地铁工程主要施工方法之2

1、第二部分第二部分 地铁车站暗挖法施工技术1 1 概概 述述暗挖法亦称浅埋暗挖法，我国始于暗挖法亦称浅埋暗挖法，我国始于20世纪八世纪八十年代中期的铁路大秦线军都山双线隧道。十年代中期的铁路大秦线军都山双线隧道。1986年年1987年，在北京地铁复兴门折返线年，在北京地铁复兴门折返线隧道施工中进行应用试验，随后用此法修建隧道施工中进行应用试验，随后用此法修建了北京地铁了北京地铁1号线西单三跨双层车站。九十号线西单三跨双层车站。九十年代初，北京地铁年代初，北京地铁1号线中段复（兴门）号线中段复（兴门）八（王坟）线全面应用此法，修建了十公里八（王坟）线全面应用此法，修建了十公里区间隧道和天安门西、王

2、府井、东单等三座区间隧道和天安门西、王府井、东单等三座车站。车站。这种施工方法具有灵活多变、不拆迁、不这种施工方法具有灵活多变、不拆迁、不扰民、不影响交通、不破坏环境等突出优扰民、不影响交通、不破坏环境等突出优点，非常适合中国国情。所以，该方法很点，非常适合中国国情。所以，该方法很快在全国地铁建设中得到广泛应用。快在全国地铁建设中得到广泛应用。浅埋暗挖施工方法已确定为国家级工法，浅埋暗挖施工方法已确定为国家级工法，总体达到了国际领先水平。总体达到了国际领先水平。2 2 基本原理基本原理 浅埋暗挖法是基于新奥法（浅埋暗挖法是基于新奥法（NATM）的基本原理，针对）的基本原理，针对城市地下工程的特

3、点，在第四纪软土中开创出的新方法城市地下工程的特点，在第四纪软土中开创出的新方法 。隧道开挖前，采取土体加固辅助措施，提高地层自稳能力。隧道开挖前，采取土体加固辅助措施，提高地层自稳能力。隧道开挖时，利用围岩短暂自稳能力适时封闭支护，使围岩隧道开挖时，利用围岩短暂自稳能力适时封闭支护，使围岩与支护体共同作用，承担土层与施工期间的全部荷载。最与支护体共同作用，承担土层与施工期间的全部荷载。最后，在初期支护保护下施做防水层和二衬混凝土，形成复合后，在初期支护保护下施做防水层和二衬混凝土，形成复合衬砌衬砌 结构，承担使用荷载。这是一种综合的施工技术。结构，承担使用荷载。这是一种综合的施工技术。 浅埋

4、暗挖法施工强调预支护、及时支护，控制地面沉浅埋暗挖法施工强调预支护、及时支护，控制地面沉降。降。 3 基本原则：十八字方针无水开挖十八字方针无水开挖 十八字方针是施工经验的总结，它们是： 管超前，严注浆，短开挖， 强支护，快封闭，勤测量。 采用降水或止水措施，保证在无水情况下施工。 l管超前：指采用超前导管注浆防护，实际上就是采用超前预加固支护的各种手段，提高工作面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌。l严注浆：在超前预支护后，立即进行压注水泥或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定强度的结构体，以增强围岩的自稳能力。短开挖：即限制1次进尺的长度，减少对围岩的松弛。强支护：在浅埋的松软

5、地层中施工，初期支护必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制开挖土体变形。快封闭：在台阶法施工中，台阶长宜为23m，即“短台阶”。上下台阶应同步进行，实现快速封闭。勤量测：对隧道施工过程进行经常性的量测。掌握施工动态，及时反馈信息，是浅埋暗挖法施工成败的关键。 4 施工方法施工方法 根据不同断面和地质条件选择相应的施工方法根据不同断面和地质条件选择相应的施工方法1正台阶法正台阶法第一步：拱部超前注浆小导管施工第一步：拱部超前注浆小导管施工第三步：下断面开挖第三步：下断面开挖防水防水核心土上台阶上台阶核心土下台阶核心土上台阶2中隔壁法（中隔壁法（CD法）法）第三步：右上断面开挖第三步：右上断面开挖第

6、四步：右下断面开挖第四步：右下断面开挖第五步：隧道仰拱防水层第五步：隧道仰拱防水层铺设及模筑二衬铺设及模筑二衬第六步：满铺防水层，隧第六步：满铺防水层，隧道拱墙二次衬砌道拱墙二次衬砌3交叉中隔壁法（交叉中隔壁法（CRD法）法）4双侧壁导洞法（眼镜法）双侧壁导洞法（眼镜法）第一步第一步第二步第二步第三步第三步第四步第四步第五步第五步第六步第六步5侧洞法侧洞法第一步第一步第二步第二步第三步第三步第四步第四步第五步第五步第六步第六步第七步第七步第八步第八步6中洞法中洞法7洞桩法之一洞桩法之一2、在导洞内作边桩及中柱5、拆除部分小导洞，施作顶部二衬1、施作上导洞7、向下开挖土体，施作底纵梁及底板、站台

