第四章地下工程的基础技术3PPT课件
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支护体系的组成： 坑道支护体系是由围岩和支护结构两部
分组成的，在通常情况下，围岩是主要的承载 单元，而支护结构是辅助性的。
支护结构的作用： • 保持坑道断面的使用净空； • 防止围岩质量的进一步恶化； • 承受可能出现的各种荷载； • 使坑道支护体系有足够的安全度等。
4、矿山法 中的支护结构
支护结构的基本类型：初期支护和永久支护 （二次衬砌）两大类。
– （1）适用于各种地质条件和地下水条件；
– （2）具有适合各种断面形式（单线、双线及多线、车站等） 和变化断面（过渡段、多断面等）的高度灵活性。
– （3）通过分部开挖和辅助工法，可以有效地控制地表下沉和 坍塌；
– （4）与盾构法比较，在较短的开挖地段使用，也很经济；
– （5）与明挖法比较，可以极大地减轻对地面交通和商业活动 的影响，避免大量的拆迁；
2、矿山法 中的开挖方法
断面分部开挖法：
1、单侧壁导坑法；2、双侧导坑法（眼睛法）；3、中隔壁 法；……
从每一步开挖断面是否临时闭合角度：CD法、CRD法
2、矿山法 中的开挖方法
选择开挖方法应考虑的因素
1. 施工设备和技术队伍：施工队伍技术力量 （设备、技术熟练程度等）；
2. 围岩条件：工程地质和水文地质条件（围 岩级别）；
3. 工程规模：隧道长度、断面尺寸； 4. 隧道埋深；浅埋，深埋 5. 工期要求； 6. 环境条件；
3、矿山法 中的作业内容
隧道施工：基本作业和辅助作业
基本作业：钻爆与开挖、运输与出渣，支 护和衬砌，路面铺设等
辅助作业：施工通风与除尘、施工供水与 排水、施工供电与照明、压缩空气的供 应
4、矿山法 中的支护结构
– 顶部拱圈； – 两侧曲边墙; – 底部仰拱(或铺底);
① 整体式混凝土衬砌其它型式
② 1）半衬砌 ③ 2）厚拱薄墙衬砌 ④ 3）离壁式衬砌
② 锚喷衬砌
• 特点：采用锚喷支护发挥围岩的自承能力，能较好适 应软弱和膨胀性地层中的隧道开挖，还可用于整治坍 方和隧道衬砌的裂损。
– ③复合式衬砌
• 特点：复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌， 它把衬砌分成两层或两层以上。
初期支护一般又包括：
• 喷射混凝土 • 钢筋网 • 锚杆 • 格栅 （钢拱架 ）
4、矿山法 中的支护结构
锚杆的作用：支撑围岩；加固围岩；“组合梁” 作用；“悬吊”作用
4、矿山法 中的支护结构
喷射混凝土的作用：支撑围岩；“卸载”作用；填平补 强围岩；覆盖围岩表面；阻止围岩松动；分配外力
4、矿山法 中的支护结构
2）当衬砌承受竖向荷载的同时，又承受较大的水平荷载：衬砌 结构的轴线上部宜采用圆弧形或平拱形；边墙可采用凸向外 方的圆弧形(即曲墙式)；若有底鼓压力，则结构底部还应有 凸向下方的仰拱。
直墙式
曲墙式
① 整体式混凝土衬砌
1）直墙式衬砌组成：
– 顶部拱圈； – 两侧竖直边墙； – 下部铺底（底板）；
2）曲墙式衬砌组成：
5、矿山法 施工的原则
1. 充分保护围岩； 2. 容许围岩有控制的变形； 3. 合理地决定支护结构类型、支护时间、以及
各种支护手段的相互配合、底部封闭时间、 掘进长度等； 4. 进行实地量测监控； 5. 建立一体化的施工管理系统； 6. 选择能及时施设和应变能力强的支护手段； 7. 应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法； 8. 隧道断面尽快闭合； 9. 二次衬砌应采用先墙后拱的施工顺序。
– (6）从综合效益观点出发，是比较经济的一种方法。
2、基本施工方法有： – 正台阶或上半断面法； – 导坑法，包括单导坑法和双导坑法；其中，双导坑法称为眼 镜法； – 中隔壁法，包括带仰拱的中隔壁法。
3、浅埋暗挖法的施工应贯彻原则：（18字方针） – 管超前——指采用超前导管注浆防护。实际上就是采用超前 支护的各种手段提高掌子面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；
④ 装配式衬砌
• 工艺：将衬砌分成若干块构件，在现场或工厂预制， 然后运到坑道内用机械将它们拼装成环。
• 特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善 劳动条件，节省劳力。
• 使用情况：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道 中采用。在铁路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的 机械化设备，施工工艺复杂，目前采用TBM施工的少 量隧道使用。
