1、淺埋暗挖法施工技術簡介臧洋 人類社會的不斷發(fā)展進步，各種用途的隧道不斷修建，隧道工程技術水平也不斷提高與發(fā)展。我國地鐵修建方法已由最初單一的明挖法發(fā)展到現(xiàn)在的明挖、蓋挖、淺埋暗挖及盾構法等多種方法并存，極大地推動了地下工程的快速發(fā)展。前前 言言第一章第一章 淺埋暗挖法概述淺埋暗挖法概述第二章第二章 淺埋暗挖法施工方法淺埋暗挖法施工方法第三章第三章 淺埋暗挖法常用的配套技術淺埋暗挖法常用的配套技術第四章第四章 淺埋暗挖法施工中的監(jiān)測淺埋暗挖法施工中的監(jiān)測第一章第一章 淺埋暗挖法概述淺埋暗挖法概述 地面條件允許的情況下，地鐵隧道宜采用明挖法，主要適合在人、交通和管線較少的地方應用。因埋深條件、周邊

2、環(huán)境條件等因素的限制，在建筑物密集的繁華市區(qū)和特殊地質區(qū)段經常采用淺埋暗挖法施工。 淺埋暗挖法起源于1986年北京地鐵復興門車站折返線工程，由于當時取得了很大的經濟效益和社會效益，隨后鐵道部等相關部門討論后確定采用“淺埋暗挖法”這個名稱，建設部把它命名為國家級工法。采用“淺埋暗挖法”施工的第一項工程北京市地鐵復興門折返線工程。1986年8月開工，1987年8月建成。榮獲國家優(yōu)秀設計金獎，國家科技進步二等獎，北京市科技進步一等獎。 淺埋暗挖法，是指在軟弱圍巖地層中，以改造地質條件為前提，以控制地表沉降為重點，以格柵和錨噴砼作為初期支護手段，遵循“新奧法”理論，按照“十八字”方針進行隧道的設計和施

3、工。 淺埋暗挖的優(yōu)點優(yōu)點：結構形式靈活多變，對地面建筑、道路和地下管線影響不大，拆遷占地少，擾民少，污染城市環(huán)境少等。缺點缺點：施工速度慢，噴射混凝土粉塵多，勞動強度大，機械化程度不高，以及高水位地層結構防水比較困難等。 淺埋暗挖法既可作為獨立的施工方法，也可以與其他施工方法結合使用，車站經常采用淺埋暗挖法與蓋挖法相結合，區(qū)間隧道用盾構法與淺埋暗挖法結合施工。 淺埋暗挖法與其他工法有很強的兼容性。三者的應用情況如下圖。 新奧法是施工過程中充分發(fā)揮圍巖本身具有的自承能力，以噴射砼、錨桿為主的初期支護，使支護與圍巖聯(lián)合受力共同作用，把圍巖看作是支護結構的重要組成部分。 淺埋暗挖法又稱礦山法，基本不

4、考慮利用圍巖的自承能力，采用復合襯砌，初期支護承受全部基本荷載，二襯作為安全儲備，共同承擔特殊荷載。 淺埋暗挖法理論源于“新奧法” ，如以錨噴作為初期支護手段；盡量減少圍巖擾動；初支與圍巖密貼；量測信息反饋指導施工等。 自承能力：圍巖開挖后在未進行任何支護情況下，承載上部荷重的能力。第二章第二章 淺埋暗挖法施工方法淺埋暗挖法施工方法 淺埋暗挖法施工步驟：淺埋暗挖法施工步驟：施工準備超前小導管布設注漿土方開挖格柵架立鋼筋網片、連接筋噴射混凝土防水施工 二次襯砌。（見下圖）施工準備施工準備超前導管超前導管超前注漿超前注漿土方開挖土方開挖格柵安裝格柵安裝網片安裝網片安裝砼噴射砼噴射防水施工防水施工二

