工程估价-隧道工程

第四册 遂道工程第一章施工技术 隧道分类 (1)交通隧道 交通隧道是应用最广泛的一种隧道，其作用是提供交通运输和人行的通道，以满足交通线路畅通的要求，一般包括有以下几种。 1)公路隧道专供汽车运输行驶的通道。 2)铁路隧道专供火车运输行驶的通道。 3)水底隧道修建于江、河、湖、海、洋下的隧道，供汽车和火车运输行驶的通道。 4)地下铁道修建于城市地层中，为解决城市交通问题的火车运输的通道。 5)航运隧道专供轮船运输行驶而修建的通道。 6)人行隧道专供行人通过的通道。 (2)水工隧道 水工隧道是水利工程和水力发电枢纽的一个重要组成部分。水工隧道包括以下几种。 1)引水隧道是将水引入水电站的发电机组或为水资源的调动而修建的孔道。 2)尾水隧道用将水电站发电机组排出的废水送出去而修建的隧道。 3)导流隧道或泄洪隧道是为水利工程中疏导水流并补充溢洪道流量超限后的泄洪而修建的隧道。 4)排沙隧道它是用来冲刷水库中淤积的泥沙而修建的隧道。 (3)市政隧道 在城市的建设和规划中，充分利用地下空间，将各种不同市政设施安置在地下而修建的地下孔道，称为市政隧道。市政隧道与城市中人们的生活、工作和生产关系十分密切，对保障城市的正常运转起着重要的作用。其类型主要有以下几种。 1)给水隧道为城市自来水管网铺设系统修建的隧道。 2)污水隧道为城市污水排送系统修建的隧道。 3)管路隧道为城市能源供给(煤气、暖气、热水等)系统修建的隧道。 4)线路隧道为电力电缆和通讯电缆系统修建的隧道。 在现代化的城市中，将以上4种具有共性的市政隧道，按城市的布局和规划，建成一个共用隧道，称为“共同管沟”。共同管沟是现代城市基础设施科学管理和规划的标志，也是合理利用城市地下空间的科学手段，是城市市政隧道规划与修建发展的方向。 5)人防隧道是为战时的防空目的而修建的防空避难隧道。 (4)矿山隧道 在矿山开采中，为了能从山体以外通向矿床和将开采到的矿石运输出来，是通过修建隧道来实现的，其作用主要是为采矿服务的，主要有运输巷道、给水隧道、通风隧道等。第一节 隧道开挖与出渣一、导洞及洞口的开挖(1)导洞及其布置1)导洞的作用、开挖特点和布置根据洞室分部开挖的需要，在洞室断面上首先开挖的面积较小的那部分叫做导渝，又叫引洞或导坑。它的基本作用是为洞室开挖创造工作面，以便进一步扩挖最后形成符合设计要求的洞室空间。由于导洞先行掘进，还起到尖兵的作用，用以查明和核实洞区的地质情况，以便及时修正设计或变更施工方案。此外导洞还用来敷设各种施工管线以及用于施工通风、排水、施工测量等。选择导洞位置时，通常应考虑以下要求：利于开创和增多工作面，便于扩挖作业；对围岩扰动破坏小；利于通风、排水和运输；不移动或少移动施工管线；便于洞室支护及测量放线等。常用导洞的布置见图48。2)导洞断面的形状和尺寸确定导洞断面的尺寸，决定于导洞的用途和施工条件。主要应考虑：运输量的大小及要求的通行能力；装渣、运输机械的类型和外型尺寸；管线布置及临时支护形式；行人安全所需宽度等。(2)洞口开挖洞口的开挖又叫做切口。常采用的措施和方法有：山坡上的危石先行清除或加固；根据地形，洞口上方一定范围的地表水应合理组织截排；合理确定切口的形状和大小；讲求钻孔爆破技术，不允许采用过药量爆破；洞口段应及时支护，明堑边坡应根据具体情况采取喷浆、喷混凝土、锚固等护坡措施；量大的洞口明挖工程，应尽量错开雨季施工等。二、水平洞室的开挖(1)围岩稳定性较差时的开挖方案属于此种情况的洞室，或为地质条件差，或为地质条件较好，但洞室的跨度较大。这一类洞室开挖中的主要矛盾是围岩的稳定问题。不能机械地认为，什么地质条件下围岩会失稳，或者不会失稳。实际上，有时即使地质条件好的工程，由于施工方法不当，也会造成围岩失稳。确定合理的施工方法是保持施工过程中围岩稳定的重要措施之一。1)上导洞先拱后墙法该法的施工顺序如下，参见图49。开挖上导洞1，拱部扩大2、3，拱部衬砌支护IV,落底开挖5，边墙开挖6，边墙支护VII.这种施工方法的特点是：对围岩的扰动小，拱部支护好后，再开挖下部，施工安全。但作业面小，施工干扰大；通风出渣较困难；工效低，施工进度慢；先拱后墙，混凝土衬砌的整体性差。开挖下部时须特别注意并保证已成拱圈不能下沉或变形。此法适用于中等坚硬、裂隙较发育，但无大量渗水的地层。由于工效低，进度慢，洞室长度不宜太长。2)上下导洞先拱后墙法该法的施工顺序如下，见图410。开挖下导洞l，并超前上导洞20米以上；开挖上导洞2，隔一定间距开挖连通上下导洞的漏斗；拱部扩大开挖至起拱线3、4；拱部衬砌支护V：中层开挖6；边墙开挖7；边墙衬砌支护VIII。这种方法的特点是：由上导洞先拱后墙法基础上发展而来，工作面较多；用漏斗孔连通上、下导洞，通风、运输、排水等条件有所改善；施工进度较快；拱部支护领先，下部施工较为安全。但两个导洞同时施工，工序干扰大，临时支护耗用材料也多，工程费用较高；先拱后墙衬砌的整体性较差。此法适用范围较广，一般中硬或软弱较破碎的岩层，以及不同长度的洞室都可采用。