。其取得了大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了該工藝的高度工程可行性。其后后new pls被應(yīng)用于橫濱新道的被應(yīng)用于橫濱新道的3車(chē)道隧道擴(kuò)改工程車(chē)道隧道擴(kuò)改工程(1995-1997)和橫須賀道路吉井隧道和橫須賀道路吉井隧道(1998-2000)等工程。等工程。 日本建筑機(jī)械化協(xié)會(huì)，大林組等各大建筑公司以及建筑機(jī)械日本建筑機(jī)械化協(xié)會(huì)，大林組等各大建筑公司以及建筑機(jī)械制造廠商聯(lián)合成立了制造廠商聯(lián)合成立了new pls工法研究會(huì)。工法研究會(huì)。new pls預(yù)切槽機(jī)的概觀預(yù)切槽機(jī)的概觀雙聯(lián)鏈?zhǔn)角械陡庞^雙聯(lián)鏈?zhǔn)角械陡庞^ （臂長(zhǎng)（臂長(zhǎng)4米，自重約米，自重約10噸）噸）new pls機(jī)沿隧道縱斷面連續(xù)移動(dòng)

6、作業(yè)示意圖機(jī)沿隧道縱斷面連續(xù)移動(dòng)作業(yè)示意圖切刀沿?cái)嗝鎸?dǎo)軌移動(dòng)開(kāi)槽切刀沿?cái)嗝鎸?dǎo)軌移動(dòng)開(kāi)槽同時(shí)做成的連續(xù)預(yù)置混凝土拱圈同時(shí)做成的連續(xù)預(yù)置混凝土拱圈操縱員與操縱臺(tái)位置操縱員與操縱臺(tái)位置機(jī)械沿縱向?qū)к壡昂笠苿?dòng)機(jī)械沿縱向?qū)к壡昂笠苿?dòng)new pls預(yù)切槽機(jī)的施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)切槽機(jī)的施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間大作業(yè)空間大預(yù)切槽機(jī)設(shè)備（名立隧道試驗(yàn)）預(yù)切槽機(jī)設(shè)備（名立隧道試驗(yàn)）new pls 施工作業(yè)流程施工作業(yè)流程掌子面全斷面機(jī)械開(kāi)挖掌子面全斷面機(jī)械開(kāi)挖new pls機(jī)前移至作業(yè)面機(jī)前移至作業(yè)面鏈?zhǔn)角械肚腥氲貙渔準(zhǔn)角械肚腥氲貙舆B續(xù)切割出預(yù)槽，隨即灌注混凝土連續(xù)切割出預(yù)槽，隨即灌注混凝土退出鏈?zhǔn)角械?，加注混凝土退出鏈?zhǔn)角械叮?/p>

7、加注混凝土new pls機(jī)后退讓出作業(yè)面機(jī)后退讓出作業(yè)面隧道縱向機(jī)械配置及作業(yè)順序隧道縱向機(jī)械配置及作業(yè)順序 （1）預(yù)切槽及施作混凝土殼體預(yù)支護(hù)）預(yù)切槽及施作混凝土殼體預(yù)支護(hù)（2）作業(yè)面全斷面開(kāi)挖）作業(yè)面全斷面開(kāi)挖（3）地山及殼體噴混凝土（必要時(shí)）地山及殼體噴混凝土（必要時(shí)）作業(yè)面作業(yè)面隧道縱向機(jī)械配置及作業(yè)順序隧道縱向機(jī)械配置及作業(yè)順序施工作業(yè)縱向俯視圖施工作業(yè)縱向俯視圖施工作業(yè)縱向立面圖施工作業(yè)縱向立面圖new pls機(jī)new pls機(jī)切刀在左墻最下部時(shí)切刀在左墻最下部時(shí)切刀在最上部時(shí)切刀在最上部時(shí)預(yù)切槽切割施工示意（試驗(yàn)施工）預(yù)切槽切割施工示意（試驗(yàn)施工）混凝土試樣混凝土試樣外側(cè)（側(cè)向模

