地下工程淺埋暗挖法綜合施工技術(shù)(10.1.18)

1、地下工程淺埋暗挖法綜合施工技術(shù)(10.1.18)第一頁，共138頁。目 錄1.淺埋暗挖法概述1.1淺埋與深埋的界定1.2淺埋暗挖法的形成與發(fā)展 淺埋暗挖法的形成 淺埋暗挖法的應(yīng)用及發(fā)展情況1.3淺埋暗挖法的原理及適用范圍 淺埋暗挖法施工原理 淺埋暗挖法適用范圍第二頁，共138頁。2.淺埋暗挖法施工2.1總體施工流程2.2重點(diǎn)控制技術(shù) 風(fēng)險(xiǎn)源的辨識(shí)和預(yù)案 施工降水 開挖 二襯 監(jiān)控量測 地面及地下建（構(gòu)）筑物保護(hù) 地表沉降控制 防水控制 機(jī)械配套施工技術(shù)第三頁，共138頁。3.淺埋暗挖法的工藝進(jìn)步及發(fā)展方向 3.1 工藝進(jìn)步 3.2 發(fā)展方向第四頁，共138頁。隧道施工方法(按穿越地層分類)第五

2、頁，共138頁。 1.淺埋暗挖法概述 淺埋暗挖工法是依據(jù)新奧法(New Austrian Tunnelling Method)的基本原理，施工中采用多種輔助施工措施加固圍巖，充分調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力，開挖后及時(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，有效地抑制圍巖過大變形的一種綜合配套施工技術(shù)。 這一生產(chǎn)新技術(shù)成果最早是由中鐵隧道集團(tuán)公司和北京市地下鐵道總公司在北京地鐵復(fù)興門折返線工程施工中共同研究開發(fā)，并在北京地鐵復(fù)興門至西單區(qū)間及地鐵車站試驗(yàn)段施工中得到了推廣應(yīng)用和不斷完善。 淺埋暗挖施工技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，它的成功使我國在第四紀(jì)淺埋軟巖地層中采用暗挖法建設(shè)地下鐵道與大跨度地下洞室的

3、進(jìn)程取得了一次實(shí)質(zhì)性的飛躍，跨入了國際先進(jìn)行列。第六頁，共138頁。1.1淺埋與深埋的界定 目前，根據(jù)隧道所處位置的特點(diǎn)有以下幾種判別方法： 1）以埋深等于坍方統(tǒng)計(jì)平均高度兩倍的方法作為判別深埋與淺埋隧道分界的主要標(biāo)準(zhǔn)，圍巖垂直壓力、地面沉降和數(shù)值計(jì)算分析可作為參考標(biāo)準(zhǔn)。 2）根據(jù)工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行界定根據(jù)工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對于鐵路單線和雙線隧道，深埋與淺埋隧道分界以2.5倍塌方高度來確定。 3）以不影響地面為限進(jìn)行界定以隧道開挖時(shí)對地面不產(chǎn)生影響為限進(jìn)行區(qū)分。 4）以荷載等效高度進(jìn)行界定 5）以隧道覆土厚度與隧道開挖洞徑的關(guān)系進(jìn)行界定 據(jù)鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法規(guī)則（TBJ108-92）,下表可作為

4、淺埋隧道的設(shè)計(jì)依據(jù)。第七頁，共138頁。圍巖級別覆蓋層厚度1.0倍隧道開挖寬度2.0倍隧道開挖寬度3.5倍隧道開挖寬度淺埋隧道的設(shè)計(jì)依據(jù)第八頁，共138頁。 6）淺埋與超淺埋隧道的判定方法 a.覆跨比判別法(H/D0.4為超淺埋, 0.4為淺埋)； b.洞內(nèi)拱頂變位值小于地面沉降值時(shí)； c.隧道結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)入地面以下5m范圍的管道層中時(shí)； d.在具備試驗(yàn)條件的情況下，用實(shí)測壓力與垂直土柱重量之比確定深埋、淺埋或超淺埋。第九頁，共138頁。 1.2淺埋暗挖法的形成與發(fā)展淺埋暗挖法的形成 20世紀(jì)80年代中期，中鐵隧道集團(tuán)在大秦線軍都山隧道有水黃土軟弱地層進(jìn)行了淺埋暗挖技術(shù)方法研究和試驗(yàn)，并獲得成功

5、。在初次研究成果的基礎(chǔ)上，19861987年，該集團(tuán)根據(jù)北京地區(qū)地質(zhì)和水文情況，在北京地鐵復(fù)興門折返線工程中正式開發(fā)應(yīng)用這種新的技術(shù)方法。1987年8月25日，原國家科委主任親自召集北京市和鐵道部有關(guān)專家舉行了成果鑒定會(huì)，并將該工法正式確定為“淺埋暗挖法”。 淺埋暗挖法又經(jīng)過十幾年的廣泛應(yīng)用，形成了一套完整的配套技術(shù)，被評為國家級工法，并正式提出“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”十八字方針。 采用淺埋暗挖法施工的前期工程實(shí)例照片見圖1-1。 第十頁，共138頁。軍都山隧道（1988年）（第一次用小導(dǎo)管、網(wǎng)構(gòu)鋼架）第十一頁，共138頁。北京地鐵復(fù)興門折返線（1987年）（國家科技

6、進(jìn)步二等獎(jiǎng)）第十二頁，共138頁。第一次用淺埋暗挖法建成北京地鐵車站試驗(yàn)段第十三頁，共138頁。第一次用淺埋暗挖法建成京珠高速烏龍嶺雙連拱隧道第十四頁，共138頁。淺埋暗挖法的應(yīng)用及發(fā)展情況 國外在70年代初開始將新奧法應(yīng)用于淺埋地層的研究，到70年代末80年代初已基本形成一套完整技術(shù)并應(yīng)用于城市地鐵、市政工程等。目前，德國、日本、美國、法國、意大利、韓國、香港等國家和地區(qū)都有成功應(yīng)用的實(shí)例。表1-1列舉了部分國外工程實(shí)例。 我國于70年代末80年代初開始將新奧法應(yīng)用于地下工程施工，并于80年代中后期開始系統(tǒng)研究新奧法在淺埋軟弱地層中的應(yīng)用，1984年首先在大秦線軍都山隧道進(jìn)口黃土段研究實(shí)驗(yàn)成

7、功，之后又成功地運(yùn)用在北京地鐵復(fù)興門車站折返線工程，并在地鐵復(fù)-西區(qū)間、西單車站、國家計(jì)委地下停車場、首鋼地下運(yùn)輸廊道、城市地下熱力、電力隧道、長安街地下過街通道、深圳地上過街通道等地下工程中推廣應(yīng)用。經(jīng)過多年不斷地總結(jié)、完善，這一方法已在城市地鐵、市政、電力隧道、城市地下過街通道、地下停車場等工程中推廣應(yīng)用，并已形成一套完整的配套技術(shù)。以北京地鐵工程為實(shí)例形成的“隧道與地鐵淺埋暗挖工法”已被建設(shè)部批準(zhǔn)為國家級工法，推廣應(yīng)用到其它城市和鐵道工程中。表1-2列舉了我國部分工程實(shí)例。第十五頁，共138頁。國籍聯(lián)邦德國聯(lián)邦德國法國日本奧地利工程名稱法蘭克福地鐵25號工區(qū)幕尼黑地鐵9號區(qū)段里爾地鐵一號

