明挖法隧道施工技术课件

明挖法隧道施工技术培训时间：培训讲师：培训期间基本要求准时培训期间保持手机静音彼此尊重每个人的发言都很有价值积极参与尽情投入！基坑开挖法1沉管法本章内容提要隧道洞口工程23本章小结4本章内容提要本章教学目标：熟悉基坑开挖法中的围护结构类型及适用范围，熟悉掌握基坑开挖法的不同施工方法。熟悉沉管法的基本施工工序及技术要点。熟悉隧道洞口工程的范围及特点，了解隧道洞口段、明洞及洞门的施工方法。基坑开挖法1基坑开挖法一1.1基坑维护结构选型与施工基坑的主要支护结构分类自立式支护结构：重力式水泥土墙、各类土钉墙支挡式结构：锚拉式结构、支撑式结构、悬臂式结构、双排桩等类型按照对边坡维护方式的不同，明挖法可分为放坡明挖法、带有围护结构的（基坑）明挖法和盖挖法等。基坑开挖法一土钉墙

土钉墙:由土钉、面层、被加固的原位土体及必要的防排水系统组成。适用于地下水位以上或经人工降水以后的人工填土、黏性土等的基坑支护。复合土钉墙自立式支护结构基坑开挖法一

重力式水泥土墙:以水泥系材料为固化剂，通过搅拌机械采用喷浆施工将固化剂和地基土强行搅拌，形成具有一定厚度连续搭接的水泥土柱状加固体挡墙。适用于软土地层中开挖深度不超过7.0m、周边环境保护要求不高的基坑工程。重力式水泥土墙基坑开挖法一

挡土构件往往与锚杆和支撑联合形成基坑的支护结构，也可以独立使用。地下连续墙支挡式结构灌注桩排桩围护墙钢板桩型钢水泥土搅拌墙挡土构件基坑开挖法一

地下连续墙：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。分为现浇地下连续墙和预制地下连续墙。

适用条件：深度较大（>10m）的基坑工程，场地空间狭小、邻近存在保护要求较高的建（构）筑物、对基坑本身的变形和防水要求较高的基坑工程。预制地下连续墙现浇地下连续墙基坑开挖法一现浇地下连续墙施工流程示意图基坑开挖法一

灌注桩排桩围护墙:采用连续的柱列式排列的灌注桩形成的围护结构。适用于淤泥、流沙、地下水富集的软土地区，以及邻近建筑物对降水、地面沉降较敏感的基坑工程。分离式

咬合式

双排式工程实例基坑开挖法一

型钢水泥土搅拌墙：是在连续套接形成的水泥土墙体内插入型钢形成的复合挡土、隔水结构，按施工方式可以分为原位搅拌法和置换法两大类。水泥土搅拌墙施工流程示意图a）型钢密插型b）型钢插二跳一c）型钢插一跳一型钢水泥土搅拌墙平面布置图基坑开挖法一压桩机械工作原理常用钢板桩截面形式

钢板桩：是一种带锁口或钳口的热轧（或冷弯）型钢，钢板桩打入后靠锁口或钳口相互连接咬合，形成连续的钢板桩围护墙，用来挡土和隔水。工程实例基坑开挖法一

内支撑系统：由围护体（挡土构件）、内支撑以及竖向支承三部分组成，其中内支撑与竖向支承合称为内支撑系统。锚杆系统：锚杆的一端与围护墙连接，另一端锚固在稳定地层中，使作用在围护结构上的水土压力通过锚杆传递到稳定土层中去。支撑与锚杆系统典型内支撑系统预应力锚杆

非预应力锚杆基坑开挖法一1.2基坑加固与地下水控制基坑土体加固

在基坑开挖施工期间发挥作用的临时性地基处理，意在改善土体的物理力学性能、提高被动区土体抗力增强基坑的稳定性。加固方法对各类地基土的适用情况人工填土淤泥质土、黏性土粉性土砂性土注浆法慎用慎用可用可用双轴水泥土搅拌法慎用可用可用慎用三轴水泥土搅拌法慎用可用可用可用高压旋喷法可用可用可用可用降水法—慎用可用可用各种土体加固方法的使用范围表基坑开挖法一

