淺埋隧道施工方法(明挖-地下連續(xù)墻-蓋挖-暗挖-明洞)

1、第四章第四章 淺埋隧道施工淺埋隧道施工 第一節(jié)第一節(jié) 明挖法施工明挖法施工 第二節(jié)第二節(jié) 地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工 第三節(jié)第三節(jié) 蓋挖法施工蓋挖法施工 第四節(jié)第四節(jié) 淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法施工 第五節(jié)第五節(jié) 洞口及明洞施工洞口及明洞施工 淺埋隧道的施工不僅受覆蓋層地質(zhì)因素的制約，而且還受地面環(huán)境的影響。 淺埋隧道常用的施工方法有：明挖法、地下連續(xù)墻法、蓋挖法、淺埋暗挖法及頂進法等。本章重點介紹明挖法、地下連續(xù)墻法、蓋挖法與淺埋暗挖法施工的要點。 明挖法是從地表面向下開挖，形成露天的基坑，然后在基坑中修筑襯砌，敷設(shè)外貼式防水層，最后用土回填。 明挖法施工中，基坑的開挖方式常用的有如下幾種：

2、一、放坡開挖 適用于隧道埋深較淺、地勢、地面空曠，土質(zhì)穩(wěn)定，地下水位較低的情況。此法機械化程度高，施工速度快，質(zhì)量也易得到保證。放坡開挖法第一節(jié)第一節(jié) 明挖法施工明挖法施工返回二、支護開挖法 基坑的支護開挖法是將基坑圍護結(jié)構(gòu)插入基坑底部以下，然后直接開挖基坑內(nèi)土體。1. 基坑內(nèi)無支撐(圖4-1-1) 2. 圍護結(jié)構(gòu)有支撐 當基坑深度較大，開挖時除采用圍護結(jié)構(gòu)外，還常采用支撐加強圍護結(jié)構(gòu)以抵抗較大的側(cè)壓力。支撐分為水平支撐、斜支撐以及采用錨桿加固圍護結(jié)構(gòu)。 圖4-1-2 懸臂支護開挖法(一)水平支撐 水平支撐常用的形式有橫撐和角撐(圖4-1-2)，基坑拐角或斷面變化處用角撐，其它一般用橫撐。 采

3、用水平支撐的優(yōu)點是：墻體水平位移小；安全可靠，開挖深度不受限制；但要求圍護結(jié)構(gòu)的平面形狀比較規(guī)則，以矩形為最佳。圖4-1-2水平支撐開挖支護(a)立面圖 (b)平面圖采用明挖法施工的北京地鐵車站開挖(二)斜支撐 (圖4-1-3) 斜支撐是在基坑橫向?qū)挾容^大或形狀不規(guī)則，不便使用水平支撐時采用的支撐形式。 采用斜支撐時，圍護結(jié)構(gòu)上部水平位移比較大，易引起基坑外地面及附近建筑下沉，對沉降要求嚴格的地段應(yīng)十分慎重，因此基坑開挖深度也受到一定限制。 （三）錨桿(圖4-1-4) 錨桿是一種設(shè)在基坑外的支撐。一般由錨頭、拉桿和錨固體三個基本部分組成。圖4-1-3 斜支撐立面圖 圖4-1-4錨桿立面圖返回

4、第二節(jié)第二節(jié) 地下連續(xù)墻施工地下連續(xù)墻施工 地下連續(xù)墻分為現(xiàn)澆地下連續(xù)墻、預(yù)制地下連續(xù)墻、排樁地下連續(xù)墻。 地下連續(xù)墻法的優(yōu)點：施工時不產(chǎn)生大量噪音和震動，墻體剛度大、防滲性能好，能適應(yīng)軟土地質(zhì)條件，工程施工對周圍土體擾動小，灌注混凝土無需模板，節(jié)省木板和勞力。 缺點是：隨地質(zhì)條件選用不同的挖槽機械，成本高，泥漿等措施穩(wěn)定槽壁處理麻煩。返回一、 現(xiàn)澆地下連續(xù)墻 (圖4-2-1) 地下連續(xù)墻是將分段施工的單元地下墻連接成連續(xù)的地下墻體，起擋土、承重、防水作用。 （一）施工準備 包括編制施工組織設(shè)計；審閱技術(shù)文件；測量放線，場地規(guī)劃與拆遷；道路、供水、供電等臨時設(shè)施的建設(shè)；機械設(shè)備、材料的落實及設(shè)

