明洞段及明洞施工、辅助施工措施、特殊地段隧道施工

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6.4.2 超前小导管注浆
15ห้องสมุดไป่ตู้
6.4.2 超前小导管注浆
5.小导管设计注意事项：
①注浆材料～水泥浆，或水泥～水玻璃浆； ②注浆压力～0.5～1.0MPa。 ③单根导管浆液扩散半径，按下式计算：
R (0.6～0.7)b b--导管中至中间距. ④单根导管注浆量： Q R 2l.n l—导管长度，m； n —围岩空隙率，% 。 ④注浆效果检查：取岩芯，达设计要求后才能进行开挖。
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6.4.4 预注浆加固地层 2.注浆设备 (1) 钻机 (2) 注浆管
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6.4.4 预注浆加固地层
3.隧道注浆方法
（1）洞内超前小导管注浆(见前) （2）洞内超前长导管注浆，下图
注浆管
注浆加固区域
正注浆区域
已注浆区域
(a) 31
6.4.4 预注浆加固地层
洞内超前小导管注浆
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6.4.4 预注浆加固地层
3.隧道注浆方法
（3）地表注浆,下图b
（4）由平导内向正洞周围注浆，下图c
而采用得最多的仍是超前小导管注浆
地表
正洞
平行导坑
(c)
(b)
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6.4.4 预注浆加固地层 4.注浆材料
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6.4.4 预注浆加固地层 4.注浆工艺 （1）单液注浆工艺
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6.4.4 预注浆加固地层 4.注浆工艺 （2）双液注浆工艺
3.施工工艺
(1) 沿隧道开挖工作面的拱部，呈扇形地向地层中钻一排孔 眼，其直径比钢管管径大20～30cm，钻孔外插角约为1°～ 2°，孔眼间距约30cm～50cm。
(2) 采用外径为70～180mm的热轧无缝钢管，单根长为4 ～6m，将钢管插入钻孔内形成管棚 .
(3) 钢管管壁上须留注浆孔，孔径为10～16mm,孔眼间距 为100～200mm，呈梅花形布置。
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6.4.4 预注浆加固地层
5.注浆数量控制
（1）现场注浆试验； （2）公式计算作参考：
注浆总数量 Q A.n (1 )
式中： n (1——)地层充填率。
A——注浆范围岩的体积； n——围岩空隙率； α——浆液充填系数，一般取0.7～0.9； β——注浆材料损耗系数，通常在0.1左右。
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6.4 辅助施工措施
6.4.2 超前小导管注浆
1.施工要点 在开挖掘进前，先用喷射混凝土将开挖面和5m范围
内的坑道封闭，然后沿坑道周边打入带孔的纵向小导 管。由上而下地向小导管内压浆，浆液即由导管渗透到 地层中，待浆液硬化厚，即在坑道周围形成一个加固了 的岩石圈。在此圈防护下即可安全地进行开挖。
2.特 点：预支护+预加固，支护效果强于超前锚杆 3.适用于：软弱破碎地层
（2）注意两点：
①尽量不用爆破，而是采用风镐、液压镐等开挖机械。
②尽可能缩短围岩暴露时间，及时支护。
5. 膨胀土隧道的支护结构
（1）初期支护：网、锚、喷联合支护
喷射钢纤维混凝土(取消钢筋网)
（2）辅助施工措施：如前节所述
（3）衬砌：必须设仰拱。
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6.5 特殊地段的隧道施工
6.5.2 黄土 1.黄土地层对隧道施工的影响
预支护
辅助施工措施
预加固
预留核心土 超前锚杆 管棚 地层注浆
地表锚杆加固
预支护兼预加固：超前小导管注浆
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6.4 辅助施工措施
6.4.1 超前锚杆
1.施工要点 在开挖掘进之前，在开挖面的拱部一定范围内，沿 隧道断面的周边，向地层内打入一排纵向锚杆(或小钢 管)，通过锚杆对围岩的加固作用，形成超前于工作面 的围岩加固棚，在此棚的保护下进行开挖。 开挖一个进尺后，再打入一排纵向锚杆，再掘进， 如此往复推进。
6.5 特殊地段的隧道施工
6.5.1 膨胀性围岩
1.膨胀土围岩的特性
（1）膨胀土成分： 主要由蒙脱石等亲水性矿物组成。 （2）特点： ◆明显的塑性流变特性，开挖后塑性 变形大。 ◆初期围岩变形大，且变形发展速度快。 ◆膨胀压力将使得围岩压力显著增加。
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6.5.1 膨胀性围岩
2. 膨胀土围岩对隧道施工的危害
3
6.4 辅助施工措施
■ 辅助施工措施的含义： 在钻爆法施工过程中，隧道随时可能会遇到开挖
工作面不能自稳，或地表沉陷过大的情况，为了确 保隧道工程顺利进行和施工安全，必须采取一定的 工程措施对地层进行预支护或预加固，称之为辅助 施工措施。
即：开挖前对地层进行预支护或预加固
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6.4 辅助施工措施
■辅助施工措施的类型
6.4 辅助施工措施
6.4.5 洞口地表锚喷预加固
