1、淺埋暗挖法修建隧道關鍵施工技術淺埋暗挖法修建隧道關鍵施工技術崔玖江（北京市政府專家顧問）1 .淺埋暗挖法定義淺埋暗挖法是依據新奧法（NewAustrianTunnellingMethod）的基本原理，在施工中采用多種輔助施工措施加固圍巖，充分調動圍巖的自承能力，隧道開挖后及時支護、封閉成環，使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系，有效地抑制圍巖過大變形的一種綜合配套施工技術，適用于第四系無水土質或軟弱無膠結的砂、卵石等地層修建覆跨比大于0.5的隧道；對于較高地下水位的類似地層，采取灌漿堵水或降水等措施后仍能適用。采用淺埋暗挖法修建的隧道多采用復合式襯砌。隧道復合式襯砌是分內外兩層先后施作的隧道襯砌

2、。隧道開挖后，采用錨噴或噴射混凝土+鋼架+鋼筋網作為襯砌（一次）支護，待圍巖及初期支護經監控量測確認基本穩定后在施作內層襯砌（二次襯砌），內層襯砌一般為摸筑混凝土，在兩層襯砌間設防水層。對于無水地層，采用淺埋暗挖法修建的隧道也有采用在初期支護基面上施工作聚合物水泥砂漿作防水層后即作為永久結構。2 .淺埋暗挖法修建隧道的一般規定2.1 采用淺埋暗挖法修建隧道時，應認真貫徹“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤測量”18字原則。2. 2以噴射混凝土+網構鋼架+鋼筋網為初期支護（即一次襯砌）、二次襯砌為模筑鋼筋混凝土，應在兩層襯砌之間施作高材料的防水層。2.3當隧道圍巖為V類，由于其自穩能力差

3、，必須采取預注漿加固地層后方可開挖。2.4隧道開挖應在無水條件下進行。如遇地下水，根據工程具體情況選擇人工降水或灌漿堵水措施，創造無水作業條件。2.5隧道開挖應減少對圍巖的擾動，保持隧道開挖輪廓圓。2.6隧道的防水層及二次襯砌應在初期支護變形基本穩定的條件下再施作。2.7施工前應根據施工規模、工期、圍巖情況、現場條件編制施工組織設計，其內容包括：施工方法及技術措施、施工部署及質量、安全、環境措施等。2.8開工前必須進行質量、安全及施工工藝的培訓工作，建立各工序工藝卡片。2.9施工期間必須加強施工管理，確保個工序銜接，不間斷地施工。2 / 30淺埋暗挖法修建隧道關鍵施工技術2.10監控量測工作應

4、納入隧道施工作業循環之中，作為工序循環的一個組成部分。3 .淺埋暗挖法修建隧道施工程序淺埋暗挖法修建隧道應按圖3.1所示程序組織施匚圖3.14 .施工輔助措施4.1 在軟弱地層中，對隧道開挖工作進行加固處理，可采取下列輔助措施:1. 1.1噴射混凝土封閉開挖工作面；4. 1.2超前注漿小導管支護；5. 1.3管棚鋼架超前支護；4 / 30淺埋暗挖法修建隧道關鍵施工技術4.1.4設置臨時仰拱或臨時支護；4.1.5地表注漿加固；4.1.6小導管周邊注漿及圍巖深孔注漿；4.1.7其他措施。根據工程具體情況，選擇一種或幾種措施同時采用。4.2采用噴射混凝土封閉工作面時，應采用早強噴射混凝土，其厚度宜為

5、510cm。4.3超前注漿小導管4.3.1小導管要和網架配合使用，從鋼架格柵腹部穿過。4.3.2用小32640鋼管制作，在砂卵石地層采用巾32（外徑）無縫鋼管，其他地層可采用640（外徑）無縫鋼管。管長：隧道網構網架間距為7500cm,每開挖2個循環注漿一次,管長為3m；隧道網構鋼架間為50m,每開挖2個循環注漿一次，長為2.25m。小導管制作要求：先把鋼管解成需要長度，在鋼管一端做成30cm長圓錐狀，在另一端10cm處焊接1）6鋼筋箍。距鋼筋箍一端75cm處開孔，剩余部分每隔20cm梅花布設小668的溢水孔。4.3.3小導管沿隧道拱部布設,環向間距應不小于30cm,外桿角（仰角）在5。10&