5、立試驗室等工作。 （二）護壁泥漿 泥漿在鉆孔時有護壁和浮渣的作用。 下一張圖4-2-1 現(xiàn)澆地下連續(xù)墻返回 (三)導(dǎo)墻 1.導(dǎo)墻的作用 （1）在挖槽孔時起導(dǎo)向作用，提高槽孔垂直精度； （2）儲存泥漿，保持泥漿液面高度，穩(wěn)定槽壁； （3）支擋表土，支承施工設(shè)備及固定鋼筋籠、接頭管； （4）防止泥漿滲漏及地表水流入。 2.導(dǎo)墻的分類 導(dǎo)墻分為現(xiàn)澆或預(yù)制拼裝鋼筋混凝土、H型鋼等。常用現(xiàn)澆鋼筋混凝土導(dǎo)墻。 下一張導(dǎo)墻開挖下一張導(dǎo)墻鋼筋 下一張導(dǎo)墻模板 下一張導(dǎo)墻澆注 下一張導(dǎo)墻完成 下一張返回 (四)挖槽機械 根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇不同的挖槽方法和挖槽機械。按挖槽機理來分，挖槽機可分為兩大類：挖斗式挖

6、槽機、鉆斗式挖槽機。 1挖斗式挖槽機 這類機械的特點是既對土層進行破碎，又將土碴運出槽外，廣泛用于軟弱土層施工。 2鉆頭式挖槽機 這類機械是用鉆頭對地層進行破碎，借助泥漿循環(huán)將土碴排出槽外。下一張返回蚌式抓斗式挖槽機鉆頭式挖槽機返回 (五)挖槽 1導(dǎo)孔施工 蚌式抓斗挖槽機施工前，常先以一定間距鉆出垂直導(dǎo)孔，其作用是提高挖槽效率和垂直精度，也便于接頭施工。導(dǎo)孔的直徑為地下連續(xù)墻的厚度，導(dǎo)孔間距為挖斗寬度。 2槽段的劃分 槽段長度選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地下水位、有無地下管線等因素來決定。如圖4-2-3所示。 下一張圖4-2-3 槽段劃分及開挖返回 （六）調(diào)入接頭構(gòu)件 接頭構(gòu)件可采用鋼管、接頭箱、型鋼、預(yù)

7、制鋼筋混凝土等。常用鋼管做接頭管，又稱鎖口管。吊入時表面涂油，盡量使其緊靠原土層，垂直緩慢插入。 （七）刷壁、清底 刷壁、清底的目的是清除接頭部位的凝聚物、槽底已松動的泥塊、沉淀物、不合格的泥漿。 (八)鋼筋籠制作及吊裝 1鋼筋籠制作 下一張鋼筋籠制作返回 2鋼筋籠的吊裝 起吊前應(yīng)驗算起吊能力。鋼筋籠的下端不得在地上拖拉、碰撞，應(yīng)系上拖繩防止其擺動，運至槽口時對準后慢速下降就位。 （九)澆筑混凝土 澆筑水下混凝土應(yīng)采用導(dǎo)管法。 (十)拔出接頭構(gòu)件 提拔接頭構(gòu)件宜采用頂升架。根據(jù)混凝土開始凝結(jié)的時間，依次適當?shù)陌蝿?，最后全部拔出。若拔管過早會影響接頭的強度和形狀，拔管過遲可能拔不出來。返回2.預(yù)

