浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术

浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术1、浅埋暗挖法的定义浅埋暗挖法是依据新奥法（NewAustrianTunnellingMethod）的基本原理，在施工中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，隧道开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形的一种综合配套施工技术，适用于第四系无水土质或软弱无胶结的砂、卵石等地层修建覆跨比大于0.5的隧道；对于较高地下水位的类似地层，采取灌浆堵水或降水等措施后仍能适用。采用浅埋暗挖法修建的隧道多采用复合式衬砌。2.浅埋暗挖法修建隧道的一般规定2.1采用浅埋暗挖法修建隧道时，应认真贯彻“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18字原则。2.2以喷射混凝土+网构钢架+钢筋网为初期支护（即一次衬砌）、二次衬砌为模筑钢筋混凝土，应在两层衬砌之间施作高材料的防水层。2.3当隧道围岩为V类，由于其自稳能力差，必须采取预注浆加固地层后方可开挖。2.4隧道开挖应在无水条件下进行。如遇地下水，根据工程具体情况选择人工降水或灌浆堵水措施，创造无水作业条件。2.5隧道开挖应减少对围岩的扰动，保持隧道开挖轮廓圆顺。2.6隧道的防水层及二次衬砌应在初期支护变形基本稳定的条件下再施作。2.7施工前应根据施工规模、工期、围岩情况、现场条件编制施工组织设计，其内容包括：施工方法及技术措施、施工部署及质量、安全、环境措施等。2.8开工前必须进行质量、安全及施工工艺的培训工作，建立各工序工艺卡片。2.9施工期间必须加强施工管理，确保个工序衔接，不间断地施工。2.10监控量测工作应纳入隧道施工作业循环之中，作为工序循环的一个组成部分。3.浅埋暗挖法修建隧道施工程序施工准备实施性施工组织设计地层预加固及施工辅助措施开挖初期支护现场监控量测

是否符合控制标准防水层二次衬砌混凝土结构结束是（修改施工方案）（加强初期支护施工辅助措施）（改变开挖步骤，程序）（修改支护参数）否4.施工辅助措施4.1在软弱地层中，对隧道开挖工作进行加固处理，可采取下列辅助措施：4.1.1喷射混凝土封闭开挖工作面；4.1.2超前注浆小导管支护；4.1.3管棚钢架超前支护；4.1.4设置临时仰拱或临时支护；4.1.5地表注浆加固；4.1.6小导管周边注浆及围岩深孔注浆；4.1.7其他措施。4.2采用喷射混凝土封闭工作面时，应采用早强喷射混凝土，其厚度宜为5～10cm。4.3超前注浆小导管4.3.1小导管要和网架配合使用，从钢架格栅腹部穿过。4.3.2用φ32~φ40钢管制作，在砂卵石地层采用φ32（外径）无缝钢管，其他地层可采用φ40（外径）无缝钢管。管长：隧道网构网架间距为75cm，每开挖2个循环注浆一次，管长为3m；隧道网构钢架间为50cm，每开挖2个循环注浆一次，长为2.25m。4.3.3小导管沿隧道拱部布设，环向间距应不小于30cm，外扦角(仰角)在5º～10°小导管制作要求：

