隧道淺埋暗挖施工方法及配套技術簡介及幾種常用施工方法

內容較多,所以分幾次寫出來

第一章 淺埋暗挖法概述

隧道淺埋暗挖施工方法及配套技術簡介及幾種常用施工方法

1、淺埋暗挖法施工原理

淺埋暗挖法的基本原理:採用複合襯砌,初支承擔全部基本荷載,二襯作為安全儲備,初支、二襯共同承擔特殊荷載;採用多種輔助工法,超前支護,改善加固圍巖,調動部分圍巖自承能力;採用不同開挖方法及時支護封閉成環,使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系;採用信息化設計與施工。

淺埋暗挖法大多用於第四紀軟弱地層的地下工程,圍巖自承能力很差,為控制地表沉降,初期支護剛度要大、要及時。特徵曲線中C點儘量靠近A點,即儘量增大支護的承載,減少圍巖的自承載。要做到這點,必須遵守十八字方針(管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測) ,初支必須從上向下施工,初支基本穩定後才能做二襯,且必須從下到上施工。

隧道淺埋暗挖施工方法及配套技術簡介及幾種常用施工方法

2、淺埋地下工程的施工方法

主要包括:明挖法(蓋挖法)、盾構法、淺埋暗挖法。

淺埋地下工程施工方法優缺點比較

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淺埋暗挖法與新奧法的區別

新奧法是施工過程中充分發揮圍巖本身具有的自承能力,以噴射砼、錨杆為主的初期支護,使支護與圍巖聯合受力共同作用,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,基本不考慮利用圍巖的自承能力,採用複合襯砌,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。

淺埋暗挖法理論源於“新奧法”,如以錨噴作為初支手段;儘量減少圍巖擾動;初支與圍巖密貼;量測信息反饋指導施工等。

3、淺埋暗挖常用施工方法

採用淺埋暗挖法施工時, 依據工程地質、水文情況、工程規模、覆土埋深及工期等因素,常用施工方法有全斷面法、臺階法、中隔牆法(CD法)、交叉中隔牆法(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。

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全斷面開挖法

(1)施工順序

全段面開挖方法操作起來比較簡單,主要工序是:使用移動式鑽孔臺車,首先全斷面一次鑽孔,並進行裝藥連線,然後將鑽孔臺車後退50米以外安全地點再引爆,使一次爆破成形,出渣後鑽孔臺車再推移至開挖面就位,開始下一個鑽爆作業循環,同時施作初支,鋪設防水層,進行二次模築襯砌。

(2)適用範圍

全段面法主要適用Ⅰ~Ⅲ級圍巖,當斷面在50m2以下,隧道又處於Ⅳ級圍巖地層時,為了減少對地層的擾動次數,在進行局部注漿等輔助施工加固地層後,也可採用此法。

(3)優缺點

使用全斷面開挖,可以減少對地層的擾動次數,有利於圍巖天然承載拱的形成。有較大的作業空間,有利於採用大型配套機械化作業,提高施工速度,且工序少,便於施工組織和管理。但由於開挖面較大,圍巖穩定性降低,且每個循環工作量較大。每次深孔爆破引起的震動較大,因此要求進行精心的鑽爆設計,並嚴格控制爆破作業。

(4)注意事項

加強對開挖面前方的工程地質和水文地質的調查。對不良地質情況,要及時預測預報、分析研究,隨時準備好應急措施(包括改變施工方法)。

各工序機械設備要配套。如鑽眼、裝渣、運輸、模築、襯砌支護等主要機械和相應的輔助機具(鑽桿、鑽頭、調車設備、氣腿、鑿巖鑽架等),在尺寸、性能和生產能力上都要相互配合,工作方面能環環緊扣,不致彼此互受牽住而影響掘進。

加強各輔助作業和輔助施工的設計與施工檢查。尤其在軟弱破碎圍巖中使用全段面法開挖時,應對支護後圍巖的變形進行動態監測,使各種輔助作業的三管兩線保持良好狀態。

選擇支護類型時優先考慮錨杆和錨噴砼、掛網等支護形式。

臺階法

(1)適用範圍

臺階法是最基本、運用最廣泛的施工方法,而且是實現其它施工方法的重要手段。Ⅲ~Ⅳ圍巖可採用兩臺階法,Ⅴ~Ⅵ圍巖需採用多步開挖或者環形開挖留核心土法。斷面較高時可進行多臺階施工,每層臺階的高度常用3.5~4.5m,或以人站立方便操作選擇臺階高度。當拱部圍巖條件發生較大變化時,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。

