【桥梁工程中浅埋暗挖隧道方法概述4300字】

桥梁工程中浅埋暗挖隧道方法概述一、浅埋暗挖隧道的特点与施工原则1.浅埋暗挖隧道的特点浅埋暗挖法是一种在地表附近地下开挖各种类型地下洞室的方法，在城市地铁工程中应用广泛。浅埋暗挖法起源于1986年北京地铁复兴门车站折返线工程，由于暗挖拆迁少、不扰民、不破坏环境，取得了很好的经济效益和社会效益，建设部把浅埋暗挖法命名为国家级工法。与其他地下工程施工方法相比，浅埋暗挖法具有以下技术特点：（1）埋深浅浅层地下工程最显著的特点是埋深。在施工过程中，地层承载力差，地下开挖会造成明显的地表沉降，对周围环境影响很大。超过一定限度，就会导致整体不稳定，崩溃。因此，采用这种方法时，对预加固、开挖方法、支护衬砌等提出了更高的要求。因此，如何有效控制浅层地下工程施工扰动引起的地面沉降和变形，已成为浅层地下工程设计、施工和研究的重点、难点和热点问题。在控制地表变形、减少对环境的不利影响、降低施工成本的基础上，相关单位形成了各种适用于浅层地下工程的施工方法。（2）地质条件差浅埋暗挖地段的围岩基本属于V〜VI级围岩，岩性软弱，大多为土质地层，开挖后稳定性差，需要及时设置具有足够强度的支撑体系，才能满足结构的稳定。对于城市地下铁路来说，大部分地下水非常丰富，地下水位非常高。隧道通常位于地下水位以下。如果对地下水不采取措施，开挖施工就无法进行，容易造成地下水的突然涌出和滑坡等重大事故。开挖过程中必须采取降水措施以降低地下水位。（3）周边环境复杂浅埋工程，特别是城市地铁建设，具有结构浅、地面建筑物密集、交通繁忙、地下管线密集、地面沉降要求严格、周边环境复杂、交通疏解、拆迁成本高等特点。浅埋地下开挖法占地少，对人无干扰，对交通无干扰，节省了大量的拆迁投资。同时，浅埋法在控制周边环境变形方面也具有明显的优势。复兴门地铁折返线工程采用浅埋暗挖法设计施工，节约工程投资1700万元，拆迁少用8000万元。（4）辅助工法多样由于浅埋暗挖法适用于软弱地层，提前对地层进行加固和改善是一项必不可少的技术措施。地层预加固的主要目的是实现开挖顺利的支持,也就是说,以保证基坑的稳定在一定的时间内,同时,考虑减少地表沉降和减少施工对周围环境的影响。注浆法、降水法、先进小导管法、长管棚法、水平喷射注浆法、注浆冻结法等辅助加固岩层的方法。（5）开挖方法繁多采用浅埋法开挖时，常见的开挖方法有全面法、正台阶法，以及适用于特殊地层条件的其他施工方法，如单边引导隧道超前正台阶法、双面引导隧道正台阶法(景观法)、中墙法、孔柱法、孔桩法等。开挖方法的选择应综合考虑具体地下工程的各种条件，选择最经济、最理想的设计施工方案，甚至综合应用各种方案。（6）风险管理难度大浅埋暗挖工程通常具有工期长、规模大、技术复杂、地质条件不确定、不良地质多、施工中的意外事故和环境影响很大等特点。因此，有必要以科学的方法和手段研究风险发生和变化的规律，建立合理的工程风险辨识、分析、处理、评估和监控系统，防患于未然，把风险造成的损失降低到最低。（7）施工影响小浅埋地下开挖法具有灵活性强、对地面建筑物、道路和地下管网影响小、拆迁占用土地少、对人无干扰、无交通、节省大量拆迁投资、对城市环境无污染等优点。与屏蔽法相比，具有简单、简单、灵活、方便等优点。，适应性强的特点，可以多使用劳动力，解决就业，是适合我国国情的地下工程施工方法。2.