淺埋暗挖法工程相關(guān)施工技術(shù)

1、Word文檔 淺埋暗挖法工程相關(guān)施工技術(shù) 簡(jiǎn)介 淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。繼1984年王夢(mèng)恕院士在軍都山隧道黃土段試驗(yàn)勝利的基礎(chǔ)上，又于1986年在具有開拓性、風(fēng)險(xiǎn)性、簡(jiǎn)單性的北京復(fù)興門地鐵折返線工程中應(yīng)用，在拆遷少、不擾民、不破壞環(huán)境下獲得勝利。同時(shí)，結(jié)合中國(guó)特點(diǎn)及水文地質(zhì)系統(tǒng)，制造了小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)、8字型網(wǎng)構(gòu)鋼拱架設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、正臺(tái)階環(huán)形開挖留核心土施工技術(shù)和變位進(jìn)行反分析計(jì)算的方法，提出了管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè) 18字方針，突出時(shí)空效應(yīng)對(duì)防塌的重要作用，提出在脆弱地層快速施工的理念。由此形成了淺埋暗挖法，創(chuàng)立了適

2、用于脆弱地層的地下工程設(shè)計(jì)、施工方法。 基本原理 淺埋暗挖法沿用新奧法 (New Austrian Tunneling Method)基本原理，初次支護(hù)按擔(dān)當(dāng)全部基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為平安儲(chǔ)備；初次支護(hù)和二次襯砌共同擔(dān)當(dāng)特別荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計(jì)、施工時(shí)，同時(shí)采納多種幫助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動(dòng)部分圍巖的自承力量；并采納不同的開挖方法準(zhǔn)時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；在施工過(guò)程中應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不塌方、少沉降、平安施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)。 淺埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深淺（最小覆跨比可達(dá)0.2）、地層巖性差（通常為第四紀(jì)

3、脆弱地層）、存在地下水（需降低地下水位）、四周環(huán)境簡(jiǎn)單（鄰近既有建、構(gòu)筑物）等特點(diǎn)。 由于造價(jià)低、拆遷少、敏捷多變、無(wú)須太多專用設(shè)備及不干擾地面交通和四周環(huán)境等特點(diǎn)，淺埋暗挖法在全國(guó)類似地層和各種地下工程中得到廣泛應(yīng)用。在北京地鐵復(fù)西區(qū)間、西單車站、國(guó)家計(jì)委地下停車場(chǎng)、首鋼地下運(yùn)輸廊道、城市地下熱力、電力管道、長(zhǎng)安街地下過(guò)街通道及地鐵復(fù)八線中推廣應(yīng)用，在深圳地下過(guò)街通道及廣州地鐵一號(hào)線等地下工程中推廣應(yīng)用，并已形成了一套完整的綜合配套技術(shù)。 同時(shí)，經(jīng)過(guò)很多工程的勝利實(shí)施，其應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，由只適用于第四紀(jì)地層、無(wú)水、地面無(wú)建筑物等簡(jiǎn)潔條件，拓廣到非第四紀(jì)地層、超淺埋（埋深已縮小到0.8m）

4、、大跨度、上軟下硬、高水位等簡(jiǎn)單地層及環(huán)境條件下的地下工程中去。 信息化技術(shù)的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了淺埋暗挖技術(shù)的全過(guò)程掌握，有效地減小了由于地層損失而引起的地表移動(dòng)變形等環(huán)境問題。不但使施工對(duì)周邊環(huán)境的影響降低到最低程度，由于準(zhǔn)時(shí)調(diào)整、優(yōu)化支護(hù)參數(shù)，提高了施工質(zhì)量和速度，使淺埋暗挖法特點(diǎn)得到更進(jìn)一步的發(fā)揮，為城市地下工程設(shè)計(jì)、施工供應(yīng)了一種特別好的方法，具有重大的社會(huì)效益和環(huán)境效益，該方法在總體上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。 工藝流程圖： 適用條件： 1、淺埋暗挖法不允許帶水作業(yè)。假如含水地層達(dá)不到疏干，帶水作業(yè)是特別危急的。開挖面的穩(wěn)定性時(shí)刻受到水的威逼，甚至發(fā)生塌方。把地下水，尤其是上層滯水處理好是特別關(guān)鍵