先把钢管解成需要长度，在钢管一端做成30cm长圆锥状，在另一端10cm处焊接φ6钢筋箍。距钢筋箍一端75cm处开孔，剩余部分每隔20cm梅花布设φ6～φ8的溢水孔。4.3.4灌浆材料①对于无水粗粗砂及砂砾砾(卵)石地层宜选选择单液材材料；②对于无水中中砂或粉细细砂地层宜宜选择改性性水玻璃浆浆；③对于有水的的粗砂及砂砂砾(卵)石地层宜选选择水泥-水玻璃双液液浆；④对于前期强强度要求较较高的地层层，可选择择硫铝酸盐盐水泥浆。。4.3.5灌浆参数①灌浆终压：：0.3MPa；②浆液扩散半半径：＞0.25m③灌速度≤30L/min④灌浆量Q=πR2LnαβR-----浆液扩散半半径，m；L------注浆管长（（只计花管管部分长度度），m；n-------地层孔；α------地层填充系系数，一般般取0.8；β------浆液消耗系系数，一般般取1.1～1.24.4管棚4.4.1管棚用钢管管直径为φ60～φ180mm，钢管中心间间距宜为管管径的2～3倍。4.4.2管棚长度应应根据工程程具体条件件及地层条条件选用，，一般不宜宜小于10m4.4.3纵向两组管管棚的搭接接长度应大大于3m.4.5临时仰拱的的设置区段段应根据围围岩情况及及测量数据据确定，其其做法可采采用工字钢钢或喷射混混凝土构筑筑。4.6在软弱地层层中施工时时，根据围围岩情况及及测量数据据，为确保保隧道结构构稳定，可可选用小导导管周边灌灌浆或深孔孔围岩灌浆浆。5.竖井城市地铁或或市政工程程隧道隧道道浅埋道路路下方，为为此必须在在地面向下下开挖竖井井方能开辟辟工作面，，而城市道道路无开挖挖竖井条件件，则必须须根据具体体工程所处处的条件，，在隧道一一侧开挖竖竖井，再从从竖井底向向隧道方向向开挖横通通道，由横横通道再开开辟进入主主隧道的工工作面。竖竖井一般采用复复合式衬砌砌结构，如如工程完工工后废弃可可采用支护护结构（必必要时加作作防水层））。竖井由由地面而下下，初期支支护采用逆逆筑法施工工，其工艺艺流程图如如图所示：：施工准备测量放线、定井位安装提升龙门架锁口圈初期支护施工施作锁口圈防水层锁口圈C30模筑砼施工井身初支施作井底集水坑封底转入横通道施工施工降水超前导管施工注浆，超前加固底层井壁回填注浆5.1竖井锁口段开开挖根据测量所放放控制线，定定出锁口圈的的开挖轮廓线线，井口段可可以采用PC-220反铲挖掘机配配合人工进行行开挖。为保保证井口开挖挖后井壁的稳稳定和喷锚支支护施工的要要求，井口分分三次开挖成成型。开挖土土方由挖掘机机直接装入自自卸汽车外弃弃，同时工人人对井壁进行行修整，以保保证竖井断面面尺寸符合设设计要求。在在开挖过程中中，严禁超挖挖，发生超挖挖时，用同等等级的砼喷平平。在开挖时时，及时对该该层井壁施作作初期支护。。地下工程竖竖井常用锁口口结构见图：：5.2竖井井深开挖挖及支护开挖采用人工工开挖，由上上而下逆作施施工，渣土由由人工装入吊吊桶，通过电电动葫芦提升升至地面渣场场，竖井每完完成一段开挖挖，经检查开开挖尺寸符合合设计要求后后，立即进行行该段的初期期支护，为防防止竖井壁坍坍塌，同时控控制钢支撑,便于采取小导管超超前注浆；与与边墙成45°角，穿过钢支撑打3.5m长φ42钢水管，环向间距距1.0m，竖向每两榀支支撑（间距1.0m）排设一次；井井壁钢格珊在在井外预制，，井内安装，，用螺栓将其其连接成整体体。喷射砼采采用湿喷工艺艺，采取分侧侧分块开挖，，一侧喷砼支支护后再进行行另一侧开挖挖。施工期间间在井壁设临临时爬梯，供供施工人员上上下。5.3竖井施工技术术措施5.3.1井身开挖过程程中严格控制制纲支撑进尺尺，及时进行网喷混凝土支支护，达到尽尽快封闭的目的。5.3.2为密实初支与与壁后主体的的空隙采用壁壁后回填注浆浆；5.3.3当井壁上有涌涌水时，预埋埋胶管，把水水引入积水吭吭，抽排出井井外，并对涌涌水点周围排管注浆堵堵水。