隧道施工方法之浅埋暗挖法.doc

浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。继1984年王梦恕院士在军都山隧道黄土段试验成功的基础上，又于1986年在具有开拓性、风险性、复杂性的北京复兴门地铁折返线工程中应用，在拆迁少、不扰民、不破坏环境下获得成功。同时，结合中国特点及水文地质系统，创造了小导管超前支护技术、8字型网构钢拱架设计、制造技术、正台阶环形开挖留核心土施工技术和变位进行反分析计算的方法，提出了“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测” 18字方针，突出时空效应对防塌的重要作用，提出在软弱地层快速施工的理念。由此形成了浅埋暗挖法，创立了适用于软弱地层的地下工程设计、施工方法。 浅埋暗挖法沿用新奥法 (New Austrian Tunneling Method)基本原理，初次支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力；并采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降、安全施工等，并形成多种综合配套技术。 浅埋暗挖法是以加固和处理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合式衬砌结构，选用合理的开挖方式，应用信息化测量反馈设计和施工，以保证施工安全，控制地面沉降。 工艺流程图： 适用条件： 1、浅埋暗挖法不允许带水作业。如果含水地层达不到疏干，带水作业是非常危险的。开挖面的稳定性时刻受到水的威胁，甚至发生塌方。把地下水，尤其是上层滞水处理好是非常关键的环节，它直接影响浅埋暗挖法的成败。大范围的淤泥质软土、粉细砂地层，降水有困难或者经济上不合算的地层，不适宜采用浅埋暗挖法。 2、采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。1997年日本学会曾提出开挖工作面土体稳定的定量判别标准：土壤中的细颗粒（74μ）含量≤10%, 且均匀系数Uc≤5%的突然不具备自立性.我国对土壤自立性提出了定性要求:工作面土体的自立时间,应足以进行必要的初期支护作业。 因此开挖面前方对地层的预加固和预处理，是浅埋暗挖法的必要前提，目的在于加强开挖面的稳定性，增加施工的安全性。 （1）浅埋暗挖法的十八子方针“管超前、严注浆、短开挖、强支护，快封闭、勤量测”。 1、地层的预加固和预处理（超前小导管和超前长管棚） 2、隧道开挖和初期支护 强调“随开挖、随支护”的基本原则，选择适当的开挖方法，做到利用土体有限的自立时间进行开挖和支护，使土体开挖后暴露的时间尽可能短，使初期支护尽早封闭成环。 开挖方法：短台阶法、带临时仰拱的长台阶法、中隔壁法（CD法）、交叉隔壁法（CRD法）、侧壁导坑法（眼镜法）、弧形导坑留核心土等。 初期支护：具有足够的强度和刚度，主要采用钢筋格栅，主要有以下原因： （1）、钢筋格栅与喷射混凝土能紧密结合； （2）、钢筋格栅在拼装成环后，具有一定的强度和刚度，在喷射混凝土尚未具备足够强度前，钢筋格栅可以单独承担来自土层的一部分荷载 3、二次衬砌 作用：提高初期支护强度和刚度、增强初期支护安全储备的需要，也是支撑中间的防水隔离层、承受水压力的需要。 4、监控量测 量测数据对隧道支护的受力变形状态其者重要的监控作用，量测数据的及时性和准确性应高度重视。 监控量测的项目： 地表位移、拱顶下沉、隧道周边收敛（必测项目）、土压力、土体位移、支护应力（选测项目）。 隧道稳定判据： 当测点位移时间曲线变化率呈明显收敛趋势，隧道水平收敛变化率下于0.2mm/d，拱顶下沉变化率小于0.1 mm/d，而且所测的位移值大于预计总位移值的80%以上 （2）浅埋暗挖法隧道施工技术。 浅埋暗挖法施工步骤是：先将钢管打入地层，然后注入水泥或化学浆液，使地层加固。开挖面土体稳定是采用浅埋暗挖法的基本条件。地层加固后，进行短进尺开挖。一般每循环在0.5-1.0米左右。随后即作初期支护。第三步，施作防水层。开挖面的稳定性时刻受到水的危胁，严重时可导致塌方。处理好地下水是非常关键的环节。最后，完成二次支护。一般情况下，可注入混凝土，特殊情况下要进行钢筋设计。当然，浅埋暗挖法的施工需利用监控测量获得的信息进行指导，这对施工的安全与质量都是重要的。 施工技术： 1 超前大管棚施工 隧道拱部采用超前大管棚进行注浆加固。管棚沿隧道开挖线外200mm布设, 管棚采用Φ108mm壁厚8mm无缝钢管, 外插角小于1°, 环向间距为400mm,。 管棚施工的主要施工工序有: (1) 南北站厅明挖围护桩施工完成后, 开挖基坑, 边挖边撑。基坑开挖至适当位置施工管棚导向墙并预埋好管棚导向管。根据钻机型式及工艺设备的需要, 在适当位置施工钻机工作平台然后施工大