7、层边墙6、向下开挖土体，施作中楼板及站厅层边墙3、施作天梁4、施作顶盖拱初衬7洞桩法之二洞桩法之二5 5 地铁工程的辅助工法地铁工程的辅助工法 根据地质条件、设计要求和施工方法，选根据地质条件、设计要求和施工方法，选用不同的辅助工法。用不同的辅助工法。 主要辅助工法有：主要辅助工法有： （1 1）施工降水）施工降水（2 2）注浆加固地层）注浆加固地层（3 3）水平冻结）水平冻结（4 4）水平旋喷与搅拌桩）水平旋喷与搅拌桩 主要降水方法有管井降水和水平井降水。管井降水：就是在区间隧道的两侧(一般要求距隧道外边线2.0m)布置降水井点，在每眼井中安装抽水泵，通过抽水形成水位降落漏斗。各个降水井抽水

8、形成群井水位降落漏斗叠加，以此来达到降低施工范围内地下水位的目 的。（1 1）施工降水）施工降水接水沟排至市政污水系统潜水泵接真空泵40目尼龙网一层3-7mm滤料回填井管粘土回填沉淀管出水管口法兰扬水管单向阀泵体潜水电机滤水网罩滤料滤管井管电缆泵座粘土井点构造示意图深井潜水泵安装示意图水平井降水：水平井降水：是由不同深度若干水平辐射管是由不同深度若干水平辐射管和和个大直径竖井所组成的辐射型抽水组合个大直径竖井所组成的辐射型抽水组合装置。水平辐射井是用来汇集含水层中的地装置。水平辐射井是用来汇集含水层中的地下水至竖井内下水至竖井内,大直径竖井一般有三个作用大直径竖井一般有三个作用,一是通过竖井，

9、设置施工平台，开凿安装不同一是通过竖井，设置施工平台，开凿安装不同深度和不同方向的水平辐射管；二是汇集由深度和不同方向的水平辐射管；二是汇集由水平辐射管流入的地下水；三是设置潜水泵水平辐射管流入的地下水；三是设置潜水泵将这部分地下水排至地表。将这部分地下水排至地表。水平井结构示意图水平井结构示意图 （2）注浆加固地层）注浆加固地层a 小导管注浆小导管注浆b 长管棚长管棚c 深孔注浆深孔注浆 一般情况下多采用小导管注浆，当小导管注浆不一般情况下多采用小导管注浆，当小导管注浆不能满足开挖安全和建保护（构）筑物时，往往增加长能满足开挖安全和建保护（构）筑物时，往往增加长管棚，或有堵水要求时采用深孔注

10、浆。管棚，或有堵水要求时采用深孔注浆。a 小导管注浆小导管注浆8mm0.2m6mm42钢管c 深孔注浆深孔注浆(前进式和后退式前进式和后退式)注浆止水墙隧道初支可开挖段长度L=14.0m14米线预留注浆墙厚10米线内侧注浆层内侧注浆层外侧注浆层外侧注浆层外侧注浆层外侧注浆层内侧注浆层内侧注浆层 （3）冻结法）冻结法 冻结法是利用人工制冷技术，利用在冻结孔中的循环低温冻结法是利用人工制冷技术，利用在冻结孔中的循环低温盐水，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成人工冻土，增盐水，使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成人工冻土，增加其强度和稳定性。人工冻土在要开挖体周围形成封闭的连续加其强度和稳定性。人

11、工冻土在要开挖体周围形成封闭的连续冻土帷幕，抵抗土压、水压并隔绝地下水与开挖体之间的联系。冻土帷幕，抵抗土压、水压并隔绝地下水与开挖体之间的联系。实现了在冻结壁的保护下，进行掘砌作业。实现了在冻结壁的保护下，进行掘砌作业。 （4）水平旋喷与搅拌桩）水平旋喷与搅拌桩 旋喷桩是以高压泵为动力源,通过钻机的钻杆、喷嘴把配制好的浆液喷射到土体内,喷射流以较大的能量将一定范围内的土体射穿,并在钻杆作缓慢旋转和进退的同时切割土体,强制土颗粒与浆液搅拌混合。待浆液凝固后,形成水平圆柱状水泥土固结体即水平旋喷桩。当旋喷桩相互咬合后, 在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体，起到加固地层和止水的作用。6700

