地铁中洞法施工讲义

1、一、中洞法概述二、中洞法主要施工技术三、中洞法施工组织 1、中洞法的定义： 中洞法施工就是先开挖中间部分（中洞），在中洞内施做中墙（梁、柱）结构，然后再开挖两侧部分侧洞），并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到中墙（梁、柱）上； 常与CRD法结合使用。 常用于双连拱隧道、大跨度车站其他局部设计竖井开挖（先降水）横通道开挖中洞上台阶开挖 中洞上台阶及仰拱初期支护施工中洞下台阶开挖 中洞下台阶及仰拱初期支护施工基础 中隔墙混凝土施工正洞两外侧上台阶开挖正洞两外侧上台阶及仰拱初期支护施工正洞两外侧下台阶开挖正洞两外侧下台阶及仰拱初期支护施工正洞两内侧上台阶开挖正洞两内侧上台阶及仰拱初期支护施工正

2、洞两内侧下台阶开挖正洞两内侧下台阶及仰拱初期支护施工拆除中洞初期支护（分段）正洞二次衬砌施工IVXIXIXIXIIV中导洞上台阶开挖中导洞上台阶初支中导洞下台阶开挖中导洞下台阶初支中隔墙施工左断面外侧导坑上台阶开挖右断面外侧导坑上台阶开挖左断面外侧导坑上台阶初支右断面外侧导坑上台阶初支左断面外侧导坑下台阶开挖右断面外侧导坑下台阶开挖左断面外侧导坑下台阶初支右断面外侧导坑下台阶初支左断面内侧导坑上台阶开挖右断面内侧导坑上台阶开挖左断面内侧导坑上台阶初支右断面内侧导坑上台阶初支左断面内侧导坑下台阶开挖右断面内侧导坑下台阶开挖左断面内侧导坑下台阶初支右断面内侧导坑下台阶初支长管棚超前小导管中导洞格栅

3、钢架临时支撑核心土 42锁脚锚管根据监控量测结果上导开挖（进尺0.5m）上导初支下导开挖下导初支中隔墙施工超前小导管 159管棚核心土核心土临时仰拱正洞格栅钢架锁脚锚管左右断面侧导坑上导开挖（进尺0.5m）左右断面侧导坑上导初支左右断面侧导坑下导开挖（进尺0.5m）左右断面侧导坑下导初支左右断面内导坑上导开挖（进尺0.5m）左右断面内导坑上导初支左右断面内导坑下导开挖（进尺0.5m）左右断面内导坑下导初支 东延东延线中洞法工序线中洞法工序竖井初支结构图竖井初支结构图 竖井开挖支护竖井开挖支护 为避免产生较大沉降，竖井采用跳槽开挖，竖井区域分块依次开挖1、2、3、4、5、6号区域。先开挖中间1、

4、2号区域，2号区域滞后1号区域1榀钢架间距，然后开挖3、4号区域。3、4号区域滞后1、2号区域1个开挖循环即1榀钢架间距，5、6号区域滞后3、4号区域1个开挖循环即1榀钢架间距。施工步序及钢架拼装顺序见下图。513624 矿山法特点： 施工工艺简单，应用灵活，减少拆迁和交通疏解及造价合理等。 中洞法特点： 安全性好，在先完成中墙和第一期底板，后再进行开挖时可将临时支撑和拱架都支撑于坑道中墙及第一期底板上； 灵活性好，可因地制宜地选择断面形状和尺寸； 可操作性强、机械化程度低，挖土可用人工采用简便挖掘机具； 出土效率高，开挖上部断面时的大量石渣可通过上下导坑间一系列漏渣孔装车后从下导坑运出； 工

