地下工程的基础技术PPT演示课件
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– 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。 • 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。
4
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
5
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）；
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。
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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。
26
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。
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
1
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
2
四、矿山法 全断面开挖法
3
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)
初期支护一般又包括：
• 喷射混凝土 • 钢筋网 • 锚杆 • 格栅 （钢拱架 ）
9
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
10
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
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4、矿山法 中的支护结构
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)；
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
19
① 整体式混凝土衬砌
24
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。
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：
– 顶部拱圈； – 两侧曲边墙; – 底部仰拱(或铺底);
20
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
21
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. 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；
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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
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4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的锚杆
12
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的喷射混凝
土
13
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的钢拱架
14
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中的 格栅
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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 ……
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4、矿山法 中的支护结构
施工中的二次 衬砌
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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， 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
百度文库
曲墙式
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① 整体式混凝土衬砌
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（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。 – （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； – (6）从综合效益观点出发，是比较经济的一种方法。
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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。
– 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。 • 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。
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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
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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）；
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。
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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。
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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。
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
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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
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四、矿山法 全断面开挖法
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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)
初期支护一般又包括：
• 喷射混凝土 • 钢筋网 • 锚杆 • 格栅 （钢拱架 ）
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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
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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
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4、矿山法 中的支护结构
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)；
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
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① 整体式混凝土衬砌
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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。
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：
– 顶部拱圈； – 两侧曲边墙; – 底部仰拱(或铺底);
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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
21
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. 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；
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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
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4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的锚杆
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4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的喷射混凝
土
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4、矿山法 中的支护结构
现实工程中 的钢拱架
14
4、矿山法 中的支护结构
现实工程中的 格栅
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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 ……
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4、矿山法 中的支护结构
施工中的二次 衬砌
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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， 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
百度文库
曲墙式
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① 整体式混凝土衬砌
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（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。 – （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； – (6）从综合效益观点出发，是比较经济的一种方法。
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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。