地鐵暗挖施工技術討論課件

1、淺 埋 暗 挖 法.淺 埋 暗 挖 法. 概 述 淺埋暗挖法，我國始于20世紀八十年代中期的鐵路大秦線軍都山雙線隧道。1986年1987年，在北京地鐵復興門折返線隧道施工中進行應用試驗，隨后用此法修建了北京地鐵1號線西單三跨雙層車站。九十年代初，北京地鐵1號線中段復（興門）八（王墳）線全面應用此法，修建了十公里區(qū)間隧道和天安門西、王府井、東單等三座車站。. 概 述 淺埋暗挖法，我國始于20世紀八這種施工方法具有靈活多變、少拆遷、不擾民、不影響交通、不破壞環(huán)境等突出優(yōu)點，非常適合中國國情。所以，該方法很快在全國地鐵建設中得到廣泛應用。淺埋暗挖施工方法已確定為國家級工法，總體達到了國際領先水平。.

2、這種施工方法具有靈活多變、少拆遷、不擾民、不影響交通、不破壞 1. 基本原理淺埋暗挖法是基于新奧法（NATM）的基本原理，針對城市地下工程的特點，于八十年代在北京地鐵第四紀軟土中開創(chuàng)出的新方法 。隧道開挖前，采取輔助土體加固技術，提高地層自穩(wěn)能力；隧道開挖時，利用圍巖短暫自穩(wěn)能力適時封閉支護，使圍巖與支護體共同作用，承擔土層與施工期內的全部荷載；最后，在初期支護保護下施做防水和二襯砼，形成復合襯砌 結構承擔使用荷載的這樣一種綜合施工技術。 淺埋暗挖法強調預支護，及時支護，控制地面的沉降。. 1. 基本原理. 2. 基本原則： 十八字方針無水開挖（降水或止水）1）管超前：指采用超前導管注漿防護，

3、實際上就是采用超前預加固支護的各種手段，提高工作面的穩(wěn)定性，防止圍巖松弛和坍塌；2）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構體，以增強圍巖的自穩(wěn)能力；3）短開挖：即限制1次進尺的長度，減少對圍巖的松弛；4）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；5）快封閉：在臺階法施工中，臺階長宜為23m，即“短臺階”。上下臺階應同步進行，實現(xiàn)快速封閉；6）勤量測：對隧道施工過程進行經常性的量測，掌握施工動態(tài)，及時反饋，是淺埋暗挖法施工成敗的關鍵。. 2. 基本原則：. 3. 開挖方法：

4、根據(jù)不同斷面和地質條件選擇相應的施工方法1正臺階法第一步：拱部超前注漿小導管施工第二步：上斷面環(huán)形開挖留核心土第三步：下斷面開挖第四步：鋪設防水板，由下至上模筑二襯. 3. 開挖方法：第一步：拱部超前注漿小導管施工第二步2中隔壁法（CD法）.2中隔壁法（CD法）.第一步：左上斷面開挖第二步：左下斷面開挖第三步：右上斷面開挖第四步：右下斷面開挖第五步：隧道仰拱防水層鋪設及模筑二襯第六步：滿鋪防水層，隧道拱墻二次襯砌3交叉中隔壁法（CRD法）.第一步：左上斷面開挖第二步：左下斷面開挖第三步：右上斷面開挖4雙側壁導坑法（眼鏡法）第一步第二步第三步第四步第五步第六步.4雙側壁導坑法（眼鏡法）第一步第二

5、步第三步第四步第五步第5側洞法第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步第八步.5側洞法第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步第八步6中洞法.6中洞法.7洞樁法之一.7洞樁法之一.7洞樁法之二.7洞樁法之二.9m8一 次 扣 拱 法.9m8一 次 扣 拱 法.9大斷面隧道暗挖工法的選擇大斷面暗挖隧道主要指暗挖車站及渡線段區(qū)間。大斷面隧道暗挖工法主要有： 雙側壁法、中洞法、洞樁法、一次扣拱法等。雙層車站一般選擇： 中洞法、洞樁法、一次扣拱法。風道根據(jù)設計寬度選擇： 側壁法（CRD法）、洞樁法（PBA法）。區(qū)間渡線一般為單層，有單跨、雙跨或多跨組合。以選擇雙側壁法為主。雙聯(lián)拱區(qū)間隧道一般選擇中