3)拱部双侧导洞先拱后墙法该法施工顺序见图411所示：开挖拱部双侧导洞l，该导洞底部设于拱脚下05米，拱脚开挖时，需保证拱脚台阶完好；拱部扩挖2，视拱部围岩情况可为连续开挖，也可为分段跳格开挖；拱部衬砌支护I；侧导洞落底及边墙开挖4；边墙支护V；中部核心开挖6。这种方法的特点是：拱部开挖的进度较快，先支护拱部，下部开挖时；较安全。留下核心，方便拱部衬砌施工。成洞后再开挖核心，因已有较多的临空面，开挖速度侠。此法适用范围较广。4)拱部多导洞先拱后墙法其施工顺序参见图412：拱部导洞l、2、3按序纵向连续开挖；拱部及拱脚扩挖4，须视围岩情况采取分段跳格开挖，分段的宽度一般取48米；拱部衬砌V，分段跳格开挖时，相应分段衬砌支护；下部岩体开挖6；边墙支护VII。此法的特点是拱部导洞多，开挖进度快，是采用小型机具开挖大跨度洞室的基本方案。但因导洞多，工程费用也高。此法适用于大跨度及特大跨度洞室。(2)围岩稳定性较好时的开挖方案属于此种情况的洞室，或为地质条件较好，或为地质条件较差，但洞室的跨度较小。这一类洞室开挖中，围岩的稳定较易得到保证，施工中主要是如何充分利用围岩稳定这一有利条件，实现快开挖，快成洞。此种情况下洞室的开挖方法有：1)全断面开挖全断面开挖有两种形式：全断面一次开挖和全断面分台阶相继开挖。全断面一次开挖法此法的特点是整个开挖断面一次成型，工作面宽敞，通风、运输方便，施工组织简单，施工进度快。但要求施工机械化水平较高，需具备大型及高效率的钻机及装渣、运输机械；且各工序间要紧密配合，否则极易影响正常作业。全断面分台阶相继开挖法这是将开挖面按高度分成两部分，高大洞室也可以分成更多的部分，洞室的上下部分相继开挖同时向前推进。此法系当全断面开挖需要的大型施工机械不具备时，为了使中小型机械实现快速开挖，以解决作业面高大的矛盾而产生的。2)台阶开挖法台阶开挖又有三种形式：下台阶开挖、上台阶开挖和侧台阶开挖。下台阶开挖法此法的要点是首先将上部断面在全长(或开挖区段)范围内开挖完，然后再开挖下部断面。上部断面完全同予全断面一次开挖法。上、下两断面台阶面积的比值，主要取决于所采用的钻孔和装渣运输设备。上台阶开挖法这种方法的要点是首先将洞室下部断面在全长范围内开挖完，然后再开挖上台阶。此法又叫反台阶开挖法。上台阶开挖法的优点是由下向上开挖，爆破效率较高，进度较快，在有涌水时能有效地排水。它的缺点是需有两个单独开挖循环，因此比全断面法所需工期更长；另外，由下向上钻孔，只能在岩体稳定的条件下采用。侧台阶开挖法这种方法的要点是将开挖断面分成左右两部或更多部分，对每一侧台阶采用全断面法开挖。开挖断面的一侧部可以在另一个侧部开挖完工后再开挖，也可一个侧部超前于另一个侧部数米(或数十米)，两部分同时进行。三、斜洞开挖(1)斜洞开挖的特点与水平洞室相比，斜洞开挖的特点是：1)对围岩的扰动范围比同断面的平洞大。倾斜角不同，对围岩稳定性的影响也不同。一般随倾角增大围岩的稳定性降低。2)钻孔的作业条件差，且对钻孔方向要求高，才能保证坡度的准确。3)出渣条件差。4)通风、排烟、排水方面，因开挖方向不同也具有不同的特点。由下向上开挖时通风、排烟较为困难；由上向下开挖时排水工作较困难。5)为保证准确成型和贯通，对测量工作要求高。(2)斜洞开挖的一般方法 1)开挖方向斜洞倾角小于lO0时，可视为水平洞室开挖；倾角大于450时，同于竖井开挖方法。为方便出渣，一般宜采用自下而上的开挖方法。当围岩稳定性较差或下部平洞未贯通前可采用自上而下的开挖方法。2)斜洞开挖技术要点根据围岩性质和断面大小，斜洞也可分为全断面一次开挖或分部开挖。向上开挖断面小于10平米时，可全断面一次开挖成型；断面大于lO平米或断面高度大于30米时，可设拱部导洞，贯通后再自下而上落底。向下开挖斜洞室，也可采用全断面法或下台阶法，钻孔与出渣应为单行作业。四、竖井开挖(1)竖井开挖的特点开挖竖井时，围岩的应力状态较同断面平洞的围岩应力有所改善，除特别不良的地质条件外。一般来说，围岩的整体稳定较易得到保证。由于围岩整体稳定问题不突出，施工中的主要矛盾是如何实现快速施工；关键因素是快速钻孔和快速出渣。(2)竖井的开挖方法。1)全断面自上而下开挖法(正向开挖法)主要有以下几种方法：普通开挖法钻孔采用手持式凿岩机。爆破采用毫秒爆破和控制轮廓爆破技术全断面一次爆破成型。出渣采用抓岩机配合吊桶，井架提升，自动翻斗卸渣的方法。局部围岩不稳定处，及时用喷混凝土或加钢筋网联合支护。此种方法出渣、通风、排水都较困难。若机械化程度低或不配套时，劳动强度大，工效低，进度慢。此法适用于下部平洞未打通以前，或围岩稳定性差，或深度不大的竖井工程。深孔自上而下分段爆破法采用深孔钻机，一次钻好符合竖井深度的全部钻孔，然后，自上丽下地分段爆破成竖井。分段爆破前，用砂将炮孔下部分填满，只留出爆破段高度(2030米)；爆破后用抓岩机配合吊桶出渣。爆破下一段时，用高压风将炮孔内的砂吹出2030米，再装药进行爆破。如此进行直至爆破成竖井。