10.21 地鐵暗挖施工技術管理+施工工法,內容十分豐富,建議收藏(一)

地鐵的發展熱潮已經逐漸由特大城市轉向多數的二線城市,今天整理了一些地鐵的現場管理技術以及施工工法給大家,希望能夠幫助到各位網友。

01

淺埋暗挖簡介及質量控制要點


淺埋地下工程基本概念

(1) 淺埋隧道定義

鐵路隧道定義:對於單線或雙線隧道洞頂埋深小於:VI級圍巖35-40m、V級圍巖18-25m、IV級圍巖10-14m、III級圍巖5-7m,為淺埋隧道。

城市地鐵:覆跨比H/D在0.6-1.5時為淺埋,H/D小於0.6時為超淺埋。

(2) 淺埋隧道特點

最大的特點是埋深淺,施工過程中由於地層損失而引起地面移動明顯,對周邊環境的影響較大。因此對開挖、支護、襯砌、排水、注漿等方法提出更高要求,施工難度增加。

暗挖法:不挖開地面,採用從施工通道在地下開挖、支護、襯砌的方式修築車站等地下的施工方法,包括臺階法,雙側壁導坑法、中洞法、側洞法、CD法、CRD法、PBA法、一次扣拱暗挖逆作法等。

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淺埋暗挖法是指:在城市軟弱圍巖地層中,在淺埋條件下修建地下工程。

淺埋暗挖法以無水作業、改造地質條件為前提,以控制地表沉降為重點,以格柵或其他鋼結構和錨噴作為初期支護手段,按照“十八字 原則(即管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測)進行隧道的設計和施工,謂之城市地下工程淺埋暗挖技術。

無水作業是淺埋暗挖的前提條件,十次坍塌九次與地下水有關。因此,一般情況必須事前進行降水。同時探明地質構造內有無地下水囊,從而採取相應措施,防止水囊內積水流入洞內,危及施工安全 。

降水施工一要控制降水施工的風險,二是通過保證降水質量來降低地鐵結構施工風險。

1)核實管線資料重點對井位和排水管線處進行精確核查,對不明管線找相關產權單位進行核實,做到沒遺漏,沒偏差。必要時物理探測井位處有無地下管線。

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人工探孔排查地下管線

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2)根據地層顆粒粗細程度,合理選用過濾網,並保證含水層段井管周圍包裹嚴密;


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井管之間接口處採用20cm寬度塑料布進行包裹,防止井管錯位時泥砂進入孔內。

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3) 成井後要用空壓機進行洗井,直至水清砂淨;

4)正式抽水前,必須取水樣送試驗室化驗含沙量,達到粗砂含量<1/5萬;中砂含量<1/2萬;細砂含量<1/1萬標準後方可正式抽水。

5)在周邊重大建築物上佈置沉降監測點,降水期間對其進行沉降觀測。

管超前,就是隧道土方開挖前,在隧道前方土體中打設超前小導管(鋼花管);

嚴注漿,就是通過超前小導管注漿對隧道前方土體進行加固改良,以增大圍巖穩定性和自承力。

管超前嚴注漿是兩項工作一體施工,它的作用一是改良工作面前方的地層在開挖工作面以外(尤其是頂部)形成厚度為0.5~Im的加固圈;二是超前小導管與地層形成超前支護結構,從而保證開挖工作面的穩定,防止工作面坍塌,控制地表沉降。淺埋暗挖施工必須“先注漿,後開挖,注漿一段,開挖一段”。

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管超前,嚴注漿還要注意:

1)打導管必須注漿,防止導管施工擾動前方土體導致坍塌。

2) 必須保證注漿質量,根據不同地層選取不同注漿材料,一般粉細沙、中粗砂、砂含量較高的砂卵石地層採用改性水玻璃或固沙劑, 卵石含量較高的砂卵石地層及卵石圓礫地層採用水泥水玻璃雙液漿。要嚴格控制配比、注漿壓力、注漿量。

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短進尺,就是控制開挖步距,每次進尺不能太長。

短進尺還要注意:

1)必須“開挖一段,封閉一段,段段推進”。禁止兩榀鋼架一次開挖。

2)對於穩定性很差的地層,開挖時應縮短每循環進尺。

3)短進尺是快封閉的前提。

4)預留核心土,放坡開挖,禁挖神仙土。

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強支護,淺埋暗挖隧道支護結構承擔隧道上覆蓋層的全部或部分土柱的地層壓力,並從減少地表沉陷的城市要求角度出發,初期支護必須有足夠的剛度。

