東湖隧道之六明挖隧道施工（PPT127頁(yè)）

1、第章明挖隧道施工明挖法：基坑法 它是按照隧道的寬度和高度，包括必要的施工操作余量，從地面開(kāi)挖出一個(gè)基坑，并在其中修筑鋼筋混凝土箱涵，做外防水，再進(jìn)行回填的方法。明挖隧道結(jié)構(gòu)形式： 直墻式 單跨 雙跨 多跨短形閉合框架明挖法優(yōu)點(diǎn)： 施工作業(yè)面大，各項(xiàng)施工工序可以全線鋪開(kāi)，進(jìn)行平行流水作業(yè)，因而施工速度較快，工期較短，適應(yīng)性強(qiáng)，可以使用高效率的挖土機(jī)械和運(yùn)輸車輛，也可采用簡(jiǎn)易的施工機(jī)械設(shè)備，操作技術(shù)簡(jiǎn)單，工程質(zhì)量容易控制。明挖法缺點(diǎn)： 土方工程量大，對(duì)地面街道干擾大，地下管道拆遷量大，降水和地層加固費(fèi)用較高。明挖法施工的一般程序：測(cè)量定位挖表層土打樁（護(hù)坡樁）打降水井點(diǎn)管開(kāi)挖路面設(shè)置支撐防護(hù)與開(kāi)挖

2、開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高基坑底部處理隧道結(jié)構(gòu)屋施工回填土拔井點(diǎn)板樁恢復(fù)路面第一節(jié)基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)與施工一、基坑形式放坡開(kāi)挖直槽開(kāi)挖支護(hù)形式板樁支護(hù)基坑錨噴網(wǎng)支護(hù)基坑凍結(jié)法維護(hù)基坑混凝土連續(xù)墻維護(hù)基坑全放坡開(kāi)挖基坑半放坡開(kāi)挖基坑拉錨支護(hù)直槽基坑橫撐支護(hù)直槽基坑土錨支護(hù)基坑錨噴網(wǎng)支護(hù)基坑凍結(jié)支護(hù)基坑混凝土連續(xù)墻基坑二、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)（一）板樁式支護(hù)結(jié)構(gòu)組成：工字鋼、木擋板、腰梁（導(dǎo)梁）、頂撐或拉錨 工字鋼一般采用號(hào)的工字鋼，長(zhǎng)度一般為m；工字鋼的間距一般采用.、.、.、.m等，也有采用.米的，間距太小會(huì)增加工字鋼樁的數(shù)量，過(guò)大增加木擋板的厚度，工字鋼樁的入土是一般為m。 木擋板一般設(shè)計(jì)選用cm，腰梁用槽鋼、工字

3、鋼或型鋼，由三腳架固定在工字鋼上，也可直接焊接，它可以傳遞壓力，也可增加鋼樁的穩(wěn)定性，控制工字鋼樁的間距。頂撐用鋼或木作成，.m以下可用梢徑約cm的圓木， .m以上用鋼頂撐，一端做成可伸縮式的，以適應(yīng)打樁發(fā)生偏轉(zhuǎn)或基坑寬度發(fā)生的變化。頂撐的層數(shù)與基坑的壁側(cè)壓力直接有關(guān)。要盡量減少層數(shù)，影響施工速度。4m10m50-60cm（二）錨噴網(wǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu) 組成：錨桿、混凝土噴層和排水設(shè)施。 變形鋼筋和沙漿組成的全錨式注漿錨桿； 錨桿長(zhǎng)度和支護(hù)高度之比宜在.范圍內(nèi)。 對(duì)頂部錨桿不小于.； 在飽和土中.；錨桿間排距： 在非飽和土中為.m；對(duì)軟土則可以小于. m；錨桿傾斜角度在支護(hù)變形小時(shí)為度，要求穩(wěn)定性高是可

4、以去大值，但不超過(guò)度。三、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算或穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容：（）支護(hù)結(jié)構(gòu)承受荷載的確定；（）放坡開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性計(jì)算；（）樁板支護(hù)樁的入土深度計(jì)算和板樁的強(qiáng)度計(jì)算以及頂撐、腰梁斷面、錨系結(jié)構(gòu)等；（）錨噴網(wǎng)支護(hù)錨桿錨固力、錨桿長(zhǎng)度、混凝土噴層厚度計(jì)算等。（一）支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載 作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的載荷主要是土壤側(cè)向壓力，及其破壞土體上方的附加荷載所產(chǎn)生的側(cè)向力。一般以庫(kù)侖公式或朗金公式求之。土壓力分布圖土壓力的簡(jiǎn)化計(jì)算圖（二）放坡開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性計(jì)算.無(wú)粘性土邊坡穩(wěn)定性計(jì)算有地下水益出時(shí)：時(shí)，處在極限平衡狀。.粘性土邊坡穩(wěn)定性計(jì)算粘性土邊坡穩(wěn)定性計(jì)算（三）單層板樁墻式支護(hù)計(jì)算板樁墻破壞形式板樁入

