淺埋暗挖法工程相關施工技術

1、Word文檔 淺埋暗挖法工程相關施工技術 簡介 淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。繼1984年王夢恕院士在軍都山隧道黃土段試驗勝利的基礎上，又于1986年在具有開拓性、風險性、簡單性的北京復興門地鐵折返線工程中應用，在拆遷少、不擾民、不破壞環(huán)境下獲得勝利。同時，結(jié)合中國特點及水文地質(zhì)系統(tǒng)，制造了小導管超前支護技術、8字型網(wǎng)構(gòu)鋼拱架設計、制造技術、正臺階環(huán)形開挖留核心土施工技術和變位進行反分析計算的方法，提出了管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測 18字方針，突出時空效應對防塌的重要作用，提出在脆弱地層快速施工的理念。由此形成了淺埋暗挖法，創(chuàng)立了適

2、用于脆弱地層的地下工程設計、施工方法。 基本原理 淺埋暗挖法沿用新奧法 (New Austrian Tunneling Method)基本原理，初次支護按擔當全部基本荷載設計，二次模筑襯砌作為平安儲備；初次支護和二次襯砌共同擔當特別荷載。應用淺埋暗挖法設計、施工時，同時采納多種幫助工法，超前支護，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖的自承力量；并采納不同的開挖方法準時支護、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護體系；在施工過程中應用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設計，實現(xiàn)不塌方、少沉降、平安施工等，并形成多種綜合配套技術。 淺埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深淺（最小覆跨比可達0.2）、地層巖性差（通常為第四紀

3、脆弱地層）、存在地下水（需降低地下水位）、四周環(huán)境簡單（鄰近既有建、構(gòu)筑物）等特點。 由于造價低、拆遷少、敏捷多變、無須太多專用設備及不干擾地面交通和四周環(huán)境等特點，淺埋暗挖法在全國類似地層和各種地下工程中得到廣泛應用。在北京地鐵復西區(qū)間、西單車站、國家計委地下停車場、首鋼地下運輸廊道、城市地下熱力、電力管道、長安街地下過街通道及地鐵復八線中推廣應用，在深圳地下過街通道及廣州地鐵一號線等地下工程中推廣應用，并已形成了一套完整的綜合配套技術。 同時，經(jīng)過很多工程的勝利實施，其應用范圍進一步擴大，由只適用于第四紀地層、無水、地面無建筑物等簡潔條件，拓廣到非第四紀地層、超淺埋（埋深已縮小到0.8m）

4、、大跨度、上軟下硬、高水位等簡單地層及環(huán)境條件下的地下工程中去。 信息化技術的實施，實現(xiàn)了淺埋暗挖技術的全過程掌握，有效地減小了由于地層損失而引起的地表移動變形等環(huán)境問題。不但使施工對周邊環(huán)境的影響降低到最低程度，由于準時調(diào)整、優(yōu)化支護參數(shù)，提高了施工質(zhì)量和速度，使淺埋暗挖法特點得到更進一步的發(fā)揮，為城市地下工程設計、施工供應了一種特別好的方法，具有重大的社會效益和環(huán)境效益，該方法在總體上達到國際領先水平。 工藝流程圖： 適用條件： 1、淺埋暗挖法不允許帶水作業(yè)。假如含水地層達不到疏干，帶水作業(yè)是特別危急的。開挖面的穩(wěn)定性時刻受到水的威逼，甚至發(fā)生塌方。把地下水，尤其是上層滯水處理好是特別關鍵

5、的環(huán)節(jié)，它直接影響淺埋暗挖法的成敗。大范圍的淤泥質(zhì)軟土、粉細砂地層，降水有困難或者經(jīng)濟上不合算的地層，不相宜采納淺埋暗挖法。 2、采納淺埋暗挖法要求開挖面具有肯定的獨立性和穩(wěn)定性。1997年日本學會曾提出開挖工作面土體穩(wěn)定的定量判別標準：土壤中的細顆粒（74）含量10%, 且勻稱系數(shù)Uc5%的突然不具備獨立性.我國對土壤獨立性提出了定性要求:工作面土體的獨立時間,應足以進行必要的初期支護作業(yè)。因此開挖面前方對地層的預加固和預處理，是淺埋暗挖法的必要前提，目的在于加強開挖面的穩(wěn)定性，增加施工的平安性。 （1）淺埋暗挖法的十八字方針管超前、嚴注漿、短開挖、強支護，快封閉、勤量測。 1、地層的預加固