強支護還要注意:

1)必須嚴格控制鋼架的材料質量,加工的骨架尺寸以及鋼架節點法蘭的焊接質量。

2)必須嚴格控制鋼架安裝質量。

a、嚴格控制鋼架安裝的垂度,傾斜的鋼架是不能承受巨大土壓力的。

b、節點法蘭連接,螺栓連接牢固,必要時進行綁焊。特別是較大斷面分部開挖,在拆除臨時支撐時,一旦存在問題後果不堪設想。

c、連接筋焊接牢固,保證鋼架的整體受力。

3)嚴格控制噴射混凝土的配合比。控制水及速凝劑的攙量,過大均對混凝土強度影響巨大

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早封閉,就是使初期支護的鋼格柵最短時間內形成封閉換,確保結構及圍巖的穩定。

早封閉要注意:

1)控制檯階長度,根據北京地質處在第四紀永定河衝洪積扇的地質條件,一般臺階長度為1-1.5倍洞徑,6m的跨度,臺階長度以6-9m為好。但不是越短越好,小於1倍洞徑,一旦發生坍塌造成的後果會更嚴重。

2)隧道掘進前必須做好施工準備:支護材料齊備,滿足進尺要求,施工機具和風水電等齊全完好,搶險物資充足到位等。

3)倘若遇到不良地質條件或重要環境風險時,應在上半斷面臺階上設臨時仰拱提前封閉。

4)隧道掘進應連續作業,因故停止掘進時,應對掌子面進行臨時封閉處理(掛網噴砼,打設導管注漿)。

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勤量測,就是通過監控量測,及時分析數據,並根據監控數據來調整支護參數(信息化施工)。

勤量測要注意:

1)必須重視數據分析。

a、審閱內拱頂和對應的地面沉降值和洞內兩側收斂值,對照預警值分析。

b、沉降數據結合地質條件的風險分析。

c、周邊結構的差異沉降分析。

2) 及時採取相應對策。

預探察

1) 加強管網調查,包括名稱、直徑、材質、接口,、年代、流量與結構的關係等。以便採取改移、導流、加固周邊土體等措施。

2)用使地質雷達對隧道上方地層進行探測,發現空洞、鬆散異常區、富水區,提前進行注漿加固處理。

3)嚴格遵循“先探後挖”的原則, 對前方地質進行超前預報,探明前方土質和含水量情況,排放前方土層含水和不明水體。及時採取相應對策。

滿回填,主要是初期支護背後回填,回填注漿是控制地層損失的核心措施,因此必須進行初期支護背後回填 。

滿回填要注意:

1)回填必須要滿。

a、一般注普通水泥砂漿即可,也有注水泥、白灰和粉煤灰漿液的,主要目的把初支背後空腔填滿。

b、注漿量要飽滿,並有一定注漿壓力。

c、漿液應添加適量膨脹劑。

2)回填必須要及時。初支在封閉成環後,應迅速進行背後注漿,注的越早地層損失越小,效果也越好。

馬頭門施工控制要點:

貼口加強環隧道支護馬頭門開口施工工法。

a、 開洞前利用超前預注漿加固掌子面及周邊一定範圍內土體,提高土體自穩及抵抗變形能力;同時周邊預注漿管棚或導管兼起棚架支撐作用 。

b、在開口前密排鋼格柵拱架及相關的加強措施,形成開洞處內貼加強環梁,提高受力狀況較複雜的開口部位初期支護的強度、剛度和整體性,有效彌補開口施工對隧道初期支護受力性能的減弱,控制交叉開口部位的變形。

c、開口隧道增設臨時仰拱保證開口穩定。

群洞開挖施工控制措施一般有:

a、 拱部採用小導管、長管棚或小導管+長管棚超前支護。

b、 中間土體進行注漿加固。

c、 優化施工工序。

d、 對斜通道的隧道斷面採用擴大範圍的超前地層加固。

e、 每部拱腳均加設鎖腳錨杆或加大拱腳噴混凝土厚度,控制拱腳變位。

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帶水地層施工控制要點:

淺埋暗挖必須無水作業,帶水操作,必然是豆腐渣工程。十次坍塌九次與地下水有關。因此,一般須事前進行降水。同時探明地層內有無地下水囊,採取措施防止水囊內積水流入洞內,危及施工安全 。

a、在採用多種降水措施仍不能 滿足無水作業時,須採取阻水措施。

b、在粉細沙地層可採用旋噴樁(一般在降水之前施作)、超細水泥灌漿、改性水玻璃灌漿等。

c、在砂卵石、卵石圓礫地層中可採用水泥水玻璃雙液漿。

d、注漿工藝可採用雙重管、袖閥管效果較好。

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1、模板:結構尺寸準確;足夠的剛度;表面平整度;定位穩固;在混凝土的澆注過程中要經常加固。

