地铁矿山法区间隧道结构设计方法研究PPT课件
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矿山法地铁隧道施工技术(中导洞矿山法工艺)PPT课件
矿山法地铁隧道施工技术
深圳地铁7号线BT项目指挥部
1
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2
1.矿山法定义
传统矿山法
采用圆木、型钢、钢 轨等形成支架，对开挖面 形成强力支承。传统矿山 法的依据是“松弛理论” ，认为围岩可能由于扰动 产生坍塌，支护需要支承 围岩在一定范围内由于松 弛可能坍塌的岩体重量。
二次衬砌
完成
•钢 筋 •混凝土
防水层
•防水板 •止水带 •注 浆
18
3.1.1 超前预加固（洞内深孔劈裂注浆）
注浆目的
减少开挖面渗漏 水
改良地层，防止 过大沉降、坍塌
控制标准
水泥浆水灰比0.8： 1~1：1 水玻璃模数2.6~2.8， 水玻璃浓度35B 注浆后地层渗透系数 应不大于10 -6cm/s 注浆压力1~4Mpa
• 后开挖的洞，在开挖靠中墙部分的围岩时，可以通过控制爆
破，减少对中墙的破坏
13
已经完成的偏洞法开挖
14
2.7
中 导 洞 法
• 中导洞初衬施作完后,应尽快施作中隔墙
• 正洞开挖循环进尺与设计钢架间距相同
控 • 工序变化处之钢架应设φ42锁脚钢管，以确保钢架基础稳定
制 要
• 钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固
9
10
2.5 双Ⅱ、Ⅳ…表示初支及二次衬砌顺序
控制要点
• 加强超前支护施工的质量 控制，保证效果
• 两侧壁导坑开挖支护施工 超前中槽部位10 ~ 15m
• 中槽开挖后，拱部钢架与 两侧壁钢架的连接是难点， 两侧壁导坑钢架的位置应 准确定位
深圳地铁7号线BT项目指挥部
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2
1.矿山法定义
传统矿山法
采用圆木、型钢、钢 轨等形成支架，对开挖面 形成强力支承。传统矿山 法的依据是“松弛理论” ，认为围岩可能由于扰动 产生坍塌，支护需要支承 围岩在一定范围内由于松 弛可能坍塌的岩体重量。
二次衬砌
完成
•钢 筋 •混凝土
防水层
•防水板 •止水带 •注 浆
18
3.1.1 超前预加固（洞内深孔劈裂注浆）
注浆目的
减少开挖面渗漏 水
改良地层，防止 过大沉降、坍塌
控制标准
水泥浆水灰比0.8： 1~1：1 水玻璃模数2.6~2.8， 水玻璃浓度35B 注浆后地层渗透系数 应不大于10 -6cm/s 注浆压力1~4Mpa
• 后开挖的洞，在开挖靠中墙部分的围岩时，可以通过控制爆
破，减少对中墙的破坏
13
已经完成的偏洞法开挖
14
2.7
中 导 洞 法
• 中导洞初衬施作完后,应尽快施作中隔墙
• 正洞开挖循环进尺与设计钢架间距相同
控 • 工序变化处之钢架应设φ42锁脚钢管，以确保钢架基础稳定
制 要
• 钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固
9
10
2.5 双Ⅱ、Ⅳ…表示初支及二次衬砌顺序
控制要点
• 加强超前支护施工的质量 控制，保证效果
• 两侧壁导坑开挖支护施工 超前中槽部位10 ~ 15m
• 中槽开挖后，拱部钢架与 两侧壁钢架的连接是难点， 两侧壁导坑钢架的位置应 准确定位
地铁盾构隧道设计ppt课件
消防要求：联络通道设置间距， 沿隧道纵向方向不大于600m
抗浮安全系数： 不考虑侧摩阻力时，大于等于1.1
三.地铁盾构结构设计
——设计原则
单管大洞方案 内径10米，外径11米； 双管小洞方案 内径5.4米，外径6.0米；
三.地铁盾构结构设计
——断面方案
管片类型 钢管片 钢筋混凝土管片
——衬砌内力分析
计算结果示意
三.地铁盾构结构设计
——衬砌内力分析