6、#176;4.3.4灌漿材料根據隧道所處地層條件因地制宜、合理選擇灌漿材料。對于無水粗砂及砂礫（卵）石地層宜選擇單液材料；對于無水中砂或粉細砂地層宜選擇改性水玻璃漿；對于有水的粗砂及砂礫（卵）石地層宜選擇水泥-水玻璃雙液漿：對于前期強度要求較高的地層，可選擇硫鋁酸鹽水泥漿。4.3.5灌漿參數灌漿終壓：0.3MPa：漿液擴散半徑：0.25m灌速度30L/min灌漿量Q二nR,LnaB式中：R漿液擴散半徑，m；L注漿管長（只計花管部分長度），m；地層孔;。地層填充系數，一般取0.8；B漿液消耗系數，一般取L11.24.4管棚4.4.1管棚用鋼管直徑為小6小180mm,鋼管中心間距宜為管徑的23倍。

7、4.4.2管棚長度應根據工程具體條件及地層條件選用，一般不宜小于10m4. 4.3縱向兩組管棚的搭接長度應大于3m.1. 5臨時仰拱的設置區段應根據圍巖情況及測量數據確定，其做法可采用工字鋼或噴射混凝土構筑。4. 6在軟弱地層中施工時，根據圍巖情況及測量數據，為確保隧道結構穩定，可選用小導管周邊灌漿或深孔圍巖灌漿。5.豎井城市地鐵或市政工程隧道隧道淺埋道路下方，為此必須在地面向下開挖豎井方能開辟工作面，而城市道路無開挖豎井條件，則必須根據具體工程所處的條件，在隧道一側開挖豎井，再從豎井底向隧道方向開挖橫通道，山橫通道再開辟進入主隧道的工作面。豎靜一般采用復合式襯砌結構，如工程完工后廢棄可采用支

8、護結構（必要時加作防水層）。豎井由地面而下，初期支護采用逆筑法施工，其工藝流程圖如圖5.1所示圖5.14.1 豎井鎖口段開挖根據測量所放控制線，定出鎖口圈的開挖輪廓線，井口段可以采用PC-220反鏟挖掘機配合人工進行開挖。為保證井口開挖后井壁的穩定和噴錨支護施工的要求，井口分三次開挖成型。開挖土方由挖掘機直接裝入自卸汽車外棄，同時工人對井壁進行修整，以保證豎井斷面尺寸符合設計要求。在開挖過程中，嚴禁超挖，發生超挖時，用同等級的碎噴平。在開挖時，及時對該層井壁施作初期支護。地下工程豎井常用鎖口結構見圖5.2單位:m豎井鎖口平面10.6S.61-1剖面2-2剖面圖5.25. 2豎井鎖口段襯砌豎井開

9、挖4m后，先平整開挖面，用水泥砂漿抹平初支基面后施做防水；然后綁扎井圈鋼筋，鋼筋的綁扎接頭錯開，綁扎搭接錯開，綁扎搭接長度35d,采用300mmX1500mm的鋼模板及滿堂紅腳手架，同時根據測量防線預埋提升井架基礎、護欄，具體尺寸見提升井架，鎖口圈的結構圖。鎖口圈綁扎鋼筋時向預埋聯結筋；井圈采用C30商品碎，一次性連續灌注。5. 3碎擋水墻模筑井圈碎時，沿豎井井圈四周澆筑一道寬300mm高500mm的擋水墻。5.4 豎井井深開挖及支護開挖采用人工開挖，由上而下逆作施工，渣土由人工裝入吊桶，通過電動葫蘆提升至地面渣場，豎井每完成一段開挖，經檢查開挖尺寸符合設計要求后，立即進行該段的初期支護，為防

