隧道施工方法之浅埋暗挖法

HYPERLINK"/102020_group_731/detail32578422/javascript:;"隧道施工方法之之之浅埋暗暗挖法法简介浅埋暗挖法是在在在距离地地表较较近的地地下进进行各种种类型型地下洞洞室暗暗挖施工工的一一种方法法。继继1984年王梦恕恕院院士在军军都山山隧道黄黄土段段试验成成功的的基础上上，又又于1986年在具有有开开拓性、风风险险性、复复杂性性的北京京复兴兴门地铁铁折返返线工程程中应应用，在在拆迁迁少、不不扰民民、不破破坏环环境下获获得成成功。同同时，结结合中国国特点点及水文文地质质系统，创创造造了小导导管超超前支护护技术术、8字型网构构钢钢拱架设设计、制制造技术术、正正台阶环环形开开挖留核核心土土施工技技术和和变位进进行反反分析计计算的的方法，提提出出了“管超前、严严严注浆、短短开开挖、强强支护护、快封封闭、勤勤量测”18字方针，突突突出时空空效应应对防塌塌的重重要作用用，提提出在软软弱地地层快速速施工工的理念念。由由此形成成了浅浅埋暗挖挖法，创创立了适适用于于软弱地地层的的地下工工程设设计、施施工方方法。基本原理浅埋暗挖法沿用用用新奥法(NeewwAuusttriaanTunnneelinngMetthood)基本原理理，初初次支护护按承承担全部部基本本荷载设设计，二二次模筑筑衬砌砌作为安安全储储备；初初次支支护和二二次衬衬砌共同同承担担特殊荷荷载。应应用浅埋埋暗挖挖法设计计、施施工时，同同时时采用多多种辅辅助工法法，超超前支护护，改改善加固固围岩岩，调动动部分分围岩的的自承承能力；；并采采用不同同的开开挖方法法及时时支护、封封闭闭成环，使使其其与围岩岩共同同作用形形成联联合支护护体系系；在施施工过过程中应应用监监控量测测、信信息反馈馈和优优化设计计，实实现不塌塌方、少少沉降、安安全全施工等等，并并形成多多种综综合配套套技术术。浅埋暗挖法施工工工的地下下洞室室具有埋埋深浅浅（最小小覆跨跨比可达0.2）、地层层岩岩性差（通通常常为第四四纪软软弱地层层）、存存在地下下水（需需降低地地下水水位）、周周围围环境复复杂（邻邻近既有有建、构构筑物）等等特特点。由于造价低、拆拆拆迁少、灵灵活活多变、无无须须太多专专用设设备及不不干扰扰地面交交通和和周围环环境等等特点，浅浅埋埋暗挖法法在全全国类似似地层层和各种种地下下工程中中得到到广泛应应用。在在北京地地铁复复西区间间、西西单车站站、国国家计委委地下下停车场场、首首钢地下下运输输廊道、城城市市地下热热力、电电力管道道、长长安街地地下过过街通道道及地地铁复—八线中推推广广应用，在在深深圳地下下过街街通道及及广州州地铁一一号线线等地下下工程程中推广广应用用，并已已形成成了一套套完整整的综合合配套套技术。同时，经过许多多多工程的的成功功实施，其其应应用范围围进一一步扩大大，由由只适用用于第第四纪地地层、无无水、地地面无无建筑物物等简简单条件件，拓拓广到非非第四四纪地层层、超超浅埋（埋埋深深已缩小小到0.8m）、大跨跨度度、上软软下硬硬、高水水位等等复杂地地层及及环境条条件下下的地下下工程程中去。信息化技术的实实实施，实实现了了浅埋暗暗挖技技术的全全过程程控制，有有效效地减小小了由由于地层层损失失而引起起的地地表移动动变形形等环境境问题题。不但但使施施工对周周边环环境的影影响降降低到最最低程程度，由由于及及时调整整、优优化支护护参数数，提高高了施施工质量量和速速度，使使浅埋埋暗挖法法特点点得到更更进一一步的发发挥，为为城市地地下工工程设计计、施施工提供供了一一种非常常好的的方法，具具有有重大的的社会会效益和和环境境效益，该该方方法在总总体上上达到国国际领领先水平平。工艺流程图：适用条件：1、浅埋暗挖法法法不允许带带水水作业。如如果果含水地地层达达不到疏疏干，带带水作业业是非非常危险险的。开开挖面的的稳定定性时刻刻受到到水的威威胁，甚甚至发生生塌方方。把地地下水水，尤其其是上上层滞水水处理理好是非非常关关键的环环节，它它直接影影响浅浅埋暗挖挖法的的成败。大大范范围的淤淤泥质质软土、粉粉细细砂地层层，降降水有困困难或或者经济济上不不合算的的地层层，不适适宜采采用浅埋埋暗挖挖法。