5、次襯砌二次襯砌 淺埋暗挖法的核心技術被概括為18字方針：“管超前、管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”。在暗挖施工作業(yè)時根據地質情況制定相應的開挖步驟和支護措施，嚴格根據量測數(shù)據確定支護參數(shù)，保證暗挖作業(yè)和周邊環(huán)境的安全。管超前管超前：開挖拱部土體自穩(wěn)能力差，自立時間短，土體凌空后極易坍塌，采用超前支護的各種手段主要提高土體的穩(wěn)定性，控制下沉，防止圍巖松弛和坍塌。嚴注漿：嚴注漿：導管超前支護后，立即進行壓注水泥漿或其它化學漿液，填充圍巖空隙，使隧道周圍形成一個具有一定強度的殼體，以增強圍巖的自穩(wěn)能力，確保開挖過程中的安全。 短進尺短進尺：一次注

6、漿，一次開挖或多次開挖，土體暴露時間越長，進尺越大，土體坍塌的危險就越大，所以一定要嚴格限制進尺的長度。在施工中可采取預留核心土，目的除減少開挖時間外，預留的土體還可以平衡掌子面的土體，防止滑塌。 強支護：在松散地層中施工，大量土體的重力會直接作用于初期支護結構上，初期支護必須十分牢固，具有較大的剛度，以控制初期結構的變形，保證結構的穩(wěn)定。 快封閉快封閉：在臺階法施工中，如上臺階未封閉成環(huán)，變形速度較快，為有效控制圍巖松弛，必須及時采用臨時仰拱或使支護體系成環(huán)。 勤量測：勤量測：結構的受力最終都表現(xiàn)為變形，可以說，沒有變形（微觀的），結構就沒有受力。按照規(guī)定頻率對規(guī)定部位進行監(jiān)測，掌握施工動態(tài)

7、，調整施工參數(shù)并設置各部位的變形警戒值，是淺埋暗挖法施工成敗的關鍵。 采用淺埋暗挖法施工時, 依據工程地質、水文情況、工程規(guī)模、覆土埋深及工期等因素，常用施工方法有全斷面法、臺階法、中隔墻法（CD法）、交叉中隔墻法（CRD法）、雙側壁導坑法(眼睛工法)、洞樁法（PBA法)、中洞法及側洞法等。 （1 1）全斷面開挖法）全斷面開挖法 全斷面法主要適用于較好圍巖，全斷面開挖法施工操作比較簡單，為了減少對地層的擾動次數(shù)，在采取局部注漿等輔助施工措施加固地層后，也可采用全斷面法施工。采全斷面開挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機械化作業(yè)，提高施工速度，且工序少，便于施工組織和管理。但由于開挖面較大

8、，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個循環(huán)工作量較大。每次深孔爆破引起的震動較大，因此要求進行精心的鉆爆設計，并嚴格控制爆破作業(yè)。（2 2）臺階法）臺階法 臺階法是最基本、運用最廣泛的施工方法，而且是實現(xiàn)其它施工方法的重要手段。當開挖斷面較高時可進行多臺階施工，每層臺階的高度常用3.54.5m，或以人站立方便操作選擇臺階高度。當拱部圍巖條件發(fā)生較大變化時，可適當延長或縮短臺階長度，確保開挖、支護質量及施工安全。臺階法施工橫向示意圖隧道中線321臺階法施工縱向示意圖核心土321（3 3）CDCD法和法和CRDCRD法法 中隔墻法也稱CD工法，主要適用于地層較差和不穩(wěn)定巖體，且地面沉降要求嚴格的地下工程施工。當

