復(fù)雜地層與土層施工方法

復(fù)雜地層與土層施工方法第一頁(yè)，共63頁(yè)。復(fù)雜地層的分類資料統(tǒng)計(jì)表明，所有地下工程都會(huì)或多或少的遇到不良地層，因此我們有必要對(duì)不良地層做出分類：①塌陷或塌方區(qū)②斷層及破碎帶③含水層與流砂④軟弱膨脹流變巖層⑤土層與強(qiáng)風(fēng)化地層2第二頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法定義：注漿法是漿液注入到巖土的孔隙、裂隙或空洞中，漿液經(jīng)擴(kuò)散、凝固、硬化減小巖土的滲透性，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，達(dá)到巖土加固和堵水的目的。分類：注漿法預(yù)注漿法后注漿法地面預(yù)注漿地下工作面預(yù)注漿預(yù)注漿法是在井巷掘進(jìn)到含水層之前所進(jìn)行的注漿工程。后注漿法是在井巷掘進(jìn)之后所進(jìn)行的注漿工作。它往往是為了減少幫壁涌水、滲水和加強(qiáng)永久支護(hù)采用的治水、加固措施3第三頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法常用的注漿材料1、水泥漿液①注漿常用的水泥品種有普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。②注漿水泥的水灰比變化范圍0.5~2.0，既要保證強(qiáng)度，又使注漿泵能方便壓送。③優(yōu)點(diǎn)：結(jié)石體強(qiáng)度高、滲透性低、材料源廣、價(jià)廉，以及注漿設(shè)備和工藝操作均簡(jiǎn)單等4第四頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法常用的注漿材料1、水泥漿液④缺點(diǎn)：可注性和穩(wěn)定性差，凝固時(shí)間長(zhǎng)，且凝固時(shí)間難以控制，為此，通常在水泥漿中加入添加劑，以改善其性能。⑤添加劑種類：硅灰、氯化鈣或水玻璃、三乙醇胺或氯化鈉、膨潤(rùn)土或高塑粘土5第五頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法常用的注漿材料2、水泥——水玻璃漿液水泥——水玻璃漿液又稱CS漿液，是一種雙液系統(tǒng)。3、其他漿液丙烯酰胺系漿液、聚氨脂類漿液、鉻木素類漿液、脲醛樹(shù)脂類漿液等化學(xué)漿液是今年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)始應(yīng)用起來(lái)的注漿材料，使用時(shí)可參考有關(guān)資料或類比他人經(jīng)驗(yàn)。如表12-16第六頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法主要注漿設(shè)備與工具1、鉆孔設(shè)備2、注漿泵3、止?jié){塞4、混合器1、地面預(yù)注漿鉆機(jī)、2、隧道工作面注漿鉆機(jī)1、單液注漿泵2、雙液注漿泵1、孔口混合器2、孔內(nèi)混合器7第七頁(yè)，共63頁(yè)。KD-150坑道鉆機(jī)8第八頁(yè)，共63頁(yè)。注漿泵9第九頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法注漿參數(shù)的選取1、注漿壓力：2、漿液有效擴(kuò)散半徑：有效擴(kuò)散半徑R與巖層的滲透系數(shù)、裂隙張開(kāi)寬度或孔隙尺寸、注漿壓力、漿液注入量、凝膠時(shí)間成正比；與漿液濃度和粘度成反比。查表12-2和表12-310第十頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法注漿參數(shù)的選取3、漿液注入量：對(duì)含水砂層用下式計(jì)算裂隙巖層的漿液注入量11第十一頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法注漿法施工1、地面預(yù)注漿：①注漿孔的鉆進(jìn)②注漿工藝2、地下工作面注漿：在注漿前必須構(gòu)筑止?jié){墊；隧洞必須襯砌止?jié){墻，便于漿液有效地滲入注漿地層內(nèi)。1鉆機(jī)的選型與安裝；2鉆孔作業(yè)；3鉆孔測(cè)斜與防偏；4洗孔1根據(jù)所用漿液材料不同確定是單液流程還是雙液流程；2注漿設(shè)備安裝；3壓水試驗(yàn)；4壓注漿液；5清洗養(yǎng)護(hù)12第十二頁(yè)，共63頁(yè)。注漿法注漿法施工3、井巷幫壁注漿定義：一般井巷永久支護(hù)后，由于滲水、漏水，要在支護(hù)層鉆孔至巖層內(nèi)一定深度，進(jìn)行固結(jié)止水。水工有壓隧道永久支護(hù)后，一般要求再鉆孔、注漿，以固結(jié)圍巖，提高其穩(wěn)定性，稱之為固結(jié)灌漿。13第十三頁(yè)，共63頁(yè)。14第十四頁(yè)，共63頁(yè)。