《隧道施工技術(shù)》教材配套PPT課件,隧道施工技術(shù),隧道,施工,技術(shù),教材,配套,PPT,課件 隧道施工技術(shù)模塊模塊1 1 圍巖分級(jí)與圍巖壓力圍巖分級(jí)與圍巖壓力1.1 圍 巖 分 級(jí)1.2圍 巖 壓 力1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 公路隧道圍巖分級(jí)1.1.1 圍巖是指隧道開挖后其周圍產(chǎn)生應(yīng)力重新分布的巖體，或指隧道開挖后對(duì)其穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的那部分巖體或土體。洞身周圍的地層，不管是巖體還是土體統(tǒng)稱為隧道圍巖。這里的土體是指廣義的土，可以理解為是從巖體上剝離的風(fēng)化物質(zhì)，包括各種土（黃土、軟土等）、卵礫石土等。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 隧道圍巖分級(jí)是隧道設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ)。為了滿足隧道設(shè)計(jì)、施工等的需要，針對(duì)各種不同工程項(xiàng)目的具體要求，如施工開挖、支護(hù)、支承與襯砌，以及編制隧道施工組織設(shè)計(jì)等，把圍巖按這些不同要求進(jìn)行相應(yīng)的地質(zhì)條件歸類，這就是圍巖分級(jí)。正確的、符合工程實(shí)際的圍巖分級(jí)對(duì)于隧道設(shè)計(jì)計(jì)算及支護(hù)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性有很重要的意義。這里要討論以解決隧道支護(hù)問題為目的的圍巖分級(jí)，以便確定襯砌結(jié)構(gòu)類型，計(jì)算作用于支護(hù)、支承及襯砌結(jié)構(gòu)的圍巖壓力。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) （1）公路隧道圍巖分級(jí)的綜合評(píng)判方法宜采用兩步，并按以下順序進(jìn)行分級(jí)：根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和巖體的完整程度兩個(gè)基本因素的定性特征與定量的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ，綜合進(jìn)行初步分級(jí)。對(duì)圍巖進(jìn)行詳細(xì)定級(jí)時(shí)，應(yīng)在巖體基本質(zhì)量分級(jí)基礎(chǔ)上考慮修正因素的影響，修正巖體基本質(zhì)量指標(biāo)值。按修正后的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ，結(jié)合巖體的定性特征綜合評(píng)判、確定圍巖的詳細(xì)分級(jí)。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) （2）圍巖分級(jí)中巖石的堅(jiān)硬程度、巖體的完整程度兩個(gè)基本因素的定性劃分和定量指標(biāo)及其對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)符合下列規(guī)定：巖石堅(jiān)硬程度可按表1-1定性劃分。表表1-11-1巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分巖石堅(jiān)硬程度的定性劃分1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 巖石堅(jiān)硬程度定量指標(biāo)用巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc（單位為MPa）表達(dá)。一般采用實(shí)測(cè)值，若無實(shí)測(cè)值時(shí)，可采用實(shí)測(cè)的巖石點(diǎn)荷載強(qiáng)度指數(shù)Is（50）的換算值，即按式（1-1）計(jì)算。Rc=2282I0.75s（50）（1-1）1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) Rc與巖石堅(jiān)硬程度定性劃分的關(guān)系可按表1-2確定。表表1-21-2R Rc c與巖石堅(jiān)硬程度定性劃分的關(guān)系與巖石堅(jiān)硬程度定性劃分的關(guān)系1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 巖體完整程度可按表1-3定性劃分。表表1-31-3巖體完整程度的定性劃分巖體完整程度的定性劃分1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 巖體完整程度的定量指標(biāo)用巖體完整性系數(shù)Kv表達(dá)。Kv一般用彈性波探測(cè)值，若無探測(cè)值時(shí)，可用巖體體積節(jié)理數(shù)v，按表1-4確定對(duì)應(yīng)的Kv值。表表1-41-4v v與與K Kv v對(duì)照表對(duì)照表1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) Kv與定性劃分的巖體完整程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系可按表1-5確定。巖體完整程度的定量指標(biāo)Kv、v的測(cè)試和計(jì)算方法應(yīng)符合公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TG D702004）的規(guī)定。表表1-51-5K Kv v與定性劃分的巖體完整程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系與定性劃分的巖體完整程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) （3）圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ應(yīng)根據(jù)分級(jí)因素的定量指標(biāo)Rc值和Kv值按式（1-2）計(jì)算。BQ=90+3Rc+250Kv （1-2）式中，BQ為圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)；Rc為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度；Kv為巖體完整性系數(shù)。使用式（1-2）時(shí)應(yīng)遵守以下限制條件：當(dāng)Rc90Kv+30時(shí)，應(yīng)以Rc=90Kv+30和Kv值代入計(jì)算BQ值。當(dāng)Kv004Rc+04時(shí)，應(yīng)以Kv=004Rc+04和Rc值代入計(jì)算BQ值。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) （4）圍巖詳細(xì)定級(jí)時(shí)，如遇下列情況之一，應(yīng)對(duì)巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進(jìn)行修正：有地下水。圍巖穩(wěn)定性受軟弱結(jié)構(gòu)面影響，且由一組起控制作用。存在高初始應(yīng)力。（5）根據(jù)調(diào)查、勘探、試驗(yàn)等資料，巖石隧道的圍巖定性特征、圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)BQ，或修正的圍巖質(zhì)量指標(biāo)BQ值，土體隧道中的土體類型、密實(shí)狀態(tài)等定性特征，詳見表1-10確定圍巖級(jí)別。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) （6）各級(jí)圍巖物理力學(xué)參數(shù)和抗剪強(qiáng)度。