地铁暗挖施工工法

地铁暗挖施工工法简介在城市软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”大部分原理，按照“十八字”原则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行隧道的设计和施工，谓之城市地下工程浅埋暗挖技术。一、浅埋暗挖施工简介浅埋暗挖的概念暗挖法：不挖开地面，采用从施工通道在地下开挖、支护、衬砌的方式修筑车站等地下的施工方法，包括台阶法，双侧壁导坑法、CD法、CRD法、PBA法。暗挖法暗挖台阶法开挖车站主体土方开挖PBA车站主体土方开挖一、浅埋暗挖施工简介暗挖十八字方针：“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”管超前，就是隧道土方开挖前，在隧道前方土体中打设超前小导管（钢花管）；严注浆，就是通过超前小导管注浆对隧道前方土体进行加固改良，以增大围岩稳定性和自承力。管超前严注浆是两项工作一体施工，它的作用一是改良工作面前方的地层在开挖工作面以外(尤其是顶部)形成厚度为0．5～Im的加固圈；二是超前小导管与地层形成超前支护结构，从而保证开挖工作面的稳定，防止工作面坍塌，控制地表沉降。浅埋暗挖施工必须“先注浆，后开挖，注浆一段，开挖一段”。开挖支护控制管超前，严注浆还要注意：1）打导管必须注浆，防止导管施工扰动前方土体导致坍塌。2）必须保证注浆质量，根据不同地层选取不同注浆材料，一般粉细沙、中粗砂、砂含量较高的砂卵石地层采用改性水玻璃或固沙剂，卵石含量较高的砂卵石地层及卵石圆砾地层采用水泥水玻璃双液浆。要严格控制配比、注浆压力、注浆量。3）超前围岩预注浆加固施工中注浆结束的条件是注浆压力达到设计终压，浆液注入量达到设计值的80%以上。开挖支护控制开挖支护控制开挖支护控制开挖支护控制短进尺，就是控制开挖步距，每次进尺不能太长。短进尺还要注意：1）必须“开挖一段，封闭一段，段段推进”。禁止两榀钢架一次开挖。2）对于稳定性很差的地层，开挖时应缩短每循环进尺。3）短进尺是快封闭的前提。4）预留核心土，放坡开挖，禁挖神仙土。5）环形留核心土法施工，应先开挖上台阶的环形拱部，并及时施工。开挖支护控制开挖支护控制.常用马蹄形断面形式的暗挖隧道强支护，浅埋暗挖隧道支护结构承担隧道上覆盖层的全部或部分土柱的地层压力，并从减少地表沉陷的城市要求角度出发，初期支护必须有足够的刚度。强支护还要注意：1）必须严格控制钢架的材料质量，加工的骨架尺寸以及钢架节点法兰的焊接质量。2）必须严格控制钢架安装质量。a、严格控制钢架安装的垂度，倾斜的钢架是不能承受巨大土压力的。b、节点法兰连接，螺栓连接牢固，必要时进行绑焊。特别是较大断面分部开挖，在拆除临时支撑时，一旦存在问题后果不堪设想。开挖支护控制c、连接筋焊接牢固，保证钢架的整体受力。3）严格控制喷射混凝土的配合比。控制水及速凝剂的搀量，过大均对混凝土强度影响巨大。喷射混凝土、砂浆所用水泥强度等级不得低42.5MPa。开挖支护控制早封闭，就是使初期支护的钢格栅最短时间内形成封闭换，确保结构及围岩的稳定。早封闭要注意：1）控制台阶长度，根据地质条件，一般台阶长度为1-1.5倍洞径，6m的跨度，台阶长度以6-9m为好。但不是越短越好，小于1倍洞径，一旦发生坍塌造成的后果会更严重。2）隧道掘进前必须做好施工准备：支护材料齐备，满足进尺要求，施工机具和风水电等齐全完好，抢险物资充足到位等。开挖支护控制3）倘若遇到不良地质条件或重要环境风险时，应在上半断面台阶上设临时仰拱提前封闭。4）隧道掘进应连续作业，因故停止掘进时，应对掌子面进行临时封闭处理（挂网喷砼，打设导管注浆）。开挖支护控制勤量测，就是通过监控量测，及时分析数据，并根据监控数据来调整支护参数（信息化施工）。勤量测要注意：1）必须重视数据分析。a、审阅内拱顶和对应的地面沉降值和洞内两侧收敛值，对照预警值分析。b、沉降数据结合地质条件的风险分析。c、周边结构的差异沉降分析。2）及时采取相应对策。开挖支护控制马头门施工控制要点：贴口加强环隧道支护马头门开口施工工法。