5、的環(huán)節(jié)，它直接影響淺埋暗挖法的成敗。大范圍的淤泥質(zhì)軟土、粉細(xì)砂地層，降水有困難或者經(jīng)濟(jì)上不合算的地層，不相宜采納淺埋暗挖法。 2、采納淺埋暗挖法要求開挖面具有肯定的獨(dú)立性和穩(wěn)定性。1997年日本學(xué)會(huì)曾提出開挖工作面土體穩(wěn)定的定量判別標(biāo)準(zhǔn)：土壤中的細(xì)顆粒（74）含量10%, 且勻稱系數(shù)Uc5%的突然不具備獨(dú)立性.我國(guó)對(duì)土壤獨(dú)立性提出了定性要求:工作面土體的獨(dú)立時(shí)間,應(yīng)足以進(jìn)行必要的初期支護(hù)作業(yè)。因此開挖面前方對(duì)地層的預(yù)加固和預(yù)處理，是淺埋暗挖法的必要前提，目的在于加強(qiáng)開挖面的穩(wěn)定性，增加施工的平安性。 （1）淺埋暗挖法的十八字方針管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)，快封閉、勤量測(cè)。 1、地層的預(yù)加固

6、和預(yù)處理（超前小導(dǎo)管和超前長(zhǎng)管棚） 2、隧道開挖和初期支護(hù) 強(qiáng)調(diào)隨開挖、隨支護(hù)的基本原則，選擇適當(dāng)?shù)拈_挖方法，做到利用土體有限的獨(dú)立時(shí)間進(jìn)行開挖和支護(hù)，使土體開挖后暴露的時(shí)間盡可能短，使初期支護(hù)盡早封閉成環(huán)。開挖方法：短臺(tái)階法、帶臨時(shí)仰拱的長(zhǎng)臺(tái)階法、中隔壁法（CD法）、交叉隔壁法（CRD法）、側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡法）、弧形導(dǎo)坑留核心土等。初期支護(hù)：具有足夠的強(qiáng)度和剛度，主要采納鋼筋格柵，主要有以下緣由：（1）、鋼筋格柵與噴射混凝土能緊密結(jié)合；（2）、鋼筋格柵在拼裝成環(huán)后，具有肯定的強(qiáng)度和剛度，在噴射混凝土尚未具備足夠強(qiáng)度前，鋼筋格柵可以單獨(dú)擔(dān)當(dāng)來(lái)自土層的一部分荷載 3、二次襯砌 作用：提高初期支護(hù)

7、強(qiáng)度和剛度、增加初期支護(hù)平安儲(chǔ)備的需要，也是支撐中間的防水隔離層、承受水壓力的需要。 4、監(jiān)控量測(cè) 量測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)隧道支護(hù)的受力變外形態(tài)其者重要的監(jiān)控作用，量測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)時(shí)性和精確性應(yīng)高度重視。監(jiān)控量測(cè)的項(xiàng)目：地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂（必測(cè)項(xiàng)目）、土壓力、土體位移、支護(hù)應(yīng)力（選測(cè)項(xiàng)目）。 隧道穩(wěn)定判據(jù)：當(dāng)測(cè)點(diǎn)位移時(shí)間曲線變化率呈明顯收斂趨勢(shì)，隧道水平收斂變化率下于0.2mm/d，拱頂下沉變化率小于0.1 mm/d，而且所測(cè)的位移值大于估計(jì)總位移值的80%以上 （2）淺埋暗挖法隧道施工技術(shù)。 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，使地層加固。開挖面土體穩(wěn)定是采納淺埋暗

