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1、浅埋暗挖法施工 1 浅埋暗挖法的定义 o 浅埋暗挖法是依据新奥法 New Austrian Tunnelling Method 的基本原理 在施工中采用 多种辅助施工措施加固围岩 充分调动围岩的自承 能力 隧道开挖后及时支护 封闭成环 使其与围 岩共同作用形成联合支护体系 有效地抑制围岩过 大变形的一种综合配套施工技术 适用于第四系无 水土质或软弱无胶结的砂 卵石等地层修建覆跨比 大于0 5的隧道 对于较高地下水位的类似地层 采取灌浆堵水或降水等措施后仍能适用 采用浅埋 暗挖法修建的隧道多采用复合式衬砌 2 浅埋暗挖法修建隧道的一般规定 o 2 1采用浅埋暗挖法修建隧道时 应认真贯彻 管超 前
2、 严注浆 短开挖 强支护 快封闭 勤量测 18字原则 o 2 2以喷射混凝土 网构钢架 钢筋网为初期支护 即一次衬砌 二次衬砌为模筑钢筋混凝土 应在 两层衬砌之间施作高材料的防水层 o 2 3当隧道围岩为V类 由于其自稳能力差 必须采 取预注浆加固地层后方可开挖 o 2 4 隧道开挖应在无水条件下进行 如遇地下水 根据工程具体情况选择人工降水或灌浆堵水措施 创造无水作业条件 o 2 5 隧道开挖应减少对围岩的扰动 保持隧道开挖轮廓 圆顺 o 2 6 隧道的防水层及二次衬砌应在初期支护变形基本稳 定的条件下再施作 o 2 7 施工前应根据施工规模 工期 围岩情况 现场 条件编制施工组织设计 其内
3、容包括 施工方法及技术 措施 施工部署及质量 安全 环境措施等 o 2 8 开工前必须进行质量 安全及施工工艺的培训工作 建立各工序工艺卡片 o 2 9 施工期间必须加强施工管理 确保个工序衔接 不 间断地施工 o 2 10监控量测工作应纳入隧道施工作业循环之中 作为 工序循环的一个组成部分 3 浅埋暗挖法修建隧道施工程序 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 4 施工辅助措施 4 1 在软弱地层中 对隧道开 挖
4、工作进行加固处理 可采 取下列辅助措施 4 1 1 喷射混凝土封闭开挖工作面 4 1 2 超前注浆小导管支护 4 1 3 管棚钢架超前支护 4 1 4 设置临时仰拱或临时支护 4 1 5 地表注浆加固 4 1 6 小导管周边注浆及围岩深孔注 浆 4 1 7 其他措施 4 2 采用喷射混凝土封闭工作面时 应采用早 强喷射混凝土 其厚度宜为5 10cm 4 3 超前注浆小导管 4 3 1 小导管要和网架配合使用 从钢架格 栅腹部穿过 4 3 2 用 32 40钢管制作 在砂卵石地层 采用 32 外径 无缝钢管 其他地层可采用 40 外径 无缝钢管 管长 隧道网构网架 间距为75cm 每开挖2个循环
5、注浆一次 管长为 3m 隧道网构钢架间为50cm 每开挖2个循环注 浆一次 长为2 25m 4 3 3 小导管沿隧道拱部布设 环向间距应 不小于30cm 外扦角 仰角 在5 10 小导管制作要求 先把钢管截成需要长度 在 钢管一端做成30 cm长圆锥状 在另一端10 cm处焊接 6钢筋 箍 距钢筋箍一端75cm处开孔 剩余部分每隔20 cm梅花布设 6 8的溢水孔 4 3 4 灌浆材料 l 对于无水粗砂及砂砾 卵 石地层 宜选择单液材料 l 对于无水中砂或粉细砂地层宜选 择改性水玻璃浆 l 对于有水的粗砂及砂砾 卵 石地 层宜选择水泥 水玻璃双液浆 l 对于前期强度要求较高的地层 可选择硫铝酸
6、盐水泥浆 4 3 5 灌浆参数 l 灌浆终压 0 3MPa l 浆液扩散半径 0 25m l 灌速度 30L min l 灌浆量 Q R2 Ln l R 浆液扩散半径 m l L 注浆管长 只计花管部分长度 m l n 地层孔数 l 地层填充系数 一般取0 8 l 浆液消耗系数 一般取1 1 1 2 4 4 管棚 n4 4 1 管棚用钢管直径为 60 180mm 钢管中心间距宜为管径的 2 3倍 n4 4 2 管棚长度应根据工程具体条 件及地层条件选用 一般不宜小于 10 m n4 4 3 纵向两组管棚的搭接长度应 大于3 m n 4 5 临时仰拱的设置区段应 根据围岩情况及测量数据确定 其做
