地下工程課件第8章-4 城市地下工程淺埋暗挖法施工

城市地下工程淺埋暗挖法施工駱建軍隧道中心313聯(lián)系方式埋暗挖法名稱的確定淺埋暗挖法施工原理淺埋暗挖法施工方法3淺埋暗挖法名稱的確定淺埋地下工程基本概念

(1)淺埋隧道定義鐵路隧道定義：對于單線或雙線隧道洞頂埋深小于：VI級圍巖35-40m、V級圍巖18-25m、IV級圍巖10-14m、III級圍巖5-7m，為淺埋隧道。城市地鐵：覆跨比H/D在0.6-1.5時(shí)為淺埋，H/D小于0.6時(shí)為超淺埋。

(2)淺埋隧道特點(diǎn)最大的特點(diǎn)是埋深淺，施工過程中由于地層損失而引起地面移動(dòng)明顯，對周邊環(huán)境的影響較大。因此對開挖、支護(hù)、襯砌、排水、注漿等方法提出更高要求，施工難度增加。4淺埋暗挖法名稱的確定在小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)、格柵拱架制造技術(shù)、正臺階環(huán)形開挖留核心土方法、監(jiān)控量測技術(shù)等基礎(chǔ)上，在軟弱地層必須快速施工的理念，突出時(shí)空效應(yīng)對防塌的重要作用。并在軍都山黃土隧道、北京地鐵復(fù)興門折返線、復(fù)—八線、西單車站采用淺埋暗挖技術(shù)取得了巨大的成功。1987年8月，北京市科委與鐵道部科技司共同組織鑒定會(huì)，對淺埋暗挖技術(shù)進(jìn)行評價(jià)，會(huì)上確定取名為：淺埋暗挖法，適用范圍：各種軟弱地層的地下工程設(shè)計(jì)與施工。淺埋暗挖法又經(jīng)過十幾年的廣泛應(yīng)用，形成了一套完整的配套技術(shù)，被評為國家級工法，并正式提出“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”十八字方針。5軍都山隧道（1988）（第一次用小導(dǎo)管、網(wǎng)構(gòu)鋼架）北京地鐵復(fù)興門折返線（1987）（國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)）第一次用淺埋暗挖法建成北京地鐵車站試驗(yàn)段第一次用淺埋暗挖法建成京珠高速烏龍嶺雙連拱隧道6淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理：采用復(fù)合襯砌，初期支護(hù)承擔(dān)全部基本荷載，二襯作為安全儲備，初支、二襯共同承擔(dān)特殊荷載；采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動(dòng)部分圍巖自承能力；采用不同開挖方法及時(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；采用信息化設(shè)計(jì)與施工。淺埋暗挖法施工原理

淺埋暗挖法大多用于第四紀(jì)軟弱地層的地下工程，圍巖自承能力很差，為控制地表沉降，初期支護(hù)剛度要大、要及時(shí)。特征曲線中C點(diǎn)盡量靠近A點(diǎn)，即盡量增大支護(hù)的承載，減少圍巖的自承載。要做到這點(diǎn)，必須遵守十八字方針，初支必須從上向下施工，初支基本穩(wěn)定后才能做二襯，且必須從下到上施工。臨時(shí)支撐臨時(shí)支撐平頂直墻施工示意圖長安街過街道施工順序降水、地層預(yù)加固和預(yù)支護(hù)--開挖--施作初期支護(hù)--對初期支護(hù)背后注漿填充--鋪設(shè)防水隔離層--施作內(nèi)層襯砌--對內(nèi)襯和防水層之間注漿填充。地層的預(yù)加固和預(yù)支護(hù)在城市中修地鐵，大多會(huì)遇到軟弱地層，且地下水位較高，一般均需要對地層進(jìn)行預(yù)加固或預(yù)支護(hù)。

1)全斷面帷幕注漿

2)小導(dǎo)管注漿

3)大管棚

4)錨桿

5)管幕地層開挖在軟弱地層中一般均采用留核心土的短臺階開挖法。在相對穩(wěn)定的地層中，則可采用全斷面開挖法。大斷面的渡線隧道則需采用CD法、CRD法、中洞法、側(cè)洞法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法等。初期支護(hù)

