第六章盖挖法施工(整理)

第五章盖挖法和浅埋暗挖法第一节盖挖法施工盖挖法是先盖后挖，以临时路面或结构顶板维持地面畅通再进行下部结构施作的施工方法。早期的盖挖法是在支护基坑的钢桩上架设钢梁、铺设临时路面维持地面交通。开挖到基坑底部后，浇筑底板直至浇筑顶板的盖挖顺作法。后来使用盖挖逆作法。用刚度更大的围护结构取代了钢桩，用结构顶板作为路面系统和支撑，结构施作顺序是自上而下挖土后浇筑侧墙楼板至底板完成。也有采用盖挖半逆作法，施工程序如下：围护结构－顶板－挖土到基坑底部－底板及其侧墙－中板及其侧墙。盖挖法施工的优点是：结构的水平位移小；结构板作为基坑开挖的支撑，节省了临时支撑；缩短占道时间，减少对地面干扰；受外界气候影响小。其缺点是：出土不方便；板墙柱施工接头多，需进行防水处理；工效低，速度慢；结构框架形成之前，中间立柱能够支承的上部荷载有限。一、盖挖法的施工方法盖挖法施工主要有以下几种类型：盖挖顺作法；盖挖逆作法；盖挖半逆作法；盖挖顺作法与盖挖逆作法的组合；盖挖法与暗挖法的组合；盖挖法与盾构法组合。盖挖逆作法施工程序图盖挖顺作法与盖挖逆作法组合施工程序图a-施工上半部围护结构、中间柱、挖土并架设支撑、下半部围护结构；b-主体结构中间柱施工；c-浇筑第二层楼板并开挖土方；d-架设支撑，浇筑第三层楼板及其侧墙并开挖土方；e-依次浇筑第四层楼板及相应侧墙；f-用顺作法浇筑第一、二层结构，拆除临时设施回恢路面。盖挖法与暗挖法组合施工程序图①用暗挖法修建两个行车隧道及梁柱；②锚喷护坡、挖孔桩；③用盖挖法完成其它部分。二、盖挖法施工措施(一)施工期间地面的处置有以下基本方式：1、部分或全部占用地面；2、分条施工临时路面和结构顶板，维持部分交通；3、夜间施工、白天恢复交通。(二)围护结构盖挖法施工的地下工程围护结构型式基本可分为两大类：1)由桩（钻孔桩、挖孔桩或预制桩）和内衬墙组成的柱墙结构；2)地下连续墙或地下连续墙与内衬墙组合结构。在软弱土层中，多采用刚度和防水性较好的地下连续墙。围护结构与内衬墙之间的构造视传力方式不同可分为两种：分离式结构、复合式结构1、分离式结构当围护结构与内衬墙之间需设防水层时，为保证防水效果在围护结构与内衬墙和板之间一般不用钢筋拉结。施工中为保证板的强度和刚度，有时需在上下板之间设置拉杆或临时立柱。软弱土层中，分离式内衬墙往往较厚，但由于防水性能好，采用较多。2、复合式结构在围护结构与内衬墙设置拉结钢筋，使二者结合为整体，共同受力。但防水效果较差。从减少墙体水平位移和对附近建筑物影响来看，盖挖逆作法效果最好。在软弱土层开挖时，侧压力较大，除以板作为墙体的支撑外，还需设置一定数量的临时支撑，并施加预应力。(三)中间临时柱中间临时柱在结构框构形成前是承受竖向荷载的主要受力构件，能减少板的应力。盖挖顺作法大多采用在永久柱两侧单独设置临时柱。而盖挖逆作法多使临时柱与永久柱合二为一。临时柱通常采用钢管柱或H形钢柱。柱下基础可采用桩基和条基。桩基多采用灌注桩。条基用于地质条件较好的地段，可通过暗挖小隧道来完成。(四)土方挖运土方挖运是控制逆作法施工进度的关键工序，开挖方案还直接影响板的模板型式及侧墙水平位移的大小。根据基坑的空间和地质条件，可选择是人工挖运或是小型挖掘机挖运。盖挖法施工的土方，由明、暗挖两部分组成。条件许可时，从改善施工条件和缩短工期考虑应尽可能增加明挖土方量。一般是以顶板底面作为明、暗挖土方的分界线。这样可利用土模浇筑顶板。而在软弱土层，难以利用土模时，明挖土方可延续到顶板下，按要求架设支撑，立模浇筑顶板。暗挖土方时应充分利用土台护脚支撑效应，采用中心挖槽法，即先挖出支撑设计位置土体，架设支撑，再挖两侧土体。暗挖时，材料机具运送、挖运的土方均通过临时出口。临时出口可单独设置或利用隧道的出入口和风道。(五)混凝土施工缝处理逆作法施工时，结构的内衬墙及立柱是由上而下分段施作，施工缝一般多在立柱设V型接头、在内衬墙上设L型接头进行处理。