8、線4工區(qū)北陸高速公路泊隧道維也納地鐵U6-1工區(qū)施工年代1969-71年1975-78年1985年1983-85年1983 -85年地質(zhì)及水文地質(zhì)條件粘土層、石灰?guī)r和含水砂層、無水第三紀(jì)菱鐵礦砂層和泥灰?guī)r、遇水時(shí)其塑性和粘土一致粘土及砂等沖、洪積粘土第三紀(jì)流砂層、粘土層和砂卵石層、地下水位在拱頂附近埋深11-13 m8-26 m約15 m5-15 m8-20 m斷面形式(m)圓形直徑6.68m最大跨度11.5最大高度7.5最大跨度6.8最大高度5.8最大跨度11.4最大高度8.6最大跨度8.5斷面約60m2施工方法全斷面臺(tái)階法施工，使用反鏟挖掘機(jī)雙側(cè)導(dǎo)坑法，使用掘進(jìn)機(jī)及反鏟挖掘機(jī)和地面井點(diǎn)降水

9、上下臺(tái)階分部開挖，兩臺(tái)掘進(jìn)機(jī)，棄渣用泵輸送至洞外超前側(cè)壁導(dǎo)坑及分部開挖法，人工開挖環(huán)形部分反鏟開挖核心土側(cè)壁導(dǎo)坑法，使用掘進(jìn)機(jī)及反鏟挖掘機(jī)，必要時(shí)拱部插板支護(hù)。主要支護(hù)形式錨桿長3-4m，鋼筋網(wǎng)噴厚15-18cm，鋼拱架TH-48，鋼筋砼內(nèi)襯厚15-18cm。錨桿長3.5-5m，噴厚25cm，鋼支撐TH-21或網(wǎng)構(gòu)拱TH-21，鋼筋砼內(nèi)襯厚40cm鋼支撐加背板，鋼筋砼內(nèi)襯厚50cm錨桿長4m，噴厚20cm，鋼支撐H-200，襯砌60cm噴厚20cm，鋼支撐鋼筋砼內(nèi)襯厚40cm長度420 m60 m1240 m770 m70-80 m表1-1 國外部分淺埋地下工程采用新奧法施工實(shí)例第十六頁，共1

10、38頁。工程名稱北京地鐵復(fù)興門折返線國家計(jì)委停車場北京地鐵天安門西站廣州地鐵一號線林和村區(qū)間北京長安街過街通道施工年代1986-87年1992-93年1996-99年1997-99年1994年地質(zhì)及水文地質(zhì)條件第四紀(jì)粉細(xì)砂，無地下水粉細(xì)砂、園礫無地下水第四紀(jì)輕亞粘土、中細(xì)砂、圓礫層、中粗礫砂層，主體結(jié)構(gòu)1.5m在承壓水位下粘土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂土、泥質(zhì)粉砂巖，水位在地面下0.2-1.0m人工填土、砂粘土，無地下水埋深9-11 m2.8 m5.4 m3.5-7.5 m0.8-1.0 m斷面形式最大跨度14.6m，最大高度8.0m最大跨度13.0m，最大高度9.5m三跨兩柱兩層最大跨度22.2

11、m，最大高度13.2m卵形，最大跨度6.5m最大跨度11.5m，最大高度4.0m施工方法正臺(tái)階法施工，側(cè)壁導(dǎo)坑超前法CRD工法洞柱逆作法臺(tái)階法開挖CRD工法主要支護(hù)形式超前小導(dǎo)管鋼筋網(wǎng)6,1010cm噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,混凝土內(nèi)襯50cm超前小導(dǎo)管,鋼筋網(wǎng)1515cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,鋼筋砼內(nèi)襯30-50cm超前小導(dǎo)管,鋼筋網(wǎng)1515cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,混凝土內(nèi)襯30cm超前小導(dǎo)管,鋼筋網(wǎng)1515cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,混凝土內(nèi)襯30cm鋼筋網(wǎng)1515cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,鋼筋砼內(nèi)襯50cm長度350m104.8m226.1m左線263.3m右線279.8m

12、9座,每座約50m表1-2 我國部分采用淺埋暗挖法施工的工程 第十七頁，共138頁。工程名稱軍都山隧道出口黃土段北京地鐵西單車站北京地鐵東單站暗挖段崇文門東單站區(qū)間北京地鐵熊貓環(huán)島站安定路站區(qū)間北京地鐵四號線宣武門站北京地鐵五號線05標(biāo)崇文門車站施工年代198419851990199220032006200320062005.4.18至今（在建）2004至今（在建）20022006地質(zhì)及水文條件細(xì)沙層、黃土，低水位地下水第四紀(jì)粉細(xì)沙層，無地下水粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土，有水粘質(zhì)粉土，粉細(xì)砂，有水第四紀(jì)粉土層、粉質(zhì)粘土層、粉細(xì)砂層、粘土層，有上層滯水粉細(xì)砂層、中粗砂、卵石圓礫，層間潛水，低水位地下水第

13、四紀(jì)粉細(xì)沙層，粘土層，并有部分卵石圓礫層，大部分底板位于承壓水范圍內(nèi)。第十八頁，共138頁。埋深312m621m5.2m59m812m814m1026.6m斷面形式最大跨度12.0m,最大高度11.0 m三跨兩柱,最大跨度26 m,最大高度13.5 m最大跨度23.66m，最大高度9.87m最大跨度14.45米，最大高度10.95m三聯(lián)拱最大跨度19.3m，高度8.3m雙聯(lián)拱最大跨度14.3m，高度7.5m單洞最大跨度6.8m，高度6.5m最大跨度26.4m,最大高度14.95 m三跨兩柱,最大跨度24.2m,最大高度16.024m施工方法正臺(tái)階法眼鏡工法柱洞、中洞、側(cè)洞開挖CRD、眼鏡工法正

14、臺(tái)階法、中洞法、CRD工法暗挖洞樁法（PBA法）洞柱逆做法主要支護(hù)形式超前小導(dǎo)管,鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前管棚，鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前大管棚、超前小導(dǎo)管，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴射混凝土，混凝土內(nèi)襯超前長管棚、超前小導(dǎo)管，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴射混凝土，混凝土內(nèi)襯超前小導(dǎo)管,鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前小導(dǎo)管,鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前小導(dǎo)管,鋼筋網(wǎng)，格柵鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯長度600m260 m63.8m621m三聯(lián)拱405m雙聯(lián)拱232m單洞652m187.9m202.9m第十九頁，共138頁。部分工程的設(shè)計(jì)斷面形式及建成后照片如下圖:北

15、京地鐵五號線5標(biāo)崇文門車站橫斷面示意圖第二十頁，共138頁。北京地鐵四號線7標(biāo)宣武門車站雙層段橫斷面示意圖第二十一頁，共138頁。北京地鐵四號線7標(biāo)宣武門車站站臺(tái)層照片第二十二頁，共138頁。北京地鐵五號線5標(biāo)崇文門車站站廳層建成后照片第二十三頁，共138頁。1.3淺埋暗挖法的原理及適用范圍淺埋暗挖法施工原理 淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理，創(chuàng)建了信息化量測反饋設(shè)計(jì)和施工的新理念；采用先柔后剛復(fù)合式襯砌新型支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。初期支護(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；初期支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工時(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)

16、動(dòng)部分圍巖的自承能力；采用不同的開挖方法及時(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；在施工過程中應(yīng)用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不塌方、少沉降、安全生產(chǎn)與施工。這種設(shè)計(jì)思想的施工要點(diǎn)可概括為“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測、速反饋”。 第二十四頁，共138頁。淺埋暗挖法適用范圍 淺埋暗挖法是適合在軟弱圍巖淺埋地層中修建山嶺隧道洞口段、城區(qū)地下鐵道及其他適于淺埋結(jié)構(gòu)物的施工方法。它主要適用于不宜明挖施工的土質(zhì)或軟弱無膠結(jié)的砂、卵石等第四紀(jì)地層，修建覆跨比大于0.2的淺埋地下洞室。對于高水位的類似地層，采取堵水或降水、排水等措施后也適用。尤其對于結(jié)構(gòu)埋置淺、地面建