高压旋喷加固

水泥土搅拌桩加固降水预固结注浆加固基坑开挖法一

基坑土体加固的平面布置包括加固体宽度、顺围护边线方向的长度、间距，平面加固孔位布置原则、土体置换率要求等。

满膛式

格栅式

裙边式

抽条式

墩式

坑底加固

坑底面上下不同掺量

分层状

阶梯状平面布置竖向布置基坑开挖法一地下水控制地下水的控制主要有三种处理方式：隔水、排水和降水。承压水隔水帷幕轻型井点降水1—地面2—水泵房3—总管4—弯联管5—井点管6—滤管7—初始地下水位8—水位降落曲线9—基坑基坑开挖法一平面布置图

剖面图集水明排法基坑开挖法一1.3基坑土体开挖方法

基坑开挖一般分为放坡开挖和有围护开挖（支挡开挖）两种基本方式。基坑开挖法一放坡开挖法

防止坍塌保证施工安全，在基坑开挖深度超过一定限度时，将基坑边壁开挖成斜坡以保证土坡的稳定。放坡开挖一级放坡开挖多级放坡开挖基坑开挖法一支挡开挖法

在开挖地层不能自稳或周边环境特殊的情况下，由于场地邻近周边已有建筑或街道，场地受限，就需要修建支护结构以保证土方开挖过程中基坑边壁的稳定。

有围护无支撑的基坑土方开挖

有围护有支撑的基坑土方开挖基坑开挖法一盖挖法

先盖后挖，以临时路面或结构顶板维持地面畅通再进行下部结构施工的方法。分为盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法等。盖挖法（逆作）基坑开挖法一1.4主体结构修建方式顺作法

当基坑开挖完成以后，在基坑中从下向上进行主体结构的建造。基坑开挖修筑主体结构（自下往上）基坑开挖法一逆作法

多用于地层软弱、变形大、修建地区地面建筑物密集，地下工程埋置较深的场合，其做法主要是在基坑开挖过程中先浇筑结构顶板，利用顶板作为一道强有力的支撑，随后自上而下逐层开挖并逐层建造主体结构直至底板。a）构筑围护结构b）构筑主体结构中间立柱c）构筑顶板d）回填土、恢复路面e）开挖中层土f）构筑上层主体结构g）开挖下层土h）构筑下层主体结构盖挖逆作法基坑开挖法一半逆作法

与逆作法的区别仅在于，半逆作法在结构的第一层或第二层顺作完成后，再采用逆作法施工下部结构。该方法可以上部下部同时施工，效率较高。盖挖半逆作法沉管法2沉管法二沉管隧道(ImmersedTunnel)，就是在修建隧道的江河或海湾或海峡的水底下预先挖掘好一条沟槽，把若干预制的管段，分别浮运到现场，一个接一个地沉放安装，在水下将其相互连接并正确定位在已经开挖的水下沟槽内，其后辅以相关工程施工，使这些管段组合体成为连接水体两端陆上交通的隧道型交通运输载体。2.1沉管法概述沉管法二（1）沉管隧道埋深浅，总长短，对航运干扰小。（2）采用预制方式，沉管结构和防水层的施工质量易于控制。（3）因沉管视比重小，对基底地质适应性强，不怕流砂。（4）沉管断面形状选择自由度大，大断面容易制作，断面利用率高。（5）防水性能好，隧道接缝极少，具有良好的自防水功能。（6）施工期短。管段预制与基槽开挖平行，浮运沉放较快。（7）造价低，沉管隧道回填覆盖层薄，埋深浅，可有效地缩短路线长度。优点

