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1、暗挖施工技术砂卵石地质研究内容：一、隧道开挖方法与比选二、超前支护方法与比选三、车站暗挖施工方法及施工要点暗挖施工技术砂卵石地质一、隧道施工方法与比选隧道施工方法根据围岩级别、隧道长度、断面结构和尺寸、支护衬砌的设计、机械设备的配置和施工条件等综合因素而确定。具体方法有：明挖法、盖挖法、矿山法（钻爆法）、掘进机(TBM)法、盾构法、沉埋法、顶进法，其中矿山法又分为传统矿山法和新奥法。传统矿山法和新奥法的区别：在于对围岩的认识和处理不同，传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手
2、段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。，表现在支撑方式上，传统矿山法一般采用木支撑、钢支撑，支撑步骤多、耗材多，切开挖分块多；新奥法主要采用锚喷支护，开挖分块少，施工效率高。隧道掘进机（Tunnel Boring Machine & TBM） ：在我国和日本专指指全断面岩石隧道掘进机，是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备。暗挖施工技术砂卵石地质1、矿山法隧道施工主要方法常见的矿山法隧道施工方法可以有：全断面法、台阶法、环形取土留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法（CD）、交叉中隔壁法（CRD）、洞桩法（PBA）等暗挖施工技术
3、砂卵石地质开挖方法开挖方法横断面示意图横断面示意图施工方法施工方法使用范围使用范围全断面法全断面开挖初期支护全断面二次衬砌13级围岩,中小跨度隧道台阶法1上层台阶开挖、初支，下层台阶开挖、初支，全断面二衬34级围岩，中小跨度环形开挖六核心土法上弧形导坑开挖、初支，核心土开挖，下台阶侧壁开挖、初支，超前仰拱，全断面二衬45级围岩、一般土质，中小跨度隧道暗挖施工技术砂卵石地质开挖方法开挖方法横断面示意图横断面示意图施工方法施工方法使用范围使用范围双侧壁导坑法先行侧坑开挖、初支，后行开挖、初支，上层台阶开挖、初支，拆侧壁，下层开挖，初支，超前仰拱，全断面二衬大跨度、围岩质量差中隔壁法（CD）先行导坑
4、自上而下顺序开挖、初支，后行导坑自上而下开挖初支，超前仰拱，全断面二衬围岩较差、跨度大、浅埋、地表沉降要求严格交叉中隔壁法（CRD）自上而下，分格开挖、初支，超前仰拱，全断面二衬暗挖施工技术砂卵石地质开挖方法开挖方法横断面示意图横断面示意图施工方法施工方法使用范围使用范围洞桩法（PBA ）按先下后上,先两边后中间施工导洞，由边到中施工条基、边柱、中柱、冠梁，开挖顶部、二衬，继续向下开挖完成超大断面，地铁上一般为车站施工采用暗挖施工技术砂卵石地质2、方案比选（1）工程概况：车站横穿道路为暗挖施工，暗挖段长61.5m，暗挖段内净空尺寸为宽8.2m，高8.1m；外径尺寸为宽9.8m，高9.7m；拱顶
5、覆土8.6m。隧道拱部位于第四系中、下更新统冰水沉积层的中密卵石层 ，围岩级别为级；渗透系数K=20m/d。施工期间茶店子路继续交通，且沿茶店子路管线不迁改。（2）总结工程特点：围岩自稳能力差级、埋深很浅、地下水丰富、隧道长度短、跨度中等，矢跨比约为1、地表沉降要求严格。（3）施工方案确定见下表暗挖施工技术砂卵石地质施工方法施工方法适用范围适用范围可否采用可否采用不采用原因不采用原因全断面法13级围岩,中小跨度隧道否围岩台阶法34级围岩，中小跨度否围岩环形开挖六核心土法45级围岩、一般土质，中小跨度隧道否地表沉降要求双侧壁导坑法大跨度、围岩质量差否地表沉降要求中隔壁法（CD）围岩较差、跨度大、
