隧道浅埋暗挖施工方法及配套技术详解203页(附图丰富)_ppt

2020年6月18日7时42分12020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项2人类社会的不断发展进步，各种用途的隧道不断修建，隧道工程技术水平也不断提高与发展。我国城市隧道、地铁等修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、盖挖、浅埋暗挖及盾构法等多种方法并存，极大地推动了地下工程的快速发展。今天只是对浅埋暗挖工法作一次简单梳理，同时针对暗挖施工现场经常出现的一些关键技术进行讨论。前言2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项3第一章浅埋暗挖法概述第二章浅埋暗挖法施工方法第三章浅埋暗挖法常用的配套技术第四章当前浅埋暗挖法修建隧道存在的主要问题及应对措施第五章浅埋暗挖法的几点讨论2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项4地面条件允许的情况下，城市隧道洞口、地铁宜采用明挖法，主要适合在人、交通和管线较少的地方应用。因埋深条件、周边环境条件等因素的限制，在建筑物密集的繁华市区和特殊地质区段经常采用浅埋暗挖法施工。1987年8月，北京市科委与铁道部科技司共同组织鉴定会，对浅埋暗挖技术进行评价，会上确定取名为：浅埋暗挖法，适用范围：各种软弱地层的地下工程设计与施工。浅埋暗挖法又经过十几年的广泛应用，形成了一套完整的配套技术，被评为国家级工法。1、浅埋暗挖法产生的背景第一章浅埋暗挖法概述2020年6月18日7时42分5军都山隧道（1988）（第一次用小导管、网构钢架）北京地铁复兴门折返线（1987）（国家科技进步二等奖）2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项6浅埋暗挖法的基本原理：采用复合衬砌，初支承担全部基本荷载，二衬作为安全储备，初支、二衬共同承担特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩自承能力；采用不同开挖方法及时支护封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；采用信息化设计与施工。2、浅埋暗挖法施工原理2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项77浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程，围岩自承能力很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。特征曲线中C点尽量靠近A点，即尽量增大支护的承载，减少围岩的自承载。要做到这点，必须遵守十八字方针（管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测），初支必须从上向下施工，初支基本稳定后才能做二衬，且必须从下到上施工。隧道支护特征曲线2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项8浅埋暗挖法，是指在软弱围岩地层中，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅和锚喷砼作为初期支护手段，遵循“新奥法”理论，按照“十八字”方针进行隧道的设计和施工。浅埋暗挖的优点：结构形式灵活多变，对地面建筑、道路和地下管线影响不大，拆迁占地少，扰民少，污染城市环境少等。缺点：施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程度不高，以及高水位地层结构防水比较困难等。3、浅埋暗挖法的特点2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项9虽然已被广泛推广应用，但是并非都真正地掌握了其真谛。或因生搬硬套、或因片面性、或因配套技术不足，仅强调“只要会喷锚支护就会浅埋暗挖”的误导，造成坍塌、沉陷、渗漏等，经常发生严重的安全质量事故。因此，在施工过程中要对“浅埋暗挖法”进行深入的研讨，综合分析，全面总结。104、浅埋地下工程的施工方法主要包括：明挖法（盖挖法）、盾构法、浅埋暗挖法。浅埋地下工程施工方法优缺点比较2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项11新奥法是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力，以喷射砼、锚杆为主的初期支护，使支护与围岩联合受力共同作用，把围岩看作是支护结构的重要组成部分。浅埋暗挖法又称矿山法，基本不考虑利用围岩的自承能力，采用复合衬砌，初期支护承受全部基本荷载，二衬作为安全储备，共同承担特殊荷载。浅埋暗挖法理论源于“新奥法”，如以锚喷作为初支手段；尽量减少围岩扰动；初支与围岩密贴；量测信息反馈指导施工等。5、浅埋暗挖法与新奥法的区别2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项121、浅埋暗挖施工步骤及工艺流程浅埋暗挖法施工步骤：施工准备——超前小导管布设——注浆——土方开挖——格栅/钢拱架架立——钢筋网片、连接筋——喷射混凝土——防水施工——二次衬砌。（见下图）第二章浅埋暗挖施工方法2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项13施工准备超前导管超前注浆土方开挖格栅安装网片安装砼喷射防水施工二次衬砌2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项14施工准备实施性施工组织设计地层预加固及施工辅助措施开挖初期支护现场监控量测是否符合控制标准防水层二次衬砌混凝土结构结束是（修改施工方案）（加强初期支护施工辅助措施）（改变开挖步骤，程序）（修改支护参数）否浅埋暗挖施工工艺流程2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项152、浅埋暗挖施工技术原则浅埋暗挖法的核心技术被概括为十八字方针：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。在暗挖施工作业时根据地质情况制定相应的开挖步骤和支护措施，严格根据量测数据确定支护参数，保证暗挖作业和周边环境的安全。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项16管超前：开挖拱部土体自稳能力差，自立时间短，土体凌空后极易坍塌，采用超前支护的各种手段主要提高土体的稳定性，控制下沉，防止围岩松弛和坍塌。严注浆：导管超前支护后，立即进行压注水泥浆或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定强度的壳体，以增强围岩的自稳能力，确保开挖过程中的安全。每次注浆前必须对工作面进行喷射砼封闭，以防浆液在压力下溢出。严注浆的概念是广义的，既包含进行严格的拱部导管预注浆，也包含开挖下部及边墙支护按规定预埋管注浆，还包括初支背后填充注浆。