关于隧道及地下工程的若干问题

1、.PAGE ：.；PAGE 76关于隧道及地下工程的假设干问题王梦恕 孔恒北京交通大学 北京市市政工程总公司主要内容第一部分： 隧道及地下工程的开展概述第二部分： 浅埋暗挖法隧道及地下工程第三部分： 盾构法隧道第四部分： 复杂山区长大隧道 第五部分： 隧道及地下工程的风险评价与控制第一部分： 隧道及地下工程的开展概述19世纪是桥的世纪,20世纪是高层建筑的世纪, 21世纪可以说是地下工程资源开发和大开展的世纪.目前我国面临着人口、环境、资源、土地、水资源及气候变暖等六大难题。地下工程是我国唾手可得的资源，并且是一项重要的绿色工程，如何优质、快速、经济的建成，是我们必需在科研、设计、施工及机械制

2、造四位一体方面需求研讨处理的问题。基于用途和特征来划分，隧道及地下工程的分类如下： 1 城市交通隧道：如地铁、轻轨、地下快速路等； 2 城市地下空间开发城市地下工程：如市政隧道、综合管廊共同沟、地下商场、地下仓库、地下过街通道等设备； 3 铁路隧道4 公路隧道5 水电隧道6 管道保送以及输水隧道：如西气东输、南水北调隧道等；7 江、海、湖等水底隧道8 各类水封液体库9 军工、人防隧道和硐室1 城市轨道交通开展现状与规划概述中国地铁60年代开场于北京地铁1号线，目前建成运营的有地铁1号线、2线13号线、八通线，合计113.4公里；正在建立的有地铁5号线、10号线、4号线、机场线、奥运支线。 20

3、21年要实现8条市区线路、，建立里程169.7公里，3条通往郊区的市郊铁道路路，建立里程109.4公里，建立总里程为279.1公里。上海地铁建立开展迅猛，1990年上海开场建立地铁1号线，1996年上海开场建立地铁2号线，后开场建立3号线、4号线、M8线、6号线，就目前运营里程超越北京。紧随其后的是广州，1996年广州开场建立地铁1号线，后建立2号线、3号线、5号线。2001年深圳开场建立地铁1号线,目前曾经运营，现正在建立其他线路；2001年南京建立地铁1号线，目前曾经运营，如今建立其他线路；2002年天津地铁1号线开工建立；在开工和即将开工开场建立：杭州、沈阳、哈尔滨、成都等，苏州、武汉、

4、西安等地铁进入设计阶段。1中国地铁建立规划：1北京地铁2021规划以及2050规划图；2上海地铁规划图；3广州地铁规划图；4南京地铁规划图；5深圳地铁规划图；6天津地铁规划图；7沈阳地铁规划图；8哈尔滨地铁规划图。沈阳地铁规划2 中国铁路建立规划1中长期铁路网规划图；2“五纵和“七横表。3公路隧道开展现状中国地域辽阔，南北长约4000km，东西长约4500km，海拔地势高差达5000m左右，地表起伏很大，峡谷、丘陵、高山遍及在23国土上，平面投影面积960万平方公里，立面子积超越2000万平方公里，居住着56个民族，近13亿人口，所以铁路、公路不断、今后永远是我国人民出行的主要交通方式。随着生

5、活节拍的加快和科学技术的提高，要求平安、温馨、快速、方便经济的运输方式已提到日程上来。铁路，尤其是公路更加满足不了乘客的需求，过去多用盘山绕行、挖深路堑建筑公路，不仅添加了里程，降低了行车速度，增多耗油量、破坏了环境，而且行车很不平安，给汽车本身也带来了机械损耗，赶上冬季，线路多在冰冻线以上，山高、路滑、坡陡而翻车、封路的事件屡屡发生。深挖路堑构成高边坡，不仅损失了许多土地，也破坏了自然景观，经常带来大的滑坡、坍方等病害。所以从实施可继续开展战略出发，长大公路隧道像雨后春笋一样迅猛开展起来，到2000年底我国公路隧道已有1684座，总长有628km。其中有首座半横向通风自动化最高的深圳梧桐山隧

6、道、板樟山隧道等一批城市公路隧道；有广州白云山双向三车道大跨度扁平率为0.6左右的隧道；有福州多连体四连拱象山隧道宽35.4m 高8.9m；有近间隔 四连拱宽45.6m的科苑立交隧道；有运用最多、大跨3235m双连拱，具有代表性的京珠高速公路五龙岭隧道；有初次采用竖井和纵向射流运营通风技术的中梁山隧道；有逆光照明不在洞口设光过渡段的猫狸岭隧道；有处于3800m高海拔、高寒平均7 最高达35地域施工的青海大板山隧道；有处于高地应力区的川藏公路二郎山隧道；有穿越高浓度、高压力煤层的华蓥山隧道长4705m，以及目前正在施工的双向分别式四车道国内最长18.4km终南山隧道和长度大于6km以上即将开工的

