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(jìn)法等。本章重點(diǎn)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(diǎn)。 明挖法是從地表面向下開(kāi)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(kāi)挖方式常用的有如下幾種：

2、一、放坡開(kāi)挖 適用于隧道埋深較淺、地勢(shì)、地面空曠，土質(zhì)穩(wěn)定，地下水位較低的情況。此法機(jī)械化程度高，施工速度快，質(zhì)量也易得到保證。放坡開(kāi)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(hù)開(kāi)挖法 基坑的支護(hù)開(kāi)挖法是將基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入基坑底部以下，然后直接開(kāi)挖基坑內(nèi)土體。1. 基坑內(nèi)無(wú)支撐(圖4-1-1) 2. 圍護(hù)結(jié)構(gòu)有支撐 當(dāng)基坑深度較大，開(kāi)挖時(shí)除采用圍護(hù)結(jié)構(gòu)外，還常采用支撐加強(qiáng)圍護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)。 圖4-1-2 懸臂支護(hù)開(kāi)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(diǎn)是：墻體水平位移小；安全可靠，開(kāi)挖深度不受限制；但要求圍護(hù)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(kāi)挖支護(hù)(a)立面圖 (b)平面圖采用明挖法施工的北京地鐵車(chē)站開(kāi)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(shí)采用的支撐形式。 采用斜支撐時(shí)，圍護(hù)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(duì)沉降要求嚴(yán)格的地段應(yīng)十分慎重，因此基坑開(kāi)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(gè)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(diǎn)：施工時(shí)不產(chǎn)生大量噪音和震動(dòng)，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(duì)周?chē)馏w擾動(dòng)小，灌注混凝土無(wú)需模板，節(jié)省木板和勞力。 缺點(diǎn)是：隨地質(zhì)條件選用不同的挖槽機(jī)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(zhǔn)備 包括編制施工組織設(shè)計(jì)；審閱技術(shù)文件；測(cè)量放線(xiàn)，場(chǎng)地規(guī)劃與拆遷；道路、供水、供電等臨時(shí)設(shè)施的建設(shè)；機(jī)械設(shè)備、材料的落實(shí)及設(shè)

5、立試驗(yàn)室等工作。 （二）護(hù)壁泥漿 泥漿在鉆孔時(shí)有護(hù)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(shí)起導(dǎo)向作用，提高槽孔垂直精度； （2）儲(chǔ)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(lèi) 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(kāi)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(jī)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(jī)械。按挖槽機(jī)理來(lái)分，挖槽機(jī)可分為兩大類(lèi)：挖斗式挖

6、槽機(jī)、鉆斗式挖槽機(jī)。 1挖斗式挖槽機(jī) 這類(lèi)機(jī)械的特點(diǎn)是既對(duì)土層進(jìn)行破碎，又將土碴運(yùn)出槽外，廣泛用于軟弱土層施工。 2鉆頭式挖槽機(jī) 這類(lèi)機(jī)械是用鉆頭對(duì)地層進(jìn)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(jī)鉆頭式挖槽機(jī)返回 (五)挖槽 1導(dǎo)孔施工 蚌式抓斗挖槽機(jī)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(zhǎng)度選擇應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地下水位、有無(wú)地下管線(xiàn)等因素來(lái)決定。如圖4-2-3所示。 下一張圖4-2-3 槽段劃分及開(kāi)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(chēng)鎖口管。吊入時(shí)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(dòng)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(yàn)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(dòng)，運(yùn)至槽口時(shí)對(duì)準(zhǔn)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(kāi)始凝結(jié)的時(shí)間，依次適當(dāng)?shù)陌蝿?dòng)，最后全部拔出。若拔管過(guò)早會(huì)影響接頭的強(qiáng)度和形狀，拔管過(guò)遲可能拔不出來(lái)。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(jiǎn)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(jiǎn)圖a)樁孔護(hù)壁開(kāi)挖；b)成樁；c)樁間開(kāi)挖現(xiàn)澆地下連續(xù)墻施工現(xiàn)場(chǎng) 蓋挖法是先蓋后挖，即先以臨時(shí)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(diǎn)是：結(jié)構(gòu)的水平位移?。唤Y(jié)構(gòu)板

9、作為基坑開(kāi)挖的支撐，節(jié)省了臨時(shí)支撐；縮短占道時(shí)間，減少對(duì)地面干擾；受外界氣候影響小。 缺點(diǎn)是：出土不方便；板墻柱施工接頭多，需進(jìn)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(hù)基坑的鋼樁上架設(shè)鋼梁、鋪設(shè)臨時(shí)路面維持地面交通，開(kāi)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(hù)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(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)、中間支撐柱；b)澆筑頂板、向下挖土；c)澆筑負(fù)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(chē)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(hù)結(jié)構(gòu)、中間柱、挖土并架設(shè)支撐、下半部圍護(hù)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(kāi)挖土方；（d)架設(shè)支撐，澆筑第3層樓板及其側(cè)墻并開(kāi)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(shí)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(shí)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(hù)結(jié)構(gòu) 蓋挖法施工的地下工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式基本可分為兩大類(lèi)： 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(hù)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(shí)柱 中間臨時(shí)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(dú)設(shè)置

