淺埋暗挖臺(tái)階法施工工藝工法

1、淺埋暗挖臺(tái)階法施工工藝工法1 前言1.1工藝工法概況淺埋暗挖臺(tái)階法是指在軟弱圍巖地層中，以改造地質(zhì)條件為前提，以控制地表沉降為重點(diǎn)，以格柵（或其他鋼結(jié)構(gòu)）和錨噴作為初期支護(hù)手段，遵循“新奧法”大部分原理，按照“十八字”原則（管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)）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，其埋深小于洞寬的兩倍左右。繼1984年王夢(mèng)恕院士在軍都山隧道黃土段試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，又于1986年在具有開拓性、風(fēng)險(xiǎn)性、復(fù)雜性的北京復(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)境下獲得成功。同時(shí)，結(jié)合中國(guó)特點(diǎn)及水文地質(zhì)系統(tǒng)，創(chuàng)造了小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)、8字型網(wǎng)

2、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、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、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，提出在軟弱地層快速施工的理念。由此形成了淺埋暗挖臺(tái)階法，創(chuàng)立了適用于軟弱地層的地下工程設(shè)計(jì)、施工方法。1.2工藝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)按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)備；初次支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法設(shè)計(jì)、施工時(shí)，同時(shí)采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動(dòng)部分圍巖的自承能力；并采用不同的開挖方法

3、及時(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、安全施工等，并形成多種綜合配套技術(shù)。2 工藝工法特點(diǎn)2.1淺埋暗挖法施工拆遷占地少，不擾民，不干擾交通，節(jié)省大量拆遷投資。2.2工法單一，工序轉(zhuǎn)換少，不需要太多專業(yè)設(shè)備，靈活方便。2.3適用于不同地層，不同跨度，多種斷面形式。3 適用范圍本工藝工法大多用于第四紀(jì)軟弱地層的地下工程，圍巖自承能力很差，為控制地表沉降，初期支護(hù)剛度要大、要及時(shí)。4 主要引用標(biāo)準(zhǔn)4.1地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50157）4.2地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB50299）4.3噴射混凝土加固技術(shù)規(guī)程（CE

4、CS161）4.4地鐵工程監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程（DB11/490）4.5鐵路隧道施工規(guī)范（TB10204）5 施工方法臺(tái)階法施工方法為：采用人工開挖，先開挖上臺(tái)階，開挖前在隧道拱頂范圍內(nèi)打設(shè)超前小導(dǎo)管，并注漿加固土體，順著拱外弧線進(jìn)行環(huán)狀開挖并留核心土，控制開挖步距0.50.75m，架設(shè)鋼格柵并噴射混凝土及時(shí)封閉土體。上下臺(tái)階步距3.55m，下臺(tái)階及時(shí)跟進(jìn)，使初支鋼格柵及早封閉成環(huán)，減小地層沉降。6工藝流程及操作要點(diǎn)6.1施工工藝流程施工工藝流程圖見圖1，開挖步驟圖見圖2。 圖2 開挖步驟圖6.2施工準(zhǔn)備6.2.1施工前組織技術(shù)員對(duì)圖紙進(jìn)行審核，提前找出圖紙有誤的地方進(jìn)行修正。6.2.2編制專項(xiàng)施

5、工方案，編寫作業(yè)指導(dǎo)書，做好技術(shù)交底，有效指導(dǎo)施工。6.2.3成立測(cè)量小組，對(duì)線路坐標(biāo)進(jìn)行核算，制定放樣方案，做好測(cè)量放樣工作。6.2.4場(chǎng)地規(guī)劃合理，對(duì)公共區(qū)地面進(jìn)行硬化，砂、石、水泥有專門的庫(kù)房存放，鋼筋加工區(qū)范圍明確，生活生產(chǎn)區(qū)域分開。6.2.5施工區(qū)域水、電接引到位，滿足施工需求。6.2.6組織施工人員，進(jìn)行生產(chǎn)前安全、技術(shù)培訓(xùn)。6.2.7施工機(jī)具進(jìn)場(chǎng)報(bào)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)檢修能夠正常投入生產(chǎn)。6.3操作要點(diǎn)6.3.1施工步序1.超前小導(dǎo)管施工施工前進(jìn)行測(cè)量放樣，在設(shè)計(jì)孔位位置上點(diǎn)上標(biāo)記，然后將小導(dǎo)管打入標(biāo)記點(diǎn)位；在注漿前先將工作面封閉，以防漏漿。漿液根據(jù)地層情況選擇，砂層考慮采用水玻璃化學(xué)漿液注