7、鹧鸪山隧道、泥巴山隧道、雪峰山隧道等，总之随着技术的不断开展和运营的需求，公路隧道趋势是隧道越修越长，隧道越修越宽、技术越来越难、越复杂。4中国的江海底隧道 南水北调工程中线建造了穿越黄河河底的引水隧道(TBM) 重庆主城越江排水隧道6.7m泥水式硬岩盾构 城陵矶西气东输越江隧道(3.185m泥水盾构) 三江口西气东输越江隧道(4.3m泥水盾构) 上海上中路越江隧道(14.87m泥水盾构) 武汉长江公路隧道长江第一隧道 (11.4m泥水盾构) 上海崇明越江隧道(15.1m泥水盾构) 南京长江越江隧道(15.1m泥水盾构) 杭州钱塘江越江隧道(11.4m泥水盾构) 上海复兴东路双管双层越江隧道

8、宁波甬江沉埋管水底隧道。上中路公路隧道港珠澳海底隧道第一部分：终了语 基于上述，可以很明确的了解，在中国将有大量隧道及地下工程等待建立。21世纪是地下工程的世纪决不是夸口之词。但鉴于地下工程本身的复杂性，因此对我们隧道及地下工程的技术任务者来说既是机遇也是极大的挑战。第二部分 浅埋暗挖法隧道及地下工程主要内容一 、概述二、浅埋暗挖的设计与施工技术三、浅埋暗挖的监控量测技术四、浅埋暗挖任务面的稳定性分析五、浅埋暗挖隧道支护构造体系六、隧道及地下构造的防水体系七、几个问题的讨论一 概述1 隧道及地下工程或地下空间的几个概念1隧道及地下工程或地下空间的定义 * 介质力学的角度处于千变万化的地质体之中

9、，其构造本身与地层围岩严密接触和相互传送作用的工程建筑物。 * 典型实例交通隧道、地下铁道、水电输水隧洞、城市共同沟、地下商场与车库、军用洞室、大型建筑物的地下室深基坑等等。2)隧道及地下工程施工的复杂力学过程 * 开挖* 地质体原始地应力体系被突破* 构成二次地应力发生变形* 初期支护* 抑制地层的变形* 变形收敛* 后期支护 * 构成三次地应力并到达力学平衡3) 隧道及地下工程构造物的技术特性 概括地说，有以下几点是需求特别关注的。 * 隐蔽性：地下构造与其他构造最大的不同就是它的隐蔽性；隐蔽性同时伴随宏大的风险性；* 力学形状的不确定性：它的力学形状遭到施工方法的极大影响，也是其他工程构

10、造物所不可比较的；* 地下环境影响的严重性：其他构造物主要受自然条件的影响，而地下构造除自然条件外，还遭到地下环境，主要指围岩和地下水条件的影响；* 可维修性差，这是不言而喻的；* 施工条件和环境条件的约束。4与地面工程的根本区别* 作用体系A 地面工程： 普通只与地基相互作用，是空间自在形状的作用体系。B 地下工程： 与周围地层亲密相关，是二者共同作用体系。* 外荷A 地面工程： 知的，明确的。B 地下工程： 由于地质体和围岩的千变万化性，迄今仍是有待处理的不确定性问题。2 浅埋暗挖法STCM的概念与特点1浅埋暗挖法的根本概念 浅埋暗挖法国外多称软土隧道新奥法或浅埋隧道新奥法是基于岩石隧道新

11、奥法NATM的根本原理，针对城市地下工程的特点，于80年代在北京地铁第四纪软土中开创出的新方法 。(1) 浅埋暗挖法称号确实定在小导管超前支护技术、格栅拱架制造技术、正台阶环形开挖留中心土方法、监控量测技术等根底上，在脆弱地层必需快速施工的理念，突出时空效应对防塌的重要作用。并在军都山黄土隧道、北京地铁复兴门折返线、复八线、西单车站采用浅埋暗挖技术获得了宏大的胜利。1987年8月，北京市科委与铁道部科技司共同组织鉴定会，对浅埋暗挖技术进展评价，会上确定取名为：浅埋暗挖法，适用范围：各种脆弱地层的地下工程设计与施工。浅埋暗挖法又经过十几年的广泛运用，构成了一套完好的配套技术，被评为国家级工法，并