5、土深度不足或坑底過(guò)于軟弱時(shí)，很可能發(fā)生板樁繞錨拉點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，樁底翹起。 當(dāng)板樁斷面尺寸不足，跨中彎矩大于板樁抗彎能力，導(dǎo)致板樁變形，甚至喪失穩(wěn)定，使邊坡破壞。當(dāng)錨桿拉力不足或錨錠距離太短時(shí)，板樁向前傾倒，墻后地面開(kāi)裂，邊坡失去穩(wěn)定。單層支護(hù)板樁計(jì)算應(yīng)主要解決的問(wèn)題：板樁的入土深度板樁斷面尺寸橫撐頂力或錨桿拉力 根據(jù)板樁入土深度的大小，以及板樁在土層中承受土壓力作用后產(chǎn)生的變形，分兩種情況計(jì)算。（）板樁入土深度較淺，在點(diǎn)以上，板樁入土部分看作自由支承，板樁上端的頂撐或錨索看作簡(jiǎn)支單跨的簡(jiǎn)支梁。（）自由支撐板樁墻的土壓力分布.確定如土深度.確定錨桿拉力.確定板樁斷面尺寸（）打入深度比較深，超過(guò)處以后，

6、認(rèn)為板樁的入土部分能比較牢固地嵌固在土層中，點(diǎn)處起固定端支撐作用。相當(dāng)梁法找等值梁的另一支點(diǎn)，即正負(fù)彎矩的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，近似找主被動(dòng)土壓力等于零的位置。進(jìn)而求出相當(dāng)梁反力。等值梁法 圖中ab梁一端固定一端簡(jiǎn)支，彎矩圖的正負(fù)彎矩在c點(diǎn)轉(zhuǎn)折，若將ab梁在c點(diǎn)切斷，并于c點(diǎn)加一自由支承形成ac梁，則ac 梁上的彎矩將保持不變，即稱ac梁為ab 梁上ac段上的等值梁。 等值梁原理ababc 如ab梁一端固定，一端簡(jiǎn)支，彎矩圖的正負(fù)彎矩在c點(diǎn)轉(zhuǎn)折。若將ab梁在c點(diǎn)切斷，并在c點(diǎn)置一自由支承，形成ac梁，則ac梁上的彎矩將保持不變，則稱ac梁為ab梁上ac段的等值梁。HAPaBCDHAPaBCDPaP0等值梁板

7、樁上土壓力分布圖板樁彎矩圖（）點(diǎn)固定支承情況板樁入土深度a實(shí)際入土深度實(shí)際斷面尺寸（四）樁板式支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算滑動(dòng)破壞菱體，其體積為：土體抗力增加系數(shù)板樁土壓力分布基坑底部上方主動(dòng)土壓力：基坑頂部處主動(dòng)土壓力：基坑底部下方主動(dòng)土壓力：被動(dòng)土壓力在樁下端處為：主動(dòng)土壓力在樁下端處為：（五）錨噴網(wǎng)支護(hù)的穩(wěn)定性分析（）錨噴網(wǎng)支護(hù)的體外破壞，即外部穩(wěn)定性；體外破壞：整個(gè)支護(hù)作為一個(gè)剛體發(fā)生沿支護(hù)底面滑動(dòng)，繞支點(diǎn)面層底端傾覆，連同周圍基底深部土體滑動(dòng)等現(xiàn)象。（）錨噴網(wǎng)支護(hù)的體內(nèi)破壞，即內(nèi)部穩(wěn)定性。 內(nèi)部穩(wěn)定性可采用極限平衡法進(jìn)行分析，支護(hù)土體破壞面的形狀可假定為圓弧線、拋物線、雙折線或直線。四、板樁結(jié)構(gòu)的施

