地下工程淺埋暗挖法

綜合施工技術(shù)

徐干成空軍工程設(shè)計研究局目錄1.淺埋暗挖法概述1.1淺埋與深埋的界定1.2淺埋暗挖法的形成與發(fā)展

1.2.1淺埋暗挖法的形成

1.2.2淺埋暗挖法的應(yīng)用及發(fā)展情況1.3淺埋暗挖法的原理及適用范圍

1.3.1淺埋暗挖法施工原理

1.3.2淺埋暗挖法適用范圍2.淺埋暗挖法施工

2.1總體施工流程

2.2重點控制技術(shù)

2.2.1風險源的辨識和預案

2.2.2施工降水

2.2.3開挖

2.2.4二襯

2.2.5監(jiān)控量測

2.2.6地面及地下建（構(gòu)）筑物保護

2.2.7地表沉降控制

2.2.8防水控制

2.2.9機械配套施工技術(shù)3.淺埋暗挖法的工藝進步及發(fā)展方向

3.1工藝進步

3.2發(fā)展方向隧道施工方法(按穿越地層分類)1.淺埋暗挖法概述

淺埋暗挖工法是依據(jù)新奧法(NewAustrianTunnellingMethod)的基本原理，施工中采用多種輔助施工措施加固圍巖，充分調(diào)動圍巖的自承能力，開挖后及時支護、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)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(shù)。

這一生產(chǎn)新技術(shù)成果最早是由中鐵隧道集團公司和北京市地下鐵道總公司在北京地鐵復興門折返線工程施工中共同研究開發(fā)，并在北京地鐵復興門至西單區(qū)間及地鐵車站試驗段施工中得到了推廣應(yīng)用和不斷完善。

淺埋暗挖施工技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，它的成功使我國在第四紀淺埋軟巖地層中采用暗挖法建設(shè)地下鐵道與大跨度地下洞室的進程取得了一次實質(zhì)性的飛躍，跨入了國際先進行列。1.1淺埋與深埋的界定

目前，根據(jù)隧道所處位置的特點有以下幾種判別方法：

1）以埋深等于坍方統(tǒng)計平均高度兩倍的方法作為判別深埋與淺埋隧道分界的主要標準，圍巖垂直壓力、地面沉降和數(shù)值計算分析可作為參考標準。

2）根據(jù)工程設(shè)計經(jīng)驗進行界定

根據(jù)工程設(shè)計實踐經(jīng)驗，對于鐵路單線和雙線隧道，深埋與淺埋隧道分界以2.5倍塌方高度來確定。

3）以不影響地面為限進行界定

以隧道開挖時對地面不產(chǎn)生影響為限進行區(qū)分。

4）以荷載等效高度進行界定

5）以隧道覆土厚度與隧道開挖洞徑的關(guān)系進行界定

據(jù)《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法規(guī)則》（TBJ108-92）,下表可作為淺埋隧道的設(shè)計依據(jù)。圍巖級別覆蓋層厚度Ⅲ≤1.0倍隧道開挖寬度Ⅳ≤2.0倍隧道開挖寬度Ⅴ≤3.5倍隧道開挖寬度淺埋隧道的設(shè)計依據(jù)

6）淺埋與超淺埋隧道的判定方法a.覆跨比判別法(H/D≤0.4為超淺埋,＞0.4為淺埋)；b.洞內(nèi)拱頂變位值小于地面沉降值時；c.隧道結(jié)構(gòu)頂部進入地面以下5m范圍的管道層中時；d.在具備試驗條件的情況下，用實測壓力與垂直土柱重量之比確定深埋、淺埋或超淺埋。1.2淺埋暗挖法的形成與發(fā)展

1.2.1淺埋暗挖法的形成

20世紀80年代中期，中鐵隧道集團在大秦線軍都山隧道有水黃土軟弱地層進行了淺埋暗挖技術(shù)方法研究和試驗，并獲得成功。在初次研究成果的基礎(chǔ)上，1986～1987年，該集團根據(jù)北京地區(qū)地質(zhì)和水文情況，在北京地鐵復興門折返線工程中正式開發(fā)應(yīng)用這種新的技術(shù)方法。1987年8月25日，原國家科委主任親自召集北京市和鐵道部有關(guān)專家舉行了成果鑒定會，并將該工法正式確定為“淺埋暗挖法”。

淺埋暗挖法又經(jīng)過十幾年的廣泛應(yīng)用，形成了一套完整的配套技術(shù)，被評為國家級工法，并正式提出“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測”十八字方針。

采用淺埋暗挖法施工的前期工程實例照片見圖1-1。軍都山隧道（1988年）（第一次用小導管、網(wǎng)構(gòu)鋼架）北京地鐵復興門折返線（1987年）（國家科技進步二等獎）第一次用淺埋暗挖法建成北京地鐵車站試驗段第一次用淺埋暗挖法建成京珠高速烏龍嶺雙連拱隧道1.2.2淺埋暗挖法的應(yīng)用及發(fā)展情況

國外在70年代初開始將新奧法應(yīng)用于淺埋地層的研究，到70年代末80年代初已基本形成一套完整技術(shù)并應(yīng)用于城市地鐵、市政工程等。目前，德國、日本、美國、法國、意大利、韓國、香港等國家和地區(qū)都有成功應(yīng)用的實例。表1-1列舉了部分國外工程實例。