盾構(gòu)法定義：盾構(gòu)法或稱掩護(hù)筒法，是在地表以下土層中暗挖隧道的一種施工技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：1、施工安全2、暗挖方式3、震動(dòng)和噪音小，可控制地表沉陷，對(duì)施工區(qū)域環(huán)境影響較小4、用盾構(gòu)法進(jìn)行水底隧道施工，可不影響航道通航。15第十五頁(yè)，共63頁(yè)。盾構(gòu)法盾構(gòu)的構(gòu)造與分類：1、盾構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)外形2、盾構(gòu)的基本構(gòu)造3、盾構(gòu)分類①圓筒形②矩形③馬蹄形④半圓形①盾構(gòu)殼體（圖12-4）②推進(jìn)系統(tǒng)③襯砌拼裝系統(tǒng)（圖12-5）①手掘式②擠壓式③半機(jī)械式④局部氣壓式⑤水泥加壓式⑥土壓平衡式⑦多功能式⑧微型盾構(gòu)16第十六頁(yè)，共63頁(yè)。17第十七頁(yè)，共63頁(yè)。18第十八頁(yè)，共63頁(yè)。19第十九頁(yè)，共63頁(yè)。20第二十頁(yè)，共63頁(yè)。刀盤21第二十一頁(yè)，共63頁(yè)。模型22第二十二頁(yè)，共63頁(yè)。單圓盾構(gòu)23第二十三頁(yè)，共63頁(yè)。盾構(gòu)調(diào)頭后為重新進(jìn)洞做準(zhǔn)備24第二十四頁(yè)，共63頁(yè)。泥水盾構(gòu)機(jī)25第二十五頁(yè)，共63頁(yè)。雙護(hù)盾盾構(gòu)機(jī)26第二十六頁(yè)，共63頁(yè)。異形盾構(gòu)27第二十七頁(yè)，共63頁(yè)。異形盾構(gòu)28第二十八頁(yè)，共63頁(yè)。異形盾構(gòu)29第二十九頁(yè)，共63頁(yè)。異形盾構(gòu)30第三十頁(yè)，共63頁(yè)。盾構(gòu)法盾構(gòu)施工：1、盾構(gòu)進(jìn)出洞方法①臨時(shí)基坑法②逐步掘進(jìn)法③工作井進(jìn)出洞法（圖12-6）31第三十一頁(yè)，共63頁(yè)。盾構(gòu)法盾構(gòu)施工：2、準(zhǔn)備工作①盾構(gòu)的拼裝、拆卸、檢修②盾構(gòu)基座（控制掘進(jìn)方向）③盾構(gòu)后座（傳遞推力）32第三十二頁(yè)，共63頁(yè)。盾構(gòu)法盾構(gòu)施工：3、盾構(gòu)推進(jìn)①切入土層②土體開(kāi)挖③襯砌拼裝④壁后注漿盾構(gòu)向前推進(jìn)的動(dòng)力是千斤頂產(chǎn)生的。千斤頂將切口環(huán)向前頂入土層，其最大距離是一個(gè)千斤頂行程。1、敞開(kāi)式開(kāi)挖（開(kāi)挖程序一般是從頂部開(kāi)始逐層向下挖掘）；2、機(jī)械切削開(kāi)挖（全斷面旋轉(zhuǎn)切削刀盤開(kāi)挖方式，開(kāi)挖裝運(yùn)機(jī)械化）；3、網(wǎng)格式開(kāi)挖（盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，土體從格子里呈條狀擠出，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)調(diào)節(jié)網(wǎng)格開(kāi)孔面積）；4、擠壓式開(kāi)挖（全擠壓式和局部擠壓式開(kāi)挖，由于不出土或只部分出土，對(duì)土層有較大的擾動(dòng)）使用襯砌拼裝器將預(yù)制的襯砌片安裝在洞室周邊，形成襯砌支護(hù)層。將一定配比的水泥砂漿注入襯砌層與圍巖壁面之間的孔隙層，從而形成支護(hù)力量均衡的襯砌支護(hù)層33第三十三頁(yè)，共63頁(yè)。引黃工程盾構(gòu)拼裝井34第三十四頁(yè)，共63頁(yè)。盾構(gòu)始發(fā)組裝35第三十五頁(yè)，共63頁(yè)。切削盤36第三十六頁(yè)，共63頁(yè)。管片37第三十七頁(yè)，共63頁(yè)。管棚樁法定義：所謂管棚樁施工，就是在隧洞輪廓外邊緣，向隧洞欲穿過(guò)的土層或軟弱圍巖鉆進(jìn)一定孔距、一定深度的鉆孔，同時(shí)將套管留在孔內(nèi)并灌漿固結(jié)，在土層或軟弱圍巖內(nèi)，形成一排理論上相互平行的管棚作用：在隧洞開(kāi)挖時(shí)，管棚成為縱向梁，在邊開(kāi)挖時(shí)邊支護(hù)鋼拱架或格棚拱，隧洞能安全地穿過(guò)土層，所以，管棚實(shí)質(zhì)是一種超前錨桿。38第三十八頁(yè)，共63頁(yè)。管棚樁法水平鉆機(jī)：國(guó)產(chǎn)土星-881雙動(dòng)力全液壓多功能鉆機(jī)。管棚樁施工程序：1、施工工藝流程Ｐ１７６2、鉆進(jìn)管棚過(guò)程①鉆進(jìn)（套管、定位、開(kāi)孔）②接管（電弧焊、焊縫符合要求）③灌漿（作用、注漿過(guò)程）39第三十九頁(yè)，共63頁(yè)。管棚樁法適用范圍：適合在重要設(shè)施或公路下的軟土地層掘進(jìn)，城市地鐵中應(yīng)用較多。缺點(diǎn)：目前管棚孔過(guò)度偏斜問(wèn)題未能很好的解決，尤其是在含有礫石及不均質(zhì)地層中，這影響了其使用范圍。