5、序间干扰较少，完成中洞后，可左右侧同时施工； 造价低、经济性强。 1、地下水的防治主要是降水（止水）和防水 2、受力转换 3、变形沉降控制 1、地下水的防治 （1）降水 干作业是地下暗挖的前提。降水可提供干作业条件；有效提高土体力学性能，增加土体自稳性；防止承压水带动土体（砂）出现涌砂。 降水可能造成地表沉降（不均匀),与其它工序（注浆等）干扰大。受地层情况变化，效果差异大。尤其在泥岩顶面和砂层中部的粘土夹层位置。 降水误区：越早越好或越晚越好；越深越好；内部降水。 1、地下水的防治主要是降水（止水）和防水 （1）降水 常见的降水方式： 井点降水-常用，造价较低 轻型井点降水-真空吸水，用于渗

6、透性较弱土层。可用于洞内辅助降水。 辐射井降水-用于地面打井条件受限时；造价高。 电渗井降水-用于渗透性较弱土层，加快疏干速度 辐射井降水包括： 沉井-积水。水平井钻孔操作。直径4-5米。 水平井-带孔钢管（常见直径50-80）。水平钻机施工。 降水设备及管路。 1、地下水的防治主要是降水（止水）和防水 （2）堵水 注浆堵水是无法降水或降水效果不佳时，常用的解决手段。 常用措施： 深孔超前注浆-常用 搅拌桩-需地面条件，受土层力学性能及深度限制 旋喷桩（地面、洞内水平-效果不稳定）。 深孔超前注浆分类从注浆方式分： 前进式-由近向远注浆。压力大，效果好，进度偏慢 后退式-有远向近注浆。压力控制

7、较易，施工速度快。 长导管式-先钻孔下钢管，然后全孔注浆，造价高。 深孔超前注浆分类从浆液品种分： 普通水泥浆-价格低，施工简单；细颗粒土效果差。 双液浆-凝结时间可调，堵水效果好。 改性浆-凝结时间更短，通过调凝防止大范围串浆（影响降水，破坏管线等建筑物） wss浆-无收缩，堵水效果好；价格特别高，强度衰减快。 超细水泥浆-常用于渗透性较差的粘土和粉质粘土。渗透性好，可有效降低注浆压力；价格偏高。 1、深孔注浆断面-开挖断面外扩2-3米，全断面。 2、分段长度-15-20米。根据设备、地层等确定。 3、注浆搭接长度-2-5米 4、注浆孔布置-掌子面注浆孔布置，角度，长度。根据注浆断面、扩散半

8、径、开孔条件等确定。 5、注浆配合比-扩散半径、凝结时间、土层渗透性（可注性） 6、注浆压力及注浆量控制。 7、止浆墙设计-200-300mm网喷混凝土。 8、注浆效果检验及补救措施。 （3）洞内明水疏排措施 （4）防水结构自防水+外包防水注意事项：1）二衬结构与初支交叉施工时的防水板保护。2）防水细部节点质量控制。3）防水分区-利用背贴式止水带。4）二衬背后注浆。 1、浅埋暗挖法 浅埋暗挖法是在新奥法理论基础上提出的新的设计理念，初期支护按承担全部基本荷载设计，二衬模筑衬砌作为安全储备，初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。应用浅埋暗挖法设计、施工时，同时采用多种辅助工法超前支护，改善加固围岩

9、，调动部分围岩的自承能力；并采用不同的开挖方式，及时支护，封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计方法，实现不塌方、少沉降、安全施工，并形成多种综合配套技术。浅埋暗挖法的支护原则是浅埋暗挖法的支护原则是：由于该法多在松软第四纪地层中修建，所以围岩自身承载能力很差，为避免对地表建筑物和地中构筑物造成破坏，地表沉降量要严格控制，为此要求一次支护刚度要大、支护要及时，从围岩和支护的刚度曲线中可以看出，交点C（稳定点）应尽量靠近A点工作，尽量避免较大的地层损失。图1-1 隧道支护特征曲线PmaxPo-PmaxpcP图1-1 特征曲线图P0-原岩应力线支