土压力计算 土柱理论（H<2D） 压力拱理论（太沙基，普氏）（H>=2D）
三.地铁盾构结构设计
——变形分析
地面变形阶段 分五个阶段
三.地铁盾构结构设计
——变形分析
地面变形机理
阶段
沉降类型
主要原因
一
地铁8号线穿越竹叶山高架立交桥桩
地铁8号线下穿友谊大道通道
地铁8号线下——变形分析
变形控制 盾构施工控制 严格控制开挖面的出土量 提高施工的速度和连续性 及时同步注浆,缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间 地层改良 高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆 隔离桩
四.隧道附属结构设计
二.盾构机选型
盾构机的选型及设计 工程在前期准备时最重要的工作 盾构机选型考虑因素 地层土质条件 断面大小 线路周边环境 排土方式 地铁盾构常用的机型 泥水平衡盾构 土压平衡盾构
二.盾构机选型
泥水平衡式盾构
土压平衡式盾构
二.盾构机选型
——泥水平衡式盾构
二.盾构机选型
——土压平衡式盾构
二.盾构机选型
泥水平衡式盾构
土压平衡式盾构
比较项目
二.盾构机选型
——土层地质
粉细砂
抗浮安全系数： 不考虑侧摩阻力时，大于等于1.1
三.地铁盾构结构设计
——设计原则
单管大洞方案 内径10米，外径11米； 双管小洞方案 内径5.4米，外径6.0米；
三.地铁盾构结构设计
——断面方案
管片类型 钢管片 钢筋混凝土管片
——衬砌内力分析
计算结果示意
三.地铁盾构结构设计
——衬砌内力分析
土压力计算 土柱理论（H<2D） 压力拱理论（太沙基，普氏）（H>=2D）
三.地铁盾构结构设计
——变形分析
地面变形阶段 分五个阶段
三.地铁盾构结构设计
——变形分析
地面变形机理
阶段
沉降类型
主要原因
一
地铁8号线穿越竹叶山高架立交桥桩
地铁8号线下穿友谊大道通道
地铁8号线下——变形分析
变形控制 盾构施工控制 严格控制开挖面的出土量 提高施工的速度和连续性 及时同步注浆,缩短衬砌脱出盾尾的暴露时间 地层改良 高压旋喷桩、搅拌桩、灌浆 隔离桩
四.隧道附属结构设计
二.盾构机选型
盾构机的选型及设计 工程在前期准备时最重要的工作 盾构机选型考虑因素 地层土质条件 断面大小 线路周边环境 排土方式 地铁盾构常用的机型 泥水平衡盾构 土压平衡盾构
二.盾构机选型
泥水平衡式盾构
土压平衡式盾构
二.盾构机选型
——泥水平衡式盾构
二.盾构机选型
——土压平衡式盾构
二.盾构机选型
泥水平衡式盾构
土压平衡式盾构
比较项目
二.盾构机选型
——土层地质
粉细砂
矿山法地铁隧道施工技术(ppt 73页)
• 后开挖的洞，在开挖靠中墙部分的围岩时，可以通过控制爆 破，减少对中墙的破坏
已经完成的偏洞Leabharlann 开挖2.7中 导 洞 法
• 中导洞初衬施作完后,应尽快施作中隔墙
• 正洞开挖循环进尺与设计钢架间距相同
控 制
• 工序变化处之钢架应设φ 42锁脚钢管，以确保钢架基础稳定
要 • 钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固
新奥法
奥地利学者米勒（ Muller.L）发明。在支护 手段上，采用喷射混凝土 和锚杆为衬砌，把衬砌和 围岩看作是一个相互作用 的整体，既发挥围岩的自 承能力，又使锚喷衬砌起 到加固围岩的作用。初期 支护能随着围岩变形，充 分发挥围岩的自承能力。
浅埋矿山法
采用锚喷支护的新奥 法与采用钢木支护的传统 矿山法相比，不仅仅是支 护手段上的革新，更重要 的是工程概念的不同。与 前二者相比，限制围岩变 形，是矿山法的概念。
旋喷形成桩土体相互咬接以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭 的水平旋喷桩帷幕体
可控性：浆液注入部位和范围可控 均匀性：设计桩径范围内的土体加固均匀程度较好 综合效果好：提高复合土体强度、防渗、抗滑、预支护等作用
