第四章第三節(jié)礦山法

第四章第三節(jié)礦山法第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20231第四章第三節(jié)礦山法二、一般礦山法目前在國內(nèi)、外采用的方法大體上有以下幾種：全斷面開挖法、臺階法、（其中包括長臺階法、短臺階法、超短臺階法；）分部開挖法（上半斷面分部開挖、中隔壁法、）。見P171圖4-43第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20232第四章第三節(jié)礦山法１．選擇施工方法的基本因素（1）工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件；圍巖級別，地下水情況，不良地質(zhì)（2) 工程規(guī)模（長度、斷面尺寸）；小斷面可采用全斷面開挖法、臺階法，大斷面可用側(cè)壁導(dǎo)坑法（3) 埋深；（4) 工期要求；（5) 施工隊伍技術(shù)力量（設(shè)備、技術(shù)熟練程度等）；（6）經(jīng)濟效益和社會效益；（7) 環(huán)境條件；第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20233第四章第三節(jié)礦山法2、一般礦山法施工中遵循的技術(shù)原則（P179）（１）因為圍巖是隧道的主要承載單元，所以在施工中必須充分保護圍巖，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、斷面尺寸及施工方法等，采用控制爆破技術(shù)。（2）為了充分發(fā)揮圍巖的結(jié)構(gòu)作用，應(yīng)容許圍巖有控制的變形。（３）在施工中必須合理地決定支護結(jié)構(gòu)的類型、支護結(jié)構(gòu)參與工作的時間、各種支護手段的相互配合、底部封閉時間、一次掘進長度等。

第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20234第四章第三節(jié)礦山法（４）在施工中，必須進行實地量測監(jiān)控，及時提出可靠的數(shù)量的量測信息，以指導(dǎo)施工和設(shè)計。（５）在隧道施工過程中，建立設(shè)計——施工檢驗——地質(zhì)預(yù)測一量測反饋一修正的一體化施工管理系統(tǒng)，以不斷提高和完善隧道施工技術(shù)。（６）在選擇支護手段時，一般應(yīng)選擇能大面積牢固與圍巖緊密接觸的、能及時施設(shè)和應(yīng)變能力強的支護手段，因此，多采用噴混凝土、錨桿金屬網(wǎng)聯(lián)合使用，有時也要與鋼支撐或格柵等配合使用；臨時仰拱也是重要的，是不容忽視的支護手段。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20235第四章第三節(jié)礦山法（７）要特別注意，隧道施工過程是力學(xué)狀態(tài)不斷變化的過程，減少分部，也就有可能減少因分部過多而引起的圍巖內(nèi)的應(yīng)力變化和圍巖的松弛。因此，在有可能的條件下，應(yīng)盡量采用全斷面或大斷面分部的開挖方法。（8）使隧道斷面在較短時間內(nèi)閉合，應(yīng)盡量采用先修筑仰拱（或臨時仰拱）或鋪底的施工方法。（９）二次襯砌應(yīng)采用先墻后拱的施工順序。第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20236第四章第三節(jié)礦山法3、礦山法施工的作業(yè)基本作業(yè)：鉆爆與開挖、運輸與出渣，支護和襯砌。輔助作業(yè)：施工通風與除塵、施工排水與供水、施工供電與照明、壓縮空氣的供應(yīng)。第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20237第四章第三節(jié)礦山法4、支護結(jié)構(gòu)

坑道支護體系是由圍巖和支護結(jié)構(gòu)兩部分組成的，在通常情況下，圍巖是主要的承載單元，而支護結(jié)構(gòu)是輔助性的，但也是不可缺少的。在某些特殊情況下，支護結(jié)構(gòu)也是主要的承載單元。