10、护曲线UaUbCA围岩特征曲线BU新奥法与浅埋暗挖法相同于差异 2、群洞效应 在PBA工法中，首先需要进行导洞的开挖，导洞数量多，间距小，且不可能全断面一次成洞，在开挖时间上就有分期开挖过程，在开挖空间上就有分块开挖过程，因此就会产生时间和空间效应，不仅影响施工期内地表的沉降和围岩应力、塑性区和洞周边位移场的分布，而且影响洞体成型后的应力分布和地表位移状况。这便是洞室群施工时所引起的群洞效应。群洞效应最直接的影响就是地表沉降量的增大和沉降规律的变化。 一般考虑范围：平面，15米并大于1.5倍洞径（净）。竖向，45。 设计要求 3、时空效应 时空效应理论是针对上海地铁方面的软土深基坑工程的设计与

11、施工理论，主要是针对在建筑群密集、场地狭窄的流变地层中软土深基坑施工所提出的一套采用分层、分块、平衡、对称、限时的施工方法来控制土体位移，从而保护周围环境及地下管线的设计、施工理论和方法。 实际上时空效应理论应用在地下暗挖工程中即为地下工程施工中提到的“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针。由以上几个沉降曲线可以看出群洞系统施工时对地表沉降的叠加效果非常明显，有研究表明群洞施工所引起的地表沉降相对于单洞施工平均提高30%以上 施工总原则是少分块、快封闭，尽量减少荷载转换次数和地层被扰动的次数。导洞掘进和主拱施工遵循“小分块、短台阶、早成环、环套环”的原则。 超前护顶、短

12、开挖、强支护、二次衬砌紧跟的支护原则，每次开挖核心土和的进尺严格遵 在确保降水效果的基础上 （1）开挖前采用超前预注浆（大管棚、小导管）对拱地层进行加固，改善开挖洞室周边土体。 （2）马头门位置加强 （3）上导坑与下导坑间台阶长度3-5米。及时成环，控制导洞沉降和变形。 （4）根据监测结果，及进调整支护参数和施工方法。 （5）注意：边导洞外放，防止结构侵限； 各导洞格栅同步要求。 （1 1）地基必须满足承载力要求，必要时注浆）地基必须满足承载力要求，必要时注浆加固；加固； （2 2）中间临时仰拱，分段拆除，分段浇筑。）中间临时仰拱，分段拆除，分段浇筑。控制在控制在6 6米左右。米左右。 （3

13、3）二衬完成后及时做好水平临时支撑。）二衬完成后及时做好水平临时支撑。 （4 4）拱部及时注浆）拱部及时注浆 （5 5）接缝处防水层保护措施。）接缝处防水层保护措施。 （6 6）注意中隔墙适当留置）注意中隔墙适当留置通道（必要时底通道（必要时底板下卧）和混凝土泵送孔板下卧）和混凝土泵送孔。地面有条件时留。地面有条件时留浇筑口。浇筑口。 1）侧洞必须在中洞二衬完成并恢复支撑后进行。 2）侧洞施工宜两侧同步 3）开挖顺序先外后内、先上后下，上下导洞掌子面间距3-5米，左右导洞掌子面间距不小于15米。 注意：节点连接质量控制 锁脚锚管质量控制 监测指导施工 （1）防水原则 遵循“以防为主、刚柔结合、

14、多道防线、综合治理”的原则。确立钢筋混凝土结构自防水体系，即以结构自防水为根本，采取措施控制结构混凝土裂缝的开展，增加混凝土的抗渗性能；以变形缝、施工缝等接缝防水为重点，辅以柔性外包防水层加强防水。 （2）防水的一般般做法 暗挖结构采用防水板进行全包防水处理。缓冲层以及底板或仰拱防水层的保护层材料采用土工布。 施工缝采用双道遇水膨胀嵌缝胶与预埋注浆管的方法进行防水处理。结构变形缝采用中埋式注浆PVC止水带、背贴式止水带进行防水处理。 （3）注意：防水细部节点质量控制；局部凿除混凝土部位防水层保护（保护板）；初支局部渗流水的引排。 中隔壁换撑 仰拱施工应根据监测情况采取换撑措施。 控制分段拆除长