a、开洞前利用超前预注浆加固掌子面及周边一定范围内土体，提高土体自稳及抵抗变形能力；同时周边预注浆管棚或导管兼起棚架支撑作用。b、在开口前密排钢格栅拱架及相关的加强措施，形成开洞处内贴加强环梁，提高受力状况较复杂的开口部位初期支护的强度、刚度和整体性，有效弥补开口施工对隧道初期支护受力性能的减弱，控制交叉开口部位的变形。c、开口隧道增设临时仰拱保证开口稳定。特殊部位及特殊地层施工控制群洞开挖施工控制措施一般有：a、拱部采用小导管、长管棚或小导管+长管棚超前支护。b、中间土体进行注浆加固。c、优化施工工序。d、对斜通道的隧道断面采用扩大范围的超前地层加固。e、每部拱脚均加设锁脚锚杆或加大拱脚喷混凝土厚度,控制拱脚变位。f、两条平行隧道（包括导洞），相距小于1倍隧道开挖跨度时，其前后开挖面错开距离不应小于15m。特殊部位及特殊地层施工控制二、地铁暗挖施工工法区间及部分风道、出入口一般为小断面，主要施工工法有：全断面法、台阶法。（跨度一般小于8m）风道、出入口、换乘通道等断面一般介于大断面及小断面之间，主要施工工法有：CD法（中隔壁法）、CRD（交叉中隔壁法）、双侧壁导坑法等。（跨度一般在6~15m之间）地铁车站及渡线段一般为大断面，主要工法有：中洞法、侧洞法、洞桩法、PBA工法等。（跨度较大）除小断面施工工法外，其余工法的特点是将大断面划为小断面，分部开挖，做临时中隔壁及仰拱，然后分段拆除，施做二衬。在施工过程，随时通过监控量测，调整施工方案和参数，实现信息化施工。地铁暗挖应根据地质条件、断面大小选择施工方法。台阶法台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法，而且是实现其它施工方法的基础。台阶法适用于隧道跨度较小的情况，一般跨度小于8m。正台阶法开挖优点很多，能较早地使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降，上台阶长度（L）一般控制在1~1.5倍洞径（D），当开挖断面较高时可进行多台阶施工，每层台阶的高度常用3.5～4.5m，或以人站立方便操作选择台阶高度。注意事项：（1）台阶数不宜过多，台阶长度要适中，一般分长台阶（5B），中台阶（1.5~5B），短台阶（1~1.5B），微台阶（3~4m）。（2）开挖过程中根据地层需要，采取一些辅助的施工措施，如回填注浆、增加锁脚锚管、超前支护等。二、地铁暗挖施工工法台阶法施工步序①施作超前支护②上台阶土体开挖③上台阶初期支护施作，打设锁脚锚杆④下台阶土体开挖⑤下台阶初期支护施作⑥施作防水⑦二次衬砌施作台阶法下台阶上台阶核心土0.8米0.8米1.6米二、地铁暗挖施工工法CD法是指将隧道断面分为左右两个洞室进行开挖，中间增设一道临时中隔壁，每个洞室开挖后及时施作初支封闭成环。中隔壁法CD二、地铁暗挖施工工法CRD法是指将隧道分为多个导洞（视隧道断面大小确定导洞的划分数量），依次、分别进行开挖，增设临时中隔壁及临时仰拱，每个小导洞开挖后及时封闭成环，导洞与导洞之间保持一定的纵向安全距离。此工法适用于地质条件差，隧道断面大，沉降控制要求较高的隧道开挖。CRD法二、地铁暗挖施工工法CRD法第一步：Φ42超前小导管超前预注浆加固地层，开挖左上部导洞并施作永久及临时初期支护，封闭成环，采用锁脚锚管加固拱脚。Ⅱ1ⅡⅡ拱部超前小导管Φ42锁脚锚管拱部超前小导管ⅣⅡ3Ⅱ1ⅣⅡ第二步：开挖左下部导洞并施作永久及临时初期支护，封闭成环，采用锁脚锚管加固拱脚。二、地铁暗挖施工工法CRD法第三步：Φ42超前小导管超前预注浆加固地层，开挖右上部导洞并施作永久及临时初期支护，封闭成环，采用锁脚锚管加固拱脚。5ⅥⅥⅡ1ⅡⅣⅡ3拱部超前小导管Ⅳ第四步：开挖右下部导洞并施作永久及临时初期支护，封闭成环，采用锁脚锚管加固拱脚。5ⅥⅡⅧ7ⅣⅥ1ⅡⅡ3Ⅳ拱部超前小导管二、地铁暗挖施工工法CRD法第五步：初期支护背后注浆，进行换撑施作仰拱二次衬砌，预留钢筋、防水板接头。L=1.0mI22工字钢二次衬砌Ⅸ拱部超前小导管第六步：拆除剩余临时支撑，施作拱部二次衬砌，结构封闭成环，进行二次衬砌背后注浆。Ⅹ拱部超前小导管（示意）二、地铁暗挖施工工法①②③④二、地铁暗挖施工工法CRD法(1)保持各分部开挖断面和各部的纵向间距，开挖轮廓线要圆顺，以减少出现应力集中现象。