8、板附近）外側(cè)（側(cè)向模板附近）中部（灌注口附近）中部（灌注口附近）內(nèi)側(cè)（地山內(nèi)側(cè)）內(nèi)側(cè)（地山內(nèi)側(cè)） 雙聯(lián)鏈?zhǔn)角械稊嗝鎴D雙聯(lián)鏈?zhǔn)角械稊嗝鎴D混凝土灌注口混凝土灌注口 混凝土混凝土雙鏈切刀雙鏈切刀 滑?；炷粱；炷?雙鏈切刀雙鏈切刀滑動(dòng)型側(cè)向模具滑動(dòng)型側(cè)向模具預(yù)槽切割方向預(yù)槽切割方向切割方向切割方向雙聯(lián)鏈?zhǔn)角械陡┮暿疽鈭D雙聯(lián)鏈?zhǔn)角械陡┮暿疽鈭D切割渣土回收裝置切割渣土回收裝置操作臺(tái)操作臺(tái)速凝劑速凝劑混合系統(tǒng)混合系統(tǒng) 拱形梁架拱形梁架移動(dòng)型側(cè)向模具（滑模）移動(dòng)型側(cè)向模具（滑模）切刀切刀混凝土混凝土 混凝土管混凝土管切刀切刀移動(dòng)型側(cè)向模具移動(dòng)型側(cè)向模具 混凝土混凝土 預(yù)切槽機(jī)縱向與橫向立面示意預(yù)切槽機(jī)縱

9、向與橫向立面示意連續(xù)混凝土殼體與作業(yè)面的詳細(xì)位置關(guān)系連續(xù)混凝土殼體與作業(yè)面的詳細(xì)位置關(guān)系 切刀的切削深度切刀的切削深度2800mm 混凝土灌注深度混凝土灌注深度2200mm搭接長(zhǎng)度搭接長(zhǎng)度200mm預(yù)切槽側(cè)向模板預(yù)切槽側(cè)向模板埋深埋深800挖掘長(zhǎng)度挖掘長(zhǎng)度2000mm一體化的鏈?zhǔn)降毒吆鸵惑w化的鏈?zhǔn)降毒吆突炷凉嘧⒃O(shè)備混凝土灌注設(shè)備混凝土殼體施工前的混凝土殼體施工前的作業(yè)面位置作業(yè)面位置混凝土殼體施工后的混凝土殼體施工后的作業(yè)面位置作業(yè)面位置必要時(shí)可以配合二次襯砌和錨桿加固必要時(shí)可以配合二次襯砌和錨桿加固預(yù)支護(hù)殼體混凝土施工流程圖預(yù)支護(hù)殼體混凝土施工流程圖現(xiàn)場(chǎng)混凝土站現(xiàn)場(chǎng)混凝土站早強(qiáng)混凝土早強(qiáng)混

10、凝土速凝劑加注速凝劑加注速凝劑混合裝置速凝劑混合裝置 預(yù)支護(hù)殼體混凝土預(yù)支護(hù)殼體混凝土 切割裝置切割裝置側(cè)向模具側(cè)向模具有關(guān)混凝土的基本要求有關(guān)混凝土的基本要求流動(dòng)性流動(dòng)性 早期強(qiáng)度早期強(qiáng)度(不變形不變形) 高強(qiáng)度高強(qiáng)度早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑凝固調(diào)整劑凝固調(diào)整劑速凝劑速凝劑水泥的種類(lèi)水泥的種類(lèi)骨料最大粒徑骨料最大粒徑slumpslump時(shí)間時(shí)間早期強(qiáng)度早期強(qiáng)度(時(shí)間時(shí)間)壓縮強(qiáng)度壓縮強(qiáng)度 保土的谷隧道例保土的谷隧道例 吉井隧道例吉井隧道例保土的谷保土的谷隧道隧道吉井隧道吉井隧道早強(qiáng)劑的添加量與早期強(qiáng)度的關(guān)系早強(qiáng)劑的添加量與早期強(qiáng)度的關(guān)系混凝土配合的實(shí)例混凝土配合的實(shí)例有關(guān)混凝土的基本要求有關(guān)混凝土的基本