各級(jí)圍巖的物理力學(xué)參數(shù)及結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度應(yīng)通過室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得，如無試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可按表1-11的規(guī)定選用；巖體結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度參數(shù)可按表1-12選用。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)表表1-111-11各級(jí)圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值各級(jí)圍巖的物理力學(xué)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)表表1-121-12巖體結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度參數(shù)巖體結(jié)構(gòu)面抗剪斷峰值強(qiáng)度參數(shù)1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) （7）隧道各級(jí)圍巖的自穩(wěn)能力宜根據(jù)圍巖變形量測(cè)和理論計(jì)算分析來評(píng)定，隧道各級(jí)圍巖自穩(wěn)能力也可按表1-13做出判斷。表表1-131-13隧道各級(jí)圍巖自穩(wěn)能力判斷隧道各級(jí)圍巖自穩(wěn)能力判斷1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 鐵路隧道圍巖分級(jí)1.1.2 在我國(guó)現(xiàn)行的鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB 100032005）中明確規(guī)定了圍巖由巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)決定因素確定，巖石堅(jiān)硬程度和巖體完整程度應(yīng)采用定性劃分和定量指標(biāo)兩種方法綜合確定。鐵路隧道的圍巖級(jí)別的確定應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。依其穩(wěn)定性由好到差把圍巖分為6級(jí)，即、級(jí)。圍巖分級(jí)圍巖分級(jí)1.1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)1 1）巖石堅(jiān)硬程度）巖石堅(jiān)硬程度 圍巖巖石強(qiáng)度是圍巖體抵抗外力的一個(gè)重要方面，在結(jié)構(gòu)特征和完整狀態(tài)相同的情況下，圍巖的穩(wěn)定性主要取決于圍巖巖石的強(qiáng)度。一般來說，無裂隙或少裂隙的圍巖具有整體結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度可用巖石試件的抗壓強(qiáng)度或抗剪強(qiáng)度來表示，對(duì)于多裂隙的圍巖體，其強(qiáng)度可用工程類比法判斷。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)2 2）巖體完整程度）巖體完整程度 巖體完整程度的劃分如表1-16所示。表表1-161-16巖體完整程度的劃分巖體完整程度的劃分1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 按照以上兩個(gè)因素，把圍巖分為六級(jí)，依其堅(jiān)硬程度和完整程度由好到差依次為、級(jí)，如極硬巖，巖體破碎；硬巖，巖體較破碎或破碎；較軟巖或軟硬巖互層，且以軟巖為主，巖體較完整或較破碎；詳表1-17所示。3 3）圍巖基本分級(jí)）圍巖基本分級(jí)1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)圍巖分級(jí)修正圍巖分級(jí)修正2.結(jié)合隧道工程的特點(diǎn)，考慮地下水狀態(tài)、初始地應(yīng)力狀態(tài)等必要的因素，圍巖級(jí)別在基本分級(jí)的基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)行修正。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)1 1）地下水狀態(tài)分級(jí)）地下水狀態(tài)分級(jí) 地下水狀態(tài)的分級(jí)如表1-18所示。表表1-181-18地下水狀態(tài)的分級(jí)地下水狀態(tài)的分級(jí)1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)2 2）地下水影響對(duì)圍巖級(jí)別的修正）地下水影響對(duì)圍巖級(jí)別的修正表表1-191-19地下水影響的修正地下水影響的修正 地下水影響的修正如表1-19所示。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)3 3）初始地應(yīng)力狀態(tài)）初始地應(yīng)力狀態(tài) 當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，圍巖的初始地應(yīng)力狀態(tài)可根據(jù)隧道工程埋深、地貌、地形、地質(zhì)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)史、主要構(gòu)造線與開挖過程中出現(xiàn)的巖爆、巖芯餅化等特殊地質(zhì)現(xiàn)象，按表1-20評(píng)估。表表1-201-20初始地應(yīng)力場(chǎng)評(píng)估基準(zhǔn)初始地應(yīng)力場(chǎng)評(píng)估基準(zhǔn)1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí)4 4）初始地應(yīng)力對(duì)圍巖級(jí)別的修正）初始地應(yīng)力對(duì)圍巖級(jí)別的修正表表1-211-21初始地應(yīng)力影響的修正初始地應(yīng)力影響的修正 初始地應(yīng)力影響的修正如表1-21所示。1.1 1.1 圍 巖 分 級(jí) 當(dāng)隧道洞身埋藏較淺時(shí)，應(yīng)根據(jù)圍巖受地表影響的情況進(jìn)行圍巖級(jí)別的修正。當(dāng)圍巖為風(fēng)化層時(shí)，應(yīng)按風(fēng)化層的圍巖基本分級(jí)考慮；當(dāng)圍巖僅受地表影響時(shí)，應(yīng)較相應(yīng)圍巖降低12級(jí)。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 圍巖壓力的基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1 圍巖壓力是周圍巖體作用于隧道和地下硐室襯砌或支護(hù)上的荷載，也稱地層壓力。從廣義上講，圍巖壓力是開挖隧道后圍巖變形和應(yīng)力重新分布的一種物理現(xiàn)象。隧道開挖后，因圍巖變形或松動(dòng)等原因，作用于硐室周邊巖體或支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力即圍巖壓力。作用于結(jié)構(gòu)物而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力的力量稱為荷載。圍巖分級(jí)圍巖分級(jí)1.2 1.2 圍 巖 壓 力圍巖壓力的類型圍巖壓力的類型1.1 1）松動(dòng)壓力）松動(dòng)壓力 由于開挖而松動(dòng)或坍塌的巖體以重力形式直接作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力稱為松動(dòng)壓力。松動(dòng)壓力按作用在支護(hù)上力的位置不同，可分為豎向壓力、側(cè)向壓力和底壓力。松動(dòng)壓力常發(fā)生在下列三種情況中：（1）在整體穩(wěn)定的巖體中，可能出現(xiàn)個(gè)別松動(dòng)掉塊的巖石。（2）在松散軟弱的巖體中，坑道頂部和兩側(cè)片幫冒落。（3）在節(jié)理發(fā)育的裂隙巖體中，圍巖某些部位沿軟弱面發(fā)生剪切破壞或拉壞等局部塌落。