施工缝的结构形式施工缝根据结构对强度及防水的要求，有三种处理的方法可供选择：1、直接法。在先浇混凝土的下面继续浇筑，浇注口高出施工缝，利用混凝土的自重使其密实，对接缝处实行二次振捣，尽可能排除混凝土中的气体，增加其密实性。2、充填法。在先浇和后浇混凝土之间留一个充填接头带，清除浮浆后再用膨胀的混凝土或砂浆充填。3、注人法。在先浇和后浇混凝土之间的缝隙压人水泥浆或环氧树脂使其密实。施工缝的处理第二节浅埋暗挖法施工修建浅埋地段隧道有时因周围环境等要求须采用暗挖法施工，称为浅埋暗挖法。采用浅埋暗挖法应与明挖法、盖挖法、盾构法等施工方法，进行经济、技术及环境因素等方面的分析比较。一、暗挖法施工隧道的深度分界确定深、浅埋隧道覆盖厚度分界值hp的经验公式为：hp＝(2·0－2.5）ha式中：ha－深埋隧道垂直荷载计算高度（m)，ha=(0.225+0.045B)26－s(公式适用于B≥5m)；其中：S－围岩类别，如Ⅲ类围岩即S=3；B－坑道宽度(m)。当隧道覆盖厚度h小于hp时为浅埋隧道。计算hp时，Ⅵ－Ⅵ类围岩取高值；当有不利于山体稳定的地质构造时，应适当加大hp值。采用非爆破法开挖及采用喷锚支护时hp可适当减小；隧道开挖宽度大时采用高值。对于软弱围岩地段，为了较准确地判别隧道埋深的性质，可以通过试验段进行荷载实测。应用实测压力(P)与垂直土柱重(γh)之比来确定隧道处于何种埋深。其判别标准可参考如下经验值：当p/γh≤0.4为深埋隧道p/γh≥0.4为浅埋隧道有时还进一步将P/γh≥0.6者，称为超浅埋隧道。超浅埋隧道在初期支护作用下，其围岩塑性区，在一般情况下将达到地表，覆盖层发生整体位移下沉。二、开挖方法及支护方式(一)开挖方法的选用浅埋暗挖法施工隧道工程时，应根据工程特点、围岩情况、环境要求以及施工单位的自身条件等，选择适宜的开挖方法及掘进方式。必要时，应通过试验段进行验证。施工中常用的开挖方法是台阶法以及适用于特殊条件的各类型分部开挖方法。一般山岭隧道可采用正台阶法施工。城市及附近地区的一般隧道可采用上台阶分部开挖法或短台阶法施工。大断面的城市或山岭隧道可采用中隔墙台阶法、单侧壁导坑法或双侧壁导坑法施工。城市地铁车站，地下停车场等多跨隧道多采用柱洞法，侧洞法或中洞法施工。正台阶法a-上台阶分部开挖法；b-短台阶法a-中隔墙台阶法；b-单侧壁导坑法；c-双侧壁导坑法柱洞法施工顺序；侧洞法施工顺序中洞法施工顺序浅埋隧道断面较大时不宜采用全断面开挖。施工中应尽量减少对围岩的扰动，优先采用掘进机或人工开挖。采用爆破开挖时，应采用短进尺、弱爆破，必要时要对爆破振动进行监控。爆破进尺一般不宜超过1.0m。(二)支护方式浅埋暗挖法施工的隧道多采用复合式衬砌。支护设计时可分为三种情况：初期支护承受全部荷载，二次支护(内层衬砌)仅作为安全贮备；初期支护与二次支护共同承担荷载；初期支护仅作为施工期间的临时支护，二次支护作为主要承载结构。设计时应将结构设计，施工方法及支护方式，辅助施工方法等进行综合研究，并经试验段进行验证。在施工过程中根据量测数据不断进行改善。一般地质条件下，初期支护类型由喷、锚、网、钢架或格构架四种方式而组成不同的结构型式对于浅埋软弱地层，锚杆的作用明显降低，其顶部锚杆由于作用不大而常被取消，应采用刚度较大的初期支护。可采用喷射钢纤维混凝土代替以加快支护速度及提高支护质量。大断面软弱地层施工中采用分部开挖，其初期支护常与临时支护（临时仰拱、中隔墙）结合，使每块分部开挖后都及时得以封闭。为了强化初期支护，有时在做内层衬砌前才进行拆除。对于地下水丰富的浅埋隧道，应采用洞内井点降水和周边围岩注浆等措施来改善施工条件。在地下水丰富的浅埋情况下，也可结合深井降水和地面预注浆堵水等措施进行水的综合治理，以减少水的危害，确保施工的安全和围岩的稳定。