11、要求流動(dòng)性流動(dòng)性 早期強(qiáng)度早期強(qiáng)度(不變形不變形) 高強(qiáng)度高強(qiáng)度工程實(shí)例工程實(shí)例北陸高速公路名立隧道北陸高速公路名立隧道(1991)首次進(jìn)行的首次進(jìn)行的new pls實(shí)實(shí)地試驗(yàn)，進(jìn)行樣機(jī)的試制地試驗(yàn)，進(jìn)行樣機(jī)的試制和實(shí)際工程挖掘，證實(shí)了和實(shí)際工程挖掘，證實(shí)了該工法的工程可行性，明該工法的工程可行性，明確了需要克服的問(wèn)題。確了需要克服的問(wèn)題。橫濱新道新保土的谷隧道橫濱新道新保土的谷隧道(1995-1997)應(yīng)用應(yīng)用new pls進(jìn)行大斷進(jìn)行大斷面隧道擴(kuò)幅施工（將面隧道擴(kuò)幅施工（將2車(chē)車(chē)道擴(kuò)至道擴(kuò)至3車(chē)道），右距既車(chē)道），右距既有隧道有隧道2.5m，覆蓋層厚，覆蓋層厚為為2-17m，上部有住宅和，

12、上部有住宅和重要管線。重要管線。左側(cè)為施工中的三車(chē)道隧道左側(cè)為施工中的三車(chē)道隧道隧道中的隧道中的new pls和切刀和切刀檢驗(yàn)施作的混凝土殼體檢驗(yàn)施作的混凝土殼體左表為名立隧道實(shí)驗(yàn)機(jī)規(guī)格，右表為保土的谷隧道實(shí)際工程用機(jī)規(guī)格左表為名立隧道實(shí)驗(yàn)機(jī)規(guī)格，右表為保土的谷隧道實(shí)際工程用機(jī)規(guī)格保土的谷隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面圖保土的谷隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面圖左圖隧道為兩車(chē)道擴(kuò)至三車(chē)道施工，右圖為既有鄰接隧道，兩隧道相距左圖隧道為兩車(chē)道擴(kuò)至三車(chē)道施工，右圖為既有鄰接隧道，兩隧道相距2.5m地表及地層內(nèi)各個(gè)位置的沉降結(jié)果（隧道橫向）地表及地層內(nèi)各個(gè)位置的沉降結(jié)果（隧道橫向）保土的谷隧道工程實(shí)例保土的谷隧道工程實(shí)例地表各個(gè)位置的沉降

13、結(jié)果（隧道縱向）地表各個(gè)位置的沉降結(jié)果（隧道縱向）保土的谷隧道工程實(shí)例保土的谷隧道工程實(shí)例預(yù)切槽技術(shù)的應(yīng)用范圍預(yù)切槽技術(shù)的應(yīng)用范圍基于預(yù)切槽的施工原理和支護(hù)拱殼的力學(xué)合理性，主要適用于未基于預(yù)切槽的施工原理和支護(hù)拱殼的力學(xué)合理性，主要適用于未固結(jié)地層和軟巖地層的鐵路，高速公路等大斷面隧道的施工固結(jié)地層和軟巖地層的鐵路，高速公路等大斷面隧道的施工有效控制覆蓋層沉降，適合覆蓋層很薄的未固結(jié)地層和軟巖地有效控制覆蓋層沉降，適合覆蓋層很薄的未固結(jié)地層和軟巖地層層有效控制對(duì)地表構(gòu)造物的影響，適合城市等建筑物密集地點(diǎn)的有效控制對(duì)地表構(gòu)造物的影響，適合城市等建筑物密集地點(diǎn)的施工施工有效控制對(duì)地下鄰接構(gòu)造物的