6、漿加固，砂卵層考慮采用雙液漿注漿加固，注漿應(yīng)嚴(yán)格控制注漿壓力，壓力控制在0.40.6Mpa保證注漿效果。注漿順序由下向上進(jìn)行，漿液可用拌合機(jī)攪拌。2.上臺(tái)階土方開挖及支護(hù)1）土方開挖采用人工開挖，注漿加固完成后，順著拱外弧線用人工進(jìn)行環(huán)狀開挖并留核心土，每循環(huán)開挖進(jìn)尺為一榀拱架間距，立即噴射混凝土，保持掌子面土體的穩(wěn)定，盡可能減少對(duì)拱部開挖土體的擾動(dòng)。2）施工中嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，杜絕超挖現(xiàn)象。用多臺(tái)激光指向儀控制開挖中線及水平，確保開挖斷面圓順，開挖輪廓線充分考慮施工誤差、預(yù)留變形和超挖等因素的影響。3）在開挖過(guò)程中，可能出現(xiàn)在隧道輪廓線位置出現(xiàn)漂石或大粒徑卵石的情況，在處理此類土體時(shí)，將漂石

7、或大粒徑卵石從洞內(nèi)取出，必將出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，因此，在施工過(guò)程中，取出此類石塊時(shí)，應(yīng)立即架設(shè)拱架，回填并注漿加固，防止土層出現(xiàn)塌方。4）開挖過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻位移速率值超過(guò)設(shè)計(jì)允許值或出現(xiàn)突變時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取加固措施或改變施工方法和支護(hù)參數(shù)。3.上臺(tái)階支護(hù)開挖尺寸滿足要求后，立即架立拱架，并掛網(wǎng)噴射混凝土及時(shí)封閉。1）嚴(yán)格控制拱架架設(shè)的位置：馬頭門進(jìn)正洞前2m范圍土應(yīng)力相對(duì)較大，此范圍拱架可加密布置，其余部位依據(jù)設(shè)計(jì)間距安裝，架設(shè)里程偏差控制在30mm，豎向、橫向偏差控制在15mm；2）拱架各單元構(gòu)件間連接螺栓墊片齊全，連接牢固可靠，并用相同主筋直徑的鋼筋輔助焊接，采用單面焊

8、接形式，焊接長(zhǎng)度不小于10d；3）縱向拱架間連接設(shè)置聯(lián)結(jié)筋，連接筋的規(guī)格與環(huán)向間距由設(shè)計(jì)確定，。聯(lián)結(jié)筋與上循環(huán)拱架間采用單面搭接焊的連接形式；4）拱架間土體采用鋼筋網(wǎng)片封閉，網(wǎng)片間搭接長(zhǎng)度不小于1個(gè)網(wǎng)格，且允許偏差控制在25mm；5）上臺(tái)階兩側(cè)拱腳超挖部分，用鋼板或方木墊實(shí)；6）在上臺(tái)階每榀拱架拱腳處打設(shè)鎖腳錨管，并壓注水泥漿。7）拱架架設(shè)完成之后，即可進(jìn)行噴射混凝土施工，錨噴現(xiàn)場(chǎng)必須采取防塵措施，減輕粉塵對(duì)環(huán)境的污染；嚴(yán)格按照錨噴操作規(guī)程，控制回彈量；噴射混凝土表面應(yīng)密實(shí)、平整，無(wú)裂縫、脫落、漏噴、空鼓等現(xiàn)象，低凹處矢弦比不大于1/10。4.開挖核心土及下臺(tái)階土方上臺(tái)階支護(hù)完成之后，即可對(duì)核

9、心土及下臺(tái)階土方進(jìn)行開挖，每循環(huán)進(jìn)尺同上臺(tái)階，由技術(shù)員控制拱底標(biāo)高，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。5.下臺(tái)階支護(hù)土方開挖到位后，即可進(jìn)行下臺(tái)階拱架安裝，上拱架與下拱架連接緊密，連接板之間不應(yīng)留有空隙，連接螺栓必須全部安裝并擰緊，保證整個(gè)拱架封閉成環(huán)后的承載強(qiáng)度。拱架安裝完成后即可噴射混凝土盡早封閉土體，并進(jìn)行下一循環(huán)的工作。6.基面處理未掛設(shè)防水層前由測(cè)量技術(shù)人員進(jìn)行斷面檢查，如果有欠挖則需處理，處理欠挖完畢后進(jìn)行防水基面處理：切除超前小導(dǎo)管、錨桿、鋼筋頭等，基面嚴(yán)重不平整的要進(jìn)行混凝土的復(fù)噴，經(jīng)監(jiān)理工程師查驗(yàn)合格后，就可以開始鋪設(shè)防水層的工作。7.防水層施工防水層的施工可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，合理安排防水的

