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1、,浅埋暗挖隧道地层沉降控制 及施工安全控制,一、浅埋暗挖法的机理,主要内容,二、浅埋暗挖隧道建造程序,三、浅埋暗挖法的施工工法介绍,四、沉降原因分析及控制措施,五、施工安全控制措施,一、浅埋暗挖法的机理,(一)、浅埋暗挖隧道原理及特点,一、浅埋暗挖法的机理,浅埋暗挖工法是依据新奥法的基本原理,施工中采用多种辅助措施加固围岩,充分利用围岩的自承能力,开挖后及时支护、封闭成环,有效地控制围岩过大变形的一种综合配套施工技术。 浅埋暗挖法理论源于新奥法,但强调预支护,及时支护。,十八字方针“管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测”是浅埋暗挖工法的精髓。,(二)、暗挖的一些术语,暗挖掌子面,超前
2、小导管,暗挖马头门,超前预支护- 大管棚,暗挖竖井,一、浅埋暗挖法的机理,锁脚锚管,中隔壁,临时仰拱,(二)、暗挖的一些术语,一、浅埋暗挖法的机理,1、稳定拱架作用;,2、加固拱后土体,防止坍塌;,3、防止导洞收敛,1、一是掌子面能够自稳 如不能自稳创造条件自稳冷冻、注浆加固、水平旋喷等措施。,(三)、浅埋暗挖法的适用的基本条件:,2、二是无水 如有水则采用地表降水、止水或少量在洞内堵排水。,一、浅埋暗挖法的机理,二、浅埋暗挖隧道建造程序,二.暗挖隧道建造程序,建造施工竖井,开马头门,暗挖初衬施工,二衬施工,拱顶土 层预加 固,辅助 措施超 前加固,稳定性确定,三、浅埋暗挖法的施工工法介绍,(
3、一)、施工工法,三.浅埋暗挖法的施工工法介绍,全 断 面 法-、级围岩 台 阶 法跨度小于6米 临时仰拱法高度大于5米或沉降要求高 “CD” 工 法-(中隔墙法)-跨度6-12米 “CRD”工法(交叉中隔墙法)-跨度6-12米,高度大于5米。 “眼镜工法”-跨度12-15米,高度小于6米,大跨或双跨、三跨断面:,中 洞 法 侧 洞 法 柱 洞 法,单跨断面:,上台阶临 时仰拱法,正台阶环 形开挖法,全断面法,台阶法,环形开挖预 留核心土法,双 侧 壁 导 洞 法,单侧壁导坑法,第一步:施作超前支护, 开挖两侧号洞室,施作初期支护,第二步:开挖两侧2号洞室,施作初期支护,,第三步:施作超前支护,
4、前后开挖两侧3号洞室,施作初期支护,张自忠单层车站侧洞法施工步序图,第四步:继续前后开挖两侧4号洞室,施作初期支护,第五步:继续前后开挖两侧5号洞室,施作初期支护,,第六步:继续前后开挖两侧6号洞室,施作初期支护,,第七步:在临时仰拱上凿洞,施作底梁、中柱与顶梁(含防水),第八步:根据监测情况纵向分段拆除中隔墙,临时支撑,逐步完成侧洞底板防水与二次衬砌,第十一步:中洞纵向紧随中台阶开挖,视监测情况拉结中隔壁,凿除顶部中隔壁并施作顶板防水与二次衬砌;,第九步:根据监测情况纵向分段拆除中隔壁,临时仰拱及临时支撑,逐步完成侧洞防水与二次衬砌,第十步:中洞上台阶开挖,纵向紧跟施作拱顶初期支护,中隔壁穿
5、孔及时架设顶梁水平钢支撑;,第十二步:短台阶紧随开挖下台阶土体,穿洞架设临时钢支撑,开挖至基底,封闭初期支护;(同时顶板达到强度后可拆除顶部临时支撑),中洞法,中洞法可适用于双连拱或三连拱隧道,采用先施作中墙混凝土,后开挖两侧的施工方法。施工时应符合下列规定:,1、中洞开挖后,及时施工中墙混凝土,达到设计强度后方可拆模,并应进行临时横向支撑;,2、施工中应注意力的转换,两侧应均衡开挖,并应设置临时横向支撑;,采用中洞法施工,中洞区中洞区中洞区中洞区底纵梁钢管柱顶纵梁侧洞V区侧洞区侧洞区侧洞区,蒲黄榆采用中洞法施工步序,六 步: 1、仰 拱 2、边 墙 3、中 板 4、上边墙 5、拱 部 6、站