优点
水平旋喷桩典型设计
水平旋喷桩设计技术要点
桩长、桩径的选择
特制精品水晶图表集
城市地铁工程基本属 于浅埋矿山法。
2. 矿山法隧道施工方法
1
台阶法 2 开挖
全断面法
3
CD法
4
CRD法
5
双侧壁导坑法
6
偏洞法
7
中导洞法
8
冷冻法
2.1台阶法爆破和台阶法人工开挖
施工工序
施做超前支护,注浆加固 地层；留核心土开挖 1 部土体并支护
已经完成的偏洞Leabharlann 开挖2.7中 导 洞 法
• 中导洞初衬施作完后,应尽快施作中隔墙
• 正洞开挖循环进尺与设计钢架间距相同
控 制
• 工序变化处之钢架应设φ 42锁脚钢管，以确保钢架基础稳定
要 • 钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固
新奥法
奥地利学者米勒（ Muller.L）发明。在支护 手段上，采用喷射混凝土 和锚杆为衬砌，把衬砌和 围岩看作是一个相互作用 的整体，既发挥围岩的自 承能力，又使锚喷衬砌起 到加固围岩的作用。初期 支护能随着围岩变形，充 分发挥围岩的自承能力。
浅埋矿山法
采用锚喷支护的新奥 法与采用钢木支护的传统 矿山法相比，不仅仅是支 护手段上的革新，更重要 的是工程概念的不同。与 前二者相比，限制围岩变 形，是矿山法的概念。
旋喷形成桩土体相互咬接以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭 的水平旋喷桩帷幕体
可控性：浆液注入部位和范围可控 均匀性：设计桩径范围内的土体加固均匀程度较好 综合效果好：提高复合土体强度、防渗、抗滑、预支护等作用
优点
水平旋喷桩典型设计
水平旋喷桩设计技术要点
桩长、桩径的选择
特制精品水晶图表集
城市地铁工程基本属 于浅埋矿山法。
2. 矿山法隧道施工方法
1
台阶法 2 开挖
全断面法
3
CD法
4
CRD法
5
双侧壁导坑法
6
偏洞法
7
中导洞法
8
冷冻法
2.1台阶法爆破和台阶法人工开挖
施工工序
施做超前支护,注浆加固 地层；留核心土开挖 1 部土体并支护
隧道地铁PPT课件
最小长度，≥1D。这个主要基于下台阶的假想破裂面考虑
的，这个比较好理解。上台阶的土体作为荷载要置于下台阶
假想破裂面以外。
2020/3/24
17
正台阶环形开挖法
• 上台阶取一倍洞径 左右环形开挖，留 核心土，用系统小 导管超前支护、预 注浆稳定工作面， 用网构钢拱架做初 期支护；拱脚、墙 脚设置锁脚锚杆。
坍方过程一般为：开挖→围岩塑性变形→支护过大变形→支护 局部破坏→支护与围岩破坏失稳→坍方。
2020/3/24
25
2 浅埋暗挖法
地面沉降、塌方原因
自然因素
✓不利的地形、地貌因素如隧道穿过地面建筑物，而且埋深浅； ✓不良的地质条件如隧道穿过断层及其破碎带； ✓通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差。
合使用，一般采用人工开挖，人工和机械混合出碴。
2020/3/24
19
中隔墙法
2 浅埋暗挖法
• 适用于Ⅳ～Ⅴ级围岩的浅埋双线隧道。中隔墙开挖时， 应沿一侧自上而下分为二或三部进行，每开挖一步均应 及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁，中隔壁墙 依次分步联结而成，之后再开挖中隔墙的另一侧，其分 步次数及支护形式与先开挖的一侧相同；
2
2020/3/24
交通作为一个 城市功能实现的大动脉， 必须得到妥善解决，放眼世界，纽约、 伦敦、东京等各大城 市地铁纵横交错、 四通八达，几乎从根本上解决了城市 交通拥堵问题。地铁建设为一 个城市 的发展注入了新的活力，不仅促进周 边区域经济的发展，实现城市资源的 优化 配置，甚至可以改变一个城市的 发展布局。开发利用地下空间已经成 为各大城市的发 展新趋势，而地铁建 设程度更成为衡量一个城市现代化建 设的重要标志。