2、采用浅埋暗暗暗挖法要求求开开挖面具具有一一定的自自立性性和稳定定性。1997年日本学学会会曾提出出开挖挖工作面面土体体稳定的的定量量判别标标准：：土壤中中的细细颗粒（<74µ）含量≤10%,,且均匀系系数Uc≤5%的突然不不具具备自立立性.我国对土土壤壤自立性性提出出了定性性要求求:工作面土土体体的自立立时间间,应足以进进行行必要的的初期期支护作作业。因此开挖挖面面前方对对地层层的预加加固和和预处理理，是是浅埋暗暗挖法法的必要要前提提，目的的在于于加强开开挖面面的稳定定性，增增加施工工的安安全性。（1）浅埋暗挖挖法法的十八字字字方针“管超前、严严严注浆、短短开开挖、强强支护护，快封封闭、勤勤量测”。1、地层的预加加加固和预处处理理（超前前小导导管和超超前长长管棚）2、隧道开挖和和和初期支护护强调“随开挖、随随随支护”的基本原原则则，选择择适当当的开挖挖方法法，做到到利用用土体有有限的的自立时时间进进行开挖挖和支支护，使使土体体开挖后后暴露露的时间间尽可可能短，使使初初期支护护尽早早封闭成成环。开挖方法法：：短台阶阶法、带带临时仰仰拱的的长台阶阶法、中中隔壁法法（CD法）、交交叉叉隔壁法法（CRD法）、侧侧壁壁导坑法法（眼眼镜法）、弧弧形导坑留核核心土等。初初期支护：具具有足够的强强度和刚度，主主要采用钢筋筋格栅，主要要有以下原因因：（1）、钢筋格格栅与喷射混混凝土能紧密密结合；（2）、钢筋格格栅在拼装成成环后，具有有一定的强度度和刚度，在在喷射混凝土土尚未具备足足够强度前，钢钢筋格栅可以以单独承担来来自土层的一一部分荷载3、二次衬砌作用：提提高高初期支支护强强度和刚刚度、增增强初期期支护护安全储储备的的需要，也也是是支撑中中间的的防水隔隔离层层、承受受水压压力的需需要。4、监控量测量测数据据对对隧道支支护的的受力变变形状状态其者者重要要的监控控作用用，量测测数据据的及时时性和和准确性性应高高度重视视。监控量测测的的项目：地表位移移、拱拱顶下沉沉、隧隧道周边边收敛敛（必测测项目目）、土土压力力、土体体位移移、支护护应力力（选测测项目目）。隧道稳定判据：：：当测点位位移移时间曲曲线变变化率呈呈明显显收敛趋趋势，隧隧道水平平收敛敛变化率率下于于0.2mmmm/d，拱顶下下沉沉变化率率小于于0.1mmm/d，而且所所测测的位移移值大大于预计计总位位移值的80%以上（2）浅埋暗挖挖法法隧道施工工工技术。浅埋暗挖法施工工工步骤是是：先先将钢管管打入入地层，然然后后注入水水泥或或化学浆浆液，使使地层加加固。开开挖面土土体稳稳定是采采用浅浅埋暗挖挖法的的基本条条件。地地层加固固后，进进行短进进尺开开挖。一一般每每循环在0.5--11.0米左右。随随随后即作作初期期支护。第第三三步，施施作防防水层。开开挖挖面的稳稳定性性时刻受受到水水的危胁胁，严严重时可可导致致塌方。处处理理好地下下水是是非常关关键的的环节。最最后后，完成成二次次支护。一一般般情况下下，可可注入混混凝土土，特殊殊情况况下要进进行钢钢筋设计计。当当然，浅浅埋暗暗挖法的的施工工需利用用监控控测量获获得的的信息进进行指指导，这这对施施工的安安全与与质量都都是重重要的。施工技术：1超前大管棚棚施施工隧道拱部部采采用超前前大管管棚进行行注浆浆加固。管管棚棚沿隧道道开挖挖线外200mmm布设,管棚采用Φ108mmm壁厚8mm无缝钢管,外插角小小于1°,环向间距距为400mmmm,。管棚施工的主要要要施工工工序有有:(11))南北站厅厅明明挖围护护桩施施工完成成后,开挖基坑,边挖边撑撑。基基坑开挖挖至适适当位置置施工工管棚导导向墙墙并预埋埋好管管棚导向向管。根根据钻机机型式式及工艺艺设备备的需要,在适当位位置置施工钻钻机工工作平台台然后后施工大大管棚棚。(2)从管棚导导向向管按设设计钻钻孔,采用间隔隔钻钻孔,先两侧后后中中间的顺顺序,利用钻杆杆的的柔性在在导向向系统的的监测测下沿设设计线线路轨迹迹钻进进,到达目的的地,卸下钻头头换换上回扩扩器进进行回扩扩孔,拖管时将将钢钢管随钻钻头一一起钻入入地层层内,当达到设设计计深度后后停机机。(3)管棚安装装完完成后,安放钢筋筋笼,在管棚钢钢管管孔口用用法兰兰盘连结结上孔孔口管(Φ42mm壁厚4mm,,长500mmmm)。