地铁暗挖施工技术讨论课件

浅浅 埋埋 暗暗 挖挖 法法.浅 埋 暗 挖 法.1 概概 述述 浅埋暗挖法，我国始于浅埋暗挖法，我国始于20世世纪八十年代八十年代中期的中期的铁路大秦路大秦线军都山双都山双线隧道。隧道。1986年年1987年，在北京地年，在北京地铁复复兴门折返折返线隧道施隧道施工中工中进行行应用用试验，随后用此法修建了北京，随后用此法修建了北京地地铁1号号线西西单三跨双三跨双层车站。九十年代初，站。九十年代初，北京地北京地铁1号号线中段复（中段复（兴门）八（王八（王坟）线全面全面应用此法，修建了十公里区用此法，修建了十公里区间隧道和隧道和天安天安门西、王府井、西、王府井、东单等三座等三座车站。站。.概 述 浅埋暗挖法，我国始于20世纪八2这种施工方法具有灵活多种施工方法具有灵活多变、少拆迁、不、少拆迁、不扰民、不影响交通、不破坏民、不影响交通、不破坏环境等突出境等突出优点，点，非常适合中国国情。所以，非常适合中国国情。所以，该方法很快在全方法很快在全国地国地铁建建设中得到广泛中得到广泛应用。用。浅埋暗挖施工方法已确定浅埋暗挖施工方法已确定为国家国家级工法，工法，总体达到了国体达到了国际领先水平。先水平。.这种施工方法具有灵活多变、少拆迁、不扰民、不影响交通、不破坏3 1.基本原理基本原理浅埋暗挖法是基于新奥法（浅埋暗挖法是基于新奥法（NATM）的基本原理，）的基本原理，针对城市地下工程的特点，于八十年代在北京城市地下工程的特点，于八十年代在北京地地铁第四第四纪软土中开土中开创出的新方法出的新方法。隧道开挖。隧道开挖前，采取前，采取辅助土体加固技助土体加固技术，提高地，提高地层自自稳能能力；隧道开挖力；隧道开挖时，利用，利用围岩短岩短暂自自稳能力适能力适时封封闭支支护，使，使围岩与支岩与支护体共同作用，承担土体共同作用，承担土层与施工期内的全部荷与施工期内的全部荷载；最后，在初期支；最后，在初期支护保保护下施做防水和二下施做防水和二衬砼，形成复合，形成复合衬砌砌 结构构承担使用荷承担使用荷载的的这样一种一种综合施工技合施工技术。浅埋暗挖法浅埋暗挖法强调预支支护，及，及时支支护，控制，控制地面的沉降。地面的沉降。.1.基本原理.4 2.基本原基本原则：十八字方十八字方针无水开挖（降水或止水）无水开挖（降水或止水）1）管超前管超前：指采用超前导管注浆防护，实际上就是采用超前预加固支护的各种手段，提高工作面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；2）严注注浆：在超前预支护后，立即进行压注水泥砂浆或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定强度的结构体，以增强围岩的自稳能力；3）短开挖短开挖：即限制1次进尺的长度，减少对围岩的松弛；4）强支支护：在浅埋的松软地层中施工，初期支护必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形；5）快封快封闭：在台阶法施工中，台阶长宜为23m，即“短台阶”。上下台阶应同步进行，实现快速封闭；6）勤量勤量测：对隧道施工过程进行经常性的量测，掌握施工动态，及时反馈，是浅埋暗挖法施工成败的关键。.2.基本原则：.5 3.