1.2 1.2 圍 巖 壓 力2 2）形變壓力）形變壓力 形變壓力是由于圍巖變形而受到與之密貼的支護(hù)（如錨噴支護(hù)等）的抑制，而使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同變形的過程中，圍巖對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的接觸壓力。所以形變壓力除與圍巖應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)外，還與支護(hù)時(shí)間和支護(hù)剛度有關(guān)。1.2 1.2 圍 巖 壓 力3 3）膨脹壓力）膨脹壓力當(dāng)巖體具有吸水膨脹崩解的特征時(shí)，圍巖由于吸水而膨脹崩解所引起的壓力稱為膨脹壓力。它與形變壓力的基本區(qū)別在于它是由吸水膨脹引起的。1.2 1.2 圍 巖 壓 力4 4）沖擊壓力）沖擊壓力 沖擊壓力是在圍巖中積累了大量的彈性變形能之后，由于隧道的開挖，圍巖的約束被解除，能量突然釋放所產(chǎn)生的壓力。1.2 1.2 圍 巖 壓 力坑道開挖前后圍巖的應(yīng)力狀態(tài)坑道開挖前后圍巖的應(yīng)力狀態(tài)2.1 1）坑道開挖前圍巖的應(yīng)力狀態(tài)）坑道開挖前圍巖的應(yīng)力狀態(tài) 坑道在開挖前，地層是處于相對(duì)靜止的狀態(tài)。地層中任何一處的土石都受到上、下、左、右、前、后土石的擠壓，保持著相對(duì)的平衡。它是由上覆地層自重、地殼運(yùn)動(dòng)的殘余應(yīng)力及地下水活動(dòng)等因素所決定的。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 為了研究方便，僅考慮由上覆地層自重所形成的原始應(yīng)力，并取深度上的一個(gè)單元體來做應(yīng)力分析，如圖1-1所示。該單元體受到三對(duì)大小相等、方向相反的壓力的作用，因此該單元體處于力的平衡狀態(tài)和變形運(yùn)動(dòng)的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。圖圖1-11-1隧道開挖前任一處圍巖的受力狀態(tài)隧道開挖前任一處圍巖的受力狀態(tài)1.2 1.2 圍 巖 壓 力2 2）坑道開挖后圍巖的應(yīng)力狀態(tài)）坑道開挖后圍巖的應(yīng)力狀態(tài) 坑道開挖之后,圍巖原來保持的平衡狀態(tài)受到破壞,由相對(duì)的靜止?fàn)顟B(tài)變成顯著的變動(dòng)狀態(tài),于是圍巖在應(yīng)力和變形方面開始了一個(gè)新的變化運(yùn)動(dòng),出現(xiàn)了圍巖應(yīng)力的重分布和圍巖向開挖的坑道空間變形現(xiàn)象,力圖達(dá)到新的平衡。1.2 1.2 圍 巖 壓 力圍巖的成拱作用圍巖的成拱作用3.在工程實(shí)踐中人們發(fā)現(xiàn),當(dāng)隧道在多裂隙圍巖（包括一般土層）中埋置較深時(shí),作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其上覆層自重所造成的壓力。究其原因，可以用圍巖的成拱作用來解釋。在上述條件下,當(dāng)坑道開挖后,如果任意讓其變形、松動(dòng)和坍塌,最后將會(huì)看到在坑道上方形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的拱形洞穴,如圖1-2所示。人們常稱其為“天然拱”或“平衡拱”。它上方的一部分巖體承受著上覆地層的全部重力,如同一個(gè)承載環(huán)一樣,并將荷載重力向兩側(cè)傳遞下去,這就是所謂的圍巖的成拱作用。1.2 1.2 圍 巖 壓 力圖圖1-21-2圍巖的成拱作用圍巖的成拱作用1.2 1.2 圍 巖 壓 力影響圍巖壓力的因素影響圍巖壓力的因素4.影響圍巖壓力的因素主要有兩類：一類是圍巖的工程地質(zhì)因素，主要包括圍巖的原始巖體的結(jié)構(gòu)面等；另一類是工程結(jié)構(gòu)因素，包括時(shí)間因素、坑道的形狀和尺寸、隧道的埋置深度、支護(hù)因素、爆破因素、超挖回填因素等。其中起決定作用的是圍巖的地質(zhì)條件，其是內(nèi)因。這里就對(duì)圍巖壓力的影響外因（工程結(jié)構(gòu)因素）做簡(jiǎn)略的分析。1.2 1.2 圍 巖 壓 力1 1）時(shí)間因素）時(shí)間因素 無論何種圍巖，在坑道開挖后的暴露時(shí)間越短越好。采用噴射混凝土技術(shù)來支護(hù)圍巖，可使圍巖的暴露時(shí)間較短，能及時(shí)阻止圍巖的變形，防止圍巖發(fā)生過大變形而產(chǎn)生較大的松動(dòng)壓力，充分利用圍巖自身的承載能力；若按照一般模筑混凝土襯砌的修筑方法，不采用噴射混凝土，從開挖到做完襯砌并使之形成一定的強(qiáng)度，往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間，襯砌一開始就要受到很大的松動(dòng)圍巖壓力。襯砌結(jié)構(gòu)就要做得相對(duì)厚些。要修筑永久性襯砌并使之提供所需的支護(hù)力的時(shí)間不宜過遲。1.2 1.2 圍 巖 壓 力2 2）坑道的形狀和尺寸）坑道的形狀和尺寸 在同樣的圍巖條件下,坑道跨度越大,圍巖越不穩(wěn)定,圍巖壓力也越大。對(duì)中等跨度的坑道而言,壓力與跨度之間呈直線的關(guān)系。當(dāng)坑道有引起圍巖應(yīng)力集中的形狀，即有明顯的拐角時(shí)，圍巖壓力相對(duì)較大。1.2 1.2 圍 巖 壓 力3 3）隧道的埋置深度）隧道的埋置深度 當(dāng)上覆層較薄,不能形成天然拱時(shí),這時(shí)坑道上方的土石重量將全部作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)物上，在此范圍內(nèi)，圍巖壓力一般是隨著隧道埋深的增大而增大。但當(dāng)埋深超過一定深度（臨界深度）時(shí)才能形成 天然拱。此時(shí)作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)物上的圍巖壓力僅是塌落拱范圍內(nèi)的土石重量,比前者小得多。當(dāng)坑道埋深超過此范圍時(shí)，則圍巖壓力的大小基本不受埋深變化的影響。前者稱為淺埋式隧道,后者稱為深埋式隧道。1.2 1.2 圍 巖 壓 力4 4）支護(hù)因素）支護(hù)因素 在相同的圍巖條件下，有支護(hù)的坑道圍巖壓力要比無支護(hù)的坑道?。恢ёo(hù)及時(shí)的坑道圍巖要比支護(hù)晚的坑道圍巖壓力?。恢ёo(hù)與圍巖密貼得越好則圍巖壓力越?。划?dāng)支護(hù)的剛度較小即為柔性支護(hù)時(shí)，坑道的圍巖壓力相對(duì)較小。1.2 1.2 圍 巖 壓 力5 5）爆破因素）爆破因素 采用爆破法開挖對(duì)圍巖的穩(wěn)定極為不利，尤其是對(duì)地質(zhì)條件較差的圍巖更為不利，爆破的擾動(dòng)很大，會(huì)造成圍巖的壓力過大，巖體松動(dòng)甚至塌方。因此在隧道中，能用機(jī)械開挖的盡量不要爆破；若必須要爆破，盡量采用控制爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制爆破用藥量，采用光面爆破、預(yù)裂爆破等先進(jìn)的爆破技術(shù)。1.2 1.2 圍 巖 壓 力6 6）超挖回填因素）超挖回填因素襯砌背后的超挖部分在施工時(shí)回填不密實(shí)，使得圍巖得不到很好的支護(hù)而繼續(xù)松動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成圍巖坍塌，引起襯砌開裂甚至破壞。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 圍巖壓力的確定1.2.2 隧道圍巖壓力的確定目前有三種方法。第一種是直接測(cè)量法，是用儀器實(shí)地量測(cè)圍巖壓力的大小，這種方法最具說服力。第二種是工程類比法，即根據(jù)大量實(shí)際資料分析統(tǒng)計(jì)和總結(jié)，按不同圍巖類別提出圍巖壓力的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值（經(jīng)驗(yàn)公式），作為隧道工程確定圍巖壓力的依據(jù)。