模塊5 地鐵淺埋暗挖法施工《地下鐵道施工技術(shù)》教學課件

《地下鐵道施工技術(shù)》?精品課件合集第五章：地鐵淺埋暗挖法施工第五章：地鐵礦山法施工概述及暗挖施工方法分類1巖石地層的礦山法施工2淺埋暗挖法施工3第五章：地鐵礦山法施工明挖法暗挖法盾構(gòu)法地下工程施工方法施工準備場地準備、測量定線、三通一平、人員組織開挖爆破出渣運輸初期支護二次襯砌鉆炮眼、裝炸藥、聯(lián)結(jié)引炮裝置、爆炸通風、消除危石、裝車錨噴支護臨時支撐防水板鋪設(shè)模注混凝土第五章：地鐵礦山法施工

5.1概述及暗挖施工方法分類

礦山法是一種傳統(tǒng)的施工方法。它的基本原理是，隧道開挖后受爆破影響，造成巖體破裂形成松弛狀態(tài)，形成巖土坍落。What?什么是礦山法？基本原理？施工方法？它的施工方法是，按分部順序采取分割式開挖，并要求邊挖邊撐以求安全。（1）礦山法概述

5.1概述及暗挖施工方法分類傳統(tǒng)礦山法

采用圓木、型鋼、鋼軌等形成支架，對開挖面形成強力支承。傳統(tǒng)礦山法的依據(jù)是“松弛理論”，認為圍巖可能由于擾動產(chǎn)生坍塌，支護需要支承圍巖在一定范圍內(nèi)由于松弛可能坍塌的巖體重量。在80年代及以前，因施工工藝落后、鋼材緊張而普遍采用。因安全性差，現(xiàn)已完全淘汰。奧地利學者米勒（Muller.L）發(fā)明。在支護手段上，采用噴射混凝土和錨桿為襯砌，把襯砌和圍巖看作是一個相互作用的整體，既發(fā)揮圍巖的自承能力，又使錨噴襯砌起到加固圍巖的作用。初期支護能隨著圍巖變形，充分發(fā)揮圍巖的自承能力。新奧法

采用錨噴支護的新奧法與采用鋼木支護的傳統(tǒng)礦山法相比，不僅僅是支護手段上的革新，更重要的是工程概念的不同。與前二者相比，限制圍巖變形，是礦山法的概念。城市地鐵工程基本屬于淺埋暗挖法。淺埋暗挖法

5.1概述及暗挖施工方法分類新意法

也稱隧道巖土控制分析工法(ADECO-RS工法)。在開挖面周邊區(qū)域內(nèi)，圍巖由三軸應(yīng)力狀態(tài)變位平面應(yīng)力狀態(tài)。強調(diào)運用超前支護和加固措施減小或避免圍巖變形。特別適用于淺埋松散地層、變形控制要求高的隧道工程。它是利用大直徑的頂管施工，形成全部或部分永久鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在此永久鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的支護下，進行暗挖結(jié)構(gòu)土方大開挖，最終完成全部地下結(jié)構(gòu)。新管幕法P274P280

5.1概述及暗挖施工方法分類（2）開挖方法分類全斷面法1臺階法2CD法、CRD法4側(cè)壁導坑法3中洞法5柱洞法7樁洞法8側(cè)洞法6

5.1概述及暗挖施工方法分類～全斷面一次開挖法

1.適應(yīng)條件⑴Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ級圍巖⑵大型施工機具(鉆孔臺車、模板臺車等)⑶經(jīng)濟性考慮：中長隧道。全斷面法1

6.1概述及暗挖施工方法分類表示方法：橫斷面工序圖、縱斷面工序展開圖習慣標注方法：①阿拉伯字1、2、3...表示挖掘;②羅馬字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ...表示支護；2.施工順序

5.1概述及暗挖施工方法分類1.特點●將斷面從上至下分成2個或3個臺階開挖；●隨著臺階長度的調(diào)整，它幾乎可以用于所有的地層，因而是在現(xiàn)場使用的主導方法。2.種類長臺階法短臺階法超短臺階法臺階法2

