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隧道工程-传统矿山法

时间:2023-08-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:传统的矿山法施工程序可用框图表示,如图7-2-1所示。图7-2-2漏斗棚架法施工开挖断面示意图下导坑开挖是领先工序,它的开挖速度直接影响整个隧道的施工进度,因此,要千方百计予以保证。上下导坑先拱后墙法,又称拱圈支承法,是在软弱地层中修筑隧道的一种基本的传统方法,也是我国以往修筑隧道采用得最广泛的方法之一。

隧道工程-传统矿山法

1.传统矿山法基本概念

传统矿山法将围岩与整体式厚衬砌之间的关系等同于地上的“荷载(围岩)-结构(衬砌)”力学体系,是采用木构件或钢构件作为临时支撑,抵抗围岩变形,承受围岩压力,获得坑道的临时稳定,待隧道开挖成形后,再逐步地将临时支撑撤换下来,而代之以整体式单层衬砌作为永久性支护的施工方法。传统矿山法作为一种维持坑道稳定的措施,是很直观和奏效的,也容易被施工人员理解和掌握。传统的矿山法施工程序可用框图表示,如图7-2-1所示。传统的矿山法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早支撑、慎撤换、快衬砌”。

图7-2-1 传统矿山法施工程序

2.传统矿山法典型工法

在传统的矿山法中,历史上形成的变化方案很多,其中也包括全断面法、台阶法、侧壁导坑法等,目前已逐渐由新奥法所取代,但在一些不适用大型机械的中、短隧道中,或不适合采用喷锚支护的隧道中,或处理坍方等,还有少数采用。在此介绍其中具有代表性的两种方法。

(1)漏斗棚架法。

漏斗棚架法全名叫下导坑漏斗棚架法,亦称下导坑先墙后拱法。它是在硬岩层中修筑隧道的一种基本的传统方法,也是我国20世纪80年代前修筑公路、铁路隧道采用得最广泛的方法之一。

此法的基本施工程序如图7-2-2所示,首先开挖下导坑①,在下导坑开挖面后30~50 m处,开始架设漏斗棚架,然后在漏斗棚架上方开挖②、③部(挑顶)和④部(扩大)。它们的间距以互不干扰为原则,一般可采用15~20 m。挑顶和扩大爆下的石渣直接堆放在棚架上,并通过漏斗口向下装入矿车内运出洞外。石渣装完后即可拆除棚架,开挖⑤(刷帮)和⑥边墙、水沟。此时整个隧道开挖完毕。在一定安全距离(10~20 m)外灌注边墙Ⅶ和拱圈Ⅷ混凝土。最后铺底砌水沟。

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图7-2-2 漏斗棚架法施工开挖断面示意图(单位:m)

下导坑开挖是领先工序,它的开挖速度直接影响整个隧道的施工进度,因此,要千方百计予以保证。漏斗棚架是卸、装渣的关键结构,一般由钢、木构件搭设,必须具有足够的强度和刚度以承受爆破时石渣的冲击作用,尺寸由装渣运输需要而定。

漏斗棚架法施工的优点是工作面多,便于人力、小型机具开挖,出渣方便,施工进度较快。其缺点是设置棚架需消耗大量木材和钢材,拱顶围岩暴露时间过长,故只适用于较稳定围岩,工作面多虽可平行作业,但相互干扰大,尤其刷帮开挖容易损坏风、水管电力线和堵塞运输。

(2)上下导坑先拱后墙法。

上下导坑先拱后墙法,又称拱圈支承法,是在软弱地层中修筑隧道的一种基本的传统方法,也是我国以往修筑隧道采用得最广泛的方法之一。

这种方法的基本施工程序如图7-2-3所示,首先开挖下导坑①,尽快架设木支撑。在下导坑开挖面后30~50 m处开挖上导坑②和架设木支撑。上下导坑间开挖漏斗(如图中虚线所示),以便于上断面出渣。距上导坑15~20 m,进行上导坑落底开挖③,然后由上导坑向两侧开挖④(扩大),边开挖边架设扇形支撑。在扇形支撑之间立拱架模板,灌注拱圈混凝土Ⅴ,边灌注边顶替、拆除扇形支撑。开挖中层⑥(落底),左右错开,纵向跳跃开挖马口⑦、⑨,每个马口的纵向长度一般取拱圈灌注节长的一半。紧跟马口开挖后,立即架设边墙模板,由下而上灌注边墙混凝土Ⅷ、Ⅹ。最后挖水沟、铺底。

采用上下导坑先拱后墙法施工时应注意下列问题:开挖马口时要绝对避免拱圈两侧拱脚同时悬空,边墙灌注到顶部时要仔细地做到与拱脚的连接,保证衬砌的整体性。

与漏斗棚架法相比,它有如下优点:拱部围岩暴露时间短,开挖马口、灌注边墙都是在拱圈保护下进行的,因此,施工安全,能适用于较软弱的围岩。其缺点是衬砌整体性差,开挖两个导坑成本高、速度慢。

图7-2-3 上下导坑先拱后墙法施工开挖断面示意图(单位:m)

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