5.3.4竖井支护同时时预埋梯步预预埋件。6.横通道施工6.1竖井马头门施施工为了避免马头头门处的应力力集中，保证证施工安全，，采用在竖井井挖至横通道道上半断面时时，半断面先先行开挖8m～10m。如图6.1施工前应在马马头门位置处处进行换撑措措施处置，在在割除前先在在竖井内架设设临时支撑，，确保马头门门处土体稳定定，临时支撑撑在进洞后拆拆除。①排设超前小导导管及注浆洞口处换撑措措施措施完毕毕后，应尽快快在井壁上放放出横通道开开挖轮廓线的的位置，并标标出超前小导导管的位置，，为了加大洞洞口处加固地地层的范围，，马头门处第第一排小导管管长度为5m，且尽量与隧道道中线保持平平行，超前注注浆加固地层层。②分部破除马头头门处井壁混混凝土，割除除钢格栅支撑撑注浆完毕后，，即破除马头头门处上部竖竖井井壁砼，，割除该部位位钢格栅支撑撑，架设上部部第一榀格栅栅架，并将其其主筋与周围围的竖井壁格格栅焊接牢固固，并及时喷喷射砼，按隧隧道的主体开开挖及初期支支护的方法将将上部向前推推进8m～10m，待竖井施作到到底部并施作作井身衬砌后后，破除下部部竖井井壁砼砼，割除该部部为位的钢格格栅支撑，架架设下部第一一榀格栅拱架，同样将起主主筋与周围的的竖井钢格栅栅焊接牢固，，并及时喷射射砼。③竖井马头门处处的格栅一定定要架到位，，防止侵入竖竖井净空6.2横通道施工根据竖井用途途和横通道断断面大小的不不同，如仅用用于施工，横横通道断面能能满足施工需需要即可；如如横通道用作作通风道，则则断面较大，，应按设计要要求进一步施施工，7．地铁区间隧隧道标准断面面正台阶法施施工7.1正台阶法开挖挖断面分块及及台阶长度的的控制一般情况下,根据地质情况况台阶长度控控制在5-8m,在遇水开挖困困难地段台阶阶长度适当延延长至15m左右,以满足洞内轻轻型井点降水水要求。7.2正台阶法施工工流程下层土方开挖下层钢架安装下层边墙喷砼底板开挖底板钢架安装底板模筑砼开始超前支护注浆超前支护注浆上部弧形开挖上部钢架安装上部拱墙喷砼上部核心土开挖临时横撑安装下一循环7.3正台阶法施工工工序示意第一步:拱部超前小导导管预注浆，，台阶法环形形开挖上部土土体,施做上部初衬衬；第二步：开挖挖核心土及下下部土体，施施做下部初衬衬第三步：施做做仰拱防水层层及仰拱二衬衬第四步：施工工侧墙拱顶防防水层，浇注注二衬。7.2施工要点及技技术措施：7.4.1采用”正台阶阶法”施工,开挖循环进尺尺宜为每榀格格栅间距。7.4.2严格控制隧道道开挖的中线线和水平,开挖轮廓要圆圆顺,防止超挖,局部欠挖处人人工修凿,但要充分考虑虑施工误差及及顶留变形。。7.4.3隧道开挖时保保留核心土,待拱部初支完完成后再开挖挖核心部分土土体。7.4.4当隧道围岩自自稳能力较差差时,应尽可能缩短短开挖台阶长长度,尽快使初期支支护闭合。7.4.5在过房屋段时时,为严格控制地地表陈降,在上台阶架设设临时仰拱,待下半段面初初支封闭达到到设计强度后后拆除。7.4.6钢格栅接头采采用连接板和和螺栓连接以以方便安装。。7.4.7为防止格栅承承载下沉,钢格栅下端设设在稳固地层层上,或设在扩大钢钢板混凝土垫垫块上。7.4.8为防止开挖下下部引起格栅栅悬空出现下下陈,可在上半段面面格栅拱脚施施作锁脚锚管管,或在拱脚下设设纵向托梁把把几排格栅连连成整体,下部开挖后及及时拼接。7.4.9格栅安装位置置要准确,各节点要对齐齐,连接要牢固,确保格栅可靠靠受力。7.4.10初支结束后及及时回填注浆浆,液浆为内渗XPM外加剂的无收收缩浆液。