5.1概述及暗挖施工方法分類⑴長臺階法臺階長度L≥5B，B為洞室的寬度。

甚至可以上臺階先貫通，即為“半斷面法”。特點：進度快，僅次于全斷面法。適用于：Ⅲ～Ⅰ級圍巖。3.施工工序

5.1概述及暗挖施工方法分類

5.1概述及暗挖施工方法分類臺階縮短：（1～1.5）B≤L＜5B,特點：①支護閉合時間加快，圍巖穩(wěn)定性增加；②臺階縮短加大了對下臺階施工的干擾。適用于：Ⅴ、Ⅳ級圍巖(2)短臺階法

9.1概述及暗挖施工方法分類

5.1概述及暗挖施工方法分類上臺階長度僅為3～5m。特點：更有利于控制圍巖變形，但上下臺階相隔太近，施工干擾大。適用于：軟弱破碎圍巖(Ⅴ、Ⅵ級圍巖)

⑶超短臺階法將3種臺階法放在一起比較：區(qū)別主要在臺階長度。

5.1概述及暗挖施工方法分類三臺階七步是以弧形導坑預留核心土法為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位開挖、支護沿隧道縱向錯開，平行推進。

5.1概述及暗挖施工方法分類(4)臺階法的衍生方法——環(huán)形開挖預留核心土法

5.1概述及暗挖施工方法分類核心土工字鋼臨時工作平臺

6.1概述及暗挖施工方法分類CD法、CRD法3中隔壁法(CD法）適用于一般Ⅴ級圍巖大斷面隧道。中隔壁法(CD法）是將隧道分為左右二部分進行開挖，先在隧道一側(cè)采用二部或三部分層開挖，施做初期支護和中隔墻臨時支護，再分臺階開挖隧道另一側(cè)，并進行相應(yīng)的初期支護的施工方法。1.CD法(中隔壁法)

6.1概述及暗挖施工方法分類

6.1概述及暗挖施工方法分類CD法、CRD法41.CD法(中隔壁法)中隔壁法左右側(cè)的臺階高度根據(jù)地質(zhì)情況、隧道斷面大小和施工設(shè)備確定。分二或三個臺階開挖，臺階長度控制在3~5m。開挖后及時施做支護。在一側(cè)中隔壁完成后，方可開挖另一側(cè)，二個側(cè)洞縱向錯開距離一般為10～30m。各部位開挖時，相鄰部位的噴混凝土強度應(yīng)達到設(shè)計強度的70％以上。

6.1概述及暗挖施工方法分類CD法、CRD法42.CRD法(交叉中隔壁法)交叉中隔壁（CRD法）適用于Ⅴ級圍巖淺埋、偏壓地段。交叉中隔壁（CRD法）是分部開挖、支護，分部閉合成小環(huán)，最后全斷面閉合成大環(huán)。每開挖一步均及時施做初期支護、中隔壁及臨時仰拱。

6.1概述及暗挖施工方法分類3.CD與CRD法比較

6.1概述及暗挖施工方法分類交叉中隔壁法（CRD法）

6.1概述及暗挖施工方法分類側(cè)壁導坑法4

5.1概述及暗挖施工方法分類特點：①洞室開挖跨度減小，有利于圍巖穩(wěn)定；②導坑要閉合，增加了材料用量；③進度慢。

適用于：斷面跨度大，對地表沉陷有控制要求的軟弱。1.單側(cè)壁導坑法特點：①雙導坑，使洞室最大開挖跨度更小，穩(wěn)定性增加；②耗材增加；③進度慢。適用于：對地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。2.雙側(cè)壁導坑法(眼鏡工法)

5.1概述及暗挖施工方法分類（1）先開挖一側(cè)洞，

（2）再開挖另一側(cè)洞，

（3）最后開挖中洞。

這種方式不會在同一橫斷面上同時形成大的跨度，因而更有利于地層的穩(wěn)定，但施工進度將會減慢。

三跨雙拱車站結(jié)構(gòu)采用的雙眼鏡工法，對地表的沉陷值可以控制在30mm之內(nèi)，與中洞法相當。雙側(cè)壁導坑法(眼鏡工法)在地鐵車站開挖中的應(yīng)用

6.1概述及暗挖施工方法分類北京地鐵西單站(雙側(cè)壁導坑法)