12、正式提出“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封锁、勤量测十八字方针。 军都山隧道1988第一次用小导管、网构钢架北京地铁复兴门折返线1987国家科技提高二等奖(2) 浅埋暗挖法施工原理浅埋暗挖法沿用了新奥法的根本原理：采用复合衬砌，初期支护承当全部根本荷载，二衬作为平安贮藏，初支、二衬共同承当特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩自承才干；采用不同开挖方法及时支护封锁成环，使其与围岩共同作用构成结合支护体系；采用信息化设计与施工。浅埋暗挖法大多用于第四纪脆弱地层的地下工程，围岩自承才干很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。特征曲线中C点尽量接近A点，即尽量增

13、大支护的承载，减少围岩的自承载。要做到这点，必需遵守十八字方针，初支必需从上向下施工，初支根本稳定后才干做二衬，且必需从下到上施工。 2浅埋暗挖法的量值概念深埋、浅埋、超浅埋1按荷载等效高度值 先计算深、浅埋隧道分界深度HP按TBJ10892和TBJ10032001，然后与隧道埋深H比较， H 0.40.6为浅埋； P/ (rH)0.61.0为超浅埋； 当围岩变形和地表下沉值相等时，即覆盖层整体下沉时为超浅埋； 覆土厚度H与隧道跨度D之比判别建议设计阶段：H/D小于等于0.4时为超浅埋。3浅埋暗挖法的特点 与明挖法、盾构法相比较，浅埋暗挖法的特点如下：1适用于各种地质条件和地下水条件；2具有适

14、宜各种断面方式单线、双线、多线、车站等和变化断面过渡段、多层断面等的高度灵敏性；3经过分部开挖和辅助施工方法，可以有效控制地表下沉和坍塌；4与盾构法比较，在较短的开挖地段运用，也很经济；5与明挖法比较，可以极大地减轻对地面交通和商业活动的影响，防止大量的拆迁；6从综合效益观念出发，是比较经济的一种方法。3 几种工法的比较总之，囿于经济性、地层的复杂多变以及特殊的环境条件，在未来一个相当长时期内，对地层有较强顺应性和高度灵敏性的浅埋暗挖法仍会在城市地铁隧道中得到不断完善运用。 二、浅埋暗挖的设计与施工技术 相对而言，运用浅埋暗挖法具代表性，且占较大比重的国家有中国、英国、法国、德国、韩国、巴西等

15、。日本、美国自进入90年代后，除在少数地层条件下运用浅埋暗挖法外，大部分都采用盾构法。但在90年代以前，日本那么大量运用浅埋暗挖法。 1 浅埋暗挖法的本质内涵18字方针1管超前：指采用超前导管注浆防护，实践上就是采用超前预加固支护的各种手段，提高任务面的稳定性，防止围岩松弛和坍塌；2严注浆：在超前预支护后，立刻进展压注水泥砂浆或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围构成一个具有一定强度的构造体，以加强围岩的自稳才干；3短开挖：即限制1次进尺的长度，减少对围岩的松弛；4强支护：在浅埋的松软地层中施工，初期支护必需非常结实，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形；5快封锁：在台阶法施工中，如上台阶过

16、长时，变形添加较快，为及时控制围岩松弛，必需采用暂时仰拱封锁，开挖1环，封锁1环，提高初期支护的承载才干；6勤量测：对隧道施工过程进展经常性的量测，掌握施工动态，及时反响，是浅埋暗挖法施工成败的关键。2、浅埋暗挖法设计与施工的选择浅埋暗挖法具有很多优点，但其缺陷是：施工速度慢，施工工艺受施工队伍的技术程度限制等。 (1) 浅埋暗挖法运用范围拓宽的要求目前浅埋暗挖法曾经推行到广州、深圳、北京、杭州等地特殊的流沙、淤泥、含水砂层、流塑、半流塑地层；埋深减少到0.8m；暗挖施工的车站跨度达26m；穿越密集民房。随着建立工程的增多，还需进一步研讨新的辅助工法和施工工艺，以顺应各种地层条件、埋深、跨度等

17、方面的要求。(2) 以信息化设计法补充和丰富传统的阅历类比设计法根据地表建筑物条件，选择合理的沉降值和构造刚度，并经过监控量测资料，及时调整、优化支护参数。对于地面无建筑物、地下无管线、对地面沉降要求不高时，可采用刚度较小的支护构造，以发扬围岩的自承才干；对于地面沉降要求比较严厉的区段，应采用刚度较大、先柔后刚的网构钢拱架支护构造，以防止围岩过渡变形。(3) 选择适宜的辅助施工措施常用的有：环形开挖留中心土；喷混凝土封锁开挖任务面；超前锚杆或超前小导管支护；超前小导管周边注浆支护；设置上半断面暂时仰拱；深孔注浆加固地层；长管棚超前支护；特殊地层冻结法；程度旋喷超前支护；地面锚杆或高压旋喷加固地