12、臨時(shí)柱。而蓋挖逆作法多使臨時(shí)柱與永久柱合二為一。臨時(shí)柱通常采用鋼管柱或H形鋼柱。 (四)土方挖運(yùn)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(xiàn)，這樣可利用土模澆筑頂板。而在軟弱土層，難以利用土模時(shí)，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(shí)，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(jìn)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(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)我國(guó)鐵路隧道調(diào)查資料，級(jí)以上圍巖巖體強(qiáng)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(jí)圍巖中才考慮淺埋隧道的設(shè)計(jì)問(wèn)題。 鐵路隧道新奧法指南規(guī)定：當(dāng)埋深大于：級(jí)圍巖4D-6D、級(jí)圍巖2.0D-3.0D、級(jí)圍巖1.OD-2.OD、級(jí)圍巖0.5-1.OD；鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定:當(dāng)埋深大于:級(jí)圍巖35-40m、級(jí)圍巖18-25m、級(jí)圍巖10-l2m、級(jí)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(dòng)圍巖的自承能力，隧道開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效地抑制圍巖過(guò)大變形的一種綜合配套施工技術(shù)，適用于第四系無(wú)水土質(zhì)或

14、軟弱無(wú)膠結(jié)的砂、卵石等地層修建覆跨比大于0.5的隧道；對(duì)于較高地下水位的類(lèi)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(shí)，應(yīng)認(rèn)真貫徹“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè) ”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(hù)（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(dāng)隧道圍巖為V類(lèi)，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(kāi)挖。4.隧道開(kāi)挖應(yīng)在無(wú)水條件下進(jìn)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(wú)水作業(yè)條件。

15、 5.隧道開(kāi)挖應(yīng)減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持隧道開(kāi)挖輪廓圓順。6.隧道的防水層及二次襯砌應(yīng)在初期支護(hù)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(chǎng)條件編制施工組織設(shè)計(jì)，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(kāi)工前必須進(jìn)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(qiáng)施工管理，確保個(gè)工序銜接，不間斷地施工。10.監(jiān)控量測(cè)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(gè)組成部分。 四、開(kāi)挖方法及支護(hù)方式 （一)開(kāi)挖方法的選用 施工中常用的開(kāi)挖方法是臺(tái)階法以及適用于特殊條件的各類(lèi)型分部開(kāi)挖方法。 施工中應(yīng)盡量減少對(duì)

16、圍巖的攏動(dòng)，優(yōu)先采用掘進(jìn)機(jī)或人工開(kāi)挖。采用爆破開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)采用短進(jìn)尺、弱爆破，必要時(shí)要對(duì)爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控。爆破進(jìn)尺一般不宜超過(guò)1.0m。 （二)支護(hù)方式 多采用復(fù)合式襯砌，對(duì)于淺埋軟弱地層，應(yīng)采用剛度較大的初期支護(hù)。如采用噴射鋼纖維混凝土代替網(wǎng)噴混凝土以加快支護(hù)速度及提高支護(hù)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(kāi)挖； 2、噴射混凝土封閉開(kāi)挖工作面； 3、超前錨桿或超前小導(dǎo)管支護(hù)； 4、超前小導(dǎo)管周邊注漿； 5、設(shè)置臨時(shí)仰拱； 6、深孔注漿加固及堵水； 7、長(zhǎng)管棚超前支護(hù)或注漿。 四、控制沉陷變形及防坍 （一)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè) 在淺埋暗挖法施工中應(yīng)將現(xiàn)場(chǎng)

17、監(jiān)控量測(cè)作為一道重要工序來(lái)進(jìn)行，使施工現(xiàn)場(chǎng)每時(shí)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(cè)管理基準(zhǔn)及施工各階段沉陷變形控制標(biāo)準(zhǔn)的建立 隧道施工量測(cè)數(shù)據(jù)管理基準(zhǔn)值應(yīng)細(xì)化為各施工階段控制標(biāo)準(zhǔn)?？刂茦?biāo)準(zhǔn)數(shù)值一般應(yīng)分為三個(gè)控制水平。I級(jí)為安全值，II級(jí)為警戒值，III級(jí)為危險(xiǎn)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(hù)；端墻、翼墻等洞門(mén)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(lái)確定洞口段范圍，一般

18、亦可參照?qǐng)D4-5-1確定。 返回洞口下一張洞口冬季施工設(shè)防寒門(mén)簾返回圖4-5-1洞口段的一般范圍 1-洞門(mén)位置；2-洞口位置；3-明洞段；4-進(jìn)口過(guò)渡段；5-洞口段；6-隧道洞身段；7-上部開(kāi)挖地基；D-隧道開(kāi)挖最大洞跨（m） （二）進(jìn)洞開(kāi)挖施工方法 洞口段施工中最關(guān)鍵的工序就是進(jìn)洞開(kāi)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(jí)以上，地層條件良好時(shí)，一般可采用全斷面直接開(kāi)挖進(jìn)洞。 2洞口段圍巖為IIIIV級(jí)，地層條件較好時(shí)，宜采用正臺(tái)階法進(jìn)洞(不短于20m區(qū)段)。 3洞口段圍巖為IVVI級(jí)，地層條件較差時(shí)，宜采用上半斷面長(zhǎng)臺(tái)階法進(jìn)洞施工。 4洞口段圍巖為V級(jí)以下，地層條件差時(shí)，可采用分部開(kāi)挖法和其它特殊方法進(jìn)洞施工。具體方法有：預(yù)留核心土環(huán)形開(kāi)挖法；插板法或管棚法；側(cè)壁導(dǎo)坑法；下導(dǎo)坑先掘進(jìn)再上挑擴(kuò)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(dú)立式明洞和接長(zhǎng)式明洞。 獨(dú)立式明洞可采用明挖法或蓋挖法施工；接長(zhǎng)式明洞按開(kāi)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(cuò)法三種。 (一)全部明挖先墻后