（三）辅助施工方法一般情况下可按下列次序依次选用：1、上半断面留核心土环形开挖；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；5、设置临时仰拱；6、深孔注浆加固及堵水；7、长管棚超前支护或注浆。第三节洞口及明洞施工一、洞口施工隧道洞口地段，一般地质条件差，且地表水汇集，施工难度较大。施工时要结合洞外场地和相邻工程的情况，全面考虑、妥善安排及早施工，为隧道洞身施工创造条件。由于每座隧道的地形、地质及线路位置不同，要很明确规定洞口段的范围是比较困难的。在一般情况下，可以将由于隧道开挖可能给上坡地表造成不良影响的洞口范围称为洞口加强段。每座隧道应根据各自的围岩条件来确定洞口段范围，一般亦可参照下图确定。洞口段范围1－洞门位置；2－洞口位置；3－明洞段；4－进口过渡段；5－洞口段；6－隧道洞身段；7－上部开挖地基；隧道洞口工程主要包括边、仰坡土石方；边、仰坡防护；端墙、翼墙等洞门圬工；洞口排水系统；洞口检查设备安装；洞口段洞身衬砌。洞口工程中的洞门施工，一般可在进洞后做，并应作好边仰坡防护，以减少洞门施工对洞身施工的干扰。洞口段施工时应注意以下事项：1、在场地清理作施工准备时，应先清理洞口上方及侧方有可能滑塌的表土，灌木及山坡危石等。平整洞顶地表，排除积水，整理隧道周围流水沟渠。之后施做洞口边、仰坡顶处的天沟。2、洞口施工宜避开雨季和融雪期。在进行洞口土石方工程时，不得采用深眼大爆破或集中药包爆破，以免影响边、仰圾的稳定。应按设计要求进行边、仰坡放线自上而下逐段开挖，不得掏底开挖上下重叠开挖。3、洞口部分圬工基础必须置于稳固的地基上。须将虚渣杂物、泥化软层和积水清除干净。对于地基强度不够时，可结合具体条件采取扩大基础、桩基、压浆加固地基等措施。4、洞门拱墙应与洞内相邻的拱墙衬砌同时施工连接成整体，确保拱墙连接良好。洞门端墙的砌筑与回填应两侧同时进行，防止对衬砌产生偏压。5、洞口段洞身施工时，应根据地质条件，地表沉陷控制以及保障施工安全等因素选择开挖i方法和支护方式。洞口段洞身衬砌应根据工程地质、水文地质及地形条件，至少设置不小于5m长的模筑混凝土加强段，以提高圬工的整体性。6、洞门完成后，洞门以上仰坡脚受破坏处，应及时处理。如仰坡地层松软破碎，宜用浆砌片石或铺种草皮防护。洞口段施工中最关键的工序就是进洞开挖。隧道进洞前应对边仰坡进行妥善防护或加固，作好排水系统。洞口段施工方法的确定取决于诸多因素。如施工机具设备情况、工程地质、水文地质和地形条件；洞外相邻建筑的影响；隧道自身构造特点等。根据地层情况，可分为以下几种施工方法：（1）洞口段围岩为Ⅲ类以上，地层条件良好时，一般可采用全断面直接开挖进洞，初始l0m－20m区段的开挖，爆破进尺应控制在2m－3m。施工支护，于拱部可施做局部锚杆；墙、拱采用素喷混凝土支护。洞口3m－5m区段可以挂网喷混凝土及设钢拱架予以加强。（2）洞口段围岩为Ⅲ－Ⅳ类，地层条件较好时，宜采用正台阶法进洞(不短于20m区段)。爆破进尺控制在1.5m－2.5m。施工支护采用拱、墙系统锚杆和钢筋网喷射混凝土。必要时设钢拱架加强施工支护。（3）洞口段围岩为Ⅳ－Ⅴ类，地层条件较差时，宜采用上半断面长台阶法进洞施工。上半半断面先进50m左右后，拉中槽落底，在保证岩体稳定的条件下，再进行边墙扩大及底部开挖。上部开挖进尺一般控制在1.5m以下，并严格控制爆破药量。施工支护采用超前锚杆与系统锚杆相结合，挂网喷射混凝土。拱部安设间距为0.5m－l.0m的钢拱架支护，及早施做混凝土确保稳定和安全。（4）洞口段围岩为Ⅴ类以下，地层条件差时，可采用分部开挖法和其它特殊方法进洞施工。具体方法有：1）预留核心土环形开挖法；2）插板法或管棚法；3）侧壁导坑法；4）下导坑先进再上挑顶扩大，由里向外施工法；5）预切槽法等。开挖进尺控制在lm以下，宜采用人工开挖，必要才采用弱爆破。开挖前应对围岩进行预加固措施，如采用超前预注浆锚杆或采用管棚注浆法加固岩层后，用钢架紧贴洞口开挖面进行支护，