12、500双 排 水 平旋 喷 水 泥 土 桩微 风 化 粗 砂 岩800水 平 旋 喷水 泥 土 桩注 ：A 水 平 旋 喷 拱 棚B 混 凝 土 衬 砌C 挂 网 喷 射 混 凝 土350800隧 道 内 水 平 旋 喷 水 泥 土 桩 加 固 大 样 图隧 道 外 水 平 旋 喷 水 泥 土 桩 拱 壳 大 样 图旋 喷 搅 拌 超 前 预 支 护 拱 棚 横 断 面 图 （ 单 位 ： mm）7.20m42钢 管500500双 排 水 平旋 喷 水 泥 土 桩粗 砂粉 砂5.50m900 20002600300 300300800水 平 旋 喷水 泥 土 桩CB轨 面 线C15素 砼 回

13、填隧道中线中线线路C15素 砼 回 填轨 面 线路线线中线中道隧300MBZ3-4-147.75杂 填 土淤 泥 质 土5.25m2.20m3.30m3003001530025003005200300300300A520030042钢 管3008001） 控制好提升速度。2） 地层选择，砾石层成桩问题。3） 对周围环境调查，特别是砂层中地下水流动速度。4） 垂直旋喷和水平旋喷。测量定位钻机就位钻孔施工插入注浆管喷射作业拔管清洗机具移开钻机回填注浆配套设备就位水泥浆拌制水泥浆输送旋喷桩施工工艺流程图旋喷桩施工工艺流程图 旋喷桩施工关键技术旋喷桩施工关键技术 （5）临近地下管线与建（构）筑物的保护

14、）临近地下管线与建（构）筑物的保护注浆加固地层注浆加固地层注浆抬升注浆抬升设隔离桩设隔离桩基础托换基础托换6 6 浅埋暗挖法关键部位的浅埋暗挖法关键部位的施工技术施工技术 主要关键部位有：主要关键部位有：（1 1） 竖井施工竖井施工（2 2） 马头门部位施工马头门部位施工（3) 3) 断面过渡施工断面过渡施工 (4) (4) 横通道转为正洞施工横通道转为正洞施工(1) (1) 竖井施工竖井施工 锁口圈梁锁口圈梁控制沉降、防雨水灌入。控制沉降、防雨水灌入。 竖向连接钢筋竖向连接钢筋加强四个角部的拉结。加强四个角部的拉结。 土方开挖土方开挖对角开挖。对角开挖。 支护锚杆支护锚杆控制沉降，与格栅钢筋

15、焊接。控制沉降，与格栅钢筋焊接。 竖井初衬在竖井初衬在 “马头门马头门” 部位部位增加竖向增加竖向加强格栅。加强格栅。(2) (2) “ “马头门马头门” 施工施工 水平管棚（一般长8m）或水平小导管（一般长5m）作超前支护。 采用分块破除、台阶法进洞， 密排两品格栅。上导洞进洞 23 m封闭掌子面，再破除“马头门”下部分结构，开挖下导洞。 单侧进洞15 m，再开另一侧。 高大断面，特别是直墙拱结构，应先施工二衬或临时支撑后，再破 “马头门”。(3)(3)断面过渡断面过渡地铁渡线段、人防段等经常有不同断面的连地铁渡线段、人防段等经常有不同断面的连 接。接。 由大断面向小断面过渡，应做好封堵端墙

16、。由大断面向小断面过渡，应做好封堵端墙。 由小断面向大断面过渡，采用暗挖隧道断面逐渐由小断面向大断面过渡，采用暗挖隧道断面逐渐扩大法。扩大角度一般为扩大法。扩大角度一般为3045，若大于，若大于45小小导管超前棚护作用较差导管超前棚护作用较差,搭接长度应增加。搭接长度应增加。断面扩大时格栅间距应调小。断面扩大时格栅间距应调小。 注意每品格栅尺寸都变化。注意每品格栅尺寸都变化。(4) (4) 横通道转为正洞施工横通道转为正洞施工 为节省工程量，横通道一般断面较小。当转为正洞时拱部必须抬高。此时按小断面向大断面过渡施工方法进行，同时要遵守“马头门”施工要求。 7 7 施工监测施工监测（1）监控量测

17、的目的）监控量测的目的 施工监测是地下工程设计与施工的重要手施工监测是地下工程设计与施工的重要手段之一。段之一。监视围岩变化状态，了解支护衬砌受力情况，监视围岩变化状态，了解支护衬砌受力情况，确保施工安全；确保施工安全；确定二次衬砌和仰拱施作时间；确定二次衬砌和仰拱施作时间；掌握围岩变化规律，及时确认或修改支护设掌握围岩变化规律，及时确认或修改支护设计参数及施工顺序，提供支护衬砌最终稳定计参数及施工顺序，提供支护衬砌最终稳定信息，为以后隧道设计和施工积累资料。信息，为以后隧道设计和施工积累资料。 明挖法施工应着重对基坑变形的监测明挖法施工应着重对基坑变形的监测, ,具体包具体包括桩、墙水平位移

