浅埋暗挖施工技术大全

浅埋暗挖施工技术大全内容摘要：

式与先开挖的一侧相同 ； 各部开挖时，周边轮廓应尽量圆顺，减小应力集中 ； 各部的底部高程应与钢架接头处一致 ； 每一部的开挖高度，宜为 ； 后一侧开挖应全断面及时封闭 ； 左、右两侧纵向间距，应拉开一定距离，一般情况为 3050m； 中隔壁应设置为弧形或圆弧形 ； 中隔壁在灌注二次衬砌时，应逐段拆除。 12 交叉中隔壁法 (CRD) 可适用于 Ⅳ Ⅵ 级围岩浅埋的双线或多线隧道。 采用自上而下分二至三步开挖中隔墙的一侧，并及时支护，待完成了 12 部后，即可开始另一侧 12 部开挖及支护，形成左、右两侧开挖及支护相互交叉的情形。 采用交又中隔壁法施工，除应满足中隔壁法施工的要求外，尚应满足下列要求 : 设置临时仰拱，步步成环 ； 自上而下，交叉进行 ； 中隔壁及交叉临时支护，在灌注二次 衬砌时，应逐段拆除。 浅埋暗挖工程在选择施工方法时 ,浅埋暗挖工程施工中应根据不同的围岩工程地质条件、水文地质条件、工程建筑要求 ， 机具设备、施工技术条件、施工技术水平、施工经验等多种因素 ,选择行之有效的一种或多种施工方法。 这是一个受多种因素影响的动态的择优过程。 围岩的地质条件是施工的主要影响因素。 当围岩较稳定且岩体较坚硬时 ,施工往往采用先把隧道坑道断面开挖好 ， 然后修筑支护结构 ， 并且有条件时可以争取一次把全断面挖成。 当围岩稳定性较差时 ， 则需要随开挖随进行一次支撑 ， 防止围岩变形及产生坍塌 ； 分块开挖后 ， 应及时进行一 次支护的施作 ， 一般先开挖顶部 ， 在上部断面挖成后及时进行一次支护 ， 在上部支护的保护下再开挖坑道下部断面。 二次模筑衬砌修筑必须先修筑边墙 ， 之后再修筑拱圈 ， 即先墙后拱法施工。 实践证明 ， 选择合理的施工方法 ， 可以安全地建设隧道 ， 并将地表沉降控制在设计要求范围内。 因此 ， 选择一种合理的施工方法是工程成败的关键。 从国内外现有工程实绩和实验研究的情况来看 ,基于经济性及工期考虑 ,其工法选择的顺序为 :正台阶法→上台阶设临时仰拱闭合法→ CD工法→ CRD 工法→眼镜工法。 从 安全性角度考虑 ， 顺序正好相反。 在工程实践中 ， 应根据地质条件、 断面大小、地面环境等因素从工法的可实现性、工期、安全性、适应性、技术性和经济性六个方面综合考虑 ,选择施工方法。 大断面暗挖法施工 大断面车站开挖方法的选择 ,受地表沉陷影响较大 ,变大跨为小跨可较少地表沉陷。 避免两个洞室同步掘进能防止较大应力集中的产生。 开挖分块越多 ,扰动地层次数增多地表沉陷就越大。 一次支护及时、开挖支护封闭时间愈快地表沉陷就越小。 当采用正确 13 施工方法和相应的辅助施工措施后 ,可以做到安全、经济、快速施工的目的。 大断面暗挖主要集中在地铁车站及渡线段。 主要工法为 :中洞法、侧洞法、洞桩法等。 介 于大洞与标准断面的隧道用中隔壁法 (CD 法 ) 和十字中隔壁法 (CRD) ,此工法的基本特点是将大断面划为小断面 ,分部开挖 ,做临时中隔壁 ,然后分段拆除中隔壁 ,施做二衬 ,一般是拆 6 m 长 ,通过监测可以调整拆除长度。 施工过程中 ,可随时通过监控量测 ,调整施工方案和参数 ,从而实现信息化施工。 