10、止豎井壁坍塌，同時控制鋼支撐便移采取小導管超前注漿；與邊墻成45°角，穿過剛支撐打3.5m長小42管棚，環向間距1.0m,豎向每兩根支撐（間距1.0m）排設一次：井壁鋼格珊在井外預制，井內安裝，用螺栓將其連接成整體。噴射碎采用濕噴工藝，采取分側分塊開挖，一側噴碎支護后再進行另一側開挖。施工期間在井壁設臨時爬梯，供施工人員上下。5.5 豎井封底豎井開挖至設計標高后，按設計支護封底，并在井底設集水井。5. 6豎井回填工程完畢后，豎井采用回填土分層回填夯實。5. 7豎井施工技術措施5.7.1井身開挖過程中嚴格控制綱支撐進尺，及時間網噴混凝土支護，達到盡快封閉的目的。5.7.2為密實初支與壁

11、后主體的空隙采用壁后回填注漿；5. 7.3當井壁上有涌水時，預埋膠管，把水引入積水吭，抽排出井外，并對涌水點周圍排管注漿堵水。6. 7.4豎井支護同時預埋梯步預埋件。7. 橫通道施工6. 1豎井馬頭門施工豎井馬頭門即豎井與橫道道上臺階后，先行將橫通道上半斷面進洞，通過對兩種開挖方式洞察口處受力的簡單分析。采用第一種方法施工時，洞口下斷面應力集中，為了避免馬頭門處的應力集中，保證施工安全，采用第二種馬頭門方式，即豎井挖至橫通道上半斷面時,半斷面先行開挖8m10m。如圖6.1圖6.1施工前應在馬頭門位置處進行換撐措施處置，在割除前先在豎井內架設臨時支撐，確保馬頭門處土體穩定，臨時支撐在進洞后拆除。

12、排設超前小導管及注漿洞口處換撐措施措施完畢后，應盡快在井壁上放出橫通道開挖輪廓線的位置，并標出超前小導管的位置，為了加大洞口處加固地層的范圍，馬頭門處第一排小導管長度為5m,且盡量與隧道中線保持平行，超前注漿加固地層。分部破除馬頭門處井壁混凝土，割除鋼格柵支撐。注漿完畢后，即破除馬頭門處上部豎井井壁碎，割除該部位鋼格柵支撐，架設上部第一根格柵架，并將其主筋與周圍的豎井壁格柵焊接牢固，并及時噴射碎，按隧道的主體開挖及初期支護的方法將上部向前推進8m10m,待豎井施作到底部并施作井身襯砌后，破除下部豎井井壁碎，割除該部為位的鋼格柵支撐，架設下部第一根格柵拱甲，同樣將起主筋與周圍的豎井鋼格柵焊接牢固

13、，并及時噴射碎。豎井馬頭們處的格柵一定要架到位，防止侵入豎井凈空。7. 2橫通道施工8 / 30淺埋暗挖法修建隧道關鍵施工技術根據豎井用途和橫通道斷面大小的不同，如僅用于施工，橫通道斷面能滿足施工需要即可；如橫通道用作通風道，則斷面較大，應按設計要求進一步施工，僅用于施工的橫通道斷面如圖6.2所示區同隧道凱頂區阿隨道13 / 301U圖6.2當從橫通道進入地鐵主隧道交叉口前，橫通道應抬高約2.9m,以利于開“馬頭門”進入主隧道施工。交叉口斷面如圖6. 3所示為了保證施工時的安全，分上、下二部開挖，設臨時仰拱。由于交義口段結構受力轉換復雜，臨空面多，橫通道施作完并將端頭墻封閉后，再施工主隧道。端

14、頭墻采用水平鋼格柵+系統錨桿+縱向連接筋+系統錨桿+噴射碎，自上而下進行封閉。施工交叉口斷面時，在正洞拱頂開挖線上方加設格柵橫梁將通道格柵聯結成整體，使得主隧道“馬頭門”結構受力轉換穩定，以保證主隧道開挖時的安全。工程施工完畢后，施工橫通道中間采用土石進行回填密實，并進行壓漿填實，橫通道兩端采用混凝土封堵。8. .地鐵區間隧道標準斷面正臺階法施工8.1 正臺階法開挖斷面分塊及臺階長度的控制一般情況下，根據地質情況臺階長度控制在5-8m,在遇水開挖困難地段臺階長度適當延長至15nl左右，以滿足洞內輕型井點降水要求，如圖7.17.14卜俎格網£丈妒城先碎QQ拱戰二利碇傳作起前小導管?&#