工程因素
矿山法地铁隧道施工技术PPT共75页
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
矿山法地铁隧道施工技术
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝பைடு நூலகம்叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
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地铁施工技术ppt课件
精选课件ppt
1
地铁工程主要施工内容有：车站、出入口、风亭、中间风井、轨 排井、区间隧道、联络通道、U型槽、路基等。
对于车站施工，主要有明挖法、盖挖法和暗挖法，根据结构施工顺 序的不同，又会分为顺作和逆作，目前国内车站施工一般都是明挖顺做 法。
对于区间隧道，主要有明挖法、矿山法浅埋暗挖及盾构法。目前国 内地铁区间隧道一般都是盾构法。
86
地铁车站与盾构附属工程施工作业指导书汇编
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盾构精选机课翻件p身pt
46
盾构机精吊选课装件下ppt井
47
盾构施精选工课管件p片pt
48
盾构施精工选课场件地ppt布置
49
盾构精施选课工件龙ppt门吊
50
三轴精选搅课拌件桩ppt机
51
取精芯选芯课件样ppt
71
矿山法精隧选课道件管ppt棚钻机
72
矿山法精隧选课道件格ppt栅钢架架设
73
矿山法精暗选课挖件隧ppt道出土
74
矿山法暗挖精选隧课道件p型pt 钢钢架架设
75
暗挖隧精道选课掌件子ppt面
76
矿山法精隧选课道件钢ppt筋网片
77
矿山法精隧选道课件格p栅pt 钢架试拼装
78
管精片选课模件具ppt
14
盾构始发精井选明课挖件p顺pt 作法基坑
15
1
地铁工程主要施工内容有：车站、出入口、风亭、中间风井、轨 排井、区间隧道、联络通道、U型槽、路基等。
对于车站施工，主要有明挖法、盖挖法和暗挖法，根据结构施工顺 序的不同，又会分为顺作和逆作，目前国内车站施工一般都是明挖顺做 法。
对于区间隧道，主要有明挖法、矿山法浅埋暗挖及盾构法。目前国 内地铁区间隧道一般都是盾构法。
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14
盾构始发精井选明课挖件p顺pt 作法基坑
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地下铁道-地铁教程ppt第6讲
①衬砌的基本结构类型——复合式衬砌 由初期支护、防水隔离层和二次衬砌所组成。
②衬砌结构的变化方案 单层的喷锚支护 单层整体现浇混凝土衬砌或装配式衬砌 矿山法可用来修建折返段等特殊地段的隧道。
3．盾构法修建的隧道衬砌结构
盾构法修建的隧道衬砌有预制装配式衬砌、双 层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌三大类。 ⑴预制装配式衬砌 预制装配式衬砌是用工厂预制的构件(称为管 片)，在盾构尾部拼装而成的。 按管片按材料可分为: • 钢筋混凝土管片：耐久性和耐压性都比较好， 刚度大 ，防水性能有保证；其缺点是重量大， 抗拉强度较低，在脱模、运输、拼装过程中， 容易将其角部碰坏。
每节沉管的长度依据所在水域的地形、地质、 航运、航道、施工方法等方面的要求确定，一 般为60~140m，多数在100m左右，最长的已达 到268m。 断面尺寸根据使用要求、与其它交通结构合建 要求、埋深、地质条件、施工方法等确定。 管段结构构造除受力要求外，还应考虑管段浮 运、沉放、波浪力、基础形式及地基性质的影 响。 ⑵顶进法施工的区间隧道结构
4000
550 300 300 4400
300
400
4000
300
2200
400
