地鐵施工方法

1、1、淺埋暗挖法 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，使城市的運(yùn)行與發(fā)展受到土地與環(huán)境日益增多的制約。城市必須立體化。地下空間作為資源必須開(kāi)發(fā)。地下工程大發(fā)展已是世界土木界的主流，地鐵的建設(shè)是其重要組成部分。明挖法嚴(yán)重干擾交通，破壞環(huán)境，大量建筑物與管線的拆遷已不可能。即使拆遷，昂貴的拆遷費(fèi)用也難以承受。盾構(gòu)法解決了這些難題，但其靈活性差，特別是昂貴的盾構(gòu)機(jī)械，會(huì)大大提高工程造價(jià)。 淺埋暗挖法是一種在離地表很近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾構(gòu)法不適應(yīng)的條件下，如北京長(zhǎng)安街下的地鐵修建工程，淺埋暗挖法顯示了巨大的優(yōu)越性。 淺埋暗挖法施工步驟是：先將鋼管打入地層，然后注入水泥或化學(xué)漿液，

2、使地層加固。開(kāi)挖面土體穩(wěn)定是采用淺埋暗挖法的基本條件。地層加固后，進(jìn)行短進(jìn)尺開(kāi)挖。一般每循環(huán)在0.5-1.0米左右。隨后即作初期支護(hù)。第三步，施作防水層。開(kāi)挖面的穩(wěn)定性時(shí)刻受到水的危脅，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致塌方。處理好地下水是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。最后，完成二次支護(hù)。一般情況下，可注入混凝土，特殊情況下要進(jìn)行鋼筋設(shè)計(jì)。當(dāng)然，淺埋暗挖法的施工需利用監(jiān)控測(cè)量獲得的信息進(jìn)行指導(dǎo)，這對(duì)施工的安全與質(zhì)量都是重要的。 淺埋暗挖法既可作為獨(dú)立的施工方法，如北京西單地鐵站完全以此方法建成；它也可以與其他施工方法綜合使用，如天安門西站、王府井站、東單站則是用淺埋暗挖法與蓋挖法相結(jié)合的方法修建的。北京地鐵部分區(qū)間隧道則是用半斷

3、面插刀盾構(gòu)法與淺埋暗挖法相結(jié)合的方法建成的。 淺埋暗挖法與其他施工法有很強(qiáng)的兼容性。淺埋暗挖法，整體配套技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，國(guó)際隧道協(xié)會(huì)有關(guān)專家也認(rèn)為這是地下工程的一次突破。目前淺埋暗挖法已有自己全套設(shè)計(jì)、施工理論，作為一種方法已被國(guó)內(nèi)外所采用。 淺埋暗挖法作為建設(shè)部命名的國(guó)家級(jí)工法，不僅在地鐵修建中顯示了它的優(yōu)越性，為國(guó)家取得重大經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，它在地下停車場(chǎng)、地下街道、地下商業(yè)街及市政地下管網(wǎng)的建設(shè)中注入了前所未有的活力，為現(xiàn)代城市地下空間的開(kāi)發(fā)作出了貢獻(xiàn)。2、礦山法施工礦山法是一種傳統(tǒng)的施工力法，是人們?cè)陂L(zhǎng)期的施工實(shí)踐中發(fā)展起來(lái)的。它是以木或鋼構(gòu)件作為臨時(shí)文撐，待隧道開(kāi)挖成型后逐步將臨

4、時(shí)文撐撤換下來(lái)，而代之以整體式厚襯砌作為永久性支護(hù)的施工方法。 木構(gòu)件支撐巾1：其耐久性差利對(duì)坑道形狀的適應(yīng)性差，支撐撤換：既麻煩又不安全，且對(duì)圍巖行所擾動(dòng)，因此，目前已很少使用。鋼構(gòu)件支撐具有較好的耐久性和對(duì)坑道形狀的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，施工中可以不撤換，也更安全。口木隧道界將以鈉構(gòu)件作為臨時(shí)支撐的礦山法稱為“背板法”。鋼木構(gòu)件支撐類似于地上的“荷載一結(jié)構(gòu)”人學(xué)體系。它作為一種維持坑道穩(wěn)定的措施是很直觀和奏效的，也容易被施工人員理解和掌握。因此這種方法常被應(yīng)用于不便采用噴錨支護(hù)的隧道。由于襯砌的設(shè)計(jì)工作狀態(tài)與實(shí)際工作狀態(tài)不一致，以及臨時(shí)支撐存在的些缺陷等，在 定程度上限制丁它的發(fā)展和應(yīng)用。 礦山法