15、39;、價八環影開花上部格畏鈉架、陽嗔支芯上臺階用的核心上開挖下臺階開光7.2正臺階法施工流程見圖7.2圖7.27.3正臺階法施工工序示意見圖7.3序號施工示意圖文字說明1彳_JL1虢小導管W,1=3.5,卜30。0界向問時帥虬向月比2伽冰平便角5,10第一步:拱鞭前小導管注漿，臺階法環形開挖上部土俶施做上部初他2(Lj一j第二步:開挖核心土及下部土體，施做下部初襯；3i*|t/-ihi/jir4|第三步:施做仰拱防水層及澆寬仰拱混凝土二襯淺埋暗挖法修建隧道關鍵施工技術7.4施工要點及技術措施：1.1 .1采用“正臺階法”施工,開挖循環進尺宜為每根格柵間距。7.4 .2嚴格控制隧道開挖的中線和

16、水平,開挖輪廓要圓順,防止超挖,局部欠挖處人工修鑿，但要充分考慮施工誤差及頂留變形。7.4. 3隧道開挖時保留核心土,待拱部初支完成后再開挖核心部分土體。7.4.4 當隧道圍巖自穩能力較差時,應盡可能縮短開挖臺階長度,盡快使初期支護閉合。7.4.5 在過房屋段時，為嚴格控制地表陳降，在上臺階架設臨時仰拱，待下半段面初支封閉達到設計強度后拆除。7.4.6鋼格柵接頭采用連接板和螺栓連接以方便安裝。7.4.7為防止格柵承載下沉,鋼格柵下端設在穩固地層上,或設在擴大鋼板混凝土墊塊上。7.4.8為防止開挖下部引起格柵懸空出現下陳,可在上半段面格柵拱腳施作鎖腳錨管,或在拱腳下設縱向托梁把幾排格柵連成整體，

17、下部開挖后及時拼接。7.4.9格柵安裝位置要準確,各節點要對齊,連接要牢固，確保格柵可靠受力。7.4.10初支結束后及時回填注漿,液漿為內滲XPM外加劑的無收縮漿液。7.4.11作好開挖的施工記錄和地質段面描述,加強對洞內外的觀察。7 .4.12開挖過程中必須加強監控量測，當發現拱頂拱腳和邊墻位移速率值超過設計允許值或出現突變時°,應及時施工臨時支撐或仰拱，形成封閉環,控制位移和變形。根據量測結果進行跟蹤注漿。8 .大斷面隧道隧道CRD法施工CRD法(centercrossdiaphragm)即交叉中隔壁法,適用于地質條件差,跨度較大，陳降控制要求高的隧道。8.1 法開挖斷面分塊加臺

18、階長度的控制CRD法施工時;隧道分成四個部分開挖,開挖順序見圖8.1,各部分開挖施工間隔為：部與部相隔6-8ni。各部每次開挖進尺為一個格柵間距,嚴禁多根一次開挖,在各開挖分部內,按正臺階法分兩臺階支護，臺階長度2-3叫見圖8.1/也/X®!®：$i«N©L=2m-3m公L二2m3mS-也4（一，：L>10m圖8.1圖8.28.2CRD法施工工藝流程圖，見圖&28.3CRD法施工要點及技術措施8.3.1注意控制先行導洞的開挖中線和水平,確保開挖端面圓順,鋼格柵安裝位置正確。8.3.2加強量測監控，作好信息反饋,及時調整施工方法。8.3.3盡