第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20238第四章第三節(jié)礦山法初期支護和永久支護初期支護：是為了在施工過程中控制圍巖的松弛和過度變形、并保證施工安全而施設(shè)的，它獨自地或者是作為永久支護的一部分參與確保結(jié)構(gòu)安全的結(jié)構(gòu)；永久支護：是保證運營期間的結(jié)構(gòu)凈空及承受可能出現(xiàn)的后期荷載而設(shè)置的。第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/20239第四章第三節(jié)礦山法支護結(jié)構(gòu)類型通常采用的支護結(jié)構(gòu)的類型有：噴混凝土、錨桿、格柵（或鋼支撐）、二次襯砌。（1）噴射混凝土第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202310第四章第三節(jié)礦山法①支承圍巖作用噴層能與圍巖密貼和粘結(jié)，并給圍巖表面以抗力和剪力，使圍巖處于三向受力的有利狀態(tài)，噴層本身的抗沖切能力阻止不穩(wěn)定塊體的塌滑②“卸載”作用噴層圍柔性，能有控制地使圍巖在不出現(xiàn)有害變形下，進入一定程度的塑性，從而使圍巖“卸載”；同時噴層的柔性也能使噴層中的彎曲應(yīng)力減小，有利于混凝上承載力的發(fā)揮第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202311第四章第三節(jié)礦山法③填平補強圍巖④覆蓋圍巖表面噴層直接粘貼巖面，形成防風化和止水的防護層：并阻止節(jié)理裂隙中充填物流失⑤阻止圍巖松動噴層是緊跟開挖、及時進行支護的，早期強度較高，因而能及時向圍巖提供抗力，阻止圍巖松動⑥分配外力通過噴層把外力傳給錨桿、網(wǎng)架等，使支護結(jié)構(gòu)受力均勻第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202312第四章第三節(jié)礦山法（２）鋼纖維噴混凝土鋼纖維噴射混凝土是在普通噴射混凝上中，拌入適量鋼纖維后形成的一種新型復(fù)合材料。它具有高強度、大變形及破壞后存在較高殘余強度的特點。使噴射混凝土的韌性、沖擊阻力、抗彎強度。抗剪強度、耐用系數(shù)和疲勞極限等都得到極大改善，其柔性大大超過了普通噴射混凝土，抗彎強度大約增加50%~100%，抗壓強度可以提高30%~50%，韌性及沖擊阻力也比一般噴射混凝土提高數(shù)倍。

第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202313第四章第三節(jié)礦山法第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202314第四章第三節(jié)礦山法（3）錨桿①支承圍巖錨桿能限制約束圍巖變形，并向圍巖施加壓力，從而使處于二向應(yīng)力狀態(tài)的洞室內(nèi)表面附近的圍巖保持三向應(yīng)力狀態(tài)，因而能制止圍巖強度的惡化②加固圍巖由于系統(tǒng)錨桿的加固作用，使圍巖中，尤其是松動區(qū)的節(jié)理裂隙、破裂面等得以聯(lián)結(jié)，因而增大了錨固區(qū)圍巖的強度，有助于裂隙巖體和松動區(qū)形成整體成為“加固帶”第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202315第四章第三節(jié)礦山法③提高層間摩阻力，形成“組合梁”對于水平或綴傾斜的層狀圍巖，用錨桿群能把數(shù)層巖層連在一起，增大層理間摩阻力，從結(jié)構(gòu)力學(xué)觀點來著，就形成了“組合梁”④“懸吊”作用所謂“懸吊”作用是指為防止個別危巖的掉落或滑落，用錨桿將其同穩(wěn)定圍巖聯(lián)結(jié)起來，這種作用主要表現(xiàn)在加固局部失穩(wěn)的巖體第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202316第四章第三節(jié)礦山法第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202317第四章第三節(jié)礦山法第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202318第四章第三節(jié)礦山法（４）格柵格柵是由鋼筋焊接而成的構(gòu)架，其在縱、橫向的強度、剛度和穩(wěn)定性基本相同，且能和錨桿、超前支護的構(gòu)成連成一體。主筋直徑不宜小于２0mm，斷面高度應(yīng)與噴射混凝土厚度相適應(yīng)，一般為120～180mm。第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202319第四章第三節(jié)礦山法（５）鋼拱架鋼拱架為剛性拱架，以往我國采用工字鋼、舊鋼軌和鋼管制造。這種剛架的剛度和強度大，可作臨時支撐并單獨承受較大的圍巖壓力，也可設(shè)于混凝土內(nèi)作為永久襯砌的一部分。工字鋼和鋼軌的垂直、水平方面不是等強度和等剛度的，容易橫向失穩(wěn)、扭曲破壞。鋼管鋼架斷面的各向強度和剛度相同，抗壓、抗扭曲強度高，鋼管內(nèi)充填砂漿或混凝土時，其強度更高。第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202320第四章第三節(jié)礦山法（６）二次襯砌（永久襯砌）主要介紹下各種類型：①直墻拱頂襯砌直墻拱頂襯砌是采用最普遍的一種型式，由拱圈、豎直邊墻和底板（或仰拱）組成。有一定水平壓力的洞室可采用拱頂直墻襯砌。襯砌與圍巖間空隙應(yīng)密實回填，使襯砌與圍巖能整體受力。

