一级建造师市政实务1K413040喷锚暗挖(矿山)法施工重点记忆内容

2月27日 · 2016年

1K413040 喷锚暗挖(矿山)法施工

1K413041 喷锚暗挖法的掘进方式选择

一、浅埋暗挖法与掘进方式

(一)全断面开挖法

1、全断面开挖法适用于土质稳定、断面较小的隧道施工,适宜人工开挖或小型机械作业。

(二)台阶开挖法

1、台阶开挖法适用于土质较好的隧道施工,软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。

3、台阶开挖法的优点是具有足够的作业空间和较快的施工速度,灵活多变,适用性强。

4、台阶开挖法注意事项

(1)台阶数不宜过多,台阶长度要适当,对城市第四纪地层,台阶长度一般以控制在1D内(D一般指隧道跨度)为宜。

(三)环形开挖预留核心土法

1、环形开挖预留核心土法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工。

2、一般情况下,将断面分成环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。根据断面的大小,环形拱部又可分成几块交替开挖。环形开挖进尺为0.5~1m,不宜过长。台阶长度一般以控制在1D内为宜。

4、方法的主要优点

(1)因为开挖过程中上部留有核心土支承着开挖面,能迅速及时地建造拱部初次支护,所以开挖工作面稳定性好

5、注意事项

(1)虽然核心土增强了开挖面的稳定,但开挖中围岩要经受多次扰动,而且断面分块多,支护结构形成全断面封闭的时间长,这些都有可能使围岩变形增大。因此,常要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。

(四)单侧壁导坑法

1、单侧壁导坑法适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中隧道施工。

3、一般情况下侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽,高度以到起拱线为宜。

(五)双侧壁导坑法

1、双侧壁导坑法又称眼镜工法。当隧道跨度很大,地表沉陷要求严格,围岩条件特别差,单侧壁导坑法难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法。

4、优缺点:

(1)双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多,扰动大,初次支护全断面闭合的时间长,但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的,所以在施工中间变形几乎不发展。

(2)双侧壁导坑法施工较为安全,但速度较慢,成本较高。

(六)中隔壁法和交叉中隔壁法

1、中隔壁法也称CD工法,主要适用于地层较差和不稳定岩体、且地面沉降要求严格的地下工程施工。

2、当CD工法不能满足要求时,可在CD工法基础上加设临时仰拱,即所谓的交叉中隔壁法(CRD工法)。

(七)中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法

当地层条件差、断面特大时,一般设计成多跨结构,跨与跨之间有梁、柱连接,一般采用中洞法、侧洞法、柱洞法及洞桩法等施工,其核心思想是变大断面为中小断面,提高施工安全度。

1、中洞法特点:初期支护自上而下,每一步封闭成环,环环相扣,二次衬砌自下而上施工,施工质量容易得到保证。

2、侧洞法特点:两侧洞施工时,中洞上方土体经受多次扰动,形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形或楔形土体,该土体直接压在中洞上,中洞施工若不够谨慎就可能发生坍塌。

3、柱洞法施工的关键是如何确保两侧开挖后初期支护同步作用在顶纵梁上,而且柱子作用水平力要同时加上且保持相等。

4、洞桩法特点:实际上就是将盖挖法施工的挖孔桩梁柱等转入地下进行。

三、掘进(开挖)方式及其选择条件

见表1K413041:

喷锚暗挖(矿山)法开挖方式与选择条件              表1K413041

施工方法 示意图 选择条件比较
结构与适用地层   沉降     工期   防水   初期支护拆除量     造价  
全断面法 土质稳定、断面较小,跨度≤8m 一般 最短
正台阶法 土质较好、软弱围岩、第四纪沉积地层,跨度≤10m 一般
环形开挖预留核心土法 土质一般、易坍塌软弱围岩、断面较大,跨度≤12m 一般
单侧壁导坑法 断面跨度大、地表沉陷难于控制的软弱松散围岩,跨度≤14m 较大 较短
双侧壁导坑法 跨度大、沉陷要求严、围岩条件特别差、单侧导坑难控制,小跨度,连续使用可大跨度 较大 效果差
中隔壁法 跨度大、地层较差、不稳定岩体、地面沉降要求严、跨度≤18m 较大 较短 偏高
交叉中隔壁法 条件同上,跨度≤20m 较小
中洞法 跨度特大、地层条件差,小跨度,连续使用可扩大跨度 效果差 较高
侧洞法 条件同上,小跨度,连续使用可扩大跨度 效果差
柱洞法 条件同上 效果差
洞桩法 条件同上 较大 效果差 较大

1K413042 喷锚加固支护施工技术

一、喷锚暗挖与初期支护

(一)喷锚暗挖与支护加固

1、浅埋暗挖法施工地下结构需采用喷锚初期支护,主要包括钢筋网喷射混凝土、锚杆–钢筋网喷射混凝土、钢拱架–钢筋网喷射混凝土等支护结构形式;可根据围岩的稳定状况,采用一种或几种结构组合。