7、法可采用工字钢或喷射混凝 土构筑 4 6 在软弱地层中施工时 根据围岩情况及测量数据 为确 保隧道结构稳定 可选用小导管 周边灌浆或深孔围岩灌浆 5 竖井 l城市地铁或市政工程隧道隧道浅埋道路下方 为此必须在地面向下开挖竖井方能开辟工作面 而城市道路无开挖竖井条件 则必须根据具 体工程所处的条件 在隧道一侧开挖竖井 再 从竖井底向隧道方向开挖横通道 由横通道再 开辟进入主隧道的工作面 竖井一般采用复合 式衬砌结构 如工程完工后废弃可采用支护结 构 必要时加作防水层 竖井由地面而下 初期支护采用逆筑法施工 其工艺流程图如图 所示 施工准备 测量放线 定井位 安装提升龙门架 锁口圈初期支护施工 施
8、作锁口圈防水层 锁口圈C30模筑砼施工 井 身 初 支 施作井底集水坑 封 底 转入横通道施工 施工降水 超前导管施工注浆 超前加固底层 井壁回填注浆 5 1 竖井锁口段开挖 l根据测量所放控制线 定出锁口圈的开挖轮廓 线 井口段可以采用PC 220反铲挖掘机配合人 工进行开挖 为保证井口开挖后井壁的稳定和 喷锚支护施工的要求 井口分三次开挖成型 开挖土方由挖掘机直接装入自卸汽车外弃 同 时工人对井壁进行修整 以保证竖井断面尺寸 符合设计要求 在开挖过程中 严禁超挖 发 生超挖时 用同等级的砼喷平 在开挖时 及 时对该层井壁施作初期支护 地下工程竖井常 用锁口结构见图 5 2 竖井井深开挖及支
9、护 l 开挖采用人工开挖 由上而下逆作施工 渣土由人工 装入吊桶 通过电动葫芦提升至地面渣场 竖井每完成一 段开挖 经检查开挖尺寸符合设计要求后 立即进行该段 的初期支护 为防止竖井壁坍塌 同时控制钢支撑 便于 采取小导管超前注浆 与边墙成45 角 穿过钢支撑打 3 5 m长 42钢水管 环向间距1 0m 竖向每两榀支撑 间距1 0m 排设一次 井壁钢格珊在井外预制 井内安装 用螺栓将其连接成整体 喷射砼采用湿喷工艺 采取分 侧分块开挖 一侧喷砼支护后再进行另一侧开挖 施工期 间在井壁设临时爬梯 供施工人员上下 5 3竖井施工技术措施 5 3 1 井身开挖过程中严格控制钢支撑进 尺 及时进行网
10、喷混凝土支护 达到尽快封闭 的目的 5 3 2 为密实初支与壁后主体的空隙采用 壁后回填注浆 5 3 3 当井壁上有涌水时 预埋胶管 把 水引入积水吭 抽排出井外 并对涌水点周 围排管注浆堵水 5 3 4 竖井支护同时预埋梯步预埋件 6 横通道施工 6 1 竖井马头门施工 n 为了避免马头门处的应力集中 保证施工安全 采用在竖井挖至 横通道上半断面时 半断面先行开 挖 8m 10m 如图6 1 施工前应在马头门位置处进 行换撑措施处置 在割除前先 在竖井内架设临时支撑 确保 马头门处土体稳定 临时支撑 在进洞后拆除 排设超前小导管及注浆 n洞口处换撑措施措施完毕后 应尽 快在井壁上放出横通道开
11、挖轮廓线 的位置 并标出超前小导管的位置 为了加大洞口处加固地层的范围 马头门处第一排小导管长度为5 m 且尽量与隧道中线保持平行 超 前注浆加固地层 分部破除马头门处井壁混凝土 割除钢格栅支撑 n注浆完毕后 即破除马头门处上部竖井井壁砼 割除该部位钢格栅支撑 架设上部第一榀格 栅架 并将其主筋与周围的竖井壁格栅焊接牢 固 并及时喷射砼 按隧道的主体开挖及初期 支护的方法将上部向前推进8m 10m 待竖井 施作到底部并施作井身衬砌后 破除下部竖井 井壁砼 割除该部为位的钢格栅支撑 架设下 部第一榀格栅拱架 同样将起主筋与周围的 竖井钢格栅焊接牢固 并及时喷射砼 竖井马头门处的格栅 一定要架到位
