地鐵施工簡(jiǎn)介.ppt

淺埋暗挖法施工技術(shù)簡(jiǎn)介 2012年01月31日 吉喆 人類(lèi)社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步 各種用途的隧道不斷修建 隧道工程技術(shù)水平也不斷提高與發(fā)展 我國(guó)地鐵修建方法已由最初單一的明挖法發(fā)展到現(xiàn)在的明挖 蓋挖 淺埋暗挖及盾構(gòu)法等多種方法并存 極大地推動(dòng)了地下工程的快速發(fā)展 第一章淺埋暗挖法概述 第二章淺埋暗挖法施工方法 第三章淺埋暗挖法常用的配套技術(shù) 第四章淺埋暗挖法施工中的監(jiān)測(cè) 目錄 第一章淺埋暗挖法概述 地面條件允許的情況下 地鐵隧道宜采用明挖法 主要適合在人 交通和管線較少的地方應(yīng)用 因埋深條件 周邊環(huán)境條件等因素的限制 在建筑物密集的繁華市區(qū)和特殊地質(zhì)區(qū)段經(jīng)常采用淺埋暗挖法施工 淺埋暗挖法起源于1986年北京地鐵復(fù)興門(mén)車(chē)站折返線工程 由于當(dāng)時(shí)取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 隨后鐵道部等相關(guān)部門(mén)討論后確定采用 淺埋暗挖法 這個(gè)名稱(chēng) 建設(shè)部把它命名為國(guó)家級(jí)工法 1 淺埋暗挖法產(chǎn)生的背景 采用 淺埋暗挖法 施工的第一項(xiàng)工程 北京市地鐵復(fù)興門(mén)折返線工程 1986年8月開(kāi)工 1987年8月建成 榮獲國(guó)家優(yōu)秀設(shè)計(jì)金獎(jiǎng) 國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng) 北京市科技進(jìn)步一等獎(jiǎng) 淺埋暗挖法 是指在軟弱圍巖地層中 以改造地質(zhì)條件為前提 以控制地表沉降為重點(diǎn) 以格柵和錨噴砼作為初期支護(hù)手段 遵循 新奧法 理論 按照 十八字 方針 管超前 嚴(yán)注漿 短開(kāi)挖 強(qiáng)支護(hù) 快封閉 勤量測(cè) 進(jìn)行隧道的設(shè)計(jì)和施工 淺埋暗挖的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)形式靈活多變 對(duì)地面建筑 道路和地下管線影響不大 拆遷占地少 擾民少 污染城市環(huán)境少等 缺點(diǎn) 施工速度慢 噴射混凝土粉塵多 勞動(dòng)強(qiáng)度大 機(jī)械化程度不高 以及高水位地層結(jié)構(gòu)防水比較困難等 2 淺埋暗挖法的特點(diǎn) 3 地鐵中淺埋暗挖 明 蓋 挖及盾構(gòu)的關(guān)系 淺埋暗挖法既可作為獨(dú)立的施工方法 也可以與其他施工方法結(jié)合使用 車(chē)站經(jīng)常采用淺埋暗挖法與蓋挖法相結(jié)合 區(qū)間隧道用盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合施工 淺埋暗挖法與其他工法有很強(qiáng)的兼容性 三者的應(yīng)用情況如下圖 新奧法是施工過(guò)程中充分發(fā)揮圍巖本身具有的自承能力 以噴射砼 錨桿為主的初期支護(hù) 使支護(hù)與圍巖聯(lián)合受力共同作用 把圍巖看作是支護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分 淺埋暗挖法又稱(chēng)礦山法 基本不考慮利用圍巖的自承能力 采用復(fù)合襯砌 初期支護(hù)承受全部基本荷載 二襯作為安全儲(chǔ)備 共同承擔(dān)特殊荷載 淺埋暗挖法理論源于 新奧法 如以錨噴作為初期支護(hù)手段 盡量減少?lài)鷰r擾動(dòng) 初支與圍巖密貼 量測(cè)信息反饋指導(dǎo)施工等 4 淺埋暗挖法與新奧法的區(qū)別 自承能力 圍巖開(kāi)挖后在未進(jìn)行任何支護(hù)情況下 承載上部荷重的能力 第二章淺埋暗挖法施工方法 1 淺埋暗挖施工步驟及工藝流程 淺埋暗挖法施工步驟 施工準(zhǔn)備 超前小導(dǎo)管布設(shè) 注漿 土方開(kāi)挖 格柵架立 鋼筋網(wǎng)片 連接筋 噴射混凝土 防水施工 二次襯砌 見(jiàn)下圖 施工準(zhǔn)備 超前導(dǎo)管 超前注漿 土方開(kāi)挖 格柵安裝 網(wǎng)片安裝 砼噴射 防水施工 二次襯砌 2 