18、层；降低洞内、洞外地下水位；洞内超前降排水。(4) 选择合理的支护参数和施工方法 (a) 支护要及时，不仅能减小支护构造的荷载，还能防止地层的过分变形。(b) 对浅埋脆弱地层，锚杆作用降低，尤其顶部两侧30度范围内锚杆是承压的，可取消该区的锚杆。超前小导管是有效的，但至少要确保1m左右导管插入破裂面以外。(c) 作为初支的喷混凝土厚度要合理，太厚不利于混凝土资料力学性能的发扬，当厚度dD/40D为洞径，喷混凝土支护接近无弯矩形状，支护构造性能较好。因此，用增喷混凝土厚度的方法来加强支护效果较差，应在采用合理的放射方法、资料、配合比、外加剂上想方法，比如用湿喷、潮喷法，加聚丙烯纤维等。(d) 采

19、用正确的施工方法，从工程造价和施工速度思索：施工方法的选择顺序应为：正台阶台阶设暂时仰拱CD工法CRD工法眼镜工法，从施工平安思索，顺序正好反过来。(5) 富水地层的构造防水 目前的设计思绪是：第一道防水线是初支和二衬之间铺设全包防水板；第二道防水线是二衬防水混凝土。实际证明：在无水或少水地层是有效的，在富水地层失败。缘由：(a) 初支外表混凝土不平整，锚杆头也难于处置，难以保证防水板的完好性，特别是钢筋混凝土更易呵斥防水板破坏，这样封锁防水层构造的设计思想得不到落实。 (b) 防水板与初支之间容易构成水囊，一旦防水板破裂，水就会在薄弱环节寻觅出路，呵斥施工缝漏水。(c) 采用全包防水板，水压

20、直接作用在二衬上，容易呵斥衬砌开裂而漏水。 改良措施：(a) 加强初期支护的防水才干，提倡放射防水混凝土，也可在初支与围岩之间进展填充注浆，把地下水拒之初支之外。 (b) 在初支外表布设一定数量的引水盲管，将少量初支渗漏水引排出去，防水板铺设到墙脚配合二衬防水混凝土防水，仰拱不铺设防水层，对进入初支构造和二衬之间的渗漏水应遵照以排为主的原那么处置。 3 浅埋暗挖法的施工原那么与根本施工方法1浅埋暗挖法施工原那么(1) 根据地层情况、地面建筑物特点等四个环境以及机械配备情况，选择对地层扰动小、经济、快速的开挖方法。假设断面大或地层较差：可采用经济合理的辅助工法和相应的分部正台阶开挖法；假设断面小

21、或地层较好：可用全断面开挖法。(2) 应注重辅助工法的选择，当地层较差、开挖面不能自稳时，采取辅助施工措施后，仍应优先采用大断面开挖法。(3) 应选择能顺应不同地层和不同断面的开挖、通风、喷锚、装运、防水、二衬作业的配套机具，为快速施工发明条件，设备投入量普通不少于工程造价的10%。(4) 施工过程的监控量测与反响非常重要，必需作为重要的工序。 (5) 工序安排要突出及时性，地层差时，应严厉执行十八字方针。(6) 提高职工素质，组织综合工班进展作业，以提高质量和速度。(7) 应加强通风，洞内外都要处置好施工、人员、环境三者的关系。(8) 应采用网络技术进展工序时间调整，进展进度、平安、机械、监

22、测、质量、资料、环境管理。2根本施工方法与比较 从根本施工方法看，为有效地控制围岩松弛及由此引起的地表下沉，采用的根本施工方法有：1地铁区间或小跨度隧道的根本施工方法 a 全断面法 b 正台阶法 c 上半断面暂时封锁正台阶法 d 正台阶环形开挖留中心土法 e 导坑法，包括单导坑法和双导坑法，其中双导坑法也称为眼镜法； f 中隔壁法CD法，CRD法。(2地铁车站、地下商场、停车场等大跨度联拱构造的根本施工方法的施工次序为： a 柱洞法等图； b 多导坑法(侧洞法)图； c 中洞法图。 其中柱洞法、侧洞法运用较多，大断面施工应遵守变大洞为小洞的施工原那么。 开挖方法应按以下次序优选：正台阶开挖、C