8、挖法的基本條件。地層加固后，進(jìn)行短進(jìn)尺開挖。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。開挖面的穩(wěn)定性時(shí)刻受到水的危脅，嚴(yán)峻時(shí)可導(dǎo)致塌方。處理好地下水是特別關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。最終，完成二次支護(hù)。一般狀況下，可注入混凝土，特別狀況下要進(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)施工的平安與質(zhì)量都是重要的。 施工技術(shù)： 1 超前大管棚施工 隧道拱部采納超前大管棚進(jìn)行注漿加固。管棚沿隧道開挖線外200mm布設(shè), 管棚采納108mm壁厚8mm無(wú)縫鋼管, 外插角小于1, 環(huán)向間距為400mm,。 管棚施工的主要施工工序有: (1) 南北站廳明挖圍護(hù)樁施

9、工完成后, 開挖基坑, 邊挖邊撐?；娱_挖至適當(dāng)位置施工管棚導(dǎo)向墻并預(yù)埋好管棚導(dǎo)向管。依據(jù)鉆機(jī)型式及工藝設(shè)備的需要, 在適當(dāng)位置施工鉆機(jī)工作平臺(tái)然后施工大管棚。(2)從管棚導(dǎo)向管按設(shè)計(jì)鉆孔, 采納間隔鉆孔, 先兩側(cè)后中間的挨次, 利用鉆桿的柔性在導(dǎo)向系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)下沿設(shè)計(jì)線路軌跡鉆進(jìn), 到達(dá)目的地, 卸下鉆頭換上回?cái)U(kuò)器進(jìn)行回?cái)U(kuò)孔, 拖管時(shí)將鋼管隨鉆頭一起鉆入地層內(nèi), 當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后停機(jī)。(3) 管棚安裝完成后,安放鋼筋籠, 在管棚鋼管孔口用法蘭盤連結(jié)上孔口管(42mm壁厚4mm, 長(zhǎng)500mm)。(4) 向管棚鋼管內(nèi)注漿, 注漿挨次先下后上, 全孔可采納一次性注漿。注漿漿液采納水泥漿,漿液水灰比

10、: 0.6:11:1; 注漿壓力擬采納0.61.0MPa。為使鉆孔定位精確, 在拱部設(shè)置導(dǎo)向墻, 導(dǎo)向墻中預(yù)埋!133mm、壁厚8mm、長(zhǎng)120cm管棚導(dǎo)向管。鋼管采納分節(jié)安裝。管棚的分節(jié)長(zhǎng)度為: 5.4m共5節(jié), 每?jī)晒?jié)之間用絲扣連接, 絲扣螺紋段長(zhǎng)大于150mm。相鄰兩根鋼花管的接頭要錯(cuò)接, 其錯(cuò)接長(zhǎng)度不小于1.0m。注漿鋼管上鉆注漿孔, 孔徑10mm,孔間距200mm, 呈梅花型布置。鋼管尾部( 孔口段)2.0m不鉆花孔作為止?jié){段。為提高鋼管的剛度和強(qiáng)度, 鋼管內(nèi)增設(shè)由4根16mm螺紋鋼筋和固定短環(huán)組成的鋼筋籠, 固定環(huán)采納外徑42mm,壁厚8mm,長(zhǎng)60mm的短管環(huán),短管間距1m。本工

11、程管棚施工的關(guān)鍵掌握環(huán)節(jié)為鉆孔質(zhì)量掌握, 由于地下有管線、人防洞和排污涵等, 角度掌握稍有差錯(cuò)將鑄成事故, 此外由于鉆進(jìn)通過(guò)砂層簡(jiǎn)單消失塌孔及涌水現(xiàn)象, 因此必需做好泥漿系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)。 (1)泥漿系統(tǒng) 本工程地層為砂層、土層, 自穩(wěn)力量稍差, 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)及鋼管回拖勝利與否泥漿起到關(guān)鍵作用, 泥漿采納易鉆膨潤(rùn)土, 并在膨潤(rùn)土內(nèi)摻少量的聚合物, 粘度在40秒左右, PH值掌握在8.510, 泥漿采納機(jī)械攪拌, 并進(jìn)行二次回收利用。 (2)導(dǎo)向系統(tǒng) 本工程鉆孔線路沿線有管線、混凝土基礎(chǔ)等,對(duì)導(dǎo)向系統(tǒng)信號(hào)放射有肯定干擾, 施工中采納美國(guó)DCI公司生產(chǎn)的ECLIPSE無(wú)線地下定位系統(tǒng), 加強(qiáng)型探棒,