淺埋暗挖施工技術(shù)原則 淺埋暗挖法的核心技術(shù)被概括為18字方針 管超前 嚴(yán)注漿 短開(kāi)挖 強(qiáng)支護(hù) 快封閉 勤量測(cè) 在暗挖施工作業(yè)時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況制定相應(yīng)的開(kāi)挖步驟和支護(hù)措施 嚴(yán)格根據(jù)量測(cè)數(shù)據(jù)確定支護(hù)參數(shù) 保證暗挖作業(yè)和周邊環(huán)境的安全 管超前 開(kāi)挖拱部土體自穩(wěn)能力差 自立時(shí)間短 土體凌空后極易坍塌 采用超前支護(hù)的各種手段主要提高土體的穩(wěn)定性 控制下沉 防止圍巖松弛和坍塌 嚴(yán)注漿 導(dǎo)管超前支護(hù)后 立即進(jìn)行壓注水泥漿或其它化學(xué)漿液 填充圍巖空隙 使隧道周?chē)纬梢粋€(gè)具有一定強(qiáng)度的殼體 以增強(qiáng)圍巖的自穩(wěn)能力 確保開(kāi)挖過(guò)程中的安全 短進(jìn)尺 一次注漿 一次開(kāi)挖或多次開(kāi)挖 土體暴露時(shí)間越長(zhǎng) 進(jìn)尺越大 土體坍塌的危險(xiǎn)就越大 所以一定要嚴(yán)格限制進(jìn)尺的長(zhǎng)度 在施工中可采取預(yù)留核心土 目的除減少開(kāi)挖時(shí)間外 預(yù)留的土體還可以平衡掌子面的土體 防止滑塌 強(qiáng)支護(hù) 在松散地層中施工 大量土體的重力會(huì)直接作用于初期支護(hù)結(jié)構(gòu)上 初期支護(hù)必須十分牢固 具有較大的剛度 以控制初期結(jié)構(gòu)的變形 保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 快封閉 在臺(tái)階法施工中 如上臺(tái)階未封閉成環(huán) 變形速度較快 為有效控制圍巖松弛 必須及時(shí)采用臨時(shí)仰拱或使支護(hù)體系成環(huán) 勤量測(cè) 結(jié)構(gòu)的受力最終都表現(xiàn)為變形 可以說(shuō) 沒(méi)有變形 微觀的 結(jié)構(gòu)就沒(méi)有受力 按照規(guī)定頻率對(duì)規(guī)定部位進(jìn)行監(jiān)測(cè) 掌握施工動(dòng)態(tài) 調(diào)整施工參數(shù)并設(shè)置各部位的變形警戒值 是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵 3 淺埋暗挖常用施工方法 采用淺埋暗挖法施工時(shí) 依據(jù)工程地質(zhì) 水文情況 工程規(guī)模 覆土埋深及工期等因素 常用施工方法有全斷面法 臺(tái)階法 中隔墻法 CD法 交叉中隔墻法 CRD法 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法 眼睛工法 洞樁法 PBA法 中洞法及側(cè)洞法等 1 全斷面開(kāi)挖法全斷面法主要適用于較好圍巖 全斷面開(kāi)挖法施工操作比較簡(jiǎn)單 為了減少對(duì)地層的擾動(dòng)次數(shù) 在采取局部注漿等輔助施工措施加固地層后 也可采用全斷面法施工 采全斷面開(kāi)挖法有較大的作業(yè)空間 有利于采用大型配套機(jī)械化作業(yè) 提高施工速度 且工序少 便于施工組織和管理 但由于開(kāi)挖面較大 圍巖穩(wěn)定性降低 且每個(gè)循環(huán)工作量較大 每次深孔爆破引起的震動(dòng)較大 因此要求進(jìn)行精心的鉆爆設(shè)計(jì) 并嚴(yán)格控制爆破作業(yè) 2 臺(tái)階法臺(tái)階法是最基本 運(yùn)用最廣泛的施工方法 而且是實(shí)現(xiàn)其它施工方法的重要手段 當(dāng)開(kāi)挖斷面較高時(shí)可進(jìn)行多臺(tái)階施工 每層臺(tái)階的高度常用3 5 4 5m 或以人站立方便操作選擇臺(tái)階高度 當(dāng)拱部圍巖條件發(fā)生較大變化時(shí) 可適當(dāng)延長(zhǎng)或縮短臺(tái)階長(zhǎng)度 確保開(kāi)挖 支護(hù)質(zhì)量及施工安全 臺(tái)階法工程實(shí)例 3 CD法和CRD法中隔墻法也稱(chēng)CD工法 主要適用于地層較差和不穩(wěn)定巖體 且地面沉降要求嚴(yán)格的地下工程施工 當(dāng)CD工法仍不能滿足要求時(shí) 