6、浅埋、地表沉降要求严格可交叉中隔壁法（CRD）可洞桩法（PBA ）超大断面，地铁上一般为车站施工采用否施工难度大，大材小用暗挖施工技术砂卵石地质CRD法比CD法的地表沉陷和结构侧向水平位移小50%，因此在相同条件下推荐使用CRD法。施工方法施工方法 地表总沉陷地表总沉陷(mm) 地表沉降最大化倾斜率地表沉降最大化倾斜率 侧向水平位移侧向水平位移(mm)CD 7784 6 20CRD 2630 2.3 9 CD、CRD法施工效果对比暗挖施工技术砂卵石地质二、超前支护的方法与比选超前支护：隧道在浅埋地段、自稳性差的软弱破碎地层，由于开挖后围岩的自稳时间小于完成支护所需时间，或初期支护的强度不能满足
7、围岩要求，是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施的一种，浅埋暗挖：浅埋暗挖法沿用新奥法 (New Austrian Tunneling Method)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；初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。 结论：根据上节总结工程特点：围岩自稳能力差级、埋深很浅、地下水丰富、隧道长度短、跨度中等，地表沉降要求严格。本工程属于软弱地质浅埋暗挖工程，需要进行超前支护。1、必要性论证暗挖施工技术砂卵石地质 超前支护方一般有：管棚法、超前导管法、超前钻孔注浆法、超前锚杆法、地表锚杆与注浆加固法、水平旋喷注浆法、冻结法、掌子面喷射砼、临时
8、仰拱、墙式遮挡法等，这些方法在施工中可以单独使用，也可以根据工程需要平行使用。2、超前支护方法 （1）管棚法：其主要原理是在隧道开挖之前，沿着隧道开挖轮廓线外的设定部位水平铺设钢管，并可以通过钢管向围岩注浆，对管棚周围的围岩进行加固，使管棚成为隧道后续开挖的防护伞（棚），达到安全施工的目的。使用设备为管棚钻机。 （2）超前导管法：用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护，采用锤击或钻机顶入时。 （3）超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固(预支护)，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣
9、和衬砌等作业。主要适用于围岩应力较小，地下水较少、岩体软弱破碎，开挖面有可能坍塌的隧道暗挖施工技术砂卵石地质 （4）地表锚杆与注浆加固法：由地面钻孔打入锚杆注浆或直接注浆的一种预加固方法，作用原理是通过砂浆对锚杆的握裹力,以及砂浆与周围孔壁之间的粘结力实现的土体加固的。 （5）冻结法：在不稳定含水地层中修建地下工程时，借助人工制冷手段暂时加固地层和隔断地下水的一种特殊施工方法，常用于竖井工程。常用的制冷方法是液态氮。 （6）临时仰拱：是指为控制沉降，在开挖完的台阶底部钢架封闭成环喷射混凝土，或直接喷射混凝土，待进行下步施工时拆除。 （7）墙式遮挡法：采用地下墙的方式抵抗侧面土压力。暗挖施工技术
10、砂卵石地质序序号号支护措施支护措施使用条件使用条件可否采用可否采用不能采用的原因不能采用的原因1管棚法56级围岩，无自稳能力，或地面有荷载可2超前导管法5级围岩，自稳能力低可3超前钻孔注浆法56级围岩，富水围岩可4超前锚杆法45级围岩，防止局部剥落或局部塌陷可5地表锚杆与注浆加固法5级围岩，埋深小于50m否路面不能破，物工作面6水平旋喷桩56级围岩（如淤泥、流沙等），富水，地面交通复杂，管线较多否砂卵石土成桩效果差暗挖施工技术砂卵石地质序序号号支护措施支护措施使用条件使用条件可否采用可否采用不能采用的原因不能采用的原因7冻结法含水率大于10%，松散、不稳定地层可8掌子面喷射砼掌子面围岩破碎、渗
11、水严重可9临时仰拱围岩与支护变形的临时措施、用于三台阶法和CD法否不适用与CRD法10墙式遮挡法隧道上方两侧有建筑物否场地限制 结合工程情况分析施工区域内地质条件差，施工安全要求高，管棚法相比较于其他的支护方法具有更高的安全性、可靠性，很适合本工程使用采用。暗挖施工技术砂卵石地质3、超前支护方法共存性论证 根据上节分析，确定管棚法为本工程首先采用的超前支护方法，还有超前导管法、超前钻孔注浆法、超前锚杆法、冻结法、掌子面喷射砼等可以平行使用。 （1）管棚与小导管的共存性：从施工方法和作用机理上看，两者有重复性，但是从施工参数上分析，两者就可以共存而且可增大安全性。 管棚环向间距一般为25-40c
