【BIM路桥】隧道新奥法开挖方法及工序图文详解,讲得太完美了



新奥法的概念:用薄层支护手段保持围岩强度、控制围岩变形,以发挥围岩自承载能力,并通过施工监控量测指导隧道的设计与施工。


(一)横断面开挖方法


  1全断面开挖法

  2台阶法

  包括:(1)长台阶法;(2)短台阶法;(3)超短台阶法

  3分部开挖法

  (1)环形开挖留核心土法(台阶分部开挖法)

  (2)单侧壁导坑法

  (3)双侧壁导坑法(眼镜法)

  (4)中洞法

  (5)中隔壁法-CD法

  (6)交叉中隔壁法-CRD法



(二)全断面开挖方法


  1.概念——全断面开挖法是按设计开挖断面一次爆破成型

  表示方法:横断面工序图、纵断面工序展开图 

  习惯标注方法:① 阿拉伯字1、2、3…表示挖掘;

                          ② 罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ…表示支护;

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  2.施工顺序

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  (1)钻孔台车钻眼、装药、联接导火线;

  (2)台车退出、引爆炸药,开挖出整个隧道断面;

  (3)排除危石(俗称“找顶”);

  (4)喷射拱圈混凝土,必要时安设拱部锚杆;

  (5)装碴机将石碴装入运输车辆,运出洞外;

  (6)喷射边墙混凝土,必要时安设边墙锚杆;

  (7)根据需要可喷射第2层混凝土和隧道底部混凝土;

  (8)量测、判断围岩和初期支护的变形,为支护参数修改提供依据;

  (9)开始下一轮循环。

  3.适应条件:

  1)Ⅲ~Ⅰ级围岩;

  2)大型施工机具(钻孔台车:四臂、二臂等);

  3)经济性考虑:开挖距离越长越经济。

  4.施工特点:

  1)工序少、干扰少,便于施工组织管理;

  2)开挖面大,便于机械化作业,爆破效果好(深眼爆破),进度快;

  3)开挖一次成形,减少了爆破次数,对围岩扰动少;

  4)地质适用范围较窄,要求地质条件较好,否则当地质条件变化时改变施工方法不易。

  5.机械化施工的三条主要作业线:

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(三)台阶开挖方法


  1.特点:

  1)将断面分成上半断面和下半断面两部分-分别开挖;

  2)目前适用性最广的施工方法;

  3)随台阶长度的调整,几乎可用于所有地层-是主导方法。

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  2.选择条件

  1)初期支护形成闭合环的时间要求:围岩越差,闭合时间要求越短,则台阶必须缩短;

  2)施工机械效率:效率高,则可以缩短支护闭合时间,台阶可延长;

  这2个条件反映一个原则:即希望初期支护尽快闭合

  软弱围岩以第1条件为主

  围岩较好时以第2条为主

  为什么?

  答:发挥机械效率,保证施工经济性

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  3.长台阶法

  台阶长度:L≥5B,B为洞室的宽度。甚至可以上台阶先贯通,即为“半断面法”。

  特点:进度快,仅次于全断面法。

  适用于:Ⅲ~Ⅰ级围岩。

  作业顺序:

(1)开挖上半断面:钻眼-装药-爆破-锚喷-推石碴到下半断面;

(2)开挖下半断面:将推下的石碴运出-钻眼-爆破-出碴-边墙锚喷;

(3)整个断面完成。

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  4.短台阶法

  台阶缩短:(1~1.5)B≤L<5B,

  特点①支护闭合时间加快,围岩稳定性增加;②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。适用于:Ⅴ、Ⅳ级围岩。

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  问题:台阶缩短对施工进度有何不利?

  答:上台阶存碴面积减小,往下台阶推碴次数增多。

  解决办法增加平行作业的时间,有利于加快进度

  ①皮带运输机

  ②过渡坡道

  Ⅰ、钢结构跳板(仰拱先做)

  Ⅱ、石碴坡道(仰拱后做)~见图

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  5.超短台阶法

  上台阶长度仅为3~5m。

  特点:更有利于控制围岩变形,但上下台阶相隔太近,施工干扰大。

  适用于:软弱破碎围岩(Ⅴ、Ⅵ级围岩)

  短台阶施工注意

  ①下半断面开挖应在上半断面初期支护基本稳定后才能进行;

  ②开挖后要及时喷砼,暴露时间愈长愈不安全;

  ③量测要及时,当位移速度加快时,应立即采取措施。

  问题:能否下台阶先进?

  :反台阶法:速度快、不安全、淘汰



(四)分部开挖方法


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  (1)环形开挖留核心土法(台阶分部开挖法)

  (2)单侧壁导坑法

  (3)双侧壁导坑法(眼镜法)

  (4)中洞法

  (5)中隔壁法-CD法

  (6)交叉中隔壁法-CRD法

  ====================================

  1.环形开挖留核心土法

  特点

  ①留核心土支顶工作面,稳定性优于超短台阶法

  ②进度慢、分块多、不利通风

  适用于:土质或易坍塌的软弱围岩;小型施工机具

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  2.单侧壁导坑法

  特点

  ①洞室开挖跨度减小,有利于围岩稳定;

  ②导坑要闭合,增加了材料用量;

  ③进度慢。

  适用:断面跨度大,对地表沉陷有控制要求的软弱底层

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  3.双侧壁导坑法

  特点

  ①双导坑,使洞室最大开挖跨度更小,稳定性增加;

  ②耗材增加;

  ③进度慢。

  适用:对地表沉陷要求更高,或跨度更大的隧道

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  问题

  1)双侧导坑的开挖是对开还是错开?为什么?

  答:应错开挖,间距7~10m。

  避免在同一断面上同时开挖的总跨度过大。

  2)导坑尺寸如何确定?

  答:应满足施工要求,但宽度不宜超过断面最大跨度的1/3。

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  4.中洞法

  特点:先开挖中间岩土体,施作中墙混凝土,后开挖两侧

  适用于:双连拱隧道

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  施工要求:

  1)中洞法开挖高度应大于中墙高度1m,开挖宽度应大于5m;

  2)中洞开挖长度取决于隧道长度、宽度及地质条件,一般为50~80m;

  3)中洞开挖后应及时施作初期支护,在分段浇筑中墙混凝土;

  4)中墙混凝土达到设计强度后拆模,并进行临时横向支撑。

  5.中隔壁法—CD法-Center Diaphragm

  特点

  1)沿一侧自上而下分2部或3部进行,

  2)每开挖一部及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁,

  3)底部设临时仰拱,

  4)中隔壁墙依次分部连接,

  5)开挖中隔壁墙的另一侧,步骤同上。

  适用于:Ⅴ~Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道。

  施工要求:各部开挖时,周边轮廓尽量圆顺,减小应力集中;各部底部高程应与钢架接头一致;每部开挖高度约为3.5m;后一侧开挖应全断面及时封闭;左右两侧纵向间距一般为30-50m;中隔壁应为弧形或圆弧形。

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  6.交叉中隔壁法—CRD法 Center Cross Diaphragm

  特点:沿一侧自上而下分2部或3部进行;每开挖一部及时施作锚喷支护、安设钢架、施作中隔壁;底部设临时仰拱;完成1~2部后即开始另一侧1~2部的开挖及临时支护;形成左右两侧开挖及支护相互交叉的情形。

  适用于:Ⅴ~Ⅵ级围岩的浅埋双线隧道

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  CD与CRD之比较:

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原文始发于微信公众号(海南省BIM中心):【BIM路桥】隧道新奥法开挖方法及工序图文详解,讲得太完美了

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