6.1概述及暗挖施工方法分類中洞法5

6.1概述及暗挖施工方法分類（1）中跨部分(包括立柱)采用CRD法施工。先將中洞自上而下分塊成環(huán)，隨挖隨撐，及時做好噴錨和鋼架初期支護；

（2）由下而上施作中跨部分二次模注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，中隔墻也逐層拆除。中洞各工序完成后，就會形成一個剛度很大的完整結(jié)構(gòu)頂住上部土體，從而有效地減少地表沉降量。（3）當中洞完成后，兩側(cè)洞采用臺階法，對稱自上而下開挖。（4）同樣，初期支護完成后，再自下而上施作兩側(cè)洞的二次模注鋼筋混凝土襯砌中洞法（三拱立柱式車站施工步驟）

6.1概述及暗挖施工方法分類側(cè)洞法6

6.1概述及暗挖施工方法分類與中洞法相反，側(cè)洞法是先對稱地用CRD法開挖兩個側(cè)洞，待完成二次模注鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后，再用臺階法開挖中洞。由于開挖兩個側(cè)洞后，中洞的寬度變窄，其承載土柱承受上覆土體壓重的承載力下降，因而可能產(chǎn)生比中洞法要大的地表下沉。柱洞法7

6.1概述及暗挖施工方法分類采用“柱洞法”施工。按照“小分塊、短臺階、早成環(huán)”的原則，將整個斷面開挖橫向分為：側(cè)洞、有柱的柱洞和中洞共5個洞，每洞分上、中、下三層。先自上而下對稱施工柱洞初支，再由下而上施作柱洞二襯，建立起梁、柱支撐體系。柱洞完成后，施工兩個柱洞中間的中洞初支和二襯，形成整個大中洞穩(wěn)定體系。再對稱自上而下施工兩側(cè)洞初支，最后縱向分段自下而上對稱施作二襯，完成結(jié)構(gòu)閉合。

第Ⅰ步第Ⅰ步第Ⅱ步第Ⅱ步第Ⅲ步第Ⅲ步

6.1概述及暗挖施工方法分類柱洞法施工步驟鋼管柱鋼管柱頂縱梁頂縱梁底縱梁底縱梁柱洞法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類鋼管柱鋼管柱頂縱梁頂縱梁底縱梁底縱梁第Ⅳ步縱梁拉壓桿柱洞法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類鋼管柱鋼管柱頂縱梁頂縱梁底縱梁底縱梁頂板第Ⅴ步第Ⅵ步柱洞法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類

6.1概述及暗挖施工方法分類鋼管柱鋼管柱頂縱梁頂縱梁底縱梁底縱梁底板頂板柱洞法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類鋼管柱鋼管柱頂縱梁頂縱梁底縱梁底縱梁第Ⅶ步第Ⅶ步第Ⅷ步第Ⅷ步第Ⅸ步第Ⅸ步底板頂板柱洞法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類鋼管柱鋼管柱頂縱梁頂縱梁底縱梁底縱梁底板底板拱墻拱墻底板頂板柱洞法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類其主要原理是在車站立柱和邊墻的頂部和底部施作小導洞，通過導洞采用樁基的施工方法施作車站立柱和邊墻，而后小斷面開挖施作車站頂板，最后在車站頂板的保護下開挖車站主體并進行車站其余結(jié)構(gòu)的施工。洞樁法施工中車站的主體工程的開挖在車站頂板的保護下進行，施工較為安全，并能有效的控制地表的沉降。洞樁法8

6.1概述及暗挖施工方法分類

施工條基梁、邊樁；施工中柱底梁、鋼管柱；回填邊樁與小導洞間空隙。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類

施工邊樁上頂梁、施工中柱頂梁；回填頂梁下與小導洞間空隙。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類

回填頂梁上與小導洞間空隙；而后對稱開挖邊拱部。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類

破除小導洞初支，左右對稱襯砌邊拱部；而后開挖中拱部。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類破除小導洞初支，襯砌中拱部。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類開挖站廳層土方，施工中板。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類施工站廳層側(cè)墻。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類開挖站臺層土方，施工底板。洞樁法施工步驟

6.1概述及暗挖施工方法分類洞樁法施工步驟施工站臺層側(cè)墻。

6.1概述及暗挖施工方法分類施工站臺板。洞樁法施工步驟第五章：地鐵淺埋暗挖法施工

5.3淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法是在新奧法的基礎(chǔ)上，針對城市地下工程的特點發(fā)展起來的。What?城市淺埋地下工程的特點？覆土淺1地質(zhì)條件差、自穩(wěn)能力差2承載能力小、變形快3初期增長快，極易產(chǎn)生坍塌或過大的下沉4周圍有建筑物或地下管網(wǎng)，給施工帶來嚴格的要求5礦山法錨噴支護技術(shù)發(fā)展新奧法復興門車站折返線工程淺埋暗挖法