第三種方法是理論計(jì)算法，是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上從理論上研究圍巖壓力的計(jì)算方法。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 當(dāng)隧道為深埋時(shí)，作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的圍巖壓力，從松動(dòng)壓力的概念看，實(shí)際為坑道周圍某一破壞范圍內(nèi)巖體的重量，故解決這一破壞范圍的大小就成為問題的關(guān)鍵。由經(jīng)驗(yàn)可知：圍巖越好則坑道就越穩(wěn)定，坑道開挖所影響區(qū)域就越小，圍巖壓力值也就越??；相反，圍巖越差則壓力值相應(yīng)就越大，這說明圍巖壓力。大小與圍巖級(jí)別成正比。在圍巖類別相同的條件下，坑道跨度越大，坑道的穩(wěn)定性就越差，壓力值也就越大，說明圍巖壓力的大小與坑道跨度成正比。1.2 1.2 圍 巖 壓 力淺埋隧道與深埋隧道的判別淺埋隧道與深埋隧道的判別1.淺埋隧道是指采用暗挖法施工、埋深較淺的隧道。在隧道埋深不大時(shí)，坑道開挖往往會(huì)使整個(gè)覆蓋層產(chǎn)生擾動(dòng)，較易發(fā)生洞頂坍塌，有時(shí)會(huì)使地表開裂下沉，因此會(huì)產(chǎn)生較大的圍巖壓力。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 對(duì)公路隧道來說，淺埋隧道多出現(xiàn)在洞口段。深埋和淺埋隧道的分界有很多判定標(biāo)準(zhǔn)，一般是以坑道上方能否形成穩(wěn)定的深埋圍巖壓力值來區(qū)分的，并且結(jié)合具體的地質(zhì)、施工條件等因素來綜合確定。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 要形成穩(wěn)定的深埋圍巖壓力值，顯然除了需要前述的松動(dòng)范圍之外，還需要有足夠厚度的巖（土）體，否則松動(dòng)范圍會(huì)一直擴(kuò)展到地表。也就是說，深埋隧道、淺埋隧道的分界深度要比荷載等效高度大，荷載等效高度hq可用式（1-7）計(jì)算得到。hq=q （1-7）式中，hq為荷載等效高度（m）；q為垂直均布圍巖壓力（kPa）；為圍巖天然容重（kNm3）。1.2 1.2 圍 巖 壓 力淺埋隧道圍巖壓力的計(jì)算方法淺埋隧道圍巖壓力的計(jì)算方法2.1 1）隧道埋深不大于等效荷載高度）隧道埋深不大于等效荷載高度 在這種情況下，坑道上覆巖（土）體較薄，從安全的角度考慮，略去坑道上方土體下滑時(shí)周圍土體所產(chǎn)生的阻力，即將上覆土柱全部重力作為圍巖壓力，視為均布時(shí)，垂直壓力q為 q=（1-9）式中，q為均布垂直壓力（kPa）；為坑道上覆圍巖天然容重（kNm3）；為隧道埋深（m），指坑頂至地面的距離。1.2 1.2 圍 巖 壓 力2 2）隧道埋深大于等效荷載高度而小于隧道分界深度）隧道埋深大于等效荷載高度而小于隧道分界深度 坑道上覆土體下滑時(shí)要考慮滑面阻力的影響，否則會(huì)得到過大的壓力值。如圖1-4所示，由于坑道開挖的影響而引起上覆巖（土）體下沉，即圖中EFG下沉。而它的下沉必受到左右?guī)r（土）體的阻礙，或者說兩側(cè)的圍巖要被它帶動(dòng)下沉。這個(gè)阻礙作用在計(jì)算圍巖壓力時(shí)需予以考慮，為便于分析，根據(jù)實(shí)測(cè)和試驗(yàn)做出假定。1.2 1.2 圍 巖 壓 力圖圖1-41-4淺埋圍巖壓力計(jì)算示意圖淺埋圍巖壓力計(jì)算示意圖1.2 1.2 圍 巖 壓 力 （1）假定土體中形成的破裂面是一條與水平成角的斜平面。（2）EFG巖（土）體下沉，帶動(dòng)兩側(cè)三棱土體（見圖1-4中的FDB及ECA）下沉，當(dāng)整個(gè)土體ABDC下沉?xí)r，又要受到未擾動(dòng)巖（土）體的阻力。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 （3）斜平面AC或BD是假定的破裂面，分析時(shí)考慮黏聚力c并采用了計(jì)算摩擦角g。另一滑面F或EG并非破裂面，因此，滑面阻力要小于破裂面的阻力，若該滑面的摩擦角為，則值應(yīng)小于g值。當(dāng)無實(shí)測(cè)資料時(shí)，一般可參考表1-23采用。表表1-231-23各級(jí)圍巖的各級(jí)圍巖的值值1.2 1.2 圍 巖 壓 力 在圖1-4中，坑道上覆巖體EFG的重力為W，兩側(cè)三棱巖體FDB或ECA的重力為W1，未擾動(dòng)巖體對(duì)整個(gè)滑動(dòng)土體的阻力為F，當(dāng)EFG下沉?xí)r，兩側(cè)受到的阻力為T或T。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 由此可見，淺埋隧道的圍巖壓力是隨坑道埋深增加而增加的，當(dāng)HHp=Bt/2tan以后，圍巖壓力則要逐漸減??；當(dāng)圍巖壓力等于深埋隧道荷載時(shí)，則圍巖壓力將維持不變。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 在判定深、淺埋隧道的分界時(shí)，若用理論公式（1-25）也可得出p值，但其往往與式（1-8）所求得的出入較大。事實(shí)上，用理論公式計(jì)算時(shí)，一些參數(shù)（如等）就帶有主觀性，公式的推導(dǎo)又是由勻質(zhì)材料出發(fā)，把圍巖視作各向同性體，這與實(shí)際有出入。目前，一般按式（1-8）判別，把理論公式（包括其他理論公式，如泰沙基公式等）、檢算卸載拱法或其他經(jīng)驗(yàn)判斷法等作為參考。1.2 1.2 圍 巖 壓 力深埋隧道圍巖均布?jí)毫ι盥袼淼绹鷰r均布?jí)毫?.由前面分析可知，圍巖壓力值受到許多因素影響，但主要取決于巖體構(gòu)造和結(jié)構(gòu)面的組合等地質(zhì)因素，并且壓力分布很不均勻（對(duì)徑向壓力而言），巖質(zhì)多裂隙巖體比土質(zhì)巖體中的壓力分布更不均勻。在某些圍巖中，可見到呈拱形的暫時(shí)穩(wěn)定的平衡拱。除黏性土及某些塑性性巖石外，荷載的時(shí)間效應(yīng)不顯著，壓力增長(zhǎng)很快，在較短時(shí)間內(nèi)就趨于穩(wěn)定。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 （1）級(jí)圍巖中的深埋隧道，圍巖壓力主要為變形壓力，其值可按釋放荷載計(jì)算，可參考設(shè)計(jì)規(guī)范，此處不再敘述。（2）級(jí)圍巖中的深埋隧道的圍巖壓力為松散荷載時(shí)，其垂直均布?jí)毫八骄級(jí)毫砂聪铝蟹椒ㄓ?jì)算：垂直均布?jí)毫Α2=h（1-27）h=0452s-1 式中，q2 為垂直均布圍巖壓力（kPa）；為圍巖重度 （kNm3），按表1-24取值；s為坑道圍巖級(jí)別；為跨度影響系數(shù)，其值為=1+i（Bt-5），Bt為坑道寬度（m），i為 Bt每增減1m時(shí)的圍巖壓力增減率，以Bt=50m的垂直均布?jí)毫闇?zhǔn)，當(dāng)Bt50m 時(shí)，取i=0.1。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 水平均布?jí)毫?。深埋隧道圍巖水平均布?jí)毫Π幢?-25確定。表表1-241-24各級(jí)圍巖重度各級(jí)圍巖重度表表1-251-25深埋隧道圍巖水平均布?jí)毫ι盥袼淼绹鷰r水平均布?jí)毫?.2 1.2 圍 巖 壓 力圍巖壓力量測(cè)圍巖壓力量測(cè)3.坑道形狀的選擇、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、圍巖壓力理論及坑道施工等的進(jìn)一步深入研究，都需要更好地判斷圍巖穩(wěn)定性，也即需要更好地確定圍巖壓力的大小、分布、方向等，因此對(duì)于圍巖壓力的實(shí)測(cè)工作，一直受到設(shè)計(jì)、施工等相關(guān)研究人員的重視。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 圍巖壓力量測(cè)，一般可通過量測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或內(nèi)力，然后推算圍巖壓力的間接方法，或用直接量測(cè)作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力的方法。