8、工隧道基坑法施工時(shí)，開(kāi)挖深度較淺，土層條件較好時(shí)，多采用樁板結(jié)構(gòu)維護(hù)。樁板結(jié)構(gòu)施工根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為：鋼板樁施工樁板式結(jié)構(gòu)施工 .鋼板樁施工設(shè)備 （）沖擊式打入機(jī)械； （）振動(dòng)式打入機(jī)械； （）振動(dòng)沖擊打樁機(jī)械和精力壓入機(jī)械。選用機(jī)械時(shí)考慮的因素： （）工程規(guī)模 （）土質(zhì)條件 （）作業(yè)能力 （）作業(yè)環(huán)境.鋼板樁施工（）施工準(zhǔn)備 對(duì)運(yùn)進(jìn)施工現(xiàn)場(chǎng)的板樁進(jìn)行整理、檢查和堆放； 注意板樁施工的導(dǎo)向設(shè)置，以確保施工后板樁處于設(shè)計(jì)軸線上； 設(shè)置樁帽，防止樁頂?shù)膿p傷，帽內(nèi)加緩沖材料。（）鋼板樁打入打入方法.單根板樁施工.屏風(fēng)法施工（）施工常見(jiàn)故障及對(duì)策 出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法：（）不易貫入：.對(duì)地質(zhì)情況做詳細(xì)分

9、析，可伴以高壓沖水或振動(dòng)法沉樁，不能用錘硬打；.對(duì)板樁逐根檢查，發(fā)現(xiàn)銹蝕或變形及時(shí)調(diào)整，還可在鎖口內(nèi)涂油脂；（）傾斜： 卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼索將板樁反拉后錘擊，或改變錘擊；傾斜可用特別楔形板樁進(jìn)行糾偏，降水疏干地層。（二）樁板式結(jié)構(gòu)施工（）立柱施工前必須檢查其腰梁的槽口是否平直完整，整體是否保持直線形；立柱樁的施工必須確保垂直且不能扭轉(zhuǎn)，立柱間的距離要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸施工。（）該類結(jié)構(gòu)可與錨桿支護(hù)聯(lián)合使用，施工中要注意及時(shí)進(jìn)行支撐或拉錨，并可適當(dāng)調(diào)節(jié)，以確保緊貼立柱樁。（）立柱樁間的擋板要作檢查，不能有裂紋，也不能腐爛或扭曲，混凝土擋板要檢查是否已經(jīng)發(fā)生裂紋，鋼木混合擋板要保持平直；第二節(jié)地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)與

10、施工地下連續(xù)墻：是以專用的挖槽設(shè)備開(kāi)挖溝槽，并采用觸變泥漿護(hù)壁，在槽內(nèi)設(shè)置鋼筋籠，采用導(dǎo)管法澆注混凝土，形成一個(gè)單元槽段的混凝土墻體，依次繼續(xù)挖槽、澆注施工，連接成一道連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻或帷幕。地下連續(xù)墻的作用：防滲擋土承重一、地下連續(xù)墻的設(shè)計(jì)應(yīng)具備的要求足夠的強(qiáng)度足夠的剛度保證隧道的穩(wěn)定性保證在荷載作用下墻體的安全，保證對(duì)附近結(jié)構(gòu)物及地基不產(chǎn)生有害影響，保證隧道的穩(wěn)定性，防止坑底隆起、管涌流沙、承壓水沖潰坑底。（一）作用在連續(xù)墻上的荷載地面超載水土壓力（二）地下連續(xù)墻的靜力計(jì)算.山肩邦男法山肩邦男法求解，基本假定：（）在粘土層中，墻體作為無(wú)限長(zhǎng)的彈性體；（）墻背土壓力在開(kāi)挖面以上取三角形

11、分布，開(kāi)挖面以下取矩形；（）開(kāi)挖面以下土的橫向抵抗反力分為兩個(gè)區(qū)域，彈性區(qū)和塑性區(qū)；（）橫撐設(shè)置后，即作為不動(dòng)支點(diǎn)；（）下道橫撐設(shè)置后，上道橫撐軸力不變，下道橫撐支點(diǎn)以上的墻體仍然保持在原來(lái)的位置。山肩邦男近似解法圖：山肩邦男近似解法，基本假定：（）在粘土地層，將墻體改作底端自由的有限長(zhǎng)彈性體；（）（）（）假定與精確解法假定相同；（）開(kāi)挖面以下土的橫向抵抗力取為被動(dòng)土壓力；（）把開(kāi)挖面以下墻體彎矩為的點(diǎn)假象為一個(gè)鉸，并忽略此鉸以下墻體對(duì)上面墻體的剪力傳遞。中國(guó)彈塑性法計(jì)算簡(jiǎn)圖.彈性法（）彈塑性法基本假定：（）考慮支撐的彈性變化，圖中以彈簧表示；（）主動(dòng)側(cè)壓力假定按二次函數(shù)分布；（）入土部分分塑