10、施工進(jìn)度，防水層的施工必須依照防水材料類型所規(guī)定的施工做法進(jìn)行，搭接長(zhǎng)度及接頭處理滿足規(guī)范要求，防水施工完成后做好成品保護(hù)，避免在二次襯砌施工時(shí)對(duì)防水層的破壞，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)完成后出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。8.二次襯砌施工鋼筋綁扎之前由測(cè)量人員進(jìn)行中線定位測(cè)量，按照中線位置編排鋼筋骨架，先施工下拱，后施工上拱?；炷翝仓仨毐ＷC連續(xù)性，澆筑速率宜保持每小時(shí)8方左右，及時(shí)跟進(jìn)振搗，保證混凝土的澆筑質(zhì)量。6.3.2監(jiān)控量測(cè)表1 主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)儀表測(cè)點(diǎn)間距測(cè)試精度距開挖面遠(yuǎn)近的量測(cè)時(shí)間間隔05m515m1530m30m1洞內(nèi)、外觀察現(xiàn)場(chǎng)巡視隨時(shí)進(jìn)行2隧道周圍地表沉降水準(zhǔn)儀隧道中心測(cè)點(diǎn) 縱向步距15m1m

11、m12h1d3d7d3凈空變化收斂計(jì)縱向步距15m0.1mm12h1d2d5d4拱頂下沉水準(zhǔn)儀縱向步距15m1mm12h1d2d5d5地下水位水位管水位儀5mm12h1d2d5d7勞動(dòng)力組織根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工要求，在每個(gè)工作面施工時(shí)，人員配備情況見下表：表2 人員配備表序號(hào)工種人數(shù)備注1管理人員5現(xiàn)場(chǎng)管理、技術(shù)2鋼筋加工班10所有鋼構(gòu)件（包括鋼格柵）的加工3襯砌班8拆、立模、臺(tái)車滑移，接拆砼泵、砼澆筑4開挖支護(hù)班24（兩班）正洞土方開挖及洞內(nèi)運(yùn)輸、超前支護(hù)、格柵安裝、初支噴錨等5防水班6二襯外包防水施工6注漿班7初支背后注漿及二襯拱背回填7后勤人員10物資、食堂、文明施工8專職安全員2施工現(xiàn)場(chǎng)安全工

12、作管理9特種作業(yè)人員16龍門架、場(chǎng)內(nèi)機(jī)動(dòng)車司機(jī)，電氣焊工8 主要機(jī)具設(shè)備表3 設(shè)備配置表序號(hào)作業(yè)名稱機(jī)具設(shè)備名稱規(guī)格/型號(hào)單位數(shù)量備注1渣土、建材垂直提升豎井提升架2-10T套1雙葫蘆2超前導(dǎo)管打設(shè)電動(dòng)空壓機(jī)18m3/min臺(tái)13初支砼網(wǎng)噴電動(dòng)空壓機(jī)22m3/min臺(tái)14施工及生活用電靜音發(fā)電機(jī)300KW臺(tái)15拌制初支砼強(qiáng)制攪拌機(jī)js-350臺(tái)26渣土裝車裝載機(jī)ZL-50輛17初支及二襯鋼筋安裝電焊機(jī)BX3-500套3單作業(yè)面8初支及二襯鋼筋加工鋼筋切斷機(jī)GQ-40臺(tái)29初支及二襯鋼筋加工鋼筋彎曲機(jī)臺(tái)110超前支護(hù)，初支背后注漿及二襯拱背回填雙液注漿泵2TGZ60/120套2單作業(yè)面11洞內(nèi)排

13、水潛水泵QW-180套1單作業(yè)面12洞內(nèi)出渣農(nóng)用小翻斗1m3輛2單作業(yè)面13洞內(nèi)通風(fēng)、排煙通風(fēng)機(jī)60m3/s臺(tái)1單作業(yè)面14材料倒運(yùn)材料運(yùn)輸車10噸輛215土方外運(yùn)自卸汽車1015t輛616場(chǎng)內(nèi)材料裝卸汽車吊25T輛217二襯砼澆筑汽車泵90型輛19質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)的質(zhì)量問題9.1.1隧道標(biāo)高或邊拱出現(xiàn)偏差，在開挖過(guò)程中由于操作誤差或偶然性的破壞，導(dǎo)致控制點(diǎn)出現(xiàn)偏差。9.1.2鋼格柵加工質(zhì)量差，格柵連接不符合設(shè)計(jì)要求，影響格柵整體受力，在地質(zhì)條件差的地層中極易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。9.1.3二襯施工鋼筋綁扎對(duì)外包防水的破壞，導(dǎo)致二襯混凝土澆筑后，結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。9.1.4二襯鋼筋間距不符合設(shè)計(jì)要