初期支護(hù)需要有較大的剛度，通常由格柵剛架、鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土構(gòu)成。1)格柵剛架一般采用直徑為22--25毫米的鋼筋焊接而成。2)鋼筋網(wǎng)一般用直徑為6-8毫米的鋼筋焊接而成。3)噴射混凝土在初期支護(hù)中一般采用C20--C25噴混凝土，厚度20--25cm。目前招標(biāo)文件中均要求采用濕噴工藝。在噴混凝土中摻入鋼纖維或聚兩烯纖維將可大大提高噴混凝土的韌性和抗折性?，F(xiàn)在均要求在初支背后注漿，可以填充初支背后空隙，增加初期支護(hù)的防水性。防水隔離層目前防水材料大致可分為有機(jī)類、無機(jī)類和橡膠類：1)無機(jī)類如1.5mm厚的伊娃卷材加400g的土工布，采用無釘鋪設(shè)，熱焊連接。2)無機(jī)類如單層膨潤毯，采用釘子鋪設(shè)，直接搭接。3)橡膠類如三元乙丙橡膠卷材加無紡布。內(nèi)層襯砌通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚度為20--30cm。在綁扎內(nèi)層襯砌的鋼筋時(shí)，特別要注意保護(hù)好防水層不要將其刺穿或燒壞。在用泵送混凝土灌注內(nèi)襯時(shí)要保證振搗質(zhì)量，還要防止將防水層撕破。由于泵送混凝土坍落度較大，結(jié)硬后免不了要在內(nèi)層與防水層之間留下空隙，因此要求在內(nèi)襯與防水層之間注漿，在內(nèi)襯中要預(yù)埋注漿管。地鐵區(qū)間隧道的淺埋暗挖法施工原則：管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測施工工序：開挖一段、支護(hù)一段、封閉一段管超前：在工作面開挖前，沿隧道拱部周邊按設(shè)計(jì)打入超前小導(dǎo)管；嚴(yán)注漿：在打設(shè)超前小導(dǎo)管后注漿加固地層，使松散、松軟的土體膠結(jié)成整體。增強(qiáng)土體的自穩(wěn)能力，和超前小導(dǎo)管一起形成縱向超前支護(hù)體系，防止工作面失穩(wěn)。還包括初支背后注漿和二襯背后注漿；短開挖：每次開挖循環(huán)進(jìn)尺要短，開挖和支護(hù)時(shí)間盡可能縮短；強(qiáng)支護(hù)：采用格柵鋼架和噴射混凝土進(jìn)行較強(qiáng)的早期支護(hù)，以限制地層變形；早封閉：開挖后初期支護(hù)要盡早封閉成環(huán)，以改善受力條件；勤量測：對施工過程中圍巖及結(jié)構(gòu)變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，對圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制位移-時(shí)間曲線，判別圍巖和支護(hù)的穩(wěn)定狀態(tài)，必要時(shí)調(diào)整支護(hù)或施工方案，保證施工安全。臺階法中隔壁法（CD法）十字中隔壁法（CRD法）雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中洞法主要施工方法

案例（中洞法、CRD法）

（北京地鐵4號線萬柳站至蘇州街站擴(kuò)大段）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）3、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法

案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）

（北京地鐵4號線西直門站至動(dòng)物園站渡線段）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）案例（雙側(cè)壁導(dǎo)坑法、臺階法）地鐵車站的淺埋暗挖法施工

1、主要施工工法2、施工方法選擇幾個(gè)例子北京地鐵復(fù)—八線西單車站的雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工天安門西站的暗挖樁柱法施工天安門東站的條形基礎(chǔ)蓋挖逆作法施工磁器口站的暗挖中洞法施工特大斷面施工施工方法在修筑地下發(fā)電廠、地下倉庫、地下商業(yè)街及地鐵車站時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)地下大空間的施工問題。這些建筑物若在埋深較淺、軟弱不穩(wěn)定的Ⅲ~Ⅴ級圍巖中，一般用淺埋暗挖法施工。