550 450 4100
特点：整体性好，防水性能好，但施工工序较 多，速度较慢。 ②预制装配式衬砌
4000
250 250
4400
2Hale Waihona Puke 0500300 4000 550 300
150
2200
4100
特点：整体性较差，对于有特殊要求(如防护、 抗震)的地段要慎重选用。
(2)双层衬砌 为防止隧道渗水和衬砌腐蚀，修正隧道施工误 差，减少噪音和振动以及作为内部装饰，可以 在装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢 筋混凝土内衬。 (3)挤压混凝土整体式衬砌 挤压混凝土衬砌(Extrude Concrete Lining，简称 ECL)就是随着盾构向前推进，用一套衬砌施工 设备在盾尾同步灌注的混凝土或钢筋混凝土整 体式衬砌。
城市轨道交通建设地下车站区间隧道PPT课件
车 站 明 挖 法
明挖法施工步骤示意图
三、土建工程主要施工方法介绍
❖（1） 地下车站明挖法关键所在：
– 车站基坑围护结构的选取：
• 一般有人工挖孔桩、钻孔灌注桩、连续墙、SMW桩、钢板桩、土钉墙、放坡等。 – 车站基坑围护结构支撑体系：
• 基坑内支撑一般采用组合钢支撑、锚杆、土钉等
– 主要控制条件：
主要用于地基 加固和止水帷幕
旋喷加固
主要用于地层 加固和止水
小导管注浆加固
主要用于地层 加固和止水 （WSS注浆）
北京机场线下穿机场高速公路隧道 （采用WSS注浆止水加固）
全断面深孔注浆加固
插板法
主要用于饱和 砂层加固和止水
冻结法
饱和粉细砂层 水平冻结管布设
冻结后的 粉砂地层
北京地铁复八线冻结法施工
分别于93年、97年、99年建成通车。
•
这个阶段为我国城市轨道交通建设打下了坚实的基础，积累了丰富
的经验，并锻炼了一批地铁建设管理、设计、施工及设备生产的技术人员与
队伍，同时也有太多的教训。
二、我国城市轨道交通现状与展望
• 1. 我国地铁建设历史回顾与现状
•
（3）第三阶段：是90年代末本世纪初，国家在政策上大力支持
上部车站施工
下部车辆通行
高架站施工
下部车辆通行
桥梁悬浇施工
高架桥施工
北京机场线采用整体运架的施工方法
四、城市轨道交通工程 ——建设管理模式
四、城市轨道交通建设管理模式
• 1、资金来源：
• 目前城市轨道交通建设资金来源主要为： • （1）国家财政投资 • （2）地方政府投资 • （3）地方专项税收 • （4）企业投资 • （5）银行贷款：国内银行和国际银行贷款
北京地铁矿山法区间隧道结构设计方法研究石家庄铁道大学
(2)地质资料的数据库
采用VFP建立地铁四、五和十号线地质资料数 据库，建库中统一地层编号，统一后的地层编号如 表1-4所示 。
各录入界面录入的数据，由数据库读入统一、 库容量达3万余条 。
层号
①
②
②3 ②4 ②5 ③
③2 ③3 ③4 ③5 ④
④1 ④3 ④4 ④5 ⑤
⑤1 ⑤2 ⑤3 ⑤4 ⑥
(5)地层竖向荷载计算表达式推导与建议
a.深浅埋分界取为(1~2)D(D为隧道跨度)是否合适？ 这个范围值该如何选取？
b.取2D或2h为深浅埋分界，浅埋时用全土柱荷载， 深埋时用泰沙基理论或普氏理论，必然出现分界处 呈锯齿形，压力陡降，让设计者很难处理，深度稍 微变大，竖向地层压力反而降低，地层的挟制作用 本来应是逐渐加大的，将渐变采用突变来处理并不 合理，如何解决？
c.不论埋深情况均采用γH全土柱公式，则地层压
力明显偏大，必将带来不经济的设计；采用泰沙基 公式时，深埋结果是否会得出不安全的设计？此问 题值得重视。
通过对北京地铁四号线、五号线和十号线的结构 设计资料分析与整理，设计中大多遵循2倍洞室跨 度为深浅埋分界，低于2倍洞室跨度时采用全土柱 荷载，高于2倍洞室跨度时采用泰沙基公式，这样 上述问题就不可避免。
(3)地层物性指标统计分析
在VFP北京地铁地质资料数据库的基础上，按 地层编号提取各主要物性、地下水位、埋深等数据 表，按统计学的原理进行统计分析，并给出具体统 计特征，为后续研究工作奠定基础。完成了：