40第四十頁(yè)，共63頁(yè)。41第四十一頁(yè)，共63頁(yè)。42第四十二頁(yè)，共63頁(yè)。43第四十三頁(yè)，共63頁(yè)。格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)法定義：格柵拱是多根螺紋鋼現(xiàn)場(chǎng)按隧道斷面形狀焊接的一種鋼筋拱架格柵拱的優(yōu)點(diǎn)：與型鋼比較，具備更好的柔性，易于現(xiàn)場(chǎng)加工。缺點(diǎn)及措施：承載力有限、暴露鋼筋易銹蝕，采用格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)來(lái)補(bǔ)這些不足44第四十四頁(yè)，共63頁(yè)。45第四十五頁(yè)，共63頁(yè)。格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)法格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：支護(hù)速度快、柔性好、不用模架格柵拱與模噴聯(lián)合支護(hù)的缺點(diǎn)：表面光滑度不理想施工工藝：１、加工格柵拱２、格柵拱焊接在錨桿上３、模板安裝在格柵拱上４、噴射砼、養(yǎng)護(hù)、拆模46第四十六頁(yè)，共63頁(yè)。幾種強(qiáng)行穿越法短段掘砌：

定義：該施工方法就是將開(kāi)挖襯砌施工段由長(zhǎng)化短，跨度由大化下，邊開(kāi)挖邊掘進(jìn)，邊支撐襯砌。

目的：減小圍巖臨空面，縮短圍巖暴露時(shí)間，減弱對(duì)圍巖的擾動(dòng)。47第四十七頁(yè)，共63頁(yè)。幾種強(qiáng)行穿越法超前支護(hù)：

定義：該施工方法就是在穿越洞口土層與風(fēng)化層、各種斷層之前或下段開(kāi)挖之前的工作面上，預(yù)先打入超前支架，防止開(kāi)挖后圍巖松動(dòng)坍落，在支架下進(jìn)行襯砌施工。圖12-10，類似于管棚樁法。

