隧道工程課件：鉆爆法隧道施工技術(shù)（二）

鉆爆法隧道施工技術(shù)（二）本章內(nèi)容提要本章教學(xué)目標(biāo)：掌握鉆爆法隧道的主要施工流程和相應(yīng)工序的技術(shù)要點；熟悉隧道監(jiān)控量測的目的、必測項目及其量測方法，并了解信息反饋的要點；熟悉隧道防排水體系及其施作要點；了解鉆爆法隧道施工機械化配置的作用和趨勢。本章內(nèi)容提要施工準(zhǔn)備場地準(zhǔn)備、測量定線、三通一平、人員組織開挖爆破出渣運輸初期支護監(jiān)控量測二次襯砌鉆炮眼、裝炸藥、聯(lián)結(jié)引炮裝置、爆炸通風(fēng)、消除危石、裝車錨噴支護變形及應(yīng)力量測防水板鋪設(shè)模注混凝土鉆爆開挖1初期支護監(jiān)控量測出渣及運輸本章內(nèi)容提要結(jié)構(gòu)防排水2345二次襯砌6施工機械配置78本章小結(jié)初期支護3初期支護三3.1噴射混凝土

噴射混凝土是使用噴射機將摻有速凝劑的細(xì)石混凝土噴射到巖壁表面上，迅速固結(jié)成一層可變形的柔性支護結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)礦山法與新奧法原理對比回顧：新奧法的基本原理？初期支護三噴射混凝土的作用1.支撐圍巖2.“卸載”作用3.填平補強圍巖4.覆蓋圍巖表面5.阻止圍巖松動6.分配外力初期支護三噴射混凝土工藝

噴射混凝土的工藝主要有干噴、潮噴和濕噴，主要區(qū)別是投料程序不同，尤其是加水和速凝劑的時機不同。干噴和潮噴初期支護三濕噴初期支護三3.2錨桿

錨桿是用金屬或其他高抗拉性能的材料制作的一種桿狀構(gòu)件，錨入地層后可對圍巖起加固、穩(wěn)定作用。支承圍巖加固圍巖組合梁作用懸吊作用初期支護三錨桿的種類

普通水泥砂漿錨桿是以普通水泥砂漿作為黏結(jié)劑的全長黏結(jié)型錨桿，常用做系統(tǒng)錨桿和超前錨桿；

藥卷錨桿是以快硬水泥卷、早強砂漿卷或樹脂藥卷作為錨固劑的錨桿；中空注漿錨桿，主要有普通中空注漿錨桿、自進式中空注漿錨桿和組合式中空注漿錨桿三種；纖維錨桿的桿體材質(zhì)主要有強化玻璃纖維和樹脂等。普通水泥砂漿錨桿藥卷錨桿普通中空注漿錨桿自進式中空注漿錨桿組合式中空注漿錨桿初期支護三錨桿的布置系統(tǒng)錨桿布置方式有矩形和梅花形兩種。

局部錨桿主要用在裂隙圍巖，重點加固不穩(wěn)定塊體，隧道拱部受拉破壞區(qū)為重點加固區(qū)域。矩形布置梅花形布置環(huán)向布置示意圖現(xiàn)場施作局部錨桿錨桿鉆孔機初期支護三3.3鋼筋網(wǎng)