①地层分层厚度统计特征 ②地层天然密度统计特征 ③内聚力统计特征
④内摩擦角统计特征 ⑤压缩模量统计特征
(a)用比尔鲍曼公式，但H增加到σv趋于常数时即 为深埋，不必分界。粘性土，c、φ都计；砂土只 计φ ，不计c。
地铁矿山法
四、工程实例
• 超前支护 • 超前支护采用 Φ42mm，壁厚 3.25mm热轧钢管， 长度为2.0m，搭设 范围为拱部120°范围， 环向间距为0.3m， 外倾角15～20°，每 品格栅打设一环超前 小导管，对于超前注 浆采用改性水玻璃。
PPT文档演模板
地铁矿山法
四、工程实例
• 初期支护 • 格栅钢架由四根HRB400型号的Φ22主筋、HRB400型号的Ф14箍筋，以及HPB300 型号的Φ8封闭箍筋、Q235型号的连接板焊接而成，连接钢板上预留Φ23.5螺栓连接孔。 一榀格栅分成若干个单元组成，各单元间采用M22螺栓连接。钢筋网片采用HPB300型号 Ф6.5钢筋制作而成，网格间距为150×150mm，钢筋采用点焊连接。
PPT文档演模板
•区间下穿德茂桥
•区间下穿德茂庄天桥
地铁矿山法
四、工程实例
• 主要劳动力
序号
工种
1
开挖工
2
钢筋工
3
架子工
4
喷射砼工
5
信号工
6
抓斗司机
7
农用车司机
8
砼工
9
普工
合计
人数 64 15 15 4 2 2 8 10 10 134
主要工作 每个作业面8人两班倒制，负责隧道开挖及支护 负责初支格栅钢架加工，二衬钢筋制安 二衬施工支架模板安装 负责初支喷射砼施工
•开挖
•人工 •机械 •爆破
•初期支护
•锚杆 •格栅 •喷砼
•防水
•防水板 •止水带 •注 浆
•二次衬砌 • 完成
•钢 筋 •混凝土
PPT文档演模板
地铁矿山法
四、浅埋暗挖法的设计原 则
设计原理：新奥法理论为指导，支护刚度与变形控制。 支护刚度越大、越早，变形越小。 设计思路：18字方针“管超前、严注浆、短进尺、强
区间隧道施工方法ppt课件
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管片
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管片运输
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管片运输
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管片运输
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管片拼装
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ห้องสมุดไป่ตู้
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管片拼装
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盾构到达竖井
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TBM
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TBM发展历史简介
隧道掘进机(Tunnel Boring Machine )是一种用机械破碎岩石、出碴与支护 实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来的。
微型TBM：Φ0.25~3.00m
中型TBM： Φ3.0~8.0m
巨型TBM： 大于Φ8.0m
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Single Shield TBM