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项17短进尺：一次注浆多次开挖，土体暴露时间越长，进尺越大，土体坍塌的危险就越大，所以一定要严格限制进尺的长度。在施工中可采取预留核心土，目的除减少开挖时间外，预留的土体还可以平衡掌子面的土体，防止滑塌。强支护：在松散地层和浅埋条件下进行地下大跨度结构施工，大量土体的重力会直接作用于初期支护结构上，初支必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制初期结构的变形，保证结构的稳定。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项18快封闭：在浅埋暗挖法施工中，如未封闭成环，变形速度较快，为有效控制围岩松弛，必须及时采用临时仰拱或使支护体系成环。勤量测：结构的受力最终都表现为变形，可以说，没有变形（微观的），结构就没有受力。按照规定频率对规定部位进行监测，掌握施工动态，调整施工参数并设置各部位的变形警戒值，是浅埋暗挖法施工成败的关键。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项193、浅埋暗挖常用施工方法采用浅埋暗挖法施工时,依据工程地质、水文情况、工程规模、覆土埋深及工期等因素，常用施工方法有全断面法、台阶法、中隔墙法（CD法）、交叉中隔墙法（CRD法）、双侧壁导坑法(眼睛工法)、洞桩法（PBA法)、中洞法及侧洞法等。施工方法示意图纵段示意图重要指标比较沉降工期支护拆除量造价全断面法一般最短没有拆除低台阶法一般短没有拆除低中隔墙法（CD）法较大短拆除少偏高交叉中隔墙法(CRD法)较小长拆除多高双侧壁导坑法（眼镜法）大长拆除多高洞桩法（PBA法）大长拆除多高中洞法小长拆除多高侧洞法大长拆除多高2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项20全段面开挖方法操作起来比较简单，主要工序是：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退50米以外安全地点再引爆，使一次爆破成形，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环，同时施作初支，铺设防水层，进行二次模筑衬砌。（2）适用范围全段面法主要适用Ⅰ~Ⅲ级围岩，当断面在50m2以下，隧道又处于Ⅳ级围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在进行局部注浆等辅助施工加固地层后，也可采用此法。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项21全断面开挖法（1）施工顺序使用全断面开挖，可以减少对地层的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成。有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，便于施工组织和管理。但由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大。每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计，并严格控制爆破作业。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项22全断面开挖法（3）优缺点加强对开挖面前方的工程地质和水文地质的调查。对不良地质情况，要及时预测预报、分析研究，随时准备好应急措施（包括改变施工方法）。各工序机械设备要配套。如钻眼、装渣、运输、模筑、衬砌支护等主要机械和相应的辅助机具（钻杆、钻头、调车设备、气腿、凿岩钻架等），在尺寸、性能和生产能力上都要相互配合，工作方面能环环紧扣，不致彼此互受牵住而影响掘进。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项23全断面开挖法（4）注意事项加强各辅助作业和辅助施工的设计与施工检查。尤其在软弱破碎围岩中使用全段面法开挖时，应对支护后围岩的变形进行动态监测，使各种辅助作业的三管两线保持良好状态。选择支护类型时优先考虑锚杆和锚喷砼、挂网等支护形式。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项24全断面开挖法（4）注意事项台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法，而且是实现其它施工方法的重要手段。Ⅲ~Ⅳ围岩可采用两台阶法，Ⅴ~Ⅵ围岩需采用多步开挖或者环形开挖留核心土法。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。当拱部围岩条件发生较大变化时，可适当延长或缩短台阶长度，确保开挖、支护质量及施工安全。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项25台阶法施工横向示意图隧道中线321台阶法施工纵向示意图核心土321台阶法（1）适用范围台阶法工程实例2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项26台阶法优点：灵活多变、适用性强，凡是软弱地层、第四纪沉积地层，均可采用台阶法，这也是基本的方法，无论地层变好还是变坏，都能及时更改，变换成其他方法。另外，台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有利于开挖面的稳定性，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。台阶法缺点：上下部作业有干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响。另外，台阶开挖会增加对围岩的扰动次数。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项27台阶法（2）优缺点台阶数不宜过多，台阶长度要适当，充分利用地层纵向承载拱的作用。上台阶高度宜为2.5m,一般以一个台阶垂直开挖到底，保持平台2.5-3m，易于减少翻渣工作量。装渣机应紧跟开挖面，减少扒渣距离，以提高装渣运输效率。软弱地层施工时，单线台阶长度超过1.5倍洞径就要及时封闭，双线隧道台阶长度超过1倍洞径就要及时封闭，未封闭长度大于纵向承载拱跨，就会产生变位骤增现象。台阶法开挖宜采用轻型凿岩机打眼施作小导管，当进行深孔注浆或设管棚时多用跟管钻机，而不宜采用大型凿岩台车。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项28台阶法（3）注意事项上台阶架设拱架时，拱脚必须落在实处，采用锁脚锚管（灌浆）稳固拱脚，防止拱部下沉。个别破碎地段可配合喷锚支护和挂钢丝网施工，防止落石和崩塌。解决上下部半断面作业的互相干扰的问题，做好作业施工组织、质量监控及安全管理工作。采用钻爆法开挖石质隧道时，应采用光面爆破技术和振动量测控制振速，以减少对围岩的扰动。2020年6月18日7时42分浅埋暗挖施工技术与注意事项29台阶法（3）注意事项中隔墙法也称CD工法，主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格的地下工程施工。当CD工法仍不能