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公路冲刺班第六讲 隧道工程施工方法、交通工程安装、技术管理制度
一、内容提要
(一)、施工现场技术管理(2)
1、 隧道工程施工方法
2、 交通工程主要系统的施工安装要求
1、 施工技术管理制度
(二)、公路工程造价与施工成本管理
1、 工程造价的构成(掌握)
2、 工程施工项目成本管理的原则和方法(掌握)
3、 工程项目标考核的内容(熟悉)
4、 定额及预算的编制方法与内容(了解)
二、重点、难点
(一)、施工现场技术管理(2)
1、 隧道工程施工方法
2、交通工程主要系统的施工安装要求
(二) 公路工程造价与施工成本管理
1、工程造价的构成(掌握)
2、工程施工项目成本管理的原则和方法(掌握)
三、内容讲解
1B423040 掌握隧道工程施工方法
1B423041 隧道施工常用的爆破方法
(1)概述
隧道爆破通常采用掏槽爆破，即将开挖断面上的炮眼分区布置和分区顺序起爆，逐步扩大完成一次开挖，分区是按照炮眼的位置、作用的不同有三种炮眼：即掏槽眼、辅助眼、周边眼。这三种炮眼除共同完成一个循环进尺的爆破掘进外，分别各有其作用，因此各有不同的位置、长度、方向、间距的要求。
(2)隧道爆破开挖中的炮眼布置方法
1)掏槽眼
①掏槽眼的布置，合理布置掏槽眼应掌握好炮眼的三度：深度、密度和斜度，并通过计算确定用药量及放炮顺序等；
②掏槽炮的作用，是将开挖面上适当部位先掏出一个小型槽口，以形成新的临空面，为后爆的辅助炮开创更有利的临空面，达到提高爆破效率的作用；
③掏槽眼本身只有一个临空面，且受周围岩石的挤压作用，故常需要采用较大的爆药单位消耗K值和较大的装药系数A值，以增大爆破粉碎区，并利用爆炸冲击波及爆炸产物作功，将岩石抛掷出槽口。为保证掏槽炮能有效地将石渣抛出槽口常将掏槽眼比设计掘进进尺加深10—20cm，并采用反向边疆装药和用双雷起爆；
④槽口尺寸常在1.0~2.5m2之间，要与循环进尺，断面大小和掏槽眼方式相协调。要求掏槽眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5m；
⑤掏槽方式一般可分为斜眼掏槽和直眼掏槽两大类，斜眼掏槽的优点：可按岩层实际 情况选择掏槽方式和掏槽角度，容易把石渣抛出槽口，且掏槽眼数目较小。其缺点是眼浓度 受坑道断面尺寸的限制，不便于多台钻机同时钻眼，钻眼方向难掌握准确。
⑥直眼掏槽的优点：便于多机同时钻眼和不受断面尺寸对爆破进尺的限制，适用于深 孔爆破，从而为加快掘进速度提拱了有利条件，且掏槽石渣抛掷距离较短。目前现场多采用 直眼掏槽。但缺点是其炮眼数目较多，炸药单耗量K值也要加大，炮眼位置和垂直方向要求具有较高的精度，才能保证良好的爆破效果。因地质多变，几种掏槽方式可混合使用。
⑦据近年来重型凿岩机的投入使用，使得钻大直径D>100mm孔眼并不困难。直眼掏槽中多采用大直径空眼，其作用相当于为装药掏槽提拱了临空面，并取得了良好的掏槽效果。一般在中硬和坚硬岩层中，对于设计循环进尺为3．5m左右时，采用双空孔形式最佳，对3.5—5m的深孔掏槽，宜采用三空孔形式最好；对3m以下的浅眼掏槽，则采用单空孔形式较好。为了保证掏槽炮眼爆炸后岩渣有足够的膨胀窨，一般要求眼体积为掏槽槽口体积的约10％～20％为宜。
2)辅助眼及周边眼布置方法
①辅助眼的作用是进一步扩大槽口体积和爆破量，并逐步接近开挖断面形状，为周边 眼创造有利的条件。
②辅助眼的布置主要是指炮眼间正值和最小抵抗线y值的确定，主要根据岩石软硬和药量多少，由工地试验确定。其布置原则可参照后述周边眼的布置原则进行，只是y，正值及单孔装药量g较大些。一般取E／y＝0．6～0．8为宜。并宜采用孔底连续装药。辅助眼应由内向，逐层布置，逐层起爆，逐步接近开挖断面轮廓形状。
③周边眼的作用是一种辅助炮眼，目的是成型作用。周边眼爆破后使坑道断面达到设 计的形状和尺寸。周边眼的位置一般是沿着设计轮廓线均匀布置，其炮眼间距和最小抵抗 线长度均比辅助眼小，目的是使爆破出坑道的轮廓较为平顺和控制超欠挖量。