17、筑物密集、交通運(yùn)輸繁忙、地下管線密布，且對地面沉陷要求嚴(yán)格的都市城區(qū)，如修建地下鐵道、地下停車場、熱力與電力管線，這項(xiàng)技術(shù)方法更為適用。 淺埋暗挖法與其他方法相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。以城市地鐵為例，淺埋暗挖法與明挖法（蓋挖法）相比，具有拆遷占地少、不擾民、不干擾交通、節(jié)省大量拆遷投資等優(yōu)點(diǎn)；與盾構(gòu)法相比，具有簡單易行，無需多種專用設(shè)備，靈活方便，適用于不同地層、不同跨度、多種斷面，可以提供大量就業(yè)機(jī)會(huì)等優(yōu)點(diǎn)，是適合我國國情的好方法。尤其對于區(qū)間隧道，淺埋暗挖法施工速度完全能滿足總工期要求。當(dāng)然，淺埋暗挖法也存在缺點(diǎn)，如速度較慢，噴射混凝土粉塵較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，機(jī)械化程度不高，以及高水位地層結(jié)構(gòu)防水

18、比較困難等。第二十五頁，共138頁。 2.淺埋暗挖法施工2.1總體施工流程見圖2-1。第二十六頁，共138頁。安全質(zhì)量各種保證制度、管理和檢查辦法，各工序作業(yè)指導(dǎo)書及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括降水、監(jiān)測、建構(gòu)筑物保護(hù)、控制沉降、開挖、二襯、防水、機(jī)械配套等現(xiàn)場實(shí)施及過程控制施工調(diào)查、資料收集編制竣工資料、撰寫技術(shù)總結(jié)分析、研究、辨識(shí)、對策檢查驗(yàn)收、總結(jié)提高包括工程地質(zhì)、水文、環(huán)境資料、邊界條件等制定各種施工方案圖2-1 淺埋暗挖法施工流程示意圖第二十七頁，共138頁。2.2重點(diǎn)控制技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)源的辨識(shí)和預(yù)案1）風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí) 在對工程情況充分掌握的情況下，要組織專業(yè)人士根據(jù)施工調(diào)查所得的資料、信息，對整個(gè)工程施工過

19、程中可能遇到或風(fēng)險(xiǎn)性較大的環(huán)節(jié)進(jìn)行辨識(shí)。并要通過專家評審會(huì)進(jìn)行論證、確認(rèn)，按照風(fēng)險(xiǎn)可能出現(xiàn)的概率，對工程可能增加的困難程度、人員財(cái)產(chǎn)損失及社會(huì)影響大小，對工期的影響程度，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的關(guān)注程度和風(fēng)險(xiǎn)等級按照表2-1、表2-2進(jìn)行劃分。 第二十八頁，共138頁。 因素關(guān)注程度可能出現(xiàn)概率或增加的困難程度人員財(cái)產(chǎn)損失或社會(huì)影響延誤工期5級高大長4級較高較大較長3級中中一般2級低小較短1級較低較小不延誤表2-1 關(guān)注程度劃分表 第二十九頁，共138頁。 因素風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分級可能出現(xiàn)概率或增加的困難程度人員財(cái)產(chǎn)損失或社會(huì)影響延誤工期AAAAA高大長AAAA較高較大較長AAA中中一般AA低小較短A較低較小不延誤表2

20、-2 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)等劃分標(biāo)準(zhǔn)第三十頁，共138頁。 以北京鐵路地下直徑線工程2標(biāo)淺埋暗挖法施工段為例，經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工單位和有關(guān)專家的多輪研究分析，共確定風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)25項(xiàng)，其中三級以上關(guān)注級別的21項(xiàng)，AAA級以上分限等級的19項(xiàng)。 2）預(yù)案 淺埋暗挖法主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)為控制地表沉降、加強(qiáng)對地上地下構(gòu)筑物和管線的保護(hù)，根據(jù)這一實(shí)際情況，一般采取的預(yù)防措施為: 加強(qiáng)監(jiān)測，適當(dāng)增加地表沉降及洞內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)，并在建筑拐角處增設(shè)沉降及傾斜監(jiān)測點(diǎn)，增加隧道洞內(nèi)及洞外的監(jiān)測頻率。 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的超前支護(hù)，嚴(yán)格控制超前小導(dǎo)管，并根據(jù)不同的地層進(jìn)行注漿。嚴(yán)格控制開挖進(jìn)尺，減少地表下沉。嚴(yán)格控制同層、上下層開挖部分的斷面

21、間距。 第三十一頁，共138頁。 開挖隧道后檢查圍巖固結(jié)厚度，如達(dá)不到要求，及時(shí)調(diào)整配合比與注漿壓力，改善注漿工藝，指導(dǎo)后續(xù)施工。 及時(shí)封閉掌子面。開挖完成后及時(shí)噴射素混凝土封閉掌子面，遇到自穩(wěn)性較差的地層要增加鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后再噴射混凝土，防止掌子面土體變形。 加強(qiáng)該段初襯的剛度。視監(jiān)控量測情況，必要時(shí)密排鋼格柵通過。 施工結(jié)構(gòu)二襯時(shí)，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分段、分塊拆除臨時(shí)支護(hù)，以減少拆除臨時(shí)支護(hù)所引起的地表下沉。 及時(shí)施做初支背后及二襯背后回填注漿。第三十二頁，共138頁。施工降水 當(dāng)淺埋地下工程處于富水地層中，地層的滲透性較好，不會(huì)因降水而引起地面過大沉降時(shí)（如砂礫石地層），為保持開挖工作面

22、的干燥或少水狀態(tài)，以便安全快速施工，可采用降低地下水位的方法施工。常用的降水方法包括洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水和地面深孔井點(diǎn)降水等。 1）洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水 洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水是將一系列井點(diǎn)管埋設(shè)于在洞內(nèi)開挖底面以下的地層中，并將這些井點(diǎn)都連接到抽水總管，用真空泵（射流泵）和水泵將地下水抽出，降低地下水位，使開挖工作面保持干燥或少水狀態(tài)，以改善施工條件，加快施工速度。 第三十三頁，共138頁。 洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水主要適用于滲透系數(shù)為0.180m/d的礫沙、粗沙、中沙和細(xì)沙層等地層，其降低地下水位的深度受諸多條件的限制，尤其受設(shè)備條件的限制，一般單層井點(diǎn)系統(tǒng)能降低地下水位36m。 當(dāng)大斷面開挖、地下水位在隧道中

23、偏下位置時(shí)，或地下水雖在拱頂以上，但施工中已通過豎井將水位降到底部時(shí)，洞內(nèi)降水井點(diǎn)多布置在下半斷面墻腳處。井點(diǎn)布置形式見圖2-2。第三十四頁，共138頁。圖2-2 洞內(nèi)輕型井點(diǎn)布置示意圖第三十五頁，共138頁。 2)地面深孔井點(diǎn)降水和地下水回灌 a.地面深孔井點(diǎn)降水 當(dāng)?shù)叵鹿こ搪裆钶^淺、地面施工場地容許時(shí)，為了減少洞內(nèi)井點(diǎn)降水對施工的干擾，也可采用地面深孔井點(diǎn)降水的方法，即事先在工程兩側(cè)地面鉆兩排或多排井孔進(jìn)行深孔井點(diǎn)降水，其施工方法與洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水相似。 地面深孔井點(diǎn)降水具有下列優(yōu)點(diǎn)： (1)降水工作在地面進(jìn)行，與洞內(nèi)各項(xiàng)作業(yè)互不干擾； (2)能在較大范圍內(nèi)大幅度降低地下水位。 深井降水一

