浅埋暗挖法 (2018)

浅埋地下工程施工方法浅埋地下工程施工方法主要有明挖法（盖挖法）和暗挖法两种，早期多采用明挖法施工，近年来，随着盾构技术和暗挖技术的发展以及城市生活与环境要求的提高，暗探法已被广泛采用。明挖法施工技术浅埋地下工程以住多采用传统的明挖法施工。明挖法也称基坑法，主要包括敞口明挖法和基坑支护开挖法两类，其施工方法是首先从地下向下开挖出基坑，在基坑内进行结构施工，然后回填地面。明挖法简单易行，施工作业面宽敞，施工速度较快，在覆盖层薄，建筑物少，地面交通车辆不多，地下各种管线少，周围环境要求不高的地区，采用这种方法是最经济的。明挖法最大的缺点是破坏地面，中断交通，拆迁工作量大。同时，施工产生的噪音，震动等也会严重干扰附近居民的生活和工作。为了尽可能减少地下工程施工对地面交通和附近居民的干扰，盖挖法应运而生。盖挖法是一种先做钻孔灌注桩或连续墙作为围护结构和支撑结构，在该结构保护下再做桩顶纵梁，盖顶板，恢复路面，然后，在桩及钢筋混凝土顶板的支护下再从上往下进行主体结构施工的方法。盖挖法是一咱比较快速，经济，安全的施工方法。但是，在交通干道上修建地下工程时，盖挖法施工还是不能彻底解决问题。浅埋暗挖是一种可以克服上述困难的创新技术和方法。暗挖法施工技术随着地面交通运输量越来越大，以及人们环境保护意识的提高，地下工程暗挖法也已逐渐取代明挖法而广泛应用于城市地下工程施工。地下工程暗挖施工方法主要有盾构法、浅埋暗挖法等。盾构法是在有水地层、软弱不稳定围岩中修建地铁区间隧道和其它地下工程时，进行开挖支护和衬砌的一种专用机械设备。盾构的种类很多，目前广泛采用的最先进的盾构有泥水加压复合式盾构和土压平衡复合式盾构。由于盾构法施工具有施工速度快，不拆迁地面建筑和地下管网，施工期间噪音小，震动小，不影响地面交通等优点，近年来在国内外地铁区间工程中被广泛采用。但是盾构施工存在随地层的变化而产生不适应，断面是不容许改变，制造盾构的成本较高，造价昂贵等缺点，因此，其优越性不如浅埋暗挖法。浅埋暗挖法浅埋暗挖法是近十多年来发展起来的一种新方法，该方法已在城市地铁，市政地下管网及地下空间的其他浅埋地下工程设计与施工中广泛应用。该方法多应用于第四纪软弱地层，开挖方法有正台阶法、单侧壁导洞法，中隔壁法（也称CD法和CRD法），双侧壁导洞法等。该方法灵活多变，对面建筑，道路和地下管网影响不大，拆迁占地少，不扰民，不污染城市环境等优点，是目前较先进的施工方法。对比指标明挖法盾构法暗挖法地质各种地质均可各种地质均可有水地层需做特殊处理占用场所占用街道路面较大占用街道路面较小不占用街道路面断面变化适用于不同断面不适用于不同断面适用于不同断面深度浅要一定深度深度比盾构法小防水较易较难有一定难度地面下沉小较小较小交通影响影响很大竖井影响大不影响地下管道需拆迁不需拆迁不需拆迁震动噪音大小小地面拆迁大较大大进度拆迁干扰大，总工期较短前期工程复杂，总工期正常开工快，总工期正常造价4-8亿元/km4亿元/km2亿元/km浅埋暗挖法名称的确定：北京地铁首次采用浅埋暗挖法设计，建成了复兴门车站折返线工程。由于取得了很大的经济效益和社会效益，于1987年8月25日由北京市科委、铁道部科技司共同组织了国家级成果鉴定，与会专家和各级领导对该法进行了认真的讨论，最后否定了“软弱地层新奥法”、“中国特色新奥法”、“北京地铁浅埋暗挖法”等名称，确定采用“浅埋暗挖法”这个名称。它更能反映该方法的特点，说明该方法不仅可在北京地层中应用，而且也可以在全国类似的各种地下工程中应用。浅埋暗挖法的应用及发展情况国外在70年代初开始将新奥法应用于浅埋地层的研究，到70年代末80年代初已基本形成一套完整技术并应用于城市地铁、市政工程等。目前，德国、日本、美国、法国、意大利、韩国、香港等国家和地区都有NATM法成功应用的实例。