2)先反井，后扩大开挖方法一般竖井工程，井底多有平洞与之相通，先反井，后扩大的开挖方法，正是利用井底的平洞作为出渣通道，较之用普通方法自上而下的开挖竖井工效高，速度快。先反井，后扩大开挖竖井的施工顺序如下：首先打通平洞，作为出渣的通道。然后，从平洞内自下面上地开挖导井，因系反向开挖，故又叫反井。尤如平洞开挖中的导洞，既为竖井开挖创造了工作面，又解决了扩挖竖井时的落渣问题，且还改善了通风、排烟等条件。最后反井贯通后，再自上而下地扩挖成竖井，此时，反井落渣。经平洞出渣。从以上顺序可见，竖井开挖的关键是自下而上地开挖反井。反井因系反向独头开挖，作业条件差，为了使反井尽快贯通，反井的断面不宜太大，一般以直径20米左右，或开挖面积4平米左右为好。开挖反井常采用的方法有：普通开挖法：钻孔、装药均在临时脚手台上进行。临时脚手台在爆破前应予拆除。此法作业条件很差，每爆破一次，均需拆除和搭设脚手架。辅助用工、用时、用料多。且通风、排烟困难，劳动强度大。愈升高工效愈慢。故仅适用于开挖高度较小的竖井工程。吊罐法吊罐实质上是一个由钢丝绳悬吊的可升降工作台。用吊罐法开挖反井时。此法工艺简单。作业条件较好，工效较高。且所需机械设备简单，但要求中心孔位准确。一般适用直径大于50米，中硬以上不需支护的稳定岩层中高度为2060米的竖井施工。深孔自下而上分段爆破法此法的主要施工过程如下：i首先打通下部平洞，作为出渣运输通道。ii在竖井顶部，沿反井全高，自下而上地一次钻好全部平行钻孔，钻通至平洞。iii然后自下而上地分段装药，分段爆破。iv爆破后需进行准确测量，再分段装药和爆破。采用此法应注意解决好钻孔准确、装药起爆、爆后检查这几个关键环节。此法的突出优点是作业条件好，劳动强度低，施工安全，对地质条件适应性广泛。但由于竖井愈高，钻孔倾斜造成偏差愈大，所以，一般适用于50米以内的竖井工程。爬罐法爬罐实为一个能沿特殊导轨自行升降的工作台。导轨系由短锚杆固定在井壁上，导轨随开挖逐节接长。此法不需钻凿提升绳孔，爬罐可自行升降，作业较为安全。但需专用设备，投资较大，仅用于高竖井及盲井工程。 直接钻凿法先在竖井中轴线上自上而下地钻一直径为200300毫米的导向孔，然后，改用大直径的特制钻头，沿导向孔自上而下地扩大至所需的直径。扩大后的井筒即作为反井。根据扩孔方式，钻凿法可分为“全断面”或“环状”钻凿两种。前者在扩孔时要将岩石全部凿掉。后者则只沿井筒周边凿成一条数厘米宽的环状槽，每隔一定长度，用断裂器将岩芯切断。此法的特点是机械化程度高，成井质量好，速度快，施工也比较安全。但需大型钻机及专用特制钻头；设备费用高，动力消耗大。3)全断面深孔爆破法全断面深孔爆破能改变传统的竖井开挖方式，将钻孔作业移至地面上进行，改善劳动条件，提高作业的安全度和成井效率。全断面自下而上分段爆破法此法的施工过程与开挖反井相同，只是爆破的断面较大。采用此法开挖竖井的主要技术措施是：i确保钻孔质量，控制钻孔偏斜。ii保证准确装药。爆破是自下而上分段，而炸药是自炮孔的上口向下装填的。故必须保证装药高度、装药的底部和上部填塞高度符合爆破方案的设计要求。iii保证按顺序、安全可靠地起爆。 iv每次分段爆破后，应对爆破效果进行检查和测量：有无堵孔现象，断面是否整齐，必要时需及时处理，甚至修正爆破方案。全断面一次爆破成竖井此法与分段爆破法相比，还简化了每爆一段，装药一段和装药前后的测量检查过程，从而具有更高的成井效率。应用此法除要求有较高的钻孔质量外。全断面一次爆破成竖井的方法，效率高，成井快。钻孔及爆破的工艺进一步完善后有一定的发展前途。适用于井底平洞较大，即补偿空间较大，而高度为20或30米以内的浅竖井工程。第二节 隧道内衬整体式衬砌施工1整体式衬砌施工的工艺过程 整体式衬砌可分为混凝土衬砌和钢筋混凝土衬砌两大类。主要作业包括模板、钢筋(混凝土衬砌不含有钢筋作业)和混凝土三大作业，其施工工艺过程可参见图4-16。因钢筋及混凝土作业与其他工程基本相同，这里不作介绍。 2模板工程 在毛洞开挖完成后，为了修筑一定形状的混凝土或钢筋混凝土衬砌，必须先架设由模板和支撑系统(包括拱架、框架)组成的临时性结构物，这叫做模板工程。隧道工程衬砌施工中的模板的基本作用和要求同其它混凝土工程。(1)模板的构造不管是拆装式或活动工具式模板，从总体上看都是由与混凝土接触的模板和支撑系统两大部分组成。前者系保证混凝土衬砌尺寸和准确成型，并承受混凝土的分布荷载；后者则系将上述荷载再传递给地基。1)拆装式模板的构造以平洞的模板为例，平洞拆装式模板由模板和支撑系统(包括拱架和框架)组成。框架又包括立柱、横梁、纵梁和支撑等(见图4-17)模板结构的形式很多，主要由洞室跨度、荷载大小、材料供应和施工特点等因素来确定。拱架：拱架是拱部模板的主要承重构件，常采用木拱架、钢拱架、钢木混合拱架等几种。框架：框架也叫侧墙模架，既承受拱架部分传来的垂直荷载，又承受侧墙部分传来的水平荷载，由立柱、纵梁和支撑等组成。模板：平洞的模板包括拱部模板和侧墙模板。按制作方法分，有散装模板和组合模板两种。