鋼筋網(wǎng)通常作環(huán)向和縱向布置。環(huán)向筋為受力筋，直徑為φ12mm左右；縱向筋一般為構(gòu)造筋，直徑為φ6mm～10mm。在噴射混凝土中增加鋼筋網(wǎng)，可以防止受噴面由于承受噴射力而塌落，減少回彈量、噴射混凝土層的開裂，增強初期支護的整體作用，通常與錨桿或鋼架焊接成一體。止裂初期支護三3.4鋼架①限制圍巖松弛變形②作為超前支護的支點③承受已發(fā)生的松弛荷載④增強噴層的柔性和提高噴層承載力。鋼架根據(jù)材料不同，可分為型鋼鋼架和格柵鋼架。其作用為：開挖及噴錨作業(yè)線示意拱架受力模型鋼架安裝臺車初期支護三格柵拱架型鋼拱架監(jiān)控量測4監(jiān)控量測四4.1監(jiān)控量測設(shè)計要點序號監(jiān)控量測項目常用量測儀器備注1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場觀察、數(shù)碼相機、羅盤—2拱頂下沉水準(zhǔn)儀、鋼掛尺或全站儀—3凈空變化收斂計、全站儀—4地表沉降水準(zhǔn)儀、銦鋼尺或全站儀隧道淺埋段5拱腳下沉水準(zhǔn)儀或全站儀不良地質(zhì)和特殊巖土隧道淺埋段6拱腳位移水準(zhǔn)儀或全站儀不良地質(zhì)和特殊巖土隧道淺埋段必測項目：隧道工程應(yīng)進行的日常監(jiān)控量測項目，是確保圍巖穩(wěn)定、判斷支護結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)、指導(dǎo)設(shè)計施工的經(jīng)常性量測內(nèi)容。監(jiān)測項目監(jiān)控量測四選測項目：對一些有特殊意義和具有代表性意義的區(qū)段進行的補充測試，以求更深入地掌握圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)、錨噴支護的效果，以及工程對周圍環(huán)境影響狀況，指導(dǎo)未開挖區(qū)段的設(shè)計與施工。序號監(jiān)控量測項目常用量測儀器1圍巖壓力壓力盒2鋼架內(nèi)力鋼筋計、應(yīng)變計3噴混凝土內(nèi)力混凝土應(yīng)變計4二次襯砌內(nèi)力混凝土應(yīng)變計、鋼筋計5初期支護與二次襯砌間接觸壓力壓力盒6錨桿軸力鋼筋計7圍巖內(nèi)部位移多點位移計8隧底隆起水準(zhǔn)儀、銦鋼尺或全站儀9爆破振動振動傳感器、記錄儀10孔隙水壓力水壓計11水量三角堰、流量計12縱向位移多點位移計、全站儀監(jiān)控量測四地表沉降量測方法及測點布置（必測項目）

地表沉降觀測點應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)，并應(yīng)和隧道洞內(nèi)觀測點布置在同一斷面里程?？v斷面橫斷面監(jiān)控量測四拱頂下沉與凈空變化

隧道凈空變化量測以水平基線為主，必要時設(shè)置斜基線。拱頂下沉測點應(yīng)布置在凈空變化測點的斷面上，并設(shè)置在拱頂軸線附近。全站儀測量水準(zhǔn)儀測量測線布置全斷面上下臺階中隔壁雙側(cè)壁導(dǎo)坑監(jiān)控量測四洞內(nèi)外觀察