在大断面施工中以下几点值得注意 : (1) 大断面划小断面 ,不是越小越好 ,要根据地层做调整 ,小断面固然开挖安全 ,但多次力的转换 ,易造成累计沉降过大。 (2) 原认为中洞法较为安全 ,控制沉降好 ,但该 法在完成中洞后 ,开挖侧洞 ,由于侧向抵抗侧压的减弱 ,会造成中洞过大变形 ,有的造成中拱二衬开裂 ,二衬不宜过早受力。 (3) 较好的方法为洞桩法 ( PBA 工法 ) ,但洞桩法导洞多 ,洞内施工桩 ,作业条件差。 (4) 大断面洞室开挖 ,先做侧洞 ,然后扣中拱 ,相对来讲较为安全。 从施工角度看 ,偏向使用侧洞和 CRD 法开挖 ,尽量做到快封闭 ,这是暗挖施工的根本 ,也符合新奥法的基本原则。 (5) 在大断面设计中主张多跨 ,不赞成单跨。 西单站多连拱洞室拱脚防水问题引起重视后 ,在天安门西、王府井东单 等站都没再出现此类问题。 单洞室施工期间难度较大 ,相对沉降也较大。 单跨车站结构受力较为合理 ,建筑效果也好 ,但还要充分注意施工难度。 (6) 目前设计的小导洞结构断面一般在 30 cm ,都偏大 ,应优化断面结构 ,对大断面施工 ,临时导洞多 ,这种优化就非常有必要 ,可以减少废弃物 ,值得我们认真研究。 (7) 在受管线等条件制约 ,结构无法起拱的情况下 ,可采用平顶直墙工法。 (8) 多层导洞开挖 ,一般先从上部洞室开挖 ,然后落底。 这种方法造成底洞开挖时 ,上部洞室会发生整体下沉 ,总累计沉降较大。 为减少累计沉降 ,可采取反复注浆措施 ,也可以考虑先挖下部导洞 ,逐层上挖 ,但每层开挖增加超前小导管。 (9) 多导洞开挖 ,都有个初支连接问题 ,或称扣拱施工。 目前设计图均在拱背位置埋设连接板 ,这种做法对施工要求很高 ,左右洞开挖设格栅位置必须准确 ,否则难以满足中洞初支安装精度要求。 为此施工单位进行了不少优化 ,有的采取单侧设连接板 , 14 另一侧用插筋来调整。 有的两侧都用插筋连接。 该方法主要是现场焊接工作量大 ,还要延长封闭时间。 建议采用双向插筋的办法 ,这样可以保证格栅受力较好 ,便于施工。 为实现快速 封闭施工 ,插筋连接点宜在边侧导洞内 ,这样可以采用点焊定位后 ,中洞喷混凝土 ,边洞内进行焊接作业。 15 第三章 北京地铁浅埋暗挖法施工中常用的配套技术 北京地铁浅埋暗挖施工中出现的问题 北京地处第四纪冲、洪积扇的中上部 ,地层由粘性土、粉土、砂类土、碎石类土交互沉积而成 ,土质松散 ,成拱条件差 ； 而且地下水水位高 ， 渗透性强 （ 一般采取降水措施 ,但仍有残留水 ）； 加上大部分线路处于交通繁忙地段 ， 车辆行驶过程中产生强烈震动 ，使浅埋隧道周边土体更加松弛 ， 开挖过程中极易坍塌。 支护结构采用初期支护加二次模筑混凝土支 护的复合式衬砌结构形式 ， 初期支护由钢格栅喷射混凝土组成。 根据设计理论计算及工程实践总结 ， 支护结构比较可靠 ， 一般不会坍塌 ， 坍塌多为开挖面的围岩失稳。 一般引起坍塌的原因或因素有 : （ 1） 地层预加固效果不佳 北京地区的浅埋暗挖是以地层预加固为前提的一种施工技术。 对北京这种松散地层 ,开挖的过程更主要的是支护的过程 ,地层加固是开挖成败的关键。 