暗挖施工技术(砂卵石地质)

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1、研究内容：一、隧道开挖方法与比选二、超前支护方法与比选三、车站暗挖施工方法及施工要点一、隧道施工方法与比选隧道施工方法根据围岩级别、隧道长度、断面结构和尺寸、支护衬砌的设计、机械设备的配置和施工条件等综合因素而确定。具体方法有：明挖法、盖挖法、矿山法（钻爆法）、掘进机(TBM)法、盾构法、沉埋法、顶进法，其中矿山法又分为传统矿山法和新奥法。传统矿山法和新奥法的区别：在于对围岩的认识和处理不同，传统方法认为巷道围岩是一种荷载，应用厚壁混凝土加以支护松动围岩。而新奥法认为围岩是一种承载机构，构筑薄壁、柔性、与围岩紧贴的支护结构（以喷射混凝土、锚杆为主要手段）并使围岩与支护结构共同形成支撑环，来承受

2、压力，并最大限度地保持围岩稳定，而不致松动破坏。，表现在支撑方式上，传统矿山法一般采用木支撑、钢支撑，支撑步骤多、耗材多，切开挖分块多；新奥法主要采用锚喷支护，开挖分块少，施工效率高。隧道掘进机（Tunnel Boring Machine & TBM） ：在我国和日本专指指全断面岩石隧道掘进机，是用机械破碎岩石、出碴和支护实行连续作业的一种综合设备。1、矿山法隧道施工主要方法常见的矿山法隧道施工方法可以有：全断面法、台阶法、环形取土留核心土法、双侧壁导坑法、中隔壁法（CD）、交叉中隔壁法（CRD）、洞桩法（PBA）等开挖方法开挖方法横断面示意图横断面示意图施工方法施工方法使用范围使用范围全断面

3、法全断面开挖初期支护全断面二次衬砌13级围岩,中小跨度隧道台阶法1上层台阶开挖、初支，下层台阶开挖、初支，全断面二衬34级围岩，中小跨度环形开挖六核心土法上弧形导坑开挖、初支，核心土开挖，下台阶侧壁开挖、初支，超前仰拱，全断面二衬45级围岩、一般土质，中小跨度隧道开挖方法开挖方法横断面示意图横断面示意图施工方法施工方法使用范围使用范围双侧壁导坑法先行侧坑开挖、初支，后行开挖、初支，上层台阶开挖、初支，拆侧壁，下层开挖，初支，超前仰拱，全断面二衬大跨度、围岩质量差中隔壁法（CD）先行导坑自上而下顺序开挖、初支，后行导坑自上而下开挖初支，超前仰拱，全断面二衬围岩较差、跨度大、浅埋、地表沉降要求严格

4、交叉中隔壁法（CRD）自上而下，分格开挖、初支，超前仰拱，全断面二衬开挖方法开挖方法横断面示意图横断面示意图施工方法施工方法使用范围使用范围洞桩法（PBA ）按先下后上,先两边后中间施工导洞，由边到中施工条基、边柱、中柱、冠梁，开挖顶部、二衬，继续向下开挖完成超大断面，地铁上一般为车站施工采用2、方案比选（1）工程概况：车站横穿道路为暗挖施工，暗挖段长61.5m，暗挖段内净空尺寸为宽8.2m，高8.1m；外径尺寸为宽9.8m，高9.7m；拱顶覆土8.6m。隧道拱部位于第四系中、下更新统冰水沉积层的中密卵石层 ，围岩级别为级；渗透系数K=20m/d。施工期间茶店子路继续交通，且沿茶店子路管线不迁

5、改。（2）总结工程特点：围岩自稳能力差级、埋深很浅、地下水丰富、隧道长度短、跨度中等，矢跨比约为1、地表沉降要求严格。（3）施工方案确定见下表施工方法施工方法适用范围适用范围可否采用可否采用不采用原因不采用原因全断面法13级围岩,中小跨度隧道否围岩台阶法34级围岩，中小跨度否围岩环形开挖六核心土法45级围岩、一般土质，中小跨度隧道否地表沉降要求双侧壁导坑法大跨度、围岩质量差否地表沉降要求中隔壁法（CD） 围岩较差、跨度大、浅埋、地表沉降要求严格可交叉中隔壁法（CRD）可洞桩法（PBA ）超大断面，地铁上一般为车站施工采用否施工难度大，大材小用CRD法比CD法的地表沉陷和结构侧向水平位移小50%