8、制地下連續(xù)墻 預(yù)制地下連續(xù)墻是挖槽后用預(yù)制的墻板組拼并經(jīng)水泥漿固化后形成的地下連續(xù)墻。 預(yù)制地下連續(xù)墻有板梁和板板法。常用的為板板法，它又可分為板榫槽、板槽體系。平面簡圖如圖4-2-6所示。 圖4-2-6 3.排樁地下連續(xù)墻(1)鉆沖孔排樁地下連續(xù)墻 (圖4-2-2)。(2)挖孔排樁地下連續(xù)墻 (圖4-2-3)圖4-2-2 鉆沖孔排樁地下連續(xù)墻圖4-2-3挖孔排樁地下連續(xù)墻 施工平面簡圖a)樁孔護壁開挖；b)成樁；c)樁間開挖現(xiàn)澆地下連續(xù)墻施工現(xiàn)場 蓋挖法是先蓋后挖，即先以臨時路面或結(jié)構(gòu)頂板維持地面暢通再向下施工。第三節(jié)第三節(jié) 蓋挖法施工蓋挖法施工 蓋挖法施工的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)的水平位移小；結(jié)構(gòu)板

9、作為基坑開挖的支撐，節(jié)省了臨時支撐；縮短占道時間，減少對地面干擾；受外界氣候影響小。 缺點是：出土不方便；板墻柱施工接頭多，需進行防水處理；工效低，速度慢；結(jié)構(gòu)框架形成之前，中間立柱能夠支承的上部荷載有限。返回下一張蓋挖法下一張蓋挖法施工返回 一、蓋挖法的施工方法 蓋挖法的施工方法主要有：蓋挖順作法；蓋挖逆作法；蓋挖半逆作法。 蓋挖順作法：在支護基坑的鋼樁上架設(shè)鋼梁、鋪設(shè)臨時路面維持地面交通，開挖到基坑底后，澆筑底板至澆筑頂板。 蓋挖逆作法：用剛度更大的圍護結(jié)構(gòu)取代了鋼樁，用結(jié)構(gòu)頂板作為路面系統(tǒng)和支撐，結(jié)構(gòu)施作順序是自上而下挖土后澆筑側(cè)墻樓板至底板完成。 蓋挖半逆作法：施工程序如下：圍護結(jié)構(gòu)頂

10、板挖土到基坑底底板及其側(cè)墻中板及其側(cè)墻。下一張a)施工圍護結(jié)構(gòu)、中間支撐柱；b)澆筑頂板、向下挖土；c)澆筑負1層板、邊墻柱，后挖土；d)澆筑底板、邊墻、柱 。 圖 4-3-1 蓋挖逆作法施工程序圖下一張地鐵車站中層板澆注及支模 返回蓋挖法施工下一張蓋挖法施工下一張 圖4-3-2 蓋挖順作法與蓋挖逆作法組合施工程序圖（a）施工上半部圍護結(jié)構(gòu)、中間柱、挖土并架設(shè)支撐、下半部圍護結(jié)構(gòu)；（b)主體結(jié)構(gòu)中間樁施工；（c)澆筑第2層樓板并開挖土方；（d)架設(shè)支撐，澆筑第3層樓板及其側(cè)墻并開挖土方；（e)依次澆筑第4層樓板及相應(yīng)側(cè)墻；（f)用順作法澆筑第1、2層結(jié)構(gòu)，拆除臨時設(shè)施恢復(fù)路面。 二、蓋挖法施工

11、措施 （一)施工期間地面的處置 1部分或全部占用地面； 2分條施工臨時路面和結(jié)構(gòu)頂板，維持部分交通； 3夜間施工、白天恢復(fù)交通。 （二)圍護結(jié)構(gòu) 蓋挖法施工的地下工程圍護結(jié)構(gòu)型式基本可分為兩大類： 1由樁（鉆孔樁；挖孔或預(yù)制樁）和內(nèi)襯墻組成的柱墻結(jié)構(gòu)； 下一張蓋挖法占用路面情況下一張蓋挖法占用路面情況返回 2地下連續(xù)墻或地下連續(xù)墻與內(nèi)襯墻組合結(jié)構(gòu)。在軟弱土層中，多采用剛度和防水性較好的地下連續(xù)墻。 圍護結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯墻之間的構(gòu)造視傳力方式不同可分為兩種： 1分離式結(jié)構(gòu)； 2復(fù)合式結(jié)構(gòu)； (三)中間臨時柱 中間臨時柱在結(jié)構(gòu)框架形成前是承受豎向荷載的主要受力構(gòu)件。蓋挖順作法大多采用在永久柱兩側(cè)單獨設(shè)置