开挖方法开挖方法：根据不同断面和地质条件选择相应的施工方法1正台正台阶法法第一步：拱部超前注第一步：拱部超前注浆小小导管施工管施工第二步：上断面第二步：上断面第二步：上断面第二步：上断面环环形开挖留核心土形开挖留核心土形开挖留核心土形开挖留核心土第三步：下断面开挖第三步：下断面开挖第四步：第四步：第四步：第四步：铺设铺设防水防水板，由下至上模筑二板，由下至上模筑二板，由下至上模筑二板，由下至上模筑二衬衬.3.开挖方法：第一步：拱部超前注浆小导管施工第二步62中隔壁法（中隔壁法（CD法）法）.2中隔壁法（CD法）.7第一步：左上断面开挖第一步：左上断面开挖第二步：左下断面开挖第二步：左下断面开挖第三步：右上断面开挖第三步：右上断面开挖第四步：右下断面开挖第四步：右下断面开挖第第五五步步：隧隧道道仰仰拱拱防防水水层层铺设铺设及模筑二及模筑二衬衬第第六六步步：满满铺铺防防水水层层，隧隧道拱道拱墙墙二次二次衬衬砌砌3交叉中隔壁法（交叉中隔壁法（CRD法）法）.第一步：左上断面开挖第二步：左下断面开挖第三步：右上断面开挖84双双侧壁壁导坑法（眼坑法（眼镜法）法）第一步第一步第二步第二步第三步第三步第四步第四步第五步第五步第六步第六步.4双侧壁导坑法（眼镜法）第一步第二步第三步第四步第五步第95侧洞法洞法第一步第一步第二步第二步第三步第三步第四步第四步第五步第五步第六步第六步第七步第七步第八步第八步.5侧洞法第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步第八步106中洞法中洞法.6中洞法.117洞洞桩法之一法之一.7洞桩法之一.127洞洞桩法之二法之二.7洞桩法之二.139m9m8一一 次次 扣扣 拱拱 法法.9m8一 次 扣 拱 法.149大断面隧道暗挖工法的大断面隧道暗挖工法的选择大断面暗挖隧道主要指暗挖大断面暗挖隧道主要指暗挖车站及渡站及渡线段区段区间。大断面隧道暗挖工法主要有：大断面隧道暗挖工法主要有：双双侧壁法、中洞法、洞壁法、中洞法、洞桩法、一次扣拱法等。法、一次扣拱法等。双双层车站一般站一般选择：中洞法、洞中洞法、洞桩法、一次扣拱法。法、一次扣拱法。风道根据道根据设计宽度度选择：侧壁法（壁法（CRD法）、洞法）、洞桩法（法（PBA法）。法）。区区间渡渡线一般一般为单层，有，有单跨、双跨或多跨跨、双跨或多跨组合。合。以以选择双双侧壁法壁法为主。主。双双联拱区拱区间隧道一般隧道一般选择中洞法。中洞法。.9大断面隧道暗挖工法的选择大断面暗挖隧道主要指暗挖车站1510几种施工方法的分析、比几种施工方法的分析、比较a a 双双侧壁法：壁法：一般在跨度一般在跨度较大、大、结构不高的构不高的单层断面断面选择较多。尽多。尽管此管此时导洞洞较多，但多，但层数数较少，一般少，一般为 2 2层、3 3层（个（个别有有4 4层、5 5层情况）。情况）。为控制多控制多层导洞分洞分层开挖开挖时引起地表引起地表过大沉降，大沉降，一般一般要在下要在下导洞开挖洞开挖时监测最上最上层导洞的沉降，洞的沉降，并及并及时反复回反复回填注填注浆，以控制地表沉降。，以控制地表沉降。.10几种施工方法的分析、比较a 双侧壁法：.16 b 中洞法：中洞法：中洞法基本原理是先做中洞初支，中洞法基本原理是先做中洞初支，其后其后做中洞二次做中洞二次结构（即永久构（即永久结构），目的是靠构），目的是靠永久永久结构支撑初支，以避免构支撑初支，以避免侧壁壁导洞开挖洞开挖时中洞初支下沉和失中洞初支下沉和失稳。