9、CD工法仍不能滿足要求時，可在CD工法的基礎上加設臨時仰拱，即所謂的交叉中隔墻法（也稱CRD工法）。CRD工法的最大特點是將大斷面施工化成小斷面施工，各個局部封閉成環(huán)的時間短，控制早期沉降好，每個步序受力體系完整。因此，結構受力均勻，形變小。另外，由于支護剛度大，施工時隧道整體下沉微弱，地層沉降量不大，而且容易控制。 大量施工實例資料的統(tǒng)計結果表明，CRD工法優(yōu)于CD工法（前者比后者減少地面沉降近50%）。但CRD工法施工工序復雜，隔墻拆除困難，成本較高，進度較慢，一般在地面沉降要求嚴格時才使用。暗挖暗挖CRDCRD法施工步序法施工步序CRD工法施工實例CRD法開挖效果圖（4 4）雙側壁導坑法

10、）雙側壁導坑法 雙側壁導坑法也稱眼鏡法，是變大跨度為小跨度的施工方法，其實質是將大跨度分成三個小跨度進行作業(yè)，主要適用于地層較差、斷面很大、三線或多線大斷面鐵路隧道及地下工程。該法工序較復雜，導坑的支護拆除困難，有可能由于測量誤差而引起鋼架連接困難，從而加大了下沉值，而且成本較高，進度較慢。一般采用人工和機械混合開挖，人工和機械混合出渣。雙側壁導坑法實例 實踐證明，選擇合理的施工方法，可以安全的施工隧道，并將地表沉降控制在設計要求范圍內。因此，選擇一種合理的施工方法是工程成敗的關鍵。綜合國內外施工經驗,基于經濟性及工期考慮,其工法選擇的順序為:臺階法CD工法CRD工法眼鏡工法。從安全性角度考慮

11、，順序正好相反。在工程實踐中，應根據地質條件、斷面大小、地面環(huán)境等因素從工法的可實現(xiàn)性、安全性、工期、適應性、技術性和經濟性六個方面綜合考慮,選擇施工方法。 （5 5）大斷面暗挖法）大斷面暗挖法 大斷面車站開挖方法的選擇,受地表沉陷影響較大,變大跨為小跨可減小地表沉陷;開挖分塊越多,擾動地層次數(shù)增多地表沉陷就越大;一次支護及時、開挖支護封閉時間越快地表沉陷就越小。當采用正確施工方法和相應的輔助施工措施后,可以做到安全、經濟、快速施工的目的。 大斷面暗挖主要集中在地鐵車站及渡線段。主要工法為: 洞樁法（PBA法）、中洞法、側洞法等。在大斷面施工中以下幾點值得注意:大斷面劃小斷面 ,不是越小越好

12、,要根據地層做調整 ,小斷面固然開挖安全 ,但多次力的轉換 ,易造成累計沉降過大;較好的方法為洞樁法 ,但洞樁法導洞多 ,洞內施工樁 ,作業(yè)條件差; 中洞法較為安全 ,控制沉降好 ,但該法在完成中洞后 ,開挖側洞 ,由于側向抵抗側壓的減弱 ,會造成中洞過大變形 ,有的造成中拱二襯開裂 ,二襯不宜過早受力;多層導洞開挖 ,一般先從上部洞室開挖 ,然后落底。但是整體下沉 總累計沉降較大。為減少累計沉降 ,可采取反復注漿措施 ,也可以考慮先挖下部導洞 ,逐層上挖 ,但每層開挖增加超前小導管;9991111743411111111法施工順序圖 1、上下導坑錯開距離開挖（包括初支）；2、孔樁開挖、底縱樁

13、、中柱邊樁、頂縱梁；3、中洞上臺階開挖（包括初支）；4、左右洞上臺階開挖（包括初支）；、中洞拱部襯砌；、側洞拱部襯砌；7、樓板以上土體開挖；、樓板澆砼；9、剩余部分土體開挖；、底板及底部邊墻襯砌；、站臺板澆筑。施工要點及技術措施施工要點及技術措施注意控制先行導洞的開挖中線和水平，確保開挖斷面圓順，鋼格柵安裝位置正確。盡可能縮短開挖臺階和各開挖分部的施工間隔，使初期支護盡快閉合，以控制圍巖形。因為中隔壁法工序較多，工序轉換使得結構受力復雜，為保證拆除臨時必須保證格之間的連接質量。中隔墻、板拆除時，一定要進行拆除實驗，根據監(jiān)測數(shù)據，決定拆除長度。拆除有專項拆除方案，采用滑輪、繩索等措施確保安全，嚴

