蓋挖法施工技術(shù)

1、第十章蓋挖法施工技術(shù)10.1 概述在隧道施工中，明挖法具有施工簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)、安全的在隧道施工中，明挖法具有施工簡(jiǎn)單、快捷、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是對(duì)周?chē)h(huán)境的影響較大。而暗挖法工期長(zhǎng)。因此優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是對(duì)周?chē)h(huán)境的影響較大。而暗挖法工期長(zhǎng)。因此常用的方式是半明挖法。常用的方式是半明挖法。較常見(jiàn)的半明挖法是較常見(jiàn)的半明挖法是蓋挖法蓋挖法。蓋挖法是由地面向下開(kāi)挖至一。蓋挖法是由地面向下開(kāi)挖至一定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施定深度后，將頂部封閉，其余的下部工程在封閉的頂蓋下進(jìn)行施工。主體結(jié)構(gòu)可以工。主體結(jié)構(gòu)可以順作順作，也可以，也可以逆逆作。作。最早運(yùn)用蓋挖法的工程是

2、最早運(yùn)用蓋挖法的工程是20世紀(jì)世紀(jì)60年代西班牙馬德里的隧年代西班牙馬德里的隧道，后來(lái)在很多國(guó)家隧道建設(shè)中得到應(yīng)用，其在國(guó)外已經(jīng)是成熟道，后來(lái)在很多國(guó)家隧道建設(shè)中得到應(yīng)用，其在國(guó)外已經(jīng)是成熟的技術(shù)，但我國(guó)的發(fā)展應(yīng)用比較晚。的技術(shù)，但我國(guó)的發(fā)展應(yīng)用比較晚。10.2 蓋挖法特點(diǎn)及施工類(lèi)型優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的水平位移小，安全系數(shù)高對(duì)地面影響小，可以最低程度影響交通，對(duì)居民生活影響小施工受外界氣候影響小缺點(diǎn)缺點(diǎn)由于豎向出口少，需水平運(yùn)輸，后期開(kāi)挖出土不方便作業(yè)空間小，施工速度較明挖法慢，工期長(zhǎng)和基坑開(kāi)挖、支擋開(kāi)挖相比費(fèi)用較高蓋挖法的主要特點(diǎn)：蓋挖法施工類(lèi)型 蓋挖法有逆作和順作兩種施工方法。 兩種蓋挖法的不同

3、點(diǎn)如下：施工順序不同順作法是在擋土墻施工完畢后，對(duì)擋土墻進(jìn)行必要的支撐，再著手開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高，并開(kāi)始澆筑基礎(chǔ)底板，接著依次由下而上，一邊澆筑地下結(jié)構(gòu)本體，一邊拆除臨時(shí)支撐；而逆作法是由上而下的進(jìn)行施工的。所采用的支撐不同在順作法中常見(jiàn)的支撐有鋼管支撐、鋼筋混凝土支撐、型鋼支撐以及土錨桿等；而逆作法中建筑物本體的梁和板也就是逆作結(jié)構(gòu)本身就可以作為支撐順作法中的支撐10.3 蓋挖順作法蓋挖順作法是在現(xiàn)有的道路上，按所需的寬度，由地表面完成擋土墻結(jié)構(gòu)后，以定型的預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)覆蓋結(jié)構(gòu)置于擋土結(jié)構(gòu)上維持交通，往下反復(fù)進(jìn)行開(kāi)挖和架設(shè)橫撐，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。依序由下而上建筑主體結(jié)構(gòu)和防水措施，回填土并恢復(fù)管線路。最

4、后依據(jù)需要擋土結(jié)構(gòu)的外露部分及恢復(fù)交通。n蓋挖順作法中的擋土結(jié)構(gòu)是非常重要的，要求具有較高的強(qiáng)度、剛度和較高的止水性。n根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、地下水位高低、開(kāi)挖深度及周?chē)ㄖ呐R近程度，擋土墻結(jié)構(gòu)可選擇鋼筋混凝土鉆孔灌注樁或地下連續(xù)墻。剛度大、變形小、防水性好的地下連續(xù)墻是飽和軟弱地層的首選。n開(kāi)挖的寬度很大時(shí)，為了防止橫撐失穩(wěn)，控制橫撐的自由長(zhǎng)度，并承受橫撐傾斜時(shí)產(chǎn)生的垂直分力以及行駛于覆蓋結(jié)構(gòu)上的車(chē)輛荷載和掛于覆蓋結(jié)構(gòu)下的管線重量，在建造擋土結(jié)構(gòu)的同時(shí)建造中間樁柱以支承橫撐。中間樁一般為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，在主體結(jié)構(gòu)完成時(shí)將其拆除。為了增加中間樁的的承載力或減少其入土深度，可以采用底部擴(kuò)孔樁或擠擴(kuò)樁。定型的