本意是好的，但并有。本意是好的，但并有达到控制地表沉降的目的。原因是达到控制地表沉降的目的。原因是顶不不紧，注注浆难以填充密以填充密实。.b 中洞法：.17 c 洞洞桩法法标准断面准断面 车站主体为双层三跨三连拱结构，采用PBA施工，施工时设置8个小导洞，两侧采用挖孔桩。跨度6.85m-5.8m-6.85mm.标准断面 车站主体为双层三跨三连拱结构，采用PBA施工，施工18 洞洞桩法法在洞内做在洞内做桩环境境较差，施工差，施工难度度较大，但能大，但能较好的形成支好的形成支护体系，体系，能能较好的控制地表沉降。好的控制地表沉降。对周周围环境境保保护有利，等于做了隔离有利，等于做了隔离桩。这种做法在全国地种做法在全国地铁暗挖暗挖车站中站中选用用做最做最 多。多。.洞桩法在洞内做桩环境较差，施工难度较大，但能较19 目前采用洞目前采用洞桩法法时，很多，很多设计人人员对下列下列问题进行了研究和改行了研究和改进：中中桩下底下底纵梁梁较窄，在窄，在较弱地弱地层中，地中，地基承基承载力力问题。在逆做开挖落底在逆做开挖落底时，侧壁壁桩（八（八导洞洞时）的水平位移的水平位移问题。（增加横向。（增加横向导洞）洞）.目前采用洞桩法时，很多设计人员对下列.20四、四、结构构设计（混凝土支撑（混凝土支撑设计）.四、结构设计（混凝土支撑设计）.21d 一次扣拱法：一次扣拱法：一次扣拱法的原理与洞一次扣拱法的原理与洞桩法相同，但是把上下小法相同，但是把上下小导洞加大了，洞加大了，导洞开挖洞开挖宽度可达度可达10m以上。施工开以上。施工开挖采用中隔壁法。挖采用中隔壁法。此种方法因此种方法因为导洞开挖断面大，引起地表沉降相洞开挖断面大，引起地表沉降相对大些。但大些。但值得推荐的是，上述洞得推荐的是，上述洞桩法两个法两个问题可可以避免了。另外以避免了。另外导洞底洞底标高一致，高一致，对横向运横向运输通道通道及防水施工都有一定好及防水施工都有一定好处。.d 一次扣拱法：.22 总结以上可看出：以上可看出：从引起地表沉降分析，中洞法最大、洞从引起地表沉降分析，中洞法最大、洞桩法最小。法最小。洞洞桩法和一次扣拱法各有法和一次扣拱法各有长处。建。建议采用采用上四小上四小导、下两大、下两大导方法，把两者方法，把两者结合起来。合起来。.总结以上可看出：.234 事故案例事故案例.4 事故案例.24北京地北京地铁十号十号线 呼光区呼光区间人防段塌方人防段塌方.北京地铁十号线.25北京地北京地铁十号十号线 苏州街站州街站东南口塌方南口塌方.北京地铁十号线 苏州街站东南口塌26北京地北京地铁4号号线 西西单站站联络通道塌方事故通道塌方事故.北京地铁4号线.275 辅助工法助工法 根据地根据地质条件和施工方法，条件和施工方法，选用不同用不同辅助工助工法。法。降水施工降水施工 在有水地在有水地层进行明挖、盖挖、暗挖，以及盾构行明挖、盖挖、暗挖，以及盾构始始发井、接收井和井、接收井和联络通道施工，有条件的地方通道施工，有条件的地方应首先采取降水措施，确保无水作首先采取降水措施，确保无水作业。降水方法：降水方法：管井降水；管井降水；水平井降水。水平井降水。水水资源保源保护.5 辅助工法 根据地质条件和施工方28管井降水就是在区间隧道的两侧(一般要求2.0m)布置降水井点，在每眼井中安装抽水泵，通过抽水形成水位降落漏斗，各个降水井抽水形成群井水位降落漏斗叠加，以此来达到降低施工范围内地下水位的目的。.