日本的城市地铁多修建在浅埋软弱地层中，过去大多采用明挖法施工，自1976年采用新奥法技术以后，就逐渐地把山岭隧道使用的新奥法技术转移到了城市地铁中来，目前用新奥法技术修建的城市地下工程越来越多，如粟山、大贯、第一原、旭丘、北四番丁等城市隧道和横滨市地铁区间及地铁车站等。德国是当今地下工程中应用新奥法技术最多的国家，他们不仅在地铁区间隧道应用，而且还在多层多线路大断面地铁车站中广泛应用，如慕尼黑、法兰克福、埃森、波鸿、纽伦堡地铁车站等，其施工技术已发展到了较高水平。国籍联邦德国联邦德国法国日本奥地利工程名称法兰克福地铁25号工区幕尼黑地铁9号区段里尔地铁一号线4工区北陆高速公路泊隧道维也那地铁U6-1工区施工年代1969-71年1975-78年1985年1983-85年1983-85年地质及水文地质条件粘土层、石灰岩和含水砂层、无水第三纪菱铁矿砂层和泥灰岩、遇水时其塑性和粘土一致粘土及砂等冲、洪积粘土第三纪流砂层、粘土层和砂卵石层、地下水位在拱顶附近埋深11-13m8-26m约15m5-15m8-20m断面形式(m)圆形直径6.68m最大跨度11.5最大高度7.5最大跨度6.8最大高度5.8最大跨度11.4最大高度8.6最大跨度8.5断面约60m2施工方法全断面台阶法施工，使用反铲挖掘机双侧导坑法，使用掘进机及反铲挖掘机和地面井点降水上下台阶分部开挖，两台掘进机，弃渣用泵输送至洞外超前侧壁导坑及分部开挖法，人工开挖环形部分反铲开挖核心土侧壁导坑法，使用掘进机及反铲挖掘机，必要时拱部插板支护。主要支护形式锚杆长3-4m，钢筋网喷厚15-18cm，钢拱架TH-48，钢筋砼内衬厚15-18cm。锚杆长3.5-5m，喷厚25cm，钢支撑TH-21或网构拱TH-21，钢筋砼内衬厚40cm钢支撑加背板，钢筋砼内衬厚50cm锚杆长4m，喷厚20cm，钢支撑H-200，衬砌60cm喷厚20cm，钢支撑钢筋砼内衬厚40cm长度420m60m1240m770m70-80m我国于70年代末80年代初开始将新奥法应用于地下工程施工，并于80年代中后期开始系统研究新奥法在浅埋软弱地层中的应用，1984年首先在大秦线军都山隧道进口黄土段研究实验成功，之后又成功地运用在北京地铁复兴门车站折返线工程，并首先在地铁复-西区间、西单车站、国家计委地下停车场、首钢地下运输廊道、城市地下热力、电力隧道、长安街地下过街通道、深圳地上过街通道等地下工程中推广应用，经过多年的不断总结、完善，这一方法已在城市地铁、市政、电力隧道、城市地下过街通道、地下停车场等工程中推广应用，并已形成一套完整的配套技术。并形成各地域各城市的特色如南京地铁软流塑地层暗挖施工工法，广州地铁含水砂层暗挖施工工法等。以北京地铁工程为实例形成的“隧道与地铁浅埋暗挖工法”已被建设部批准为国家级工法。目前深埋、浅埋、超浅埋的提法很多，但都不太确切，有必要进行区分，二种埋置深度隧道的设计和施工方法都有区别。通常深埋隧道荷载按塌落拱计算,可按新奥法原则设计,可利用围岩自身承载力,主要问题是隧道本身的施工安全；浅埋隧道按松散荷载计算,超浅埋隧道则按全土柱加地面动、静换算荷载计算,主要问题是控制地层位移,环境保护。1.应用埋深等于坍方统计平均高度两倍的方法。因围岩变形过大时隧道上方会形成塌落拱(压力拱)。而坍方是围岩失稳破坏最直观的形式，大量统计资料证明，当埋深大于两倍塌方高度时，才能用塌落拱公式计算。塌落拱高度与围岩类别有很大关系，根据我国铁路隧道调查资料，Ⅲ级以上围岩岩体强度较高，一般未出现由于浅埋而失稳破坏的情况，因此，通常在Ⅲ～Ⅵ级围岩中才考虑浅埋隧道的设计问题，铁路隧道新奥法指南规定:当埋深大于:Ⅵ级围岩4D～6D、Ⅴ级围岩2.0D～3.0D、Ⅳ级围岩1.OD～2.OD、Ⅲ级围岩0.5～1.OD，反之为浅埋隧道。