可在CD工法的基礎(chǔ)上加設(shè)臨時(shí)仰拱 即所謂的交叉中隔墻法 也稱(chēng)CRD工法 CRD工法的最大特點(diǎn)是將大斷面施工化成小斷面施工 各個(gè)局部封閉成環(huán)的時(shí)間短 控制早期沉降好 每個(gè)步序受力體系完整 因此 結(jié)構(gòu)受力均勻 形變小 另外 由于支護(hù)剛度大 施工時(shí)隧道整體下沉微弱 地層沉降量不大 而且容易控制 大量施工實(shí)例資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明 CRD工法優(yōu)于CD工法 前者比后者減少地面沉降近50 但CRD工法施工工序復(fù)雜 隔墻拆除困難 成本較高 進(jìn)度較慢 一般在地面沉降要求嚴(yán)格時(shí)才使用 暗挖CRD法施工步序 CRD工法施工實(shí)例 CRD法開(kāi)挖效果圖 4 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法雙側(cè)壁導(dǎo)坑法也稱(chēng)眼鏡法 是變大跨度為小跨度的施工方法 其實(shí)質(zhì)是將大跨度分成三個(gè)小跨度進(jìn)行作業(yè) 主要適用于地層較差 斷面很大 三線或多線大斷面鐵路隧道及地下工程 該法工序較復(fù)雜 導(dǎo)坑的支護(hù)拆除困難 有可能由于測(cè)量誤差而引起鋼架連接困難 從而加大了下沉值 而且成本較高 進(jìn)度較慢 一般采用人工和機(jī)械混合開(kāi)挖 人工和機(jī)械混合出渣 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法實(shí)例 實(shí)踐證明 選擇合理的施工方法 可以安全的施工隧道 并將地表沉降控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi) 因此 選擇一種合理的施工方法是工程成敗的關(guān)鍵 綜合國(guó)內(nèi)外施工經(jīng)驗(yàn) 基于經(jīng)濟(jì)性及工期考慮 其工法選擇的順序?yàn)?臺(tái)階法 CD工法 CRD工法 眼鏡工法 從安全性角度考慮 順序正好相反 在工程實(shí)踐中 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件 斷面大小 地面環(huán)境等因素從工法的可實(shí)現(xiàn)性 安全性 工期 適應(yīng)性 技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性六個(gè)方面綜合考慮 選擇施工方法 5 大斷面暗挖法大斷面車(chē)站開(kāi)挖方法的選擇 受地表沉陷影響較大 變大跨為小跨可減小地表沉陷 開(kāi)挖分塊越多 擾動(dòng)地層次數(shù)增多地表沉陷就越大 一次支護(hù)及時(shí) 開(kāi)挖支護(hù)封閉時(shí)間越快地表沉陷就越小 當(dāng)采用正確施工方法和相應(yīng)的輔助施工措施后 可以做到安全 經(jīng)濟(jì) 快速施工的目的 大斷面暗挖主要集中在地鐵車(chē)站及渡線段 主要工法為 洞樁法 PBA法 中洞法 側(cè)洞法等 在大斷面施工中以下幾點(diǎn)值得注意 大斷面劃小斷面 不是越小越好 要根據(jù)地層做調(diào)整 小斷面固然開(kāi)挖安全 但多次力的轉(zhuǎn)換 易造成累計(jì)沉降過(guò)大 較好的方法為洞樁法 但洞樁法導(dǎo)洞多 洞內(nèi)施工樁 作業(yè)條件差 中洞法較為安全 控制沉降好 但該法在完成中洞后 開(kāi)挖側(cè)洞 由于側(cè)向抵抗側(cè)壓的減弱 會(huì)造成中洞過(guò)大變形 有的造成中拱二襯開(kāi)裂 二襯不宜過(guò)早受力 多層導(dǎo)洞開(kāi)挖 一般先從上部洞室開(kāi)挖 然后落底 但是整體下沉總累計(jì)沉降較大 為減少累計(jì)沉降 可采取反復(fù)注漿措施 也可以考慮先挖下部導(dǎo)洞 逐層上挖 但每層開(kāi)挖增加超前小導(dǎo)管 1 上下導(dǎo)坑錯(cuò)開(kāi)距離開(kāi)挖 包括初支 2 孔樁開(kāi)挖 底縱樁 中柱邊樁 頂縱梁 3 中洞上臺(tái)階開(kāi)挖 包括初支 4 左右洞上臺(tái)階開(kāi)挖 包括初支 中洞拱部襯砌 側(cè)洞拱部襯砌 7 樓板以上土體開(kāi)挖 樓板澆砼 9 剩余部分土體開(kāi)挖 底板及底部邊墻襯砌 