量測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或內(nèi)力的方法很多，如可采用各種類型的支柱測(cè)力計(jì)（有機(jī)械式、電測(cè)式及液壓式等），或在襯砌內(nèi)埋設(shè)各種量測(cè)元件（如電阻應(yīng)變片、鋼筋應(yīng)變計(jì)、遙測(cè)應(yīng)變計(jì)、混凝土應(yīng)變磚等）量測(cè)襯砌的應(yīng)變。1.2 1.2 圍 巖 壓 力 直接量測(cè)作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的壓力，可采用各種類型（機(jī)械式、電測(cè)式、液壓式等）的壓力盒。此外，還可以量測(cè)圍巖的變形情況（量測(cè)中常采用量測(cè)錨桿，或量測(cè)坑道斷面開挖后的收斂情況）及圍巖深部的應(yīng)力情況（采用量測(cè)圍巖深部應(yīng)力的應(yīng)力計(jì)）。在試驗(yàn)室，還用模型試驗(yàn)的方法推算結(jié)構(gòu)上作用的壓力及圍巖變形情況。Thank you隧道施工技術(shù)模塊模塊10 10 施工輔助作業(yè)施工輔助作業(yè)10.1 壓縮空氣的供應(yīng)10.2 施工供水與排水10.3施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體10.4施工供電與照明10.1 10.1 壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣的供應(yīng) 修建隧道時(shí)，為配合開挖、運(yùn)輸、支承及襯砌等基本作業(yè)而進(jìn)行的其他作業(yè)稱為隧道施工輔助作業(yè)。其內(nèi)容包括壓縮空氣的供應(yīng)，施工供水與排水，施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體，施工供電與照明等。10.1 10.1 壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣的供應(yīng) 壓縮空氣的供應(yīng)計(jì)算10.1.1 在隧道施工中，以壓縮空氣為動(dòng)力的風(fēng)動(dòng)機(jī)械（具）設(shè)備得到廣泛的使用，常用的有鑿巖機(jī)、裝碴機(jī)、噴混凝土機(jī)、鍛釬機(jī)、壓漿機(jī)等。這些風(fēng)動(dòng)機(jī)具所需的壓縮空氣是由空氣壓縮機(jī)（以下簡(jiǎn)稱空壓機(jī)）生產(chǎn)，并通過高壓風(fēng)管輸送給風(fēng)動(dòng)機(jī)具的。10.1 10.1 壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣俗稱高壓風(fēng)，即經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后的具有一定壓力的空氣。要保證風(fēng)動(dòng)機(jī)械（具）設(shè)備正常工作，壓縮空氣必須具有一定的風(fēng)量和風(fēng)壓。10.1 10.1 壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣的供應(yīng) 空壓機(jī)站10.1.2 空壓機(jī)站主要由空壓機(jī)、配電設(shè)備、儲(chǔ)風(fēng)罐（俗稱風(fēng)包）、送風(fēng)管及配件、循環(huán)水池（用于冷卻空壓機(jī)）等組成?？諌簷C(jī)按動(dòng)力來源可分為電動(dòng)和內(nèi)燃兩種。短隧道可采用移動(dòng)式內(nèi)燃空壓機(jī)，長(zhǎng)隧道可采用固定式大型電動(dòng)空壓機(jī)。10.1 10.1 壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣的供應(yīng) 高壓風(fēng)管管路敷設(shè)要求10.1.3 （1）管道敷設(shè)要求平順，接頭密封，防止漏風(fēng)，凡有裂紋、創(chuàng)傷、凹陷等現(xiàn)象的鋼管不能使用。（2）在洞外地段，當(dāng)風(fēng)管長(zhǎng)度超過500 m且溫度變化較大時(shí)，宜安裝伸縮器；靠近空壓機(jī)150 m以內(nèi)，風(fēng)管的法蘭盤接頭宜用耐熱材料制成墊片，如石棉襯墊等。10.1 10.1 壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣的供應(yīng) （3）如壓風(fēng)管道在總輸出管道上，必須安裝總閘閥以便控制和維修管道；主管上每隔300500 m應(yīng)分裝閘閥；按施工要求，在適當(dāng)?shù)囟危ㄒ话忝扛?0 m）加設(shè)一個(gè)三通接頭備用；管道前端至開挖面距離宜保持在30 m左右，并用高壓軟管接分風(fēng)器；采用分部開挖法時(shí)，通往各工作的軟管長(zhǎng)度不宜大于50 m，與分風(fēng)器連接的膠皮軟管長(zhǎng)度不宜大于10 m。（4）當(dāng)主管長(zhǎng)度大于1000m時(shí)，應(yīng)在管道最低處設(shè)置油水分離器，定期放出管中聚積的油水，以保持管內(nèi)的清潔與干燥。10.1 10.1 壓縮空氣的供應(yīng)壓縮空氣的供應(yīng) （5）在管道安裝前應(yīng)進(jìn)行檢查，鋼管內(nèi)不得留有殘雜物和其他臟物；各種閘閥在安裝前應(yīng)清洗干凈，并進(jìn)行水壓強(qiáng)度試驗(yàn)，合格者方能使用。（6）管道在洞內(nèi)應(yīng)敷設(shè)在電纜、電線的另一側(cè)，并與運(yùn)輸軌道有一定距離，管道高度一般不應(yīng)超過運(yùn)輸軌道的軌面，若管徑較大而超過軌面，應(yīng)適當(dāng)增大距離。（7）管道在使用時(shí)，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查、養(yǎng)護(hù)。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水 施工中的供水和排水是同施工安全密切相關(guān)的?？拥纼?nèi)出現(xiàn)地下水會(huì)使圍巖軟化，引起落石塌方；若坑道底部積水不及時(shí)排除，則有礙鉆眼、爆破和清底接軌；坑道頂部淋水對(duì)工人健康不利；水量過大時(shí)甚至?xí)蜎]工作面，迫使工作停頓，這是水對(duì)施工不利的一面。但是，坑道內(nèi)鑿巖、噴霧灑水、澆筑襯砌、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)和施工人員日常生活等都離不開水。因此，隧道工程既要有供水設(shè)施，又要有排水措施，這樣才能確保施工安全順利進(jìn)行。施工供水10.2.1 凡無臭味，不含有害礦物質(zhì)的潔凈天然水都可以用作施工用水，飲用水的水質(zhì)則要求更為新鮮清潔。無論生活用水還是施工用水，均應(yīng)做好水質(zhì)化驗(yàn)工作。施工用水水質(zhì)要求包括：混凝土作業(yè)、濕式鑿巖與防塵詳見表10-4。生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)包括色澤、渾濁度、懸浮物、臭和味、細(xì)菌總數(shù)、大腸桿菌總數(shù)等十六種，詳見表10-5。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水水質(zhì)要求水質(zhì)要求1.10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水用水量估算用水量估算2.用水量與隧道工程的規(guī)模、施工進(jìn)度、施工人員數(shù)量、機(jī)械化程度等條件有關(guān)，變化幅度較大，一般可參照表10-6估算1 d的用水量，再加一定的儲(chǔ)備量。表表10-610-61 d1 d的用水量的用水量10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水供水方式供水方式3.供水方式主要根據(jù)水源情況而定。在選擇水源時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丶竟?jié)變化，要求有充足的水量，保證不間斷供水。