我國于70年代末80年代初開始將新奧法應(yīng)用于地下工程施工，并于80年代中后期開始系統(tǒng)研究新奧法在淺埋軟弱地層中的應(yīng)用，1984年首先在大秦線軍都山隧道進口黃土段研究實驗成功，之后又成功地運用在北京地鐵復興門車站折返線工程，并在地鐵復-西區(qū)間、西單車站、國家計委地下停車場、首鋼地下運輸廊道、城市地下熱力、電力隧道、長安街地下過街通道、深圳地上過街通道等地下工程中推廣應(yīng)用。經(jīng)過多年不斷地總結(jié)、完善，這一方法已在城市地鐵、市政、電力隧道、城市地下過街通道、地下停車場等工程中推廣應(yīng)用，并已形成一套完整的配套技術(shù)。以北京地鐵工程為實例形成的“隧道與地鐵淺埋暗挖工法”已被建設(shè)部批準為國家級工法，推廣應(yīng)用到其它城市和鐵道工程中。表1-2列舉了我國部分工程實例。國籍聯(lián)邦德國聯(lián)邦德國法國日本奧地利工程名稱法蘭克福地鐵25號工區(qū)幕尼黑地鐵9號區(qū)段里爾地鐵一號線4工區(qū)北陸高速公路泊隧道維也納地鐵U6-1工區(qū)施工年代1969-71年1975-78年1985年1983-85年1983-85年地質(zhì)及水文地質(zhì)條件粘土層、石灰?guī)r和含水砂層、無水第三紀菱鐵礦砂層和泥灰?guī)r、遇水時其塑性和粘土一致粘土及砂等沖、洪積粘土第三紀流砂層、粘土層和砂卵石層、地下水位在拱頂附近埋深11-13m8-26m約15m5-15m8-20m斷面形式(m)圓形直徑6.68m最大跨度11.5最大高度7.5最大跨度6.8最大高度5.8最大跨度11.4最大高度8.6最大跨度8.5斷面約60m2施工方法全斷面臺階法施工，使用反鏟挖掘機雙側(cè)導坑法，使用掘進機及反鏟挖掘機和地面井點降水上下臺階分部開挖，兩臺掘進機，棄渣用泵輸送至洞外超前側(cè)壁導坑及分部開挖法，人工開挖環(huán)形部分反鏟開挖核心土側(cè)壁導坑法，使用掘進機及反鏟挖掘機，必要時拱部插板支護。主要支護形式錨桿長3-4m，鋼筋網(wǎng)噴厚15-18cm，鋼拱架TH-48，鋼筋砼內(nèi)襯厚15-18cm。錨桿長3.5-5m，噴厚25cm，鋼支撐TH-21或網(wǎng)構(gòu)拱TH-21，鋼筋砼內(nèi)襯厚40cm鋼支撐加背板，鋼筋砼內(nèi)襯厚50cm錨桿長4m，噴厚20cm，鋼支撐H-200，襯砌60cm噴厚20cm，鋼支撐鋼筋砼內(nèi)襯厚40cm長度420m60m1240m770m70-80m表1-1國外部分淺埋地下工程采用新奧法施工實例工程名稱北京地鐵復興門折返線國家計委停車場北京地鐵天安門西站廣州地鐵一號線林和村區(qū)間北京長安街過街通道施工年代1986-87年1992-93年1996-99年1997-99年1994年地質(zhì)及水文地質(zhì)條件第四紀粉細砂，無地下水粉細砂、園礫無地下水第四紀輕亞粘土、中細砂、圓礫層、中粗礫砂層，主體結(jié)構(gòu)1.5m在承壓水位下粘土、粉質(zhì)粘土、強風化粉砂土、泥質(zhì)粉砂巖，水位在地面下0.2-1.0m人工填土、砂粘土，無地下水埋深9-11m2.8m5.4m3.5-7.5m0.8-1.0m斷面形式最大跨度14.6m，最大高度8.0m最大跨度13.0m，最大高度9.5m三跨兩柱兩層最大跨度22.2m，最大高度13.2m卵形，最大跨度6.5m最大跨度11.5m，最大高度4.0m施工方法正臺階法施工，側(cè)壁導坑超前法CRD工法洞柱逆作法臺階法開挖CRD工法主要支護形式超前小導管鋼筋網(wǎng)Φ6,10×10cm噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,混凝土內(nèi)襯50cm超前小導管,鋼筋網(wǎng)15×15cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,鋼筋砼內(nèi)襯30-50cm超前小導管,鋼筋網(wǎng)15×15cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,混凝土內(nèi)襯30cm超前小導管,鋼筋網(wǎng)15×15cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,混凝土內(nèi)襯30cm鋼筋網(wǎng)15×15cm,噴厚30cm,網(wǎng)構(gòu)鋼架,鋼筋砼內(nèi)襯50cm長度350m104.8m226.1m左線263.3m右線279.8m9座,每座約50m表1-2我國部分采用淺埋暗挖法施工的工程工程名稱軍都山隧道出口黃土段北京地鐵西單車站北京地鐵東單站暗挖段崇文門~東單站區(qū)間北京地鐵熊貓環(huán)島站～安定路站區(qū)間北京地鐵四號線宣武門站北京地鐵五號線05標崇文門車站施工年代1984～19851990～19922003~20062003~20062005.4.18～至今（在建）2004～至今（在建）2002～2006地質(zhì)及水文條件細沙層、黃土，低水位地下水第四紀粉細沙層，無地下水粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土，有水粘質(zhì)粉土，粉細砂，有水第四紀粉土層、粉質(zhì)粘土層、粉細砂層、粘土層，有上層滯水粉細砂層、中粗砂、卵石圓礫，層間潛水，低水位地下水第四紀粉細沙層，粘土層，并有部分卵石圓礫層，大部分底板位于承壓水范圍內(nèi)。埋深3～12m6～21m5.2m5~9m8～12m8～14m10～26.6m斷面形式最大跨度12.0m,最大高度11.0m三跨兩柱,最大跨度26m,最大高度13.5m最大跨度23.66m，最大高度9.87m最大跨度14.45米，最大高度10.95m三聯(lián)拱最大跨度19.3m，高度8.3m雙聯(lián)拱最大跨度14.3m，高度7.5m單洞最大跨度6.8m，高度6.5m最大跨度26.4m,最大高度14.95m三跨兩柱,最大跨度24.2m,最大高度16.024m施工方法正臺階法眼鏡工法柱洞、中洞、側(cè)洞開挖CRD、眼鏡工法正臺階法、中洞法、CRD工法暗挖洞樁法（PBA法）洞柱逆做法主要支護形式超前小導管,鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前管棚，鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前大管棚、超前小導管，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴射混凝土，混凝土內(nèi)襯超前長管棚、超前小導管，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴射混凝土，混凝土內(nèi)襯超前小導管,鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前小導管,鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯超前小導管,鋼筋網(wǎng)，格柵鋼架，噴混凝土，混凝土內(nèi)襯長度600m260m63.8m621m三聯(lián)拱405m雙聯(lián)拱232m單洞652m187.9m202.9m

部分工程的設(shè)計斷面形式及建成后照片如下圖:北京地鐵五號線5標崇文門車站橫斷面示意圖北京地鐵四號線7標宣武門車站雙層段橫斷面示意圖北京地鐵四號線7標宣武門車站站臺層照片北京地鐵五號線5標崇文門車站站廳層建成后照片1.3淺埋暗挖法的原理及適用范圍

1.3.1淺埋暗挖法施工原理

淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理，創(chuàng)建了信息化量測反饋設(shè)計和施工的新理念；采用先柔后剛復合式襯砌新型支護結(jié)構(gòu)體系。初期支護按承擔全部基本荷載設(shè)計，二次模筑襯砌作為安全儲備；初期支護和二次襯砌共同承擔特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法進行設(shè)計和施工時，同時采用多種輔助工法，超前支護，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖的自承能力；采用不同的開挖方法及時支護、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護體系；在施工過程中應(yīng)用監(jiān)控量測、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)不塌方、少沉降、安全生產(chǎn)與施工。這種設(shè)計思想的施工要點可概括為“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、早封閉、勤量測、速反饋”。1.3.2淺埋暗挖法適用范圍

淺埋暗挖法是適合在軟弱圍巖淺埋地層中修建山嶺隧道洞口段、城區(qū)地下鐵道及其他適于淺埋結(jié)構(gòu)物的施工方法。它主要適用于不宜明挖施工的土質(zhì)或軟弱無膠結(jié)的砂、卵石等第四紀地層，修建覆跨比大于0.2的淺埋地下洞室。對于高水位的類似地層，采取堵水或降水、排水等措施后也適用。尤其對于結(jié)構(gòu)埋置淺、地面建筑物密集、交通運輸繁忙、地下管線密布，且對地面沉陷要求嚴格的都市城區(qū)，如修建地下鐵道、地下停車場、熱力與電力管線，這項技術(shù)方法更為適用。

淺埋暗挖法與其他方法相比具有顯著的優(yōu)點。以城市地鐵為例，淺埋暗挖法與明挖法（蓋挖法）相比，具有拆遷占地少、不擾民、不干擾交通、節(jié)省大量拆遷投資等優(yōu)點；與盾構(gòu)法相比，具有簡單易行，無需多種專用設(shè)備，靈活方便，適用于不同地層、不同跨度、多種斷面，可以提供大量就業(yè)機會等優(yōu)點，是適合我國國情的好方法。尤其對于區(qū)間隧道，淺埋暗挖法施工速度完全能滿足總工期要求。當然，淺埋暗挖法也存在缺點，如速度較慢，噴射混凝土粉塵較多，勞動強度大，機械化程度不高，以及高水位地層結(jié)構(gòu)防水比較困難等。2.淺埋暗挖法施工