地层预加固效果不佳 ,极易引起坍塌。 （ 2） 开挖面暴露时间长 在预加固后开挖过程中 ,围岩土体会出现一个短暂的稳定 ， 随着暴露时间延长 ,坍塌的可能性也越大。 （ 3） 受地面震动影响 地面 车辆行驶过程中产生的震动是坍塌的重要诱因之一 ， 尤其夜间重车高速行驶更为明显。 （ 4） 降水后地层残留水的影响 土层隧道施工最为关键的是地下水。 由于北京地区的地下水位较高 ， 暗挖施工前都采取降水措施。 但北京地区冲洪积地层往往不是很好的连续体 ， 且部分地层中形成砂和粘土的混合透镜体 ， 管井和水平井很难达到疏干的目的 ， 开挖过程中可能产生潜蚀作用 ，并造成流砂、坍塌现象。 （ 5） 雨、污水管渗漏 北京是一个有着悠久历史的古城 ,地下管线纵横交错 ,一些雨、污水管修建年代较早 ， 渗漏严重，周围地层处于饱和状态 ， 部分地段还形成一个水囊 ， 给浅埋暗挖施工带 16 来极大的隐患。 随着暗挖施工扰动土体 ， 破坏原有平衡 ， 可能引起坍塌。 （ 6） 下穿河、湖或近距河湖暗挖 下穿河、湖或近距河湖施工为暗挖施工的难点。 部分河、湖虽经过人工整治 ， 也仅为简单铺砌 ， 水渗漏严重 ， 而且此处的隧道覆土最薄 ， 非常容易引起坍塌。 （ 7） 降雨后渗漏 降雨后 ， 雨水渗入地层中 ， 引起围岩土体的不稳定 ， 从而造成坍塌。 （ 8） 马头门及断面变换处 马头门和断面变换处是工程施工的一大难点 ， 由于受力转换比较复杂 ， 施工中易引起坍塌。 辅助工法的主要目的 稳定地层的主要手段是用注浆加固隧道周边地层 ，用管棚加固隧道拱部地层。 要根据地质和施工的具体情况确定注浆的范围、压力和材料，达到改善地层的物理力学参数(E、 C、 φ 、 μ) ，提高地层的自稳能力。 稳定开挖工作面 方法很多，优先选择次序为正台阶环形开挖留核心土、锚杆超前支护、小导管超前支护、小导管注浆超前支护、浅孔（ 4～ 6 m）周边预注浆超前支护、长导管注浆超前支护、全断面深孔注浆封闭工作面、初次支护背后充填注浆及周边 2～ 3 m 径向单液水泥注浆等。 常用的辅助方法主要有降水和地层加固两种形式。 地层加固的方法 （ 1） 环形开挖留核心土； （ 2） 喷射混凝 土封闭开挖工作面； （ 3） 超前锚杆或超前小导管支护； （ 4） 超前小导管周边注浆加固地层； （ 5） 设置临时仰拱； （ 6） 深孔围岩加固劈裂预注浆或堵水固结预注浆加固地层； （ 7） 长管棚超前支护加固地层； （ 8） 冻结法固结地层； （ 9） 水平旋喷法超前支护； 17 （ 10） 地面加固地层； （ 11） 洞内、洞外降水法； （ 12） 洞内施工水平降排水法； 其他常用辅助方法 （ 1） 新型结构复合式衬砌防水。 在初期喷锚支护与二次衬砌模筑混凝土之间，铺设一层柔性的防水材料，例如 LDPE、 PVC、 EVA、 ECB等，只要施工工艺 和管理工作到位，可以做到不渗不漏。 （ 2） 降水技术。 这一重要的配套技术，施作简单、效果好，特别是井点降水方法技术简单。 如地铁永安里车站建设时，用井点降水获得较大成功。 所有降水方法都要考虑好地表和建筑物的沉降及对水资源保护问题。 （ 3） 注浆加固技术。 地层的注浆工艺和浆液配比要因地制宜。 