第四讲 地铁隧道浅埋暗挖法施工

地铁浅埋暗挖法施工目录浅埋暗挖法隧道施工概述预加固超前支护隧道开挖初期支护混凝土衬砌小结地铁隧道主要施工技术（工程实例）横通道转正洞施工技术平顶直墙隧道施工技术大跨度群洞隧道施工技术隧道下穿河流、桥梁施工技术浅埋暗挖法施工地铁车站定义浅埋暗挖法施工—概述以加固、处理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合衬砌为基本支护结构的一种用于软土地层地表隧道的暗挖施工方法。新奥法以施工监测为手段新奥法浅埋暗挖法硬岩软岩柔性支护刚性支护被动、利用围岩自承能力主动、短时间内完成支护方案比较新奥法与浅埋暗挖法比较浅埋暗挖法施工—概述无水作业开挖面具有一定的自立性和稳定性施工条件日本土木学会定量判别标准土体细颗粒（小于74um）含量≤10%，且均匀系数Uc≤5的土体，不自备自立性浅埋暗挖法施工—概述管超前严注浆短开挖强支护快封闭勤量测十八字方针浅埋暗挖法施工—概述目录浅埋暗挖法隧道施工概述预加固超前支护隧道开挖初期支护混凝土衬砌小结地铁隧道主要施工技术（工程实例）横通道转正洞施工技术平顶直墙隧道施工技术大跨度群洞隧道施工技术隧道下穿河流、桥梁施工技术浅埋暗挖法施工地铁车站超前降水超前大管棚旋喷桩深孔注浆小导管加密注浆浅埋暗挖法施工—预加固超前支护预加固地层超前支护几种常见方法提高土体自立性浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—降水工程的作用截住隧道周边的渗水，满足无水施工需要防止掌子面及周边基层土壤流失减少初期支护的压力改善隧道地层特性防止隧道底板隆起和破坏浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—地下水分类上层滞水由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体潜水地表以下，第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下水，潜水层以上没有连续的隔水层，潜水面可自由升降，不承压或仅局部承压，同时可直接得到降水和地表水通过包气带的下渗补给。潜水位易受当地气候影响而有季节性的变化。承压水充满于上下两个隔水层之间的具有承压性质的地下水，从承压水位到含水层顶板的距离称承压水头。承压水由于有稳定的上覆隔水层，对气候变化的反应不及潜水灵敏，其水质水量和水位的变化也较小。浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—常用的降水方法轻型井点喷射井点深井井点（管井井点）渗水井点（自渗井）电渗井点辐射井点泄水暗沟（管）和明排浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—管井降水管外缠100目尼龙网回填粘土（夯实）水泥无砂管3～15卵石滤层（或水洗粗砂）管外回填水洗粗砂或3～15卵石滤层800降水管井沈阳地铁区间降水实例浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—管井降水孔压随降水过程变化动画浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—管井降水降水施工顺序：通过对基坑涌水量的理论计算设计降水井的位置和大小；通过试降水效果分析重新确定降水井的布置及合理选用抽水水泵；根据施工顺序，先降竖井横通道范围的地下水，在结构二衬没有达到设计强度前，不得停抽地下水。降水井停抽根据结构二衬施工同步进行。降水井布置钻井洗井试降水效果分析分段大面积降水浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—管井降水机具名称规格型号数量备注抽水水泵160型14降承压水抽水水泵125型12初期降水抽水水泵80型300反循环钻机QJ150-1型2无砂管φ42616620m砂砾石绿豆砂或瓜子片5540m3排水钢管φ15012000m排水钢管φ3001000m降水施工机具材料浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—管井降水目的：是疏干隧道开挖范围内的上层潜水，且将承压水降至开挖面下1m安排：在工程施工前10天开始进行，贯穿工程施工的全过程。