18、，地表沉降括桩、墙水平位移，地表沉降 、土体分层沉降、土体分层沉降、支撑轴力、基坑回弹、地下水位等，以及周边建筑支撑轴力、基坑回弹、地下水位等，以及周边建筑物的倾斜、沉降。物的倾斜、沉降。 浅埋暗挖法施工主要监测项目是隧道拱顶下沉、浅埋暗挖法施工主要监测项目是隧道拱顶下沉、周边收敛、钢格栅应力及地表沉降、地面建筑物的周边收敛、钢格栅应力及地表沉降、地面建筑物的沉降倾斜、地下管线变形等。沉降倾斜、地下管线变形等。 （2 2）主要监测）主要监测内容内容反馈设计施工反馈设计施工现场施工现场施工监控量测监控量测监测设计监测设计量测结果的微机信息处理系统量测结果的微机信息处理系统量测结果的综合处理及反分

19、析量测结果的综合处理及反分析监测结果的综合评价监测结果的综合评价量测结果的形象化、具体化量测结果的形象化、具体化报送设计、监理单位报送设计、监理单位地层支护结构安全稳定性判断地层支护结构安全稳定性判断经验类比经验类比理论分析理论分析甲方、规范要求等甲方、规范要求等地层、支护结构动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议地层、支护结构动态及现状分析说明、提交修正设计、施工建议是否改变设计、施工方法是否改变设计、施工方法新设计施工方法新设计施工方法调整设计参数、改变施工方法调整设计参数、改变施工方法资料调研资料调研施工组织设计施工组织设计否否是是施工监测工作流程施工监测工作流程8 8 暗挖法施工事

20、故案例暗挖法施工事故案例 暗挖法施工隧道一旦失误，造成的损失和暗挖法施工隧道一旦失误，造成的损失和影响是很大的，如上海影响是很大的，如上海4号线联络通道坍塌、号线联络通道坍塌、北京北京10号线光（华路）号线光（华路）呼（家喽）区间人防呼（家喽）区间人防段塌方、北京地铁段塌方、北京地铁10号线苏州站东南出入口塌号线苏州站东南出入口塌方及最近杭州地铁的事故等等。方及最近杭州地铁的事故等等。（1 1）上海上海4 4号线联络通道号线联络通道（2 2）北京）北京1010号线光号线光呼区间人防段呼区间人防段（3 3）北京地铁十号线）北京地铁十号线 苏州街站东南出入口塌方苏州街站东南出入口塌方第第 三三 部

21、部 分分地铁工程风险预防措施地铁工程风险预防措施 地铁工程风险是客观存在的。每起风地铁工程风险是客观存在的。每起风险的出现，有其客观和主观原因。险的出现，有其客观和主观原因。 客观有环境条件、地质条件等方面。客观有环境条件、地质条件等方面。 主观原因有设计、施工、监测、监理、主观原因有设计、施工、监测、监理、管理等方面。环境是客观存在的，只要我管理等方面。环境是客观存在的，只要我们揭示它，就有办法控制它、们揭示它，就有办法控制它、 预防它。预防它。主观原因起着关键和控制作用。主观原因起着关键和控制作用。1、进一步做好地质勘探工作、进一步做好地质勘探工作 地铁初勘间距地铁初勘间距50米一个钻孔米

22、一个钻孔 地铁详勘间距地铁详勘间距25米一个钻孔米一个钻孔 这些钻孔毕竟都是小孔，不可能把地层揭这些钻孔毕竟都是小孔，不可能把地层揭示的很详细，示的很详细， 施工进场后，施工进场后， 应根据结构部应根据结构部位、周围环境做补充的地质调查。位、周围环境做补充的地质调查。2、做好周围环境的调查与评估主要调查内容为房屋、管线、桥梁、地下空洞。对调查的房屋、桥梁等进行现状评估，评估的关键是了解房屋、桥梁还允许的变形量。根据工程的施工方法，判定可能出现的险情，作出相应的施工措施和应急预案。3、针对不同的地铁结构和所处地层，采取相应的辅助技术措施改良地层注浆、旋喷、搅拌、冷冻等。超前支护小导管、大管棚、水平旋喷搅拌。4、严格按工法、工艺施工明挖法及时支护 分层分步开挖 控制地面超载暗挖法按18字方针 管超前，严注浆，短开挖， 强支护，快封闭，勤量测。 另应超前探测，节点加强。5、重大技术，包括深基坑支护与开挖、暗挖、重大