浅埋暗挖法施工原则王梦恕院士总结了浅埋暗挖法施工中必须坚持的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18字方针，这是浅埋暗挖法施工的重要原则，其具体内容如下：““超前管”——以钢拱为支点，采用先进的小导管进行注浆保护。用风钻或高压风吹孔、扩孔、导孔。小导管间距20~30cm，仰角较小，避免管下土壤疏松。在开挖和支护过程中，需要在土中留出一定长度的钢管作为支点。“严格注浆”——在小导管超前支护后，立即注入水泥或水泥水玻璃浆液，填充砂层孔隙，固化后，将砾石胶结成具有一定强度的“石体”，使其周围形成一层硬壳，增强围岩的自稳定性。每次灌浆前，必须用喷射混凝土封闭工作面，以防止泥浆在压力下溢出。严格灌浆的概念比较宽泛，既包括拱导管的严格预灌浆，也包括下部开挖和侧墙支护前的预埋管灌浆，还包括初期支护背后填充注浆。“短开挖”—一次注浆多次开挖。当导管长3.5m时，每次开挖进尺为0.75m，每次环形开挖预留核心土。这种不爆破作业减少了对围岩的干扰，再及时喷洒5~8cm厚的混凝土层，然后设置网拱悬挂网喷混凝土。“强支护”——地下大跨度结构在软弱地层、浅埋条件下施工时，初期支护必须非常牢固，保证万无一失，支护按喷-格构拱->钢网-喷混凝土步骤进行。浅埋法喷网支护的承载系数较大，一般不考虑二次衬砌的承载能力。“快合闸”——在主台阶开挖过程中，超量，当上台阶过长，变形迅速增大时，必须考虑临时支护，使仰拱能够稳定。因此，要求双线踏步长度不超过孔直径的1倍，单线踏步长度不超过孔直径的1.5倍。下半段紧跟着，挖土封闭，及时封闭仰拱，使初期支护形成环状结构，此时变形曲线逐渐趋于稳定。“勤量测”—量测是对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段，量测信息及时而准确地反馈给设计施工，以便及时修改设计或采取特殊的施工措施。二、浅埋暗挖隧道开挖方法的选择浅埋隧道开挖方法的选择应根据地质条件，结合工期、隧道长度、断面尺寸、施工单位机械设备能力、施工技术水平等因素。同时，应尽量采用新技术、新工艺、新设备，以提高施工速度，保证施工质量，提高施工效率，改善劳动条件。还应考虑到围岩条件发生变化时，开挖方法的适应性和变更的可能性。所选的开挖方法应既能满足工程要求，又能降低成本。1.浅埋暗挖开挖方法采用浅埋暗挖法施工时，常用的开挖方法如表13-1所示。表13-1浅埋暗挖法常用开挖方法施工方法重要指标比较沉降工期支护拆除量造价全断面法一般最短没有拆除低台阶法一般短没有拆除低中隔墙法（CD）法较大短拆除少偏高交叉中隔墙法（CRD）法较小长拆除多高双侧壁导坑法（眼睛法）大长拆除多高柱洞法大长拆除多高中洞法小长拆除多高侧洞法大长拆除多高2.开挖方法比选原则(1)可行性隧道工程开挖方法选择，必须考虑施工单位的现场具体施工条件、施工能力和资源状况、施工水平、技术人员及作业人员的综合素质、资金供应和周转状况，经全面考虑、选择的开挖方法才是切实可行的。(2)安全性由于所提供的地质资料的准确性不高且不全面，如果在隧道工程施工过程中地质条件发生较大变化，不可避免地会发生地质条件突变所导致的安全事故。所以，在选择开挖方法时，必须从施工安全可靠的角度出发，减少地质灾害引起的安全事故。(3)工期可控性采用先进的隧道开挖方法，可以加快隧道工程修建的速度，从而缩短工程的工期，降低成本。(4)经济性隧道开挖方法的经济性表现在不同开挖方法的施工成本上。