5、預(yù)制覆蓋結(jié)構(gòu)一般由型鋼縱、橫梁和鋼混凝土復(fù)合路面板組成。為了便于安裝拆卸，路面板上均有吊裝孔。蓋挖逆作法多用在深層開(kāi)挖、軟弱地層開(kāi)挖、靠近建筑物施工蓋挖逆作法多用在深層開(kāi)挖、軟弱地層開(kāi)挖、靠近建筑物施工等情況下。該法在地下建筑結(jié)構(gòu)施工時(shí)以結(jié)構(gòu)本身既做擋土墻又作等情況下。該法在地下建筑結(jié)構(gòu)施工時(shí)以結(jié)構(gòu)本身既做擋土墻又作內(nèi)支撐，不架設(shè)臨時(shí)支撐。施工順序和順作法相反，從上往下依次內(nèi)支撐，不架設(shè)臨時(shí)支撐。施工順序和順作法相反，從上往下依次開(kāi)挖和構(gòu)筑結(jié)構(gòu)本體開(kāi)挖和構(gòu)筑結(jié)構(gòu)本體。10.4.1 概要概要逆作法全逆作法 半逆作法所謂全逆作法全逆作法就是從地面開(kāi)始，地上和地下同時(shí)進(jìn)行立體交叉施工的方法；半逆作法

6、半逆作法是將地下結(jié)構(gòu)自地面往下逐層施工，地面以上結(jié)構(gòu)在地下結(jié)構(gòu)完成后在進(jìn)行施工。n優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)本身用來(lái)作為支撐，具有相當(dāng)高的剛度，使擋墻的應(yīng)力、變形減小、提高了工程的安全性，能有效控制周?chē)馏w的變形和地表的沉降，減小了對(duì)周邊環(huán)境的影響。適用于任何不規(guī)則形狀的平面或大平面的地下工程?？梢栽缙谡归_(kāi)地上結(jié)構(gòu)的施工。同時(shí)進(jìn)行進(jìn)行地上和地下結(jié)構(gòu)的施工，縮短了工程的施工總工期。不必另外架設(shè)開(kāi)挖工作平臺(tái)，大大削減支撐和工作平臺(tái)等大型臨時(shí)設(shè)施，減少費(fèi)用。由于開(kāi)挖和施工的交錯(cuò)進(jìn)行，逆作結(jié)構(gòu)的自身荷載由立柱直接承擔(dān)并傳遞給地基，減少了大開(kāi)挖的時(shí)卸載對(duì)持力層的影響，減小了基坑內(nèi)地基回彈量。10.4.2 逆作法的特點(diǎn)逆作

7、法的特點(diǎn)n缺點(diǎn)設(shè)置的中間支撐立柱和立柱樁要承受地下結(jié)構(gòu)及同步施工的上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，而且土方開(kāi)挖引起的土體隆起易產(chǎn)生立柱不均勻沉降，對(duì)結(jié)構(gòu)影響不利。所設(shè)立柱內(nèi)鋼骨和原設(shè)計(jì)中的梁主筋、基礎(chǔ)梁主筋沖突，致使節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，加大施工難度。為搬運(yùn)開(kāi)挖出的土方和施工材料，需在頂板多處設(shè)置臨時(shí)施工孔，必須對(duì)頂板加強(qiáng)措施。地下工程在樓板的覆蓋下進(jìn)行施工，閉鎖的空間使大型的設(shè)備難以進(jìn)場(chǎng)，給施工帶來(lái)不便?；炷恋臐仓诟麟A段都分有先澆和后澆兩種，產(chǎn)生交接縫，不僅給施工帶來(lái)不方便，而且?guī)?lái)結(jié)構(gòu)防水的問(wèn)題，對(duì)施工計(jì)劃和質(zhì)量管理提出高的要求。n逆作法適用于以下場(chǎng)合：逆作法適用于以下場(chǎng)合：接近開(kāi)挖地點(diǎn)有重要結(jié)構(gòu)物時(shí)。當(dāng)