6、洞法。 .9大斷面隧道暗挖工法的選擇大斷面暗挖隧道主要指暗挖車站10幾種施工方法的分析、比較a 雙側壁法： 一般在跨度較大、結構不高的單層斷面選擇較多。盡管此時導洞較多，但層數(shù)較少，一般為 2層、3層（個別有4層、5層情況）。 為控制多層導洞分層開挖時引起地表過大沉降， 一般要在下導洞開挖時監(jiān)測最上層導洞的沉降， 并及時反復回填注漿，以控制地表沉降。.10幾種施工方法的分析、比較a 雙側壁法：. b 中洞法： 中洞法基本原理是先做中洞初支， 其后做中洞二次結構（即永久結構），目的是靠永久結構支撐初支，以避免側壁導洞開挖時中洞初支下沉和失穩(wěn)。本意是好的，但并有達到控制地表沉降的目的。原因是頂不緊

7、，注漿難以填充密實。 . b 中洞法：. c 洞樁法標準斷面 車站主體為雙層三跨三連拱結構，采用PBA施工，施工時設置8個小導洞，兩側采用挖孔樁?？缍?.85m-5.8m-6.85mm.標準斷面 車站主體為雙層三跨三連拱結構，采用PBA施工，施工 洞樁法在洞內做樁環(huán)境較差，施工難度較大，但能較好的形成支護體系， 能較好的控制地表沉降。對周圍環(huán)境保護有利，等于做了隔離樁。 這種做法在全國地鐵暗挖車站中選用做最 多。. 洞樁法在洞內做樁環(huán)境較差，施工難度較大，但能較 目前采用洞樁法時，很多設計人員對下列問題進行了研究和改進： 中樁下底縱梁較窄，在較弱地層中，地基承載力問題。 在逆做開挖落底時，側壁

8、樁（八導洞時）的水平位移問題。（增加橫向導洞）. 目前采用洞樁法時，很多設計人員對下列.四、結構設計（混凝土支撐設計）.四、結構設計（混凝土支撐設計）.d 一次扣拱法： 一次扣拱法的原理與洞樁法相同，但是把上下小導洞加大了，導洞開挖寬度可達10m以上。施工開挖采用中隔壁法。 此種方法因為導洞開挖斷面大，引起地表沉降相對大些。但值得推薦的是，上述洞樁法兩個問題可以避免了。另外導洞底標高一致，對橫向運輸通道及防水施工都有一定好處。.d 一次扣拱法：. 總結以上可看出： 從引起地表沉降分析，中洞法最大、洞樁法最小。 洞樁法和一次扣拱法各有長處。建議采用上四小導、下兩大導方法，把兩者結合起來。. 總結

9、以上可看出：.4 事故案例.4 事故案例.北京地鐵十號線 呼光區(qū)間人防段塌方.北京地鐵十號線.北京地鐵十號線 蘇州街站東南口塌方.北京地鐵十號線 蘇州街站東南口塌北京地鐵4號線 西單站聯(lián)絡通道塌方事故.北京地鐵4號線.5 輔助工法 根據(jù)地質條件和施工方法，選用不同輔助工法。 降水施工 在有水地層進行明挖、蓋挖、暗挖，以及盾構始發(fā)井、接收井和聯(lián)絡通道施工，有條件的地方應首先采取降水措施，確保無水作業(yè)。降水方法：管井降水；水平井降水。水資源保護.5 輔助工法 根據(jù)地質條件和施工方管井降水就是在區(qū)間隧道的兩側(一般要求2.0m)布置降水井點，在每眼井中安裝抽水泵，通過抽水形成水位降落漏斗，各個降水井

10、抽水形成群井水位降落漏斗疊加，以此來達到降低施工范圍內地下水位的目的。.管井降水就是在區(qū)間隧道的兩側(一般要求2.0m)布置降水井水平井降水是由不同深度上若干水平輻射管和個豎直大井所組成的輻射型抽水裝置組合。水平輻射井是用來匯集含水層中的地下水至豎井內。豎直大井一般有兩個作用：一是通過豎井，設置施工平臺，施做不同深度和不同方向的水平輻射管；二是匯集由水平輻射管流人的地下水，并設置潛水泵將這部分地下水排至地表。水平井結構示意圖.水平井降水是由不同深度上若干水平輻射管和個豎直大井所組成的 注漿加固地層小導管注漿；長管棚；深孔注漿。 一般情況下多采用小導管注漿，當小導管注漿不能滿足開挖安全和建（構）