2.1總體施工流程

見圖2-1。安全質(zhì)量各種保證制度、管理和檢查辦法，各工序作業(yè)指導書及質(zhì)量標準包括降水、監(jiān)測、建構(gòu)筑物保護、控制沉降、開挖、二襯、防水、機械配套等現(xiàn)場實施及過程控制施工調(diào)查、資料收集編制竣工資料、撰寫技術(shù)總結(jié)分析、研究、辨識、對策檢查驗收、總結(jié)提高包括工程地質(zhì)、水文、環(huán)境資料、邊界條件等制定各種施工方案圖2-1淺埋暗挖法施工流程示意圖2.2重點控制技術(shù)

2.2.1風險源的辨識和預案

1）風險源辨識

在對工程情況充分掌握的情況下，要組織專業(yè)人士根據(jù)施工調(diào)查所得的資料、信息，對整個工程施工過程中可能遇到或風險性較大的環(huán)節(jié)進行辨識。并要通過專家評審會進行論證、確認，按照風險可能出現(xiàn)的概率，對工程可能增加的困難程度、人員財產(chǎn)損失及社會影響大小，對工期的影響程度，風險點的關(guān)注程度和風險等級按照表2-1、表2-2進行劃分。因素關(guān)注程度可能出現(xiàn)概率或增加的困難程度人員財產(chǎn)損失或社會影響延誤工期5級高大長4級較高較大較長3級中中一般2級低小較短1級較低較小不延誤表2-1關(guān)注程度劃分表

因素風險點分級可能出現(xiàn)概率或增加的困難程度人員財產(chǎn)損失或社會影響延誤工期AAAAA高大長AAAA較高較大較長AAA中中一般AA低小較短A較低較小不延誤表2-2風險點風險等劃分標準

以北京鐵路地下直徑線工程2標淺埋暗挖法施工段為例，經(jīng)過業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、施工單位和有關(guān)專家的多輪研究分析，共確定風險點25項，其中三級以上關(guān)注級別的21項，AAA級以上分限等級的19項。

2）預案

淺埋暗挖法主要風險點為控制地表沉降、加強對地上地下構(gòu)筑物和管線的保護，根據(jù)這一實際情況，一般采取的預防措施為:

①加強監(jiān)測，適當增加地表沉降及洞內(nèi)監(jiān)測點，并在建筑拐角處增設(shè)沉降及傾斜監(jiān)測點，增加隧道洞內(nèi)及洞外的監(jiān)測頻率。

②加強結(jié)構(gòu)的超前支護，嚴格控制超前小導管，并根據(jù)不同的地層進行注漿。嚴格控制開挖進尺，減少地表下沉。嚴格控制同層、上下層開挖部分的斷面間距。③開挖隧道后檢查圍巖固結(jié)厚度，如達不到要求，及時調(diào)整配合比與注漿壓力，改善注漿工藝，指導后續(xù)施工。

④及時封閉掌子面。開挖完成后及時噴射素混凝土封閉掌子面，遇到自穩(wěn)性較差的地層要增加鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，然后再噴射混凝土，防止掌子面土體變形。

⑤加強該段初襯的剛度。視監(jiān)控量測情況，必要時密排鋼格柵通過。

⑥施工結(jié)構(gòu)二襯時，根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分段、分塊拆除臨時支護，以減少拆除臨時支護所引起的地表下沉。

⑦及時施做初支背后及二襯背后回填注漿。2.2.2施工降水

當淺埋地下工程處于富水地層中，地層的滲透性較好，不會因降水而引起地面過大沉降時（如砂礫石地層），為保持開挖工作面的干燥或少水狀態(tài)，以便安全快速施工，可采用降低地下水位的方法施工。常用的降水方法包括洞內(nèi)輕型井點降水和地面深孔井點降水等。

1）洞內(nèi)輕型井點降水

洞內(nèi)輕型井點降水是將一系列井點管埋設(shè)于在洞內(nèi)開挖底面以下的地層中，并將這些井點都連接到抽水總管，用真空泵（射流泵）和水泵將地下水抽出，降低地下水位，使開挖工作面保持干燥或少水狀態(tài)，以改善施工條件，加快施工速度。

洞內(nèi)輕型井點降水主要適用于滲透系數(shù)為0.1～80m/d的礫沙、粗沙、中沙和細沙層等地層，其降低地下水位的深度受諸多條件的限制，尤其受設(shè)備條件的限制，一般單層井點系統(tǒng)能降低地下水位3～6m。

當大斷面開挖、地下水位在隧道中偏下位置時，或地下水雖在拱頂以上，但施工中已通過豎井將水位降到底部時，洞內(nèi)降水井點多布置在下半斷面墻腳處。井點布置形式見圖2-2。圖2-2洞內(nèi)輕型井點布置示意圖2)地面深孔井點降水和地下水回灌

a.地面深孔井點降水

當?shù)叵鹿こ搪裆钶^淺、地面施工場地容許時，為了減少洞內(nèi)井點降水對施工的干擾，也可采用地面深孔井點降水的方法，即事先在工程兩側(cè)地面鉆兩排或多排井孔進行深孔井點降水，其施工方法與洞內(nèi)輕型井點降水相似。

地面深孔井點降水具有下列優(yōu)點：

(1)降水工作在地面進行，與洞內(nèi)各項作業(yè)互不干擾；

(2)能在較大范圍內(nèi)大幅度降低地下水位。

深井降水一般適用于以下地層：

(1)含水層厚度小于15m，但其中黏土夾層不超過兩層；

(2)地層滲透系數(shù)在10～200m/d之間；

(3)地層中顆粒小于0.05mm的砂含量不超過3％（按體積計）。深井降水鉆孔深度（井深）一般應(yīng)低于隧道底面5m，井點間距根據(jù)地層情況，在25～35m之間選擇。

深井降水采用重力排水方式，降水速度較慢，因此對于有工期限制的工程須提前進行。

深井降水的主要機械設(shè)備包括鉆機、深井水泵、井管和網(wǎng)管。

b.地下水回灌

城市地區(qū)降低地下水位施工時，為了防止由于降水而導致地面沉降，施工中應(yīng)采取回灌措施?；毓啻胧┐蠖鄳?yīng)用于淤泥質(zhì)、滲透系數(shù)不大、失水固結(jié)較慢的地層，回灌量一般是抽水量的1/5～1/3。3）洞內(nèi)水平井點降水法

對滲透性較差的黏砂層等地層，在條件容許時，也可考慮采用洞內(nèi)水平井點降水法。斜設(shè)井點采用水平鉆機成孔，井點管選用Dg48鋼管加工，總長度為12～16m，其中濾管長度為4～8m。井點布設(shè)在隧道兩側(cè)邊墻底部，縱向水平距離為8～14m，斜設(shè)角度為4.5～24°，其相對位置見圖2-3。圖2-3洞內(nèi)水平井點降水示意圖2.2.3開挖

一、淺埋暗挖法施工原則

(1)根據(jù)地層情況、地面建筑物特點及機械配備情況，選擇對地層擾動小、經(jīng)濟、快速的開挖方法。若斷面大或地層較差，可采用經(jīng)濟合理的輔助工法和相應(yīng)的分部正臺階開挖法；若斷面小或地層較好，可用全斷面開挖法。

(2)應(yīng)重視輔助工法的選擇，當?shù)貙虞^差、開挖面不能自穩(wěn)時，采取輔助施工措施后，仍應(yīng)優(yōu)先采用大斷面開挖法。

(3)應(yīng)選擇能適應(yīng)不同地層和不同斷面的開挖、通風、噴錨、裝運、防水、二襯作業(yè)的配套機具，為快速施工創(chuàng)造條件，設(shè)備投入量一般不少于工程造價的10%。

(4)施工過程的監(jiān)控量測與反饋非常重要，必須作為重要的工序。

(5)工序安排要突出及時性，地層差時，應(yīng)嚴格執(zhí)行十八字方針。(6)提高職工素質(zhì)，組織綜合工班進行作業(yè)，以提高質(zhì)量和速度。