12、m，因为工程所处的为砂卵石地质，所以管棚环向间距不能取小值，而间距过大会造成管间注浆不充分，施工中会有土体从管缝中塌落，不仅增加喷射混凝土和二衬混凝土用量，还可能造成安全事故，如果在管棚的间隙中打入超前小导管就能一定程度上弥补这个缺陷。因此可以同时采用管棚和超前导管法。 （2）由于采用了管棚和小导管法支护，同时也具有注浆的功能，因此超前钻孔注浆法就没有使用的必要了。超前锚杆法的支护效果和管棚的效果是重复的，且没有管棚的效果好也没有采用的必要。暗挖施工技术砂卵石地质 （3）冻结法多用于竖井的开挖，且造价高，而且管棚、注浆的方法可以达到加固土体和防水的效果，所以不采用冻结法。暗挖施工技术砂卵石地质
13、三、车站暗挖施工介绍 茶店子路站是成都地铁*号线工程中的一个中间站。车站主体长212m，暗挖段长61.64m，其中暗挖部分1121m2；暗挖断面为双马蹄形，外径尺寸拱高9.7m，宽9.8m，内净空尺寸为宽8.2m，高8.1m；隧道中心间距为13.7m，拱顶埋深为8.58m。 1、工程概况暗挖施工技术砂卵石地质暗挖施工技术砂卵石地质2、施工方案（1）施工步骤顺序 施工方法和顺序：采用CRD法施工，全断面分四次开挖，施工总共分六步进行，施工顺序如下：。左侧上部开挖、初支，右侧上部开挖、初支，左侧下部开挖、初支，右侧下部开挖、初支，仰拱超前浇筑，全断面二衬衬砌， 施工严格遵从管超前、严注浆、短开挖、
14、强支护、快封闭、勤量测的原则，暗挖施工技术砂卵石地质隧道自外向内依次为：拱顶：管棚-小导管-工字钢支撑-喷射混凝土初支-防水层-二衬结构；侧墙：锚杆-钢筋网-喷射混凝土初支-防水层-二衬结构；（2） 隧道断面设计暗挖施工技术砂卵石地质（3）超前支护方法1）管棚施工的设计参数要求管棚的长度：一般为20-80m，特殊情况下，管棚打设长度可以达到100m300m。 管棚直径：常用的为89mm、108mm、159mm。管棚壁厚：一般为6mm，中间用同直径的壁厚1012mm钢管车丝扣连接。 管棚中心位置距开挖线：20-30cm；开孔位置偏差为2cm。管棚倾角：外插角(仰角)一般1-3为宜，可根据实际情况
15、调整。环向间距：根据现场地质条件、管棚管径确定，一般为25-40cm，有防水作用时的取值偏小。钢管内可增设由4根 20螺纹钢筋和固定短环组成的钢筋笼提高钢管刚度和强度，固定环采用外径42（壁厚3.5mm），长4cm的短管环，短管间距1m。施工中应利用大管棚向地层注浆。外插角对施工的影响：由于管棚长度大，对空位和空身倾斜度不好控制，因此施工时需要预设一定的外插角，外插角过大会造成施工时挖土量过大同时造成衬砌混凝土量增加，增加成本，外插角过小或没有的话，施工中如控制不好，管棚就有可能侵入衬砌结构范围内导致衬砌厚度不够，影响施工质量。暗挖施工技术砂卵石地质钻机种类有很多种有潜孔钻机、电动钻机、气动钻
16、机、跟管钻机等等；又有履带式和轮式之分。跟管钻机与常规钻机的区别：常规钻机是先钻孔成孔后再将钢管推进形成管棚；跟管式钻机施工为钻头推进时套管直接跟进，一次性形成管棚。暗挖施工技术砂卵石地质2）超前小导管参数要求：钢管直径 ：30-50mm；钢管长：3-5m；钢管钻设注浆孔间距：为100-150 mm；距后端100cm内不开孔钢管沿洪的环向布置间距：为300-500 mm；钢管沿拱的环向外插角：为10-15；小导管是受力杆件，因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度，钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m 。暗挖施工技术砂卵石地质3）超前注浆：利用大管棚和小导管向土体注浆。注浆材料：一般采用单液水泥