14、求，鋼筋連接達(dá)不到規(guī)范要求。9.1.5砼澆筑不連續(xù)而產(chǎn)生冷縫；澆筑過(guò)程振搗不及時(shí)，導(dǎo)致砼強(qiáng)度不夠。9.2保證措施9.2.1嚴(yán)格按照施工工藝標(biāo)準(zhǔn)施工。測(cè)量放線完成后，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員及工班長(zhǎng)及時(shí)進(jìn)行交底，并對(duì)控制點(diǎn)做好明顯標(biāo)記以及保護(hù)措施。9.2.2鋼格柵在加工場(chǎng)加工時(shí)，由技術(shù)員對(duì)模具進(jìn)行放樣，加工好的鋼格柵在加工場(chǎng)進(jìn)行試拼，沿隧道周邊輪廓誤差為3cm，平向翹曲小于2cm，誤差太大或焊接質(zhì)量達(dá)不到要求的鋼架嚴(yán)禁使用。9.2.3施工二襯鋼筋前，必須先做好防水保護(hù)層的施工，焊接施工時(shí)，應(yīng)對(duì)焊點(diǎn)位置的防水層與鋼筋之間安放保護(hù)板以防燒傷，對(duì)已破壞的點(diǎn)位及時(shí)修復(fù)。9.2.4鋼筋綁扎過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員以及工班

15、長(zhǎng)應(yīng)不定時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)不符合要求的部位責(zé)令整改。9.2.5混凝土澆筑前，應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，并配備一套備用設(shè)備，出現(xiàn)堵管或機(jī)械損壞的情況時(shí)，能及時(shí)更換，排除故障，保證混凝土的澆筑質(zhì)量。10安全措施10.1主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析10.1.1施工過(guò)程中常常能遇見地質(zhì)條件極差的松散地層，極易塌方。10.1.2在隧道開挖面上部地層中可能存在水囊等地下水狀況，一經(jīng)擾動(dòng)立刻成為危險(xiǎn)的發(fā)生源，致使塌方并隧道透水。10.1.3施工期間容易發(fā)生氣體中毒或缺氧窒息的情況發(fā)生。10.2保證措施10.2.1加強(qiáng)打設(shè)超前小導(dǎo)管注漿加固土體的質(zhì)量，通過(guò)對(duì)漿液配比及注漿壓力的調(diào)整，確保對(duì)土體的加固效果；適當(dāng)縮短開挖步距，加密

16、拱架，加快土體封閉速度，較少土體暴露時(shí)間。10.2.2施工中發(fā)現(xiàn)掌子面土體含水量變化較大時(shí)，可加大超前小導(dǎo)管加固范圍，改單排為雙排，并更換漿液；對(duì)地下水采取引流措施，縮短開挖步距，加強(qiáng)初支。10.2.3隧道貫通前，掌子面空氣對(duì)流困難，隨著掌子面的前進(jìn)，隧道內(nèi)的通風(fēng)也需跟進(jìn)加強(qiáng)，通風(fēng)設(shè)計(jì)必須保證外部空氣能送達(dá)貫通前的掌子面，使隧道內(nèi)空氣形成流動(dòng)狀態(tài)。11環(huán)保措施11.1施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)業(yè)主的要求及北京市有關(guān)管理的規(guī)定設(shè)置圍擋。圍擋要整潔、美觀、大方。為防止施工區(qū)內(nèi)污水外流及基礎(chǔ)的牢固，內(nèi)設(shè)排水明溝。11.2施工現(xiàn)場(chǎng)主要出入口設(shè)置大門，大門設(shè)置要簡(jiǎn)樸、規(guī)整、密閉，非車輛進(jìn)出時(shí)間應(yīng)關(guān)閉，實(shí)行封閉施工。1

17、1.3對(duì)施工區(qū)內(nèi)影響工程施工的市政管網(wǎng)和部分重要建筑物應(yīng)采取保護(hù)措施，保護(hù)方法嚴(yán)格依照監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)方案進(jìn)行。11.4施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按照施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置圖定位設(shè)置，做到圖物相吻，同時(shí)根據(jù)工程進(jìn)展，適時(shí)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整理和整頓，或進(jìn)行必要的調(diào)整。11.5施工場(chǎng)區(qū)的臨時(shí)便道要進(jìn)行硬化，其厚度和強(qiáng)度應(yīng)滿足施工和行車需要，在生活區(qū)的周圍也應(yīng)進(jìn)行地面硬化，施工場(chǎng)區(qū)的出入口都應(yīng)設(shè)置沖洗槽，確保施工車輛不污染城市道路。施工便道暢通無(wú)阻，并經(jīng)常灑水，防止塵土飛揚(yáng)，施工現(xiàn)場(chǎng)土倉(cāng)用綠網(wǎng)進(jìn)行覆蓋。11.6施工現(xiàn)場(chǎng)要布置整齊的北京市建設(shè)主管部門規(guī)定的“五牌一圖”。11.7施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置連續(xù)、順暢的排水系統(tǒng)，溝渠成網(wǎng)，經(jīng)常檢查，避免