23、D法开挖、CRD法开挖、双侧壁导洞开挖眼镜工法进展，这样可节约投资。施工方法比较汇总表新奥法的普通设计流程信息化设计 流程图浅埋暗挖法地下工程的普通施工程序图4 各种施工方法的开挖作业及问题1 全断面开挖作业普通岩石隧道(1) 施工顺序全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序：运用挪动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进展装药连线，然后将钻孔台车退后50m以外的平安地点，再起爆，一次爆破成型，出碴后钻孔台车再推移到开挖面就位，开场下一个钻爆作业循环，同时，施作初期支护，铺防水隔离层或不铺，进展二次模筑衬砌。该流程突出两点：添加机械手进展复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混

24、凝土必需提早施作，且不滞后200m，地层较差时铺底应紧跟，这是确保施工平安和质量的重要做法。2适用范围全断面法主要适用于III级围岩，当断面在50以下，隧道又处于IV级围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在采取部分注浆等辅助施工措施加固地层后，也可采用全断面法施工。3优缺陷 全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，便于施工组织和管理。但由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环任务量较大。每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进展精心的钻爆设计，并严厉控制爆破作业。2台阶法开挖台阶法施工就是将构造断面分成两个或几个部分，即分成上下两个断面或几个任务面

25、，分步开挖，根据地层条件和机械配备情况，台阶法又可分为正台阶法、中隔墙台阶法等。该法在浅埋暗挖法中运用最广，可根据工程实践、地层条件和机械条件，选择适宜的台阶方式。1正台阶法开挖正台阶法开挖优点很多，能较早地使支护闭合，有利于控制其构造变形及由此引起的地面沉降，上台阶长度L普通控制在11.5倍洞径D，根据地层情况，可选择两步或多步开挖。a 上下两部分步开挖法 采用此法，假设地层较好IIIIV级，可将断面分成上下两个台阶开挖，上台阶长度普通控制在11.5倍洞径D以内，但必需在地层失去自稳才干之前尽快开挖下台阶，支护构成封锁构造；假设地层较差，为了稳定任务面，也可辅以小导管超前支护等措施。 上下两

26、部分步开挖法表示图b 多部分步开挖留中心土该法适用于较差的地层，围岩级别为V、VI级 ，上台阶取1倍洞径左右环形开挖，留中心土，用系统小导管超前支护、预注浆稳定任务面；用网钩钢拱架做初期支护；拱脚、墙脚设置锁脚锚杆。从断面开挖到初期支护、仰拱封锁不能超越10d，以确保地面沉陷控制在50mm以内。多部分步开挖留中心土法表示图(2)有关台阶长度问题台阶长度之所以定为1倍洞径D，主要由于：地面沉降不允许超越30mm，承载拱的跨度约为1倍洞径。 在1倍洞径区段周围地层产生横向和纵向两个承载拱的作用，这对开挖是有利的，台阶长度超越1倍洞径将失去纵向承载拱受力构造，仅有横向平面承载拱受力构造。上台阶假设选

27、用大于1.5倍洞径的长台阶，在开挖时纵向变位大，上台阶断面外形不利于受力，而且容易引起周围地层松动，塑性区增大，呵斥拱脚附近受力大而使其失去稳定性。上台阶假设过短，小于1倍洞径，因洞内纵向破裂面超越任务面，易呵斥洞顶土体下滑，引起任务面不稳定，所以脆弱地层不能采用短台阶法施工，但是假设用硬岩爆破法施工时，为了便于风钻打眼，可设置超短台阶。 台阶长度过短易引起任务面失稳表示图从平安角度思索，台阶长度定为1倍洞径是合理的，施工机械的配置也应遵守这个原那么。因此，在采用正台阶法施工时，应树立一个概念，不要分长台阶、短台阶、微台阶，这是长期施工阅历教训的总结，有关施工规范中也取消了这种说法，也不再提半

28、断面法开挖。需求阐明的是，在II类砂卵石地层中进展大断面正台阶开挖，必需同时实施深孔注浆和小导管超前支护、预注浆辅助工法。3)正台阶法开挖优缺陷 a 灵敏多变，适用性强。凡是脆弱围岩、第四纪堆积地层，必需采用正台阶法，尤其是各种不同方法中的根本方法。而且，当遇到地层变化变好或变坏，都能及时更改、变换成其他方法，所以被称为浅埋暗挖施工方法之母。b 具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部作业那么较为平安。当地层无水、洞跨小于10m时，均可采用该方法。c 台阶法开挖的缺陷是上下部作业相互关扰，应留意下部作业时对上部稳定性的影响，还应留意台阶开挖会添加围