通常應(yīng)盡量利用自流水源，以減少抽水機(jī)械設(shè)備。一般是把山上流水或泉水、河水或地下水（打井）用水管或抽水機(jī)引或揚(yáng)升到位于山頂?shù)男钏刂?，然后利用地形高差形成水壓，通過管路送達(dá)使用地點(diǎn)。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水蓄水池位置應(yīng)選擇在基底堅(jiān)固的山坡上，避開隧道洞頂，以防水池下沉開裂后漏水滲入隧道，造成山體滑動(dòng)或洞內(nèi)塌方。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水供水管道布置供水管道布置4.（1）管道敷設(shè)要求平順、短直且彎頭少，干路管徑盡可能一致，接頭嚴(yán)密不漏水。（2）當(dāng)管道沿山順坡敷設(shè)懸空跨距大時(shí)，應(yīng)根據(jù)計(jì)算來設(shè)立支柱承托，支承點(diǎn)與水管之間加木墊；在嚴(yán)寒地區(qū)應(yīng)采用埋置或包扎等防凍措施，以防水管凍裂。（3）水池的輸出管應(yīng)設(shè)總閘閥，干路管道每隔300500 m應(yīng)安裝一個(gè)閘閥，以便維修和控制管道。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水 （4）給水管道應(yīng)安設(shè)在電線路的異側(cè)，不應(yīng)妨礙運(yùn)輸和人行，并設(shè)專人負(fù)責(zé)檢查養(yǎng)護(hù)。（5）管道前端至開挖面一般應(yīng)保持30 m的距離，用直徑為50 mm的高壓軟管接分水器，分水器上預(yù)留的異徑三通至其他工作面供水使用軟管（13）連接，其長(zhǎng)度不宜超過50 m。（6）當(dāng)利用高山水池，其自然壓頭超過所需水壓時(shí)，應(yīng)進(jìn)行減壓，一般是在管路中段設(shè)中間水池作為過渡站，也可直接利用減壓閥來降低管道中水流的壓力。洞內(nèi)排水10.2.210.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水 隧道施工中應(yīng)將洞內(nèi)工程廢水及地下水及時(shí)排出洞外，以防坑道浸水影響施工和淹沒工作面。洞內(nèi)排水方式應(yīng)根據(jù)線路坡度大小和水量大小而定。按隧道開挖方向和線路坡度情況，洞內(nèi)排水可分為順坡施工排水和反坡施工排水。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水順坡施工排水順坡施工排水1.向洞內(nèi)開挖為上坡稱為順坡施工。此時(shí)只需隨著隧道延伸，在一側(cè)（或兩側(cè)）開挖排水溝，使水順坡自然排出洞外。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水反坡施工排水反坡施工排水2.向洞內(nèi)開挖為下坡稱為反坡施工。斜井開挖屬于此類。因水向工作面匯集，需用機(jī)械排水，排水系統(tǒng)常用的布置方式有小集水坑排水和長(zhǎng)距離集水坑排水兩種。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水 （1）小集水坑排水。分段開挖反坡水溝，在分段處開挖集水坑，每個(gè)集水坑處設(shè)置一臺(tái)抽水機(jī)，把水抽至后一段反坡，最后一臺(tái)抽水機(jī)把水排出洞外，如圖10-3所示。圖圖10-310-3小集水坑排水小集水坑排水10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水圖圖10-410-4長(zhǎng)距離集水坑排水長(zhǎng)距離集水坑排水 （2）長(zhǎng)距離集水坑排水。隔開較長(zhǎng)距離開挖集水坑，開挖面的積水用小水泵抽到最近的集水坑內(nèi)，再用主抽水機(jī)將水排到洞外，如圖10-4所示。10.2 10.2 施工供水與排水施工供水與排水 對(duì)于反坡施工的隧道，應(yīng)對(duì)地下水涌水量有足夠的估計(jì)，排水設(shè)施要有后備。必要時(shí)，應(yīng)在坑道掌子面上鉆較深的探水眼，防止突然遇到地下水囊、暗河等大量涌水進(jìn)入坑道的情況而造成事故。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 在隧道施工中，由于鑿巖、爆破、裝碴運(yùn)輸、噴射混凝土等作業(yè)，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，而且炸藥爆炸還會(huì)釋放大量的CO、CO2、NO2、SO2、H2S等有害氣體；隧道穿過含煤層或某些地層時(shí)，還會(huì)放出瓦斯、H2S等有害氣體；洞內(nèi)施工人員要消耗O2，呼出CO2等。這些都會(huì)使洞內(nèi)工作環(huán)境的空氣惡化，降低洞內(nèi)的施工效率，甚至?xí)斐砂踩鹿?。此外，隨著坑道不斷向山體深部延伸，洞內(nèi)的溫度和濕度相應(yīng)增高，對(duì)人體也會(huì)產(chǎn)生有害影響。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 通風(fēng)、防塵、防有害氣體的有關(guān)規(guī)定10.3.1 （1）按照公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（TG F602009）規(guī)定，隧道施工作業(yè)環(huán)境應(yīng)符合下列衛(wèi)生及安全標(biāo)準(zhǔn)：空氣中氧氣的含量在作業(yè)過程中始終保持在195%以上，嚴(yán)禁用純氧通風(fēng)換氣?？諝庵幸谎趸?、二氧化碳、氮氧化物等有毒氣體的濃度必須符合表10-7的規(guī)定。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體表表10-710-7工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)容許濃度工作場(chǎng)所空氣中有毒物質(zhì)容許濃度10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 空氣中的粉塵容許濃度應(yīng)符合表10-8規(guī)定。表表10-810-8工作場(chǎng)所空氣中的粉塵容許濃度（部分內(nèi)容）工作場(chǎng)所空氣中的粉塵容許濃度（部分內(nèi)容）10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 有害氣體和粉塵的測(cè)定方法應(yīng)按工作場(chǎng)所空氣中有害物質(zhì)監(jiān)測(cè)的采樣規(guī)范（GBZ 1592004）執(zhí)行。隧道內(nèi)噪聲不得大于90 dB。隧道內(nèi)溫度不宜高于28。（2）瓦斯隧道裝藥爆破時(shí)，爆破地點(diǎn)20m內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?0%；總回風(fēng)道中瓦斯?jié)舛缺仨毿∮?.75%。當(dāng)開挖面瓦斯?jié)舛却笥?5%時(shí)，所有人員必須撤至安全地點(diǎn)。（3）當(dāng)隧道施工獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度超過 150 m 時(shí)，必須采用機(jī)械通風(fēng)。（4）隧道施工通風(fēng)應(yīng)能提供洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)所需要的最小風(fēng)量。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 （5）通風(fēng)管的安裝應(yīng)符合下列規(guī)定。（6）通風(fēng)機(jī)的功率與風(fēng)管的直徑應(yīng)根據(jù)隧道獨(dú)頭掘進(jìn)長(zhǎng)度、運(yùn)輸方式、斷面大小和通風(fēng)方式等計(jì)算確定。（7）通風(fēng)機(jī)的安裝與使用應(yīng)符合下列規(guī)定。（8）施工必須采用綜合防塵措施并符合下列規(guī)定。