24、般適用于以下地層： (1)含水層厚度小于15m，但其中黏土夾層不超過兩層； (2)地層滲透系數(shù)在10200m/d之間； (3)地層中顆粒小于0.05mm的砂含量不超過3（按體積計(jì)）。 第三十六頁，共138頁。 深井降水鉆孔深度（井深）一般應(yīng)低于隧道底面5m，井點(diǎn)間距根據(jù)地層情況，在2535m之間選擇。 深井降水采用重力排水方式，降水速度較慢，因此對于有工期限制的工程須提前進(jìn)行。深井降水的主要機(jī)械設(shè)備包括鉆機(jī)、深井水泵、井管和網(wǎng)管。 b.地下水回灌 城市地區(qū)降低地下水位施工時(shí)，為了防止由于降水而導(dǎo)致地面沉降，施工中應(yīng)采取回灌措施?；毓啻胧┐蠖鄳?yīng)用于淤泥質(zhì)、滲透系數(shù)不大、失水固結(jié)較慢的地層，回灌量

25、一般是抽水量的1/51/3。 第三十七頁，共138頁。3）洞內(nèi)水平井點(diǎn)降水法 對滲透性較差的黏砂層等地層，在條件容許時(shí)，也可考慮采用洞內(nèi)水平井點(diǎn)降水法。斜設(shè)井點(diǎn)采用水平鉆機(jī)成孔，井點(diǎn)管選用Dg48鋼管加工，總長度為1216m，其中濾管長度為48m。井點(diǎn)布設(shè)在隧道兩側(cè)邊墻底部，縱向水平距離為814m，斜設(shè)角度為4.524，其相對位置見圖2-3。第三十八頁，共138頁。圖2-3 洞內(nèi)水平井點(diǎn)降水示意圖第三十九頁，共138頁。開挖一、淺埋暗挖法施工原則(1) 根據(jù)地層情況、地面建筑物特點(diǎn)及機(jī)械配備情況，選擇對地層擾動(dòng)小、經(jīng)濟(jì)、快速的開挖方法。若斷面大或地層較差，可采用經(jīng)濟(jì)合理的輔助工法和相應(yīng)的分部正

26、臺(tái)階開挖法；若斷面小或地層較好，可用全斷面開挖法。(2) 應(yīng)重視輔助工法的選擇，當(dāng)?shù)貙虞^差、開挖面不能自穩(wěn)時(shí)，采取輔助施工措施后，仍應(yīng)優(yōu)先采用大斷面開挖法。(3) 應(yīng)選擇能適應(yīng)不同地層和不同斷面的開挖、通風(fēng)、噴錨、裝運(yùn)、防水、二襯作業(yè)的配套機(jī)具，為快速施工創(chuàng)造條件，設(shè)備投入量一般不少于工程造價(jià)的10%。(4) 施工過程的監(jiān)控量測與反饋非常重要，必須作為重要的工序。 (5) 工序安排要突出及時(shí)性，地層差時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行十八字方針。 第四十頁，共138頁。(6) 提高職工素質(zhì)，組織綜合工班進(jìn)行作業(yè)，以提高質(zhì)量和速度。 (7) 應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)，洞內(nèi)外都要處理好施工、人員、環(huán)境三者的關(guān)系。 (8) 應(yīng)采用網(wǎng)

27、絡(luò)技術(shù)進(jìn)行工序時(shí)間調(diào)整，進(jìn)行進(jìn)度、安全、機(jī)械、監(jiān)測、質(zhì)量、材料、環(huán)境管理。二、淺埋暗挖施工方法的比較淺埋暗挖施工方法的比較見表2-3，工程實(shí)例見圖2-4。 第四十一頁，共138頁。表2-3 淺埋暗挖施工方法的比較第四十二頁，共138頁。臺(tái)階法上半斷面開挖 圖2-4 臺(tái)階法、CRD法施工實(shí)例第四十三頁，共138頁。 下半斷面開挖第四十四頁，共138頁。CRD法全斷面結(jié)構(gòu)1 第四十五頁，共138頁。CRD法全斷面結(jié)構(gòu)2第四十六頁，共138頁。小導(dǎo)管注漿設(shè)計(jì) 定義小導(dǎo)管是沿隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜一定角度，或者沿隧道橫向在拱腳附近向下方傾斜一定角度密排注漿花管，見圖2-5。

28、注漿花管的外露端通常支于開挖面后方的格柵鋼架上，共同組成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)。注漿小導(dǎo)管既能加固洞壁一定范圍內(nèi)的圍巖，又能支托圍巖，其支護(hù)剛度和預(yù)支護(hù)效果均大于超前錨桿，適用于較干燥的砂土層、砂卵(礫)石層、斷層破碎帶、軟弱圍巖淺埋段等地段的隧道施工. 第四十七頁，共138頁。圖2-5 小導(dǎo)管布置形式（拱部）第四十八頁，共138頁。 經(jīng)驗(yàn)參數(shù)a、小導(dǎo)管直徑：小導(dǎo)管一般用42或32水煤氣鋼管加工制成，長度1.53.5m。b、小導(dǎo)管構(gòu)造：小導(dǎo)管前部應(yīng)鉆注漿孔，孔徑為68mm，孔間距1020cm，呈梅花形布置。前端加工成錐形，尾部長度不小于30cm，作為不鉆注漿孔的預(yù)留止?jié){段。c、小導(dǎo)管注漿參數(shù)：通常壓注改性

29、水玻璃漿液。當(dāng)圍巖破碎，巖體止?jié){效果不好時(shí)，亦可采用水泥-水玻璃雙液注漿，將漿液凝結(jié)時(shí)間控制在數(shù)分鐘之內(nèi)。注漿壓力為0.51.0MPa，必要時(shí)在孔口設(shè)止?jié){塞。漿液擴(kuò)散半徑R和單根導(dǎo)管注漿量Q計(jì)算可按照相關(guān)規(guī)范結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況確定。 第四十九頁，共138頁。管棚設(shè)計(jì) 特點(diǎn) 管棚是將鋼花管(導(dǎo)管)安插在已鉆好的孔中，沿隧道開挖輪廓外排列形成鋼管棚，管內(nèi)注漿，有時(shí)可加鋼筋籠，并與強(qiáng)有力的型鋼鋼架組合成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)，以支承和加固自穩(wěn)能力極低的圍巖，對防止軟弱圍巖的下沉、松馳和坍塌等有顯著的效果。其特點(diǎn)是支護(hù)能力強(qiáng)大，適用于含水的砂土質(zhì)地層或破碎帶，以及淺埋隧道或地面有重要建筑物地段。但施工技術(shù)復(fù)雜，造價(jià)

30、較高。 管棚布置形狀 管棚的形狀如圖2-6所示，隨隧道開挖面形狀和管棚的布置方式而異。 第五十頁，共138頁。 管棚的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)a、管棚為熱軋無縫鋼管，外徑80180mm，長度為1045m，分段安裝，分段長46m，兩段之間用“V”型對焊或絲扣連接。b、管棚上須鉆注漿孔，孔徑為1016mm，孔間距為1520cm，呈梅花型布置。管尾部留有不鉆孔的止?jié){段。管棚注漿有兩種形式，一種是通過管上的注漿孔向地層內(nèi)注漿，既加固地層又充填管棚。另一種是向管內(nèi)灌注水泥砂漿或混凝土，砂漿或混凝土的標(biāo)號為C20C30。 第五十一頁，共138頁。圖2-6 管棚的布置形狀第五十二頁，共138頁。c、導(dǎo)管中可增設(shè)鋼筋籠，以提

31、高導(dǎo)管的抗彎能力。鋼筋籠形式如圖2-7所示，由四根主筋和固定環(huán)組成。主筋直徑為1620mm，固定環(huán)用短管節(jié)或鋼筋環(huán)焊接而成。d、與管棚配合使用的鋼架，可采用鋼軌、H型鋼及鋼管等加工制成。 第五十三頁，共138頁。圖2-7 導(dǎo)管構(gòu)造（單位：mm）第五十四頁，共138頁。 管棚設(shè)置間距應(yīng)根據(jù)地層性質(zhì)(裂隙、地下水等)、地層壓力、導(dǎo)管設(shè)置部位(隧道的頂部、側(cè)邊、底部)、鉆孔機(jī)具性能及隧道開挖方法等條件確定，一般為3050cm，或按2.02.5d估算(d為管外徑)。縱向兩組管棚間應(yīng)有不小于1.5m的水平搭接長度。回填注漿初期支護(hù)背后進(jìn)行回填注漿是一道非常重要的工序，其對填充初支背后的空洞、控制拱頂和地