散装模板的安装是将加工好的板料直接钉在模架上；组合模板是将散装模板按一定规格要求预先加工制成，安装时再安设在模架上。2)活动式模板的构造活动式模板在断面固定的隧道工程衬砌施工的应用，对提高衬砌施工机械化作业，加快施工进度，节约模板材料等都有重大意义。下面简单介绍应用较多的平移式活动模板。活动式模板的支撑结构系统，实质上是可以移动的台车结构，见图4一18。平移式活动模板在一个浇筑段上使用时，固定台车，用调幅装置将模板撑开，并准确定位。混凝土浇筑完成后，需经过必要的养护时间才能脱模，并整体移动到下一浇筑段使用。模板的型式很多，但基本构造是由模板、模架、台车排架、调幅装置和轨道线路构成。模架：相当于拼装式模板中的拱架。模架用型钢制成，模架间设置肋条，肋条上铺设模板。活动式钢模板是一个包含有模架、肋条的整体外壳。为了使模极能收缩折叠，要构造上设置一定数量的单向铰。钢模板上必须设置检查孔，尺寸为50 x 50厘米左右，用作观察混凝土浇筑情况和使用振捣器。设置的位置以便于施工作业为宜。台车排架(简称车架)：车架是一个空间结构，下部可以通过斗车或其它运输工具。在衬砌施工过程中，用来支撑模架；在移动模板时作运载工具用。调幅装置：调幅装置是指设置在车架上的千斤顶，用以张开或收拢模板，并调节幅度、尺寸及水平标高。轨道线路：由于移动式活动模板重量以及施工时所受的荷载都比较大外形又接近于衬砌净空，所以对轨道线路要求较高。一般采用30公斤以上的钢轨，枕木间距不大于50厘米，地基稳固，线路平直，以避免线路不均匀下沉而引起衬砌质量事故和移动模板时发生故障。(2)模板的安装与拆除1)模板的安装模板安装的要求是：准保证结构各部分的形状、尺寸和相对位置准确；稳立柱、拱架架设要直，支撑要牢固，结构整体稳定，模板不能有位移；密接缝严密，防止漏浆；平表面平整，确保衬砌的外观质量2)模板的拆除模板拆除时间：模板拆除时间是决定模板周转快慢的关键，所以拆模时间应尽量缩短。拆模时间与混凝土硬化条件，模板受力情况，结构跨度及其所处的地质条件，以及水泥品种、标号等有关。缩短拆模时间的技术措施：由于洞内温度变化不大，自然养护不可能加速混凝土硬化；采用高标号硅酸盐水泥，虽可提高早期强度，缩短拆模时间，但效果没有采用蒸汽养护和掺加早强剂好。地下工程一般不采用蒸汽养护，而采用掺加早强剂的办法来缩短拆模时间。3竖井衬砌的施工竖井主要包括：井口、井筒及井筒与水平洞室的连接段三大部分组成。(1)井口衬砌施工井口是竖井的最上部，其作用是固定竖井的起点，支持悬吊在井口上的一部分临时支撑和井筒。井口和水平洞室的口部一样，处于松软而不稳定的冲积层或风化岩层中。地层的水平压力相当大，加以井口临时建筑物和地面施工荷载的影响，所以在施工过程中要特别注意容易发生井口塌陷。为了防止发生事故，竖井施工一般要先修筑带锁口圈的井口。(2)井筒衬砌施工井筒村砌施工应根据工程地质条件，开挖方案及施工机具来确定。一般自上而下，开挖(扩大)竖井时，衬砌也自上而下地分段浇筑。但每一段衬砌是由下而上地架设模板，并浇筑混凝土。每一段都要构筑壁座。以支承该段衬砌自重和施工荷载。井筒衬砌模板为非承重模板，所以混凝土浇筑完毕后24昼夜后，便可拆除摸板。当围岩稳定，或采用反井开挖法时，可待开挖工程完成后，最后采用滑升模板一次浇筑完成。这样可大大加速衬砌施工速度，并不留置施工缝，有利于衬砌防水。(3)井筒与水平洞室联接段施工井筒与水平洞室联接段，由于开挖扰动大，围岩破碎，漏水和地层压力都比井筒或水平洞室严重，所以施工时应采取相应的措施，如制定爆破方案，加强支撑，加固围岩等，既要方便施工，又要保证衬砌质量和施工安全。4背部回填及压浆(1)背部回填混凝土衬砌浇筑完毕后，为了使村砌受力均匀合理，阻止地层变形和地层压力的增加，提高衬砌的抗震能力，需要将岩壁与衬砌间的超挖部分用块石回填密实。侧墙部分超挖量小于20厘米时，用于砌块石边浇筑边回填，回填高度始终要高出浇筑层20厘米以上；超挖量大于20厘米时，可在浇筑混凝土前用浆砌块石砌筑固填层。若要利用回填层排水时，则靠岩壁一侧应少用或不用砂浆砌筑。拱顶部分，当洞室围岩稳定，干燥少水，超挖量不大时，可以不回填个别险石或局部危岩可进行局部回填。当围岩欠稳定时，可根据其程度采用全回填或带状回填。(2)背部压浆 向衬砌背部压注水泥砂浆，能使衬砌与围岩结合密实，阻止地层变形和地层压力的增加，改善结构受力条件，一般用于有密闭要求和承受动荷载的地段。遇到断层地带，可以用来加固地层。压浆工作分为初次压浆和检查压浆两种。初次压浆是压注水泥砂浆。检查压浆是压注纯水泥浆。检查压浆是当作防水手段的初次压浆未达到防水目的时进行的补救措施。第三节 盾构法掘进一、盾构施工准备工作盾构施工准备工作主要有盾构拼装室和拆卸室的修建、盾构基座的安装、盾构进出洞的设施、后盾管片的拼装及拆卸，以及其它的配合盾构施工的一些附属设施等。1盾构拼装和拆卸室在盾构施工段的始端和终端。要建造竖井或基坑，用以进行盾构安装和拆卸。如果眉构推进线路特别长时，还应设置检修工作井。