（9）洞內(nèi)施工環(huán)境檢查應(yīng)符合下列規(guī)定。（10）放射性地層隧道施工應(yīng)符合下列規(guī)定。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 施工通風(fēng)方式10.3.2施工通風(fēng)方式的類型施工通風(fēng)方式的類型1.施工通風(fēng)方式應(yīng)根據(jù)隧道的長(zhǎng)度、掘進(jìn)坑道的斷面大小、施工方法和設(shè)備條件等諸多因素來確定。施工通風(fēng)方式有自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩類。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體1 1）風(fēng)管式通風(fēng)）風(fēng)管式通風(fēng)（1）壓入式通風(fēng)。（2）吸出式通風(fēng)。（3）混合式通風(fēng)。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 采用混合式通風(fēng)，必須注意的技術(shù)要求有以下幾點(diǎn)：壓入和吸出兩臺(tái)風(fēng)機(jī)必須同時(shí)啟動(dòng)。吸出風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力應(yīng)比壓入風(fēng)機(jī)的通風(fēng)能力大2030。吸出風(fēng)機(jī)和壓入風(fēng)機(jī)的位置布置最小要交錯(cuò)30 m，以免在洞內(nèi)形成短循環(huán)風(fēng)流。壓入風(fēng)機(jī)的風(fēng)管端部與工作面間的距離應(yīng)在風(fēng)流有效射程之內(nèi)，一般為1520 m。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體2 2）巷道式通風(fēng)）巷道式通風(fēng) 巷道式通風(fēng)是利用隧道本身（包括成洞、導(dǎo)坑及擴(kuò)大地段）和輔助坑道（如平行導(dǎo)坑）組成主風(fēng)流和局部風(fēng)流兩個(gè)系統(tǒng)互相配合而達(dá)到通風(fēng)的目的。現(xiàn)以設(shè)有平行導(dǎo)坑的隧道為例說明，如圖10-6所示。圖圖10-610-6 巷道式通風(fēng)（單位：巷道式通風(fēng)（單位：m m）10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 （1）主風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)。利用平行導(dǎo)坑與正洞的橫向聯(lián)絡(luò)通道作為風(fēng)道，在平行導(dǎo)坑口側(cè)面的風(fēng)道口處設(shè)置主風(fēng)機(jī)（主扇），通風(fēng)時(shí)把在平行導(dǎo)坑口設(shè)置的兩道擋風(fēng)門（也稱為風(fēng)門）關(guān)閉。當(dāng)主扇向外吸風(fēng)時(shí)，平行導(dǎo)坑內(nèi)空氣產(chǎn)生負(fù)壓，正洞外面的新鮮空氣即通過正洞向洞內(nèi)補(bǔ)充，污濁空氣經(jīng)由最前端橫通道進(jìn)入平行導(dǎo)坑，再經(jīng)施工通風(fēng)道排出洞外，從而形成以坑道為通風(fēng)道的主風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)，使主風(fēng)流范圍內(nèi)的污濁空氣很快被排出洞外。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 （2）局部風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)。在正洞及平行導(dǎo)坑開挖作業(yè)區(qū)必須配置風(fēng)扇，以形成局部風(fēng)流循環(huán)系統(tǒng)，在正洞開挖作業(yè)區(qū)布置一臺(tái)壓入式風(fēng)機(jī)，壓入新鮮空氣，工作處的污濁氣體即隨主風(fēng)流系統(tǒng)經(jīng)橫通道、平行導(dǎo)坑排出洞外。為了提高平行導(dǎo)坑開挖作業(yè)區(qū)的通風(fēng)效果，可布置成以吸出式為主、壓入式為輔的混合式通風(fēng)。主風(fēng)流中的部分新鮮空氣由壓入式風(fēng)機(jī)壓送到平行導(dǎo)坑工作面，而污濁氣體則由吸出式風(fēng)機(jī)吸出到平行導(dǎo)坑中排出洞外。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體通風(fēng)方式的選擇通風(fēng)方式的選擇2.（1）風(fēng)管式通風(fēng)不僅適用于獨(dú)頭坑道，如導(dǎo)坑獨(dú)頭掘進(jìn)、全斷面法開挖等，目前在長(zhǎng)、大隧道的施工中也應(yīng)用較多。（2）巷道式通風(fēng)通常與輔助坑道配合使用，是解決長(zhǎng)、大隧道通風(fēng)的主要方法之一。（3）隨著我國(guó)獨(dú)頭掘進(jìn)技術(shù)的提高，開挖斷面的增大，通風(fēng)方式更趨向于采用大功率、大管徑的壓入式通風(fēng)。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 施工通風(fēng)計(jì)算10.3.3施工通風(fēng)計(jì)算的目的是選擇通風(fēng)機(jī)，確定通風(fēng)機(jī)型號(hào)和軸功率的主要依據(jù)是風(fēng)量及風(fēng)壓。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體風(fēng)量計(jì)算風(fēng)量計(jì)算1.（1）按洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)所需要的風(fēng)量計(jì)算。Q=kmq （10-4）式中,Q為所需風(fēng)量（m3min）；k為風(fēng)量備用系數(shù)，常取為1112；m為洞內(nèi)同時(shí)工作的最多人數(shù)；q為洞內(nèi)每人每分鐘需要的新鮮空氣量，通常按3m3（人min）計(jì)算。（2）按稀釋洞內(nèi)同時(shí)爆破采用的最多炸藥量所產(chǎn)生的有害氣體需要的風(fēng)量計(jì)算。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 巷道式通風(fēng)。管道式通風(fēng)。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 （3）按內(nèi)燃機(jī)作業(yè)廢氣稀釋需要的風(fēng)量計(jì)算。Q=njA （10-9）式中，nj為洞內(nèi)同時(shí)使用內(nèi)燃機(jī)作業(yè)的總功率（kW）；A為洞內(nèi)同時(shí)使用內(nèi)燃機(jī)每1 kW所需要的風(fēng)量，一般采用3m3（minkW）計(jì)算。（4）按洞內(nèi)允許最小風(fēng)速驗(yàn)算風(fēng)量。Q=60vminsmax （10-10）式中，vmin為洞內(nèi)允許最小風(fēng)速（m/s），全斷面開挖時(shí)，vmin=015 m/s，對(duì)其他坑道vmin=0.25 m/s；smax為坑道斷面積（m2）；其他符號(hào)意義同前。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 P值與風(fēng)管直徑、風(fēng)管長(zhǎng)度、接頭質(zhì)量、風(fēng)壓、風(fēng)管材料等因素有關(guān)，是個(gè)大于1的數(shù)，可按有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)查用。如采用膠質(zhì)風(fēng)管或金屬風(fēng)管時(shí)，其值可參考表10-9或表10-10。表表10-910-9膠質(zhì)風(fēng)管的漏風(fēng)系數(shù)膠質(zhì)風(fēng)管的漏風(fēng)系數(shù)10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 對(duì)于長(zhǎng)距離的通風(fēng)，一般采用PVC塑料軟管，管路直徑大于1 m。