11、筑物保護時，往往增加長管棚，或有堵水要求時采用深孔注漿。. 注漿加固地層.（1）小導管注漿.（1）小導管注漿.（2）長管棚.（2）長管棚.（3）深孔注漿.（3）深孔注漿. 水平凍結 凍結法是利用人工制冷技術，在凍結孔中循環(huán)低溫鹽水，使地層中的水結冰，將松散含水巖土變成人工凍土，增加其強度和穩(wěn)定性，在要開挖體周圍形成封閉的連續(xù)凍土帷幕，以抵抗土壓、水壓并隔絕地下水與開挖體之間的聯(lián)系，以便在凍結壁的保護下，進行掘砌作業(yè)。 . 水平凍結.上海地鐵四號線 浦南區(qū)間聯(lián)絡通道塌方.上海地鐵四號線. 水平旋噴與攪拌樁 水平旋噴樁是以高壓泵為動力源,通過水平鉆機鉆桿、噴嘴把配制好的漿液噴射到土體內,噴射流以巨

12、大的能量將一定范圍內的土體射穿,并在噴嘴作緩慢旋轉和進退的同時切割土體,強制土顆粒與漿液攪拌混合。待漿液凝固后,形成水平圓柱狀水泥土固結體即水平旋噴樁,當旋噴樁相互咬合后, 在隧道拱頂及周邊形成封閉的水平旋噴帷幕體，起到加固地層和止水的作用。. 水平旋噴與攪拌樁.a、控制好提升速度。b、地層選擇，礫石層成樁問題。c、注漿對周圍環(huán)境調查，特別是砂層中地下水流動速度。d、垂直旋噴和水平旋噴。e、注意壓噴傷人。測量定位鉆機就位鉆孔施工插入注漿管噴射作業(yè)拔管清洗機具移開鉆機回填注漿配套設備就位水泥漿拌制水泥漿輸送旋噴樁施工工藝流程圖 旋噴樁法施工關鍵技術.a、控制好提升速度。測量定位鉆機就位鉆孔施工插

13、入注漿管噴射作 鄰近地下管線與建（構）筑物的保護注漿加固地層；注漿抬升；設隔離樁；基礎托換。. 鄰近地下管線與建（構）筑物的保護.6、淺埋暗挖法關鍵部位的施工技術 豎井施工： 鎖口圈梁-控制沉降、防雨水灌入。 豎向連接鋼筋-加強四個角部的拉結。 土方開挖-對角開挖。 支護錨桿-控制沉降，與格柵鋼筋焊接。 豎井初襯在 “馬頭門” 部位-增加豎向加強格柵。.6、淺埋暗挖法關鍵部位的施工技術 .“馬頭門” 施工 水平管棚（一般長8m）或水平小導管（一般長5m）作超前支護。 采用分塊破除、臺階法進洞，密排兩品格柵。上導洞進洞 23 m封閉掌子面，再破除“馬頭門”下部分結構，開挖下導洞。 單側進洞15

14、m，再開另一側。 高大斷面，特別是直墻拱結構，應先施做二襯或臨時支撐后，再破 “馬頭門”。.“馬頭門” 施工.斷面過渡 地鐵渡線段、人防段等經常遇到不同斷面的連接。 由大斷面向小斷面過渡，應做好封堵端墻。 由小斷面向大斷面過渡，采用暗挖隧道斷面逐漸擴大法。擴大角度一般為3045，若大于45小導管超前棚護作用較差,搭接長度應增加。 斷面擴大時格柵間距應調小。 注意每品格柵尺寸都變化。.斷面過渡.橫通道轉為正洞施工 為節(jié)省工程量，橫通道一般斷面較小。當轉為正洞時拱部必須抬高。此時按小斷面向大斷面過渡施工方法進行，同時要遵守“馬頭門”施工要求。.橫通道轉為正洞施工.7 施工監(jiān)測 1）監(jiān)控量測的意義對