8、在重要結(jié)構(gòu)旁施工時(shí)，要求擋土墻變形量很小，運(yùn)用逆作法施工，多采用高剛度擋土墻，逆作結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)本體，本身具有很大的剛度，能有效控制變形。有強(qiáng)大土壓或其它水平力作用，擋土支撐不穩(wěn)定，需要強(qiáng)度和剛度都很大的支撐。開(kāi)挖深度大，開(kāi)挖或修筑主體需要較長(zhǎng)時(shí)間，特別是需要保證施工安全情況下。因進(jìn)度上的原因，需要在地板施工前修筑頂板，以便進(jìn)行上部回填和開(kāi)放路面。采用逆作法，能做到地上和地下同時(shí)施工，合理、安全、有效縮短工期，提高經(jīng)濟(jì)效益。10.4.2 逆作法的適用場(chǎng)合和注意事項(xiàng)逆作法的適用場(chǎng)合和注意事項(xiàng)n注意事項(xiàng)有以下幾個(gè)方面：注意事項(xiàng)有以下幾個(gè)方面：因逆筑混凝土作為擋土支撐及主體的一部分使用，故應(yīng)能充分承受

9、臨時(shí)設(shè)施的自重和其他荷載，同時(shí)不能產(chǎn)生有害的變形，并滿足主體設(shè)計(jì)上的各種條件。因施工是在頂板之下作業(yè)，作業(yè)環(huán)境差，故要充分注意施工的順序、方法和安全。其開(kāi)挖要在短期內(nèi)進(jìn)行、把范圍限制在最小限度內(nèi)，不要過(guò)度開(kāi)挖。n注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： 考慮主體結(jié)構(gòu)以外的支撐：當(dāng)層高較高或地梁較高時(shí)，必須設(shè)置結(jié)構(gòu)以外的支撐。在封閉的空間里，如何架設(shè)和拆除這些支撐。引起施工事故的發(fā)生。當(dāng)斜支撐中有較大軸力時(shí)，軸力的垂直分量將會(huì)影響逆作結(jié)構(gòu)及其立柱，必須對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)算。如下圖所示，為一個(gè)地下4層結(jié)構(gòu)的施工為例說(shuō)明逆作法的施工順序10.4.4 逆作法的施工順序逆作法的施工順序1-地下連續(xù)墻；2-地下一層；3-地下二層；4

10、-地下三層；5-地下四層；6-立柱第一步：進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)第二步：立柱樁的施工第三步：0.00層結(jié)構(gòu)施工第四步：第一次開(kāi)挖，地下一層梁板澆筑第五步：第二次開(kāi)挖，地下二層鋼梁架設(shè)及梁板澆筑第六步：第三次開(kāi)挖和地下三層鋼梁架設(shè)及梁板澆筑第七步：最終開(kāi)挖，基礎(chǔ)及地下四層梁板施工立柱樁一般采用現(xiàn)澆灌注樁，在選擇施工方法的時(shí)候，要考慮開(kāi)挖深度范圍內(nèi)在地下水的狀態(tài)、地基的地質(zhì)構(gòu)成、土質(zhì)及其相對(duì)密度等因素?，F(xiàn)澆灌注樁在削孔時(shí)，保證孔壁與樁底穩(wěn)定的施工方法一般有四種：設(shè)置擋墻法，即深基礎(chǔ)工法；采用豎管，使用水泥或清水的土螺鉆法和反循環(huán)法；采用套筒的貝諾托工法；僅使用泥水的法，矩形樁。10.4.5 立柱結(jié)構(gòu)的施工立

11、柱結(jié)構(gòu)的施工立柱的安裝方式，主要取決于有無(wú)地下水。有地下水時(shí)，立柱的施工一般采用貝諾托工法、土螺鉆法和反循環(huán)法。 開(kāi)挖過(guò)程中，樁的制作都必須有穩(wěn)定劑； 鋼立柱必須插入樁混凝土中進(jìn)行固定。鋼立柱不作基礎(chǔ)底板。在立柱樁的混凝土中達(dá)到足夠的強(qiáng)度，并且能支持住鋼柱自重之前，必須在地面上對(duì)鋼立柱設(shè)置臨時(shí)支撐。 10.4.5 立柱結(jié)構(gòu)的施工立柱結(jié)構(gòu)的施工根據(jù)鋼立柱安裝及樁混凝土施工順序，將立柱的安裝方法分為后插法和先插法兩種。 先插法，一般采用有中間固定點(diǎn)的8-10m長(zhǎng)的豎管。立柱較短時(shí)，安裝就比較容易控制精度；立柱較長(zhǎng)時(shí)，就必須將中間固定點(diǎn)向下移動(dòng)，并將豎管換成套筒，以使其承擔(dān)孔壁的反力等。在混凝土澆筑