基槽开挖、疏浚作业对通航有一定干扰，施工受气象、水文等自然条件影响较大，占用施工场地多等。

缺点沉管法二沉管隧道的断面与结构形式

两种基本类型：钢筋混凝土矩形沉管隧道和钢壳圆形沉管隧道。（1）矩形断面。通常由钢筋混凝土预制管节制成。（2）圆形断面。通常是钢壳与混凝土的组合结构，钢壳既是防水层又是结构，混凝土结构承担主要的荷载。分为单层钢壳和双层钢壳两种形式。矩形沉管隧道横断面（折拱式）圆形管节沉管隧道横断面沉管法二TedWilliams隧道（美国）单层钢壳博斯普鲁斯隧道（土耳其）双层钢壳厄勒海峡隧道（丹麦）钢筋混凝土沉管法二沉管隧道施工流程

分为管节制作、基槽开挖与航道疏浚、管节浮运与沉放、管节水下连接、地基及基础处理、回填覆盖等施工工序。沉管法二2.2管节制作

独立干坞是在隧道轴线以外选择合适的位置建造干坞，轴线干坞是将干坞布置在隧道轴线岸上段主体结构位置。独立干坞轴线干坞干坞的类型沉管法二

工厂化干坞可进行标准化、流水作业式管节生产，适用于管节数量多、连续性要求高的管节预制。移动干坞是采用大吨位半潜驳来替代固定干坞，以其作为管节预制、运输及出运平台。工厂化干坞移动干坞沉管法二管节制作

整体式管节横断面宜采用分层浇筑，节段式管节横断面宜全断面一次性浇筑。沉管管节应纵向分段浇筑，整体式管节纵向分段长度宜为15～20m，分段之间采用后浇带连接。横断面浇筑分层浇筑全断面浇筑港珠澳大桥沉管隧道节段式管节纵向分段浇筑沉管法二2.3接头处理

钢筋混凝土沉管的接头主要包括管节接头和最终接头。管节接头：宜选用柔性接头，结构构造包括防水构造、剪力键及附加纵向抗震限位措施。管节柔性接头沉管法二节段接头节段接头：设置在管节内各节段之间，主要包括防水构造、剪力键、预应力等构造，可适应允许的张开量或扭转角。沉管法二最终接头：当沉管隧道最后一节管节沉放后，在最后沉放管节与先前沉放管节或已建岸坡结构物间还留下1～3m的间隙需要封闭，这最后一小段结构就成为最终接头。最终接头形式干围堰水下混凝土止水板沉管法二2.4基槽开挖与回填覆盖基槽开挖断面沉管基槽开挖

基槽开挖方法:挖泥、爆破、凿岩等。（1）挖泥适用于开挖土层或强风化岩层（2）水下爆破是通过水上钻爆船（驳）或工作平台，配以套管穿过水层对水下岩石进行钻孔。（3）凿岩适用于强风化至中风化页岩或砂岩的地质状况。沉管法二基槽开挖船机组合沉管法二航道疏浚与基槽清淤回填及覆盖基槽回填及覆盖

在垫层施工及管节沉放之前，应检查浮运航道及基槽回淤的情况，必要时需要对航道进行疏浚、对基槽进行清淤，防止管节搁浅和沉放不到位。

基槽回填工作是沉管隧道施工的最终工序，以保护沉管隧道管段。清淤船（港珠澳大桥沉管隧道）沉管法二2.5地基及基础处理

采取的措施包括地基处理、预制桩基础、施作基础垫层等。

沉管隧道地基处理施工方法包括排水固结法、换填法、砂桩及碎石桩复合地基地基处理沉管法二预制桩基础

在沉管隧道基础中采用桩基时，首先要考虑如何使桩的水平标高一致，为达到这个目的，通常采用的方法有水下混凝土传力法、砂浆囊袋传力法和可调桩顶法。水下混凝土传力法1—桩2—水下混凝土3—碎石4—砂石垫层砂囊袋传力法可调桩顶法1—砂石垫层2—砂浆囊袋沉管法二后填法基础垫层