14、禁采用卷揚機等機械設備連續(xù)拆除一般采用跳倉或換撐拆除等方法。第三章第三章 淺埋暗挖法常用的配套技術淺埋暗挖法常用的配套技術坍塌事故照片（3 3）地表降水及洞內水理方法）地表降水及洞內水理方法 地表井點降水是常用方法，在布置井點時應控制單井抽水量，在施工時做好反濾層，并且分段抽水，以減少因降水引起的地表沉降和減少地下水的流失。粘土層中夾有砂層或砂層中夾有粘土等,管井降水很難全部疏干,地層中存在殘留水，這時經常采用水平排水和注漿止水等辦法。（4 4）凍結法）凍結法 凍結法是利用人工制冷技術，使地層中的水凍結，把天然巖土變成凍土，增加其強度和穩(wěn)定性，隔絕地下水與地下工程的聯(lián)系，以便在凍結壁的保護下進

15、行隧道和地下工程的開挖與襯砌施工技術。多用在盾構隧道出發(fā)、到達端頭、聯(lián)絡通道和區(qū)間隧道局部具流塑或流沙地層的止水與加固。 另外還有一些小的輔助辦法如：開挖留核心土、噴射混凝土封閉開挖工作面、鎖腳錨管、設置臨時仰拱等。 第四章第四章 淺埋暗挖法施工中的監(jiān)測淺埋暗挖法施工中的監(jiān)測 監(jiān)控量測工作必須緊接開挖、支護作業(yè)，按設計要求進行布點和監(jiān)測，并根據現(xiàn)場情況及時進行調整或增加量測的項目和內容。量測數(shù)據應及時分析處理，并將結果反饋到施工過程中。 量測結果修改設計指導施工積累資料為以后設計提供類比依據二次襯砌合理的施作時間為確定隧道安全提供可靠的信息預見事故和險情掌握圍巖動態(tài)和支護結構的工作狀態(tài)監(jiān)控量測

16、監(jiān)控量測3.3.監(jiān)測項目的確定因素監(jiān)測項目的確定因素 監(jiān)測項目的確定、監(jiān)測斷面及測點的位置、儀器設備的選擇及組件的埋設方法等，主要考慮如下因素： (1)工程地質和水文地質情況； (2)隧道埋深、跨度、結構型式、隧道間距和施工工藝； (3)隧道施工影響范圍內現(xiàn)有房屋建筑的結構特點、形狀尺寸及與隧道軸線的相對位置； (4)設計提供的變形及其它控制值及其安全儲備系數(shù)等 4.4.量測項目類型量測項目類型 隧道監(jiān)控量測的項目應根據工程特點、規(guī)模大小和設計要求綜合選定。量測項目可分為必測項目和選測項目兩大類(見下列表)，必測項目在采用噴錨構筑法施工時必須進行；選測項目應根據工程規(guī)模、地質條件、隧道埋深、開挖方法及其他特殊要求，有選擇地進行。監(jiān)控量測（必測項目）地表下沉水準儀等拱頂下沉水準儀等凈空變化收斂儀等洞內、外觀察現(xiàn)場觀察、地質羅盤隧道拱頂下沉、凈空收斂示意圖很重要！很重要！ 監(jiān)控量測選測項目監(jiān)控量測選測項目 注： H0隧道埋深；b隧道最大開挖寬度5.5.監(jiān)測要求監(jiān)測要求 凈空變化、拱頂下沉量測應在每次開挖后12h