PVC塑料軟管的漏風(fēng)系數(shù)如表10-11所示。表表10-1110-11PVCPVC塑料風(fēng)管的漏風(fēng)系數(shù)塑料風(fēng)管的漏風(fēng)系數(shù)10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體風(fēng)壓計(jì)算風(fēng)壓計(jì)算2.在通風(fēng)過程中，風(fēng)流必須要有一定的風(fēng)壓，才能克服沿途的各種阻力，將風(fēng)送到洞內(nèi)，并保證具有一定的風(fēng)速，風(fēng)流所受的阻力主要有摩擦阻力、局部阻力和正面阻力，則通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓力為 h機(jī)h阻=h摩+h局+h正 （10-13）式中，h機(jī)為通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓力（kPa）;h阻為風(fēng)流所受的阻力（kPa）；h摩為摩擦力（kPa）；h局為局部（kPa）；h正 為正面阻力（kPa）。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體1 1）摩擦阻力）摩擦阻力摩擦阻力是管道（巷道）周壁與風(fēng)流互相摩擦及風(fēng)流中空氣分子間的撓動(dòng)和摩擦而產(chǎn)生的阻力，也稱為沿程阻力。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 根據(jù)流體力學(xué)的達(dá)西公式可以導(dǎo)出隧道通風(fēng)的摩擦阻力公式，即 （10-14）式中，h摩為摩擦阻力（kPa）；為達(dá)西系數(shù)；L為風(fēng)管長(zhǎng)度（m）；d為風(fēng)管直徑（m）；v為風(fēng)流速度（m/s）；g 為重力加速度（m/s2）；為空氣重度（N/m3）。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體2 2）局部阻力）局部阻力 風(fēng)流經(jīng)過風(fēng)管的某些局部地點(diǎn)（如斷面擴(kuò)大、斷面減小、拐彎、交叉等）時(shí)，由于速度或方向發(fā)生突然變化而導(dǎo)致風(fēng)流本身產(chǎn)生劇烈的沖擊，由此產(chǎn)生的風(fēng)流力稱為局部阻力。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體3 3）正面阻力）正面阻力 當(dāng)通風(fēng)面積受阻時(shí)，會(huì)在受阻區(qū)域出現(xiàn)過風(fēng)斷面減小后再增大這一現(xiàn)象，相應(yīng)地會(huì)增加風(fēng)流阻力，產(chǎn)生的風(fēng)流阻力稱為正面阻力，一般可用式（10-21）計(jì)算。（10-21）式中，h正為正面阻力（kPa）；為正面阻力系數(shù)，當(dāng)列車行走時(shí)，=115，當(dāng)列車停放時(shí)，=015，當(dāng)兩列車（或斗車）停放間距超過1 m時(shí)，則逐一相加；Sm為阻塞物最大迎風(fēng)面積（m2）；其他符號(hào)意義同前。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體通風(fēng)機(jī)的選擇通風(fēng)機(jī)的選擇3.通風(fēng)機(jī)有軸流式和離心式兩類。在隧道施工通風(fēng)中主要采用軸流式通風(fēng)機(jī)。它具有風(fēng)量大、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。選擇通風(fēng)機(jī)時(shí)，按Q機(jī)11Q供（11是風(fēng)量?jī)?chǔ)備系數(shù)，Q供已做介紹）及h機(jī)Ph阻，從通風(fēng)機(jī)技術(shù)性能表或通風(fēng)機(jī)特性曲線圖中選取合適的通風(fēng)機(jī)型號(hào)。通風(fēng)機(jī)應(yīng)有備用量，數(shù)量一般為計(jì)算通風(fēng)能力的50。此外，根據(jù)具體情況，還可以選用具有吸塵、防爆和低噪聲等特性的風(fēng)機(jī)。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體風(fēng)機(jī)及風(fēng)管布置風(fēng)機(jī)及風(fēng)管布置4.設(shè)置通風(fēng)機(jī)時(shí)，其安裝基礎(chǔ)要能充分承受機(jī)體重量和運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，或者將其水平架設(shè)到臺(tái)架上。吸入口注意不要吸入液體和固體，而且要安裝喇叭口以提高吸入、排出的效率。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體通風(fēng)管理通風(fēng)管理5.（1）定期測(cè)試通風(fēng)量、風(fēng)速、風(fēng)壓，檢查通風(fēng)設(shè)備的供風(fēng)能力和動(dòng)力消耗。（2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)管、風(fēng)門、封閉的通道等處漏風(fēng)時(shí)，必須立即堵塞。（3）通風(fēng)巷道中，避免停放閑置的車輛，堆積料具和廢渣。（4）當(dāng)采用平行導(dǎo)坑作為通風(fēng)巷道時(shí)，除最外一個(gè)橫通道外，其余均應(yīng)設(shè)置風(fēng)門，在通風(fēng)時(shí)應(yīng)及時(shí)關(guān)閉風(fēng)門。10.3 10.3 施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體施工通風(fēng)、防塵、防有害氣體 在隧道施工中，鑿巖、裝碴、噴射混凝土等作業(yè)都會(huì)產(chǎn)生粉塵，特別是粒徑小于10m 的粉塵。這些粉塵極易被人吸入體內(nèi)，沉附于支氣管中，或吸入肺泡而造成矽肺病。為了使坑道內(nèi)的含塵量降低到工作場(chǎng)所空氣中粉塵的容許濃度以下，必須采取綜合防塵措施。防塵防塵6.10.4 10.4 施工供電與照明施工供電與照明 施工供電10.4.1隧道供電電壓一般都是三相四線400/230 V，動(dòng)力機(jī)械電壓標(biāo)準(zhǔn)是380 V，成洞地段照明用220 V，工作地段照明用2436 V。10.4 10.4 施工供電與照明施工供電與照明 施工照明10.4.2 隧道施工采用電燈照明，照明光線要充足均勻。以往施工照明采用白熾燈，它既費(fèi)電，亮度又差，且易造成事故。近年來已開始采用高壓鈉燈、低壓鹵鎢燈、鈉鉈銦燈、鎬燈等新型光源。10.4 10.4 施工供電與照明施工供電與照明 高壓鈉燈的發(fā)光效率為2030 lm/W，透霧性能好，沒有眩光。盡管洞內(nèi)在放炮后煙霧彌漫，但燈下物體仍清晰可見，此燈能經(jīng)受爆破沖擊波的震動(dòng)，誘蟲少，使用壽命長(zhǎng)，可達(dá)2 0005 000 h，是洞內(nèi)施工較理想的照明光源。高壓鈉燈高壓鈉燈1.10.4 10.4 施工供電與照明施工供電與照明低壓鹵鎢燈低壓鹵鎢燈2.低壓鹵鎢燈的發(fā)光效率為2030lm/W，通常使用的有兩種：一種為36 V,300W或36V,500 W的鹵鎢燈，使用壽命大于600h，亮度為白熾燈的兩倍；另一種是36V,500W的溴鎢燈，使用壽命大于500h，亮度為白熾燈的3倍，適用于作業(yè)面照明。10.4 10.4 施工供電與照明施工供電與照明 鈉鉈銦燈是一種新型氣體放電燈，發(fā)光效率為6080 lm/W，其光色好，適用于大面積照明；燈的使用壽命為10002 000 h。但其在洞內(nèi)使用時(shí)透煙霧性能差，懸掛高度在15 m以下時(shí)有眩光。鈉鉈銦燈鈉鉈銦燈3.10.4 10.4 施工供電與照明施工供電與照明鎬燈是一種高強(qiáng)度氣體放電燈，發(fā)光效率在70 lm/W以上。其顯色性能好，光色潔白，清晰宜人，使用壽命大于500 h，適用于洞外場(chǎng)地照明。鎬燈鎬燈4.Thank you