19、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，以控制圍巖變形。8.3.4因為CRD法工序較多,工序轉換使得結構受力復雜，為保證臨時拆除格柵時的安全,必須保證各部格柵之間的連接質量。8.3CRD法工序示意圖，見圖8-2序號施工示意圖文字說明1小導漿:WE撤;1F3T-7,入%/*o確好黜攤第一步：開挖洞室，施作初期支護2/二二-一V*/.朝蚊護/./.;.】'J一一第二步：臺階法開挖洞室，施作初期支護3翻1”一十，、一第三步：開挖洞室，施作初期支護4翎以才一二二7ZZ二F./、./'.©©、JAQ)0第四步：臺階法開挖洞室，施作初期支護54之二二

20、二w±/J.7"，'；Kiir/KV!i/.-.一-.第五步：根據監測情況，縱向分段拆除臨時仰拱及中隔壁23 / 30第六步：敷設防水層，施作二次襯砌及內部結構9.大斷面隧道雙側壁導坑（眼鏡）法施工雙側壁導坑法適用于地質條件差跨度大沉降控制要求高的隧道.9.1 雙側壁導坑法施工工藝流程圖，見圖9.1圖9.19.2雙側壁導坑法施工示意圖見圖9.2序號施工工序示意圖文字說明第一步：超前支護后，分布開挖1部,預留核心土,及時架立隔柵，中隔墻、仰拱，盡快成環。第二步：與1部錯開合適的臺階長度，分部開挖2部，及時架立隔柵、中隔墻、仰拱，盡快成環。第三步：1、2部施工完畢后，拆

21、除臨時仰拱，施做邊墻二襯，為保證結構穩定，頂部用異型型鋼鋼撐托焊接在中隔壁上，底部采用型鋼支撐。第四步：1、2部邊墻襯砌完成后，超前支護后，分部開挖3部，頂預留核心土，及時架設隔柵、中隔墻、仰拱，盡快成環。序:號施工二序示意圖文字說明第五步：與1部錯開合適的臺階長度，分部開挖2部，及時架立隔柵、中隔墻、仰拱，盡快成環。第六步：3、4部施工完畢后，拆除臨時仰拱，施做邊墻二襯，為保證結構穩定，頂部用異型型鋼鋼撐托焊接在中隔壁上，底部采用型鋼支撐。第七步：3、4部邊墻襯砌完成后，超前支護后，分部開挖5部，頂預留核心土，及時架設隔柵、中隔墻、仰拱，盡快成環。第八步：5部施工完畢后,拆除兩側中隔壁上部支

22、撐，施做頂部二襯，為保證結構穩定，邊墻異型型鋼撐托部分部拆除。第九步：頂板襯砌完成后，分布開挖6部，預留核心土，及時架設仰拱，季軍那塊成環。文字說明第十步：與6部錯開合適的臺階長度，分部開挖7部，及時架立格柵、仰拱,盡快成環。第十一步：7部施工完畢后，拆除剩余中隔壁，施做底板二襯，結構二襯成環。9.3施工要點及技術措施9.3.1雙側壁導坑法施工要點及技術措施同CRD法。9.3.2雙側壁導坑法先進行側洞襯砌，后開挖中洞，側洞頂部襯砌形成懸臂結構，易造成混凝土開裂、失穩，為保持結構穩定，側洞頂部二襯時預埋一異型型鋼構件，焊接在側洞中隔壁上，側洞底部襯砌采用型鋼撐托塞緊底部襯砌與中隔壁間空隙；中洞進

23、行頂板襯砌時，只割除中隔壁頂部，異型型鋼焊接部分仍與中隔壁相連接，保證整體的穩定，中洞底板襯砌施工時方可拆除全部支撐。10.雙聯拱隧道中洞法施工10.1 雙聯拱隧道中洞法施工示意圖見圖10.1序號圖例說明第二步：在中洞內鋪設防水層，施作中墻。第一步：沿外輪廓打設超前小導管，小導管注漿，上下臺階法開挖中洞；上下掌子面間距5米。第三步：對稱開挖中洞兩側邊洞上臺階，施作兩邊洞上部初期支護第四步：開挖兩側邊洞下臺階，施作兩邊洞下部初期支護第五步：分段鑿除部分中洞臨時初期支護，鋪設防水層，施作兩邊洞下部二次襯砌。淺埋暗挖法修建隧道關鍵施工技術6XIXI二加0第六步：分段鑿除中洞臨時初期支護，鋪設防水層，