5.3淺埋暗挖法施工What?淺埋暗挖法？

淺埋暗挖法是以超前加固、處理軟弱地層為前提，采用足夠剛性的復合襯砌（由初期支護+二次襯砌+中間的防水層所組成）為基本支護結(jié)構(gòu)的一種用于軟土地層近地表隧道的暗挖施工方法。

淺埋暗挖法是以施工監(jiān)測為手段，指導設(shè)計與施工，保證施工安全，控制地表沉降的暗挖施工方法。

5.3淺埋暗挖法施工常用公路隧道Ⅳ級圍巖復合襯砌結(jié)構(gòu)

5.3淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法的特點1優(yōu)勢：不影響城市交通，無污染、無噪聲，無需專用設(shè)備，適用于不同跨度、多種斷面等。主要特點：埋深淺，施工過程中由于地層損失而引起地面移動明顯；地質(zhì)條件差；開挖方法多，輔助工法多；風險管理難度大。適用范圍：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、降水或排水措施后也可以采取此工法。

9.3淺埋暗挖法施工施工的基本原則2淺埋暗挖法管超前嚴注漿短開挖強支護快封閉勤量測

淺埋暗挖法“十八字方針”管超前：采用超前預加固支護的各種手段，提高工作面的穩(wěn)定性，緩解開挖引起的工作面前方和正上方土柱的壓力，緩解圍巖松弛和預防坍塌；嚴注漿：在超前預支護后，立即進行壓注水泥砂漿或其它化學漿液，填充圍巖空隙，使隧道周圍形成一個具有一定強度的結(jié)構(gòu)體，以增強圍巖的自穩(wěn)能力；短開挖：即限制1次進尺的長度，減少對圍巖的松弛強支護：在淺埋的松軟地層中施工，初期支護必須十分牢固，具有較大的剛度，以控制開挖初期的變形；快封閉：為及時控制圍巖松弛，必須采用臨時仰拱封閉，開挖1環(huán)，封閉1環(huán)，提高初期支護的承載能力；勤量測：進行經(jīng)常性的量測，掌握施工動態(tài)，及時反饋，是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵。超前錨桿超前小導管大管棚超前支護地表旋噴、注漿洞內(nèi)水平加固預加固鋼筋錨桿錨管中空錨桿錨桿干噴砼濕噴砼噴混凝土鋼筋格柵型鋼格柵格柵開始初期支護完成防水措施排水措施防水工程鋼筋混凝土二次襯砌完成

5.3淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法施工工序3

5.3淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法施工工序3（1）預加固和預支護技術(shù)目的◆地層較差或地面沉降有很高要求時◆改良地層，防止過大沉降、坍塌◆一般用于埋深淺的隧道，如過街通道等。地表加固◆地表有施工條件并埋深淺◆地表旋噴加固◆地表注漿水平加筋◆開挖掌支面穩(wěn)定差時◆加水平塑料筋、管等◆極少采用

預加固◆地表無施工條件或埋深大◆洞內(nèi)水平旋噴◆洞內(nèi)水平注漿洞內(nèi)加固目的◆地層自穩(wěn)性較差采用◆開挖過程對圍巖保護◆初支完成后失去作用超前錨桿◆用普通鋼筋制作◆施工方便、成本低◆剛度小◆角度約15°大管棚◆剛度很大，適用于埋深淺、地表沉降控制嚴的地段，如過街通道等◆用大鋼管制作，一般φ108~φ127◆施工要求高、成本高◆可實施對圍巖注漿◆角度：一般與隧道軸線平行超前支護◆用小鋼管制作，一般φ42◆施工方便、成本適中◆可實施對圍巖注漿◆剛度較大，推薦使用◆角度約15°超前小導管

5.3淺埋暗挖法施工格柵超前小導管鋼筋網(wǎng)縱向連接筋錨桿鎖腳導管噴射混凝土鋼拱架架設(shè)孔用于小導管施工注漿錨桿港珠澳大橋工程隧道施工部分包括海域明挖段、口岸暗挖段、陸域明挖段三部分，其中口岸暗挖段采用“管幕+凍結(jié)法”施工，下穿拱北海關(guān)。