15、度（一般6米左右） 拆除过程中做好防水板保护 左右侧洞对称浇筑（需与设计沟通） 特制模板台车或排架（需有通过条件） 一定距离设地表混凝土浇筑口 钢筋直螺纹连接与搭接混用便于钢筋长度控制及保护层厚度控制 二衬背后注浆 注意：拱顶混凝土饱满度及振捣。1、场地平面布置竖井场地平面布置图垂直提升系统 初支提升设备：（略） 水平运输设备：农用三轮车、铲车、自卸车 土方开挖设备：小型挖掘机、挖掘机、风镐 初支施工：电焊机、空压机、储气罐、喷浆机、（污）水泵、低压变压器、注浆机（单液、双液）、风镐、风钻、管棚钻机 防水：爬焊机、射钉枪、热风焊机 二衬：振动棒、混凝土（地）泵、卷扬机、抹灰机、电焊机 降水：钻

16、机、水泵 其它通用设备：钢筋直螺纹加工设备、氧乙炔设备、钻床、钢筋切断机、弯曲机、汽车吊、洗车设备、混凝土标养设备、串联轴流风机 水泥（超细水泥）、砂、石、速凝剂、水玻璃、钢管（水煤气、无缝）、钢筋（网）、焊条、氧气、乙炔、角钢、钢板、木板。 商品混凝土、钢模、定制钢模、定制模板台车 防水板、无纺布、背贴止水带、钢边止水带、止水胶（条）、注浆管、结晶涂料 无砂管、滤网、井盖、水管、 电缆线、油料竖井、横通道、小导洞、初支扣拱： 人工辅助小型设备开挖 人工安装拱架 喷射混凝土集中搅拌、干（湿）喷工艺 小导管及锁脚锚管（麻花钻成孔）风镐推进初支扣拱管棚 常用专用管棚钻机（旋转+水冲）或其它钻机二衬

17、混凝土： 采用地泵，模板台车，附着式振捣器。 深孔注浆： 深孔注浆专用成套设备。 防水施工： 无纺布防护层采用人工铺设，防水板无钉铺设，爬焊机配合热风枪焊接。 总工期30个月左右 先施工竖井、横通道，再施工中洞初支和二衬，最后施工侧洞初支及二衬结构。初支结构与二衬交叉施工。 主要进度指标：竖井开挖及初支：2循环/天；横通道及小导洞：单洞2-3循环/天；底板、仰拱：20-30米，6-8天/段；中隔墙，4-6天/段；侧洞拱墙，5-7天/段；。 一般按在两端设置竖井 每竖井划分为工区-与主要劳务队对应。根据竖井能力和施工劳务队实力，确定初步界限。 按作业面及工序划分工班。（动态调整） 项目管理机构设

18、置及配备（略）劳力根据施工进展动态调整，高峰人数约200人。工班划分 开挖支护班，格栅加工班，注浆工班，混凝土搅拌、通风、空压机、吊装等设备维护班，电工班，降水工班 木工班，钢筋班，混凝土班，防水班，土方开挖班，桩间喷混班 钢管柱安装工班，钻孔桩工班，管棚施工班 测量班，监测班施工用电： 每井配400KVA变压器、TN-S系统、动、照分开，洞内36V低压照明。 应急电源：300KVA左右施工用水： 每井DN50-100接口 视频监控网络：带宽2*10M施工场地：2000左右 人员安全第一、确保周边环境安全、控制施工风险的原则 地下管线、周边建（构）筑物调查，风险评估，分级、保护措施 坍塌、过大