12、性區(qū)和彈性區(qū)兩部分；（）墻體為有限長(zhǎng)。彈塑性法計(jì)算簡(jiǎn)圖二、地下連續(xù)墻的施工（一）施工準(zhǔn)備施工之前應(yīng)根據(jù)工程要求和地質(zhì)條件決定墻體深度、厚度、施工方法、施工設(shè)備和施工精度。修筑導(dǎo)墻，鋪設(shè)軌道，建立泥漿配置站及循環(huán)溝槽與沉淀池和必要施工材料準(zhǔn)備。（一）施工準(zhǔn)備.修筑導(dǎo)墻導(dǎo)墻：地下連續(xù)墻挖槽之前構(gòu)筑的引導(dǎo)地下連續(xù)墻施工的臨時(shí)結(jié)構(gòu)物。導(dǎo)墻作用：給挖槽、造孔起導(dǎo)向作用；儲(chǔ)存觸變泥漿；維護(hù)槽口穩(wěn)定，避免塌方；支承造孔機(jī)及其他設(shè)備的荷載。程序：平整場(chǎng)地測(cè)量放樣挖槽及處理?xiàng)壨两壴摻罹W(wǎng)片立模澆注混凝土拆模并設(shè)置橫撐。深.m厚cmC20.泥漿系統(tǒng)泥漿的作用：（）泥漿充滿被挖掘的空間，利用泥漿的壓力，對(duì)槽壁產(chǎn)生一

13、定的靜水壓力；（）泥漿向地層流滲形成一層致密而透水性很小的薄層泥皮，同泥漿一起起到平衡地壓、穩(wěn)定槽壁的作用。泥漿的組成：膨潤(rùn)土、水、化學(xué)摻劑和一些惰性材料對(duì)泥漿的要求抗重力作用的物理穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性適當(dāng)?shù)南鄬?duì)密度和粘度性能必須具有可調(diào)節(jié)性泥漿處理（）重力沉降法：挖掘沉淀池進(jìn)行沉淀處理（）機(jī)械處理：用旋流器和振動(dòng)篩進(jìn)行處理（二）槽孔施工.造孔機(jī)械及施工方法沖擊式造孔直接出土機(jī)械及施工方法斗式成槽機(jī)械及施工方法旋轉(zhuǎn)切削式泥漿循環(huán)出渣成槽及施工方法（）沖擊式造孔直接出土式機(jī)械靠鉆頭自重，在充滿泥漿的孔中反復(fù)沖擊破碎巖石，然后用帶有活底的取渣筒將破碎的巖屑取出。（）沖擊式優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作容易

14、，適應(yīng)性強(qiáng)，在堅(jiān)硬的土層和含礫石、卵石等復(fù)雜地層均可使用，使用與深度較大的造孔施工。缺點(diǎn)：取渣時(shí)，沖擊鉆頭必須間斷工作，效率低，噪聲和震動(dòng)較大。（）抓斗式成槽機(jī)械利用抓斗上的犁齒直接對(duì)土層進(jìn)行破碎，抓取并將土體運(yùn)出槽外其形式主要有各種索式導(dǎo)板抓斗、液壓導(dǎo)板抓斗和剛性導(dǎo)板抓斗等。首先在槽段兩端用鉆機(jī)鉆兩個(gè)垂直導(dǎo)孔，然后用抓斗抓除兩導(dǎo)孔之間的土體，形成槽段。用抓斗直接把沒(méi)經(jīng)破碎的土層送到地面，不需要泥漿循環(huán)和凈化。（）回轉(zhuǎn)式造孔機(jī)械優(yōu)點(diǎn)：用鉆頭、刃具對(duì)土層進(jìn)行鉆削，并借助泥漿循環(huán)排渣，機(jī)械化程度和工效、成孔質(zhì)量、垂直精度均較好，而且噪聲小，對(duì)側(cè)面土體擾動(dòng)少，最適于土質(zhì)較差、開(kāi)挖較深的槽段。缺點(diǎn)：結(jié)

15、構(gòu)復(fù)雜，遇有大粒徑礫石、卵石層難于使用。.槽段的劃分與施工槽段：混凝土一次澆注的單位長(zhǎng)度。槽段長(zhǎng)：減少接頭數(shù)，提高地下墻的整體性和防水性。實(shí)際確定槽段長(zhǎng)度要考慮以下的因素：（）地質(zhì)情況；（）起重設(shè)備能力；（）單位時(shí)間內(nèi)供應(yīng)混凝土能力，槽段最好小時(shí)澆灌完畢；（）工地所具備的穩(wěn)定液槽容積，一般穩(wěn)定液槽容積應(yīng)是沒(méi)一槽段溝槽容積的倍；（）工地能占用的場(chǎng)地面積及能夠連續(xù)作業(yè)的時(shí)間（）劃分槽段還要考慮槽段的平面形狀和尺寸，注意拐角和墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接處不宜設(shè)置接頭。挖槽結(jié)束后，必須掃孔清渣，待槽孔符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，進(jìn)行清孔換漿，保證護(hù)壁效果，以利于下放鋼筋籠和澆注混凝土。（三）鋼筋籠的制作與吊放（四）混凝土澆