这些竖井或基坑都应尽量结合隧道规划线路上的通风井、设备井、地铁车站、排水泵房泣体交叉、平面交叉、施工方法转换处等需要来设置。作为拼装和拆卸用的竖井，其建筑尺寸应根据盾构装、拆及施工来确定。盾构拆卸井要满足起吊、拆卸工作的方便，其要求一般比拼装稍低，但应考虑留有进出洞门与隧道外径间空隙充填工作的余地。2盾构基座盾构基座在井内用作安装及稳妥地搁置盾构，更重要的是通过设在基座上的导轨使眉构在施工前获得正确的导向。因此，导轨需要根据隧道设计、施工要求定出的平面及高程位置进行测量定位。基座可以采用现浇钢筋混凝土或钢结构。导轨一般布置在盾构下部的900范围内，由两根或多根钢轨组成。基座除受盾构自重外，还应考虑盾构切入地层后，进行纠偏时产生的集中荷载。3盾构进出洞设施 盾构进出洞是盾构法施工的重要环节，涉及到竖井洞门的形式和盾构切口内设备的布置，对地面沉降及隧道的防水都有很大的影响。进出洞问题处理的好，能减少许多后患，保证施工速度和安全。(1)盾构进出洞方法1)临时基坑法：先用板桩围成的临时基坑中进行盾构安装、后座安装及垂直运输出口施工，然后把基坑全部回填，仅留垂直运输的进出口。拨除原基坑板桩后，盾构就在回填土中开始掘进。2)逐步掘进法：用盾构法进行纵坡较大的、与地面直接连通的斜隧道(如越江隧道等)施工时，其后座可由敞开式引道承担，盾构由浅入深进行掘进，直至全断面进入地层而形成洞口。但由于目前盾构法施工造价偏高，一般从洞口起的一段较浅的暗埋隧道采用明挖法施工，在较深处才开始用盾构法施工。3)工作井进出洞法：在沉井或沉箱壁上设预留洞及临时封门，盾构在井内安装就位。所有掘进准备工作结束后，即可拆除I临时封门，使盾构进入地层。(2)临时封门的构造形式1)钢结构封门：工程上已用过的有横向钢板梁封门、竖向钢板梁封门及整块圆钢板封门等。2)砖石或混凝土封门：盾构施工时，也可在沉井洞门内用砖石砌体作封门结构，还可以直接在井壁上凿孔出洞。4盾构后座盾构刚开始掘进时，其推力要靠工作井井壁来承担。因此，在盾构与井壁之间需要传力设施，此设施称为后座。通常采用隧道衬砌管片或专用顶块与顶撑作后座。后座衬砌与后座井壁之间的空隙，一般采用浇筑低标号混凝士来填平，使盾构推力均匀地传给后座壁，将来拆除后座衬砌也较方便。当盾构向前掘进达到一定距离，盾构顶力可由隧道衬砌与地层间摩阻力来承担时，后座即可拆除。5盾构施工附属设施的准备盾构施工的附属设施主要有供电照明设备、通风及空压机房、排水泵房、涂料棚、充电间、出土有轨运输系统及工作井垂直运输系统等。若为管道运输尚有泥水处理系统等。(三)盾构隧道衬砌1衬砌断面的型式和选型 (1)断面形式根据隧道的使用要求、施工技术的可能、外围土层的特性、隧道受力等因素，其断面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等多种形式，最常用衬砌的断面形式是圆形。因为圆形隧道衬砌断面有以下优点：1)可以等同地承受各方向的外部压力。尤其是在饱和含水软土地层中修建地下隧道，由于顶压、侧压较为接近、更可显示出圆形隧道断面的优越性。2)施工中易于盾构推进。3)便于管片的制作、拼装。 4)盾构即使发生转动，对断面的利用也毫无妨碍。(2)内部使用限界的确定隧道内部轮廓的净尺寸应根据建筑限界或工艺要求并考虑曲线影响及盾构施工偏差和隧道不均匀沉降来决定。对于地铁，为了确保列车安全运行，凡接近地铁线路的各种建筑物(隧道衬砌、站台)及设备、管线，必须与线路保持一定距离。因此，应根据线路上运行的车辆在横断面上所占有的一定空间，正确决定内部使用限界。1)车辆限界车辆限界是在平、直线路上运行中的车辆可能达到的最大运动包迹线，就是车辆在运行中横断面的极限位置，车辆任何部分都不得超出这个限界。2)建筑限界建筑限界是决定隧道内轮廓尺寸的依据，是在车辆限界以外一个形状类似的限界。任何固定的结构、设备、管线都不得侵入这个限界以内。建筑限界是由车辆限界外增加适量安全间隙来求得的，其值一般为150-200毫米。2双层衬砌的选用应根据隧道的功能、外围土层的特点、隧道受力等条件，分别选用单层装配式衬砌，或在单层装配式衬砌内再浇筑整体式混凝土、钢筋混凝土内衬的双层衬砌。双层衬砌施工周期长，造价贵，且它的止水效果在很大程度上还是取决于外层衬砌的施工质量、渗漏情况，所以只有当隧道功能有特殊要求时，才选用双层衬砌。通常在满足工程使用要求的前提下，应优先选用单层装配式钢筋混凝土衬砌。单层预制装配式钢筋混凝土衬砌的施工工艺简单，工程施工周期短，节省投资。3衬砌分类(1)铸铁管片铸铁管片强度高，易铸成薄壁结构，管片重量轻，搬运安装方便，管片精度高外形准确，防水性能好。但加工设备要求高，造价大。该管片需翻砂成型后用大型金属切削机械加工。(2)钢管片 主要用型钢或钢板焊接加工而成，其强度高、延性好、运输安装方便，精度稍低于铸铁管片。但在施工应力作用下易变形，在地层内也易锈蚀。(3)钢筋混凝土管片该种材料制作而成的管片有一定强度，加工制作比较容易，耐腐蚀，造价低，是最常用的管片形式。