《城市地下工程施工技术及工程实例》第三讲

城市地下工程施工技术与工程实例城市地下工程施工技术与工程实例讲讲浅埋暗挖法施工技术与工程实例浅埋暗挖法施工技术与工程实例第三讲第三讲 浅埋暗挖法施工技术与工程实例浅埋暗挖法施工技术与工程实例3.1 3.1 浅埋暗挖法介绍浅埋暗挖法介绍3.23.2 常州市文化宫广场过街通道浅埋暗挖施工技术常州市文化宫广场过街通道浅埋暗挖施工技术3.3.3 3 某公路隧道浅埋暗挖法施工技术与应用某公路隧道浅埋暗挖法施工技术与应用3.3.4 4 北京地铁五号线蒲黄榆车站浅埋暗挖施工技术北京地铁五号线蒲黄榆车站浅埋暗挖施工技术3.3.5 5 某地下通道工程暗挖施工技术某地下通道工程暗挖施工技术1 1浅埋暗挖法原理浅埋暗挖法原理2 2浅埋暗挖施工技术浅埋暗挖施工技术3 3浅埋暗挖施工技术的安全控制要点浅埋暗挖施工技术的安全控制要点4 4浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法3.13.1 浅埋暗挖浅埋暗挖法法介绍介绍 浅埋暗挖法沿用浅埋暗挖法沿用新奥法新奥法 (New Austrian(New Austrian Tunneling Method)Tunneling Method)基本原理，初次支护按承担全部基本原理，初次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备。初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法，辅助工法，如超前支护，改善加固围岩，调动部分如超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力等围岩的自承能力等。1 1.浅埋暗挖法原理浅埋暗挖法原理 采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系。其与围岩共同作用形成联合支护体系。在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等，并形成设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多种综合配套技术。多种综合配套技术。1 1.浅埋暗挖法原理浅埋暗挖法原理 开挖方式：开挖方式：开挖方式有正台阶法、单侧壁导洞法、中隔墙开挖方式有正台阶法、单侧壁导洞法、中隔墙法、双侧壁导洞法等。法、双侧壁导洞法等。工程特点：工程特点：浅埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深浅、地层浅埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深浅、地层岩性差、存在地下水、周围环境复杂、造价低、岩性差、存在地下水、周围环境复杂、造价低、拆迁少、灵活多变、无须太多专用设备及不干扰拆迁少、灵活多变、无须太多专用设备及不干扰地面交通和周围环境等特点。地面交通和周围环境等特点。1 1.浅埋暗挖法原理浅埋暗挖法原理 工程应用：工程应用：在北京地铁复西区间、西单车站、国家计委地在北京地铁复西区间、西单车站、国家计委地下停车场、首钢地下运输廊道、城市地下热力、电下停车场、首钢地下运输廊道、城市地下热力、电力管道、长安街地下过街通道及地铁复力管道、长安街地下过街通道及地铁复八线中推八线中推广应用，在深圳地下过街通道及广州地铁一号线等广应用，在深圳地下过街通道及广州地铁一号线等地下工程中推广应用，并已形成了一套完整的综合地下工程中推广应用，并已形成了一套完整的综合配套技术。配套技术。1 1.浅埋暗挖法原理浅埋暗挖法原理一一、大管棚超前支护施工方法、大管棚超前支护施工方法 在拟开挖地铁隧道的外轮廓周边上，以一定的外插角在拟开挖地铁隧道的外轮廓周边上，以一定的外插角沿洞轴钻孔，以一定的间距，安装惯性矩大的钢管，然后沿洞轴钻孔，以一定的间距，安装惯性矩大的钢管，然后进行注浆固结的一种预支护措施，它是在不破坏地表的情进行注浆固结的一种预支护措施，它是在不破坏地表的情况下进行铺设各种地下管线的技术。