5、的基本理論依據(jù)是，隧道開(kāi)挖后受爆破影響，造成陰巖體破裂形成松弛狀態(tài)，隨時(shí)都有可能坍落c敢于這種松弛荷載理論依據(jù)，其施工方法是采取分割式按分部順序一塊一塊的開(kāi)挖，并妥求邊挖邊撐以策安全，所以女撐復(fù)雜，材料耗聞多。由于這種施工方法，因其工作面小，不能使用大型的鑿巖鉆孔設(shè)備和裝卸運(yùn)輸工具，故施工進(jìn)度慢，建設(shè)周期長(zhǎng)，機(jī)械化程度低，耗用勞力多，難以適應(yīng)現(xiàn)代公路建設(shè)工期的需要。 3、新奧法施工新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡(jiǎn)稱， 原文是New Austrian Tunnelling Method 簡(jiǎn)稱 NATM ， 新奧法概念是奧地利學(xué)者拉布西維茲 （L. V. RABCEW ICZ） 教授于 50 年代

6、提出的， 它是以隧道工程經(jīng)驗(yàn)和巖體力學(xué)的理論為基礎(chǔ)， 將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護(hù)手段的一種施工方法，經(jīng)過(guò)一些國(guó)家的許多實(shí)踐和理論研究， 于60年代取得專利權(quán)并正式命名。之后這個(gè)方法在西歐、北歐、美國(guó)和日本等許多地下工程中獲得極為迅速發(fā) 展， 已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)標(biāo)志之一。六十年代NATM 被介紹到我國(guó)， 七十年代末八十年代初得到迅速發(fā)展。至今，可以說(shuō)在所有重點(diǎn)難點(diǎn)的地下工程中都離不開(kāi)NATM.新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法。 下面僅對(duì)新奧法施工作一簡(jiǎn)要敘述。 1 新奧法施工特點(diǎn) 1.1及時(shí)性 新奧法施工采用噴錨支護(hù)為主要手段，可以最大限度地緊跟開(kāi)挖作業(yè)

7、面施工，因此可以利用開(kāi)挖施工面的時(shí)空效應(yīng)，以限制支護(hù)前的變形發(fā)展，阻止圍巖進(jìn)入松動(dòng)的狀態(tài)，在必要的情況下可以進(jìn)行超前支護(hù)，加之噴射混凝土的早強(qiáng)和全面粘結(jié)性因而保證了支護(hù)的及時(shí)性和有效性。 在巷道爆破后立即施工以噴射混凝土支護(hù)能有效地制止巖層變形的發(fā)展，并控制應(yīng)力降低區(qū)的伸展而減輕支護(hù)的承載，增強(qiáng)了巖層的穩(wěn)定性。 1.2封閉性 由于噴錨支護(hù)能及時(shí)施工，而且是全面密粘的支護(hù)，因此能及時(shí)有效地防止因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞和剝落，制止膨脹巖體的潮解和膨脹，保護(hù)原有巖體強(qiáng)度。 巷道開(kāi)挖后，圍巖由于爆破作用產(chǎn)生新的裂縫，加上原有地質(zhì)構(gòu)造上的裂縫，隨時(shí)都有可能產(chǎn)生變形或塌落。當(dāng)噴射混凝土支護(hù)以較高的速度

8、射向巖面，很好的充填圍巖的裂隙，節(jié)理和凹穴，大大提高了圍巖的強(qiáng)度。（提高圍巖的粘聚力C和內(nèi)摩擦角）。同時(shí)噴錨支護(hù)起到了封閉圍巖的作用，隔絕了水和空氣同巖層的接觸，使裂隙充填物不致軟化、解體而使裂隙張開(kāi)，導(dǎo)致圍巖失去穩(wěn)定。 1.3粘結(jié)性 噴錨支護(hù)同圍巖能全面粘結(jié)，這種粘結(jié)作用可以產(chǎn)生三種作用： 聯(lián)鎖作用，即將被裂隙分割的巖塊粘結(jié)在一起若圍巖的某塊危巖活石發(fā)生滑移墜落，則引起臨近巖塊的聯(lián)鎖反應(yīng)，相繼喪失穩(wěn)定，從而造成較大范圍的冒頂或片幫。開(kāi)巷后如能及時(shí)進(jìn)行噴錨支護(hù)，噴錨支護(hù)的粘結(jié)力和抗剪強(qiáng)度是可以抵抗圍巖的局部破壞，防止個(gè)別威巖活石滑移和墜落，從而保持圍巖的穩(wěn)定性。 復(fù)和作用，即圍巖與支護(hù)構(gòu)成一個(gè)