(二)支护与加固技术措施

1、暗挖隧道内常用的技术措施

(1)超前锚杆或超前小导管支护;

(2)小导管周边注浆或围岩深孔注浆;

(3)设置临时仰拱。

2、暗挖隧道外常用的技术措施

(1)管棚超前支护;

(2)地表锚杆或地表注浆加固;

(3)冻结法固结地层;

(4)降低地下水位法。

二、暗挖隧道内加固支护技术

(一)主要材料

1、喷射混凝土应采用早强混凝土,其强度必须符合设计要求。严禁选用具有碱活性集料。可根据工程需要掺用外加剂,速凝剂应根据水泥品种、水胶比等,通过不同掺量的混凝土试验选择最佳掺量,使用前应做凝结时间试验,要求初凝时间不应大于5min,终凝时间不应大于10min。

(二)喷射混凝土前准备工作

2、应根据工程地质及水文地质、喷射量等条件选择喷射方式,宜采用分层喷湿方式;分层喷射厚度宜为50~100mm

(三)喷射混凝土

1、喷射混凝土应紧跟开挖工作面,应分段、分片、分层,由下而上顺序进行。

2、钢拱架应与喷射混凝土形成一体,钢拱架与围岩间的间隙必须用喷射混凝土充填密实,钢拱架应全部被喷射混凝土覆盖,保护层厚度≥40mm。

(五)隧道内锚杆注浆加固,锚杆施工应保证孔位的精度在允许偏差范围内,钻孔不宜平行于岩层层面,宜沿隧道周边径向钻孔。锚杆必须安装垫板,垫板应与喷混凝土面密贴。钻孔安设锚杆前应先进行喷射混凝土施工,孔位、孔径、孔深要符合设计要求,锚杆漏出岩面长不大于喷射混凝土的厚度,锚杆施工应符合质量要求。

三、暗挖隧道外的超前加固技术

(一)降低地下水位法

1、含水的松散破碎地层宜采用降低地下水位法,不宜采用集中宣泄排水的方法。

2、在城市地下工程中采用降低地下水位法时,最重要的决策因素是确保降水引起的沉降不会对既有构筑物或拟建构筑物的结构安全构成危害。

4、当采用降水方案不能满足要求时,应在开挖前进行帷幕预注浆,加固地层等堵水处理。

(二)地表锚杆(管)

1、地表锚杆(管)是一种地表预加固地层的措施,适用于浅埋暗挖、进出工作井地段和岩体松软破碎地段。

2、地面锚杆(管)按矩形或梅花形布置,先钻孔→吹净钻孔→用灌浆管灌浆→垂直插入锚杆杆体→孔口将杆体固定。

3、锚杆类型应根据地质条件、使用要求及锚固特性进行选择,可选用中空注浆锚杆、树脂锚杆、自钻式锚杆、砂浆锚杆和摩擦型锚杆。

(三)冻结法固结地层

1、冻结法是利用人工制冷技术,用于富水软弱地层的暗挖施工固结地层。通常,当土体的含水量大于2.5%、地下水含盐量不大于3%、地下水流速不大于40m/d时,均可使用常规冻结法,当土层含水量大于10%和地下水流速不大于7~9m/d时,冻土扩展速度和冻结体形成的效果最佳。

4、冻结法主要优缺点

(1)主要优点:冻结加固的地层强度高;地下水封闭效果好;地层整体固结性好;对工程环境污染小。

(2)主要缺点:成本较高;有一定的技术难度。

1K413043 衬砌及防水施工要求

一、防水结构施工原则

(一)相关规范规定

1、《地下工程防水技术规范》GB50108-2008规定:地下工程防水的设计和施工应遵循“防、排、截、堵相结合,刚柔相济,因地制宜,综合治理”的原则。

2、《地铁设计规范》GB50157-2013规定:隧道工程的防水设计,应根据工程地质、水文地质、地震烈度、结构特点、施工方法和使用要求等因素进行,并应遵循“以防为主,刚柔结合,多道防线,因地制宜,综合治理”的原则,采取与其相适应的防水措施。

(二)复合式衬砌与防水体系

1、喷锚暗挖(矿山)法施工隧道通常采用复合式衬砌设计,衬砌结构是由初期(一次)支护、防水层和二次衬砌所组成。

2、喷锚暗挖(矿山)法施工隧道的复合式衬砌,以结构自防水为根本,辅加防水层组成防水体系,以变形缝、施工缝、后浇带、穿墙洞、预埋件、桩头等接缝部位混凝土及防水层施工为防水控制的重点。