站臺(tái)板澆筑 施工要點(diǎn)及技術(shù)措施 注意控制先行導(dǎo)洞的開(kāi)挖中線和水平 確保開(kāi)挖斷面圓順 鋼格柵安裝位置正確 盡可能縮短開(kāi)挖臺(tái)階和各開(kāi)挖分部的施工間隔 使初期支護(hù)盡快閉合 以控制圍巖變形 因?yàn)橹懈舯诜üば蜉^多 工序轉(zhuǎn)換使得結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜 為保證拆除臨時(shí)格柵時(shí)的安全 必須保證各部格柵之間的連接質(zhì)量 中隔墻 板拆除時(shí) 一定要進(jìn)行拆除實(shí)驗(yàn) 根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 決定拆除長(zhǎng)度 拆除時(shí)要有專(zhuān)項(xiàng)拆除方案 采用滑輪 繩索等措施確保安全 嚴(yán)禁采用卷?yè)P(yáng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備連續(xù)拆除 一般采用跳倉(cāng)或換撐拆除等方法 第三章淺埋暗挖法常用的配套技術(shù) 1 淺埋暗挖施工中出現(xiàn)的問(wèn)題施工一般地處第四紀(jì)沖 洪積扇的中上部 地層由粘性土 粉土 砂類(lèi)土 碎石類(lèi)土沉積而成 土質(zhì)松散 成拱條件差 而且地下水水位高 滲透性強(qiáng) 一般采取降水措施 但仍有殘留水 加上大部分線路處于交通繁忙地段 車(chē)輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng) 使淺埋隧道周邊土體更加松弛 開(kāi)挖過(guò)程中極易坍塌 一般引起坍塌的原因或因素 1 地層預(yù)加固效果不佳淺埋暗挖是以地層預(yù)加固為前提的一種施工技術(shù) 對(duì)松散地層 開(kāi)挖的過(guò)程更主要的是支護(hù)的過(guò)程 地層加固是開(kāi)挖成敗的關(guān)鍵 2 開(kāi)挖面暴露時(shí)間長(zhǎng)在預(yù)加固后開(kāi)挖過(guò)程中 圍巖土體會(huì)出現(xiàn)一個(gè)短暫的穩(wěn)定 隨著暴露時(shí)間延長(zhǎng) 坍塌的可能性也越大 3 受地面震動(dòng)影響地面車(chē)輛行駛過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)是坍塌的重要誘因之一 尤其夜間重車(chē)高速行駛更為明顯 4 降水后地層殘留水的影響土層隧道施工最為關(guān)鍵的是地下水 施工有地下水時(shí) 施工前都采取降水措施 部分地層中形成砂和粘土的混合體 管井很難達(dá)到疏干的目的 開(kāi)挖過(guò)程中可能產(chǎn)生潛蝕作用 并造成流砂 坍塌現(xiàn)象 5 雨 污水等市政管線滲漏或下穿河 湖地下管線縱橫交錯(cuò) 一些雨 污水管修建年代較早 滲漏嚴(yán)重 下穿河 湖水滲漏嚴(yán)重 周?chē)貙犹幱陲柡蜖顟B(tài) 部分地段還形成一個(gè)水囊 隨著暗挖施工擾動(dòng)土體 破壞原有平衡 可能引起坍塌 6 馬頭門(mén)及斷面變換處馬頭門(mén)和斷面變換處是工程施工的一大難點(diǎn) 由于受力轉(zhuǎn)換比較復(fù)雜 施工中易引起坍塌 7 人為管理等因素施工方法不當(dāng) 施工方案不當(dāng) 管理上重開(kāi)挖輕支護(hù)等 坍塌事故照片 2 常用的輔助工法穩(wěn)定地層的主要手段是用注漿加固隧道周邊地層 用管棚加固隧道拱部地層 要根據(jù)地質(zhì)和施工的具體情況確定注漿的范圍 壓力和材料 達(dá)到改善地層的物理力學(xué)參數(shù) 提高地層的自穩(wěn)能力 常用輔助方法 1 大管棚支護(hù)一般開(kāi)挖洞門(mén)或結(jié)構(gòu)受力轉(zhuǎn)換 大斷面或通過(guò)重要管線等地方 設(shè)計(jì)普遍采用管棚方案 常用管棚為108mm 159mm 也有采用更大的管棚 管棚直徑不是越大越好 施工過(guò)程中注意沉降控制 管棚施工帶水作業(yè)時(shí)要間隔進(jìn)行 同時(shí)完成一個(gè)管就要立即進(jìn)行注漿 防止地層中地下水的串流 大管棚支護(hù)實(shí)例 2 小導(dǎo)管超前支護(hù)在軟弱地層中沿著開(kāi)挖輪廓線和加固輪廓線 按照一定的入射角度 打設(shè)一定數(shù)量的小導(dǎo)管 