① 整体式混凝土衬砌
• 是指就地灌筑混凝土衬砌；也称模筑混凝土衬砌； • 其工艺流程为：立模一灌筑一养生一拆模。
• 特点：对地质条件的适应性较强，易于按需要成型Hale Waihona Puke Baidu 整体性好；抗渗性强，并适用于多种施工条件。在我 国铁路隧道工程中广泛采用。
直墙式
曲墙式
① 整体式混凝土衬砌
1）当主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时：结构轴线上部宜 拱形；边墙做成直线形(即直墙式)；
（二）、浅埋暗挖法
城市浅埋地下工程的特点主要
– 覆土薄、地质条件差（多数是未固结的土砂、粘性土、粉细 砂等）、自稳能力差、承载力小、变形快，特别是初期增长 快，稍有不慎极易产生坍塌或出现过大的下沉，而且在隧道 附近往往有重要的地面建筑物或地下管网，为施工提出了严 格的更高要求等。
1、浅埋暗挖法的特点。
现实工程中 的锚杆
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的喷射混凝
土
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的钢拱架
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中的 格栅
4、矿山法 中的支护结构
二次衬砌的基本类型
①混凝土整体式衬砌 ② 锚喷衬砌 ③复合式衬砌 ④装配式衬砌 ……
4、矿山法 中的支护结构
施工中的二次 衬砌
• 外衬（初期支护、一次衬砌）：锚喷支护，柔性支护， 作用是容许围岩产生有 限制的变形。
• 内衬（二次支护、二次衬砌）：一般待初期支护与围 岩变形基本稳定后再施作内衬，通常为就地灌筑混凝 土整体衬砌。
• 防水层：为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在 外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用防水卷材或 防水涂料。
四、矿山法
1、矿山法是暗挖法施工方式中的一种主要施工方法，在山岭隧 道施工中矿山法有时被成为钻爆法。
一般矿山法
矿山法
浅埋暗挖法
四、矿山法
一般矿山法
全断面开挖法 台阶开挖法
断面分部开挖法
四、矿山法 全断面开挖法
台阶法开挖法：
2、矿山法 中的开挖方法
1. 长台阶法(D>5L) 2. 短台阶法(5L>D>1L) 3. 超短台阶法(D<1L)
分组成的，在通常情况下，围岩是主要的承载 单元，而支护结构是辅助性的。
支护结构的作用： • 保持坑道断面的使用净空； • 防止围岩质量的进一步恶化； • 承受可能出现的各种荷载； • 使坑道支护体系有足够的安全度等。
4、矿山法 中的支护结构
支护结构的基本类型：初期支护和永久支护 （二次衬砌）两大类。
– （1）适用于各种地质条件和地下水条件；
– （2）具有适合各种断面形式（单线、双线及多线、车站等） 和变化断面（过渡段、多断面等）的高度灵活性。
– （3）通过分部开挖和辅助工法，可以有效地控制地表下沉和 坍塌；
– （4）与盾构法比较，在较短的开挖地段使用，也很经济；
– （5）与明挖法比较，可以极大地减轻对地面交通和商业活动 的影响，避免大量的拆迁；
2、矿山法 中的开挖方法
断面分部开挖法：
1、单侧壁导坑法；2、双侧导坑法（眼睛法）；3、中隔壁 法；……
从每一步开挖断面是否临时闭合角度：CD法、CRD法
2、矿山法 中的开挖方法
选择开挖方法应考虑的因素
1. 施工设备和技术队伍：施工队伍技术力量 （设备、技术熟练程度等）；
2. 围岩条件：工程地质和水文地质条件（围 岩级别）；
3. 工程规模：隧道长度、断面尺寸； 4. 隧道埋深；浅埋，深埋 5. 工期要求； 6. 环境条件；
3、矿山法 中的作业内容
隧道施工：基本作业和辅助作业
基本作业：钻爆与开挖、运输与出渣，支 护和衬砌，路面铺设等
辅助作业：施工通风与除尘、施工供水与 排水、施工供电与照明、压缩空气的供 应
4、矿山法 中的支护结构
– 顶部拱圈； – 两侧曲边墙; – 底部仰拱(或铺底);
① 整体式混凝土衬砌其它型式
② 1）半衬砌 ③ 2）厚拱薄墙衬砌 ④ 3）离壁式衬砌
② 锚喷衬砌
• 特点：采用锚喷支护发挥围岩的自承能力，能较好适 应软弱和膨胀性地层中的隧道开挖，还可用于整治坍 方和隧道衬砌的裂损。
– ③复合式衬砌
• 特点：复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌， 它把衬砌分成两层或两层以上。
初期支护一般又包括：
• 喷射混凝土 • 钢筋网 • 锚杆 • 格栅 （钢拱架 ）