32、表沉降起著至關(guān)重要的作用，一般在落后掌子面5m左右進(jìn)行背后回填注漿，如圖2-8所示。第五十五頁，共138頁。圖2-8 初支背后回填注漿施工第五十六頁，共138頁。圖2-8 初支背后回填注漿施工第五十七頁，共138頁。特殊地段施工方法 大斷面施工北京地鐵五號線06標(biāo)段崇文門站東單站區(qū)間左線從里程K7+452.871進(jìn)入H型大跨段，開挖斷面尺寸由原區(qū)間隧道5.86.3m（寬高）突變?yōu)槎删€斷面的14.44510.955m（寬高），寬度擴(kuò)大8.645m，高度變化4.655m。為解決區(qū)間隧道由區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)斷面突變至H大斷面的施工難度，采用標(biāo)準(zhǔn)斷面隧道先提前預(yù)抬高，施工至K7+449.621里程（提前3.25

33、m），然后施做縱、橫小導(dǎo)洞，變大跨為小跨，在橫導(dǎo)洞內(nèi)套做H大斷面初支，然后按雙側(cè)壁施工步序在橫導(dǎo)洞內(nèi)施做H大斷面下部，在橫導(dǎo)洞內(nèi)形成H大斷面初支。施工步驟詳見圖2-9，實(shí)景照片見圖2-10。在采取上述施工方案后，在具體施工中尚采取了如下輔助措施：a、采用TSS型注漿管與小導(dǎo)管相結(jié)合進(jìn)行圍巖加固處理b、洞內(nèi)跟蹤注漿c、結(jié)構(gòu)內(nèi)注漿加固d、超前預(yù)警、預(yù)探e、液壓千斤頂護(hù)頂?shù)谖迨隧?，?38頁。第五十九頁，共138頁。第六十頁，共138頁。雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工第六十一頁，共138頁。圖2-10 大斷面成型后實(shí)景圖第六十二頁，共138頁。 隧道交叉口施工北京鐵路地下直徑線工程2標(biāo)5#豎井位于正線之外，通過

34、橫通道與正線連接，原來的設(shè)計(jì)方案是橫通道與正線垂直相交，這樣有利于橫通道進(jìn)正洞的施工；但考慮到5#豎井將來要作為盾構(gòu)施工的輔助井進(jìn)行管片的運(yùn)輸，管片運(yùn)輸拖車要求橫通道與正洞交叉口處必須是一個(gè)斜線才能通過。經(jīng)過多次專家討論會(huì)后，最終形成如下方案：橫通道先以正交方式進(jìn)入正洞，待橫通道襯砌施工完成后，進(jìn)行正洞的開挖，然后進(jìn)行正洞的二次襯砌，最后處理橫通道與正洞間的小三角，最終形成橫通道與正洞的斜交形式。具體施工方案如圖2-11所示。 第六十三頁，共138頁。圖2-11 交叉口處理第六十四頁，共138頁。二襯1）二襯時(shí)機(jī)選擇二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后方可施作，并應(yīng)具備下述條件： 隧道周邊

35、變形速率明顯趨于減緩。 水平收斂速度小于0.2mm/d，拱部下沉收斂速度小于0.15mm/d。 施作二次襯砌前，累計(jì)位移值達(dá)到總位移值的8090%。 初期支護(hù)表面裂縫不再繼續(xù)發(fā)展。 當(dāng)采取一定措施后，仍難以符合上列條件時(shí)，可提前施作二次襯砌，這時(shí)，二次襯砌應(yīng)加強(qiáng)。2）臨時(shí)支撐拆除 臨時(shí)支撐拆除時(shí)應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。 根據(jù)施工步驟分段、分部拆除臨時(shí)支撐。 臨時(shí)支撐拆除過程中加強(qiáng)監(jiān)控量測，及時(shí)分析沉降數(shù)據(jù)，反饋信息，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)臨時(shí)支撐拆除的分段長度等。 第六十五頁，共138頁。初支分段破除 第六十六頁，共138頁。 初支分段拆除第六十七頁，共138頁。3）模板及支撐體系 隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面二襯施工

36、時(shí)可采用模板臺(tái)車進(jìn)行襯砌作業(yè)。臺(tái)車根據(jù)隧道斷面尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)、預(yù)制，見圖2-12示意。第六十八頁，共138頁。圖2-12 隧道二次襯砌模板臺(tái)車示意圖第六十九頁，共138頁。 車站以及隧道變化斷面通常采用腳手架配合模板襯砌。圖2-13為北京地鐵宣武門站扣拱二襯支模圖。第七十頁，共138頁。圖2-13 車站扣拱二襯模板體系圖第七十一頁，共138頁。 支撐體系多采用碗扣式腳手架滿堂紅搭設(shè)?？筛鶕?jù)實(shí)際施工需要預(yù)留施工通道。圖2-14所示為風(fēng)道二襯模板支撐體系實(shí)例。第七十二頁，共138頁。圖2-14 風(fēng)道二襯模板支撐體系圖第七十三頁，共138頁。支撐體系也可針對實(shí)際情況預(yù)制模板臺(tái)車或臺(tái)架，以提高模板整體剛

37、度，減少裝拆腳手架用工。圖2-15所示為車站邊墻二襯模板臺(tái)車實(shí)例 第七十四頁，共138頁。圖2-15車站邊墻襯砌臺(tái)車實(shí)景 第七十五頁，共138頁。4）混凝土澆注、振搗及密實(shí)性保證城市工程混凝土澆注一般采用商品混凝土、泵送入模。振搗采用插入式振搗棒結(jié)合附著式振搗器進(jìn)行?；炷凉嘧⒌拿軐?shí)性是結(jié)構(gòu)自防水的決定性因素。一般由混凝土澆注方式、混凝土本身性質(zhì)、振搗和效果以及二襯背后回填注漿決定。5）鋼筋工程綜合考慮鋼筋施工對防水層的危害，同時(shí)根據(jù)洞內(nèi)的作業(yè)環(huán)境和施工要求，鋼筋連接主要采用機(jī)械連接（主筋）和綁扎（分布筋）相結(jié)合的方法。第七十六頁，共138頁。監(jiān)控量測1）目的 預(yù)測、預(yù)報(bào)施工安全和隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

38、性。 控制地表建筑物和地下管線的沉降變形。 調(diào)整開挖及支護(hù)參數(shù)、修改施工設(shè)計(jì)。 為科研提供原始技術(shù)數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)科研技術(shù)成果。 優(yōu)化設(shè)計(jì)與施工，為后續(xù)工程提供技術(shù)依據(jù)。2）項(xiàng)目及方法見表2-4。第七十七頁，共138頁。序號監(jiān)測項(xiàng)目監(jiān)測儀器監(jiān)測頻率監(jiān)測目的1地表沉降WILD-N3精密水準(zhǔn)儀，銦鋼尺初期：12次/天，后期：12次/3天掌握隧道及基坑開挖對地表及周邊環(huán)境的影響程度和范圍2建筑物沉降與傾斜3地下管線沉降4拱頂沉降蘇光DSZ-1水準(zhǔn)儀，鋼掛尺初期：12次/天，后期：12次/3天了解隧道施工過程中支護(hù)結(jié)構(gòu)變位情況及規(guī)律5結(jié)構(gòu)收斂坑道收斂計(jì)6圍巖壓力壓力盒，頻率接收儀初期：1次/3天，后期：1次