④为了保证开挖面平整，辅助眼及周边眼应使其眼底落在同一垂直面上，必要时应根 据实际情况调整炮眼的深度。
(3)光面爆破法
1)概述
光面爆破是通过调整周边眼的各爆破参数，使爆炸先沿各孔的中心连线形成贯通的破 裂缝，然后内围岩体裂解，并向临空面方向抛掷。这种爆破在围岩中产生的裂缝较少，使爆 破后的岩石表面能按设计轮廓线成型，表面较平顺，超欠挖很小。
2)光面爆破的技术要求
①根据围岩特点合理选择周边眼间距和周边的最小抵抗线。
②严格控制周边眼的装药量，应使用药量沿炮眼全长合理分布，并合理选择炸药品种 和装药结构。
③采用周边同时起爆。
3)光面爆破的分区起爆顺序：掏槽眼→辅助眼→周边眼→底板眼。辅助眼则应由里向外逐层起爆。
(4)预裂爆破法
预裂爆破法的分区起爆顺序为：周边眼→掏槽眼→辅助眼→底板眼。
(5)毫秒爆破法
1)概述
2)实现毫秒破坏一般有两个方法：一是用毫秒雷管和毫秒起爆器(用延长仪器控制延发时间)；另一方法是使用毫秒雷管起爆。
3)装药结构
①正向装药
②反向装药
1B423042 盾构法施工方法
(1)概述
盾构(Shield)是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市中心区修建隧道的一种机械。在它的掩护下，头部可以安全地开挖地层，一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌，并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实，防止周围地层的继续变形和围岩压力的增长。
(2)盾构的基本构造
通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等四大部分组成
1)通常由盾构壳体；
2)推进系统；
3)拼装系统；
4)出土系统。
(3)盾构分类及适用范围
盾构分类及适用范围见表1B423042。
(4)盾构法隧道衬砌
盾构法隧道的衬砌应具有支撑土压的能力和易于操作的结构形式。因此，一般而言，结 构由两层构成，第一层是推进时在盾尾内进行拼装的一次衬砌，第二层是在其内侧浇筑的二次衬砌。一次衬砌在施工中起到支撑和承受盾构推力的作用，成环后成为永久性的结构。 一次衬砌一般采用的是施工迅速：、安装容易的管片结构。
二次衬砌通常是用来加强管片防水、防锈的能力。并且起到内部装修的作用，在地铁中 还用来提高结构的刚度以此作为防振措施，因此均采用现浇混凝土。
1B423043 新奥法施工方法
(1)新奥法基本理论
1)新奥法理论假定：
①围岩是各项同性的连续弹性体，围岩在塑性变形，剪切破坏的极限平衡中仍表现有 剩余强度。
②隧道初始应力场为自重应力场，侧压力系数为1。
③隧道形状为圆形。
④隧道在一定的埋深条件下，将它看作无限体中的孔洞问题。
2)用最小的支护阻力设计支护结构。
3)控制围岩的初始变形。
4)适应围岩的特性，采用薄层柔性支护结构。
5)采用量测来检验并修改设计及施工。
(2)施工方法
1)概述
新奥法的施工方法根据地质条件、断面开挖宽度的不同，一般采用全断面法、台阶法及侧壁导坑法。全断面法及台阶法应用最广，约占新奥法施工总量的98％，其施工程序及施工方法同矿山法。
侧壁导坑法仅在以下情况下采用：断面开挖宽度大于8m，围岩十分软弱；采用其他方法基础承载力不能满足要求；对地面沉陷有严格控制时。
2)开挖面稳定时，支护衬砌的施工程序
①初期支护一个掘进循环为0.6～1.2m，由压缩刚拱架、金属网、锚杆、喷射混凝土等构成，
②二次衬砌：
(3)喷射混凝土施工
1)认真检查隧道开挖的净空尺寸，凿除欠挖部分。清除松动岩块、浮石和墙脚岩渣，拆除各种障碍。用高压风、水冲洗受喷面。如有滴漏水，应采取集、排水措施。
2)利用锚杆外露长度和用快凝浆粘铁钉或U形铁丝于岩面上，作为喷射厚度的标志。
3)做好机械设备的就位和场地布置，保证运输线路、风水电畅通，搞好照明。安排好回弹物的利用。
4)试运转。开启高压风及水，如喷嘴风压正常，喷出风水应呈雾状。只有运转正常后，才能进料喷射。