(7)應(yīng)加強通風，洞內(nèi)外都要處理好施工、人員、環(huán)境三者的關(guān)系。

(8)應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行工序時間調(diào)整，進行進度、安全、機械、監(jiān)測、質(zhì)量、材料、環(huán)境管理。

二、淺埋暗挖施工方法的比較

淺埋暗挖施工方法的比較見表2-3，工程實例見圖2-4。表2-3淺埋暗挖施工方法的比較臺階法上半斷面開挖

圖2-4臺階法、CRD法施工實例

下半斷面開挖CRD法全斷面結(jié)構(gòu)1

CRD法全斷面結(jié)構(gòu)2⑴小導管注漿設(shè)計

①定義

小導管是沿隧道縱向在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜一定角度，或者沿隧道橫向在拱腳附近向下方傾斜一定角度密排注漿花管，見圖2-5。注漿花管的外露端通常支于開挖面后方的格柵鋼架上，共同組成預支護系統(tǒng)。注漿小導管既能加固洞壁一定范圍內(nèi)的圍巖，又能支托圍巖，其支護剛度和預支護效果均大于超前錨桿，適用于較干燥的砂土層、砂卵(礫)石層、斷層破碎帶、軟弱圍巖淺埋段等地段的隧道施工.圖2-5小導管布置形式（拱部）②經(jīng)驗參數(shù)

a、小導管直徑：小導管一般用φ42或φ32水煤氣鋼管加工制成，長度1.5～3.5m。

b、小導管構(gòu)造：小導管前部應(yīng)鉆注漿孔，孔徑為6～8mm，孔間距10～20cm，呈梅花形布置。前端加工成錐形，尾部長度不小于30cm，作為不鉆注漿孔的預留止?jié){段。

c、小導管注漿參數(shù)：通常壓注改性水玻璃漿液。當圍巖破碎，巖體止?jié){效果不好時，亦可采用水泥-水玻璃雙液注漿，將漿液凝結(jié)時間控制在數(shù)分鐘之內(nèi)。注漿壓力為0.5～1.0MPa，必要時在孔口設(shè)止?jié){塞。

漿液擴散半徑R和單根導管注漿量Q計算可按照相關(guān)規(guī)范結(jié)合現(xiàn)場實際情況確定。⑵管棚設(shè)計

①特點

管棚是將鋼花管(導管)安插在已鉆好的孔中，沿隧道開挖輪廓外排列形成鋼管棚，管內(nèi)注漿，有時可加鋼筋籠，并與強有力的型鋼鋼架組合成預支護系統(tǒng)，以支承和加固自穩(wěn)能力極低的圍巖，對防止軟弱圍巖的下沉、松馳和坍塌等有顯著的效果。其特點是支護能力強大，適用于含水的砂土質(zhì)地層或破碎帶，以及淺埋隧道或地面有重要建筑物地段。但施工技術(shù)復雜，造價較高。

②管棚布置形狀

管棚的形狀如圖2-6所示，隨隧道開挖面形狀和管棚的布置方式而異。③管棚的經(jīng)驗參數(shù)

a、管棚為熱軋無縫鋼管，外徑80～180mm，長度為10～45m，分段安裝，分段長4～6m，兩段之間用“V”型對焊或絲扣連接。

b、管棚上須鉆注漿孔，孔徑為10～16mm，孔間距為15～20cm，呈梅花型布置。管尾部留有不鉆孔的止?jié){段。管棚注漿有兩種形式，一種是通過管上的注漿孔向地層內(nèi)注漿，既加固地層又充填管棚。另一種是向管內(nèi)灌注水泥砂漿或混凝土，砂漿或混凝土的標號為C20～C30。圖2-6管棚的布置形狀c、導管中可增設(shè)鋼筋籠，以提高導管的抗彎能力。鋼筋籠形式如圖2-7所示，由四根主筋和固定環(huán)組成。主筋直徑為16～20mm，固定環(huán)用短管節(jié)或鋼筋環(huán)焊接而成。

d、與管棚配合使用的鋼架，可采用鋼軌、H型鋼及鋼管等加工制成。圖2-7導管構(gòu)造（單位：mm）④管棚設(shè)置間距應(yīng)根據(jù)地層性質(zhì)(裂隙、地下水等)、地層壓力、導管設(shè)置部位(隧道的頂部、側(cè)邊、底部)、鉆孔機具性能及隧道開挖方法等條件確定，一般為30～50cm，或按2.0～2.5d估算(d為管外徑)。縱向兩組管棚間應(yīng)有不小于1.5m的水平搭接長度。

⑶回填注漿

初期支護背后進行回填注漿是一道非常重要的工序，其對填充初支背后的空洞、控制拱頂和地表沉降起著至關(guān)重要的作用，一般在落后掌子面5m左右進行背后回填注漿，如圖2-8所示。圖2-8初支背后回填注漿施工圖2-8初支背后回填注漿施工⑷特殊地段施工方法

①大斷面施工

北京地鐵五號線06標段崇文門站～東單站區(qū)間左線從里程K7+452.871進入H型大跨段，開挖斷面尺寸由原區(qū)間隧道5.8×6.3m（寬×高）突變?yōu)槎删€斷面的14.445×10.955m（寬×高），寬度擴大8.645m，高度變化4.655m。

為解決區(qū)間隧道由區(qū)間標準斷面突變至H大斷面的施工難度，采用標準斷面隧道先提前預抬高，施工至K7+449.621里程（提前3.25m），然后施做縱、橫小導洞，變大跨為小跨，在橫導洞內(nèi)套做H大斷面初支，然后按雙側(cè)壁施工步序在橫導洞內(nèi)施做H大斷面下部，在橫導洞內(nèi)形成H大斷面初支。施工步驟詳見圖2-9，實景照片見圖2-10。

在采取上述施工方案后，在具體施工中尚采取了如下輔助措施：

a、采用TSS型注漿管與小導管相結(jié)合進行圍巖加固處理

b、洞內(nèi)跟蹤注漿

c、結(jié)構(gòu)內(nèi)注漿加固

d、超前預警、預探

e、液壓千斤頂護頂雙側(cè)壁導坑法施工圖2-10大斷面成型后實景圖②隧道交叉口施工

北京鐵路地下直徑線工程2標5#豎井位于正線之外，通過橫通道與正線連接，原來的設(shè)計方案是橫通道與正線垂直相交，這樣有利于橫通道進正洞的施工；但考慮到5#豎井將來要作為盾構(gòu)施工的輔助井進行管片的運輸，管片運輸拖車要求橫通道與正洞交叉口處必須是一個斜線才能通過。經(jīng)過多次專家討論會后，最終形成如下方案：

橫通道先以正交方式進入正洞，待橫通道襯砌施工完成后，進行正洞的開挖，然后進行正洞的二次襯砌，最后處理橫通道與正洞間的小三角，最終形成橫通道與正洞的斜交形式。具體施工方案如圖2-11所示。圖2-11交叉口處理2.2.4二襯

1）二襯時機選擇

二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護變形基本穩(wěn)定后方可施作，并應(yīng)具備下述條件：

①隧道周邊變形速率明顯趨于減緩。

②水平收斂速度小于0.2mm/d，拱部下沉收斂速度小于0.15mm/d。

③施作二次襯砌前，累計位移值達到總位移值的80～90%。

④初期支護表面裂縫不再繼續(xù)發(fā)展。

⑤當采取一定措施后，仍難以符合上列條件時，可提前施作二次襯砌，這時，二次襯砌應(yīng)加強。

2）臨時支撐拆除

①臨時支撐拆除時應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

②根據(jù)施工步驟分段、分部拆除臨時支撐。

③臨時支撐拆除過程中加強監(jiān)控量測，及時分析沉降數(shù)據(jù)，反饋信息，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)指導臨時支撐拆除的分段長度等。初支分段破除