①护盾；②液压推进油缸；③管片；④刀盘；⑤装渣斗；⑥皮带输送机
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Double Shield TBM
①可伸缩护盾；②刀盘；③活动支撑鞋；④辅助推进油缸；⑤管片
4.盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土（泥）和 安装衬砌管片；
5.及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置；
6.盾构进入到达竖井并被拆除，如施工需要，也可穿越竖井再向前推
进。
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工作示意图
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竖井施工
竖井施工
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盾构机安装
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主要是通过水平推进油缸使刀盘上的滚刀强行压入岩体，并在刀 盘旋转推进过程中联合挤压与剪切作用破碎岩体。 滚刀类型：圆盘型、楔齿形、球齿型 2.切削式 主要利用岩石抗弯、抗剪强度低(仅为抗压强度的5~10%)的特点 靠铣削(即剪切)与弯断破碎岩体。 在两种破岩方式总的破岩体积中，大部分并不是由刀具直接切割 下来的，而是由后进刀具剪切破碎的，先形成破碎沟或切削槽是 先决条件
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(4)不同压力理论地层分层和加权计算对比与分析
根据北京地铁的断面情况，采用不同压力理论， 按照覆土深度内各地层物理力学指标加权平均以及 各地层分段计算，由计算结果可知，在北京地铁矿 山法区间隧道埋深和地层实际条件下，不同的土层 压力理论结果相差明显，并随埋深的增大，其差异 更加显著。以全土柱压力最大，泰沙基压力最小， 比尔鲍曼和谢家烋理论结果居中。分层地层的计算， 对物性指标加权平均的单一地层计算时，比尔鲍曼 和泰沙基理论与实际分层计算差异显著，而对全土 柱和谢家烋理论差异较小。
从图及设计实践中存在以下一些问题 ：
a.深浅埋分界取为(1~2)D(D为隧道跨度)是否合适？ 这个范围值该如何选取？
b.取2D或2h为深浅埋分界，浅埋时用全土柱荷载， 深埋时用泰沙基理论或普氏理论，必然出现分界处 呈锯齿形，压力陡降，让设计者很难处理，深度稍 微变大，竖向地层压力反而降低，地层的挟制作用 本来应是逐渐加大的，将渐变采用突变来处理并不 合理，如何解决？
地铁矿山法区间隧道结构设计方法研究
汇报内容
1.合同规定的主要研究内容 2.区间隧道地层物理力学参数统计分析 3.区间隧道覆土压力荷载的确定 4.矿山法区间隧道支护强度设计方法 5.矿山法区间隧道支护刚度计算方法 6.矿山法区间隧道衬砌结构设计计算方法 7.区间隧道结构温度应力伸缩缝计算分析 8.矿山法区间隧道施工阶段设计方法 9.主要研究成果及结论
(3)地层物性指标统计分析
在VFP北京地铁地质资料数据库的基础上，按 地层编号提取各主要物性、地下水位、埋深等数据 表，按统计学的原理进行统计分析，并给出具体统 计特征，为后续研究工作奠定基础。完成了：
①地层分层厚度统计特征 ②地层天然密度统计特征 ③内聚力统计特征
④内摩擦角统计特征 ⑤压缩模量统计特征
1.合同规定的主要研究内容
(1)北京地铁矿山法区间隧道不同条件下合 理设计模式研究；
(2)北京地铁矿山法区间隧道结构可靠度设 计研究；
(3)北京地铁矿山法区间隧道施工阶段设计 方法研究 。
2.区间隧道地层物理力学参数统计分析
(1)区间隧道地层资料工程名称