12、臨時柱。而蓋挖逆作法多使臨時柱與永久柱合二為一。臨時柱通常采用鋼管柱或H形鋼柱。 (四)土方挖運蓋挖法施工的土方，由明、暗挖兩部分組成。一般是以頂板底面作為明、暗挖土方的分界線，這樣可利用土模澆筑頂板。而在軟弱土層，難以利用土模時，明挖土方可延續(xù)到頂板下，按要求架設(shè)支撐，立模澆筑頂板。(五)混凝土施工縫處理逆作法施工時，結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯墻及立柱是由上而下分段施作，施工縫一般多在立柱上設(shè)V型接頭、在內(nèi)襯墻上設(shè)L型接頭進行處理，處理的方法有：1.直接法。2.注入法。3.充填法第四節(jié)第四節(jié) 淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法施工 一、淺埋隧道的判定標準 根據(jù)我國鐵路隧道調(diào)查資料，級以上圍巖巖體強度較高，一般未出現(xiàn)由

13、于淺埋而失穩(wěn)破壞的情況，因此，通常在-級圍巖中才考慮淺埋隧道的設(shè)計問題。 鐵路隧道新奧法指南規(guī)定：當埋深大于：級圍巖4D-6D、級圍巖2.0D-3.0D、級圍巖1.OD-2.OD、級圍巖0.5-1.OD；鐵路隧道設(shè)計規(guī)范規(guī)定:當埋深大于:級圍巖35-40m、級圍巖18-25m、級圍巖10-l2m、級圍巖5-6m為深埋隧道，反之為淺埋隧道。 返回 二、淺埋暗挖法的定義 淺埋暗挖法是依據(jù)新奧法的基本原理，在施工中采用多種輔助施工措施加固圍巖，充分調(diào)動圍巖的自承能力，隧道開挖后及時支護、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護體系，有效地抑制圍巖過大變形的一種綜合配套施工技術(shù)，適用于第四系無水土質(zhì)或

14、軟弱無膠結(jié)的砂、卵石等地層修建覆跨比大于0.5的隧道；對于較高地下水位的類似地層，采取灌漿堵水或降水等措施后仍能適用。采用淺埋暗挖法修建的隧道多采用復(fù)合式襯砌。 三、淺埋暗挖法修建隧道的一般規(guī)定1.采用淺埋暗挖法修建隧道時，應(yīng)認真貫徹“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測 ”18字原則。2.以噴射混凝土+網(wǎng)構(gòu)鋼架+鋼筋網(wǎng)為初期支護（即一次襯砌）、二次襯砌為模筑鋼筋混凝土，應(yīng)在兩層襯砌之間施作高材料的防水層。3.當隧道圍巖為V類，由于其自穩(wěn)能力差，必須采取預(yù)注漿加固地層后方可開挖。4.隧道開挖應(yīng)在無水條件下進行。如遇地下水，根據(jù)工程具體情況選擇人工降水或灌漿堵水措施，創(chuàng)造無水作業(yè)條件。

15、 5.隧道開挖應(yīng)減少對圍巖的擾動，保持隧道開挖輪廓圓順。6.隧道的防水層及二次襯砌應(yīng)在初期支護變形基本穩(wěn)定的條件下再施作。 7.施工前應(yīng)根據(jù)施工規(guī)模 、工期、圍巖情況、現(xiàn)場條件編制施工組織設(shè)計，其內(nèi)容包括：施工方法及技術(shù)措施、施工部署及質(zhì)量、安全、環(huán)境措施等。8.開工前必須進行質(zhì)量、安全及施工工藝的培訓(xùn)工作，建立各工序工藝卡片。9.施工期間必須加強施工管理，確保個工序銜接，不間斷地施工。10.監(jiān)控量測工作應(yīng)納入隧道施工作業(yè)循環(huán)之中，作為工序循環(huán)的一個組成部分。 四、開挖方法及支護方式 （一)開挖方法的選用 施工中常用的開挖方法是臺階法以及適用于特殊條件的各類型分部開挖方法。 施工中應(yīng)盡量減少對