初支分段拆除3）模板及支撐體系

①隧道標準斷面二襯施工時可采用模板臺車進行襯砌作業(yè)。臺車根據(jù)隧道斷面尺寸進行設(shè)計、預制，見圖2-12示意。圖2-12隧道二次襯砌模板臺車示意圖②車站以及隧道變化斷面通常采用腳手架配合模板襯砌。圖2-13為北京地鐵宣武門站扣拱二襯支模圖。圖2-13車站扣拱二襯模板體系圖③支撐體系多采用碗扣式腳手架滿堂紅搭設(shè)?？筛鶕?jù)實際施工需要預留施工通道。圖2-14所示為風道二襯模板支撐體系實例。圖2-14風道二襯模板支撐體系圖支撐體系也可針對實際情況預制模板臺車或臺架，以提高模板整體剛度，減少裝拆腳手架用工。圖2-15所示為車站邊墻二襯模板臺車實例圖2-15車站邊墻襯砌臺車實景

4）混凝土澆注、振搗及密實性保證

城市工程混凝土澆注一般采用商品混凝土、泵送入模。振搗采用插入式振搗棒結(jié)合附著式振搗器進行。

混凝土灌注的密實性是結(jié)構(gòu)自防水的決定性因素。一般由混凝土澆注方式、混凝土本身性質(zhì)、振搗和效果以及二襯背后回填注漿決定。

5）鋼筋工程

綜合考慮鋼筋施工對防水層的危害，同時根據(jù)洞內(nèi)的作業(yè)環(huán)境和施工要求，鋼筋連接主要采用機械連接（主筋）和綁扎（分布筋）相結(jié)合的方法。2.2.5監(jiān)控量測

1）目的

①預測、預報施工安全和隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

②控制地表建筑物和地下管線的沉降變形。

③調(diào)整開挖及支護參數(shù)、修改施工設(shè)計。

④為科研提供原始技術(shù)數(shù)據(jù)，檢驗科研技術(shù)成果。

⑤優(yōu)化設(shè)計與施工，為后續(xù)工程提供技術(shù)依據(jù)。

2）項目及方法見表2-4。序號監(jiān)測項目監(jiān)測儀器監(jiān)測頻率監(jiān)測目的1地表沉降WILD-N3精密水準儀，銦鋼尺初期：1～2次/天，后期：1～2次/3天掌握隧道及基坑開挖對地表及周邊環(huán)境的影響程度和范圍2建筑物沉降與傾斜3地下管線沉降4拱頂沉降蘇光DSZ-1水準儀，鋼掛尺初期：1～2次/天，后期：1～2次/3天了解隧道施工過程中支護結(jié)構(gòu)變位情況及規(guī)律5結(jié)構(gòu)收斂坑道收斂計6圍巖壓力壓力盒，頻率接收儀初期：1次/3天，后期：1次/7天了解隧道施工過程中圍巖壓力、接觸應(yīng)力及結(jié)構(gòu)自身應(yīng)力大小及分布情況7初支與二襯間壓力8初支鋼筋內(nèi)力鋼筋計，應(yīng)變計、頻率接收儀9二襯鋼筋內(nèi)力10混凝土應(yīng)變11土體水平位移測斜管，SINCO測斜儀初期：1次/3天，后期：1次/7天掌握基坑施工時圍護樁外兩側(cè)土體移動情況及規(guī)律。12地下水位電測水位計初期：1次/天穩(wěn)定后：1次/2天掌握基坑及暗挖隧道需降水段地下水位情況13支撐、鋼管軸力軸力計、頻率接收儀1次/2天掌握鋼支撐受力情況表2-4監(jiān)測項目匯總表注：可根據(jù)施工條件和沉降情況增加或減少觀測次數(shù)，隨時將監(jiān)測信息報告給施工技術(shù)人員。3）測點布置

監(jiān)控量測系統(tǒng)首先建立水平位移和垂直位移監(jiān)測控制網(wǎng)。

水平位移監(jiān)測網(wǎng)利用地面平面控制點做主控點，與監(jiān)測網(wǎng)點組成平面監(jiān)控網(wǎng)，其形式依據(jù)結(jié)構(gòu)布設(shè)成軸線形；其垂直位移監(jiān)控網(wǎng)利用工程所在地的精密高程控制網(wǎng)做為一級控制點，與地表沉降等觀測點組成地表高程位移監(jiān)控網(wǎng)，同時將主控點高程通過豎井引測至地下，并在豎井壁上埋設(shè)水準基點（并定期復測），與結(jié)構(gòu)監(jiān)測點組成地下高程控制網(wǎng)。

主控點埋設(shè)堅固、穩(wěn)定，監(jiān)控點可埋設(shè)在原狀土層中，并加設(shè)保護裝置。

按測點位置大致可分為三類：地表監(jiān)測網(wǎng)；地中監(jiān)測網(wǎng)；洞內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)。

⑴、地表監(jiān)測網(wǎng)：

①地表下沉、管線位移、建筑物沉降及傾斜

②地下水水位監(jiān)測

⑵、地中監(jiān)測網(wǎng)：①地中垂直位移監(jiān)測

②地中水平位移監(jiān)測

⑶、洞內(nèi)監(jiān)測網(wǎng)：①拱頂下沉監(jiān)測

②凈空水平收斂監(jiān)測

③圍巖壓力監(jiān)測

④鋼拱架應(yīng)力監(jiān)測

4）分析及反饋

建立《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則》(TBJ108-92)的Ⅲ級監(jiān)管理，見表2-5。管理等級管理位移施工狀態(tài)ⅢU0＜Un/3可正常施工ⅡUn/3≤U0≤Un2/3應(yīng)注意，并加強監(jiān)測ⅠU0＞Un2/3應(yīng)采取加強支護等措施表2-5監(jiān)測管理表注：表中：U0—實測位移值，Un—允許位移值監(jiān)測反饋程序見圖2-16。

監(jiān)控量測資料均用計算機配專業(yè)技術(shù)軟件進行自動化初步分析、處理。根據(jù)實測數(shù)據(jù)分析、繪制各種表格及曲線圖，當曲線趨于平衡時推算出最終值，并提示結(jié)構(gòu)物的安全性。監(jiān)測結(jié)果位移是否超Ⅲ級管理位移是否超Ⅰ級管理位移是否超Ⅱ級管理繼續(xù)施工綜合判斷暫停施工采取特殊措施是不安全否否否是是安全圖2-16監(jiān)測反饋管理程序圖2.2.6地面及地下建（構(gòu)）筑物保護

1）下穿高樓

導洞—隔離樁墻防護臨近箱基高樓沉降綜合技術(shù)作為一種臨近高層建筑防護施工的新施工方法，在北京城市鐵路東直門暗挖區(qū)間施工中得到了成功的應(yīng)用。

區(qū)間隧道在里程K39+505～K39+585之間從兩棟“Y”型高居民樓之間的地下穿過，兩座高層樓房地面以上22層，高約66m，地下3層，樓房基礎(chǔ)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱型基礎(chǔ)。經(jīng)勘察，暗挖隧道外輪廓線距兩座樓房基礎(chǔ)的最小水平距離分別為1.6m和１1.8m，隧道仰拱底在Y型樓底下4.75m，該樓建于20世紀80年代初，為剪力墻結(jié)構(gòu)。實景照片見圖2-16。圖2-16區(qū)間隧道下穿兩棟“Y”型高居民樓實景經(jīng)多次專家評審確定最終方案：首先在高層居民樓南側(cè)已建成的1#豎井內(nèi)開挖兩個小導洞，在樓房之間隧道上方通過。導洞開挖完成后，在兩個導洞內(nèi)施作鉆孔灌注樁，錨入隧道底板深6m，導洞與隔離樁連成整體高出隧道4.2m，形成樁墻、帽梁將樓房基礎(chǔ)與隧洞隔離。具體如圖2-17所示剖面示意圖圖2-17過樓房施工方案平面示意圖