北京地铁四号线、五号线和十号线共有车站 71座、区间68座，收集到的地质资料车站37座，区 间工程36座，共73座，占总工程数的52.5％。结构 资料仅收集了部分矿山法区间隧道初步设计的纵横 断面图，共25座占区间总数的36.8％。
(2)地质资料的数据库
采用VFP建立地铁四、五和十号线地质资料数 据库，建库中统一地层编号，统一后的地层编号如 表1-4所示 。
各录入界面录入的数据，由数据库读入统一、 库容量达3万余条 。
层号
③3 ③4 ③5 ④
④1 ④3 ④4 ④5 ⑤
⑤1 ⑤2 ⑤3 ⑤4 ⑥
c.不论埋深情况均采用γH全土柱公式，则地层压
力明显偏大，必将带来不经济的设计；采用泰沙基 公式时，深埋结果是否会得出不安全的设计？此问 题值得重视。
通过对北京地铁四号线、五号线和十号线的结构 设计资料分析与整理，设计中大多遵循2倍洞室跨 度为深浅埋分界，低于2倍洞室跨度时采用全土柱 荷载，高于2倍洞室跨度时采用泰沙基公式，这样 上述问题就不可避免。
c.比尔鲍曼和泰沙基理论的有关规定
(a)用比尔鲍曼公式，但H增加到σv趋于常数时即 为深埋，不必分界。粘性土，c、φ都计；砂土只 计φ ，不计c。
(b)用泰沙基公式，H≥5B，σv ＝常数 。
③目前的习惯 a.埋深较浅时地层荷载按全土柱。 b.埋深较大时按泰沙基公式进行修正折减； c.埋深多大开始修正折减由各人经验，并不统一。
⑥1 ⑥2 ⑥3 ⑦
⑦1 ⑦2
表 1-4 统一的地层编号与地层名称
岩层名称
层号
填土
⑦3
粉土、粘土、粉质粘土
⑦4
粉细砂
⑦5
中粗砂
⑧
卵石圆砾
⑧1
粉土、粉质粘土
⑧2
粘土
⑧3
粉细砂
⑨
中粗砂
⑨1
圆砾
⑨2
粘土、粉质粘土
⑨3
粉土
⑨4
粉细砂
⑩
中粗砂
⑩1
圆砾
⑩2
卵石、圆砾
⑩3
中粗砂
⑩4
粉细砂
⑾
粉土
⑾1
粉质粘土
⑾2
粘土、粉质粘土
⑥泊松比统计特征
⑦基床系数统计特征
⑧隧道覆土埋深统计特征(平均覆土深度为 12.75m，最大19.31m，最小4.6m)
３.区间隧道覆土压力荷载的确定
(1)地铁设计规范关于地层荷载的规定及存 在的问题
① 地铁设计规范关于地层荷载的规定
地铁设计规范中解释：一般情况，石质隧道， 可根据围岩分级，依工程类比确定围岩压力；填土 隧道及浅埋暗挖隧道一般按计算截面以上全部土柱 重量考虑；深埋暗挖隧道按泰沙基公式、普氏公式 或其它经验公式计算 。
⑾3
粉土
⑾4
粉细砂
⑿
细中砂
⑿1
卵石、圆砾
⑿2
粉细砂
⑿3
细中砂
岩层名称 中粗砂 粉土 粘土、粉质粘土 粉土、粉质粘土 粉质粘土 细中砂 中粗砂 卵石、圆砾 粉细砂 中粗砂 粉质粘土 粉土 粘土、粉质粘土 粉土 中等风化砾岩 强风化砾岩 粉细砂 粉质粘土 粉细砂 中粗砂 粉土 卵石圆砾 粉质粘土 粘土 粉土 细中砂
④压力理论地层压力的比较及存在问题
以北京地铁十号线矿山法区间标准段隧道断面
(6.0m×6.33m，宽×高)为例，采用各种不同公式
计算竖向地层压力，得出地层压力值随埋深的关系，
如图所示 。
竖向荷载
全土柱理论 泰沙基理论 比尔鲍曼理论 谢家修理论 铁路隧规 普氏
2D(12m)
2hs
埋深h
图 不同压力理论地层压力与埋深的关系
土 压
度 土 压 力 计 算 结 果 如 图 2-
1。
谢家烋公式 全土柱
规范深埋公式
h0
2.5h0
图2-1 铁路隧道围岩压力
埋深
b.日本的有关规定
(a)如果覆土厚比隧道外径小(H＜D)，用全土柱 压力。
(b)在粘性土中全土柱作垂直压力 。 (c)在砂土和硬粘土中，若覆土厚度比外径大许多
倍(H>>D)，取“松弛土压”，按泰沙基公式计算 。
② 深浅埋分界及土压力的有关规定
a.我国隧道有关规定
地下铁道设计规范没有深浅埋分界的具体规定。 铁路隧道设计规范以统计隧道坍落拱高度为基础，
埋 深 H≤h0 时 用 全 土 柱 ，
埋 深 h0＜H≤(2~2.5)h0时 用 谢家烋公式，埋深H＞
竖 直
(2~2.5)h0 时 用 γh0 ， 不 同 深