况下进行铺设各种地下管线的技术。工作原理：工作原理：通过施行管棚注浆，预先使拱顶形成加固的保护环。通过施行管棚注浆，预先使拱顶形成加固的保护环。若沿隧道开挖轮廓周边的超前管棚较密时，隧道支护结构所承若沿隧道开挖轮廓周边的超前管棚较密时，隧道支护结构所承受的上部荷载会大大减小。受的上部荷载会大大减小。主要工序：主要工序：开挖支护的掌子面开挖支护的掌子面搭建钻孔的平台搭建钻孔的平台安装钻机安装钻机施行安装管施行安装管棚钢管棚钢管钻注浆孔钻注浆孔验孔验孔注浆操作注浆操作结束。结束。2.2.浅埋暗挖浅埋暗挖施工技术施工技术二二、全断面帷幕注浆施工、全断面帷幕注浆施工注浆孔成孔。注浆孔成孔。由设计计算出注浆孔的精确位置，以及由设计计算出注浆孔的精确位置，以及各注浆孔的角度和长度，施作注浆孔的顺序应为：先各注浆孔的角度和长度，施作注浆孔的顺序应为：先上后下，先外后内，且在每完成一个注浆孔时应及时上后下，先外后内，且在每完成一个注浆孔时应及时退出钻机，然后安装注浆管。完成注浆管安装后，对退出钻机，然后安装注浆管。完成注浆管安装后，对工作面进行二次封闭后再注浆工作面进行二次封闭后再注浆注浆。注浆。注浆大多采用后退式分段注浆，在对每一根管注浆大多采用后退式分段注浆，在对每一根管操作后退式分段注浆之前，要对所有注浆管进行填充操作后退式分段注浆之前，要对所有注浆管进行填充加固。且为了确保注浆的时侯不产生裂纹和隆起，还加固。且为了确保注浆的时侯不产生裂纹和隆起，还要对工作面施行网喷混凝土做封闭处理。要对工作面施行网喷混凝土做封闭处理。2.2.浅埋暗挖浅埋暗挖施工技术施工技术三三、隧道开挖支护施工方法隧道开挖支护施工方法 为防止施工时破坏地下的管线，开始施工之前，要详为防止施工时破坏地下的管线，开始施工之前，要详细探测施工区域地质情况和地下管线，弄清楚地下管线的细探测施工区域地质情况和地下管线，弄清楚地下管线的精确位置以及是否有障碍物。隧道开挖支护施工的时候，精确位置以及是否有障碍物。隧道开挖支护施工的时候，要严格按照中导坑法组织施工，具体施工次序是：首先开要严格按照中导坑法组织施工，具体施工次序是：首先开挖及支护双向隧道的中导洞，其次施作隧道中隔墙，恢复挖及支护双向隧道的中导洞，其次施作隧道中隔墙，恢复中导坑的横撑，然后分先后开挖及支护两侧导洞，最后进中导坑的横撑，然后分先后开挖及支护两侧导洞，最后进行两侧导洞二衬施工。行两侧导洞二衬施工。2.2.浅埋暗挖浅埋暗挖施工技术施工技术一一、防止土石方的坍塌、防止土石方的坍塌二、防止模板倒塌事故发生二、防止模板倒塌事故发生三、防止触电事故的发生三、防止触电事故的发生3.3.浅埋暗挖施工技术的安全控制要点浅埋暗挖施工技术的安全控制要点v 施工变形机理施工变形机理 隧道开挖以后会造成应力的集中，从而造成地隧道开挖以后会造成应力的集中，从而造成地层的压缩变形进而增大地表的下沉，并且在没有得层的压缩变形进而增大地表的下沉，并且在没有得到有效的支护措施前，隧道周围的土体将向开挖的到有效的支护措施前，隧道周围的土体将向开挖的空间移动。空间移动。一般情况下，拱顶的沉降往往大于地表的沉降，一般情况下，拱顶的沉降往往大于地表的沉降，但是根据一些资料显示，地铁施工过程中，对于浅但是根据一些资料显示，地铁施工过程中，对于浅埋软弱地层，特别是富水含砂地层会产生较大的地埋软弱地层，特别是富水含砂地层会产生较大的地表沉降。表沉降。4.4.浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法v 控制方法：控制方法：控制地层变形及地表下沉的原则是增大支护的刚控制地层变形及地表下沉的原则是增大支护的刚度并减少暴露的时间。度并减少暴露的时间。在施工过程中应及时支护并控制地下水的流失以在施工过程中应及时支护并控制地下水的流失以减小地表的沉降。减小地表的沉降。要重视要重视初期支护初期支护，以及上半台阶周边的小导管注，以及上半台阶周边的小导管注浆的有效作用浆的有效作用。4.4.浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法 应采取综合治理的措施控制地表的沉降，采取注应采取综合治理的措施控制地表的沉降，采取注浆堵漏可以降低地层的固结沉降。浆堵漏可以降低地层的固结沉降。加固地层可以减小地层的压缩变形，地层的整体加固地层可以减小地层的压缩变形，地层的整体下沉可通过增加初期支护刚度并及时形成封闭结构下沉可通过增加初期支护刚度并及时形成封闭结构得到控制。得到控制。增加土体完整性、减小流水流砂以或选择合理的增加土体完整性、减小流水流砂以或选择合理的施工方案施工方案.4.4.浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法浅埋暗挖施工地层变形机理及控制方法3.23.2 常州市文化宫广场过街通道常州市文化宫广场过街通道 浅埋暗挖施工技术浅埋暗挖施工技术一、一、引言引言二、工程概况二、工程概况 三、工程地质和水文地质概况三、工程地质和水文地质概况 四、过街通道综合施工技术四、过街通道综合施工技术 五、结构防水五、结构防水 六、监控量测及信息反馈六、监控量测及信息反馈 七、总结七、总结 一、引言一、引言 浅埋暗挖是指在浅埋地层中浅埋暗挖是指在浅埋地层中(一般指覆盖层厚一般指覆盖层厚度仅度仅3 36 6米米)，以，以新奥法新奥法(NATM)(NATM)原理为指导，原理为指导，无盾无盾构构掩护下的隧道施工技术。掩护下的隧道施工技术。2020世纪九十年代该技术世纪九十年代该技术在城市地下工程发展很快，尤其是在地铁区间隧道在城市地下工程发展很快，尤其是在地铁区间隧道及城市地下停车场和城市过街通道施工过程中应用及城市地下停车场和城市过街通道施工过程中应用广泛。广泛。目前，尽管该技术在地下水位较低的北方城市目前，尽管该技术在地下水位较低的北方城市已取得可喜的效果，但在软土地层中的应用研究和已取得可喜的效果，但在软土地层中的应用研究和施工实例较少，尤其是大跨箱型结构的浅埋暗挖工施工实例较少，尤其是大跨箱型结构的浅埋暗挖工程更属空白程更属空白。二、工程概况二、工程概况 和平路过街通道设计净空尺寸和平路过街通道设计净空尺寸11.5124.68m11.5124.68m,通道全长通道全长41.683m41.683m。东西两侧明挖段长度共计东西两侧明挖段长度共计15.183m15.183m，暗挖段长，暗挖段长度度26.5m26.5m，暗挖段覆盖层厚度，暗挖段覆盖层厚度1.6m1.6m左右，属超浅埋左右，属超浅埋暗挖地下工程。暗挖地下工程。三、工程地质和水文地质概况三、工程地质和水文地质概况 2.2.水文地质概况水文地质概况 工程所在区域地下水主要为上层滞水和承压水，工程所在区域地下水主要为上层滞水和承压水，上层水量较少；而承压水是本工程区域内的主要地上层水量较少；而承压水是本工程区域内的主要地下水，其水量丰富，由长江水间接补给。下水，其水量丰富，由长江水间接补给。1.1.工程地质概况工程地质概况 根据土的透水性、颗粒组成、抗剪强度指标及根据土的透水性、颗粒组成、抗剪强度指标及静力触探指标，结合土的分布规律，实际开挖后揭静力触探指标，结合土的分布规律，实际开挖后揭露情况，大致可将开挖层分为：杂填土露情况，大致可将开挖层分为：杂填土(1(13m)3m)、粉质粘土粉质粘土(3(36m)6m)、粉砂质粘土、粉砂质粘土(大于大于6m)6m)三层。三层。四、过街通道综合施工技术四、过街通道综合施工技术 1.1.井点降水设计及施工井点降水设计及施工 该工程采用了管井重力式降水。该工程采用了管井重力式降水。该过街通道工程共设降水井该过街通道工程共设降水井4 4个。采用钻机成孔，个。采用钻机成孔，钻孔孔径钻孔孔径600mm600mm，井深，井深20m20m，泥浆护壁。管井采用，泥浆护壁。管井采用360360钢筋砼井管，井管四周则用钢筋砼井管，井管四周则用2 23mm3mm人造砂回人造砂回填。填。2.2.大管棚施工大管棚施工 由于该工程在超浅埋饱和软土地层中进行施工，结构矢跨由于该工程在超浅埋饱和软土地层中进行施工，结构矢跨比为零，高跨比为比为零，高跨比为0.320.32。为确保通道暗挖施工过程中土体的稳。为确保通道暗挖