用注漿設(shè)備把配置好的注漿材料 通過(guò)小導(dǎo)管注入到地層里 使注漿材料在軟弱地層里向四周迅速擴(kuò)散和固結(jié) 并使小導(dǎo)管和土體固結(jié)在一起 起到棚護(hù)和加固地層的作用 常用的小導(dǎo)管為25mm 42mm 對(duì)較好的粘性土層 采用開(kāi)挖鎬刨 小導(dǎo)管打入較困難 只要能夠使開(kāi)挖面穩(wěn)定 可不必強(qiáng)求打小導(dǎo)管 小導(dǎo)管仰角不宜過(guò)大 一般控制在15 以內(nèi) 小導(dǎo)管不能盲目追求角度要求 防止下榀格柵因無(wú)架設(shè)空間而割斷導(dǎo)管 3 地表降水及洞內(nèi)水理方法地表井點(diǎn)降水是常用方法 在布置井點(diǎn)時(shí)應(yīng)控制單井抽水量 在施工時(shí)做好反濾層 并且分段抽水 以減少因降水引起的地表沉降和減少地下水的流失 粘土層中夾有砂層或砂層中夾有粘土等 管井降水很難全部疏干 地層中存在殘留水 這時(shí)經(jīng)常采用水平排水和注漿止水等辦法 4 凍結(jié)法凍結(jié)法是利用人工制冷技術(shù) 使地層中的水凍結(jié) 把天然巖土變成凍土 增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性 隔絕地下水與地下工程的聯(lián)系 以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行隧道和地下工程的開(kāi)挖與襯砌施工技術(shù) 多用在盾構(gòu)隧道出發(fā) 到達(dá)端頭 聯(lián)絡(luò)通道和區(qū)間隧道局部具流塑或流沙地層的止水與加固 另外還有一些小的輔助辦法如 開(kāi)挖留核心土 噴射混凝土封閉開(kāi)挖工作面 鎖腳錨管 設(shè)置臨時(shí)仰拱等 第四章淺埋暗挖法施工中的監(jiān)測(cè) 1 施工監(jiān)測(cè)總體要求監(jiān)控量測(cè)工作必須緊接開(kāi)挖 支護(hù)作業(yè) 按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布點(diǎn)和監(jiān)測(cè) 并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整或增加量測(cè)的項(xiàng)目和內(nèi)容 量測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)分析處理 并將結(jié)果反饋到施工過(guò)程中 2 監(jiān)測(cè)的作用 3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定因素監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的確定 監(jiān)測(cè)斷面及測(cè)點(diǎn)的位置 儀器設(shè)備的選擇及組件的埋設(shè)方法等 主要考慮如下因素 1 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況 2 隧道埋深 跨度 結(jié)構(gòu)型式 隧道間距和施工工藝 3 隧道施工影響范圍內(nèi)現(xiàn)有房屋建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 形狀尺寸及與隧道軸線的相對(duì)位置 4 設(shè)計(jì)提供的變形及其它控制值及其安全儲(chǔ)備系數(shù)等 4 量測(cè)項(xiàng)目類(lèi)型隧道監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn) 規(guī)模大小和設(shè)計(jì)要求綜合選定 量測(cè)項(xiàng)目可分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目?jī)纱箢?lèi) 見(jiàn)下列表 必測(cè)項(xiàng)目在采用噴錨構(gòu)筑法施工時(shí)必須進(jìn)行 選測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模 地質(zhì)條件 隧道埋深 開(kāi)挖方法及其他特殊要求 有選擇地進(jìn)行 隧道拱頂下沉 凈空收斂示意圖 很重要 監(jiān)控量測(cè)選測(cè)項(xiàng)目 注 H0 隧道埋深 b 隧道最