9、復(fù)合體（受力體系）共同支護(hù)圍巖。噴錨支護(hù)可以提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的支撐能力，同時(shí)與圍巖形成了一個(gè)共同工作的力學(xué)系統(tǒng)，具有把巖石荷載轉(zhuǎn)化為巖石承載結(jié)構(gòu)的作用，從根本上改變了支架消極承擔(dān)的弱點(diǎn)。 增加作用。開(kāi)巷后及時(shí)繼進(jìn)行噴錨支護(hù)，一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不評(píng)引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免過(guò)大的應(yīng)力集中所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙方向受力狀態(tài)，提高了圍巖的粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強(qiáng)度。 1.4柔性 噴錨支護(hù)屬于柔性薄性支護(hù)，能夠和圍巖緊粘在一起共同作用，由于噴錨支護(hù)具有一定柔性，可以和圍巖共同產(chǎn)生變形，在圍巖中形成一定范圍的非彈性變形區(qū)，并能有效控制

10、允許圍巖塑性區(qū)有適度的發(fā)展，使圍巖的自承能力得以充分發(fā)揮。另一方面，噴錨支護(hù)在與圍巖共同變形中受到壓縮，對(duì)圍巖產(chǎn)生越來(lái)越大的支護(hù)反力，能夠抑制圍巖產(chǎn)生過(guò)大變形，防止圍巖發(fā)生松動(dòng)破壞。 2新奧法理論要點(diǎn)及施工要點(diǎn) 2.1 新奧法與傳統(tǒng)施工方法的區(qū)別：傳統(tǒng)方法認(rèn)為巷道圍巖是一種荷載，應(yīng)用厚壁混凝土加以支護(hù)松動(dòng)圍巖。而新奧法認(rèn)為圍巖是一種承載機(jī)構(gòu)，構(gòu)筑薄壁、柔性、與圍巖緊貼的支護(hù)結(jié)構(gòu)（以噴射混凝土、錨桿為主要手段）并使圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)共同形成支撐環(huán)，來(lái)承受壓力，并最大限度地保持圍巖穩(wěn)定，而不致松動(dòng)破壞。 新奧法將圍巖視為巷道承載構(gòu)件的一部分，因此，施工時(shí)應(yīng)盡可能全斷面掘進(jìn)，以減少巷道周邊圍巖應(yīng)力的擾動(dòng)

11、，并采用光面爆破、微差爆破等措施。減少對(duì)圍巖的震動(dòng)，以保全其整體性。同時(shí)注意巷道表面盡可能平滑，避免局部應(yīng)力集中。 新奧法將錨桿、噴射混凝土適當(dāng)進(jìn)行組合，形成比較薄的襯砌層，即用錨桿和噴射混凝土來(lái)支護(hù)圍巖，使噴射層與圍巖緊密結(jié)合，形成圍巖-支護(hù)系統(tǒng)，保持兩者的共同變形，故而可以最大限度地利用圍巖本身的承載力。 2.2保護(hù)巷道圍巖自身的承載能力 新奧法施工在巷道開(kāi)挖后采取了一系列綜合性措施：構(gòu)筑防水層、圍巖巷道排水；選擇合理的斷面形狀尺寸；給支護(hù)留變形余量；開(kāi)巷后及時(shí)做好支護(hù)、封閉圍巖等，都是為保護(hù)巷道圍巖的自身承載能力，使圍巖的擾動(dòng)影響控制在最小范圍內(nèi)，并加固圍巖，提高圍筵強(qiáng)度。使其與人工支護(hù)