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1、鋼筋;架立筋穩固;是施工安全最重要的保證;骨架尺寸;保護層厚度;常常被忽略的迎水面保護層;機械連接

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混凝土質量

混凝土減水劑攙量小,水灰比大 混凝土塌落度損失快,不易泵送;凝固後降低防水級別。充分的搗固,保證混凝土的密實度,保證混凝土外觀質量。

02

地鐵暗挖常見施工方法

區間及部分風道、出入口一般為小斷面,主要施工工法有:全斷面法、臺階法。(跨度一般小於8m)

風道、出入口、換乘通道等斷面一般介於大斷面及小斷面之間,主要施工工法有:CD法(中隔壁法)、CRD(交叉中隔壁法)、雙側壁導坑法等。(跨度一般在6~15m之間)

地鐵車站及渡線段一般為大斷面, 主要工法有:中洞法、側洞法、洞樁法、PBA工法等。(跨度較大)

除小斷面施工工法外,其餘工法的特點是將大斷面劃為小斷面,分部開挖,做臨時中隔壁及仰拱,然後分段拆除,施做二襯。

在施工過程,隨時通過監控量測,調整施工方案和參數,實現信息化施工。

臺階法

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基礎。臺階法適用於隧道跨度較小的情況,一般跨度小於8m。正臺階法開挖優點很多,能較早地使支護閉合,有利於控制其結構變形及由此引起的地面沉降,上臺階長度(L)一般控制在1~1.5倍洞徑(D),當開挖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。

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注意事項:

(1)臺階數不宜過多,臺階長度要適中,一般分長臺階

(5B),中臺階(1.5~5B),短臺階(1~1.5B),微臺階(3~4m)。

(2)開挖過程中根據地層需要,採取一些輔助的施工措施,如回填注漿、增加鎖腳錨管、超前支護等。

① 施作超前支護;② 上臺階土體開挖;③ 上臺階初期支護施作,打設鎖腳錨杆;④ 下臺階土體開挖;⑤ 下臺階初期支護施作;⑥ 施作防水;⑦ 二次襯砌施作

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中隔壁法CD

CD法是指將隧道斷面分為左右兩個洞室進行開挖,中間增設一道臨時中隔壁,每個洞室開挖後及時施作初支封閉成環。

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CRD法是指將隧道分為多個導洞(視隧道斷面大小確定導洞的劃分數量),依次、分別進行開挖,增設臨時中隔壁及臨時仰拱,每個小導洞開挖後及時封閉成環,導洞與導洞之間保持一定的縱向安全距離。

此工法適用於地質條件差,隧道斷面大,沉降控制要求較高的隧道開挖。

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第一步:Φ42超前小導管超前預注漿加固地層,開挖左上部導洞並施作永久及臨時初期支護,封閉成環,採用鎖腳錨管加固拱腳。

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第二步:開挖左下部導洞並施作永久及臨時初期支護,封閉成環,採用鎖腳錨管加固拱腳。

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第三步:Φ42超前小導管超前預注漿加固地層,開挖右上部導洞並施作永久及臨時初期支護,封閉成環,採用鎖腳錨管加固拱腳。

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第四步:開挖右下部導洞並施作永久及臨時初期支護,封閉成環,採用鎖腳錨管加固拱腳。

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第五步:初期支護背後注漿,進行換撐施作仰拱二次襯砌,預留鋼筋、防水板接頭。

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第六步:拆除剩餘臨時支撐,施作拱部二次襯砌,結構封閉成環,進行二次襯砌背後注漿。

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CRD法施工控制要點

(1)保持各分部開挖斷面和各部的縱向間距,開挖輪廓線要圓順,以減少出現應力集中現象。

(2)每塊小斷面緊臨核心土,及時設置臨時仰拱封閉、步步成環,儘量縮短成環時間,必要時進行掌子面噴射混凝土臨時支護。

(3)中隔壁設置為弧形臨時支護,隧道左右開挖小斷面底部臨時仰拱保持在同一斷面上,各節點的連接一定要對齊,螺栓連接牢固,並及時施作鎖腳錨管。

(4)必須保證中隔壁和臨時仰拱鋼架的規格數量和噴射混凝土的厚度,鋼架之間縱向連接鋼筋及時施作並連接牢固。

(5)為減小支護結構對地基的壓力,提高地基的承載能力,對鋼拱架的底部設置20×20×20釐米的枕木支墊。

(6)中隔壁混凝土拆除時,要防止對初期支護系統形成大的振動和擾動。可採用風鎬由上至下逐榀拆除鋼支撐之間的噴射混凝土,以及臨時支護與初期支護連接部位附著在鋼架上的噴射混凝土。

