隧道:新奧法開挖方法及工序,圖文詳解,講得太完美了

新奧法的概念:用薄層支護手段保持圍巖強度、控制圍巖變形,以發揮圍巖自承載能力,並通過施工監控量測指導隧道的設計與施工。

(一)橫斷面開挖方法


1全斷面開挖法

2臺階法

包括:(1)長臺階法;(2)短臺階法;(3)超短臺階法

3分部開挖法

(1)環形開挖留核心土法(臺階分部開挖法)

(2)單側壁導坑法

(3)雙側壁導坑法(眼鏡法)

(4)中洞法

(5)中隔壁法-CD法

(6)交叉中隔壁法-CRD法

(二)全斷面開挖方法


1.概念——全斷面開挖法是按設計開挖斷面一次爆破成型

表示方法:橫斷面工序圖、縱斷面工序展開圖

習慣標註方法:① 阿拉伯字1、2、3...表示挖掘;

② 羅馬字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支護;

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2.施工順序

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(1)鑽孔臺車鑽眼、裝藥、聯接導火線;

(2)臺車退出、引爆炸藥,開挖出整個隧道斷面;

(3)排除危石(俗稱“找頂”);

(4)噴射拱圈混凝土,必要時安設拱部錨杆;

(5)裝碴機將石碴裝入運輸車輛,運出洞外;

(6)噴射邊牆混凝土,必要時安設邊牆錨杆;

(7)根據需要可噴射第2層混凝土和隧道底部混凝土;

(8)量測、判斷圍巖和初期支護的變形,為支護參數修改提供依據;

(9)開始下一輪循環。

3.適應條件:

1)Ⅲ~Ⅰ級圍巖;

2)大型施工機具(鑽孔臺車:四臂、二臂等);

3)經濟性考慮:開挖距離越長越經濟。

4.施工特點:

1)工序少、干擾少,便於施工組織管理;

2)開挖面大,便於機械化作業,爆破效果好(深眼爆破),進度快;

3)開挖一次成形,減少了爆破次數,對圍巖擾動少;

4)地質適用範圍較窄,要求地質條件較好,否則當地質條件變化時改變施工方法不易。

5.機械化施工的三條主要作業線:

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(三)臺階開挖方法


1.特點:

1)將斷面分成上半斷面和下半斷面兩部分-分別開挖;

2)目前適用性最廣的施工方法;

3)隨臺階長度的調整,幾乎可用於所有地層-是主導方法。

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2.選擇條件

1)初期支護形成閉合環的時間要求:圍巖越差,閉合時間要求越短,則臺階必須縮短;

2)施工機械效率:效率高,則可以縮短支護閉合時間,臺階可延長;

這2個條件反映一個原則:即希望初期支護儘快閉合

軟弱圍巖以第1條件為主

圍巖較好時以第2條為主

為什麼?

答:發揮機械效率,保證施工經濟性

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3.長臺階法

臺階長度:L≥5B,B為洞室的寬度。甚至可以上臺階先貫通,即為“半斷面法”。

特點:進度快,僅次於全斷面法。

適用於:Ⅲ~Ⅰ級圍巖。

作業順序:

(1)開挖上半斷面:鑽眼-裝藥-爆破-錨噴-推石碴到下半斷面;

(2)開挖下半斷面:將推下的石碴運出-鑽眼-爆破-出碴-邊牆錨噴;

(3)整個斷面完成。

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4.短臺階法

臺階縮短:(1~1.5)B≤L<5B,

特點①支護閉合時間加快,圍巖穩定性增加;②臺階縮短加大了對下臺階施工的干擾。適用於:Ⅴ、Ⅳ級圍巖。

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問題:臺階縮短對施工進度有何不利?

答:上臺階存碴面積減小,往下臺階推碴次數增多。

解決辦法:增加平行作業的時間,有利於加快進度

①皮帶運輸機

②過渡坡道

Ⅰ、鋼結構跳板(仰拱先做)

Ⅱ、石碴坡道(仰拱後做)~見圖

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5.超短臺階法

上臺階長度僅為3~5m。

特點:更有利於控制圍巖變形,但上下臺階相隔太近,施工干擾大。

適用於:軟弱破碎圍巖(Ⅴ、Ⅵ級圍巖)

短臺階施工注意:

①下半斷面開挖應在上半斷面初期支護基本穩定後才能進行;

②開挖後要及時噴砼,暴露時間愈長愈不安全;

③量測要及時,當位移速度加快時,應立即採取措施。

問題:能否下臺階先進?

答:反臺階法:速度快、不安全、淘汰

(四)分部開挖方法


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(1)環形開挖留核心土法(臺階分部開挖法)

(2)單側壁導坑法

(3)雙側壁導坑法(眼鏡法)

(4)中洞法

(5)中隔壁法-CD法

(6)交叉中隔壁法-CRD法

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1.環形開挖留核心土法

特點:

①留核心土支頂工作面,穩定性優於超短臺階法

②進度慢、分塊多、不利通風

適用於:土質或易坍塌的軟弱圍巖;小型施工機具

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2.單側壁導坑法

特點:

①洞室開挖跨度減小,有利於圍巖穩定;

②導坑要閉合,增加了材料用量;

③進度慢。

適用:斷面跨度大,對地表沉陷有控制要求的軟弱底層

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3.雙側壁導坑法

特點:

①雙導坑,使洞室最大開挖跨度更小,穩定性增加;

②耗材增加;

③進度慢。

適用:對地表沉陷要求更高,或跨度更大的隧道

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問題:

1)雙側導坑的開挖是對開還是錯開?為什麼?

答:應錯開挖,間距7~10m。

避免在同一斷面上同時開挖的總跨度過大。

2)導坑尺寸如何確定?

答:應滿足施工要求,但寬度不宜超過斷面最大跨度的1/3。

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4.中洞法

特點:先開挖中間岩土體,施作中牆混凝土,後開挖兩側

適用於:雙連拱隧道

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施工要求:

1)中洞法開挖高度應大於中牆高度1m,開挖寬度應大於5m;

2)中洞開挖長度取決於隧道長度、寬度及地質條件,一般為50~80m;

3)中洞開挖後應及時施作初期支護,在分段澆築中牆混凝土;

4)中牆混凝土達到設計強度後拆模,並進行臨時橫向支撐。

5.中隔壁法—CD法-Center Diaphragm

特點:

1)沿一側自上而下分2部或3部進行,

2)每開挖一部及時施作錨噴支護、安設鋼架、施作中隔壁,

3)底部設臨時仰拱,

4)中隔壁牆依次分部連接,

5)開挖中隔壁牆的另一側,步驟同上。

  適用於:Ⅴ~Ⅵ級圍巖的淺埋雙線隧道。

  施工要求:各部開挖時,周邊輪廓儘量圓順,減小應力集中;各部底部高程應與鋼架接頭一致;每部開挖高度約為3.5m;後一側開挖應全斷面及時封閉;左右兩側縱向間距一般為30-50m;中隔壁應為弧形或圓弧形。

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6.交叉中隔壁法—CRD法 Center Cross Diaphragm

特點:沿一側自上而下分2部或3部進行;每開挖一部及時施作錨噴支護、安設鋼架、施作中隔壁;底部設臨時仰拱;完成1~2部後即開始另一側1~2部的開挖及臨時支護;形成左右兩側開挖及支護相互交叉的情形。

適用於:Ⅴ~Ⅵ級圍巖的淺埋雙線隧道

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CD與CRD之比較:

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