但较笨重，在运输、安装施工工程中易损坏。(4)挤压混凝土衬砌这是一类新工艺，盾尾后部设有相连接的滑模台车，盾构推进时混凝土泵同时向盾尾连续压注混凝土，形成衬砌，并兼作盾构推进的后座。这类衬砌的施工速度比拼装衬砌快，防水效果更好，造价也低。4衬砌防水(1)衬砌管片自身防水管片自身防水主要靠提高混凝土抗渗能力和管片制作精度实现。钢筋混凝土管片的抗渗等级应根据隧道埋深及地下水压力确定，一般要求达到S4一S8，混凝土级配需选用干硬性密实级配，且可掺入塑化剂，调整级配，增加混凝土的和易性，严格控制水灰比，一般不大于04。浇筑、养护、堆放和运输中应严格执行质量管理。近年来研制成功的渗透型外防水涂料，可用于改善管片混凝土的抗渗性能。(2)拼装接缝防水1)密封垫防水目前已普遍使用弹性密封橡胶条防水，并以粘结力强、延伸性好、耐久、能适应一定量变形的防水材料嵌缝。弹性密封垫防水条由天然橡胶、合成橡胶等制作，近年来又采用了防水性能好的遇水膨胀橡胶。防水条在管片拼装前粘贴于接缝面的预留沟槽内。2)嵌缝防水嵌缝防水作业一般在管片拼装完成和变形已达到相对稳定时进行。管片内弧面边缘留有嵌缝槽，嵌缝材料可选用乳胶水泥、环氧树脂和焦油聚氨酯材料等。最近研制成功的遇水膨胀嵌缝膏是一种较好的嵌缝材料。3)螺栓孔防水管片上的螺栓孔也易渗漏水，需要采取措施加以密封。常见的做法是在螺栓上穿上由合成树脂或合成橡胶类材料制作的圆环形密封垫，然后拧紧螺母，使其充填或覆盖螺孔壁与螺杆之间的空隙，堵塞漏水通道。(四)盾构推进及衬砌拼装1盾构开挖方法盾构以开挖方式可分为敞开式、网格式、挤压式和机械切削式等。为了减少盾构施工对地层的扰动，先借助千斤顶驱动盾构使其切1：3贯入土层，然后在切1：3内进行土体开挖与运输。这是软土地层盾构掘进的基本过程。 (1)敞开式开挖手掘式及半机械式盾构均为敞开式开挖。这种方式适用于地质条件好，开挖面在掘进中能维持稳定或在有辅助措施时能维持稳定的情况。其开挖程序一般是从顶部开始逐层向下挖掘。若土质较差，还可以借助支撑千斤顶加撑板对开挖面进行临时支撑。根据其切口长度，每环可分几次开挖和推进。(2)网格式开挖网格式开挖由网格梁与隔板将开挖面分成许多格子。开挖面的支撑作用是由土的粘聚力和网格厚度范围内的阻力产生的。当盾构推进时。克服这项阻力，土体就从格子里呈条状挤出来。要根据土的性质，调节网格的开挖面积。采用网格式开挖时，在所有千斤顶缩回之后，会产生较大的盾构后退现象，导致地表沉降，因此施工时要防止盾构后退。(3)挤压式开挖全挤压式和局部挤压式开挖，由于不出土或只部分出土，对土层有较大的扰动。在考虑施工轴线时，应尽量避开地面建筑物。局部挤压施工时，要严格控制出土量，以减少和控制地表变形。全挤压施工时，盾构把四周一定范围内的土体挤压密，由于只有上部有自由面，所以大部分土体被挤向地表，部分则挤向盾尾及盾构下部，建筑空隙自然得到充填。(4)机械切削开挖使用机械式盾构进行开挖，它适用于各类土层，尤其适用于极易坍塌的砂性土层的长隧道，可连续掘进挖土。由旋转刀盘切削产生的渣土经过刀盘上的预留槽口进入土舱，提升和流入漏斗后，在通过传送带运人出土车。目前采用的泥水加压盾构、土压平衡盾构是这种开挖方式的典型例子。除上述四种开挖方式外，还可采用水力机械开挖。以水枪代替人工或机械挖土，用水力扬水器或泥浆泵组成管道运输代替常规隧道的运输方法可以加快施工进度。稳定工作面是盾构推进必要条件。泥水加压盾构和士压平衡盾构自身有使开挖面保持稳定的功能。采用开放型盾构、挤压网格盾构和半机械化盾构掘进隧道时，则常需采用气压法、降水法、化学注浆法或冰冻法等辅助施工方法，使开挖面保持稳定，防止产生涌水、涌砂和随之发生的土体坍塌及地表沉降。2施工管理(1)土压平衡式盾构土压平衡式盾构的施工管理是通过排土机构的机械控制方式进行，这种排土机构可以调整排土量，使之与挖土量保持平衡，以避免地面沉降或对附近构筑物造成影响。(2)加泥式或加泥浆式盾构加泥或加泥浆式盾构为了确保开挖面的稳定，在盾构推进时进行排土量管理和土压管理。排土量管理以使掘进量和排土量之间取得平衡为目的；土压管理以通过土压计测出密封舱内的泥土压力来保持土压力平衡为目的。(3)加水式盾构加水式盾构施工法的开挖面稳定管理有两种方式：一是不间断地掌握盾构掘进中的掘土量和排土量之间的关系，从而将密封舱内的切削土的积存量保持在最佳状态的排土率管理；二是保证同地下水压力取得平衡的附加水压力管理。(4)泥水加压平衡式盾构泥水加压式盾构一面要保持泥水压力来平衡作用于开挖面的外部压力，一面又要向前推进，所以要对开挖面泥水压力、密封舱内的土压力，以及同掘土量平衡的出土量等进行必要的检测和管理。3盾构操纵与纠偏(1)盾构的操纵与偏向盾构操纵，主要是使盾构运动轨迹始终在设计轴线容许偏差值范围内，达到隧道衬砌拼装在理想的位置上的目的。盾构在地层中推进时，导致偏向的因素很多，主要有：1)地质条件的因素由于地层土质不均匀，以及地层有卵石或其它障碍物，造成正面及四周的阻力不一致。