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① 兩側洞開挖與支護;② 兩側洞二次結構施工;③ 中洞拱部開挖與支護

④ 中洞拱部二次結構施工;⑤分層開挖中洞土方並支護;⑥中洞二次襯砌施作

中洞法

施工控制要點:

中洞開挖採用“CRD”法,完成中洞(六部或八部)封閉後,在中洞較大空間內自下而上完成基礎、立柱、中隔板、頂梁和中拱,使之在中洞內形成一個龐大的剛體項住上部土體。用正臺階法或“CRD’’法完成兩側洞開挖支護和二次襯砌。

在開挖側洞上臺階時,為平衡中洞拱腳向左右的推力,在兩柱項縱梁之間設置水平拉桿。該法工序單純,中洞開挖充分利用各部分儘快封閉早成環,整體環套環特點,結構整體性好。

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施工控制要點:

側洞法施工順序上是先同步開挖兩個側洞,而側洞往往又是採用“CRD”法來完成。待側洞封閉後,在側洞內自下而上施作基礎、立柱、邊牆和邊拱,頂住兩側洞上部土體,再在中部用正臺階自上而下開挖並完成中拱、隔板和基礎。

該法必須同步推進兩個較大跨度的側洞,以免產生不均勻推力,對地層擾動範圍較大。

① 中洞的開挖與支護② 中洞二次襯砌施工③ 兩側洞的開挖與支護④ 側洞二次襯砌施工

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雙側壁導坑法

採用雙側壁導坑法開挖隧道時首先進行兩側洞的開挖與支護(一般是兩側對稱開挖),然後再進行中洞的開挖與支護,視隧道斷面大小,可將兩側洞及中洞

再分為若干個小導洞分部開挖。

此工法適用於地質條件差、跨度大、沉降控制要求高的隧道。

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雙側壁導坑法開挖

雙側壁導坑法也稱眼睛工法,也是變大跨度為小跨度的施工方法,其實質是將大跨度(>20m)分成三個小跨度進行作業,主要適用於地層較差、斷面很大、單側壁導坑超前臺階法無法滿足要求的三線或多線大斷面鐵路隧道及地鐵工程。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。目前使用較少。

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雙側壁導坑法

第一步:拱頂打設大管棚及小導管、注漿,同時先後開挖兩側洞室①,施作初期支護及中隔壁、中隔板。兩側洞室開挖距離參考值為5~6米。

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第二步:先後開挖洞室②,前後參考距離5~6米,施作初期支護及中隔壁。

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第三步:拱頂小導管注漿,開挖洞室③,施做初期支護及中隔板。

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第四步:開挖右下部導洞並施作永久及臨時初期支護,封閉成環,採用鎖腳錨管加固拱腳。

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第五步:根據監測情況,縱向分段防水層,施做拱底二襯(步長≤3m)。

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第六步:根據監測情況,縱向分段拆除的中隔板和中隔壁(步長≤3m),敷設防水層,施作餘下二襯,仰拱部分回填素混凝土。

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雙側壁導坑法施工注意事項

1.開挖方式採用機械輔助人工開挖。

2.工序變化處之鋼架(或臨時鋼架)應設鎖腳鋼管,且必須對鎖腳鋼管進行注漿,以確保鋼架基礎穩定。

3.當現場導坑開挖孔徑及臺階高度需進行適當調整時,應保證側壁導坑臨時支護與主體洞身鋼架連接牢固,橫向鋼支撐可根據監控量測結果適當調整其位置。並考慮側壁導坑自身的穩定及施工的便捷性。

4.鋼架之間縱向連接鋼筋應按要求設置,及時施作並連接牢固。

5.臨時鋼架的拆除應等洞身主體結構初期支護施工完畢並穩定後,方可進行。

6.施工中,應按有關規範及標準圖的要求,進行監控量測,及時反饋結果,分析洞身結構的穩定,為支護參數的調整、澆築二次襯砌的時機提供依據。

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