5.3淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法施工工序3（2）初期支護技術(shù)噴射混凝土利用壓縮空氣等動力，將一定配合比的拌合料通過管道并高速噴射到受碰面上，凝結(jié)硬化而成的一種混凝土。錨桿預應(yīng)力或無預應(yīng)力的砂漿錨桿或樹脂錨桿。膠骨比1:1~1:2，水灰比0.38~0.45.鋼架型鋼拱架支撐，如工字鋼、H型鋼等。格柵拱架支撐。人工噴射混凝土人工噴射混凝土灰漿機灰漿機隧道噴射混凝土

5.3淺埋暗挖法施工◆噴射混凝土拌合料中添加鋼纖維、玻璃纖維等◆提高噴混凝土強度和抗折彎能力，一般用于變形量大的隧道◆造價高◆濕拌合料（水泥+砂+碎石+水），噴頭處加液體速凝劑◆可采用機械臂式噴砼機，提高功率，降低勞動強度，改善作業(yè)環(huán)境◆造價稍高◆作業(yè)環(huán)境稍好◆干拌合料（水泥+砂+碎石+粉狀速凝劑），噴頭處加水◆設(shè)備簡單，輕巧靈活◆造價低◆作業(yè)環(huán)境差干噴射砼濕噴射砼加纖維噴射砼

5.3淺埋暗挖法施工◆圍巖破碎，成孔困難時采用◆可通過空心通道對圍巖注漿◆成本較高◆較少采用中空錨桿錨桿作用◆懸掛圍巖◆改善圍巖c、φ，提高自穩(wěn)性◆固定格柵、鋼筋網(wǎng)◆鎖定拱腳砂漿錨桿◆用普通鋼筋制作◆施工方便、成本低◆最常見預應(yīng)力錨桿（索）◆一般用于高地應(yīng)力隧道◆恢復部分應(yīng)力場◆約束圍巖變形◆極少采用，地鐵無類似情況系統(tǒng)錨桿型鋼拱架截面大、剛度大，能承受較大的荷載型鋼與混凝土的熱膨脹系數(shù)不同，溫度變化時，經(jīng)常沿型鋼拱架產(chǎn)生縱向收縮裂縫，而且型鋼拱架背后的噴射混凝土很難填充實等重量大，制作安裝困難格柵鋼架重量輕，便于制作、運輸和安裝具有足夠的支撐剛度和強度，與混凝土接觸面大、結(jié)合好，能夠共同變形、共同受力，不會出現(xiàn)型鋼拱架那樣的收縮裂縫造價低剛度與強度不及型鋼拱架

5.3淺埋暗挖法施工注漿錨桿型鋼鋼架支撐格柵錨桿

防水體系分類二襯防水混凝土、防水層等形成防水體系防水層背后排水盲管、側(cè)溝形成排水體系解決水壓問題解決凍土地區(qū)凍融問題防、排水體系初支防水+防水層+二襯防水形成復合防、堵水體系解決地表失水沉降問題減少或避免人工排水適用于城市地下工程防、堵水體系

5.3淺埋暗挖法施工（3）防水施工初支防水噴射混凝土防水效果差，需要在初期支護完成后進行注漿處理，同時填充初支與圍巖之間的空隙圍巖有明顯滲漏地段需要進行注漿處理，鋪設(shè)防水層前不能有明顯滲漏防水層防水板+無紡布形成防水第二道防線防水板焊接質(zhì)量是關(guān)鍵二襯防水二襯混凝土自防水能力，一般達到S8，特殊地段S10施工縫、沉降縫防水措施注漿填充二襯與初支之間的空隙以及混凝土本身的空隙。水泥漿是最好的注漿材料

5.3淺埋暗挖法施工復合式防水體系（3）防水施工

5.3淺埋暗挖法施工淺埋暗挖法施工工序3（4）二次襯砌

通過監(jiān)控量測，掌握初期支護及工作面動態(tài)，提供信息，指導二次襯砌施作時機，這是淺埋暗挖法施工與一般隧道襯砌施工的主要區(qū)別。公路模板臺車鐵路模板臺車

5.3淺埋暗挖法施工地鐵模板臺車二襯防水板初襯

5.4補充的幾個