5)混合料的拌制，应配合喷射作业，随拌随用。未掺速凝剂时，存放时间不超过3h,掺速凝剂后，存放不得超过30rain并须在1h内用完。砂、石子应严格过筛，混合料拌制均匀，颜色一致。
6)喷射混凝土。喷射作业在划定的区域内进行，区段长度一般不超过6m。喷射时要自下而上，先墙后拱分部分块的按顺序进行。当岩面有较大坑洼时，应先喷凹处，然后找平。喷边强时，应由下向上的进行，以抵消一部分重力作用；喷射拱部时应尽量利用拱形的支持作用，采用成环的喷射法，先按同等厚度喷好一环，再继续喷射次一环。喷射时，喷嘴与受喷面保持lm左右的距离，喷嘴的流束要基本垂直于喷面并作均匀顺时针方向的螺圈形移动，螺圈直径20—30cra，以使混凝土喷射密实。
(4)锚杆支护的施工
1)选用材料及配合比
2)选孔和钻孔
3)注浆
注浆设备采用牛角形锚杆注浆器。
4)安设锚杆、金属网
1B423044 矿山法施工方法
(1)概述
矿山法包括全断面法、台阶法、台阶分部法、上下导坑法、上导坑法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法。
(3)各种开挖法简介
1)全断面一次开挖法
全断面一次开挖法就是将全部设计断面一次开挖成型，再修筑衬砌。一般适用Ⅳ—Ⅵ类围岩，并配有钻孔台车和高效率装运机械的石质隧道。采用深孔钻爆，浓度可取3～3．5mo，全断面一次开挖法主要工序是：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点；再起爆，使一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推进至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环，同时进行先墙后拱衬砌。
2)台阶开挖法
台阶开挖法可以说是全断面开挖法的变化方案，即将设计断面分上半部断面和下牛部断面两次开挖成型；或采用上弧形导坑超前开挖和中核开挖及下部开挖。在上部断面以弧形导坑领先2.5—2m，下部断面以一个正台阶垂直挖到底，一次爆破，利用渣堆钻眼，机械装渣运输，先墙后拱衬砌台阶法适用于Ⅳ—Ⅱ类围岩。
3)上下导坑先拱后墙法
在松软地层修建隧道时，应采用台阶分部开挖法。适用于Ⅱ—Ⅲ类围岩或一般土质围岩段。一次开挖的范围宜小，而且要及时支撑与衬砌，以保持围岩的稳定。在公软地层开挖隧道，一般宜采用先拱后墙法。上下导坑先拱后墙法的基本要求是：先将上部断面开挖成型，随即浇注拱圈衬砌混凝土，并须待拱圈混凝土达到设计强度20％之后，方向进行下部断面开挖。在拱圈的保护下，开挖下部断面及修建边墙、仰拱。
分部开挖法是将隧道断面分部开挖逐步成型，且一般将某一部分超前开挖，故称为导坑 超前开挖法。常用的有上下导坑法、上导坑法、单侧壁导坑法，双侧壁导坑法等。
1B423045 全断面掘进机施工方法
(1)概述
隧道掘进机是暗挖法修建隧道的综合性专用机械。它是装置有破碎岩石的刀具，采用 机械破碎岩石的方法开挖隧道，并将破碎的石渣传送出机外的一种开挖与出碴联合作业的 掘进机械，能连续掘进。
(2)掘进机施工特点
1)作业人员少，进度快，日进尺可达10～30m；有时可达50m。
2)与钻爆法施工比较，洞内粉尘、有害气体含量低，改善了劳动条件。
3)对围岩扰动小，岩壁完整，施工安全，减少隧洞塌方事故。
4)成洞质量好，无超欠挖现象，可减少洞壁衬砌与灌浆，节省投资。
5)缺点是掘进机设备一次性投资大，开挖直径不能随意改变，机械运输和组装较难。
(3)掘进机的选用
目前在硬岩中(抗压强度>150MPa)一般不采用掘进机施工。由于岩石硬度大，刀具要求硬度高，价格昂贵，易磨损，更换气具费时费工，因此一般宜用钻爆法施工。
在中硬岩中(抗压强度在150—80MPa)最适宜采用掘进机，而在软岩中则需采用特殊装置的掘进机。
(4)进机施工隧洞工艺流程
例: 在隧道工程施工方程中，关于掏槽爆破炮眼类型的描述不正确的是( )
A 掏槽眼
B 辅助眼
C 周边眼
D 直眼
答案：D
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