6、，因此在相同条件下推荐使用CRD法。施工方法施工方法 地表总沉陷地表总沉陷(mm) 地表沉降最大化倾斜率地表沉降最大化倾斜率 侧向水平位移侧向水平位移(mm)CD 7784 6 20CRD 2630 2.3 9 CD、CRD法施工效果对比二、超前支护的方法与比选超前支护：隧道在浅埋地段、自稳性差的软弱破碎地层，由于开挖后围岩的自稳时间小于完成支护所需时间，或初期支护的强度不能满足围岩要求，是保证隧道工程开挖工作面稳定而采取的超前于开挖的辅助措施的一种，浅埋暗挖：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

7、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。 结论：根据上节总结工程特点：围岩自稳能力差级、埋深很浅、地下水丰富、隧道长度短、跨度中等，地表沉降要求严格。本工程属于软弱地质浅埋暗挖工程，需要进行超前支护。1、必要性论证 超前支护方一般有：管棚法、超前导管法、超前钻孔注浆法、超前锚杆法、地表锚杆与注浆加固法、水平旋喷注浆法、冻结法、掌子面喷射砼、临时仰拱、墙式遮挡法等，这些方法在施工中可以单独使用，也可以根据工程需要平行使用。2、超前支护方法 （1）管棚法：其主要原理是在隧道开挖之前，沿着隧道开挖轮廓线外的设定部位水平铺设钢管，并可以通过钢管向围岩注浆，对管棚周围的围岩进行加固，使管棚

8、成为隧道后续开挖的防护伞（棚），达到安全施工的目的。使用设备为管棚钻机。 （2）超前导管法：用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护，采用锤击或钻机顶入时。 （3）超前锚杆是沿开挖轮廓线，以较大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固(预支护)，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖、装渣、出渣和衬砌等作业。主要适用于围岩应力较小，地下水较少、岩体软弱破碎，开挖面有可能坍塌的隧道 （4）地表锚杆与注浆加固法：由地面钻孔打入锚杆注浆或直接注浆的一种预加固方法，作用原理是通过砂浆对锚杆的握裹力,以及砂浆与周围孔壁之间的粘结力实现的土体

9、加固的。 （5）冻结法：在不稳定含水地层中修建地下工程时，借助人工制冷手段暂时加固地层和隔断地下水的一种特殊施工方法，常用于竖井工程。常用的制冷方法是液态氮。 （6）临时仰拱：是指为控制沉降，在开挖完的台阶底部钢架封闭成环喷射混凝土，或直接喷射混凝土，待进行下步施工时拆除。 （7）墙式遮挡法：采用地下墙的方式抵抗侧面土压力。序序号号支护措施支护措施使用条件使用条件可否采用可否采用不能采用的原因不能采用的原因1管棚法56级围岩，无自稳能力，或地面有荷载可2超前导管法5级围岩，自稳能力低可3超前钻孔注浆法56级围岩，富水围岩可4超前锚杆法45级围岩，防止局部剥落或局部塌陷可5地表锚杆与注浆加固法5

10、级围岩，埋深小于50m否路面不能破，物工作面6水平旋喷桩56级围岩（如淤泥、流沙等），富水，地面交通复杂，管线较多否砂卵石土成桩效果差序序号号支护措施支护措施使用条件使用条件可否采用可否采用不能采用的原因不能采用的原因7冻结法含水率大于10%，松散、不稳定地层可8掌子面喷射砼掌子面围岩破碎、渗水严重可9临时仰拱围岩与支护变形的临时措施、用于三台阶法和CD法否不适用与CRD法10墙式遮挡法隧道上方两侧有建筑物否场地限制 结合工程情况分析施工区域内地质条件差，施工安全要求高，管棚法相比较于其他的支护方法具有更高的安全性、可靠性，很适合本工程使用采用。3、超前支护方法共存性论证 根据上节分析，确定管