降水量计算：k＝145m/d；a：300m,降水长度；b：26m,降水宽度；r=94.54m；（r＝0.29(a+b)）；潜水含水层厚度：H=15.5m；最大水位降深：S=15.5m；降水影响半径：mKHSR64.14692浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—管井降水降水井前1.4～4米必须采用人工开挖探明地下管线，护筒外侧必须用粘土封堵密实，防止钻井施工用水渗漏造成塌孔。受交通车流影响，排水井口及主要排水管宜采用暗排布置，以防管线碰撞破损，造成漏水直接影响基坑安全。降水前进行试抽水记录出水量及水位变化情况，检算降水能力，及时调整降水方案。保证水位在开挖面1.0米以下。降水工作与开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进度等情况及时调整降水井的运行数量。由于含水层底板凹凸不平，或存在局部粘性土夹层，会产生残留水。出现这种情况应放慢开挖速度，及时采取措施防止水流将基坑底细粒物质带走造成基底土扰动。注意事项浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—管井降水由主井加若干水平井构成，主井口径一般为3m左右，壁厚0.15m，水平口径89～114mm，水平井长度一般30～50m。浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—辐射井降水特点：占用施工场地小充分发挥水平方向渗透性大于竖直方向渗透性优势主井可用机械施工，水平井也可克服地层方面的困难，大大地提高了效率可节省资金和电力，据统计，施工辐射井比普通深井造价高14%左右。但电费消耗深井节约30%，另外还可节省拆迁，场地等费用浅埋暗挖法施工—预加固超前支护超前降水—辐射井降水C20喷混凝土+16#工字钢架@0.5m复合式防水板C30防水钢筋混凝土C15混凝土导向墙φ133孔口管环向间距300mm轨面隧道中线长管棚施工示意图超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固主要适用地层：穿越软弱地层、破碎带；隧道出入口、浅覆盖地带；下穿河床、湖底或海底；下穿高速公路、铁路及各种建筑物地基；城市地下轨道交通如地铁的车站等。管棚作用机理超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固主要施工方法超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固先成孔后下管潜孔锤冲击跟管钻进定向钻进先成孔后下管超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固利用地质水平钻机及特制钻杆先打设水平孔，水平孔形成后，将钻杆抽出，然后将工作管即管棚管顶入。此方法的应用范围主要针对地层自稳性较好，不易塌孔的围岩。当钻杆打到设计深度抽回后，在顶入管棚管的过程中已成的孔如果易塌，顶入管棚管就会遇到困难。为了便于将管棚管顶入，打设的水平孔的孔径要比顶入的管棚管大一些。在钻孔时此方法一般会引起较大的地面沉降，所以下完管棚管后要尽快注浆超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固7mMGJ—50钻机枕木垛导向墙墙底线拱脚线管棚钢管1°2°拱顶线管棚工作室拱部抬高1m左右超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固潜孔冲击器导正器限位键防脱销偏心扩孔钻头排气管套管靴钢套管钻杆扶正器潜孔锤跟管钻进跟管钻进的成孔和下管同时完成。这样避免了先成孔后下管其中间歇时间的塌孔问题。可分为水钻和风钻两种。水钻是采用泥浆护壁，将管棚管作为钻杆直接打入，钻屑是通过泥浆循环带出孔外，风钻是通过高压空气作为钻进动力及排除钻屑的载体。超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固潜孔锤跟管钻进先成孔后下管超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固已成孔管棚钻机超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固长管棚施工示意图超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固大管棚超前支护超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固定向钻进施工技术钻头内装有特制的传感器，传感器由信号线连接显示屏。