16、圍巖的攏動，優(yōu)先采用掘進機或人工開挖。采用爆破開挖時，應(yīng)采用短進尺、弱爆破，必要時要對爆破振動進行監(jiān)控。爆破進尺一般不宜超過1.0m。 （二)支護方式 多采用復(fù)合式襯砌，對于淺埋軟弱地層，應(yīng)采用剛度較大的初期支護。如采用噴射鋼纖維混凝土代替網(wǎng)噴混凝土以加快支護速度及提高支護質(zhì)量。 五、輔助施工方法 一般情況下可按下列次序依次選用； 1、上半斷面留核心土環(huán)形開挖； 2、噴射混凝土封閉開挖工作面； 3、超前錨桿或超前小導(dǎo)管支護； 4、超前小導(dǎo)管周邊注漿； 5、設(shè)置臨時仰拱； 6、深孔注漿加固及堵水； 7、長管棚超前支護或注漿。 四、控制沉陷變形及防坍 （一)現(xiàn)場監(jiān)控量測 在淺埋暗挖法施工中應(yīng)將現(xiàn)場

17、監(jiān)控量測作為一道重要工序來進行，使施工現(xiàn)場每時每刻均處于監(jiān)控之中，以確保工程安全及控制沉陷變形。 (二)量測管理基準及施工各階段沉陷變形控制標準的建立 隧道施工量測數(shù)據(jù)管理基準值應(yīng)細化為各施工階段控制標準?？刂茦藴蕯?shù)值一般應(yīng)分為三個控制水平。I級為安全值，II級為警戒值，III級為危險值。第五節(jié)第五節(jié) 洞口及明洞施工洞口及明洞施工一、 洞口施工（一）確定洞口段范圍 隧道洞口地段，一般地質(zhì)條件差，且地表水匯集，施工難度較大。 隧道洞口工程主要包括邊、仰坡土石方；邊、仰坡防護；端墻、翼墻等洞門圬工；洞口排水系統(tǒng)；洞口檢查設(shè)備安裝；洞口段洞身襯砌。 每座隧道應(yīng)根據(jù)各自的圍巖條件來確定洞口段范圍，一般

18、亦可參照圖4-5-1確定。 返回洞口下一張洞口冬季施工設(shè)防寒門簾返回圖4-5-1洞口段的一般范圍 1-洞門位置；2-洞口位置；3-明洞段；4-進口過渡段；5-洞口段；6-隧道洞身段；7-上部開挖地基；D-隧道開挖最大洞跨（m） （二）進洞開挖施工方法 洞口段施工中最關(guān)鍵的工序就是進洞開挖。根據(jù)地層情況，可分為以下幾種施工方法： 1洞口段圍巖為III級以上，地層條件良好時，一般可采用全斷面直接開挖進洞。 2洞口段圍巖為IIIIV級，地層條件較好時，宜采用正臺階法進洞(不短于20m區(qū)段)。 3洞口段圍巖為IVVI級，地層條件較差時，宜采用上半斷面長臺階法進洞施工。 4洞口段圍巖為V級以下，地層條件差時，可采用分部開挖法和其它特殊方法進洞施工。具體方法有：預(yù)留核心土環(huán)形開挖法；插板法或管棚法；側(cè)壁導(dǎo)坑法；下導(dǎo)坑先掘進再上挑擴大，由里向外施工法；預(yù)切槽法等。 二、明洞施工 明洞大多設(shè)置在坍方、落石、泥石流等不良地質(zhì)地段,用明挖法修建的隧道。明洞分為獨立式明洞和接長式明洞。 獨立式明洞可采用明挖法或蓋挖法施工；接長式明洞按開挖與襯砌的施工順序，可采用全部明挖先墻后拱法、上部明挖先拱后墻法及部分明挖墻拱交錯法三種。 (一)全部明挖先墻后