圖2-17過樓房施工方案其次，在洞內(nèi)施工時為防止暗挖區(qū)間施工過程出現(xiàn)意外情況，對隧道支護參數(shù)進行修正，改進隧道施工工藝，具體如下：

①增設(shè)臨時仰拱及時封閉步步成環(huán)

②仰拱基底換填碎石和注漿

③加密拱部超前管棚、增設(shè)邊墻超前管棚及鎖腳錨桿

④加強超前注漿和背后回填注漿

⑤及時進行初噴、灌噴，確保初支密實⑥控制臺階，左右對稱施工，避免偏壓

⑦底部格柵分段安設(shè)，減少開挖面暴露時間

⑧嚴格控制臨時支撐拆除范圍

2）下穿地鐵既有線

地鐵五號線崇文門站位于崇文門路口下,采用“暗挖法”施工。車站與既有地鐵二號線崇文門站東端喇叭口式過渡段區(qū)間立交，并從其下方穿過，見圖2-18。

車站施工的難點主要集中在新建車站近距離（凈距1.98m）下穿既有地鐵環(huán)線結(jié)構(gòu)。圖2-18五號線崇文門車站下穿既有線剖面圖根據(jù)過既有線的力學分析得出的施工過程中的沉降規(guī)律，結(jié)合淺埋暗挖法的“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測”十八字方針，針對引起地層沉降變形的因素，制定了施工方案，包括：降水；超前管幕；全斷面注漿；開挖、初支、二襯；回填注漿；跟蹤注漿六部分。下面重點介紹超前管幕施工。

采用φ600咬合管幕，鋼管管徑φ600mm，壁厚16mm，長度為36m。管幕布置在既有環(huán)線區(qū)間隧道和車站拱頂之間，距離車站初支30cm，沿車站隧道單層斷面拱部布設(shè)一環(huán)，鋼管之間采用不等邊角鋼（100*63*10mm）和工10相互咬合（雙扣為角鋼，單扣為工鋼），環(huán)向間距為725mm。在大管棚的施工過程中，考慮到開挖時管棚在一定的階段是作為荷載存在的，同時管棚具有足夠的剛度，所以在初支施工過程中暫時不進行管棚鋼管的填充工作，在鋼管支座施工完成后，鋼管內(nèi)再填充無收縮水泥砂漿，用來提高鋼管剛度和防止管棚鋼管腐蝕后造成地層空洞影響地鐵結(jié)構(gòu)安全。

超前φ600管幕采用水平液壓鉆孔頂管機施工，施工時水平螺旋鉆超前成孔，φ600鋼管同步頂進（成孔孔徑小于鋼管外徑20mm），超前成孔鉆頭（φ580）和鋼管之間距離保持在+5cm、-10cm之間，φ600鋼管前端收縮至φ580。該施工工藝能夠有效的控制地層沉降，其主施工設(shè)備為液壓系統(tǒng)，施工中振動和噪音較小。施工原理見圖2-19，施工照片見圖2-20。圖2-19施工原理示意圖圖2-20現(xiàn)場實際施工照片圖2-20現(xiàn)場實際施工照片3）下穿蓋板河

北京地鐵四號線07標施工范圍內(nèi)，蓋板河由西向東依次上穿西南風道、車站主體、東南出入口。蓋板河與西南風道呈平行狀態(tài)，與車站主體和東南出入口基本呈垂直正交狀態(tài)，蓋板距離結(jié)構(gòu)拱頂1.77m，結(jié)構(gòu)外尺寸3.99×3.28m（寬×高），蓋板河的側(cè)墻及底板為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，蓋板為預制混凝土結(jié)構(gòu)。斷面關(guān)系及處理方案見圖2-21。圖2-21下穿蓋板河處理方案為避免本站施工過程中上層土體塌陷造成災(zāi)難性的安全事故，采取的方案為：在影響蓋板河的100m范圍內(nèi)，河內(nèi)鋪設(shè)LDPE塑料防水板+過水帆布+圍堰PVC導流管。洞內(nèi)采用30m長Φ108mm大管棚與Φ32m小導管聯(lián)合超前加固地層進行施工。

4）下穿橋梁

南水北調(diào)中線應(yīng)急供水工程（北京段）西四環(huán)暗涵工程三標段穿過沙窩橋、307醫(yī)院通道橋和五棵松橋，根據(jù)橋梁資料顯示，橋基與暗涵水平凈距最小為1.85m，橋基處于開挖破裂面以內(nèi)，暗涵施工對橋梁基礎(chǔ)有較大影響。具體如下圖所示。

暗涵與沙窩北橋、五棵松橋橫斷面圖

暗涵與307醫(yī)院通道橋橫斷面圖采用先預加固，施工通過時根據(jù)沉降對橋梁再加固的方法。施工過程對橋梁加強監(jiān)測，對橋梁采取以洞內(nèi)加固為主，地表為輔的措施；并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采用其他加固方案。具體措施包括下面幾個方面：

①全斷面注漿超前地層加固，見下圖。

沙窩北橋及五棵松橋注漿加固示意圖

307醫(yī)院通道橋注漿加固示意圖②徑向注漿補償加固

由洞內(nèi)沿暗涵結(jié)構(gòu)輪廓向外徑向注漿，加固區(qū)域為輪廓線外2.5～3.0m，加固范圍為全部過橋段范圍內(nèi)。注漿管長度為2.25m，環(huán)向間距1m，縱向間距1m，漿液選擇水泥—水玻璃雙液漿。

③及時進行初支背后回填灌漿

通過灌漿充填支護結(jié)構(gòu)與圍巖之間可能存在的空隙。將洞側(cè)面初支回填灌漿管間距加密至1.0m，在開挖過程中，及時通過回填灌漿進一步加固橋基礎(chǔ)圍巖。

④加強結(jié)構(gòu)

拱架間距縮短至0.33m一榀，拱架主筋在過橋樁前后5m段改為φ25，縮小縱向筋的環(huán)向間距—由原來@700變?yōu)锧350，來增強結(jié)構(gòu)本身的承載能力。⑤應(yīng)急儲備

施工過程中加強對橋梁變位的監(jiān)控量測，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，及時選擇“早封閉”——在掌子面架設(shè)臨時鋼支撐，并鋪設(shè)連接筋、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土；可在橋梁支座處設(shè)千斤頂，主動調(diào)整橋梁沉降，保證橋梁及路面變形在要求控制范圍內(nèi)。

⑥施工過程中加強對橋梁變位的監(jiān)控量測，并將每次的量測結(jié)果及時反饋給技術(shù)部門，發(fā)現(xiàn)異常情況，及時反映，研究對策。

⑦在開挖中采取跟蹤灌漿等輔助措施控制暗涵拱部的下沉量，建立以“防坍、防沉”為核心的技術(shù)指導原則及施工優(yōu)化組合。

5）地下管線的保護

對于城市淺埋暗挖隧道施工，由于城市地下管線眾多，特別是污水管、雨水管、自來水管、煤氣管道等，隧道施工過程中必定帶來隧道周邊地層結(jié)構(gòu)變形較大，地層內(nèi)管線因地層結(jié)構(gòu)變形沉降過大而破裂，將直接威脅到現(xiàn)場施工人員和周圍居民的人身及財產(chǎn)安全，同時也直接影響到隧道結(jié)構(gòu)施工的安全。為確保施工過程中和結(jié)構(gòu)施工過程中的安全必須采取切實可行的技術(shù)處理措施。⑴在隧道施工之前必須將隧道結(jié)構(gòu)施工范圍內(nèi)的管線調(diào)查清楚