管井降水就是在区间隧道的两侧(一般要求2.0m)布置降水井29水平井降水是由不同深度上若干水平辐射管和个竖直大井所组成的辐射型抽水装置组合。水平辐射井是用来汇集含水层中的地下水至竖井内。竖直大井一般有两个作用：一是通过竖井，设置施工平台，施做不同深度和不同方向的水平辐射管；二是汇集由水平辐射管流人的地下水，并设置潜水泵将这部分地下水排至地表。水平井水平井结构示意构示意图.水平井降水是由不同深度上若干水平辐射管和个竖直大井所组成的30 注注浆加固地加固地层小小导管注管注浆；长管棚；管棚；深孔注深孔注浆。一般情况下多采用小一般情况下多采用小导管注管注浆，当小，当小导管注管注浆不不能能满足开挖安全和建（构）筑物保足开挖安全和建（构）筑物保护时，往往增加，往往增加长管棚，或有堵水要求管棚，或有堵水要求时采用深孔注采用深孔注浆。.注浆加固地层.31（1）小）小导管注管注浆.（1）小导管注浆.32.33（2）长管棚管棚.（2）长管棚.34.35（3）深孔注）深孔注浆.（3）深孔注浆.36.37 水平水平冻结 冻结法是利用人工制冷技法是利用人工制冷技术，在，在冻结孔中循孔中循环低温低温盐水，水，使地使地层中的水中的水结冰，将松散含水岩土冰，将松散含水岩土变成人工成人工冻土，增加其土，增加其强度和度和稳定性，在要开挖体周定性，在要开挖体周围形成封形成封闭的的连续冻土帷幕，以抵土帷幕，以抵抗土抗土压、水、水压并隔并隔绝地下水与开挖体之地下水与开挖体之间的的联系，以便在系，以便在冻结壁的保壁的保护下，下，进行掘砌作行掘砌作业。.水平冻结.38上海地上海地铁四号四号线 浦南区浦南区间联络通道塌方通道塌方.上海地铁四号线.39 水平旋水平旋喷与与搅拌拌桩 水平旋喷桩是以高压泵为动力源,通过水平钻机钻杆、喷嘴把配制好的浆液喷射到土体内,喷射流以巨大的能量将一定范围内的土体射穿,并在喷嘴作缓慢旋转和进退的同时切割土体,强制土颗粒与浆液搅拌混合。待浆液凝固后,形成水平圆柱状水泥土固结体即水平旋喷桩,当旋喷桩相互咬合后,在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体，起到加固地层和止水的作用。.水平旋喷与搅拌桩.40a、控制好提升速度。b、地层选择，砾石层成桩问题。c、注浆对周围环境调查，特别是砂层中地下水流动速度。d、垂直旋喷和水平旋喷。e、注意压喷伤人。测量定位钻机就位钻孔施工插入注浆管喷射作业拔管清洗机具移开钻机回填注浆配套设备就位水泥浆拌制水泥浆输送旋喷桩施工工艺流程图l 旋旋喷桩法施工关法施工关键技技术.a、控制好提升速度。测量定位钻机就位钻孔施工插入注浆管喷射作41 邻近地下管近地下管线与建（构）筑物的保与建（构）筑物的保护注注浆加固地加固地层；注注浆抬升；抬升；设隔离隔离桩；基基础托托换。.邻近地下管线与建（构）筑物的保护.426、浅埋暗挖法关、浅埋暗挖法关键部位的施工技部位的施工技术 竖井施工：井施工：锁口圈梁口圈梁-控制沉降、防雨水灌入。控制沉降、防雨水灌入。竖向向连接接钢筋筋-加加强四个角部的拉四个角部的拉结。土方开挖土方开挖-对角开挖。角开挖。支支护锚杆杆-控制沉降，与格控制沉降，与格栅钢筋筋焊接。接。竖井初井初衬在在“马头门”部位部位-增加增加竖向加向加强格格栅。.6、浅埋暗挖法关键部位的施工技术.43“马头门”施工施工 水平管棚（一般水平管棚（一般长8m）或水平小）或水平小导管（一般管（一般长5m）作超前支）作超前支护。