12、結(jié)構(gòu)共同承受巷道壓力。 2.3允許圍巖由一定量的變形，以利于發(fā)揮圍巖的固有強(qiáng)度。同時(shí)巷道的支護(hù)結(jié)構(gòu)，也應(yīng)具有預(yù)定的可縮量，以緩和巷道壓力。 圍巖的變形是控制在一定范圍內(nèi)的，必須避免圍巖變形過(guò)大，從而導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度的削弱以致引起垮落、失穩(wěn)。支護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的變形量，允許巷道圍巖產(chǎn)生一定的變形，以緩和來(lái)自巷道的巨大壓力，更進(jìn)一步減輕支護(hù)荷載。 2.4新奧法施工過(guò)程中量測(cè)工作的特殊性 由于巖體生成條件與地質(zhì)作用的復(fù)雜性，施工條件的復(fù)雜性，以及對(duì)工程設(shè)計(jì)參數(shù)的精確要求，得要通過(guò)許多量測(cè)手段，在施工過(guò)程中對(duì)圍巖動(dòng)態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)和支護(hù)結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。并用監(jiān)測(cè)結(jié)果修改初步設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。 量測(cè)的結(jié)

13、果可以作為施工現(xiàn)場(chǎng)分析參數(shù)和修改設(shè)計(jì)的依據(jù)，因而能夠預(yù)見(jiàn)事故和險(xiǎn)情，以便及時(shí)采取措施，防患于未然提到施工的安全程度。 由上所述，新奧法的支護(hù)原則是：圍巖不僅是載物體，而且是承載結(jié)構(gòu)；圍巖承載圈和支護(hù)體組成巷道的統(tǒng)一體，是一個(gè)力學(xué)體系；巷道的開(kāi)挖和支護(hù)都是為保持改善與提高圍巖的自身支撐能力服務(wù)。 3新奧法的主要支護(hù)手段與施工順序 新奧法是以噴射混凝土、錨桿支護(hù)為主要支護(hù)手段，因錨桿噴射混凝土支護(hù)能夠形成柔性薄層，與圍巖緊密粘結(jié)的可縮性支護(hù)結(jié)構(gòu)，允許圍巖又一定的協(xié)調(diào)變形，而不使支護(hù)結(jié)構(gòu)承受過(guò)大的壓力。 施工順序可以概括為：開(kāi)挖一次支護(hù)二次支護(hù)。 3.1開(kāi)挖 開(kāi)挖作業(yè)的內(nèi)容依次包括：鉆孔、裝藥、爆破

14、、通風(fēng)、出渣等。開(kāi)挖作業(yè)與一次支護(hù)作業(yè)同時(shí)交叉進(jìn)行，為保護(hù)圍巖的自身支撐能力，第一次支護(hù)工作應(yīng)盡快進(jìn)行。為了沖分利用圍巖的自身支撐能力開(kāi)挖應(yīng)采用灌面爆破（控制爆破）或機(jī)械開(kāi)挖，并盡量采用全斷面開(kāi)挖，地質(zhì)條件較差時(shí)可以采用分塊多次開(kāi)挖。一次開(kāi)挖長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)巖質(zhì)條件和開(kāi)挖方式確定。巖質(zhì)條件好時(shí)，長(zhǎng)度可大一些，巖質(zhì)條件差時(shí)長(zhǎng)度可小一些，在同等巖質(zhì)條件下，分塊多次開(kāi)挖長(zhǎng)度可大一些，全斷面開(kāi)挖長(zhǎng)度就要小一些。一般在中硬巖中長(zhǎng)度約為2-2.5米，在膨脹性地層中大約為0.8-1.0米。 3.2第一次支護(hù)作業(yè)包括：一次噴射混凝土、打錨桿、聯(lián)網(wǎng)、立鋼拱架、復(fù)噴混凝土 在巷道開(kāi)挖后，應(yīng)盡快地噴一層薄層混凝土（3-5