后填法是将沉管管节先沉放并支承于钢筋混凝土临时支座上，再通过预留孔向管底压（灌）注砂水混合料，以填满管底空隙。先铺法基础垫层

先铺法，也称为刮铺法，是在管节沉放前用刮铺船或整平架上的刮板在基槽底整平铺垫材料（如粗砂、碎石或砂砾石）作为管节基础。港珠澳大桥沉管隧道基础垫层施工沉管法二2.6管节安装干坞注水管片起浮管片浮运管片沉放与水下对接沉管法二

沉管舾装从空间上分为管内舾装和管外舾装，从工序上分为一次舾装和二次舾装。管节舾装钢封门安装压载水箱安装GINA止水带安装一次舾装二次舾装沉管法二

浮运一般采用拖轮浮运，也有采用拖轮拖运移动干坞、绞车拖运与拖轮顶推、岸控绞车和驳船绞车拖运等。管节浮运拖轮浮运拖轮拖运移动干坞绞车拖运、拖轮顶推管节岸上定锚绞车浮运管节上海外环隧道采用拖轮吊拖

港珠澳大桥岛隧工程管节浮运

沉管法二管节沉放方法可分为吊沉法和拉沉法。管节沉放浮箱吊沉法起重船吊沉法沉管法二船组（双驳）杠沉法自升式平台吊沉法双浮驳骑吊法沉管法二港珠澳大桥沉管隧道起重船吊沉法广州仑头—生物岛管节沉放

上海外环隧道管节沉放

香港地铁沙中线首节管节沉放沉管法二

管节的水下连接常用的有水下混凝土法和水力压接法。主要包括三个步骤：管节水下对接初步下沉水压对接稳定压载港珠澳大桥沉管隧道关节水下对接沉管法二

衔接段

沉管隧道一般包括沉管段和两岸上衔接段（或人工岛），岸上衔接段与沉管段由竖井连接，形成沉管段的两岸上段各有一竖井，与隧道内的通风系统连接，作为隧道通风口。港珠澳大桥沉管隧道纵断面图隧道洞口工程3隧道洞口工程三

3.1洞口段范围及特点

洞口段范围：是指在洞口一定范围内，隧道开挖可能给洞顶地表和仰坡造成不良影响的暗挖地段。隧道洞口段的一般范围1—洞门位置；2—洞口位置；3—上下不开挖分界线；D—最大洞跨隧道洞口工程三

3.2隧道洞口段施工洞口地质和自然灾害处治方法灾害类型主要措施滑坡地表锚杆、注浆、深基桩、挡墙、土袋等崩塌落石喷射混凝土、地表锚杆、锚索、防落石棚、注浆偏压平衡压重填土、护坡挡墙、挖切土体，减轻偏压力泥石流沿沟谷设梯级防沙坝雪崩沿沟谷设梯级坝，洞口顶部设防护棚洞口地质和自然灾害处治方法隧道洞口工程三滑坡崩塌落石泥石流偏压隧道洞口工程三进洞方案贴壁进洞法、套管加短管棚进洞法、套管加长管棚进洞法、地表锚杆（或小导管注浆）预加固进洞法、回填暗挖进洞法、半明半暗进洞法、斜交进洞法等。贴壁进洞法套管加长管棚进洞法半明半暗进洞法回填暗挖进洞法地表锚杆（或小导管注浆）预加固进洞法隧道洞口工程三隧道大管棚洞内效果导向管及套管混凝土施工超前大管棚施作成型后的套拱超前大管棚套管加长管棚进洞法隧道洞口工程三

首先开挖并施作洞口天沟、截水沟，然后采用机械开挖的方式对洞口土方及表层风化石方进行自上而下的分层开挖，然后对硬岩进行自上而下的控制开挖，并进行坡面修整。最后根据设计要求施作洞口边仰、坡的支挡结构。洞口边仰坡施工截水天沟洞口仰边坡支护隧道洞口工程三

洞口段开挖方法根据地质情况，洞口段开挖分为以下几种施工方法：（1）洞口段围岩为Ⅲ级及以下，地质条件良好时，一般可采用全断面开挖进洞。（2）洞口段围岩为Ⅲ~Ⅳ级，地质条件较