39、/7天了解隧道施工過程中圍巖壓力、接觸應(yīng)力及結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力大小及分布情況7初支與二襯間壓力8初支鋼筋內(nèi)力鋼筋計(jì)，應(yīng)變計(jì)、頻率接收儀9二襯鋼筋內(nèi)力10混凝土應(yīng)變11土體水平位移測斜管，SINCO測斜儀初期：1次/3天，后期：1次/7天掌握基坑施工時(shí)圍護(hù)樁外兩側(cè)土體移動(dòng)情況及規(guī)律。12地下水位電測水位計(jì)初期：1次/天穩(wěn)定后：1次/2天掌握基坑及暗挖隧道需降水段地下水位情況13支撐、鋼管軸力軸力計(jì)、頻率接收儀1次/2天掌握鋼支撐受力情況表2-4 監(jiān)測項(xiàng)目匯總表注：可根據(jù)施工條件和沉降情況增加或減少觀測次數(shù)，隨時(shí)將監(jiān)測信息報(bào)告給施工技術(shù)人員。第七十八頁，共138頁。3）測點(diǎn)布置監(jiān)控量測系統(tǒng)首先建立水平位

40、移和垂直位移監(jiān)測控制網(wǎng)。水平位移監(jiān)測網(wǎng)利用地面平面控制點(diǎn)做主控點(diǎn)，與監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)組成平面監(jiān)控網(wǎng)，其形式依據(jù)結(jié)構(gòu)布設(shè)成軸線形；其垂直位移監(jiān)控網(wǎng)利用工程所在地的精密高程控制網(wǎng)做為一級控制點(diǎn)，與地表沉降等觀測點(diǎn)組成地表高程位移監(jiān)控網(wǎng)，同時(shí)將主控點(diǎn)高程通過豎井引測至地下，并在豎井壁上埋設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)（并定期復(fù)測），與結(jié)構(gòu)監(jiān)測點(diǎn)組成地下高程控制網(wǎng)。主控點(diǎn)埋設(shè)堅(jiān)固、穩(wěn)定，監(jiān)控點(diǎn)可埋設(shè)在原狀土層中，并加設(shè)保護(hù)裝置。按測點(diǎn)位置大致可分為三類：地表監(jiān)測網(wǎng)；地中監(jiān)測網(wǎng)；洞內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)。、地表監(jiān)測網(wǎng)： 地表下沉、管線位移、建筑物沉降及傾斜 地下水水位監(jiān)測第七十九頁，共138頁。、地中監(jiān)測網(wǎng)： 地中垂直位移監(jiān)測 地中水平位移監(jiān)測

41、、洞內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)： 拱頂下沉監(jiān)測 凈空水平收斂監(jiān)測 圍巖壓力監(jiān)測 鋼拱架應(yīng)力監(jiān)測4）分析及反饋建立鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則(TBJ108-92)的級監(jiān)管理，見表2-5。第八十頁，共138頁。管理等級管理位移施工狀態(tài)U0Un/3可正常施工Un/3U0Un2/3應(yīng)注意，并加強(qiáng)監(jiān)測U0Un2/3應(yīng)采取加強(qiáng)支護(hù)等措施表2-5 監(jiān)測管理表 注：表中： U0實(shí)測位移值，Un 允許位移值第八十一頁，共138頁。監(jiān)測反饋程序見圖2-16。監(jiān)控量測資料均用計(jì)算機(jī)配專業(yè)技術(shù)軟件進(jìn)行自動(dòng)化初步分析、處理。根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)分析、繪制各種表格及曲線圖，當(dāng)曲線趨于平衡時(shí)推算出最終值，并提示結(jié)構(gòu)物的安全性。 第八十二頁，共138

42、頁。監(jiān) 測 結(jié) 果位移是否超級管理位移是否超級管理位移是否超級管理繼續(xù)施工綜合判斷暫停施工采 取 特 殊 措 施是不安全否否否是是安全圖2-16 監(jiān)測反饋管理程序圖第八十三頁，共138頁。地面及地下建（構(gòu)）筑物保護(hù)1）下穿高樓導(dǎo)洞隔離樁墻防護(hù)臨近箱基高樓沉降綜合技術(shù)作為一種臨近高層建筑防護(hù)施工的新施工方法，在北京城市鐵路東直門暗挖區(qū)間施工中得到了成功的應(yīng)用。區(qū)間隧道在里程K39+505K39+585之間從兩棟“Y”型高居民樓之間的地下穿過，兩座高層樓房地面以上22層，高約66m，地下3層，樓房基礎(chǔ)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型基礎(chǔ)。經(jīng)勘察，暗挖隧道外輪廓線距兩座樓房基礎(chǔ)的最小水平距離分別為1.6m和1.

43、8m，隧道仰拱底在Y型樓底下4.75m，該樓建于20世紀(jì)80年代初，為剪力墻結(jié)構(gòu)。實(shí)景照片見圖2-16。第八十四頁，共138頁。圖2-16 區(qū)間隧道下穿兩棟“Y”型高居民樓實(shí)景第八十五頁，共138頁。經(jīng)多次專家評審確定最終方案：首先在高層居民樓南側(cè)已建成的1#豎井內(nèi)開挖兩個(gè)小導(dǎo)洞，在樓房之間隧道上方通過。導(dǎo)洞開挖完成后，在兩個(gè)導(dǎo)洞內(nèi)施作鉆孔灌注樁，錨入隧道底板深6m，導(dǎo)洞與隔離樁連成整體高出隧道4.2m，形成樁墻、帽梁將樓房基礎(chǔ)與隧洞隔離。具體如圖2-17所示 第八十六頁，共138頁。剖面示意圖圖2-17 過樓房施工方案第八十七頁，共138頁。平面示意圖 圖2-17 過樓房施工方案第八十八頁，

44、共138頁。其次，在洞內(nèi)施工時(shí)為防止暗挖區(qū)間施工過程出現(xiàn)意外情況，對隧道支護(hù)參數(shù)進(jìn)行修正，改進(jìn)隧道施工工藝，具體如下： 增設(shè)臨時(shí)仰拱及時(shí)封閉步步成環(huán) 仰拱基底換填碎石和注漿 加密拱部超前管棚、增設(shè)邊墻超前管棚及鎖腳錨桿 加強(qiáng)超前注漿和背后回填注漿 及時(shí)進(jìn)行初噴、灌噴，確保初支密實(shí)第八十九頁，共138頁。 控制臺(tái)階，左右對稱施工，避免偏壓 底部格柵分段安設(shè)，減少開挖面暴露時(shí)間 嚴(yán)格控制臨時(shí)支撐拆除范圍2）下穿地鐵既有線地鐵五號線崇文門站位于崇文門路口下,采用“暗挖法”施工。車站與既有地鐵二號線崇文門站東端喇叭口式過渡段區(qū)間立交，并從其下方穿過，見圖2-18。車站施工的難點(diǎn)主要集中在新建車站近距離

45、（凈距1.98m）下穿既有地鐵環(huán)線結(jié)構(gòu)。 第九十頁，共138頁。圖2-18 五號線崇文門車站下穿既有線剖面圖第九十一頁，共138頁。根據(jù)過既有線的力學(xué)分析得出的施工過程中的沉降規(guī)律，結(jié)合淺埋暗挖法的“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測”十八字方針，針對引起地層沉降變形的因素，制定了施工方案，包括：降水；超前管幕；全斷面注漿；開挖、初支、二襯；回填注漿；跟蹤注漿六部分。下面重點(diǎn)介紹超前管幕施工。 采用600咬合管幕，鋼管管徑600mm，壁厚16mm，長度為36m。管幕布置在既有環(huán)線區(qū)間隧道和車站拱頂之間，距離車站初支30cm，沿車站隧道單層斷面拱部布設(shè)一環(huán)，鋼管之間采用不等邊角鋼（1