15、mm），為爭(zhēng)取時(shí)間在較松散的圍巖掘進(jìn)中第一次支護(hù)作業(yè)是在開(kāi)挖的渣堆上進(jìn)行的，待把未被渣堆覆蓋的開(kāi)挖面的一次噴射混凝土完成后再出渣。 按一定系統(tǒng)布置錨桿，加固深度圍巖，在圍巖內(nèi)形成承載拱，由噴層、錨桿及巖面承載拱構(gòu)成外拱，起臨時(shí)支護(hù)作用，同時(shí)又是永久支護(hù)的一部分。復(fù)噴后應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)厚度（一般為10-15mm），并要求將錨桿、金屬網(wǎng)、鋼拱架等覆裹在噴射混凝土內(nèi)。 完成第一次支護(hù)的時(shí)間非常重要，一般情況應(yīng)在開(kāi)挖后圍巖自穩(wěn)時(shí)間的二分之一時(shí)間內(nèi)完成。目前的施工經(jīng)驗(yàn)是松散圍巖應(yīng)在爆破后三小時(shí)內(nèi)完成，主要由施工條件決定。 在地質(zhì)條件非常差的破碎帶或膨脹性地層（如風(fēng)華花崗巖）中開(kāi)挖巷道，為了延長(zhǎng)圍巖的自穩(wěn)時(shí)間，

16、為了給一次支護(hù)爭(zhēng)取時(shí)間，安全的作業(yè)，需要在開(kāi)挖工作面的前方圍巖進(jìn)行超前支護(hù)（預(yù)支護(hù)），然后再開(kāi)挖。 在安裝錨桿的同時(shí)，在圍巖和支護(hù)中埋設(shè)儀器或測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行圍巖位移和應(yīng)力的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量：依據(jù)測(cè)量得到的信息來(lái)了解圍巖的動(dòng)態(tài)，以及支護(hù)抗力與圍巖的相適應(yīng)程度。 一次支護(hù)后，在圍巖變形趨于穩(wěn)定時(shí)，進(jìn)行第二次支護(hù)和封底，即永久性的支護(hù)（或是補(bǔ)噴射混凝土，或是澆注混凝土內(nèi)拱），起到提高安全度和整個(gè)支護(hù)承載能力增強(qiáng)的作用，而此支護(hù)時(shí)機(jī)可以由監(jiān)測(cè)結(jié)果得到。 對(duì)于底板不穩(wěn)，底鼓變形嚴(yán)重，必然牽動(dòng)側(cè)墻及頂部支護(hù)不穩(wěn)，所以應(yīng)盡快封底，形成封閉式的支護(hù)，以謀求圍巖的穩(wěn)定。 4新奧法適用范圍 具有較長(zhǎng)自穩(wěn)時(shí)間的中等巖體； 弱膠

17、結(jié)的砂和石礫以及不穩(wěn)定的礫巖； 強(qiáng)風(fēng)化的巖石； 剛塑性的粘土泥質(zhì)灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r； 堅(jiān)硬粘土，也有帶堅(jiān)硬夾層的粘土； 微裂隙的，但很少粘土的巖體； 在很高的初應(yīng)力場(chǎng)條件下，堅(jiān)硬的和可變堅(jiān)硬的巖石； 在下述條件下應(yīng)用新奧法必須與一些輔助方法相配合 有強(qiáng)烈地壓顯現(xiàn)的巖體； 膨脹性巖體（要與仰拱與底部錨桿相配合）； 在一些松散巖體中，要與鋼背板與之配合； 在蠕動(dòng)性巖體中，要與凍結(jié)法或預(yù)加固法等配合； 在下列場(chǎng)合中應(yīng)用應(yīng)慎重 大量涌水的巖體； 由于涌水會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的圍巖； 極為破碎，錨桿鉆孔、安裝都極為困難的巖體； 開(kāi)挖面完全不能自穩(wěn)的巖體等。 5 新奧法的缺點(diǎn)主要有： 實(shí)施不僅要求有良好的施工組織和管理，也要求技術(shù)人員和量測(cè)人員都十分熟練，沒(méi)有這一點(diǎn)就易于發(fā)生錯(cuò)誤；作業(yè)質(zhì)量都與每一個(gè)人的仔細(xì)操作有關(guān)。 開(kāi)挖暴露出的地質(zhì)會(huì)立即|考試大|改變其狀態(tài)，因此要求施工地質(zhì)人員要親臨現(xiàn)場(chǎng)，以便發(fā)現(xiàn)問(wèn)題； 用能控制的施工量測(cè)，往往給施工帶來(lái)不便； 干噴射帶來(lái)的灰塵以及由于易|考試大|受化