新预切槽支护隧道施工技术课件.pptx

1、预切槽技术的概念和特点预切槽技术的概念和特点 预切槽技术是在开挖工作面之前，用特制的链式机械切刀沿预切槽技术是在开挖工作面之前，用特制的链式机械切刀沿隧道断面周边连续切割出一条厚约数十厘米深数米的窄槽，同隧道断面周边连续切割出一条厚约数十厘米深数米的窄槽，同时应用和切刀一体化的混凝土灌注设备注入混凝土，从而形成时应用和切刀一体化的混凝土灌注设备注入混凝土，从而形成一个连续的起预先支护作用的混凝土壳体。然后在该一个连续的起预先支护作用的混凝土壳体。然后在该混凝土壳混凝土壳体的支护下进行工作面机械挖掘。该技术兼备超前预支护以控体的支护下进行工作面机械挖掘。该技术兼备超前预支护以控制地层的变形和提供

2、施工支护及永久支护的功能。制地层的变形和提供施工支护及永久支护的功能。（1）由于预槽开挖和混凝土灌注同时完成，避免了导致土层应）由于预槽开挖和混凝土灌注同时完成，避免了导致土层应变的应力释放。变的应力释放。（2）由于由于沿隧道横向沿隧道横向预置连续预置连续拱壳，沿隧道纵向拱与拱之间也拱壳，沿隧道纵向拱与拱之间也有搭接，从而形成连续的空间拱形结构，具有高度的力学安定有搭接，从而形成连续的空间拱形结构，具有高度的力学安定性。性。（3）由于由于采用机械化切割施工，可以减少对围岩的破坏。采用机械化切割施工，可以减少对围岩的破坏。（4）作为独立的隧道挖掘施工技术使用。避免喷混凝土等二次）作为独立的隧道挖

3、掘施工技术使用。避免喷混凝土等二次衬砌和钢支架支护等作业。衬砌和钢支架支护等作业。预切槽技术的背景预切槽技术的背景 预切槽技术预切槽技术50年代始于美国，年代始于美国，70年代在法国得到发展和应用。年代在法国得到发展和应用。日本从日本从80年代初期以来在引进国外技术的同时，开发了适合本年代初期以来在引进国外技术的同时，开发了适合本国国情的超前支护施工技术，例如国国情的超前支护施工技术，例如LAP法，法，PATM法，法，PASS法，法，PSS法等。法等。 New PLS技术是现阶段最完善的超前支护施工工艺，并得到技术是现阶段最完善的超前支护施工工艺，并得到了工程实际应用。日本道路公团于了工程实际

4、应用。日本道路公团于1991年首次制作了年首次制作了New PLS实验机，在北陆高速公路名立隧道现场进行了实际工程试验，实验机，在北陆高速公路名立隧道现场进行了实际工程试验，取得了大量的试验数据，验证了该工艺的高度工程可行性。其取得了大量的试验数据，验证了该工艺的高度工程可行性。其后后New PLS被应用于横滨新道的被应用于横滨新道的3车道隧道扩改工程车道隧道扩改工程(1995-1997)和横须贺道路吉井隧道和横须贺道路吉井隧道(1998-2000)等工程。等工程。 日本建筑机械化协会，大林组等各大建筑公司以及建筑机械日本建筑机械化协会，大林组等各大建筑公司以及建筑机械制造厂商联合成立了制造厂

5、商联合成立了New PLS工法研究会。工法研究会。New PLS预切槽机的概观预切槽机的概观双联链式切刀概观双联链式切刀概观 （臂长（臂长4米，自米，自重约重约10吨）吨）New PLS机沿隧道纵断面连续移动作业示意图机沿隧道纵断面连续移动作业示意图切刀沿断面导轨移动开槽切刀沿断面导轨移动开槽同时做成的连续预同时做成的连续预置混凝土拱圈置混凝土拱圈操纵员与操纵台位置操纵员与操纵台位置机械沿纵向导轨前后移动机械沿纵向导轨前后移动New PLS预切槽机的施工现场预切槽机的施工现场作业空间大作业空间大预切槽机设备（名立隧道试验）预切槽机设备（名立隧道试验）New PLS 施工作业流程施工作业流程掌子

6、面全断面机械开挖掌子面全断面机械开挖New PLS机前移至作业面机前移至作业面链式切刀切入地层链式切刀切入地层连续切连续切割出预槽，随即灌注混凝土割出预槽，随即灌注混凝土退出链式切刀退出链式切刀，加注混凝土，加注混凝土New PLS机后退让出作业面机后退让出作业面隧道纵向机械配置及作业顺序隧道纵向机械配置及作业顺序 （1）预切槽及施作混凝土壳体预支护）预切槽及施作混凝土壳体预支护（2）作业面全断面开挖）作业面全断面开挖（3）地山及壳体喷混凝土（必要时）地山及壳体喷混凝土（必要时）作业面作业面隧道纵向机械配置及作业顺序隧道纵向机械配置及作业顺序施工作施工作业纵向俯视图业纵向俯视图施工作业纵向立面