29、岩被扰动的次数等。 3) 单侧壁导坑超前导坑法开挖主要适用于地层较差、断面较大，采用台阶法开挖有困难的地层。采用该法可变大跨断面为小跨断面。大跨断面多不小于10m，可采用单侧壁导坑法，将导坑跨度定为34m，这样就可将大跨度变为34m跨和610m跨，这种施工方法简单可靠。采用该法开挖时，单侧壁导坑超前的间隔 普通在2倍洞径以上，为了稳定任务面，经常和超前小导管注浆等辅助施工措施配适宜用，普通采用人工开挖，人工和机械混合出碴。单侧壁导坑超前导坑法开挖法表示图4) 中隔墙法CD工法和交叉中隔墙CRD工法开挖(1) 根本概念CD法Center Diaphragm主要适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉

30、降要求严厉的地下工程施工。当CD法仍不能满足要求时，可在CD工法的根底上加设暂时仰拱，即 CRD法Cross Diaphragm。CD法初次在德国慕尼黑地铁工程的实际中获得了胜利，CRD法是日本汲取欧洲CD法的阅历，将原CD工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封锁成环、改良开展的一种工法。其最大特点是将大断面施工化成小段面施工，各个部分封锁成环的时间短，控制早期沉降好，每个步序受力体系完好。(2) 方法的比较 大量的施工实例资料的统计结果阐明，CRD法优于CD法CRD法比CD法减少地面沉降近50%，而CD法又优于眼镜法。但是CRD工法施工工序复杂，隔墙撤除困难，本钱较高，进度较慢，普通在第

31、四纪地层中建筑大段面地下构造物如停车场，且地面沉降要求严厉时才运用。每步的台阶长度都应控制，普通为57m。 在市区脆弱、松散的地层中，仅从控制地层位移的角度思索，前述隧道浅埋暗挖施工方法择优的顺序为CRD工法眼睛工法CD工法上半断面暂时闭合法正台阶法。而从进度和经济角度思索，由于各工法的工序和暂时支护不同，其顺序恰恰相反。5) 双侧壁导坑法开挖(1) 根本概念 双侧壁导坑法也称眼睛工法，也是变大跨度为小跨度的施工方法，其本质是将大跨度20m分成三个小跨度进展作业，主要适用于地层较差、断面很大、单侧壁导坑超前台阶法无法满足要求的三线或多线大断面铁路隧道及地铁工程。该法工序较复杂，导坑的支护撤除困

32、难，有能够由于丈量误差而引起钢架衔接困难，从而加大了下沉值，而且本钱较高，进度较慢。20世纪70年代至80年代初国内外多用此法，目前运用较少。双侧壁导坑法开挖法表示图6) 特大断面施工施工方法在修筑地下发电厂、地下仓库、地下商业街及地铁车站时，经常出现地下大空间的施工问题。这些建筑物假设在埋深较浅、脆弱不稳定的级围岩中，普通用浅埋暗挖法施工。当地质条件差、断面特大时，普通设计成多跨构造，跨与跨之间有梁、柱衔接。比如常见的三跨两柱的大型地铁站、地下商业街、地下停车场等，普通采用中洞法、侧洞法、柱洞法及洞桩墙法地下盖挖法等方法施工，其中心思想是变大断面为中小断面，提高施工平安度。(1) 中洞法施工

33、中洞法施工就是先开挖中间部分中洞，中洞内施作梁、柱构造上。由于中洞的跨度较大，施工中普通采用CD法、CRD法或眼睛法等进展施作。中洞法施工工序复杂，但两侧洞对称施工，比较容易处理侧压力从中洞初期支护转移到梁柱上时产生的不平衡侧压力问题，施工引起的地面沉降较易控制。该工法多在无水、地层相对较好的时运用。该工法空间大，施工方便，混凝土质量也能得到保证。当施工队伍程度较高时，多采用该工法施工。采用该工法施工，地面沉降均匀，两侧洞的沉降曲线不会在中洞施工的沉降曲线最大点叠加，应为优选方案。中洞法施工表示图(2) 柱洞法施工施工中，先在立柱位置施作一个小导洞，可用台阶法开挖。当小导洞做好后，在洞内再做底

34、梁、立柱和顶梁，构成一个细而高的纵向构造。该工法的关键是如何确保两侧开挖后初期支护同步作用在顶纵梁上，而且柱子左右程度力要同时加上且坚持相等，这是很困难的力的平衡和力的转换交错在一同的问题。在第步增设强有力的暂时程度支撑是处理问题的一个方法，但工程量大，不易控制。另一个方法是在第步的空间用片石间层用素混凝土或三合土回填密实，使立柱在接受不平衡程度力时，依托回填物给予支持，这样左边和右边施工就可以不同步地将程度荷载转移到立柱纵梁上。这样做虽能确保立柱的质量，但造价较高。 柱洞法施工表示图(4) 桩柱法桩柱法就是先开挖，在洞内制造挖孔桩。梁柱完成后，再施作顶部构造，然后在其维护下施工，实践上就是将