48第四十八頁(yè)，共63頁(yè)。幾種強(qiáng)行穿越法側(cè)壁導(dǎo)坑（德國(guó)法）：

原理：從側(cè)壁底層開(kāi)始，沿兩側(cè)墻先開(kāi)挖小導(dǎo)坑，然后灌注邊墻砼，再上移一層，同樣開(kāi)挖小導(dǎo)坑，灌側(cè)墻，利用這樣一層一層的側(cè)導(dǎo)坑完成兩側(cè)墻的支護(hù)，最后以此為基礎(chǔ)，利用環(huán)挖法開(kāi)挖拱部，用鋼拱架支撐或澆灌第一層砼襯砌，在襯砌保護(hù)下挖核心和仰拱。49第四十九頁(yè)，共63頁(yè)。涌水涌沙處理方法超前導(dǎo)洞排水降壓：

概念：當(dāng)隧道開(kāi)挖時(shí)，遇到大量涌水，以至影響開(kāi)挖，可在隧道一側(cè)，與隧道相隔一定距離開(kāi)挖與隧道同方向?qū)Ф?，水將從?dǎo)洞內(nèi)排出大部分，減少隧道涌水量。

例：大瑤山隧道50第五十頁(yè)，共63頁(yè)。51第五十一頁(yè)，共63頁(yè)。52第五十二頁(yè)，共63頁(yè)。涌水涌沙處理方法注漿法堵水：

概念：注漿法是將膠結(jié)材料配制成漿液注入巖層的裂隙或空洞中，漿液凝結(jié)硬化后，堵塞裂隙、溶洞，在局部范圍起到固結(jié)巖層和封閉水源的作用。

原則：一般洞內(nèi)涌水，以導(dǎo)為主，尤其是平巷、隧道，因?yàn)樽{堵水費(fèi)工費(fèi)時(shí)，成本高，不到非堵不可時(shí)不用，如在豎、斜井掘進(jìn)時(shí)，涌水使工作無(wú)法正常進(jìn)行下去，此時(shí)應(yīng)選擇注漿堵水。53第五十三頁(yè)，共63頁(yè)。塌方處理方法引起塌方的因素：

自然因素：工程地質(zhì)不良造成塌方

設(shè)計(jì)因素：工程、水文地質(zhì)勘察不細(xì)致，隧道路線選擇錯(cuò)誤；預(yù)防塌方措施不當(dāng)；隧道斷面形狀設(shè)計(jì)不當(dāng)。

施工因素：施工方法不當(dāng)；施工方案不當(dāng)；管理上重開(kāi)挖輕支護(hù)。54第五十四頁(yè)，共63頁(yè)。55第五十五頁(yè)，共63頁(yè)。56第五十六頁(yè)，共63頁(yè)。57第五十七頁(yè)，共63頁(yè)。58第五十八頁(yè)，共63頁(yè)。塌方處理方法塌方處理方法及實(shí)例：

噴錨網(wǎng)加錨索聯(lián)合支護(hù)：噴錨法是塌方處理中最常用方法。最適用小塌方處理或邊墻坍塌處理，也可作為一種輔助方法用于某些大塌方處理。圖12-11

鋼管頂柱法：鋼管頂柱法采用鋼管頂撐洞室頂拱的圍巖，適用于搶險(xiǎn)性質(zhì)的一種臨時(shí)支護(hù)。圖12-1259第五十九頁(yè)，共63頁(yè)。塌方處理方法塌方處理方法及實(shí)例：

對(duì)頂支撐法：對(duì)頂支撐法是指將坍穴適當(dāng)處理后，再用剛才、木材或預(yù)制構(gòu)件將兩側(cè)邊墻對(duì)頂起來(lái)。此法適用于坍穴跨度小，而長(zhǎng)度或高度大的塌方處。圖12-13

挑梁護(hù)頂法：挑梁護(hù)頂法是利用坍穴前沿支架作支撐，支立懸臂梁，并在其上用木材塞緊，以支撐坍穴上部的山巖壓力。圖12-1460第六十頁(yè)，共63頁(yè)。塌方處理方法塌方處理方法及實(shí)例：

超前錨桿法：超前錨桿法是沿開(kāi)挖輪廓線，以稍大的外插角，向開(kāi)挖面前方安裝錨桿，形成對(duì)前方圍巖的預(yù)錨固，在提前形成