◆在浅埋洞口地段，由于覆盖层较薄，可能会形成边挖
边塌的局面，使得进洞困难；在偏压洞口段，往往一侧边
坡开挖过高，形成不稳定边坡，危及施工和运营。在这样
的情况下，采用地表锚喷加固是比较合适的。
◆通过对地表的预加固，可以使进洞顺利，也可以为改
变坡率创造条件，使得较高一侧的边坡降低开挖高度。
⑴ 黄土节理 ◆在隧道开挖时，土体顺着节
理张松或剪断。 ◆隧道顶部极易产生“塌顶”； ◆侧壁普遍出现掉土。
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6.5.2 黄土 1.黄土地层对隧道施工的影响 ⑵ 黄土冲沟地段
隧道沿黄土冲沟或塬边(四 边陡、顶上平的黄土高地)地 段穿过，且覆盖较薄或偏压 较大时，容易发生较大的坍 塌或滑坡现象。
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◆经验方法：加固宽度B≥(1～2)b，b为开挖宽度； 加固长度为浅埋段长度。
◆破裂面估算法： 用浅埋隧道围岩松
动压力计算方法 （第4章）计算破裂 角β。
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6.4.5 洞口地表锚喷预加固
3.地表锚喷加固经验参数
(1)喷层厚：5～10cm； (2)锚杆直径:16～22cm，长度3～6m，间距1～ 2m； (3)钢筋网：用A3钢筋，直径6～8mm，编扎成
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6.4.3 管棚
1°～2°
钢管(φ70～180mm)
钢管(φ70～180mm)
钢拱架
纵向连接钢筋 图6-12 管棚设置示意图
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6.4.3 管棚
2.管棚的特点 ◆优点：由于管径较粗，故管棚的承载能力比超前小导 管要大，在所有的预支护措施中，它是支护能力最强大 的。 ◆缺点：其施工技术也较复杂，造价较高。
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6.4.3 管棚
3.施作要点 (1)单根长4～6m，总长可至数十米。 (2)一环管棚长度一般不小于10m。 (3)可向管内注入水泥砂浆，以增加其刚度。 (4)钢管的尾部需架设在钢拱架上，并焊死。 (5)相邻两榀钢拱架间以拉筋相连。 (6)与岩壁之间，环向每隔2m应用楔子楔紧。
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6.4.3 管棚
◆目 的：稳定边仰坡。
◆适用于：覆盖层薄或高大边仰坡。
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6.4.5 洞口地表锚喷预加固 1.地表锚喷预加固类型与加固方法
（1）洞边仰坡网、锚、喷
地表网 锚喷
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6.4.5 洞口地表锚喷预加固 1.地表锚喷预加固类型与加固方法
（2）洞门上方陡坎加固
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6.4.5 洞口地表锚喷预加固
2.锚杆加固范围：
1.溶洞的类型及其对隧道施工的影响
◆溶洞类型： ●死、干、小型溶洞：较容易处理 ●活、湿、大型溶洞：较难处理
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暗河流水
大型溶洞
深切河谷
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6.5.3 溶洞
1. 溶洞的类型及其对隧道施工的影响 ◆对隧道施工影响：
●溶洞岩质破碎，容易发生坍塌； ●溶洞位于隧道底部，充填物松软且深，使隧道基底
40cm×40cm的网格，焊接于锚杆地表出露端。
(4)在洞门一定范围内，宜尽量将地表锚杆插入拱 部衬砌中 。
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第6章 隧道施工方法
6.1 概述 6.2 矿山法施工方法 6.3 洞口段与明洞施工方法 6.4 辅助施工措施 6.5 特殊地段的隧道施工
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6.5 特殊地段的隧道施工
■特殊地质地段 是指：膨胀土、软弱黄土、溶洞、断层、流沙、岩
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6.4.1 超前锚杆
1.特 点：形成超前于工作面的围岩加固棚。 2.适用于：软弱破碎地层。
超前锚杆
5～10°
超前锚杆
图6-11 超前锚杆设置方式示意图
开挖面 7
6.4.1 超前锚杆
超前锚杆
8
6.4.1 超前锚杆
4.设计参数
表6-3 超前锚杆(或小钢管)设计参数
围岩 级别
Ⅴ Ⅳ
锚杆 直径 (mm)
⑴ 围岩裂缝
⑵ 隧道下沉
⑶ 围岩鼓出(包括底鼓)、坍塌
⑷ 衬砌变形和破坏
3. 隧道在膨胀土围岩中的施工要点
⑴ 加强观察与量测
⑵ 合理选择施工方法：短台阶或超短台阶法
单侧壁导坑法
环形开挖留核心土法
眼镜工法等
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6.5.1 膨胀性围岩
4. 隧道在膨胀土围岩中的基本施工原则
（1）施工基本原则：
应尽量减少对围岩的扰动和防止水的浸湿。
《隧 道 工 程》
第6章 隧道施工方法
（二）
中南大学隧道与地下工程系