7、图施工作业纵向立面图New PLS机New PLS机切刀在左墙最下部时切刀在左墙最下部时切刀在最上部时切刀在最上部时预切槽切割施工示意（试验施工）预切槽切割施工示意（试验施工）混凝土试样混凝土试样外侧（侧向模板附近）外侧（侧向模板附近）中部（灌注口附近）中部（灌注口附近）内侧内侧（地山内侧）（地山内侧） 双联链式切刀断面图双联链式切刀断面图混凝土灌注口混凝土灌注口 混凝土混凝土双链切刀双链切刀 滑模混凝土滑模混凝土 双链切刀双链切刀滑动型侧向模具滑动型侧向模具预槽切割方向预槽切割方向切割方向切割方向双联链式切刀俯视示意图双联链式切刀俯视示意图切割渣土回收装置切割渣土回收装置操作台操作台速凝剂速

8、凝剂混合系统混合系统 拱形梁架拱形梁架移动型侧向模具（滑模）移动型侧向模具（滑模）切刀切刀混凝土混凝土 混凝土管混凝土管切刀切刀移动型侧向模具移动型侧向模具 混凝土混凝土 预切槽机纵向与横向立面示意预切槽机纵向与横向立面示意连续混凝土壳体与作业面的详细位置关系连续混凝土壳体与作业面的详细位置关系 切刀的切削深度切刀的切削深度2800mm 混凝土灌注深度混凝土灌注深度2200mm搭接长搭接长度度200mm预切槽预切槽侧向模板侧向模板埋深埋深800挖掘长度挖掘长度2000mm一体化的链式刀具和一体化的链式刀具和混凝土灌注设备混凝土灌注设备混凝土壳体施工前的混凝土壳体施工前的作业面位置作业面位置混凝

9、土壳体施工后的混凝土壳体施工后的作业面位置作业面位置必要时可以配合二次衬砌和锚杆加固必要时可以配合二次衬砌和锚杆加固预支护壳体混凝土施工流程图预支护壳体混凝土施工流程图现场混凝土站现场混凝土站早强混凝土早强混凝土速凝剂加注速凝剂加注速凝剂混合装置速凝剂混合装置 预支护壳体混凝土预支护壳体混凝土 切割装置切割装置侧向模具侧向模具有关混有关混凝土的基本要求凝土的基本要求流流动性动性 早期强度早期强度(不变形不变形) 高强度高强度早强剂早强剂凝固调整剂凝固调整剂速凝剂速凝剂水泥的种类水泥的种类骨料最大粒径骨料最大粒径SlumpSlump时间时间早期强度早期强度(时间时间)压缩强度压缩强度 保土的谷隧

10、道例保土的谷隧道例 吉井隧道例吉井隧道例保土的谷保土的谷隧道隧道吉井隧道吉井隧道早强剂的添加量与早期强度的关系早强剂的添加量与早期强度的关系混凝土配合的实例混凝土配合的实例有关混有关混凝土的基本要求凝土的基本要求流流动性动性 早期强度早期强度(不变形不变形) 高强度高强度工程实例工程实例北陆高速公路名立隧道北陆高速公路名立隧道(1991)首次进行的首次进行的New PLS实实地试验，进行样机的试制地试验，进行样机的试制和实际工程挖掘，证实了和实际工程挖掘，证实了该工法的工程可行性，明该工法的工程可行性，明确了需要克服的问题。确了需要克服的问题。横滨新道新保土的谷隧道横滨新道新保土的谷隧道(19

11、95-1997)应用应用New PLS进行大断进行大断面隧道扩幅施工（将面隧道扩幅施工（将2车车道扩至道扩至3车道），右距既车道），右距既有隧道有隧道2.5m，覆盖层厚，覆盖层厚为为2-17m，上部有住宅和，上部有住宅和重要管线。重要管线。左侧为施工中的三车道隧道左侧为施工中的三车道隧道隧道中的隧道中的New PLS和切刀和切刀检验施作的混凝土壳体检验施作的混凝土壳体左表为名立隧道实验机规格，右表为保土的谷隧道实际工程用机规格左表为名立隧道实验机规格，右表为保土的谷隧道实际工程用机规格保土的谷隧道标准断面图保土的谷隧道标准断面图左图隧道为两车道扩至三车道施工，右图为既有邻接隧道，两隧道相距左图