當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件差、斷面特大時(shí)，一般設(shè)計(jì)成多跨結(jié)構(gòu)，跨與跨之間有梁、柱連接。比如常見的三跨兩柱的大型地鐵站、地下商業(yè)街、地下停車場等，一般采用中洞法、側(cè)洞法、柱洞法及洞樁墻法（地下蓋挖法）等方法施工，其核心思想是變大斷面為中小斷面，提高施工安全度。

（1）中洞法施工中洞法施工就是先開挖中間部分（中洞），中洞內(nèi)施作梁、柱結(jié)構(gòu)上。由于中洞的跨度較大，施工中一般采用CD法、CRD法或眼睛法等進(jìn)行施作。中洞法施工工序復(fù)雜，但兩側(cè)洞對稱施工，比較容易解決側(cè)壓力從中洞初期支護(hù)轉(zhuǎn)移到梁柱上時(shí)產(chǎn)生的不平衡側(cè)壓力問題，施工引起的地面沉降較易控制。該工法多在無水、地層相對較好的時(shí)應(yīng)用。該工法空間大，施工方便，混凝土質(zhì)量也能得到保證。當(dāng)施工隊(duì)伍水平較高時(shí)，多采用該工法施工。采用該工法施工，地面沉降均勻，兩側(cè)洞的沉降曲線不會(huì)在中洞施工的沉降曲線最大點(diǎn)疊加，應(yīng)為優(yōu)選方案。

眼鏡法開挖中洞案例（中隔壁法、中洞法）

（北京地鐵10號線亮馬河車站）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）

（2）柱洞法施工施工中，先在立柱位置施作一個(gè)小導(dǎo)洞，可用臺階法開挖。當(dāng)小導(dǎo)洞做好后，在洞內(nèi)再做底梁、立柱和頂梁，形成一個(gè)細(xì)而高的縱向結(jié)構(gòu)。該工法的關(guān)鍵是如何確保兩側(cè)開挖后初期支護(hù)同步作用在頂縱梁上，而且柱子左右水平力要同時(shí)加上且保持相等，這是很困難的力的平衡和力的轉(zhuǎn)換交織在一起的問題。在第④步增設(shè)強(qiáng)有力的臨時(shí)水平支撐是解決問題的一個(gè)辦法，但工程量大，不易控制。另一個(gè)辦法是在第②步的空間用片石（間層用素混凝土或三合土）回填密實(shí)，使立柱在承受不平衡水平力時(shí)，依靠回填物給予支持，這樣左邊和右邊施工就可以不同步地將水平荷載轉(zhuǎn)移到立柱縱梁上。這樣做雖能確保立柱的質(zhì)量，但造價(jià)較高。柱洞法

（3）側(cè)洞法施工側(cè)洞法施工就是先開挖兩側(cè)部分（側(cè)洞），在側(cè)洞內(nèi)做梁、柱結(jié)構(gòu)，然后再開挖中間部分（中洞），并逐漸將中洞頂部荷載通過側(cè)洞初期支護(hù)轉(zhuǎn)移到梁、柱上。這種施工方法，在處理中洞頂部荷載轉(zhuǎn)移時(shí)，相對于中洞法要困難一些。兩側(cè)洞施工時(shí)，中洞上方土體經(jīng)受多次擾動(dòng)，形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形。該土體直接壓在中洞上，中洞施工若不夠謹(jǐn)慎就可能發(fā)生坍塌。采用該工法施工引起的地面沉降較大，而中洞法則不會(huì)出現(xiàn)這種情況。側(cè)洞法

（4）樁柱法-洞樁法樁柱法就是先開挖，在洞內(nèi)制作挖孔樁。梁柱完成后，再施作頂部結(jié)構(gòu)，然后在其保護(hù)下施工，實(shí)際上就是將蓋挖法施工的挖孔樁梁柱等轉(zhuǎn)入地下進(jìn)行，因此也稱做地下式蓋挖法。該工法施工工序較多，且由于地下工作環(huán)境很差，施工質(zhì)量較難保證?？酃皶r(shí)由于跨度較大，安全性稍差。該工法是為民工隊(duì)準(zhǔn)備的低水平施工法，洞內(nèi)挖孔環(huán)境破壞很大，是一種不宜過多提倡的方法。