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第6章 隧道施工方法
6.1 概述 6.2 矿山法施工方法 6.3 洞口段与明洞施工方法 6.4 辅助施工措施 6.5 特殊地段的隧道施工
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6.4 辅助施工措施
本节主要内容：
➢超前锚杆 ➢超前小导管注浆 ➢管棚 ➢预注浆加固地层 ➢洞口地表锚喷预加固
(4) 管棚长度一般不小于10m，视围岩条件的需要，可以将 管子接长，前后两段管子之间用丝扣连接或焊接，连接的长 度为10～45m；
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26
6.4.3 管棚 4.单根钢管构造
管径粗(外径为70～180mm)
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6.4 辅助施工措施
6.4.4 预注浆加固地层
在开挖之前，先往地层中注浆以加固围岩，使得开挖能够 安全稳妥地进行，称之为预注浆加固地层。
6.5.2 黄土
1.黄土地层对隧道施工的影响
⑶ 黄土溶洞与陷穴 这是黄土地区经常见到的现象。 ◆隧道若在其上方，则有基础下沉的危害； ◆隧道若在其下方，常有发生冒顶的危险； ◆隧道若在其邻侧，则有可能承受偏压。 ⑷ 水对黄土隧道施工的影响 ◆黄土在干燥时很坚固，承压力也较高，施工可顺利 进行。但当土受水浸湿后则呈不同程度的湿陷性， 会突然发生下沉现象，极容易造成隧道坍塌。 51
1.注浆方法
(3)压密性注浆: 将浓稠的浆液注入土层中，使土体形 成浆泡，向周围土层加压使其得到加固。
(4)高压喷灌注浆: 在高压作用下，高速浆液流从管底 部的特殊喷嘴中喷射而出，与伴随着的高速气流一起促 使土粒在冲击力、离心力及重力作用下，随注浆管的向 上提起与浆液混合形成柱状固结体，以达到加固目的。
爆，瓦斯地层等不良地质地段。 ■施工注意: ◆制订针对性强的施工方案。 ◆施工总原则： “先治水、短开挖、弱爆破、强支护、早衬砌、勤检
查、稳步前进”。 ◆充分考虑采用预支护、预加固措施。
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6.5 特殊地段的隧道施工
本节主要内容：
➢膨胀性围岩 ➢黄土 ➢溶洞 ➢岩爆 ➢高地温 ➢瓦斯地层 ➢坍方
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20～25
18～22
小钢管 直径 (mm)
锚杆长度 (m)
环向 间距 (cm)
30～50
32
3～5
40～60
外插角 锚杆 小钢管
5°～ 5°～
10°
10°
注：①外插角指锚杆或小钢管与隧道纵向开挖轮廓线的夹角； ②锚杆或小钢管的长度应与实际掘进循环长度一起考虑； ③中空锚杆目前的最小直径为25mm。
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10
6.4.2 超前小导管注浆
小导管(钢管)
10°～15°
小导管
(φ38～42mm)
纵向连接筋
钢拱架 图6-14 超前小导管设置示意图
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6.4.2 超前小导管注浆
小导管
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6.4.2 超前小导管注浆 小导管
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6.4.2 超前小导管注浆
4.小导管构造 φ38～42mm无缝钢管，单根长3～5m， 管壁注浆孔，孔径φ6～8mm，孔距15～20cm。
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6.4.2 超前小导管注浆
小导管
钢拱架
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6.4.2 超前小导管注浆
小导管
格栅钢架
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6.4 辅助施工措施
6.4.3 管棚
1.管棚的概念 当隧道位于松软地层中；或遇到塌方，需要从塌方体 中穿过；或浅埋隧道，要求限制地表沉陷量；或在很差 的洞口地质条件下进洞时，在开挖掘进前，沿坑道上半 断面的轮廓线外周边，用大型水平钻机和较小的外插角 ，打出一排大直径的钢管，并向钢管孔内压入混凝土或 设置钢筋笼，注入水泥砂浆。于是在地层建立起一个临 时承载棚，在其防护下即可进行隧道的断面开挖。
1.注浆方法
(1)渗入性注浆: 在注浆进程中，浆液充填地层中被排出的 空气和水的空隙，胶凝成固结体，以提高地层的稳定性和强度 。
(2)劈裂性注浆: 在注浆过程中，浆液周围的土体在注浆压 力的作用下被劈裂，形成裂缝，通过土体中形成的浆液脉状固 结作用来增强土体内的总压力，以提高其强度和稳定性
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6.4.4 预注浆加固地层
6.5.2 黄土 2.黄土隧道的施工方法
◆施工原则： “短开挖、少扰动、强支护、实回填、严治水、勤量测”。 ◆开挖方法：
短、超短台阶法、环形开挖留核心法。
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6.5 特殊地段的隧道施工
6.5.3 溶洞
岩溶：可溶性岩层，如石灰岩、白云岩等，在水的作 用下产生沟槽、空洞以及地表陷穴等现象。
溶洞：溶洞是岩溶现象的一种。