采用分采用分块破除、台破除、台阶法法进洞，密排两品格洞，密排两品格栅。上。上导洞洞进洞洞 23 m封封闭掌子面，再破除掌子面，再破除“马头门”下部下部分分结构，开挖下构，开挖下导洞。洞。单侧进洞洞15 m，再开另一，再开另一侧。高大断面，特高大断面，特别是直是直墙拱拱结构，构，应先施做二先施做二衬或或临时支撑后，再破支撑后，再破“马头门”。.“马头门”施工.44断面断面过渡渡 地地铁渡渡线段、人防段等段、人防段等经常遇到不同断面的常遇到不同断面的连接。接。由大断面向小断面由大断面向小断面过渡，渡，应做好封堵端做好封堵端墙。由小断面向大断面由小断面向大断面过渡，采用暗挖隧道断面逐渡，采用暗挖隧道断面逐渐扩大法。大法。扩大角度一般大角度一般为3045，若大于，若大于45小小导管超前棚管超前棚护作用作用较差差,搭接搭接长度度应增加。增加。断面断面扩大大时格格栅间距距应调小。小。注意每品格注意每品格栅尺寸都尺寸都变化。化。.断面过渡.45横通道横通道转为正洞施工正洞施工 为节省工程量，横通道一般断面省工程量，横通道一般断面较小。当小。当转为正洞正洞时拱部必拱部必须抬高。此抬高。此时按小断面向大断面按小断面向大断面过渡施工方法渡施工方法进行，行，同同时要遵守要遵守“马头门”施工要求。施工要求。.横通道转为正洞施工.467 施工施工监测 1）监控量控量测的意的意义对地地铁工程和周工程和周边环境安全的全程境安全的全程监控；控；对工程和工程和环境安全及境安全及风险程度的程度的预测和和评估；估；为今后的地今后的地铁设计与施工提供可靠与施工提供可靠类比依据。比依据。.7 施工监测 1）监控量测的意义.472）监控量控量测的目的的目的监视围岩岩变化状化状态，了解支，了解支护衬砌受砌受力情况，确保施工安全；力情况，确保施工安全；确定二次确定二次衬砌和仰拱施作砌和仰拱施作时间；掌握掌握围岩岩变化化规律，及律，及时确确认或修改或修改支支护设计参数及施工参数及施工顺序，提供支序，提供支护衬砌最砌最终稳定信息，定信息，为以后隧道以后隧道设计和施工和施工积累累资料。料。.2）监控量测的目的.48 明挖法施工明挖法施工,应着重着重对基坑基坑变形的形的监测,具体包具体包括括桩、墙水平位移，地表沉降水平位移，地表沉降 、基坑回、基坑回弹等，以等，以及周及周边建筑物的建筑物的倾斜、沉降。斜、沉降。浅埋暗挖法施工主要浅埋暗挖法施工主要监测项目是隧道拱目是隧道拱顶下沉、下沉、周周边收收敛、钢格格栅应力及地表沉降、地面建筑物的力及地表沉降、地面建筑物的沉降沉降倾斜、地下管斜、地下管线变形等。形等。3）主要）主要监测项目目.明挖法施工,应着重对基坑变形的监测,具体包括桩、墙水49反反馈设计施工施工现场施工施工监控量控量测监测设计量量测结果的微机信息果的微机信息处理系理系统量量测结果的果的综合合处理及反分析理及反分析监测结果的果的综合合评价价量量测结果的形象化、具体化果的形象化、具体化报送送设计、监理理单位位地地层支支护结构安全构安全稳定性判断定性判断经验类比比理理论分析分析甲方、甲方、规范要求等范要求等地地层、支、支护结构构动态及及现状分析状分析说明、提交修正明、提交修正设计、施工建、施工建议是否改是否改变设计、施工方法、施工方法新新设计施工方法施工方法调整整设计参数、改参数、改变施工方法施工方法资料料调研研施工施工组织设计否否是是施工施工监测工作流程工作流程.