施工单位承包隧道工程的目的是盈利，而不是亏损，隧道工程的经济性是决定选择开挖方法的重要条件和原则，是不可缺少的。浅埋隧道开挖方法由可行性、安全性、工期可控性、经济性四个子系统构成。施工单位应从系统工程理论出发，统筹兼顾，全面考虑，选择最优的开挖方法。三、大断面地下工程浅埋暗挖法这里所说的大断面地下工程不是指按国际隧道协会（ITA)根据隧道的横断面积的大小对隧道进行的分类，而是特指修筑大断面地下工程时，因埋深较浅，由于截面过大，设计为多跨地下结构，地下结构的跨度一般采用梁柱连接。比如常见的三跨两柱大型地铁站、地下商业街、地下停车场等。在这种情况下，一般采用中孔法、侧孔法、孔柱法、孔桩法等施工方法，其核心是将大断面改为中小断面，以提高施工安全性。1.中洞法施工中间孔法是开挖中间部分(中间孔)，在中间孔内施工梁柱结构，然后开挖侧部(侧孔)，通过中间孔的一次支撑，将侧孔的顶部荷载逐渐传递给梁柱结构。中隧道法施工过程复杂，但隧道两侧对称施工，使得侧压力从中隧道初期支护向梁柱传递时，更容易解决侧压力不平衡的问题，施工引起的地表沉降也更容易控制。中间孔法的具体施工顺序见图13-1。这种方法适用于无水和地层相对较好的情况。由于施工空间大，施工方便，混凝土施工质量也能得到保证。施工队伍处于高位时，地表沉降均匀，两侧孔的沉降曲线不会叠加在中间孔施工沉降曲线的最大点。这种方法应该是首选方案。图13-1中洞法施工顺序①CRD法施作中洞，按图中顺序进行开挖，及时封闭初期支护；②施工底纵梁，安装灌注钢管柱，施工顶纵梁、拱部结构，进行中纵梁、中层板、底板施工；③按图中顺序对称开挖两侧洞，及时施作封闭初期支护；④侧洞底板施工，拆除中间临时支护，施作侧洞边墙及中层板，拆除剩余临时支护，施作侧洞拱部；⑤施作完成全部主体结构2.侧洞法施工侧孔法是先开挖两侧(侧孔)，然后在侧孔内施工梁柱，再开挖中间部分(中孔)，通过侧孔的一次支撑将中间孔的顶部荷载逐渐传递给梁柱。这种施工方法比中间隧道法更难处理中间隧道顶部的荷载传递。在两个侧孔施工过程中，中间孔上方的土体多次受到扰动，导致地表大面积下沉。施工不仔细容易坍塌，而中间孔施工不容易发生。侧隧法施工顺序见图13-2。图13-2侧洞法施工顺序3.柱洞法施工双拱单柱的结构形式见图13-3。它是在立柱位置采用台阶法先施作一个小导洞，再在小导洞内做底梁、柱和顶梁形成一个又细又高的垂直结构。该方法的关键是保证主支护在两侧开挖后同步作用于顶纵梁上，同时保证柱的左右水平力相等并同时加力。这就是力的平衡和力的转化交织在一起的建构困难。如图所示是一种添加较强的临时水平支撑的方法，但工程量大，不易控制。图13-3双拱单柱结构柱洞法施工顺序①施作中洞；②模筑底梁，安装、灌注钢管柱，模筑顶梁；③依次同步开挖两侧洞；④临时支护；⑤纵向分段置换下层临时支护，模筑站台侧墙；⑥纵向分段拆除中层临时支护，模筑中承板、中纵梁；⑦纵向分段拆除上层临时支护，模筑拱部混凝土；⑧站台及附属工程施作对三跨双柱的结构形式，将整个断面开挖横向分为侧洞、有柱的柱洞和中洞。先对称施工柱洞，再在洞内做底梁、立柱和顶梁，建立梁柱支撑体系。然后，在两列隧道之间的中间隧道进行初期支护和二次衬砌，形成大中型隧道的整体稳定体系。然后隧道两侧初期支护自上而下对称施工，最后纵向分段自下而上对称施工二次衬砌，完成结构合拢。孔桩法类似于柱孔法。导洞完成后，在导洞内施工挖孔桩或钻孔灌注桩，在桩顶施