7.4.11作好开挖的施施工记录和地地质段面描述述,加强对洞内外外的观察。7.4.12开挖过程中必必须加强监控控量测,当发现拱顶拱拱脚和边墙位位移速率值超超过设计允许许值或出现突突变时,应及时施工临临时支撑或仰仰拱,形成封闭环,控制位移和变变形。根据量量测结果进行行跟踪注浆。。8.大断面隧道隧隧道CRD法施工CRD法（centercrossdiaphragm）即交叉中隔壁壁法,适用于地质条条件差,跨度较大,沉降控制要求求高的隧道。。8.1CDR法开挖断面分分块加台阶长长度的控制CRD法施工时,隧道分成四个个部分开挖,开挖顺序见图图8.1,各部分开挖施施工间隔为:部与部相隔6-8m。各部每次开挖挖进尺为一个个格栅间距,严禁多榀一次次开挖,在各开挖分部部内,按正台阶法分分两台阶支护护,台阶长度2-3m,见图:8.2CRD法施工工艺流流程图①左导洞打钢插管、压注固结地层浆液②左导洞开挖上台阶、留核心土③左导洞架上台阶拱架及临时仰拱，网喷砼④左导洞下台阶开挖⑤左导洞架下台阶拱架及临时支撑，网喷砼⑥右导洞打钢插管、压注固结地层浆液⑦右导洞开挖上台阶、留核心土⑧右导洞架上台阶拱架及临时仰拱，网喷砼⑨右导洞下台阶开挖⑩右导洞架下台阶拱架、网喷砼8.3CRD法施工要点及及技术措施8.3.1注意控制先行行导洞的开挖挖中线和水平平,确保开挖端面面圆顺,钢格栅安装位位置正确。8.3.2加强量测监控控,作好信息反馈馈,及时调整施工工方法。8.3.3尽可能缩短开开挖台阶和各各开挖分部的的施工间隔,使初期支护尽尽快闭合,以控制围岩变变形。8.3.4因为CRD法工序较多,工序转换使得得结构受力复复杂,为保证临时拆拆除格栅时的的安全,必须保证各部部格栅之间的的连接质量。。8.3CRD法工序示意图图第一步：开挖挖洞室①，施作初期支支护。第二步：台阶阶法开挖洞室室②，施作初期支支护。第三步：台阶阶法开挖洞室室③，施作初期支支护。第四步：台阶阶法开挖洞室室④，施作初期支支护。第五步：根据据监测情况，，纵向分段拆拆除临时支撑撑第六步：敷设设防水层，施施作二次衬砌砌及内部结构构.9．双侧壁导坑坑（眼镜）法法施工双侧壁导坑法法适用于地质质条件差、跨跨度大、沉降降控制要求高高的隧道.9.1双侧壁导坑法法施工工艺流流程图①侧导洞1部打钢插管，压注固结地层浆液②侧导洞1部开挖、留核心土，架立拱架及临时仰拱，中隔壁，网喷砼③侧导洞2部开挖、留核心土，架立拱架、中隔壁，网喷砼④1、2部施工完毕后，拆除临时仰拱，施作边墙二衬⑤侧导洞3部打钢插管，压注固结地层浆液⑧3、4部施工完毕后，拆除临时仰拱，施作边墙二衬⑨中洞5部打钢插管，预注固结地层浆液⑩中洞5部开挖、留核心土，架立拱架，网喷砼⑾拆除两侧中隔壁顶部，施作顶板二衬⑿中洞6部开挖，架立拱架，临时仰拱，网喷砼⑥侧导洞3部开挖，留核心土，架立拱架及临时仰拱、中隔壁，网喷砼⑦侧导洞4部开挖，留核心土，架立拱架、中隔壁，网喷砼⒀中洞7部开挖，架立拱架，临时仰拱，网喷砼⒁拆除中隔壁，施作底板二衬9.2双侧壁导坑法法施工示意图图9.3.1双侧壁导坑法法施工要点及及技术措施同同CRD法。9.3.2双侧壁导坑法法先进行侧洞洞衬砌，后开开挖中洞，侧侧洞顶部衬砌砌形成悬臂结结构，易造成成混凝土开裂裂、失稳，为为保持结构稳稳定，侧洞顶顶部二衬时预预埋一异型型型钢构件，焊焊接在侧洞中中隔壁上，侧侧洞底部衬砌砌采用型钢撑撑托塞紧底部部衬砌与中隔隔壁间空隙；；中洞进行顶顶板衬砌时，，只割除中隔隔壁顶部，异异型型钢焊接接部分仍与中中隔壁相连接接，保证整体体的稳定，中中洞底板衬砌砌施工时方可可拆除全部支支撑。