大断面隧道

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预衬砌工法的机械
预衬砌工法采 用的机械，有2 大类：
1、排钻。示于 下图。用其钻 设槽形孔，中 央的钻用于压 注砂浆或混凝 土，形成拱形 混凝土壳体。
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2、装备有切槽钻头的专用机械，用于钻孔，同 时充填混凝土。其机械概况示于下图。
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五、对衬砌混凝土的耐久性，如抵抗列车风压的疲 劳特性；如何保证初期支护的喷混凝土的耐久性?， 以及大断面衬砌结构的抗开裂特性等，都提出来 了明确的要求；
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大断面意味着什么？
在同样围岩条件下，随着开挖断面积的增加，意味着： 1、掌子面的稳定性的降低； 2、施工难度、特别是施工安全管理的难度增大； 3、施工风险的发生概率加大； 4、结构物质量要求的提高。
· 对周边环境的影响－缓冲结构的设置。三个方 面的问题。
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二、考虑列车高速运营的特点，隧道的净空 有效断面积增大，例如在350km/h速度的条 件下,Ⅴ级围岩隧道的开挖断面积可达170m2， 属于超大断面隧道的范畴，与三车道公路 隧道的开挖断面积相当，给设计、施工提 出来许多新课题；
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大断面隧道施工的基本问题
安全：安全为主线，技术和管理为后盾，实现安全生产 技术：以技术确保掌子面稳定和施工质量 管理：以风险观点实现精细的工程管理
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结合具体情况，主要谈三个问题： 1、初期支护； 2、初期支护的喷混凝土； 3、隧道防水板的铺设工艺。
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预衬砌
其标准参数如下。 超前支护厚度：１７０ｍｍ 设置范围：１２０º（１１５º～１２５º） 设置角度：７º（５º～１０º） 纵断方向钻孔长度：４.０ｍ 纵断方向充填长度：３.５ｍ 搭接长度：０.５ｍ
超前残余长度：１.０ｍ（１.０～２.０ｍ）．
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长钢管注浆方式
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标准断面如下： 钢管直径：１１４３ｍｍ 设置范围：１２０º（５０～１８０º） 设置角度：５º（４～３０º） 纵断方向钻孔长度：１２.５ｍ（４～４０ｍ） 纵断方向注浆长度：１２５ｍ（４～４０m） 搭接长度：３.５ｍ 超前残余长度：３.５ｍ（１.０～７.５ｍ）
从技术角度出发，预防和减少上述风险发生的主要方 法也是多种多样的。

·超前支护；
·扩大拱脚、设置拱脚锚杆或锚管；
·正面喷射混凝土和锚杆；
·底脚锚杆或锚管等。
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例如意大利在修建高速铁路隧道中，曾采用以下稳定 掌子面的方法。
这些方法都是为了确保掌子面稳定，减少施工风险而 形成的。
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三、由于开挖断面积的增大，施工难度也急剧增加， 特别是对一般地质条件下的初期支护技术和不良地 质条件下的超前支护技术，提出来很高的要求；
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四、列车高速运行的作用，对洞内轨道（包括基底 结构，如仰拱或铺底、混凝土填充层等）的影响 增大，不仅需要加强基底结构，对衬砌结构也具 有一定的影响，不容忽视。
二、客运专线的隧道特点
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首先，如何认识客运专线中隧道工程与一般线路 中隧道工程有何不同。
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一、列车运行的高速度，引起的列车——空气动力 学问题突出，不容忽视；
这包括：
· 隧道净空有效断面积的确定－舒适性； · 列车运行产生的空气压对结构物的影响－耐久 性；
适用范围：
1、需要提高掌子面稳定性的土砂围岩； 2、以控制地表下沉和相邻结构物的影响为主要目 的的场合；如浅埋地点、接近重要结构物施工的场 合等
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模式化的超前支护
日本在新版“城市矿山法隧道技术标准” （2004年）中，把超前支护类型、参数及适用条 件做了具体的规定。
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超前支护
工程实践证实，在地质不良的地段，发展各种稳 定掌子面的辅助工法并使之模式化是极为重要的。 日本、意大利在这方面都做了极有成效的工作。
定义：以稳定掌子面和地层下沉为目的的拱形薄壳结 构体。即：不仅沿隧道纵向具有梁结构的作用，在 横断方向还具有拱形结构支护效果的支护。
设置间距：４５０ｍｍ（２００～１０００ｍｍ）
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除预衬砌方式外，其它两种方式，我们也是
经常采用的。也取得不少的经验，因此，当务之 急是如何提高超前支护技术的水平，一个重要措 施就是首先要建立模式化的、标准的超前支护工 法体系，在此基础上，根据我们的实践确立各种 超前支护的类型、设计参数及使用机械的配套。
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一、掌子面稳定性
在大断面条件下，如何控制掌子面的稳定性，减少和 预防掌子面出现坍塌的风险，是极为重要的。特别是在 通过各种不良地质地段时。
从风险的角度看，掌子面失稳有多种方式：

·掌子面挤出；

·掌子面拱部坍塌；

·上半断面拱脚下沉；

·底部鼓起等。
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水平喷射注浆方式
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其标准断面如下： 喷射改良体直径：６００ｍｍ 设置范围：１２０º（１２０º～１８０º） 设置角度：５º（５～１０º） 纵断方向钻孔长度：１３.０ｍ（９～４８ｍ） 纵断方向改良长度：１０ｍ 搭接长度：１.０ｍ 超前残余长度：４.０ｍ（３.０～４.０ｍ） 设置间距：６００ｍｍ（４００～１６００ｍｍ）
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超前支护由于构筑方法的不同，有的是以横向刚性大的拱形构造为主，有的 是以纵向连续性强的梁构造为主，也有具有两者功能的。其分类列于下表。
超前支护方法分类
超前支护的分类 混凝土拱壳方式
预计的功能 隧道横向刚性大（拱结构）
水平喷射注浆方式 长钢管注浆方式
隧道纵向刚性大（梁结构）