2)机械设备的因素各千斤顶工作不同步，由于加工精度误差造成伸出阻力不一致，盾构外壳形状误差、设备在盾构内安置偏重于某一侧，千斤顶安装后轴线不平行。3)施工操作的因素部分千斤顶使用频率过高，导致衬砌环缝的防水材料压密量不一致。累积后使推进后座面不正，挤压式盾构推进时有明显上浮；盾构下部土体如有过量流失。引起盾构下沉。(2)盾构的纠偏1)千斤顶编组的调整通过调整千斤顶的编组，使其千斤顶合力位置与外力合力位置组成一个有利于纠偏的力偶，从而调整高程位置及平面位置。2)盾构纵坡的控制通过变坡法或稳坡法控制纵坡来调整盾构高程，以及盾构与已成管片端面间的间隙。3)开挖面阻力的调整当利用千斤顶编组无法达到纠偏目的时，可采用调整开挖面阻力，也就是人为地改变阻力的合力位置，从而得到一个理想的纠偏力偶，来达到控制盾构轴线的目的。4)盾构自转的控制当盾构有少量自转时，可用盾构内的举重臂、转盘等大型旋转设备的使用来纠正；当自转量较大时，采用压重的方法，使其形成一个纠旋转力偶。4衬砌管片的拼装软土地层盾构施工的隧道衬砌，通常采用预制拼装的形式。(1)通缝拼装管片的纵缝要环环对齐，拼装较为方便，容易定位，衬砌环施工应力小，但容易产生环面不平，并有较大累计误差，而导致环向螺栓难穿，环缝压密量不够。(2)错缝拼装前后管片的纵缝错开拼装，一般错开l2-l3块管片弧长。用此方法建造的隧道整体性较好，施工应力大易使管片产生裂缝，纵向穿螺栓困难。纵缝压密差。但环面较平整，环向螺栓比较容易穿。(3)先环后纵在采用敞开式或机械切削开挖的盾构施工时，盾构后退量较小，则可采用此法。先将管片拼装成圆环。拧好所有环向螺栓，而穿进纵向螺栓后再用千斤顶整环纵向靠拢，然后拧紧纵向螺栓，完成一环的拼装。其成环后环面平整，圆环的椭圆度易控制，纵缝密实度好。但如前一环面不平，则在纵向靠拢时，对新环产生很大的施工应力。(4)先纵后环当采用挤压或网格盾构施工时，盾构后退量较大，为了不使盾构后退，减少对地面的变形，则可采用此法。即缩回一块管片位置的千斤顶，使管片就位，立即伸出缩回的千斤顶，这样逐块拼装，最后成环。其环缝压密好，圆环椭圆度较难控制，主要可防止盾构后退。5衬砌壁后压浆 为防止地表沉降，必须将盾尾和衬砌之间的建筑空隙及时压浆充填，压浆还可以改善隧道衬砌的受力状态，增强衬砌的防水效能，有利于盾构推进纠偏，因此是盾构施工的关键工序。(1)压浆方法1)二次压注当盾构推进一环后，立即用风动压注机通过衬砌管片的压注孔，向衬砌壁后的建筑空隙注入豆粒砂，防止地层的坍塌。继续推进58环后，再用压浆泵将水泥类浆体灌入砂间空隙，使之固结。二次压注法施工繁琐，压注豆粒砂不易保证密实，尤其是拱顶部分，此外灌注水泥浆时也难填满。地表沉降略大，后期常需进行补充压浆，但对保护盾尾密封装置有利。2)一次压注 若地层条件较差，盾尾空隙一出现就会发生坍塌时，则希望盾尾空隙内始终保持一定的压力。在这种情况下尾宜采取一次压注法。即随着盾尾空隙的出现，立即压注水泥砂浆，并保持一定压力。一旦出现压浆故障，盾构也要暂停推进。这种工艺对盾尾密封装置要求较高，容易产生盾尾漏浆，须准备采取有效的堵漏措施。(2)压浆材料压浆的常用材料拌制成浆体要满足下列要求：1)和易性要好2)凝结时间要合适3)要有一定的强度4)收缩率要小 5)具有一定的抗渗能力目前通常采用无水泥的压浆材料，它是以石灰、膨润土(或粘土)、磨细粉煤灰和砂配置而成。(3)压浆设备隧道内的压浆设备由压浆泵、软管、连接管片压浆孔的旋塞注浆嘴、管路接头、阀门等组成。目前施工压浆泵一般采用活塞式压浆泵或自吸式压浆泵。(五)盾构法施工监测1监测的作用盾构法施工潜在不安全因素多，必须搞好施工过程中的监测。(1)监测和判断各种施工因素对地表变形的影响，提供改进施，的方法和减少地面沉降的重要依据；(2)根据前一段的观测结果，预测下一段的地表沉降和对周围建筑物及其它设施的影响；(3)检验施工方法是否达到控制地面沉降和隧道沉降的要求；(4)研究土壤特性、地下水条件、施工方法与地表沉降的关系，作为将来设计的参考依据；(5)通过施工监测可取得减少沉降、减少保护工程费的效果；(6)保证工程安全，减少总造价。2监测项目的选择依据(1)一定情况下的具体监测要求；(2)土壤及地下水情况；(3)隧道施工影响范围内现有房屋建筑、各种构筑物的形状、尺寸、与隧道轴线的相对位置；(4)隧道埋深；(5)双线隧道的间距或施工隧道与近旁大型、重要公用管道的间距；(6)设计中的安全储备系数。3监测内容和仪器(1)地表的沉降和水平位移在测量区域埋设地表桩，用精密水准仪和经纬仪来测量。(2)土中沉降和水平位移土体沉降量采用分层沉降仪，土体深层水平位移采用测斜仪测量。(3)土体回弹在盾构前方埋设回弹桩，观察施工中底部一下土体的回弹量，估计下卧土层可能的回弹沉陷。(4)土中应力和孔隙水压力土应力盒和空隙水压力探头采取钻孔埋设法，测点埋设在隧道周围。(5)邻近构筑物的保护监测沉降测点设在基础上或墙体上，在构筑物外的地表上和底板上也设一些测点。