16、灌混凝土的密實(shí)：自重和灌注時(shí)產(chǎn)生的局部振動(dòng)實(shí)現(xiàn)。混凝土的流動(dòng)容易將泥漿和槽內(nèi)的沉渣混入墻體，使混凝土質(zhì)量降低。（五）槽段的連接與接頭施工.圓形接頭.混凝土預(yù)制板或鋼板接頭.剛性接頭鋼筋連接方式鋼板連接方式第三節(jié) 明挖隧道襯砌結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)計(jì)算一、襯砌結(jié)構(gòu) 二、襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算 明挖隧道襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算通常包括三個(gè)方面的內(nèi)容：荷載計(jì)算、內(nèi)力計(jì)算、截面計(jì)算。 （一）荷載計(jì)算 靜荷載、活荷載和特殊荷載 明挖隧道結(jié)構(gòu)荷載示意圖1頂板上的荷載2底板上的荷載3側(cè)墻上的荷載（二）內(nèi)力計(jì)算1計(jì)算簡(jiǎn)圖沿隧道縱向截取lm作為計(jì)算單元，將空間結(jié)構(gòu)問(wèn)題簡(jiǎn)化成單位延米的平面變形問(wèn)題進(jìn)行分析。并且一般情況下，不考慮支托的影響，同時(shí)可

17、認(rèn)為連接點(diǎn)是剛性的，結(jié)點(diǎn)處無(wú)相對(duì)位移。 隔墻的剛度較頂?shù)装宓膭偠刃。梢越萍俣ǜ魤Σ怀惺軓澗?，僅承受軸力，即可視為一根鏈桿（二力桿）。 明挖隧道結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖（a）一實(shí)際結(jié)構(gòu)；（b）一計(jì)算簡(jiǎn)圖2假定截面尺寸3計(jì)算方法閉合框架一般可采用位移法計(jì)算，當(dāng)不考慮線位移影響時(shí)，可用力矩分配法，有線位移時(shí)，則可按力法力矩分配法結(jié)合的計(jì)算方法，也可使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。一般可采用類比法或近似計(jì)算方法，經(jīng)內(nèi)力計(jì)算若不滿足所設(shè)截面，則重作假定。4設(shè)計(jì)彎矩、剪力及軸力的計(jì)算結(jié)點(diǎn)的計(jì)算彎矩和設(shè)計(jì)彎矩 （右端結(jié)點(diǎn)） （左端結(jié)點(diǎn)） 符號(hào)規(guī)定：桿件內(nèi)緣受拉時(shí)彎矩為正；使截面沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的剪力為正。對(duì)于剪力 不利截面位于

18、距墻的邊緣一段距離處（即約離支座邊緣0.65h0處） 靜載引起的設(shè)計(jì)軸力 結(jié)點(diǎn)的計(jì)算軸力和設(shè)計(jì)軸力 特載引起的計(jì)算軸力 （三）截面計(jì)算控制截面：指內(nèi)力最大或所需配筋最多的截面。一般情況下為支座及跨中處。（四）抗浮驗(yàn)算三、構(gòu)造要求1配筋形式橫向受力鋼筋 縱向分布鋼筋 2混凝土保護(hù)層隧道襯砌結(jié)構(gòu)相對(duì)濕度較高，受力鋼筋的保護(hù)層最小厚度比地面結(jié)構(gòu)增加mm，一般墻板為 mm mm，梁、柱為 mm，基礎(chǔ)有墊層時(shí)為35 mm，無(wú)墊層時(shí)為70 mm。 3橫向受力鋼筋橫向受力鋼筋最小配筋率應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。受壓鋼筋的配置原則要求細(xì)而密，不得過(guò)粗、過(guò)稀，優(yōu)先采用點(diǎn)焊片架。 4箍筋5隧道的縱向分布鋼筋縱向分布鋼筋的截面面積應(yīng)不小于受力鋼筋截面面積的10，配筋率不小于0.10?？v向分布鋼筋應(yīng)在沿框架周邊各構(gòu)件的內(nèi)外側(cè)和內(nèi)墻兩側(cè)布置，其間距可采用10cm30cm。在框架節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)的