17、浆、水泥-添加剂浆液、水泥-水玻璃双浆液。水泥-添加剂浆液：主要添加剂为早强剂，强度与单液水泥浆大致相同，胶凝时间缩短一半，为6-15小时。水泥-水玻璃双浆液：主要由水泥浆和水玻璃按一定比例混合而成，强度比单液水泥浆偏小，胶凝时间大大缩短，一般为十几秒到十几分钟。其它材料：根据工程情况和施工要求的不同还有其他材料，包括铬木素类、脲醛树脂类、丙烯酰胺胺类、聚氨酯类、水玻璃等。比如水玻璃可以在瞬间凝结；丙烯酰胺胺类在注浆后一段时间内黏度不变，在某一时间点瞬间凝结。这是这一类注浆材料造价偏高。暗挖施工技术砂卵石地质（4）开挖、初支方法整个断面分成4个导坑开挖支护，每部分施工时采用人工开挖配以机械谨慎
18、开挖，注意短进尺开挖，每一循环控制在0.50.8m。每一循环开挖后应立即初喷约40mm厚砼、然后挂网、架立钢架、打锚杆，钢架与喷层间隙应楔紧，架立钢架后，立即分层续喷砼至设计厚度。隧道同一断面两侧相邻导坑的前后工序宜保持约15m的安全距离，每个导坑内的台阶长度控制在46m的距离。暗挖施工技术砂卵石地质u锚杆喷射混凝土锚杆：两侧侧墙各75范围内设置锚杆，采用直径32mm自进式锚杆，锚杆间距为60*120cm，呈梅花状；钢筋网：采用直径8mm钢筋，间距为150mm*150mm，设置两层全环钢筋网；喷射混凝土：采用C25，抗渗S6早强混凝土，喷射厚度为350mm。喷射混凝土要求：主要有混凝土强度、喷
19、射厚度、喷射混凝土与围岩黏结强度等，这些可以通过实验的方法检测。施工中影响喷射混凝土这些质量的因素主要有混凝土原材料质量、喷射压力、碰头和围岩的距离等，同时施工现场的管理也是影响施工质量的一个重要因素。u喷射混凝土后注浆喷射混凝土时预留初支后注浆管，顶部间距为2m，侧墙上间距为3m，注浆的目的是填充开挖造成的土体松动。u钢架安装中隔壁采用I22a型钢加工而成，全环钢架间距为0.6m，每榀(pn )钢架分为8个单元拼接而成，横隔壁和竖隔壁分别由两个单元组成。暗挖施工技术砂卵石地质每榀个单元构件的拼接采用螺栓连接钢架施工均按设计位置安设，在安设过程中当钢架和喷层之间有较大间隙时设骑马垫块，垫块按每
20、单元3处计。钢架之间用 22（螺纹钢筋）纵向连接钢筋焊接在一起，钢架中心间距0.6m,连接钢筋环向间距0.5m内外交错设置。钢架拼接示意图钢架拼接示意图暗挖施工技术砂卵石地质锁脚锚杆（管）：是通过钻孔打入锚管的方式，向土体注浆，以改善围岩的力学性能，从而提高围岩自稳能力。一般在上部开挖完后下部未开挖前施工，常用在CRD法和台阶法中。暗挖施工技术砂卵石地质（5）防水层u防水层施做在初支和二衬之间全断面铺设，制作方法为在二衬施工前在喷射的混凝土上铺设防水卷材，在防水卷材和初支混凝土之间铺设一层土工布作为缓冲层。u卷材：高分子防水卷材，工程上常用聚氯乙烯防水卷材和改性沥青聚酯胎防水卷材。有性能好、质
21、量轻、污染小等优点。u施工缝处理：施工缝采用中埋式和外贴式止水带。隧道的防水体系包括：结构自防水、注浆防水、辅助防水层、施工缝的处理等，其中防水的主体就是混凝土结构自防水。暗挖施工技术砂卵石地质（6）二衬施工二衬：采用钢筋混凝土结构，厚度45cm，混凝土强度等级为C35，抗渗标号为S10。施工时先做仰拱，再施做侧墙和拱顶二衬结构，二衬施工采用定型模板一次性浇筑。超前仰拱的作用：施工时要尽可能早的施工仰拱，以便使隧道尽早形成环向受力。仰拱施工二衬模板台车暗挖施工技术砂卵石地质二衬浇筑完成后，就形成了隧道的复合式衬砌结构：初期支护为系统锚杆+钢筋网+喷射早强砼（C25，S6）+工字钢架 + 辅助措
22、施为108大管棚和42超前注浆锚管 + C35、P10模筑钢筋混凝土。暗挖施工技术砂卵石地质（7）二衬背后注浆由于防水层的铺设，是的二衬与初衬之间的缝隙无法填实，所以施工二衬时需预留注浆孔。拱顶注浆孔间距为2m，侧墙注浆孔间距为3m。暗挖施工技术砂卵石地质监测项目监测项目控制标准控制标准备注备注地表下沉按隧道预留变形量的0.5倍控制隧道预留变形量为80mm拱顶下沉30mm水平位移收敛25mm钢架支撑应力按规定的设计值来控制衬砌钢筋应力按规定的设计值来控制围岩也喷层接触压力根据施工后实际地质情况确定安全值锚杆轴力大于50KN各类地下管线根据有关管线部门对地下管线要求（7）施工监测控制暗挖施工技术砂卵石地质谢谢大家！Thank you!暗挖施工技术砂卵石地质暗挖施工技术砂卵石地质