19、沉降控制-施工及管理质量保证 监控量测及信息反馈，指导施工。分阶段设置控制值。从降水井施工开始，到完工稳定结束。 严格按设计和方案施工。 特别注意工序转换过程中的受力体系转换。 做好降水控制，防止（沉降、涌水）次生灾害。 吊装及负高空作业安全。 潮湿环境施工用电。 地下有毒有害气体，通风防尘。 领导及管理人员值班制度。 安全隐患排查、上报制度。 应急：应急预案、演练，物资准备。 视频监控系统。门禁系统。 初支质量：暗挖工程施工18字方针。降水质量；初支外放量控制；中线、断面控制。格栅节点连接；锁脚锚管；纵向连接筋；背后注浆。局部坍塌处理。 钢筋保护层厚度控制。 防水：防水板保护；防水细部构造。

20、 二衬：混凝土接缝；拱部混凝土振捣、饱满度。 竖井水平联系测量精度控制。 受力转换施工组织。 围挡、亮化、场地布置 排水系统、洗车设备、水沟、沉淀池 噪音、扬尘控制 视频监控 有毒有害气体及含氧量监测，通风 除尘 降水利用 弃土 防水、注浆材料毒性检测 地下管线保护 交通疏导重要性： 1、暗挖作业的前提。 2、降水可有效提高土体力学性能，增加其稳定性，降低开挖风险。 3、确保降水效果可预防涌水涌砂事故。 4、干作业环境，有利于防水和二衬施工质量控制。难点 1、降水自身对地层及周边环境影响，包括沉降（尤其不均匀）、土体流失。 2、水文地质 （1）隔水层与透水层之间水无法有效排除。 （2）杂填土地

21、层中的局部水囊，无法预知，但危害很大。 （3）土层渗透性差异大。 3、降水质量影响因素多。 （1）小导管、注浆、钻孔桩、旋喷加固等工序施工。 （2）施工过程中的泥浆护壁，管井、滤料、滤网质量，洗井难控制。 （3）降水时间长，全时段工作，维护工作难保证。 4、管理因素 （1）设计由施工单位负责。 （2）降水费用-分项报价包死。 （3）分包管理。 （4）日常管理 5、地面打设降水井条件措施 1、降水设计方案专家论证。 2、截、降、堵、排结合全方位解决地下水影响。 3、合理组织施工，避免其它工序干扰。 4、设置专门降水监测井，加强监测和日常维护。 5、降水质量管理专人负责。 6、合理布置排水管线，防

22、止降水管渗漏影响。 7、加强开挖过程中掌子面地质素描调查及巡视，及时发现围岩含水变化情况，超前探测。处理局部水囊。 8、成井质量控制。 9、重视监测工作。（从打降水井开始） 10、分阶段控制降水，减小沉降（差异） 建议：尝试各种方式水平井降水。区域降水、渗井重要性 1、保证施工及周边安全的必要条件。 2、检验工法、方案是否可行的主要指标。 3、控制分段施工长度等，影响进度计划。 4、沉降超标，造成的停工、专题会议，对工期和费用影响。难点（影响因素） （1）施工工序质量控制 （2）施工组织-工序衔接。群洞效应，初支进度。 （3）工序转换中的受力转换。 （4）降水矛盾-排水固结不均匀性。降水速率、

23、颗粒流失。 （5）监测数据的滞后性。 （6）施工进度矛盾。如架设临时支撑时间，拆除中隔壁分段长度等。 （7）初支结构设计（断面形式、大小等）措施 1、沉降控制值按施工阶段分配。分阶段控制，避免前期重视不足。 2、严格执行暗挖十八字方针，做好工序紧跟。停工时间掌子面封闭 3、主要工序细节质量控制，如拱部喷射混凝土密贴，锁脚锚杆打设，格栅脚部垫木板防沉降。 4、及时进行初支背后注浆。设置专门注浆工班。 5、局部坍塌处理要快速、果断、坚决，不留后患。 6、确保降水效果，防止涌水、涌砂。分阶段控制降水。截、降、堵、排结合，防止不均匀沉降。 7、做好管线渗漏处理，避免相互影响，形成恶性循环。 8、工序转换过程中的受力转换，防止颠覆性事故发生。尤其注意横通道位置。措施 9、对地层较差范围，长时间导洞底部，建议设计