6、和預處理（超前小導管和超前長管棚） 2、隧道開挖和初期支護 強調(diào)隨開挖、隨支護的基本原則，選擇適當?shù)拈_挖方法，做到利用土體有限的獨立時間進行開挖和支護，使土體開挖后暴露的時間盡可能短，使初期支護盡早封閉成環(huán)。開挖方法：短臺階法、帶臨時仰拱的長臺階法、中隔壁法（CD法）、交叉隔壁法（CRD法）、側(cè)壁導坑法（眼鏡法）、弧形導坑留核心土等。初期支護：具有足夠的強度和剛度，主要采納鋼筋格柵，主要有以下緣由：（1）、鋼筋格柵與噴射混凝土能緊密結(jié)合；（2）、鋼筋格柵在拼裝成環(huán)后，具有肯定的強度和剛度，在噴射混凝土尚未具備足夠強度前，鋼筋格柵可以單獨擔當來自土層的一部分荷載 3、二次襯砌 作用：提高初期支護

7、強度和剛度、增加初期支護平安儲備的需要，也是支撐中間的防水隔離層、承受水壓力的需要。 4、監(jiān)控量測 量測數(shù)據(jù)對隧道支護的受力變外形態(tài)其者重要的監(jiān)控作用，量測數(shù)據(jù)的準時性和精確性應高度重視。監(jiān)控量測的項目：地表位移、拱頂下沉、隧道周邊收斂（必測項目）、土壓力、土體位移、支護應力（選測項目）。 隧道穩(wěn)定判據(jù)：當測點位移時間曲線變化率呈明顯收斂趨勢，隧道水平收斂變化率下于0.2mm/d，拱頂下沉變化率小于0.1 mm/d，而且所測的位移值大于估計總位移值的80%以上 （2）淺埋暗挖法隧道施工技術。 淺埋暗挖法施工步驟是：先將鋼管打入地層，然后注入水泥或化學漿液，使地層加固。開挖面土體穩(wěn)定是采納淺埋暗

8、挖法的基本條件。地層加固后，進行短進尺開挖。一般每循環(huán)在0.5-1.0米左右。隨后即作初期支護。第三步，施作防水層。開挖面的穩(wěn)定性時刻受到水的危脅，嚴峻時可導致塌方。處理好地下水是特別關鍵的環(huán)節(jié)。最終，完成二次支護。一般狀況下，可注入混凝土，特別狀況下要進行鋼筋設計。當然，淺埋暗挖法的施工需利用監(jiān)控測量獲得的信息進行指導，這對施工的平安與質(zhì)量都是重要的。 施工技術： 1 超前大管棚施工 隧道拱部采納超前大管棚進行注漿加固。管棚沿隧道開挖線外200mm布設, 管棚采納108mm壁厚8mm無縫鋼管, 外插角小于1, 環(huán)向間距為400mm,。 管棚施工的主要施工工序有: (1) 南北站廳明挖圍護樁施

9、工完成后, 開挖基坑, 邊挖邊撐。基坑開挖至適當位置施工管棚導向墻并預埋好管棚導向管。依據(jù)鉆機型式及工藝設備的需要, 在適當位置施工鉆機工作平臺然后施工大管棚。(2)從管棚導向管按設計鉆孔, 采納間隔鉆孔, 先兩側(cè)后中間的挨次, 利用鉆桿的柔性在導向系統(tǒng)的監(jiān)測下沿設計線路軌跡鉆進, 到達目的地, 卸下鉆頭換上回擴器進行回擴孔, 拖管時將鋼管隨鉆頭一起鉆入地層內(nèi), 當達到設計深度后停機。(3) 管棚安裝完成后,安放鋼筋籠, 在管棚鋼管孔口用法蘭盤連結(jié)上孔口管(42mm壁厚4mm, 長500mm)。(4) 向管棚鋼管內(nèi)注漿, 注漿挨次先下后上, 全孔可采納一次性注漿。注漿漿液采納水泥漿,漿液水灰比

10、: 0.6:11:1; 注漿壓力擬采納0.61.0MPa。為使鉆孔定位精確, 在拱部設置導向墻, 導向墻中預埋!133mm、壁厚8mm、長120cm管棚導向管。鋼管采納分節(jié)安裝。管棚的分節(jié)長度為: 5.4m共5節(jié), 每兩節(jié)之間用絲扣連接, 絲扣螺紋段長大于150mm。相鄰兩根鋼花管的接頭要錯接, 其錯接長度不小于1.0m。注漿鋼管上鉆注漿孔, 孔徑10mm,孔間距200mm, 呈梅花型布置。鋼管尾部( 孔口段)2.0m不鉆花孔作為止?jié){段。為提高鋼管的剛度和強度, 鋼管內(nèi)增設由4根16mm螺紋鋼筋和固定短環(huán)組成的鋼筋籠, 固定環(huán)采納外徑42mm,壁厚8mm,長60mm的短管環(huán),短管間距1m。本工