15、地鐵工程和周邊環(huán)境安全的全程監(jiān)控；對工程和環(huán)境安全及風險程度的預測和評估；為今后的地鐵設計與施工提供可靠類比依據(jù)。 .7 施工監(jiān)測 1）監(jiān)控量測的意義.2）監(jiān)控量測的目的監(jiān)視圍巖變化狀態(tài)，了解支護襯砌受力情況，確保施工安全；確定二次襯砌和仰拱施作時間；掌握圍巖變化規(guī)律，及時確認或修改支護設計參數(shù)及施工順序，提供支護襯砌最終穩(wěn)定信息，為以后隧道設計和施工積累資料。.2）監(jiān)控量測的目的. 明挖法施工,應著重對基坑變形的監(jiān)測,具體包括樁、墻水平位移，地表沉降 、基坑回彈等，以及周邊建筑物的傾斜、沉降。 淺埋暗挖法施工主要監(jiān)測項目是隧道拱頂下沉、周邊收斂、鋼格柵應力及地表沉降、地面建筑物的沉降傾斜、地

16、下管線變形等。 3）主要監(jiān)測項目 . 明挖法施工,應著重對基坑變形的監(jiān)測,具體包括樁、墻水反饋設計施工現(xiàn)場施工監(jiān)控量測監(jiān)測設計量測結果的微機信息處理系統(tǒng)量測結果的綜合處理及反分析監(jiān)測結果的綜合評價量測結果的形象化、具體化報送設計、監(jiān)理單位地層支護結構安全穩(wěn)定性判斷經驗類比理論分析甲方、規(guī)范要求等地層、支護結構動態(tài)及現(xiàn)狀分析說明、提交修正設計、施工建議是否改變設計、施工方法新設計施工方法調整設計參數(shù)、改變施工方法資料調研施工組織設計否是施工監(jiān)測工作流程.反饋設計施工現(xiàn)場施工監(jiān)控量測監(jiān)測設計量測結果的微機信息處理系 地鐵工程風險預防措施. 地鐵工程風險預防措施. 每起風險出現(xiàn)，有客觀和主觀原因?？?/p>

17、觀有環(huán)境條件、地質條件等方面，主觀上有設計、施工、監(jiān)測、監(jiān)理、管理等方面。環(huán)境是客觀存在的，只要我們揭示它，就有辦法控制它、預防它。主觀原因起著關鍵和控制作用。 . 每起風險出現(xiàn)，有客觀和主觀原因?？陀^有環(huán)境條件、地質1、進一步做好地質勘探工作 地鐵初勘間距50米一個鉆孔 地鐵詳勘間距25米一個鉆孔 這些鉆孔畢竟都是小孔，不可能把地層揭示的很詳細，施工進場后，應根據(jù)結構部位、周圍環(huán)境做補充的地質調查。.1、進一步做好地質勘探工作.2、做好周圍環(huán)境的調查與評估。主要調查內容為房屋、管線、橋梁、地下空洞。對調查的房屋、橋梁等進行現(xiàn)狀評估，評估的關鍵是了解房屋、橋梁還允許的變形量。根據(jù)工程的施工方法

18、，判定可能出現(xiàn)的險情，作出相應的施工措施和應急預案。.2、做好周圍環(huán)境的調查與評估。.3、針對不同的地鐵結構和所處地層，采取相應的輔助技術措施：改良地層注漿、旋噴、攪拌、冷凍等。超前支護小導管、大管棚、水平旋噴攪拌。.3、針對不同的地鐵結構和所處地層，采取相應的輔助技術措施：.4、嚴格按工法、工藝施工。明挖法及時支護 分層分步開挖 控制地面超載暗挖法按18字方針（管超前，嚴注漿，短開 挖，強支護，快封閉，勤量測） 超前探測，節(jié)點加強盾構法做好始發(fā)和接收井的加固 根據(jù)地層隨時調整盾構施工參數(shù) 注意聯(lián)絡通道的施工.4、嚴格按工法、工藝施工。.5、重大技術，包括深基坑支護與開挖、暗挖工程、盾構工程、過重要建筑物等，組織專家評審，聽取專家意見。6、認真做好施工監(jiān)測和第三方監(jiān)測。7、做好工程風險的專項設計和施工風險預案。.5、重大技術，包括深基坑支護與開挖、暗挖工