显示屏显示钻头的倾角和面向角(导向板的方向：导向板朝上即为12点，如同钟面)。打设角度如果偏下，可以把钻头调到12点，即导向板朝上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的力，钻头轨迹就会朝上运动。同理在6点纠偏可以使钻头轨迹朝下，9点、3点分别是为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机会匀速旋转钻进，此时钻杆轨迹一般是平直的。所以导向钻头是上下纠偏的关键。超前大管棚浅埋暗挖法施工—地层预加固大管棚施工工艺流程三通一平→人员设备进场→铺设H钢轨道→设备组装调试→埋设孔口管→调试钻机（方位、倾角）→钻具组装进孔→冲洗液循环→导向钻进→回次加尺（接线、接口补焊）→孔斜测量→导向钻进→直至设计深度终孔→回取探头→管内及环状间隙注浆→移至下一孔位。旋喷桩浅埋暗挖法施工—地层预加固旋喷桩分水平旋喷桩和竖直旋喷桩，是采用高压旋喷将浆液压注入地层达到改善围岩目的。旋喷方式：分为单管法，双重管、多重管旋喷材料：325#或425#普通硅酸盐水泥浆，双液浆，化学浆液等机械选型：70改进型钻机（5.5KW+8.5KW）Y-2型液压泵。9500φ500旋喷桩φ42注浆小导管,L=2.5m1700φ42注浆小导管，L=2.5mφ500旋喷加固体150o35002000(b)纵断面图(a)拱部加固布置图拱部土体水平旋喷加固示意图旋喷桩浅埋暗挖法施工—地层预加固注入水泥——水玻璃以及外加剂组成的浆液发生化学反应，将岩层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良围岩的目的深孔注浆浅埋暗挖法施工—地层预加固深孔注浆工艺流程浅埋暗挖法施工—地层预加固止浆墙施工测量、定位孔眼钻孔调整钻孔方向及角度压水试验注浆观测记录泵排量和注浆压力变化情况深孔注浆孔眼布置浅埋暗挖法施工—地层预加固6093100010001000784992R30612030503061300110030010042048500068442500150007000400025cmC20网喷混凝土500小月河底50cm混凝土深孔注浆技术参数浅埋暗挖法施工—地层预加固注浆长度：每环15～17m；每次开挖长度：11～13m(保证止浆岩盘长4m)；注浆液扩散半径：2.5m；注浆材料：PO42.5水泥、浓度Be40水玻璃，模数为2.0～3.0，铝粉膨胀剂，特殊配方CT-1、CT-2外加剂；浆液比例：水：水泥（重量比）1～2.2：1水泥浆：水玻璃浆液（体积比）1：1；铝粉掺入量为水泥重量的0.1%；外加剂CT-1、CT-2掺入量为水泥重量的2.5%；注浆凝固时间：由于过河段特殊地质情况，为保证扩散半径，浆液凝固时间较长，为20～180S；注浆压力：1～1.5Mpa。深孔注浆立体示意图浅埋暗挖法施工—地层预加固第一段注浆范围15m16844止浆岩盘4m第二次注浆范围15mφ42小导管间距0.2m，长2.5m，每榀格栅一环临时仰拱2m钢格栅：间距0.5mφ42小导管间距0.2m，长2.5m，每榀格栅一环φ42锁脚导管长3m，每榀格栅4根临时仰拱30cm小导管施工加密，间距20cm,长度2.5m,每榀格栅一环,位置为拱部和边墙全包,小导外插角45°,并注入1：1水泥浆以固结隧道轮廓处1.5m范围土体，并在上台阶开挖时增设临时仰拱，以达到早封闭的目的。小导管加密注浆浅埋暗挖法施工—地层预加固小导管加密注浆浅埋暗挖法施工—地层预加固小导管施工照片目录浅埋暗挖法隧道施工概述预加固超前支护隧道开挖初期支护混凝土衬砌小结地铁隧道主要施工技术（工程实例）横通道转正洞施工技术平顶直墙隧道施工技术大跨度群洞隧道施工技术隧道下穿河流、桥梁施工技术浅埋暗挖法施工地铁车站基本经验无水作业随开挖、随支护时空效应浅埋暗挖法施工—隧道开挖主要开挖方法隧道开挖和初期支护短台阶法小断面大断面中洞法CD法CRD法双侧壁导坑法浅埋暗挖法施工—隧道开挖双联拱带临时仰拱长台阶法核心土台阶法人工开挖浅埋暗挖法施工—隧道开挖台阶法浅埋暗挖法施工—隧道开挖台阶法核心土上台阶3--3.5m3-5m3--3.5m⑴开挖下台及核心土土方⑵下台初期支护施工步骤(1)超前小导管注浆加固(2)上台阶环形开挖留核心土，循环进尺0.75m(3)上台初期支护⑴仰拱初支基面处理⑵铺设仰拱防水层⑶施工仰拱二衬钢筋砼⑴边墙、拱部初支基面处理⑵铺设边墙、拱部防水层⑶施工边墙、拱部二衬钢筋砼(4)二衬壁后回填注浆图示1243序号浅埋暗挖法施工—隧道开挖台阶法施工工序浅埋暗挖法施工—隧道开挖CD法④③②①B型断面各洞室划分IVIIIII30039