11、程管棚施工的關鍵掌握環(huán)節(jié)為鉆孔質(zhì)量掌握, 由于地下有管線、人防洞和排污涵等, 角度掌握稍有差錯將鑄成事故, 此外由于鉆進通過砂層簡單消失塌孔及涌水現(xiàn)象, 因此必需做好泥漿系統(tǒng)、導向系統(tǒng)。 (1)泥漿系統(tǒng) 本工程地層為砂層、土層, 自穩(wěn)力量稍差, 導向孔鉆進及鋼管回拖勝利與否泥漿起到關鍵作用, 泥漿采納易鉆膨潤土, 并在膨潤土內(nèi)摻少量的聚合物, 粘度在40秒左右, PH值掌握在8.510, 泥漿采納機械攪拌, 并進行二次回收利用。 (2)導向系統(tǒng) 本工程鉆孔線路沿線有管線、混凝土基礎等,對導向系統(tǒng)信號放射有肯定干擾, 施工中采納美國DCI公司生產(chǎn)的ECLIPSE無線地下定位系統(tǒng), 加強型探棒,

12、探棒放射信號強, 探測深度為19.8m,加強型探棒電池采納DCI公司生產(chǎn)的專用鋰電池。導向系統(tǒng)確保了鉆孔不破壞人防洞、混凝土排水涵。 2 超前小導管及邊墻注漿管施工 超前小導管施工: 隧道采納的超前小導管為42無縫鋼管, 小導管單根長度為3.0m, 壁厚3.5mm, 布設于拱部和邊墻上部范圍, 外插角10, 環(huán)向間距0.4m, 縱向間距為1.8m超前小導管注漿施工工序包括: 封閉掌子面、鉆孔、安設小導管、注漿、效果檢查等。小導管采納手持式鑿巖機鉆孔。插管時采納風動錘振入, 注漿采納注漿泵。邊墻注漿管施工與超前小導管施工方法基本相同。 3 全斷面注漿施工 本站站廳聯(lián)絡通道施工時, 對3- 2淤泥

13、質(zhì)砂、4- 1沖洪積土層、5- 1殘積土層作全斷面注漿加固處理。 全斷面注漿加固利用全斷面打設超前注漿管進行注漿, 注漿前利用噴射砼封閉掌子面, 漿液采納水泥- 水玻璃漿液, 水灰比10.7511, 水玻璃濃度為35, Be模數(shù)為2.6。注漿范圍為隧道開挖輪廓線外1.5m以內(nèi)的3- 2、4- 1、5- 1地層。漿液集中半徑: R=0.65m, 注漿孔孔底間距為1m, 梅花型布置。注漿采納長套管護壁后退式注漿工藝, 注漿挨次為先隧道周邊后中間, 隔孔交替注漿。注漿方法為在砂層中采納滲透注漿, 在土層中采納劈裂注漿。 4 隧道施工 超前大管棚施工完成后, 即可進行正常的隧道施工, 隧道采納CD法開

14、挖。CD法施工工序及步驟包括: 打設小導管、加固注漿、分區(qū)土方開挖、型鋼支撐和鋼格柵架設( 包括連接鋼筋的焊接, 網(wǎng)片的搭接)、噴射混凝土、封閉后回填注漿。 依據(jù)地質(zhì)條件及相關國內(nèi)閱歷擬訂設計原則: (1) 超前支護是設計中的關鍵, 此工程地層屬于淤泥質(zhì)地層, 而該地道相對埋深較大, 土體自承力量優(yōu)于福州路工程。福州的閱歷表明采納108 大管棚施作拱部, 輔以32 小導管超前預支護可有效地掌握沉降; 由于軟土層較厚, 仰拱隆起在設計中也應重視, 因此在該過街地道支護設計中, 隧道拱頂及仰拱都采納108 大管棚超前支護, 并輔以32 小導管超前注漿。比較拱部與仰拱, 側(cè)壁由于土壓力相對較小, 采納了32 小導管密排方案。這樣就使得地道四周形成了一個具備肯定剛度密閉的殼體, 可有效地掌握開挖過程中引起的水土流失及開挖應力釋放所導致的土體位移 (2) 該設計