12、探棒放射信號(hào)強(qiáng), 探測(cè)深度為19.8m,加強(qiáng)型探棒電池采納DCI公司生產(chǎn)的專用鋰電池。導(dǎo)向系統(tǒng)確保了鉆孔不破壞人防洞、混凝土排水涵。 2 超前小導(dǎo)管及邊墻注漿管施工 超前小導(dǎo)管施工: 隧道采納的超前小導(dǎo)管為42無(wú)縫鋼管, 小導(dǎo)管單根長(zhǎng)度為3.0m, 壁厚3.5mm, 布設(shè)于拱部和邊墻上部范圍, 外插角10, 環(huán)向間距0.4m, 縱向間距為1.8m超前小導(dǎo)管注漿施工工序包括: 封閉掌子面、鉆孔、安設(shè)小導(dǎo)管、注漿、效果檢查等。小導(dǎo)管采納手持式鑿巖機(jī)鉆孔。插管時(shí)采納風(fēng)動(dòng)錘振入, 注漿采納注漿泵。邊墻注漿管施工與超前小導(dǎo)管施工方法基本相同。 3 全斷面注漿施工 本站站廳聯(lián)絡(luò)通道施工時(shí), 對(duì)3- 2淤泥

13、質(zhì)砂、4- 1沖洪積土層、5- 1殘積土層作全斷面注漿加固處理。 全斷面注漿加固利用全斷面打設(shè)超前注漿管進(jìn)行注漿, 注漿前利用噴射砼封閉掌子面, 漿液采納水泥- 水玻璃漿液, 水灰比10.7511, 水玻璃濃度為35, Be模數(shù)為2.6。注漿范圍為隧道開挖輪廓線外1.5m以內(nèi)的3- 2、4- 1、5- 1地層。漿液集中半徑: R=0.65m, 注漿孔孔底間距為1m, 梅花型布置。注漿采納長(zhǎng)套管護(hù)壁后退式注漿工藝, 注漿挨次為先隧道周邊后中間, 隔孔交替注漿。注漿方法為在砂層中采納滲透注漿, 在土層中采納劈裂注漿。 4 隧道施工 超前大管棚施工完成后, 即可進(jìn)行正常的隧道施工, 隧道采納CD法開

14、挖。CD法施工工序及步驟包括: 打設(shè)小導(dǎo)管、加固注漿、分區(qū)土方開挖、型鋼支撐和鋼格柵架設(shè)( 包括連接鋼筋的焊接, 網(wǎng)片的搭接)、噴射混凝土、封閉后回填注漿。 依據(jù)地質(zhì)條件及相關(guān)國(guó)內(nèi)閱歷擬訂設(shè)計(jì)原則: (1) 超前支護(hù)是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵, 此工程地層屬于淤泥質(zhì)地層, 而該地道相對(duì)埋深較大, 土體自承力量?jī)?yōu)于福州路工程。福州的閱歷表明采納108 大管棚施作拱部, 輔以32 小導(dǎo)管超前預(yù)支護(hù)可有效地掌握沉降; 由于軟土層較厚, 仰拱隆起在設(shè)計(jì)中也應(yīng)重視, 因此在該過(guò)街地道支護(hù)設(shè)計(jì)中, 隧道拱頂及仰拱都采納108 大管棚超前支護(hù), 并輔以32 小導(dǎo)管超前注漿。比較拱部與仰拱, 側(cè)壁由于土壓力相對(duì)較小, 采納了32 小導(dǎo)管密排方案。這樣就使得地道四周形成了一個(gè)具備肯定剛度密閉的殼體, 可有效地掌握開挖過(guò)程中引起的水土流失及開挖應(yīng)力釋放所導(dǎo)致的土體位移 (2) 該設(shè)計(jì)