35、盖挖法施工的挖孔桩梁柱等转入地下进展，因此也称做地下式盖挖法。该工法施工工序较多，且由于地下任务环境很差，施工质量较难保证。扣拱时由于跨度较大，平安性稍差。该工法是为民工队预备的低程度施工法，洞内挖孔环境破坏很大，是一种不宜过多提倡的方法。 桩柱法施工表示图(3) 侧洞法施工 侧洞法施工就是先开挖两侧部分侧洞，在侧洞内做梁、柱构造，然后在开挖中间部分中洞，并逐渐将中洞顶部荷载经过侧洞初期支护转移到梁、柱上。这种施工方法，在处置中洞顶部荷载转移时，相对于中洞法要困难一些。 两侧洞施工时，中洞上方土体经受多次扰动，构成危及中洞的上小下大的梯形、三角形。改土体直接压在中洞上，中洞施工假设不够谨慎就能

36、够发生坍塌。采用该工法施工引起的地面沉降较大，而中洞法那么不会出现这种情况。土体扰动表示图5 几种大断面施工方法的开展单拱大跨的流畅弧线形 中洞法洞柱法侧洞法6 工程案例案例1 北京地铁五号线崇文门站施工技术1工程概略地铁五号线崇文门站位于崇文门路口下,采用“浅埋暗挖法施工。车站与既有地铁二号线崇文门站东端喇叭口式过渡段区间立交，并从其下方穿过。五号线崇文门车站构造为双柱三跨岛式暗挖车站，车站两端为双层构造地下一层为站厅层，地下二层为站台层，中间为单层构造系站台层，车站总长度208.9m，总宽度24.2m，站台宽度14m。车站顶板覆土：双层构造为89.3m，单层构造为13.5m。车站施工的难点

37、主要集中在新建车站近间隔 净距1.98m暗挖施工下穿既有地铁环线构造。 车站平面布置图在建车站与既有地铁隧道的位置关系图2过既有线施工方案采用600咬合管幕，钢管管径600mm，壁厚16mm，长度为36m。管幕布置在既有环线区间隧道和车站拱顶之间，间隔 车站初支30cm，沿车站隧道单层断面拱部布设一环，钢管之间采用工字钢相互咬合，环向间距中中为725mm。在大管棚的施工过程中，思索到开挖时管棚在一定的阶段是作为荷载存在的，同时管棚具有足够的刚度，所以在初支施工过程中暂时不进展管棚钢管的填充任务，在钢管支座施工完成后，钢管内再填充无收缩水泥砂浆，用来提高钢管刚度和防止管棚钢管腐蚀后呵斥地层空洞影

38、响地铁构造平安。 超前600管幕采用程度液压钻孔顶管机施工，施工时程度螺旋钻超前成孔，600钢管同步顶进成孔孔径小于钢管外径20mm，超前成孔钻头580和钢管之间间隔 坚持在+5cm、-10cm之间，600钢管前端收缩至580。该施工工艺可以有效的控制地层沉降，其主施工设备为液压系统，施工中振动和噪音较小。案例2北京地铁十号线呼家楼车站施工技术1工程概略呼家楼车站是北京地铁十号线的中间站，车站位于东三环与朝阳北路的交叉路口, 呈南北走向，为分别岛式暗挖车站。东三环现状路宽80m，双向8车道，两侧为辅道；朝阳北路为新建城市道路，路宽60m，双向8车道。呼家楼站与规划的东西走向的M6线在本站构成“

39、十字换乘关系。车站受交叉路口朝阳路立交桥的影响，左右线构造分别位于桥梁两侧的辅路下，左右线两构造之间设联络通道、迂回风道，采用洞桩法施工。车站平面及地质剖面如以下图。案例【3】侧洞法施工张自忠路车站北京地铁五号线张自忠路站位于平安大街与东四北大街十字路口偏东一侧，为地下岛式站台车站，车站总长179.8m，其中横跨平安大街部分长68.6m，宽23.86m，为暗挖单层三跨拱形构造，侧洞法施工；两端为三层三跨框架构造，南端长55.8m，北端长55.4m，宽均为26.2m，明挖法施工。明挖法施工段地下一层为站厅层，地下二层为设备层，地下三层为站台层。车站范围为第四系覆盖层，冲洪积成因的松散堆积物。其中