調(diào)查數(shù)據(jù)的來源：設(shè)計勘測資料、現(xiàn)場實際考察、隧道施工中的超前地質(zhì)探測。

調(diào)查清楚后繪制管線與隧道結(jié)構(gòu)關(guān)系圖，對于侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)或結(jié)構(gòu)施工對其破壞較大的管線建議有關(guān)單位進行改移、對與不需要改移的管線制定相應(yīng)的管線保護措施。

⑵主要管線保護措施

①初期支護開挖過程中密排超前小導管注漿，小導管不僅僅只是注漿加固地層的作用，同時也起管幕作用。

②在城市地下隧道施工過程中若土層為富水層，土體極易產(chǎn)生較為嚴重的片狀和塊狀剝落坍塌和流砂現(xiàn)象。為防止流砂作用下土體流失，造成地質(zhì)松散，最終造成管線破壞現(xiàn)象。因此，對于富水層施工隧道，必要時應(yīng)先降水施工，當降水效果明顯后，在確保施工安全的情況下進行隧道開挖施工，同時對于富水層地帶隧道施工應(yīng)采用減小分層開挖高度的措施。③適當增加鎖腳錨管，為防止流砂作用下土體流失，鎖腳錨管注水泥漿，注漿緊跟掌子面，確保鎖腳錨管起到防沉降的作用。

④加強洞內(nèi)和地表的監(jiān)控量測工作，發(fā)現(xiàn)異常及時反饋，采取相應(yīng)措施確保施工安全。

⑤根據(jù)施工監(jiān)測情況如發(fā)現(xiàn)地表沉降較大，為保證行車安全和擴散地面車輛動載沖擊對掌子面土體的影響，在沉降地面覆蓋厚鋼板。

⑥預埋地層補償注漿管，注漿管參數(shù)為φ32mm、管長L＝2.0m、間距0.8*0.8m,梅花型布置，注1:1純水泥凈漿及時補償?shù)貙佑捎陂_挖引起的松動變形損失，阻止地層沉降對地面、地下構(gòu)筑物的損壞。

⑦嚴格按照“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”十八字方針指導施工。2.2.7地表沉降控制

1）地面沉降一般規(guī)律

根據(jù)以往工程經(jīng)驗，對于均質(zhì)的土質(zhì)地層，隧道開挖的橫向地表沉降曲線可以認為是一條正態(tài)分布曲線。從沉降歷時曲線來看，地面變形主要包括五個階段：

①先行沉降。先行沉降是指從隧道開挖面與測點還有相當距離時開始，直到開挖面到達測點之前所產(chǎn)生的沉降，它是掘進中因地下水位降低而產(chǎn)生的。因此，這種沉降可以說是由于地基有效上覆土層增加而產(chǎn)生的壓縮和固結(jié)沉降。②開挖面之前的沉降和隆起。這種沉降和隆起是指從開挖面于測點很近時開始，直到開挖面到測點的正下方之前所產(chǎn)生的沉降和隆起現(xiàn)象，它大多是由于開挖面崩塌所引起的開挖面土壓力失衡所致。這是一種由于土體應(yīng)力的釋放或地層向開挖面傾斜而產(chǎn)生的地基塑性變形。

③開挖面之后的沉降。從開挖面到測點的下方開始直到開挖面通過測點為止所產(chǎn)生的沉降，它主要是由于土從三維擾動變?yōu)槎S擾動所致。

④噴錨支護后補的空隙沉降。這種沉降是指開挖面通過測點的正下方之后，在噴錨網(wǎng)施作過程中，由于噴射混凝土的自重而使鋼筋網(wǎng)下垂并出現(xiàn)空隙所產(chǎn)生的沉降，它是該土體應(yīng)力被釋放所引起的彈塑性變形。

⑤后續(xù)沉降。后續(xù)沉降是指固結(jié)和蠕變殘余變形沉降，它是地層被擾動后進行的應(yīng)力調(diào)整所致，這種沉降是緩慢發(fā)生的，沉降速度也不相同，影響因素相當復雜，除了與地層條件密切相關(guān)外，還與掘進速度、注漿時間、壓力、注漿量以及開挖時是否及時支護以平衡土壓力等有關(guān)。2）沉降原因分析及控制措施

地表沉降原因主要有三方面的因素：一是結(jié)構(gòu)與其上地層整體下沉；二是結(jié)構(gòu)上部土層經(jīng)開挖失水擾動或降水施工后二次固結(jié)引起；三是初支拱頂背后空洞引起的上部土體下沉及二襯背后空洞或臨時支撐拆除不合理引起的初支及上部土體變形。

針對上述三個因素，現(xiàn)場施工應(yīng)采取以下措施加強對地表沉降的控制：

關(guān)于結(jié)構(gòu)與土層整體下沉的問題，設(shè)計單位在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該對基底承載能力進行充分考慮。施工的關(guān)鍵是在施工過程中控制好上臺階初支的臨時仰拱及時成環(huán)，以及縮短上下臺階的距離，使整個初支拱架盡早封閉成環(huán)。關(guān)于拱頂土層失水擾動或降水施工后二次固結(jié)問題，此因素影響大小主要和地層性質(zhì)及含水情況有關(guān)，對于地下工程主要手段是盡量減少對上層土的擾動，力求使本因素對整個地表的沉降影響降到最小。降水施工中采用回灌-降水法，同時根據(jù)地下水位的下降曲線在降水井和建筑物間布置回灌井保持建筑物附近的水位，可有效控制由于降水造成的地層沉降，減少對地表建筑物的影響。同時，采取加密降水管的濾水層等有效措施，防止在抽水過程中將砂土抽走，造成地層沉降。

關(guān)于初支背后空洞和二襯背后空洞及臨時支撐拆除不合理的問題，首先要找出空洞形成的原因，其次研究減少空洞的方法，然后確定背后回填注漿的方法將已發(fā)生的空洞回填密實。同時要高度重視臨時支護的拆除問題，必須要等噴砼強度達到要求后，按照施工方案確定的原則分段、跳段進行拆除。初支背后空洞的形成主要是開挖時拱頂坍塌和噴混凝土不密實的原因。對于拱部坍塌，可以從加強大管棚施工和密排超前小導管加以控制；對于噴混凝土密實度問題，可以采取二次噴混凝土、先初噴、后打管、再補噴，以及施工后一榀時回頭灌噴前一榀等方法解決。對于已經(jīng)發(fā)生的拱部空洞要及時采用1:1純水泥漿進行拱背充填注漿，確保拱背密實。

二襯背后存在空洞主要是混凝土灌注未滿造成的，施工時要預留背后注漿管，重視二襯背后注漿工作的重要性，杜絕此類沉降的發(fā)生。2.2.8防水控制

1）防水原則

在城市地下工程中，如是砂層，滲透系數(shù)較大，大量排水將會對城市地下水動態(tài)、周圍建筑物、地下管線等造成影響甚至破壞，宜采用“以防為主，多道防線，剛?cè)峤Y(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，計算中考慮二次襯砌承受含水頭水壓力；如隧道所處的地層為粘土或砂粘土等，滲透系數(shù)較小，排放適量的地下水，實踐證明，對城市地下水位并無太大影響，可取得較好的整體防水效果，因此宜采用“以防為主，以排為輔，多道設(shè)防，因地制宜，綜合治理”的原則。2）防水體系