12、時(shí)防止測(cè)壓移動(dòng)立柱，不僅牢牢固定立柱，而且必須采取使混凝土側(cè)向流動(dòng)較小的澆筑方法。 后插法的立柱平面位置在地面上定好，然后將立柱垂直吊入這個(gè)位置。后插法吊入立柱時(shí)，其位置的準(zhǔn)確不僅取決于立柱的斷面，而且取決于立柱的重心，細(xì)長(zhǎng)立柱安裝時(shí)，后插法比先插法容易控制精度。沒(méi)有地下水時(shí)，一般采用深基礎(chǔ)工法：建造完后，人進(jìn)入樁孔內(nèi)，進(jìn)行立柱的插入和固定。鋼柱的形狀是帶有基礎(chǔ)底板的，根據(jù)柱腳固定方法的不同，有錨釘方式、基礎(chǔ)外包混凝土方式以及他們的組合方式。 基礎(chǔ)外包混凝土方式其基礎(chǔ)底板下后澆混凝土的高度不高，并且施工時(shí)要在鋼柱基礎(chǔ)底板下將混凝土填充密實(shí)。 錨釘方式是當(dāng)樁混凝土澆筑后，將樁固定在預(yù)定高度上，依

13、靠預(yù)先埋設(shè)的錨釘將帶有基礎(chǔ)板的鋼立柱插入釘固定好。當(dāng)精度要求在1/400-1/200時(shí)，目測(cè)、懸掛2m左右長(zhǎng)的鉛錘、傾斜計(jì)三種方式來(lái)確認(rèn)精度。精度大于1/500時(shí)，采用激光電子發(fā)光測(cè)定管。n逆作法接頭的位置逆作法接頭的位置基本由地下層的層高來(lái)決定，且滿足以下要求：現(xiàn)澆混凝土梁板的混凝土模板易于安裝且有足夠的精度；模板和支撐撤去后，易于開(kāi)挖；取在結(jié)構(gòu)內(nèi)力小的位置；盡可能接頭盒砂漿找平層位于同一標(biāo)高上。10.4.6 逆作法的接頭施工逆作法的接頭施工n逆作法的接頭處理逆作法的接頭施工時(shí)逆作法施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在接頭處要求先后澆筑的混凝土具有一樣的受力性能以及等同物理指標(biāo)。逆作法中接頭采取后填法施工

14、。由于澆筑速度不足或流動(dòng)性差出現(xiàn)澆筑死角，形成較大的裂縫從而造成防水的薄弱環(huán)節(jié)。 逆作法的三種接頭施工的接頭性能由好到壞： 填充法注入法直接法。10.4.6 逆作法的接頭施工逆作法的接頭施工充填法 在澆筑混凝土完畢后，將接縫下方5-10cm厚的混凝土浮漿層清除掉，然后注入無(wú)收縮水泥。填充法的接縫很容易清洗，充填部分的高度也很小，而且沒(méi)有收縮性，如果施工好可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙接縫。注入法 為了提混凝土的密度和析水及氣泡的排放度，將先澆筑混凝土底面做成斜面。注入材料有兩類(lèi)。較小縫隙（0.1mm），采用樹(shù)脂系材料，但成本高；較大縫隙（0.5mm），采用水泥系材料，鑒于其流動(dòng)性差，多加特殊添加劑。注入通道的

15、設(shè)置可以采用鉆頭鉆孔法；或設(shè)置接縫棒。直接法在先澆筑混凝土的下方繼續(xù)澆筑，澆筑口高于施工縫，利用自重使其密實(shí)，再接縫口進(jìn)行二次振搗，排除氣泡，增強(qiáng)密實(shí)性。具體有漏斗澆筑法、再振動(dòng)法、套筒澆筑法三種形式。漏斗澆筑法先澆筑混凝土的下方，將它做成兩個(gè)方向或四個(gè)方向的傾角（20-30）,在后澆的模板上部設(shè)置高15-20cm的漏斗型澆筑口。柱子的澆筑口需要兩個(gè)以上，澆筑口應(yīng)每隔1m設(shè)一個(gè)。再振動(dòng)法當(dāng)混凝土澆搗之后，經(jīng)過(guò)半小時(shí)，從漏斗處插入振動(dòng)器進(jìn)行二次振動(dòng)，排除內(nèi)部氣泡，要做到無(wú)縫連接，還需與注入法混合使用。直接法在先澆筑混凝土的下方繼續(xù)澆筑，澆筑口高于施工縫，利用自重使其密實(shí)，再接縫口進(jìn)行二次振搗，排