9.3施工要点及技技术措施10.双联拱隧道中中洞法施工10.1双联拱隧道中中洞法施工示示意图第二步:在中洞内辅设设防水层，施施作中墙；第三步:对称开挖中洞洞两侧边洞上上台阶，施作作两边洞上部部初期支护；；第五步:分段凿除部分分中洞临时初初期支护，辅辅设防水层，，施作两边洞洞下部二次衬衬砌；第六步:分段凿除中洞洞临时初期支支护，辅设防防水层，施作作其余二次衬衬砌；第四步:开挖两侧边洞洞下台阶，施施作两边洞下下部初期支护护；第一步:沿外轮廓打设设超前小导管管，小导管注注浆，上下台台阶法开挖中中洞；上下掌掌子面间距5米。双联拱断面施施工步序10、2施工要点及技技术措施10、2、1、超长小导管管注浆一、严格控制制配合比与凝凝胶时间，初初选配合比后后，用凝胶时时间控制调节节配合比，并并侧定注浆固固结体的强度度，选定最佳佳配合比。二、注浆过程程，严格控制制注浆压力，，注浆终压必必须达到设计计要求，并稳稳压，保证浆浆液的渗透范范围，防止出出现结构变形形、串浆、危危及地下构筑筑物的异常现现象。当出现异常现现象时，采取取下列控制措措施：降低注浆压力力或采用间隙隙注浆。改变注浆材料料或缩短浆液液凝胶时间。。调整注浆实施施方案。注浆效果检验验：一方面用用进浆量来检检查注浆效果果，另一方面面因为注浆方方法为周边单单排固结注浆浆，开挖隧道道后检查地层层固结厚度，，如达不到要要求，要及时时调整浆液配配合比，改善善注浆工艺。。注浆的次序由由两侧对称向向中间进行，，自下而上逐逐孔注浆。注浆过程派专专人记录，开开挖时要检验验注浆效果。。注浆达到需要要强度后方可可进行开挖作作业。10、2、2、初期支护关关键技术初期支护封闭闭成环关键技技术在施工时采取取分部开挖的的方式，因此此分部开挖的的初期支护及及时成环，是是确保隧道稳稳定安全的关关键，在施工工中拟采用如如下技术措施施：1、确定合理的的循环进尺。。结合本工程程地质条件、、工期要求及及施工方法，，确定循环进进尺为0.5-0.7米；2、控制台阶长长度，一般保保持在3-5米较为合适；；3、加强各工序序间的衔接，，加快各部分分开挖和初期期支护施工进进度；4、勤勤测测量量各各部部开开挖挖支支护护完完成成后后围围岩岩变变形形情情况况，，及及时时修修正正初初期期支支护护中中超超前前小小导导管管、、格格栅栅钢钢架架的的设设计计参参数数，，严严格格控控制制围围岩岩变变形形收收敛敛；；5、各各种种机机具具处处于于良良好好运运转转状状态态，，保保证证不不间间断断地地组组织织施施工工；；6、组组织织熟熟练练的的操操作作施施工工人人员员，，保保证证施施工工有序序进进行行。。10、2、3、临临时时中中隔隔墙墙和和中中隔隔板板的的拆拆除除施工工隧隧道道主主体体二二次次衬衬砌砌前前，，临临时时上上下下导导洞洞初初衬衬的的拆拆除除关关系系到到中中洞洞顶顶拱拱预预留留防防水水板板焊焊接接接接头头的的安安全全，，因因而而，，在在拆拆除除时时必必须须作作好好以以下下准准备备：：拆除除前前认认真真检检查查预预留留防防水水板板的的位位置置，，并并采采取取在在其其侧侧面面加加设设2mm厚的的钢钢板板进进行行防防护护，，拆拆除除作作业业时时，，要要避避免免用用风风镐镐撞撞击击防防护护钢钢板板，，以以免免损损伤伤防防水水板板。。临时时中中隔隔墙墙和和中中隔隔板板初初衬衬采采取取分分段段拆拆除除，，并并按按照照自自下下而而上上的的顺顺序序拆拆除除。。