隧道淺埋暗挖施工方法及配套技術簡介及幾種常用施工方法

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(2)優缺點

臺階法優點:靈活多變、適用性強,凡是軟弱地層、第四紀沉積地層,均可採用臺階法,這也是基本的方法,無論地層變好還是變壞,都能及時更改,變換成其他方法。另外,臺階法開挖具有足夠的作業空間和較快的施工速度,臺階有利於開挖面的穩定性,尤其是上部開挖支護後,下部作業則較為安全。

臺階法缺點:上下部作業有干擾,應注意下部作業時對上部穩定性的影響。另外,臺階開挖會增加對圍巖的擾動次數。

(3)注意事項

臺階數不宜過多,臺階長度要適當,充分利用地層縱向承載拱的作用。上臺階高度宜為2.5m,一般以一個臺階垂直開挖到底,保持平臺2.5-3m,易於減少翻渣工作量。裝渣機應緊跟開挖面,減少扒渣距離,以提高裝渣運輸效率。

軟弱地層施工時,單線臺階長度超過1.5倍洞徑就要及時封閉,雙線隧道臺階長度超過1倍洞徑就要及時封閉,未封閉長度大於縱向承載拱跨,就會產生變位驟增現象。

臺階法開挖宜採用輕型鑿岩機打眼施作小導管,當進行深孔注漿或設管棚時多用跟管鑽機,而不宜採用大型鑿巖臺車。

上臺階架設拱架時,拱腳必須落在實處,採用鎖腳錨管(灌漿)穩固拱腳,防止拱部下沉。 Ø個別破碎地段可配合噴錨支護和掛鋼絲網施工,防止落石和崩塌。

解決上下部半斷面作業的互相干擾的問題,做好作業施工組織、質量監控及安全管理工作。

採用鑽爆法開挖石質隧道時,應採用光面爆破技術和振動量測控制振速,以減少對圍巖的擾動。

CD法和CRD法

(1)概述

中隔牆法也稱CD工法,主要適用於地層較差和不穩定巖體,且地面沉降要求嚴格的地下工程施工。當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,即所謂的交叉中隔牆法(也稱CRD工法)。

CD法和CRD法以臺階法為基礎,將隧道斷面從中間分成4~6個部分,使上下臺階左右各分成2~3個部分,每一部分開挖並支護後形成獨立的閉合單元。

大量施工實例資料的統計結果表明,CRD工法優於CD工法(前者比後者減少地面沉降近50%)。但CRD工法施工工序複雜,隔牆拆除困難,成本較高,進度較慢,一般在地面沉降要求嚴格時才使用。

隧道淺埋暗挖施工方法及配套技術簡介及幾種常用施工方法

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(3)優缺點

優點:各部封閉成環的時間短,結構受力均勻,形變小,且由於支護剛度大,施工時隧道整體下沉微弱,地層沉降量不大,而且容易控制。

由於施工時化大跨為小跨,步步封閉,因此,每步開挖擾動土層的範圍相對小得多,封閉時間短,結構很快就處於整體較好的受力狀態。同時,臨時仰拱和中隔牆也起到了增大結構剛度的作用,有效抑制了結構的變形。

該法適用於較差地層,如採用人工或人工配合機械開挖的IV~V級圍巖和淺埋、偏壓及洞口段。

(3)優缺點

缺點:由於地層軟弱,斷面較小,只能採取小型機械或人工開挖及運輸作業,且分塊太多,工序繁多、複雜,進度較慢。

臨時支撐的施作和拆除困難、成本較高。

有必要採用爆破時,必須控制藥量,避免損壞中隔牆。

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,主要適用於地層較差、斷面很大、三線或多線大斷面鐵路隧道及地下工程。該法工序較複雜,導坑的支護拆除困難,有可能由於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。一般採用人工和機械混合開挖,人工和機械混合出渣。

隧道淺埋暗挖施工方法及配套技術簡介及幾種常用施工方法

其中洞樁法、中洞法、側樁法篇幅過大,下次另外用幾篇文章專門詳細介紹。


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