洞內(nèi)觀察主要是對開挖工作面和已施工地段進行觀察和記錄，洞外觀察的重點部位是洞口段和洞身淺埋段開挖工作面觀察監(jiān)控量測四通常每個斷面一般設(shè)置3～7個測點，并應(yīng)對稱布置在拱頂、拱腰和邊墻等部位，或根據(jù)測試的需要進行選擇布置位置選測項目的測點布置示例量測方法及測點布置（選測項目）測點布置監(jiān)控量測四錨桿軸力了解錨桿受力狀態(tài)及軸力的大小，為確定合理的錨桿參數(shù)提供依據(jù)判斷圍巖變形的發(fā)展趨勢，概略判斷圍巖內(nèi)強度下降區(qū)的界限評價錨桿的支護效果掌握圍巖內(nèi)應(yīng)力重分布的過程錨桿軸力計選測項目元器件布置監(jiān)控量測四圍巖內(nèi)部位移了解徑向位移分布判斷開挖后圍巖的松動區(qū)和強度下降區(qū)判斷錨桿長度是否適宜判斷相鄰隧道施工對既有隧道圍巖穩(wěn)定性的影響多點位移計多點位移計埋設(shè)監(jiān)控量測四圍巖壓力了解初期支護實際受荷情況了解初期支護對圍巖的支護效果初期支護與二次襯砌間接觸壓力研究二次襯砌的作用與二次襯砌的實際受荷情況了解初期支護傳遞給二次襯砌的力的大小壓軸弦式雙膜數(shù)碼壓力盒監(jiān)控量測四鋼架內(nèi)力了解鋼支撐與噴射混凝土對圍巖的組合支護效果了解鋼支撐的實際工作狀態(tài)二次襯砌內(nèi)力了解二次襯砌的受力條件，判斷支護結(jié)構(gòu)長期使用的可靠性以及安全程度檢驗二次襯砌設(shè)計的合理性，積累資料為類似工程的設(shè)計提供經(jīng)驗表面弦式數(shù)碼應(yīng)變計混凝土應(yīng)變計監(jiān)控量測四爆破振動確保地表建筑物的安全確保相鄰隧道間的施工安全小凈距隧道爆破振動測試爆破振動建筑物響應(yīng)測試監(jiān)控量測四監(jiān)控量測頻率按距開挖面距離確定的監(jiān)控量測頻率按位移速度確定的監(jiān)控量測頻率必測項目的監(jiān)控量測頻率應(yīng)分別根據(jù)此兩表確定，然后取兩者中較高者作為實際的量測頻率。監(jiān)控量測斷面距開挖面距離（m）監(jiān)控量測頻率（0～1）B2次/d（1～2）B1次/d（2～5）B1次/（2d～3d）>5B1次/（7d）位移速度（mm/d）監(jiān)控量測頻率≥52次/d1～51次/d0.5～11次/（2d～3d）0.2～0.51次/（3d）<0.21次/（7d）監(jiān)控量測四監(jiān)控量測控制基準(zhǔn)位移控制基準(zhǔn)位移管理等級

U0：隧道初期支護極限相對位移值類別距開挖面1B（U1B）距開挖面2B（U2B）距開挖面3B（U3B）允許值65%U090%U0100%U0管理等級距開挖面1B距開挖面2BIIIU<U1B/3U<U2B/3IIU1B/3≤U≤2U1B/3U2B/3≤U≤2U2B/3IU>2U1B/3U>2U2B/3監(jiān)控量測四監(jiān)控量測信息反饋管理等級應(yīng)對措施III正常施工II綜合評價設(shè)計施工措施，加強監(jiān)控量測，必要時采取相應(yīng)工程措施I暫停施工，采取相應(yīng)工程措施工程安全性評價分級及應(yīng)對措施圍巖是否穩(wěn)定支護措施是否安全施工方法是否恰當(dāng)支護是否經(jīng)濟結(jié)構(gòu)防排水5結(jié)構(gòu)防排水五應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。防：防水混凝土、防水層排：暗管、盲溝；截：地表截水天溝、裂縫堵塞；堵：注漿總體原則結(jié)構(gòu)防排水五防排水系統(tǒng)

根據(jù)是否允許地下水通過隧道內(nèi)部的排水系統(tǒng)排放，可以分為排水型和防水型兩大類。山嶺隧道多為排水型隧道，其防排水系統(tǒng)如下圖。隧道襯砌防排水系統(tǒng)橫斷面高速鐵路隧道電纜槽、排水溝布置形式高速公路隧道電纜槽、排水溝布置形式結(jié)構(gòu)防排水五運移路徑：圍巖→環(huán)向排水管→縱向排水管→橫向排水管→中央排水管→洞外出水口。排水作法：每隔一定距離沿洞周環(huán)向鋪設(shè)彈簧排水管，下端與縱向排水管相連，縱向排水管每隔10-20m留有一出水口，通過橫向排水盲管與縱向排水管和中央水溝相連，經(jīng)中央水溝排出。排水管溝（排水系統(tǒng)）結(jié)構(gòu)防排水五防水層初期支護基面處理噴射混凝土基層處理初期支護表面鋼筋網(wǎng)處理D/L≤1/20暗釘墊圈固定緩沖層無釘鋪設(shè)防水板防水板緩沖層鋪設(shè)防水板鋪設(shè)結(jié)構(gòu)防排水五施工縫與變形縫隧道二襯施工縫防水構(gòu)造形式施工縫是二次襯砌混凝土澆筑過程中，由于工序的停頓所必然會形成的結(jié)構(gòu)縱向和環(huán)向接縫。變形縫是由于考慮襯砌不均勻受力和襯砌脹縮而設(shè)置的允許變形的縫隙，設(shè)計縫寬為20～30mm。防水構(gòu)造形式止水帶止水條搭接二次襯砌6二次襯砌六