12、隧道为两车道扩至三车道施工，右图为既有邻接隧道，两隧道相距2.5m地表及地层内各个位置的沉降结果（隧道横向）地表及地层内各个位置的沉降结果（隧道横向）保土的谷隧道工程实例保土的谷隧道工程实例地表各个位置的沉降结果（隧道纵向）地表各个位置的沉降结果（隧道纵向）保土的谷隧道工程实例保土的谷隧道工程实例预切槽技术的应用范围预切槽技术的应用范围基于预切槽的施工原理和支护拱壳的力学合理性，主要适用于未基于预切槽的施工原理和支护拱壳的力学合理性，主要适用于未固结地层和软岩地层的铁路，高速公路等大断面隧道的施工固结地层和软岩地层的铁路，高速公路等大断面隧道的施工有效控有效控制覆盖层沉降，适合制覆盖层沉降，适

13、合覆盖层很薄的覆盖层很薄的未固结地层和软岩地未固结地层和软岩地层层有效控制对地表构造物的影响，适合城市等建筑有效控制对地表构造物的影响，适合城市等建筑物密集地点的物密集地点的施工施工有效控制对地下有效控制对地下邻接邻接构造物的影响，适合超接近隧道，地下建构造物的影响，适合超接近隧道，地下建筑物，地下管线的施工筑物，地下管线的施工基于全断面开挖工艺，作业空间大，适于大型机械作业基于全断面开挖工艺，作业空间大，适于大型机械作业掌子面作业人员少，且在掌子面作业人员少，且在拱壳下作业，保障安全和施工环境拱壳下作业，保障安全和施工环境由于避免锚杆作业，也适合小断面隧道施工由于避免锚杆作业，也适合小断面隧

14、道施工施工为单纯重复型工艺过程，可以缩短工期，降低造价施工为单纯重复型工艺过程，可以缩短工期，降低造价预切槽技术的几个重要数据预切槽技术的几个重要数据 以下的数据是基于日本道路公团的特定机械以及日本式的施工以下的数据是基于日本道路公团的特定机械以及日本式的施工管理模式和作息制度得出的，仅作为参考总结如下。其指标可以管理模式和作息制度得出的，仅作为参考总结如下。其指标可以通过技术革新加以改善。通过技术革新加以改善。（1）考虑到切刀的磨耗，宜用于抗压强度小于）考虑到切刀的磨耗，宜用于抗压强度小于100kgf/cm2 (10MPa)的地层。的地层。切刀具有切割切刀具有切割100kgf/cm2 以上的

15、混凝土壳体的以上的混凝土壳体的能力。能力。（2）施工能力为月进尺）施工能力为月进尺50米以上，和城市米以上，和城市NATM（新奥法）基（新奥法）基本相同。本相同。（3）地层中的碎石，砾石的粒径不宜大于切槽厚度。）地层中的碎石，砾石的粒径不宜大于切槽厚度。（4）100l/min地下涌水时，不影响混凝土的灌注施工和质量。地下涌水时，不影响混凝土的灌注施工和质量。（5）有关施工原价和预槽机价格等具体数据，正在调查。）有关施工原价和预槽机价格等具体数据，正在调查。曲線隧道施工法（双設隧道）曲线管棚的隧道施工法(双拱隧道)曲線隧道施工法（双設隧道）曲線隧道断面拡大工法使用曲线钻孔的隧道断面扩大法曲線隧道

16、断面拡大工法使用曲线管棚的隧道断面扩大法補 助 工 法補助工法（湧水対策除） 水平 長尺鋼管 ( ）鏡吹付 鏡止仮脚部補強 （ ）補強目 的対 象 地 山硬岩 軟岩 土砂天端安定鏡面安定脚部安定地表面沈下対策工 法先受工脚部鏡面補 助 工 先受工超前支护PASS工法NewPLS工法RJFP工法 工法MJS工法鋼管補強RJFP工法AGF工法 工法 工法 工法中空 （ 長尺） 方式水平 方式長尺鋼管 方式工法種類構造構造梁構造梁構造超前支护的种类槽式混凝土方式槽式混凝土方式水平旋喷加固水平旋喷加固超前管幕支护超前管幕支护拱式拱式结构结构粱结粱结构构長尺鋼管長尺鋼管超前管幕支护超前管幕支护工法施工概念図工法例鋼管打設時鋼管打設時回収時回収時AGF工法工法 钻头钻头打设钢管时回收钻头时注入方法（AGF工法）（）注入方式注入方式注入方式注入方式一次性注入方式分步注入方式注入方式（工法）（）注入方式（）注入方式（）分步注入方式(双管注浆)工法（施工機械）工法施工図工法模擬地盤実験模擬地盤実験補 助 工 鏡 面 補 強鏡吹付鏡止开挖面喷射混凝土及开挖面补强锚杠補 助 工 脚 部 補 強付鋼製支保工带肋条的钢支护脚部補強脚部补强桩曲工法従来型（直線）曲型比較（工法）