（2）洞樁法施工工序圖

10/26/2022/5176國貿(mào)站與國貿(mào)橋的平面位置關(guān)系案例（洞樁法）

（北京地鐵10號線國貿(mào)車站）10/26/2022/517710/26/2022/5178車站與橋樁平面位置關(guān)系案例（洞樁法）

（北京地鐵10號線國貿(mào)車站）10/26/2022/5179重點(diǎn)研究對象10/26/2022/5180風(fēng)道結(jié)構(gòu)與敏感橋基的位置關(guān)系10/26/2022/5181洞樁法斷面形式10/26/2022/5182施工概況10/26/2022/5183短樁加固施工案例（洞樁法）

（北京地鐵10號線黃莊車站）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）案例（洞樁法）(5)各種開挖方式的比較九、工程案例分析

（1）工程概況地鐵五號線崇文門站位于崇文門路口下,采用“淺埋暗挖法”施工。車站與既有地鐵二號線崇文門站東端喇叭口式過渡段區(qū)間立交，并從其下方穿過。五號線崇文門車站結(jié)構(gòu)為雙柱三跨島式暗挖車站，車站兩端為雙層結(jié)構(gòu)（地下一層為站廳層，地下二層為站臺層），中間為單層結(jié)構(gòu)（系站臺層），車站總長度208.9m，總寬度24.2m，站臺寬度14m。車站頂板覆土：雙層結(jié)構(gòu)為8～9.3m，單層結(jié)構(gòu)為13.5m。車站施工的難點(diǎn)主要集中在新建車站近距離（凈距1.98m）暗挖施工下穿既有地鐵環(huán)線結(jié)構(gòu)。崇文門車站平面圖新建車站與既有線的關(guān)系

（2）過既有線施工方案采用φ600咬合管幕，鋼管管徑φ600mm，壁厚16mm，長度為36m。管幕布置在既有環(huán)線區(qū)間隧道和車站拱頂之間，距離車站初支30cm，沿車站隧道單層斷面拱部布設(shè)一環(huán)，鋼管之間采用工字鋼相互咬合，環(huán)向間距中—中為725mm。在大管棚的施工過程中，考慮到開挖時(shí)管棚在一定的階段是作為荷載存在的，同時(shí)管棚具有足夠的剛度，所以在初支施工過程中暫時(shí)不進(jìn)行管棚鋼管的填充工作，在鋼管支座施工完成后，鋼管內(nèi)再填充無收縮水泥砂漿，用來提高鋼管剛度和防止管棚鋼管腐蝕后造成地層空洞影響地鐵結(jié)構(gòu)安全。

超前φ600管幕采用水平液壓鉆孔頂管機(jī)施工，施工時(shí)水平螺旋鉆超前成孔，φ600鋼管同步頂進(jìn)（成孔孔徑小于鋼管外徑20mm），超前成孔鉆頭（φ580）和鋼管之間距離保持在+5cm、-10cm之間，φ600鋼管前端收縮至φ580。該施工工藝能夠有效的控制地層沉降，其主施工設(shè)備為液壓系統(tǒng)，施工中振動(dòng)和噪音較小。

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城市地下工程暗挖法施工控制地層沉降的主要措施把住超前支護(hù)關(guān)，合理選擇小導(dǎo)管注漿材料；及時(shí)施工初期支護(hù)，及時(shí)快速封閉以形成合理的受力結(jié)構(gòu)，控制地層沉降；加強(qiáng)初支拱背回填注漿；加強(qiáng)二襯背后壓漿。

斷面及時(shí)封閉（閉合）

在軟弱圍巖中，斷面及時(shí)閉合是成功的關(guān)鍵，許多工程實(shí)踐，都充分地證實(shí)了這一點(diǎn)。我們在這方面的教訓(xùn)也是深刻的。在任何情況下，使隧道斷面能在較短時(shí)間內(nèi)閉合是極為重要的，在巖石隧道中，因圍巖的結(jié)構(gòu)作用，能“自封閉”；而在軟弱、土砂圍巖中，則必需改變“重視上部支護(hù)、忽視斷面閉合”的做法。斷面及時(shí)封閉的方法視施工方法而異。

可以采用加強(qiáng)底部的方法，如加強(qiáng)基