第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202321第四章第三節(jié)礦山法②曲墻拱頂襯砌曲墻拱頂襯砌由拱圈、曲墻和底板（或仰拱）組成。圍巖具有較大水平壓力時，可采用曲墻拱頂襯砌。隧道底部地層軟弱或為膨脹性地層時，應(yīng)采用底部結(jié)構(gòu)為仰拱的曲墻拱頂襯砌，將整個襯砌圍成封閉型式，以加大結(jié)構(gòu)的整體剛度。第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202322第四章第三節(jié)礦山法③錨噴襯砌由噴混凝土、鋼筋網(wǎng)噴混凝土、錨桿噴混凝土或錨桿鋼筋網(wǎng)噴混凝上、鋼纖維噴混凝土等構(gòu)成的襯砌。由于錨噴支護是一種柔性結(jié)構(gòu)，故能更有效地利用圍巖的自支承能力維護洞室穩(wěn)定，其受力性能一般優(yōu)于整體式襯砌。

第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202323第四章第三節(jié)礦山法④裝配式襯砌由預(yù)制構(gòu)件在洞內(nèi)拼裝而成的襯砌稱為裝配式襯砌。第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202324第四章第三節(jié)礦山法⑤復(fù)合式襯砌分兩次修筑、中間加設(shè)薄膜防水層的襯砌稱為復(fù)合式襯砌（圖４一５６）。復(fù)合式襯砌的外層常為錨噴支護，內(nèi)層常為混凝上整體式襯砌第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202325第四章第三節(jié)礦山法三、淺埋暗挖法1、明挖法的不足：城市淺埋地下工程，以往多是采用傳統(tǒng)的明挖法施工。明挖法簡單易行，也較經(jīng)濟，但會給附近居民帶來很多不方便，同時也會不同程度地影響地面交通和商業(yè)活動的正常運行和開展，在建筑物密集、交通繁忙的城市市中心區(qū)尤為嚴重。同時，明挖法還要拆遷和維修大量的地下管網(wǎng)和地面建筑物，其經(jīng)濟損失也是很大的。

第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202326第四章第三節(jié)礦山法2、城市淺埋地下工程的特點：①覆土薄、地質(zhì)條件差、自穩(wěn)能力差。承載力小、變形快②隧道附近往往有重要的地面建筑物或地下管網(wǎng)，對施工要求嚴格等。3、淺埋暗挖法特點：淺埋暗挖法是在新奧法的基礎(chǔ)上，針對城市地下工程的特點發(fā)展起來的第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202327第四章第三節(jié)礦山法（１）適用于各種地質(zhì)條件和地下水條件；（２）具有適合各種斷面形式（單線、雙線及多線、車站等）和變化斷面（過渡段、多斷面等）的高度靈活性（３）通過分部開挖和輔助工法，可以有效地控制地表下沉和坍塌；（4）與盾構(gòu)法比較，在較短的開挖地段使用，也很經(jīng)濟；（５）與明挖法比較，可以極大地減輕對地面交通和商業(yè)活動的影響，避免大量的拆遷（６）從綜合效益觀點出發(fā)，是比較經(jīng)濟的一種方法。第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202328第四章第三節(jié)礦山法4、基本施工方法（P181表4-24）為了有效的控制圍巖松弛及由此引起的地表下沉（沉陷），采用的基本施工方法有：①正臺階或上半斷面法；②導(dǎo)坑法，包括雙導(dǎo)坑法（眼鏡法）和單導(dǎo)坑法；③中隔壁法，包括帶仰拱的中隔壁法。第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202329第四章第三節(jié)礦山法

5、淺埋暗挖法的施工應(yīng)貫徹以下原則：①管超前指采用超前導(dǎo)管注漿防護。實際上就是采用超前支護的各種手段提高掌子面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌；一般有大管棚，小導(dǎo)管注漿等②嚴注漿在導(dǎo)管超前支護后，立即進行壓注水泥砂漿或其他化學(xué)漿液，填充圍巖空隙，使隧道周圍形成一個具有一定強度的殼體，以增強圍巖的自穩(wěn)能力；

第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期五6/23/202330第四章第三節(jié)礦山法③短開挖一次注漿，多次開挖，即限制一次進尺的長度，減小圍巖的松弛；④強支護在淺埋的