16、除氣泡，增強(qiáng)密實(shí)性。具體有漏斗澆筑法、再振動(dòng)法、套筒澆筑法三種形式。套筒澆筑法在先澆混凝土內(nèi)部，澆筑接頭混凝土之前，從上層板面往下埋入直徑150的套筒，后澆筑的混凝土通過(guò)套筒從上層板面向下澆筑。利用澆筑壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)密實(shí)性要求。但此方法需要與注入法混合應(yīng)用，才能解決混凝土沉降較大的問(wèn)題。降水方法n降水方法可采用：基坑明溝排水或井點(diǎn)降水。n (1)基坑明溝排水是在基坑內(nèi)設(shè)置排水溝和集水井，用抽水設(shè)備將基坑中水從集水井排出，以達(dá)到硫干表層滯水和雨水。n(2)基坑井點(diǎn)降水，必須編制施工組織設(shè)計(jì)，其內(nèi)容應(yīng)包括：n1)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，以及地下連續(xù)墻的深度，必要時(shí)需作現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)確定滲透系數(shù)。n2)根

17、據(jù)基坑規(guī)模、開(kāi)挖深度，各土層滲透性系數(shù)等合理選擇井點(diǎn)類(lèi)型、設(shè)備和降水方法。 n3)進(jìn)行基坑井點(diǎn)降水設(shè)計(jì)，如需設(shè)置回灌井點(diǎn)時(shí)，降水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括回灌系統(tǒng)。n4)作出基坑降水井點(diǎn)的施工方案。土方開(kāi)挖n分層開(kāi)挖n1第一層土方開(kāi)挖n第一層土方開(kāi)挖即從自然地坪開(kāi)始，挖到地下一層梁板底下適當(dāng)位置。一般以機(jī)械開(kāi)挖為主，局部輔以人工修正。第一層土方開(kāi)挖，地下連續(xù)墻處于懸臂狀態(tài)，易發(fā)生位移。當(dāng)層高不高，懸臂造成位移不大，能滿足工程要求時(shí)，可以一次開(kāi)挖到地下一層梁底適當(dāng)位置。若層高較高，其懸臂引起變形不能滿足工程要求時(shí)，就不能一次開(kāi)挖，應(yīng)采用“盆式”開(kāi)挖，即地下室一層土方的中間部分一次開(kāi)挖到地下一層梁底適當(dāng)位置，

18、周?chē)糇惚粍?dòng)區(qū)三角土，待地面層樓板澆筑完成，具有90強(qiáng)度后再用逆作法開(kāi)挖被動(dòng)區(qū)三角土，完成地下一層土方開(kāi)挖。2逆作土方開(kāi)挖方法n(1)機(jī)械開(kāi)挖，可采用小型挖掘機(jī)械直接下坑挖土。n(2)機(jī)械與人工結(jié)合。n(3)人工開(kāi)挖。n(4)土方的水平運(yùn)輸。n除第(1)點(diǎn)之外，其他形式的土方開(kāi)挖均存在土方開(kāi)挖面向出土洞口的土方水平運(yùn)輸問(wèn)題。用小型機(jī)械開(kāi)挖，可采用二至三臺(tái)挖掘機(jī)接力翻運(yùn)。采用人工開(kāi)挖時(shí)，常采用雙輪或獨(dú)輪子推車(chē)向出土洞轉(zhuǎn)移。地下室開(kāi)挖出的土面地質(zhì)較差時(shí)可用木片或竹腳手片鋪墊，不使車(chē)輪淹入汽中。最好辦法還是逐塊開(kāi)挖到梁底以下適當(dāng)位置后，原地平整，澆筑滲有早強(qiáng)劑的厚為100mm的素混凝土墊層，使形成硬殼平面便于小車(chē)推行及逆作施工時(shí)堆放梁板模板，立模等工作