46、00*63*10mm）和工10相互咬合（雙扣為角鋼，單扣為工鋼），環(huán)向間距為725mm。在大管棚的施工過程中，考慮到開挖時(shí)管棚在一定的階段是作為荷載存在的，同時(shí)管棚具有足夠的剛度，所以在初支施工過程中暫時(shí)不進(jìn)行管棚鋼管的填充工作，在鋼管支座施工完成后，鋼管內(nèi)再填充無收縮水泥砂漿，用來提高鋼管剛度和防止管棚鋼管腐蝕后造成地層空洞影響地鐵結(jié)構(gòu)安全。第九十二頁，共138頁。超前600管幕采用水平液壓鉆孔頂管機(jī)施工，施工時(shí)水平螺旋鉆超前成孔，600鋼管同步頂進(jìn)（成孔孔徑小于鋼管外徑20mm），超前成孔鉆頭（580）和鋼管之間距離保持在+5cm、-10cm之間，600鋼管前端收縮至580。該施工工藝能夠

47、有效的控制地層沉降，其主施工設(shè)備為液壓系統(tǒng)，施工中振動(dòng)和噪音較小。施工原理見圖2-19，施工照片見圖2-20。第九十三頁，共138頁。圖2-19 施工原理示意圖第九十四頁，共138頁。圖2-20 現(xiàn)場實(shí)際施工照片第九十五頁，共138頁。圖2-20 現(xiàn)場實(shí)際施工照片第九十六頁，共138頁。3）下穿蓋板河北京地鐵四號線07標(biāo)施工范圍內(nèi)，蓋板河由西向東依次上穿西南風(fēng)道、車站主體、東南出入口。蓋板河與西南風(fēng)道呈平行狀態(tài)，與車站主體和東南出入口基本呈垂直正交狀態(tài)，蓋板距離結(jié)構(gòu)拱頂1.77m，結(jié)構(gòu)外尺寸3.993.28m（寬高），蓋板河的側(cè)墻及底板為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，蓋板為預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。斷面關(guān)系及處理方案

48、見圖2-21。第九十七頁，共138頁。圖2-21 下穿蓋板河處理方案第九十八頁，共138頁。為避免本站施工過程中上層土體塌陷造成災(zāi)難性的安全事故，采取的方案為：在影響蓋板河的100m范圍內(nèi)，河內(nèi)鋪設(shè)LDPE塑料防水板+過水帆布+圍堰PVC導(dǎo)流管。洞內(nèi)采用30m長108mm大管棚與32m小導(dǎo)管聯(lián)合超前加固地層進(jìn)行施工。4）下穿橋梁南水北調(diào)中線應(yīng)急供水工程（北京段）西四環(huán)暗涵工程三標(biāo)段穿過沙窩橋、307醫(yī)院通道橋和五棵松橋，根據(jù)橋梁資料顯示，橋基與暗涵水平凈距最小為1.85m，橋基處于開挖破裂面以內(nèi)，暗涵施工對橋梁基礎(chǔ)有較大影響。具體如下圖所示。第九十九頁，共138頁。暗涵與沙窩北橋、五棵松橋橫斷

49、面圖 第一百頁，共138頁。 暗涵與307醫(yī)院通道橋橫斷面圖第一百零一頁，共138頁。采用先預(yù)加固，施工通過時(shí)根據(jù)沉降對橋梁再加固的方法。施工過程對橋梁加強(qiáng)監(jiān)測，對橋梁采取以洞內(nèi)加固為主，地表為輔的措施；并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采用其他加固方案。具體措施包括下面幾個(gè)方面： 全斷面注漿超前地層加固，見下圖。 第一百零二頁，共138頁。沙窩北橋及五棵松橋注漿加固示意圖 第一百零三頁，共138頁。 307醫(yī)院通道橋注漿加固示意圖第一百零四頁，共138頁。 徑向注漿補(bǔ)償加固由洞內(nèi)沿暗涵結(jié)構(gòu)輪廓向外徑向注漿，加固區(qū)域?yàn)檩喞€外2.53.0m，加固范圍為全部過橋段范圍內(nèi)。注漿管長度為2.25m，環(huán)向間距1m，縱向間

50、距1m，漿液選擇水泥水玻璃雙液漿。 及時(shí)進(jìn)行初支背后回填灌漿通過灌漿充填支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖之間可能存在的空隙。將洞側(cè)面初支回填灌漿管間距加密至1.0m，在開挖過程中，及時(shí)通過回填灌漿進(jìn)一步加固橋基礎(chǔ)圍巖。 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)拱架間距縮短至0.33m一榀，拱架主筋在過橋樁前后5m段改為25，縮小縱向筋的環(huán)向間距由原來700變?yōu)?50，來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)本身的承載能力。 第一百零五頁，共138頁。應(yīng)急儲(chǔ)備施工過程中加強(qiáng)對橋梁變位的監(jiān)控量測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)選擇“早封閉”在掌子面架設(shè)臨時(shí)鋼支撐，并鋪設(shè)連接筋、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土；可在橋梁支座處設(shè)千斤頂，主動(dòng)調(diào)整橋梁沉降，保證橋梁及路面變形在要求控制范圍內(nèi)。 施工過程

51、中加強(qiáng)對橋梁變位的監(jiān)控量測，并將每次的量測結(jié)果及時(shí)反饋給技術(shù)部門，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)反映，研究對策。 在開挖中采取跟蹤灌漿等輔助措施控制暗涵拱部的下沉量，建立以“防坍、防沉”為核心的技術(shù)指導(dǎo)原則及施工優(yōu)化組合。第一百零六頁，共138頁。5）地下管線的保護(hù)對于城市淺埋暗挖隧道施工，由于城市地下管線眾多，特別是污水管、雨水管、自來水管、煤氣管道等，隧道施工過程中必定帶來隧道周邊地層結(jié)構(gòu)變形較大，地層內(nèi)管線因地層結(jié)構(gòu)變形沉降過大而破裂，將直接威脅到現(xiàn)場施工人員和周圍居民的人身及財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也直接影響到隧道結(jié)構(gòu)施工的安全。為確保施工過程中和結(jié)構(gòu)施工過程中的安全必須采取切實(shí)可行的技術(shù)處理措施。第一百零

52、七頁，共138頁。 在隧道施工之前必須將隧道結(jié)構(gòu)施工范圍內(nèi)的管線調(diào)查清楚調(diào)查數(shù)據(jù)的來源：設(shè)計(jì)勘測資料、現(xiàn)場實(shí)際考察、隧道施工中的超前地質(zhì)探測。調(diào)查清楚后繪制管線與隧道結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，對于侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)或結(jié)構(gòu)施工對其破壞較大的管線建議有關(guān)單位進(jìn)行改移、對與不需要改移的管線制定相應(yīng)的管線保護(hù)措施。 主要管線保護(hù)措施 初期支護(hù)開挖過程中密排超前小導(dǎo)管注漿，小導(dǎo)管不僅僅只是注漿加固地層的作用，同時(shí)也起管幕作用。 在城市地下隧道施工過程中若土層為富水層，土體極易產(chǎn)生較為嚴(yán)重的片狀和塊狀剝落坍塌和流砂現(xiàn)象。為防止流砂作用下土體流失，造成地質(zhì)松散，最終造成管線破壞現(xiàn)象。因此，對于富水層施工隧道，必要時(shí)應(yīng)先降水施工，

53、當(dāng)降水效果明顯后，在確保施工安全的情況下進(jìn)行隧道開挖施工，同時(shí)對于富水層地帶隧道施工應(yīng)采用減小分層開挖高度的措施。 第一百零八頁，共138頁。 適當(dāng)增加鎖腳錨管，為防止流砂作用下土體流失，鎖腳錨管注水泥漿，注漿緊跟掌子面，確保鎖腳錨管起到防沉降的作用。 加強(qiáng)洞內(nèi)和地表的監(jiān)控量測工作，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)反饋， 采取相應(yīng)措施確保施工安全。 根據(jù)施工監(jiān)測情況如發(fā)現(xiàn)地表沉降較大，為保證行車安全和擴(kuò)散地面車輛動(dòng)載沖擊對掌子面土體的影響，在沉降地面覆蓋厚鋼板。 預(yù)埋地層補(bǔ)償注漿管，注漿管參數(shù)為32mm、管長L2.0m、間距0.8*0.8m,梅花型布置，注1:1純水泥凈漿及時(shí)補(bǔ)償?shù)貙佑捎陂_挖引起的松動(dòng)變形損失，阻