6、台板及填充层,仰拱,下边墙,中板及中纵梁,上边墙,拱部,蒲黄榆采用中洞法施工步序,中隔壁法 (CD法),CD法可适用于VI-V级围岩的浅埋隧道,施工要求:,1、中隔墙开挖时,应沿一侧自上而下分为二或三部进行,每开挖 一步均应施作中隔壁,底部应设临时仰拱,中隔壁墙依次分布 联结而成,之后再开挖中隔墙的另一侧;,2、后一侧开挖应全断面及时封闭;,“CRD”工法就是交叉中隔墙法,可适用于IV-VI级围岩浅埋的双线或多线隧道。 有如下特点:,自上而下,交叉进行;设置临时仰拱,步步成环;,交叉中隔壁法 (CRD法),CRD 工 法 照 片,、柱洞法,()导洞开挖及支护,()桩、柱、顶底梁,()上层开挖、
7、支护衬砌,()下层开挖、衬砌,有时,几种工法要联合使用,如西四主体暗挖:大的方面采用侧洞法,而每一侧洞,又采用CRD法。,断面总宽23.65m,高15.5 m,长53m;,(二)、辅助工法,三.浅埋暗挖法的施工工法介绍,2、稳定掌子面的辅助工法: 全断面注浆 水平 旋 喷 冻 结 法,3、处理水的辅助工法-地面降水;洞内降水;堵水,1、超前支护的辅助工法 大 管 棚 小 导 管 管 幕,四、沉降原因分析及控制措施,1 、地层土体特性 隧道开挖后能形成自然拱的,对地表沉降量的影响就小一些,反之即大一些。,2 、地下水 隧道开挖后易造成地下水因压力差的存在不断渗出,形成多条渗水通道,使地层持续失水
8、,土层空隙及节理裂隙固结收缩,引起地层沉降。,3、 地层应力释放 对多孔介质土且具潜在坍滑面的地层,随地表下沉,地层应力的释放,坍滑面会渐次产生,伴随着的就是地表的大范围下沉,控制地层应力释放度可以减少下沉量及波及的范围。,(一)、地层沉降变形的主要因素,四、沉降原因分析及控制措施,4、施工方法 对城市地铁隧道常用的施工方法而言,台阶法是对地表下沉影响最为严重的一种施工方法(其较CRD法引起的地表沉降量增大一倍),但因其操作简单,造价低,只要措施得当,一般可满足地表沉降的要求。因此国内外对区间单线隧道,采用台阶法的较多。但台阶法也多种多样,需根据不同的断面形式及地层条件谨慎选取。,5、 开挖进
9、尺 开挖进尺的大小实质上是工作面无支护空间的大小,进尺短有利于控制沉降,但影响施工速度,6、施工速度 施工速度越快,表明隧道开挖面暴露的时间就会越短,产生沉降的时间也短,因而产生的沉降量也就会越小;,(一)、地层沉降变形的主要因素,四、沉降原因分析及控制措施,2、 适度排放地下水 对于砂层、砾砂等特殊地层,过度抽排地下水,会使上覆土层超固结,从而引起地表沉降。因此,在能保证工作面稳定正常开挖的条件下,应尽量减少或限制地下水的抽排,可根据情况采取止水措施。,1 、改良土体、超前预加固-静压流浆、旋喷桩等,(二)、控制地表变形沉降的主要对策,3、根据地层条件选择合适的施工方法 开挖洞室能及早封闭成