如在粉细砂地层中，改压注水泥砂浆为改性水玻璃注浆，起到了快速凝固的更好效果。 (4)冷冻法施工技术 该项技术在地铁 “ 复 八线 ” 大北窑 — 热电厂区间松散流体地层中应用，取得较好效果，但造价昂贵。 (5)半断面插板盾构 技术。 “ 复 八线 ” 建国门站试用，为北京地铁建设全面使用盾构技术取得了一定经验。 (6)通用小型机械设备。 不求更先进但求配套，起到了 “ 快、小、灵 ” 的作用。 如拱部开挖配皮带运输、下部开挖试用单臂掘进机、二次衬砌利用泵送混凝土至模板台车、洞内运输采用电瓶车带动梭式矿车 (8m3)等，都是普通设备，只要安排组织好，可节省大量人力，提高工作效果，区间隧道可月掘进 100m 以上。 地下水处理方法 处理地下水方法：人工降低地下水位、地下连续墙阻水、帷幕注浆隔水、压缩空气排水、冻结法等。 地表井点降水是常用方法 ，在布置井点时应控制单井抽水量，在施工时 做 好反滤层，并且分段抽水，以减少因降水引起的地表沉降和减少地下水的流失。 地下水的排放无疑会使上覆地层尤其是隧道工作面附近地层的强度增加 ， 刚度变大。 但对于砂层、砾砂等特殊地层 ， 过度抽排地下水 ， 会使上覆多孔介质土层超固结 ， 18 反而引起地表大范围沉降。 因此 ， 在能保证工作面稳定、能保证正常开挖的条件下 ， 应尽量减少地下水的抽排 ， 可根据情况采取止水帷幕或旋喷桩等阻断地下渗水通道 ， 采取地表或洞内注浆措施封堵部分地下水 ； 采取地表或洞内降排水时 ， 尽量缩短抽排时间 ，掌子面开挖过后及时停止 ； 采取断面注浆、喷混凝土等措施稳定工作面 ； 根据具体地层条件 ， 及时调整小导管、格栅支护参数、注浆参数 ， 确保注浆效果。 防水原则应遵循“以防为主，多道防线，刚柔结合，综合治理的”。 其核心是：“以结构自防水为本，附加防水层为标”。 做到固本，最主要的是要求混凝土抗裂、密实 ,并把裂纹控制在一定范围内。 附加防水层是指在隧道与车站采用复 合 式衬砌结构，中间设防水板及在结构外表面粘贴卷材等辅助措施，它包括材料防水、接缝密封防水和构造防水。 北 京地 区地质主要为第四纪冲洪积地层 ,常用处理地下水的方法为管井降水 ,井距 8 m 左右。 在建筑物集中地带打不了管井时采用辐射井 ,一般 300 mm,长度 ≤ 50～ 70 m ,在不同透水层中打设。 由于冲洪积地层往往不是一个很好的连续体 ,伴有透镜体存在 ,即粘土层中夹有砂层或砂层中夹有粘土等 ,管井、 平井降水很难全部疏干 ,地层中存在残留水。 对残留水的处理措施 : ①在地层含水层中打水平井排水管 ,将地层中残留水集中引出来。 随着工作面前进 ,逐步封闭水平管。 打水平管时注意要略有一定的上台角 ,管中用棉砂截砂 ,管端用 PVC 管集中引流 ； ②根据地层情况 ,可先做下半部导洞 ,打垂直引水管 ； ③注浆止水 ,根据不同地层采 用不同浆液 ,如改性水玻璃或水泥加水玻璃浆液等 ,必要时采用长导管注浆 ,搭接长度不小于 2 m； ④根据地层情况 ,适当调整格栅节点 ,调整格栅节点要与排水管统一考虑 ,有人主张调到透水层上部 ， 有的建议做到下部 ,我们认为调到下部较好 ； ⑤增加锁脚锚杆 ,必要时用锚管加注浆 ； ⑥增加临时仰拱 ； ⑦。