12、 防止侵入 竖井净空 6 2横通道施工 n 根据竖井用途和横通道 断面大小的不同 如仅用于 施工 横通道断面能满足施 工需要即可 如横通道用作 通风道 则断面较大 应按 设计要求进一步施工 7 地铁区间隧道标准断面正台阶法 施工 7 1正台阶法开挖断面分块及台阶长 度的控制 l一般情况下 根据地质情况台阶 长度控制在5 8m 在遇水开挖困难 地段台阶长度适当延长至15m左 右 以满足洞内轻型井点降水要 求 7 2 正台阶法施工流程 下层土方开挖 下层钢架安装 下层边墙喷砼 底板开挖 底板钢架安装 底板模筑砼 开始 超前支护注浆 超前支护注浆 上部弧形开挖 上部钢架安装 上部拱墙喷砼 上部核心土
13、开挖 临时横撑安装 下一循环 7 3 正台阶法施工工序示意 第一步 拱部超前小导管 预注浆 台阶法环形开 挖上部土体 施做上部初 衬 第二步 开挖核心 土及下部土体 施 做下部初衬 第三步 施做仰 拱防水层及仰拱 二衬 第四步 施工侧墙 拱顶防水层 浇注 二衬 7 2施工要点及技术措施 l7 4 1 采用 正台阶法 施工 开挖循环进尺宜为每榀 格栅间距 l7 4 2 严格控制隧道开挖的中线和水平 开挖轮廓要 圆顺 防止超挖 局部欠挖处人工修凿 但要充分考虑 施工误差及顶留变形 l7 4 3 隧道开挖时保留核心土 待拱部初支完成后再 开挖核心部分土体 l7 4 4 当隧道围岩自稳能力较差时 应尽
14、可能缩短开 挖台阶长度 尽快使初期支护闭合 l7 4 5 在过房屋段时 为严格控制地表陈降 在上台阶 架设临时仰拱 待下半段面初支封闭达到设计强度后 拆除 l7 4 6 钢格栅接头采用连接板和螺栓连接以方便安装 l7 4 7 为防止格栅承载下沉 钢格栅下端设在稳固地层上 或设在扩大钢板混凝土垫块上 l7 4 8为防止开挖下部引起格栅悬空出现下陈 可在上半段 面格栅拱脚施作锁脚锚管 或在拱脚下设纵向托梁把几排 格栅连成整体 下部开挖后及时拼接 l7 4 9 格栅安装位置要准确 各节点要对齐 连接要牢固 确保格栅可靠受力 l7 4 10 初支结束后及时回填注浆 液浆为内渗XPM外加剂 的无收缩浆液
15、 l7 4 11 作好开挖的施工记录和地质段面描述 加强对洞内 外的观察 l7 4 12开挖过程中必须加强监控量测 当发现拱顶拱脚和 边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时 应及时施 工临时支撑或仰拱 形成封闭环 控制位移和变形 根据量 测结果进行跟踪注浆 8 大断面隧道隧道CRD法施工 nCRD法 center cross diaphragm 即交叉中隔壁法 适 用于地质条件差 跨度较大 沉降 控制要求高的隧道 8 1 CDR法开挖断面分块加台阶长度的控制 nCRD法施工时 隧道分成四个部分开挖 开 挖顺序见图8 1 各部分开挖施工间隔为 n部与部相隔6 8m 各部每次开挖进尺为 一个格栅
16、间距 严禁多榀一次开挖 在各 开挖分部内 按正台阶法分两台阶支护 台阶长度2 3m 见图 8 2 CRD法施工工艺流程图 左导洞打钢插管 压注固结地层浆液 左导洞开挖上台阶 留核心土 左导洞架上台阶拱架及临时仰拱 网 喷砼 左导洞下台阶开挖 左导洞架下台阶拱架及临时支撑 网 喷砼 右导洞打钢插管 压注固结地层浆液 右导洞开挖上台阶 留核心土 右导洞架上台阶拱架及临时仰拱 网 喷砼 右导洞下台阶开挖 右导洞架下台阶拱架 网喷砼 8 3 CRD法施工要点及技术措施 n8 3 1 注意控制先行导洞的开挖中线和水平 确保 开挖端面圆顺 钢格栅安装位置正确 n8 3 2 加强量测监控 作好信息反馈 及时调整施 工方法 n8 3 3 尽可能缩短开挖台阶和各开挖分部的施工 间隔 使初期支护尽快闭合 以控制围岩变形 n8 3 4因为CRD法工序较多 工序转换使得结构受力 复杂 为保证临时拆除格栅时的安全 必须保证各 部格栅之间的连接质量 8 3 CRD法工序示意图 第一步 开挖洞室 施作初期支护 第二步 台阶法开挖 洞室 施作初期支 护 第三步 台阶法开挖 洞室 施作初期支 护 第四步 台阶法开挖 洞