(4)向管棚钢钢管管内注浆,注浆顺序序先先下后上,全孔可采采用用一次性性注浆浆。注浆浆浆液液采用水水泥浆浆,浆液水灰灰比:0..66:1～1:1;;注浆压力力拟拟采用0.6～1.0MMPPa。为使钻孔孔定定位准确,在拱部设设置置导向墙,导向墙中中预预埋!1333mmm、壁厚8mm、长120ccm管棚导向向管管。钢管管采用用分节安安装。管管棚的分分节长长度为:5..44m共5节,每两节之之间间用丝扣扣连接接,丝扣螺纹纹段段长大于150mmm。相邻两两根根钢花管管的接接头要错错接,其错接长长度度不小于1.0m。注浆钢钢管管上钻注注浆孔孔,孔径Φ10mmm,孔间距200mmmm,呈梅花型型布布置。钢钢管尾尾部(孔口段)2.00m不钻花孔孔作作为止浆浆段。为为提高钢钢管的的刚度和和强度度,钢管内增增设设由4根Φ16mm螺纹钢筋筋和和固定短短环组组成的钢钢筋笼笼,固定环采采用用外径Φ42mmm,壁厚8mm,长60mm的短管环,短管间距1m。本工程管管棚棚施工的的关键键控制环环节为为钻孔质质量控控制,由于地下下有有管线、人人防防洞和排排污涵涵等,角度控制制稍稍有差错错将铸铸成事故,此外由于于钻钻进通过过砂层层容易出出现塌塌孔及涌涌水现现象,因此必须须做做好泥浆浆系统统、导向向系统统。(1)泥浆系统统统本工程地层为砂砂砂层、土土层,自稳能力力稍稍差,导向孔钻钻进进及钢管管回拖拖成功与与否泥泥浆起到到关键键作用,泥浆采用用易易钻膨润润土,并在膨润润土土内掺少少量的的聚合物,粘度在40秒左右,PH值控制在8.5～10,泥浆采用用机机械搅拌,并进行二二次次回收利利用。(2)导向系统统统本工程钻孔线路路路沿线有有管线线、混凝凝土基基础等,对导向系系统统信号发发射有有一定干干扰,施工中采采用用美国DCI公司生产产的ECLIIPPSE无线地下下定定位系统,加强型探探棒,探棒发射射信信号强,探测深度度为19.88mm,加强型探探棒棒电池采采用DCI公司生产产的的专用锂锂电池池。导向向系统统确保了了钻孔孔不破坏坏人防防洞、混混凝土土排水涵涵。2超前小导管管及及边墙注浆浆浆管施工工超前小导管施工工工:隧道采用用的的超前小小导管管为Φ42无缝钢管,小导管单单根根长度为3.0mm,,壁厚3.5mmmm,布设于拱拱部部和边墙墙上部部范围,外插角10°,,环向间距0.4mm,,纵向间距距为1.8m超前小导导管管注浆施施工工工序包括:封闭掌子子面面、钻孔孔、安安设小导导管、注注浆、效效果检检查等。小小导导管采用用手持持式凿岩岩机钻钻孔。插插管时时采用风风动锤锤振入,注浆采用用注注浆泵。边边墙墙注浆管管施工工与超前前小导导管施工工方法法基本相相同。3全断面注浆浆施施工本站站厅厅联联络通道道施工工时,对<3-22>淤泥质砂砂、<4-11>冲洪积土土层层、<5-11>残积土层层作作全断面面注浆浆加固处处理。全断面注浆加固固固利用全全断面面打设超超前注注浆管进进行注注浆,注浆前利利用用喷射砼砼封闭闭掌子面,浆液采用用水水泥-水玻璃浆浆液,水灰比1∶0.75～1∶1,水玻璃浓浓度度为35°,,Be′模数为2.6。注浆范范围围为隧道道开挖挖轮廓线线外1.5m以内的<3-22>、<4-11>、<5-11>地层。浆浆液液扩散半半径:R==00.655m,,注浆孔孔孔底底间距为1m,梅花型布布置置。注浆浆采用用长套管管护壁壁后退式式注浆浆工艺,注浆顺序序为为先隧道道周边边后中间,隔孔交替替注注浆。注注浆方方法为在在砂层层中采用用渗透透注浆,在土层中中采采用劈裂裂注浆浆。4隧道施工超超前大管棚棚棚施工完完成后后,即可进行行正正常的隧隧道施施工,隧道采用CD法开挖。CD法施工工工序序及步骤骤包括括:打设小导导管管、加固固注浆浆、分区区HYPERLINK"/cuxiao/tj""/cuxiao/tj"土方方开挖、型型钢钢支撑和和钢格格栅架设(包括连接接钢钢筋的焊焊接,网片的搭搭接)、喷射混混凝凝土、封封闭后后回填注注浆。根据地质条件及及及相关国国内经经验拟订订设计计原则:(1)超前支支支护是设设计中中的关键,此工程地地层层属于淤淤泥质质地层,而该地道道相相对埋深深较大大,土体自承