10、环的方法,对控制沉降有利。,4、拉开左右线隧道的开挖距离 在线间距一定的情况下,增大两隧道开挖面的相对距离可以减少其相互作用的叠加;,四、沉降原因分析及控制措施,6、严格遵循“十八字”原则 “管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。,管超前:对围岩进行小导管超前支护,必要时采用大管棚。,严注浆:及时进行小导管注浆、背后回填土浆,并注重注浆的效果, 对于注浆量、时间(时机)、顺序、材料及配合比等都要 结合实际情况严格控制。,(二)、控制地表变形沉降的主要对策,5、提高施工效率 施工效率的提高,意味着各工序施工时间的缩短,地层应力的释放就能得到有效控制,地层内部的变位调整也将减小。,四、
11、沉降原因分析及控制措施,快封闭:初期支护尽可能尽快的封闭成环,不仅是全断面及早封闭, 还在于每一个分部开挖面也要尽快封闭。,勤量测:地层变形检测,隧道内的检测的密度尽可能大,以便及时掌 握变形情况,采取措施控制变形量。,强支护:初期支护要及时,要保证足够的刚度与强度,并且与围岩变形 的速度相适应,掌握好支护施作时间、施作程度的“火候”。,短开挖:要控制循环进尺,少扰动地层,保证开挖的范围尽可能小, 必要时留核心土。,(二)、控制地表变形沉降的主要对策,四、沉降原因分析及控制措施,五、施工安全控制措施,1、竖井的安全,五、暗挖施工安全控制措施,(1)、暗挖进洞前,最好是竖井的二衬施工完成后(或者
12、施工完成竖井底板),然后进行暗挖施工,这样,安全等级将大大提高。,(2)、上下人梯不得以受力横撑作为支点。,(3)、开马头,不得随意拆除横撑或腰梁。,2、暗挖马头门的开设安全,五、暗挖施工安全控制措施,(1)、同一竖井有多个马头门,要分别开设;避免同时开。,(2)、马头门要设环梁,必要时,对马头门上拱周围土体进行加固。,3、隧道内施工时,安全检控重点,(1)台阶法开挖隧道,在上半部开挖并安设格栅后,最好设锁角锚管,并注浆,以防拱架下沉,(2)小导管注浆时,要观察掌子面情况,必要时,封闭掌子面,防止从掌子面流浆,从而使掌子面失稳。,(3)、提高施工效率:达到开挖要快、封闭要快、注浆也要快, 保证
13、每步从开挖到初衬完成使用的时间尽可能短,一般 在4小时以内完成(主要是工序衔接更要快)。,五、暗挖施工安全控制措施,(4)、相邻洞错开开挖,米以上为好,但现在常控制在15米以上。,(5)、确对保证掌子面稳定(盾构为保持需10002500T的推力), 采用上下台阶法;留核心土法,及时锚喷封闭面法等。,(6)、保证喷射砼的质量(多做实验确定);,(7)、格栅质量:加工质量;安装质量(接头处,栓接和焊接结合 使用,要明白,初衬受全部围岩压力,二衬是装饰和耐久。,(10)、CD或CRD法施工的大断面隧道,二衬施工采用跳仓法和临 时换撑法相结合较好,能保证一次拆9米左右,方便施工。,(8)、遇水必处理:
14、止水、引水,必要时,封闭掌子面,严防、 流砂和涌水。,(9)、不得随意在中隔壁上开洞,如必需,则要有补强措施。,(11)、准备应急材料:如加气砼、架子管、木板、装土袋。,(12)、每步施工中间不易停。暂停施工,要封闭成环,根据计 算压力锚喷封闭掌子面。,(13)、建议成立保障组:送饭、保证设备完好,材料运到现场等。,五、暗挖施工安全控制措施,4、暗挖隧道上方地面安全,五、暗挖施工安全控制措施,(1)、对地面建筑物要加强检测,重点关注差异沉降。,(2)、最有危害的几种管线:煤气、雨污水、供水主干道(承插 式),如土质较差,则要对这些管线周围土体进行改良。,谢 谢 各位同事、领导!,亦庄线暗挖竖井,上下台阶法施工照片,格栅结点连接,不仅要栓接,还要绑焊,