24、施作其余二次襯砌。10.2施工要點及技術措施10.2.1超長小導管注漿嚴格控制配合比與凝膠時間，初選配合比后，用凝膠時間控制調節配合比，并側定注漿固結體的強度，選定最佳配合比。注漿過程，嚴格控制注漿壓力，注漿終壓必須達到設計要求，并穩壓，保證漿液的滲透范圍，防止出現結構變形、串漿、危及地下構筑物的異常現象。當出現異常現象時，采取下列控制措施。降低注漿壓力或采用間隙注漿。改變注漿材料或縮短漿液凝膠時間。調整注漿實施方案。注漿效果檢驗：一方面用進漿量來檢查注漿效果，另一方面因為注漿方法為周邊單排固結注漿，開挖隧道后檢查地層固結厚度，如達不到要求，要及時調整漿液配合比，改善注漿工藝。注漿的次序由兩側

25、對稱向中間進行，自下而上逐孔注漿。注漿過程派專人記錄，開挖時要檢驗注漿效果。注漿達到需要強度后方可進行開挖作業。10.2.2.初期支護關鍵技術初期支護封閉成環關鍵技術在施工時采取分部開挖的方式，因此分部開挖的初期支護及時成環，是確保隧道穩定安全的關鍵，在施工中擬采用如下技術措施：確定合理的循環進尺。結合本工程地質條件、工期要求及施工方法，確定循環進尺為0.5-0.7米；控制臺階長度，一般保持在3-5米較為合適；加強各工序間的銜接，加快各部分開挖和初期支護施工進度；勒測量各部開挖支護完成后圍巖變形情況，及時修正初期支護中超前小導管、格柵鋼架的設計參數，嚴格控制圍巖變形收斂；各種機具處于良好運轉狀

26、態，保證不間斷地組織施工；組織熟練的操作施工人員，保證施工有序進行。10 .2.3臨時中隔墻和中隔板的拆除施工隧道主體二次襯砌前，臨時上下導洞初襯的拆除關系到中洞頂拱預留防水板焊接接頭的安全，因而，在拆除時必須作好以下準備：拆除前認真檢查預留防水板的位置，并采取在其側面加設2mm原的鋼板進行防護，拆除作業時，要避免用風鎬撞擊防護鋼板，以免損傷防水板。臨時中隔墻和中隔板初襯采取分段拆除，并按照自下而上的順序拆除。11 .渡線段隧道施工折返線斷面變化多，工法轉換較為頻繁，結構跨度大，施工較為復雜，如圖11.1所示，隧道結構的拱頂土體自穩能力差，而在渡線段，左右線間的狹窄柱較薄，最小處僅1.5米,在

27、施工的多次擾動下，極易引起隧道的坍塌，如何在渡線段施工中順利的實現工法、斷面的轉換過渡，和確保該段結構及狹小土柱的穩定是施工的重點和難點。11.1 合理組織，實現工法與斷面轉換的順利過渡在渡線段近10多個斷面變化點。這些段面變化處有的斷面尺寸相差不大，直接過渡即可，有的斷面尺寸相差大，需采取工程措施才能實現過渡。按施組安排，將這些斷面過渡分為兩類，一類是由大斷面過渡到小斷面，過渡比較容易，另一類是由小斷面過渡到大斷面，過渡難度比較大一些。在施工過程我方將加強管理，不斷優化施工方案，合理并緊湊組織施工工序。大斷面過渡到小斷面相對難度小一些。常規的做法是將大斷面全部施作到設計位置后封端，再破口進入小斷面施工，初支封端采用雙層噴碎支護，內層為焊接雙層鋼筋網支護,并設置系統錨桿，外層為鋼架錨噴碎支護。大斷面或大斷面的部分開挖至設計位置，初噴4cm厚碎，連架兩根I鋼架，架最后一根