二、施工方案选择

1、施工期间的防水措施主要是排和堵两类。当结构处于贫水稳定地层,同时位于地下潜水位以上时,在确保安全的条件下,可考虑限排方案。

2、在衬砌背后设置排水盲管(沟)或暗沟和在隧底设置中心排水盲沟时,应根据隧道的渗漏水情况,配合衬砌一次施工。

3、衬砌背后可采用注浆或喷涂防水层等方法止水。

三、复合式衬砌防水施工

(四)二次衬砌混凝土施工

1、二次衬砌采用补偿收缩混凝土,具有良好的抗裂性能,主体结构防水混凝土在工程结构中不但承担防水作用,还要和钢筋一起承担结构受力作用。

2、二次衬砌混凝土浇筑应采用组合钢模板体系和模板台车两种模板体系。对模板及支撑结构进行验算,以保证其具有足够的强度、刚度和稳定性,防止发生变形和下沉。

3、混凝土浇筑采用泵送模注,两侧边墙采用插入式振捣器振捣,底部采用附着式振动器振捣。混凝土浇筑应连续进行,两侧对称,水平浇筑,不得出现水平和倾斜接缝。

1K413044 小导管注浆加固技术

一、适用条件与基本规定

(一)适用条件

1、小导管注浆支护加固技术可作为暗挖隧道常用的支护措施和超前加固措施,能配套使用多种注浆材料,施工速度快,施工机械简单,工序交换容易。

2、在软弱、破碎地层中成孔困难或易塌孔,且施工超前锚杆比较困难或者结构断面较大时,宜采取超前小导管注浆和超前预加固处理方法。

(二)基本规定

1、小导管支护和超前加固必须配合钢拱架使用。

二、技术要点

(一)小导管布设

1、常用设计参数:钢管直径30~50mm,钢管长3~5m,焊接钢管或无缝钢管;钢管钻设注浆孔间距为100~150mm,钢管沿拱的环向布置间距为300~500,mm,钢管沿拱的环向外插角为5°~15°,小导管时受力杆件,因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度,钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m。

(二)注浆材料

1、应具备良好的可注性,固结后应有一定强度、抗渗、稳定、耐久收缩小,浆液须无毒。注浆材料可采用改性水玻璃浆、普通水泥单液浆、水泥–水玻璃双液浆、超细水泥四种注浆材料。一般情况下改性水玻璃浆适用于砂类土,水泥浆和水泥砂浆适用于卵石地层。

(三)注浆工艺

2、在砂卵石地层中宜采用渗入注浆法;在砂层中宜采用挤压、渗透注浆法;在黏土层中宜采用劈裂或电动硅化注浆法;在淤泥质软土层中宜采用高压喷射注浆法。

三、施工控制要点

(一)控制加固范围

1、按设计要求,严格控制小导管的长度、开孔率、安设角度和方向。

2、小导管的尾部必须设置封堵孔,防止漏浆。

(二)保证注浆效果

2、注浆时间和注浆压力应由试验确定,应严格控制注浆压力。

3、注浆施工期应进行监测,监测项目通常有地(路)面隆起、地下水污染等,特别是要采取必要措施防止注浆浆液溢出地面或超出注浆范围。

1K413045 喷锚暗挖法辅助工法施工技术要点

四、管棚施工技术

(一)结构组成与适用条件

1、结构组成

(2)管棚是由钢管和钢拱架组成。钢管入土端制作成尖靴状或楔形,沿着开挖轮廓线,以较小的外插角,向开挖面前方打入钢管或钢插板,末端支架在钢拱架上,形成对开挖面前方围岩的预支护。

(3)管棚中的钢管应按照设计要求进行加固和开孔,管内应灌注水泥浆或水泥砂浆,以便提高钢管自身刚度和强度。

2、适用条件

(2)通常,在下列施工场合应考虑采用管棚进行超前支护:

1)穿越铁路修建地下工程;

2)穿越地下和地面结构物修建地下工程;

3)修建大断面地下工程;

4)隧道洞口段施工;

5)通过断层破碎带等特殊地层;

6)特殊地段,如大跨度地铁车站、重要文物保护区、河底、海底的地下工程施工等。

(二)技术要点

1、主要材料要求

(1)管棚所用钢管一般选用直径70~180mm,壁厚4~8mm无缝钢管。管节长度视工程具体情况而定,一般情况下短管棚采用的钢管每节长小于10m,长管棚采用的钢管每节长大于10m,或可采用出厂长度。

(2)水泥砂浆主要成分为P.O 42.5级及以上的硅酸盐水泥,水泥砂浆宜采用砂或粗砂;外加剂应视不同地层选用;配比应根据工程土质条件,经试验确定。

2、施工技术要点

(4)管棚钢管环向布设间距对防止上方土体坍落及松弛有很大影响,施工中须根据结构埋深、地层情况、周围结构物状况等选择合理间距。一般采用的间距为2.0~2.5倍的钢管直径。纵向两组管棚搭接的长度应大于3m。在铁路、公路正下方施工时,要采用刚度大的钢管连续布设。

(三)施工质量控制要点

3、注浆效果控制

(1)严格控制管棚间距,防止管棚出现间距过大或出现偏离。

(2)严格按试验参数,控制注浆量,防止注浆效果不好、出现流沙等现象。

(3)必要时宜与小导管注浆相结合,开挖时可在管棚之间设置小导管。

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