用水准仪测量；倾斜监测可用经纬仪测量，也可在墙体上设置倾斜仪，连续监测墙体的倾斜；裂缝监测可用裂缝观测仪。(6)隧道应变采用应变计测量，其测量结果计算结构构件的轴力和弯矩。(7)隧道收敛位移采用收敛计测量。(8)预制管片凹凸接缝处法向应力采用应力计测量。(9)接缝处张开量第四节 地下连续墙一、地下连续墙施工概述地下连续墙的施工方法是在拟建地下建筑的地面上，用专门的成槽机械沿着设计部位，在泥浆护壁的条件下，分段开挖一条狭长的深槽、清基，在槽内沉放钢筋笼并浇灌水下混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙幅。将若干墙幅连接成整体，形成一条连续的地下墙，可作为地下建筑、高层建筑地下室的外墙，又可作为深基坑工程的围护结构，起支挡水土压力、承重与截水防渗之用。地下连续墙的施工顺序如下：(1)准备工作包括制备泥浆；平整场地、挖导沟、作导墙；铺设轨道、组装挖槽设备，最后把泥浆注入导沟。(2)墙体施工地下连续墙均采用逐段施工方法，每段施工过程如下：1)在始终充满泥浆的沟槽中利用专用挖槽机械进行挖槽；2)槽两端放入接头管；3)将已制备的钢筋笼下沉到设计高度；4)插入水下灌筑混凝土导管后，即可进行混凝土灌筑。二、地下连续墙导墙施工导墙是建造地下连续墙必不可少的构筑物。须认真设计与施工，并在最后通过质量检验合格后，才能进行地下墙施工。(1)导墙的作用和要求1)导墙是控制地下连续墙各项指标的基准导墙和地下墙的中心线应一致。它明确挖槽位置，为挖槽起导向作用。导墙竖向面的垂直精度是决定地下墙是否能保持垂直的首要条件。2)挡土作用设立导墙，防止槽壁顶部坍塌。由于地表土层常较深层土质差，而且常受到邻近地面超载的影响，为保持地面土体稳定，经常在导墙之间每隔13米加添临时木支撑。3)重物支撑台的作用在施工期间，导墙常承受钢筋笼、导管、机架等静、动荷载。4)维持稳定液面的作用为了保持壁面地层的稳定，需要有一个极少变化的稳定液液面。特别是在地下水位很高的地段，为了维持稳定液面至少高出地下水位一定高度的要求，这样导墙顶部有时会高出地面。5)导墙内的空间有时可作为稳定液的贮藏槽。(2)导墙的形式和尺寸导墙的形式也和所选用的材料有关，最常用的是钢筋混凝土导墙。具体形式根据实际情况而定。图425所示为最常见的钢筋混凝土导墙的横剖面图。钢筋混凝土导墙分为现浇及预制两类。目前使用现浇较多。(3)导墙的施工钢筋混凝土导墙常就地现浇。内侧均需架设模板，而外侧尽量利用地层作外模。如在地表土层十分松软时，须先灌筑导墙，然后再于其后填土。导墙的施工接头位置应与地下墙的施工接头的位置错开。另外还可设置插铁以保持导墙的连续性。三、护壁泥浆护壁泥浆是指以膨润土为主要原料，加上纯碱、CMC(化学浆糊)等外掺剂，用清水混合搅拌而成的悬浮液(也称半胶体溶液)。(1)主要作用：1)防止槽壁坍塌2)悬浮槽内土渣，防止沉渣产生3)把土渣携带出地面 4)冷却和润滑挖槽机(2)护壁泥浆循环方式1)正循环：用泥浆泵通过管道把泥浆压送到槽底，使泥浆在管道外面携带土渣排出地面。2)反循环：在向槽口补充泥浆的同时，用泥浆泵通过管道把槽底的泥浆连同土渣一起抽吸到地面上来。四、钢筋混凝土施工特点(1)钢筋笼的加工根据地下连续墙墙体钢筋的设计尺寸，再按照槽段的具体情况，来决定钢筋笼的制作图。钢筋笼最好是按单元槽段组成一个整体。组装钢筋笼是要预先定下插入导管的位置，留有足够的空间。由于这部分空间要上下贯通，因而周围须增设箍筋、连接筋以资加固。为了不使钢筋卡住导管，应将纵向主筋放在内侧，而将横向副筋放在外侧。钢筋笼的加工应符合水下钢筋混凝土施工规范的要求。(2)混凝土灌筑要点地下连续墙是用导管在泥浆中灌筑的。因而混凝土要有良好的和易性且不发生离析。水下混凝土采用直升导管法灌筑，导管与导管采用丝扣联接，也有采用象消防用皮管的快速接头，以便于在钢筋笼中顺利升降。槽内的混凝土是利用混凝土与泥浆的比重差浇下去的，一般应保证槽内泥浆的比重小于12。混凝土施工应符合水下混凝土施工规范的要求。(3)地下连续墙接头施工为了使槽段墙与槽段墙之间很好地连接，保证有良好的止水性和整体性，应根据建设地下连续墙的目的来选择适当的接头型式。接头管(又称连锁管)是一般常用的方法。其施工顺序见图4-26。接头管的直径一般要比墙厚小50毫米。接头管用起重机起吊放入槽孔内，为了便于起拨，管外壁必须光滑，还可在管身上涂抹黄油。开始灌筑混凝土2小时后，旋转半周，或提起lO厘米。一般在混凝土开浇后23小时开始起拔。具体时间应根据现场实际情况决定。接头管拔出后，已浇好的混凝土半圆形表面上，附着有水泥浆与稳定液混合而成的胶凝物，这必须除去，否则接头处的止水性更差。第二章 清单工程量计算规则隧道岩石开挖平洞开挖按设计图示结构断面尺寸乘以长度以体积计算斜洞开挖竖井开挖地沟开挖岩石隧道衬砌混凝土拱部衬砌按设计图示尺寸以体积计算混凝土边墙衬砌混凝土竖井衬砌混凝土沟道拱部喷射混凝土按设计图示尺寸以面积计算边墙喷射混凝土拱圈砌筑按设计图示尺寸以体积计算边墙砌筑砌筑沟道洞门砌筑锚