11、变变断断面面隧隧道道施施工工变线线段段隧隧道道施施工工，，折折返返线线断断面面变变化化多多，，工工法法转转换换较较为为频频繁繁，，结结构构跨跨度度大大，，施施工工较较为为复复杂杂，，如如下下图图所所示示，，隧隧道道结结构构的的拱拱顶顶土土体体自自稳稳能能力力差差，，而而在在渡渡线线段段，，左左右右线线间间的的狭狭窄窄柱柱较较薄薄，，最最小小处处仅仅1.5米，，在在施施工工的的多多次次扰扰动动下下，，极极易易引引起起隧隧道道的的坍坍塌塌，，如如何何在在渡渡线线段段施施工工中中顺顺利利的的实实现现工工法法、、断断面面的的转转换换过过渡渡，，和和确确保保该该段段结结构构及及狭狭小小土土柱柱的的稳稳定定是是施施工工的的重重点点和和难难点点。。11、1合理理组组织织，，实实现现工工法法与与断断面面转转换换的的顺顺利利过过渡渡在渡渡线线段段近近10多个个断断面面变变化化点点。。这这些些段段面面变变化化处处有有的的断断面面尺尺寸寸相相差差不不大大，，直直接接过过渡渡即即可可，，有有的的断断面面尺尺寸寸相相差差大大，，需需采采取取工工程程措措施施才才能能实实现现过过渡渡。。按按施施组组安安排排，，将将这这些些断断面面过过渡渡分分为为两两类类，，一一类类是是由由大大断断面面过过渡渡到到小小断断面面，，过过渡渡比比较较容容易易，，另另一一类类是是由由小小断断面面过过渡渡到到大大断断面面，，过过渡渡难难度度比比较较大大一一些些。。在在施施工工过过程程我我方方将将加加强强管管理理，，不不断断优优化化施施工工方方案案，，合合理理并并紧紧凑凑组组织织施施工工工工序序。。大断断面面过过渡渡到到小小断断面面相相对对难难度度小小一一些些。。常常规规的的做做法法是是将将大大断断面面全全部部施施作作到到设设计计位位置置后后封封端端，，再再破破口口进进入入小小断断面面施施工工，，初初支支封封端端采采用用双双层层喷喷砼砼支支护护，，内内层层为为焊焊接接双双层层钢钢筋筋网网支支护护，，并并设设置置系系统统锚锚杆杆，，外外层层为为钢钢架架锚锚喷喷砼砼支支护护。。大大断断面面或或大大断断面面的的部部分分开开挖挖至至设设计计位位置置，，初初喷喷4㎝㎝厚砼砼，，连连架架两两榀榀钢钢架架，，架架最最后后一一榀榀钢钢架架时时，，设设置置小小断断面面或或小小断断面面部部分分的的加加强强环环框框。。环环框框由由4根Ф25钢筋筋组组成成，，与与纲纲架架焊焊接接，，其其线线形形与与小小断断面面段段相相应应部部位位吻吻合合，，环环框框及及其其以以上上部部分分用用横横向向钢钢架架封封端端，，封封端端钢钢架架自自上上而而下下施施作作每每50㎝㎝一榀榀，，靠靠临临时时支支护护一一侧侧钢钢架架应应伸伸进进去去一一些些，，以以和和中中部部封封端端钢钢架架连连成成一一体体，，逐逐部部挂挂网网喷喷砼砼支支护护，，在在倒倒数数第第二二榀榀钢钢架架时时沿沿横横向向、、竖竖向向预预制制双双排排连连接接筋筋，，连连接接筋筋采采用用Ф25钢筋筋与与钢钢架架采采取取焊焊接接方方式式，，其其露露出出初初支支面面不不少少于于50㎝㎝，设设在在临临时时支支护护一一侧侧先先打打入入土土体体不不少少于于50㎝㎝。断面面过过渡渡到到大大断断面面，，可可通通过过挑挑高高，，加加宽宽来来实实现现。。在在工工法法、、断断面面变变化化较较小小处处可可直直接接采采用用错错台台方方式式实实现现过过渡渡。。在在工工法法与与断断面面较较大大处处考考虑虑采采取取渐渐变变方方式式，，充充分分利利用用超超前前支支护护手手段段加加固固围围岩岩，，利利用用钢钢架架喷喷砼砼逐逐渐渐挑挑