①注漿防水

超前預注漿和初期支護背后注漿，形不成主要防水防線，但注漿填充了圍巖裂縫和土層孔隙，可起到一定的阻水作用，特別是對圍巖集中出水點的注漿堵水，可起到較好的止水效果。

②初期支護防水

初期支護在試驗室試驗可達到較高的抗?jié)B等級，但是由于噴射混凝土和施工工藝的離散性，使得現(xiàn)場噴射混凝土的整體抗?jié)B性能較差，不能形成永久的防線，可以當做施工期間的防水線。③防水材料防水

在初期支護和二次襯砌之間設(shè)置防水層稱為防水材料防水。防水層一般為柔性的，從國內(nèi)外地下工程復合式襯砌防水材料選擇來看，防水板(膜)應(yīng)用較多，而防水涂料則很少應(yīng)用，其主要原因是防水板(膜)系工廠定型生產(chǎn)產(chǎn)品，具有厚薄均勻、質(zhì)量有保證、施工方便、對環(huán)境無污染等優(yōu)點；而涂料系在現(xiàn)場用機械噴涂或人工涂刷，涂層厚度難以控制、施工不便，而且對環(huán)境有污染。

防水設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑物的不同及使用條件不同或同一工程的不同部位，選用不同的防水材料或不同的施工方法進行防水施工，即“因地制宜，按需造材”。④襯砌混凝土自防水

二次襯砌是防水體系的最后一道防線，也是最重要的一道防線，在德國就特別重視混凝土自防水。我國也越來越重視，如限制混凝土裂縫寬度，盡量少設(shè)或不設(shè)變形縫，設(shè)誘導縫等。

混凝土本身的防水主要是防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生貫通性裂縫。通常，人們只注意到混凝土的強度和抗?jié)B等級，而忽略了防止產(chǎn)生裂縫的各種措施。根據(jù)現(xiàn)場的觀察和嘗試，要避免貫穿性裂縫的出現(xiàn)，一要有正確的設(shè)計，二要有精心的施工，三要有可靠的質(zhì)保體系，三者缺一不可。設(shè)計人員首先要合理選定混凝土的強度和抗?jié)B標號，合理的確定結(jié)構(gòu)受力和支承條件；合理的設(shè)置各類“縫”并正確設(shè)計其構(gòu)造，施工人員要合理選擇混凝土的配合比、水泥用量、水灰比、入模溫度、澆搗順序、養(yǎng)護時間和條件等等要素。質(zhì)保人員則要嚴格把關(guān)，每個工序、每個環(huán)節(jié)都不能放任自流。在地鐵淺埋暗挖工程中，各類“縫”的設(shè)置及其構(gòu)造往往頗多爭議。事實證明，如果設(shè)置或構(gòu)造不當，往往是防水的薄弱環(huán)節(jié)。由于構(gòu)造上和施工質(zhì)量上的問題，通常極易在變形縫處產(chǎn)生滲漏，而一旦產(chǎn)生滲漏，堵漏又十分困難。地下工程中，凡采用現(xiàn)場澆搗者均宜少設(shè)或不設(shè)變形縫，如要設(shè)置，其部位和構(gòu)造至關(guān)重要，施工質(zhì)量亦須嚴格把關(guān)。至于施工縫，非但必須設(shè)置，而且宜密不宜疏。較密的施工縫可消除大部分的收縮應(yīng)力，加上合理的設(shè)計、精心的施工，嚴格的質(zhì)保是走

向結(jié)構(gòu)自防水的重要步驟。

隨著淺埋暗挖技術(shù)的普及和推廣，淺埋暗挖工程實例的不斷增加，淺埋暗挖工程的防水技術(shù)也在不斷完善和提高。目前來說淺埋暗挖工程的防水總體上是成功的，但也有個別工程的防水效果不十分理想。究其原因，一是防水設(shè)計的原則不正確，二是防水體系的某些環(huán)節(jié)施工質(zhì)量得不到保證，三是防水材料的選用不當。⑤排水措施及注漿堵水

在全包防水板與二襯之間縱向設(shè)兩條φ50軟式透水管，縱向每隔10m左右用φ40PVC管排入隧道內(nèi)側(cè)溝。

沿隧道縱向每6m于初支拱部預設(shè)3根注漿短管，跟隨初支背后回填注漿；在二襯內(nèi)亦設(shè)置2～3根預埋注漿管，注漿管固定在防水層表面，便于后續(xù)注漿堵漏處理。注漿材料為1：0.4～0.5普通水泥漿，在水泥漿中添加2～3%的MgO膨脹劑；注漿壓力根據(jù)實際情況確定，但不小于0.2MPa。

3）現(xiàn)場施工控制重點

①防水板鋪設(shè)及保護

防水板鋪設(shè)采用無釘鋪設(shè)法，防水板接縫采用熱合爬焊機焊接。具體形式如下圖：防水板及緩沖層固定示意圖防水板保護是一個重要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)場施工中首先要建立嚴格的防水板施工管理程序及保護獎懲條例，對施工中所發(fā)生的損壞防水板的行為要堅決給予嚴厲的處罰。一般的保護措施有以下幾點：

a、不能穿帶釘或鐵掌的鞋進入施工場地；

b、進行防水施工場所禁止吸煙，防止明火引燃防水材料；

c、對施工縫處的止水帶采用無紡布覆蓋，防止綁扎鋼筋及立模時異物落入其中；

d、對底板預留的接頭處采用堆積砂袋壓實保護。

e、主筋全部采用機械連接接頭，禁止采用焊接工藝；

f、如果有分布筋確需要焊接時，必須采用石棉毯對防水板進行保護。

g、綁扎鋼筋時，對鋼筋接頭處采用橡膠套進行保護。

h、無論是底板、側(cè)墻還是頂板，在綁扎鋼筋、立模完成后，需對防水板進行二次檢查，確保防水板完好無損。

②特殊部位防水處理

a、施工縫防水

地下淺埋暗挖施工中常用的施工縫做法如下圖：

施工縫防水構(gòu)造圖

b、變形縫防水

地下淺埋暗挖施工中常用的變形縫做法如下圖：變形縫防水構(gòu)造c、穿墻管防水措施

穿墻管采取固定式防水法。其防水處理構(gòu)造見下圖。穿墻管處防水處理圖2.2.9機械配套施工技術(shù)

機械配套的主要原則是要求其經(jīng)濟性強、安全性高、適應(yīng)性強，在滿足主要原則的前提下，通過優(yōu)化施工機械配套來達到縮短主要施工工序的作業(yè)時間和減少施工機械的非作業(yè)時間，最終使施工能達到最快、最優(yōu)，同時達到節(jié)約成本的目的。

淺埋暗挖法施工的城市地鐵常用的施工機械配套方案有以下幾種，針對不同的情況可以選擇不同的施工機械配套。Z表示同時作業(yè)的掌子面數(shù)量，S表示隧道開挖的最大斷面尺寸，C表示區(qū)間單線隧道長度，在以上數(shù)據(jù)不同的情況下，地鐵車站和區(qū)間隧道施工可以選擇相應(yīng)的施工機械配套。具體見下表。序號類別機械名稱型號規(guī)格單位車站施工的配套數(shù)量單線區(qū)間施工的配套數(shù)量Z≥6且

S大于6*6mZ≥6且

S小于6*6mZ≤6且

S大于6*6mZ≤6且

S小于6*6mS大于6*6m,C大于2kmS大于6*6m,C在1-2kmS大于6*6m,C小于1kmS小于6*6m,C大于2kmS小于6*6m,C在1-2kmS小于6*6m,C小于1km1開挖設(shè)備小型挖掘機YC-35臺2

2

111

2運輸設(shè)備電動葫蘆8-10t/常速臺3-43332-32-322-32-323抓斗10t套111111