(2)每块小断面紧临核心土，及时设置临时仰拱封闭、步步成环，尽量缩短成环时间，必要时进行掌子面喷射混凝土临时支护。(3)中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖小断面底部临时仰拱保持在同一断面上，各节点的连接一定要对齐，螺栓连接牢固，并及时施作锁脚锚管。(4)必须保证中隔壁和临时仰拱钢架的规格数量和喷射混凝土的厚度，钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。(5)为减小支护结构对地基的压力，提高地基的承载能力，对钢拱架的底部设置20×20×20厘米的枕木支垫。(6)中隔壁混凝土拆除时，要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土，以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土。CRD法施工控制要点二、地铁暗挖施工工法采用双侧壁导坑法开挖隧道时首先进行两侧洞的开挖与支护（一般是两侧对称开挖），然后再进行中洞的开挖与支护，视隧道断面大小，可将两侧洞及中洞再分为若干个小导洞分部开挖。此工法适用于地质条件差、跨度大、沉降控制要求高的隧道。双侧壁导坑法二、地铁暗挖施工工法双侧壁导坑法开挖双侧壁导坑法也称眼睛工法，也是变大跨度为小跨度的施工方法，其实质是将大跨度（＞20m）分成三个小跨度进行作业，主要适用于地层较差、断面很大、单侧壁导坑超前台阶法无法满足要求的三线或多线大断面铁路隧道及地铁工程。该法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，有可能由于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值，而且成本较高，进度较慢。二、地铁暗挖施工工法第一步：拱顶打设大管棚及小导管、注浆，同时先后开挖两侧洞室①，施作初期支护及中隔壁、中隔板。两侧洞室开挖距离参考值为5～6米。大管棚中隔壁中隔壁中隔板中隔板超前注浆小导导管双侧壁导坑法第二步：先后开挖洞室②，前后参考距离5~6米，施作初期支护及中隔壁。中隔板21中隔壁21中隔板二、地铁暗挖施工工法第三步：拱顶小导管注浆，开挖洞室③，施做初期支护及中隔板。第四步：开挖右下部导洞并施作永久及临时初期支护，封闭成环，采用锁脚锚管加固拱脚。中隔板中隔壁4312中隔板12中隔板中隔板中隔壁4312中隔板12中隔板双侧壁导坑法二、地铁暗挖施工工法第五步：根据监测情况，纵向分段防水层，施做拱底二衬（步长≤3m）。第六步：根据监测情况，纵向分段拆除的中隔板和中隔壁（步长≤3m），敷设防水层，施作余下二衬，仰拱部分回填素混凝土。2134中隔板中隔壁21钢支撑素混凝土回填双侧壁导坑法二、地铁暗挖施工工法①②⑤⑥③④又名眼镜法施工双侧壁导坑法二、地铁暗挖施工工法1．开挖方式采用机械辅助人工开挖。2．工序变化处之钢架（或临时钢架）应设锁脚钢管，且必须对锁脚钢管进行注浆，以确保钢架基础稳定。3．当现场导坑开挖孔径及台阶高度需进行适当调整时，应保证侧壁导坑临时支护与主体洞身钢架连接牢固，横向钢支撑可根据监控量测结果适当调整其位置。并考虑侧壁导坑自身的稳定及施工的便捷性。4．双侧壁导洞法施工，其导洞跨度不宜大于0.3倍隧道宽度，施工时,左右导洞前后错开距离不应小于15m。并在导洞施工完后方可按台阶法施工上下台阶及仰拱。二、地铁暗挖施工工法双侧壁导坑法施工注意事项5．钢架之间纵向连接钢筋应按要求设置，及时施作并连接牢固。6．临时钢架的拆除应等洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后，方可进行。7．施工中，应按有关规范及标准图的要求，进行监控量测，及时反馈结果，分析洞身结构的稳定，为支护参数的调整、浇筑二次衬砌的时机提供依据。二、地铁暗挖施工工法双侧壁导坑法施工注意事项施工控制要点：首先施工上下各四个导洞，在下导洞内作条形基础并由上导洞向下开挖护壁桩