14、影響，適合超接近隧道，地下建有效控制對(duì)地下鄰接構(gòu)造物的影響，適合超接近隧道，地下建筑物，地下管線的施工筑物，地下管線的施工基于全斷面開(kāi)挖工藝，作業(yè)空間大，適于大型機(jī)械作業(yè)基于全斷面開(kāi)挖工藝，作業(yè)空間大，適于大型機(jī)械作業(yè)掌子面作業(yè)人員少，且在拱殼下作業(yè)，保障安全和施工環(huán)境掌子面作業(yè)人員少，且在拱殼下作業(yè)，保障安全和施工環(huán)境由于避免錨桿作業(yè)，也適合小斷面隧道施工由于避免錨桿作業(yè)，也適合小斷面隧道施工施工為單純重復(fù)型工藝過(guò)程，可以縮短工期，降低造價(jià)施工為單純重復(fù)型工藝過(guò)程，可以縮短工期，降低造價(jià)預(yù)切槽技術(shù)的幾個(gè)重要數(shù)據(jù)預(yù)切槽技術(shù)的幾個(gè)重要數(shù)據(jù) 以下的數(shù)據(jù)是基于日本道路公團(tuán)的特定機(jī)械以及日本式的施以下

15、的數(shù)據(jù)是基于日本道路公團(tuán)的特定機(jī)械以及日本式的施工管理模式和作息制度得出的，僅作為參考總結(jié)如下。其指標(biāo)可工管理模式和作息制度得出的，僅作為參考總結(jié)如下。其指標(biāo)可以通過(guò)技術(shù)革新加以改善。以通過(guò)技術(shù)革新加以改善。（1）考慮到切刀的磨耗，宜用于抗壓強(qiáng)度小于）考慮到切刀的磨耗，宜用于抗壓強(qiáng)度小于100kgf/cm2 (10mpa)的地層。切刀具有切割的地層。切刀具有切割100kgf/cm2 以上的混凝土殼體的以上的混凝土殼體的能力。能力。（2）施工能力為月進(jìn)尺）施工能力為月進(jìn)尺50米以上，和城市米以上，和城市natm（新奧法）基（新奧法）基本相同。本相同。（3）地層中的碎石，礫石的粒徑不宜大于切槽厚度

16、。）地層中的碎石，礫石的粒徑不宜大于切槽厚度。（4）100l/min地下涌水時(shí)，不影響混凝土的灌注施工和質(zhì)量。地下涌水時(shí)，不影響混凝土的灌注施工和質(zhì)量。（5）有關(guān)施工原價(jià)和預(yù)槽機(jī)價(jià)格等具體數(shù)據(jù)，正在調(diào)查。）有關(guān)施工原價(jià)和預(yù)槽機(jī)價(jià)格等具體數(shù)據(jù)，正在調(diào)查。曲線隧道施工法（雙設(shè)隧道）曲線管棚的隧道施工法(雙拱隧道)曲線隧道施工法（雙設(shè)隧道）曲線隧道斷面拡大工法使用曲線鉆孔的隧道斷面擴(kuò)大法曲線隧道斷面拡大工法使用曲線管棚的隧道斷面擴(kuò)大法補(bǔ) 助 工 法補(bǔ)助工法（湧水対策除） 水平 長(zhǎng)尺鋼管 ( ）鏡吹付 鏡止仮腳部補(bǔ)強(qiáng) （ ）補(bǔ)強(qiáng)目 的対 象 地 山硬巖 軟巖 土砂天端安定鏡面安定腳部安定地表面沈下対策工 法先受工腳部鏡面補(bǔ) 助 工 先受工超前支護(hù)pass工法newpls工法rjfp工法 工法mjs工法鋼管補(bǔ)強(qiáng)rjfp工法agf工法 工法 工法 工法中空 （ 長(zhǎng)尺） 方式水平 方式長(zhǎng)尺鋼管 方式工法種類(lèi)構(gòu)構(gòu)造造梁構(gòu)造梁構(gòu)造超前支護(hù)的種類(lèi)槽式混凝土方式槽式混凝土方式水平旋噴加固水平旋噴加固超前管幕支護(hù)超前管幕支護(hù)拱式結(jié)拱式結(jié)構(gòu)構(gòu)粱結(jié)