反馈设计施工现场施工监控量测监测设计量测结果的微机信息处理系50 地地铁工程工程风险预防措施防措施.地铁工程风险预防措施.51 每起每起风险出出现，有客，有客观和主和主观原因。客原因。客观有有环境条件、地境条件、地质条件等方面，主条件等方面，主观上有上有设计、施工、施工、监测、监理、管理等方面。理、管理等方面。环境是客境是客观存在的，只要我存在的，只要我们揭示它，就有揭示它，就有办法控制它、法控制它、预防它。主防它。主观原因起着关原因起着关键和控和控制作用。制作用。.每起风险出现，有客观和主观原因。客观有环境条件、地质521、进一步做好地一步做好地质勘探工作勘探工作 地地铁初勘初勘间距距50米一个米一个钻孔孔 地地铁详勘勘间距距25米一个米一个钻孔孔 这些些钻孔孔毕竟都是小孔，不可能把地竟都是小孔，不可能把地层揭揭示的很示的很详细，施工，施工进场后，后，应根据根据结构部构部位、周位、周围环境做境做补充的地充的地质调查。.1、进一步做好地质勘探工作.532、做好周围环境的调查与评估。主要调查内容为房屋、管线、桥梁、地下空洞。对调查的房屋、桥梁等进行现状评估，评估的关键是了解房屋、桥梁还允许的变形量。根据工程的施工方法，判定可能出现的险情，作出相应的施工措施和应急预案。.2、做好周围环境的调查与评估。.543、针对不同的地铁结构和所处地层，采取相应的辅助技术措施：改良地层注浆、旋喷、搅拌、冷冻等。超前支护小导管、大管棚、水平旋喷搅拌。.3、针对不同的地铁结构和所处地层，采取相应的辅助技术措施：.554、严格按工法、工艺施工。明挖法及时支护 分层分步开挖 控制地面超载暗挖法按18字方针（管超前，严注浆，短开 挖，强支护，快封闭，勤量测）超前探测，节点加强盾构法做好始发和接收井的加固 根据地层随时调整盾构施工参数 注意联络通道的施工.4、严格按工法、工艺施工。.565、重大技、重大技术，包括深基坑支，包括深基坑支护与开挖、暗挖工与开挖、暗挖工程、盾构工程、程、盾构工程、过重要建筑物等，重要建筑物等，组织专家家评审，听取，听取专家意家意见。6、认真做好施工真做好施工监测和第三方和第三方监测。7、做好工程、做好工程风险的的专项设计和施工和施工风险预案。案。.5、重大技术，包括深基坑支护与开挖、暗挖工程、盾构工程、过重57北京地北京地铁10号号线角角门东站站涌水涌水案例案例8 事故事故抢险过程程严防次生灾害防次生灾害.北京地铁10号线角门东站涌水案例8 事故抢险过程严防次生灾58结束束语 从从1863年英国年英国伦敦建成世界上第一条地敦建成世界上第一条地铁线路至今已有路至今已有150年年历史，我国从史，我国从1965年开始到年开始到1969年建成北京地年建成北京地铁一号一号线，也已走，也已走过40多年。多年。通通过地地铁建建设者的不懈努力，地者的不懈努力，地铁工程各种施工工程各种施工方法我方法我们已基本掌握，随着城市交通形已基本掌握，随着城市交通形势的日益的日益严峻，地峻，地铁工程具有广工程具有广阔的的发展前景。尽管地展前景。尽管地铁建建设存在存在较大的大的风险，但只要我，但只要我们严格管理、精格管理、精心心组织、认真按要求施工，工程真按要求施工，工程风险会大大降低，会大大降低，至少至少恶性事故是可以避免的。性事故是可以避免的。.结束语 从1863年英国伦敦建成世界上59谢谢！.谢谢！.60