4、矿山法 中的支护结构
锚杆的作用：支撑围岩；加固围岩；“组合梁” 作用；“悬吊”作用
4、矿山法 中的支护结构
喷射混凝土的作用：支撑围岩；“卸载”作用；填平补 强围岩；覆盖围岩表面；阻止围岩松动；分配外力
4、矿山法 中的支护结构
2）当衬砌承受竖向荷载的同时，又承受较大的水平荷载：衬砌 结构的轴线上部宜采用圆弧形或平拱形；边墙可采用凸向外 方的圆弧形(即曲墙式)；若有底鼓压力，则结构底部还应有 凸向下方的仰拱。
直墙式
曲墙式
① 整体式混凝土衬砌
1）直墙式衬砌组成：
– 顶部拱圈； – 两侧竖直边墙； – 下部铺底（底板）；
2）曲墙式衬砌组成：
5、矿山法 施工的原则
1. 充分保护围岩； 2. 容许围岩有控制的变形； 3. 合理地决定支护结构类型、支护时间、以及
各种支护手段的相互配合、底部封闭时间、 掘进长度等； 4. 进行实地量测监控； 5. 建立一体化的施工管理系统； 6. 选择能及时施设和应变能力强的支护手段； 7. 应尽量采用全断面或大断面分部的开挖方法； 8. 隧道断面尽快闭合； 9. 二次衬砌应采用先墙后拱的施工顺序。
– (6）从综合效益观点出发，是比较经济的一种方法。
2、基本施工方法有： – 正台阶或上半断面法； – 导坑法，包括单导坑法和双导坑法；其中，双导坑法称为眼 镜法； – 中隔壁法，包括带仰拱的中隔壁法。
3、浅埋暗挖法的施工应贯彻原则：（18字方针） – 管超前——指采用超前导管注浆防护。实际上就是采用超前 支护的各种手段提高掌子面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；
④ 装配式衬砌
• 工艺：将衬砌分成若干块构件，在现场或工厂预制， 然后运到坑道内用机械将它们拼装成环。
• 特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善 劳动条件，节省劳力。
• 使用情况：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道 中采用。在铁路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的 机械化设备，施工工艺复杂，目前采用TBM施工的少 量隧道使用。
① 整体式混凝土衬砌
• 是指就地灌筑混凝土衬砌；也称模筑混凝土衬砌； • 其工艺流程为：立模一灌筑一养生一拆模。
• 特点：对地质条件的适应性较强，易于按需要成型Hale Waihona Puke Baidu 整体性好；抗渗性强，并适用于多种施工条件。在我 国铁路隧道工程中广泛采用。
直墙式
曲墙式
① 整体式混凝土衬砌
1）当主要承受竖向荷载和不大的水平荷载时：结构轴线上部宜 拱形；边墙做成直线形(即直墙式)；
（二）、浅埋暗挖法
城市浅埋地下工程的特点主要
– 覆土薄、地质条件差（多数是未固结的土砂、粘性土、粉细 砂等）、自稳能力差、承载力小、变形快，特别是初期增长 快，稍有不慎极易产生坍塌或出现过大的下沉，而且在隧道 附近往往有重要的地面建筑物或地下管网，为施工提出了严 格的更高要求等。
1、浅埋暗挖法的特点。
现实工程中 的锚杆
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的喷射混凝
土
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的钢拱架
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中的 格栅
4、矿山法 中的支护结构
二次衬砌的基本类型
①混凝土整体式衬砌 ② 锚喷衬砌 ③复合式衬砌 ④装配式衬砌 ……
4、矿山法 中的支护结构
施工中的二次 衬砌
• 外衬（初期支护、一次衬砌）：锚喷支护，柔性支护， 作用是容许围岩产生有 限制的变形。
• 内衬（二次支护、二次衬砌）：一般待初期支护与围 岩变形基本稳定后再施作内衬，通常为就地灌筑混凝 土整体衬砌。
• 防水层：为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在 外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用防水卷材或 防水涂料。
四、矿山法
1、矿山法是暗挖法施工方式中的一种主要施工方法，在山岭隧 道施工中矿山法有时被成为钻爆法。
一般矿山法
矿山法
浅埋暗挖法
四、矿山法
一般矿山法
全断面开挖法 台阶开挖法
断面分部开挖法
四、矿山法 全断面开挖法
台阶法开挖法：
2、矿山法 中的开挖方法
1. 长台阶法(D>5L) 2. 短台阶法(5L>D>1L) 3. 超短台阶法(D<1L)