復(fù)合式襯砌是由初支和二襯（通常為鋼筋混凝土或素混凝土）所組成，初支是幫助圍巖達到施工期間的初步穩(wěn)定，二襯則是提供安全儲備或承受后期圍巖壓力。二次襯砌六二次襯砌二次襯砌作業(yè)區(qū)數(shù)字化襯砌臺車機械化施工二次襯砌六二次襯砌的施作順序一般順序為：仰拱超前、邊墻基礎(chǔ)（矮邊墻）、邊墻及頂拱整體澆筑。二次襯砌六仰拱（底板）和填充

二次襯砌施工的順序是仰拱和填充超前（為拱墻襯砌臺車軌道鋪設(shè)提供條件），然后再澆筑拱墻混凝土。

隧底結(jié)構(gòu)由初期支護仰拱、二次襯砌仰拱和仰拱填充三部分組成。

仰拱混凝土澆筑仰拱填充混凝土澆筑二次襯砌六1.施工機械設(shè)備整體鋼模襯砌模板臺車二襯養(yǎng)護臺車2.施工前期工作斷面檢查鋼筋綁扎放線定位模板臺車就位立?；炷林苽渑c運輸襯砌模板臺車拱墻襯砌襯砌養(yǎng)護臺車斷面檢查鋼筋綁扎模板臺車混凝土制備二次襯砌六拱部混凝土封頂及回填注漿模板臺車豎向注漿排氣管位置法蘭式注漿排氣管安裝縱向預(yù)貼注漿管道法施工機械配置7施工機械配置七（1）開挖。隧道開挖設(shè)備應(yīng)根據(jù)圍巖地質(zhì)條件、施工斷面大小、施工方法等情況合理選擇機械設(shè)備。（2）噴錨。噴射混凝土采用濕噴機，雙線、多線隧道和長、特長隧道混凝土噴射作業(yè)用混凝土噴射機組（噴射手）。（3）裝運。運輸機械配置能力不應(yīng)小于挖裝能力的1.2倍。無軌運輸?shù)淖孕镀囶~定載重不應(yīng)小于15t。（4）襯砌。采用整體平移式全斷面襯砌鋼模板臺車。各工序施工機械配置原則如下：施工機械配置七主要施工機械有：本章小結(jié)8本章小結(jié)八1初期支護噴射混凝土

噴射混凝土的作用噴射混凝土的特點及力學(xué)性能噴射混凝土的工藝錨桿錨桿的作用錨桿的種類錨桿的布置鋼筋網(wǎng)鋼筋網(wǎng)的作用鋼筋網(wǎng)的組成鋼架

鋼架的作用

鋼架種類支護體系本章小結(jié)八2監(jiān)控量測監(jiān)控量測設(shè)計要點

監(jiān)控量測項目（必測、選測）監(jiān)控量測斷面及測點布置監(jiān)控量測頻率監(jiān)控量測控制基準(zhǔn)量測方法及數(shù)據(jù)分析

拱頂下沉

凈空變化圍巖及支護體系力學(xué)行為監(jiān)控量測信息反饋測試斷面網(wǎng)路選測項目元器件本章小結(jié)八3結(jié)構(gòu)防排水防排水系統(tǒng)防水層

初期支護基面處理

緩沖層鋪設(shè)

防水板鋪設(shè)施工縫和變形縫防水構(gòu)造形式止水帶施工止水條施工排水管溝

排水盲管側(cè)溝（及電纜槽）中央排水管（溝）5二次襯砌

施工機械設(shè)備

施工前期工作

拱墻混凝土澆筑

拱部混凝土封頂及回填注漿拱墻襯砌拆模與養(yǎng)護