54、止地層沉降對地面、地下構(gòu)筑物的損壞。 嚴(yán)格按照“管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測”十八字方針指導(dǎo)施工。第一百零九頁，共138頁。地表沉降控制1）地面沉降一般規(guī)律根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，對于均質(zhì)的土質(zhì)地層，隧道開挖的橫向地表沉降曲線可以認(rèn)為是一條正態(tài)分布曲線。從沉降歷時(shí)曲線來看，地面變形主要包括五個(gè)階段： 先行沉降。先行沉降是指從隧道開挖面與測點(diǎn)還有相當(dāng)距離時(shí)開始，直到開挖面到達(dá)測點(diǎn)之前所產(chǎn)生的沉降，它是掘進(jìn)中因地下水位降低而產(chǎn)生的。因此，這種沉降可以說是由于地基有效上覆土層增加而產(chǎn)生的壓縮和固結(jié)沉降。第一百一十頁，共138頁。 開挖面之前的沉降和隆起。這種沉降和隆起是指從開挖面于測點(diǎn)很

55、近時(shí)開始，直到開挖面到測點(diǎn)的正下方之前所產(chǎn)生的沉降和隆起現(xiàn)象，它大多是由于開挖面崩塌所引起的開挖面土壓力失衡所致。這是一種由于土體應(yīng)力的釋放或地層向開挖面傾斜而產(chǎn)生的地基塑性變形。 開挖面之后的沉降。從開挖面到測點(diǎn)的下方開始直到開挖面通過測點(diǎn)為止所產(chǎn)生的沉降，它主要是由于土從三維擾動(dòng)變?yōu)槎S擾動(dòng)所致。 噴錨支護(hù)后補(bǔ)的空隙沉降。這種沉降是指開挖面通過測點(diǎn)的正下方之后，在噴錨網(wǎng)施作過程中，由于噴射混凝土的自重而使鋼筋網(wǎng)下垂并出現(xiàn)空隙所產(chǎn)生的沉降，它是該土體應(yīng)力被釋放所引起的彈塑性變形。 后續(xù)沉降。后續(xù)沉降是指固結(jié)和蠕變殘余變形沉降，它是地層被擾動(dòng)后進(jìn)行的應(yīng)力調(diào)整所致，這種沉降是緩慢發(fā)生的，沉降速度

56、也不相同，影響因素相當(dāng)復(fù)雜，除了與地層條件密切相關(guān)外，還與掘進(jìn)速度、注漿時(shí)間、壓力、注漿量以及開挖時(shí)是否及時(shí)支護(hù)以平衡土壓力等有關(guān)。第一百一十一頁，共138頁。2）沉降原因分析及控制措施地表沉降原因主要有三方面的因素：一是結(jié)構(gòu)與其上地層整體下沉；二是結(jié)構(gòu)上部土層經(jīng)開挖失水?dāng)_動(dòng)或降水施工后二次固結(jié)引起；三是初支拱頂背后空洞引起的上部土體下沉及二襯背后空洞或臨時(shí)支撐拆除不合理引起的初支及上部土體變形。針對上述三個(gè)因素，現(xiàn)場施工應(yīng)采取以下措施加強(qiáng)對地表沉降的控制：關(guān)于結(jié)構(gòu)與土層整體下沉的問題，設(shè)計(jì)單位在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對基底承載能力進(jìn)行充分考慮。施工的關(guān)鍵是在施工過程中控制好上臺(tái)階初支的臨時(shí)仰拱及

57、時(shí)成環(huán)，以及縮短上下臺(tái)階的距離，使整個(gè)初支拱架盡早封閉成環(huán)。 第一百一十二頁，共138頁。關(guān)于拱頂土層失水?dāng)_動(dòng)或降水施工后二次固結(jié)問題，此因素影響大小主要和地層性質(zhì)及含水情況有關(guān)，對于地下工程主要手段是盡量減少對上層土的擾動(dòng)，力求使本因素對整個(gè)地表的沉降影響降到最小。降水施工中采用回灌-降水法 ，同時(shí)根據(jù)地下水位的下降曲線在降水井和建筑物間布置回灌井保持建筑物附近的水位，可有效控制由于降水造成的地層沉降，減少對地表建筑物的影響。同時(shí)，采取加密降水管的濾水層等有效措施，防止在抽水過程中將砂土抽走，造成地層沉降。關(guān)于初支背后空洞和二襯背后空洞及臨時(shí)支撐拆除不合理的問題，首先要找出空洞形成的原因，其

58、次研究減少空洞的方法，然后確定背后回填注漿的方法將已發(fā)生的空洞回填密實(shí)。同時(shí)要高度重視臨時(shí)支護(hù)的拆除問題，必須要等噴砼強(qiáng)度達(dá)到要求后，按照施工方案確定的原則分段、跳段進(jìn)行拆除。 第一百一十三頁，共138頁。初支背后空洞的形成主要是開挖時(shí)拱頂坍塌和噴混凝土不密實(shí)的原因。對于拱部坍塌，可以從加強(qiáng)大管棚施工和密排超前小導(dǎo)管加以控制；對于噴混凝土密實(shí)度問題，可以采取二次噴混凝土、先初噴、后打管、再補(bǔ)噴，以及施工后一榀時(shí)回頭灌噴前一榀等方法解決。對于已經(jīng)發(fā)生的拱部空洞要及時(shí)采用1:1純水泥漿進(jìn)行拱背充填注漿，確保拱背密實(shí)。二襯背后存在空洞主要是混凝土灌注未滿造成的，施工時(shí)要預(yù)留背后注漿管，重視二襯背后注

59、漿工作的重要性，杜絕此類沉降的發(fā)生。 第一百一十四頁，共138頁。防水控制1）防水原則在城市地下工程中，如是砂層，滲透系數(shù)較大，大量排水將會(huì)對城市地下水動(dòng)態(tài)、周圍建筑物、地下管線等造成影響甚至破壞，宜采用“以防為主，多道防線，剛?cè)峤Y(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，計(jì)算中考慮二次襯砌承受含水頭水壓力；如隧道所處的地層為粘土或砂粘土等，滲透系數(shù)較小，排放適量的地下水，實(shí)踐證明，對城市地下水位并無太大影響，可取得較好的整體防水效果，因此宜采用“以防為主，以排為輔，多道設(shè)防，因地制宜，綜合治理”的原則。第一百一十五頁，共138頁。2）防水體系 注漿防水超前預(yù)注漿和初期支護(hù)背后注漿，形不成主要防水防線，

60、但注漿填充了圍巖裂縫和土層孔隙，可起到一定的阻水作用，特別是對圍巖集中出水點(diǎn)的注漿堵水，可起到較好的止水效果。 初期支護(hù)防水初期支護(hù)在試驗(yàn)室試驗(yàn)可達(dá)到較高的抗?jié)B等級，但是由于噴射混凝土和施工工藝的離散性，使得現(xiàn)場噴射混凝土的整體抗?jié)B性能較差，不能形成永久的防線，可以當(dāng)做施工期間的防水線。第一百一十六頁，共138頁。 防水材料防水在初期支護(hù)和二次襯砌之間設(shè)置防水層稱為防水材料防水。防水層一般為柔性的，從國內(nèi)外地下工程復(fù)合式襯砌防水材料選擇來看，防水板(膜)應(yīng)用較多，而防水涂料則很少應(yīng)用，其主要原因是防水板(膜)系工廠定型生產(chǎn)產(chǎn)品，具有厚薄均勻、質(zhì)量有保證、施工方便、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)；而涂料系在