40、暗挖段拱部为粉细砂层，开挖时自稳才干差，尤其遇到上层滞水容易产生流沙，开挖时保证拱部和掌子面的稳定，防止产生坍方是关键，施工难度较大；中部为卵石层；隧道仰拱坐落在粘土层。 施工步序第一步： 施作超前支护, 注浆加固地层,前后开挖两侧号洞室，环形开挖预留中心土施作初期支护,1号洞室两侧拱脚打设锁脚锚管，左右侧洞同号洞室纵向间距30m ；第二步：继续前后开挖两侧2号洞室，施作初期支护，2号洞室两侧拱脚打设锁脚锚管，1、2号洞室纵向间距5m左右；第三步：施作超前支护，前后开挖两侧3号洞室，施作初期支护，2号与3号洞室纵向间距15m;第四步：继续前后开挖两侧4号洞室，施作初期支护,左侧3号与4号洞室纵

41、向间距5m，右侧3号与4号导洞纵向间距15m ；第五步：继续前后开挖两侧5号洞室，施作初期支护，5号洞室两侧拱脚打设锁脚锚管，4号与5号洞室纵向间距15m ；第六步：继续前后开挖两侧6号洞室，施作初期支护，5号与6号洞室纵向间距15m ；第七步：在暂时仰拱上凿洞，施作底梁、中柱与顶梁含防水，并预留施工缝；对梁进展暂时支撑固定；第八步：根据监测情况纵向分段撤除中隔墙，暂时支撑，逐渐完成侧洞底板防水与二次衬砌，两侧导洞内作业纵向错开间距30m;第九步：根据监测情况纵向分段撤除中隔壁，暂时仰拱及暂时支撑，逐渐完成侧洞防水与二次衬砌，两侧导洞内作业纵向错开间距30m第十步：中洞上台阶开挖，纵向紧跟施作

42、拱顶初期支护，中隔壁穿孔及时架设顶梁程度钢支撑；第十一步：中洞纵向紧随中台阶开挖，视监测情况拉结中隔壁，凿除顶部中隔壁并施作顶板防水与二次衬砌；第十二步：短台阶紧随开挖下台阶土体，穿洞架设暂时钢支撑，开挖至基底，封锁初期支护；同时顶板到达强度后可撤除顶部暂时支撑第十三步：紧跟前步初期支护，分段撤除暂时中隔壁和施作底板防水与二次衬砌构造；撤除暂时钢支撑，完成暗挖段主体构造及站台板(主体构造全部构成之后).三、浅埋暗挖的监控量测技术一 国标中的规定略。二监控量测的重要意义与目的 1意义 对地铁工程和周边环境平安的全程监控； 对工程和环境平安及风险程度的预测和评价； 为今后的地铁设计与施工提供可靠类

43、比根据。2监控量测的目的监视围岩变化形状，了解支护衬砌受力情况，确保施工平安；确定二次衬砌和仰拱施作时间； 掌握围岩变化规律，确认或修正支护设计参数及施工顺序，提供支护衬砌最终稳定信息，为以后隧道设计和施工积累资料。三现场量测工程：A类必测工程程度收敛在拱脚附近和墙基面以上二米处；2拱顶下沉或拱顶单点位移位移计锚固点的深度单线隧道不小于3米，双线隧道不小于4米；浅埋隧道地表下沉； 描画开挖后隧道地质情况，核对围岩分类，并察看支护衬砌受力形状。B类选测工程围岩内部位移；支护衬砌的应力和应变；支护衬砌的接触压力；锚杆轴力。四控制基准1浅埋暗挖法控制基准2盾构法控制基准3地铁明盖挖法施工监控量测值控

44、制规范4管线沉降控制规范5建构筑物沉降控制规范按不同构造情况确定： 沉降极限值 530mm 沉降速度极限值 23mm/d 差别沉降极限值 0.00150.0056关于沉降控制规范的讨论1现行30mm控制规范问题:在某些地质 环境恶劣的隧道中用一致的30mm作为施工控制规范有一定难度。为结合实践情况和便于管理，目前正在思索经过数理统计方法适当放宽控制值2多值控制问题：目前用单一沉降值进展控制的习惯方法有很大弊病，应该用沉降值-速度值或沉降值-速度值-差别值的多值控制法五当前监测中的假设干详细问题1地表沉降测点问题2 管线沉降测试问题地表沉降曲线与管线沉降曲线3拱顶土体沉降与拱顶构造沉降问题4 基

45、坑横撑轴力测试问题5 钢管柱受力测试问题钢弦式外表应变计六监控量测仪器与元件 1监控量测技术中的假设干根本概念和名词 -非电量的电测法 -一次、二次仪表 -传感器 -测试元件 -遥测 -率定 -误差 -精度 -灵敏度 -稳定性 -反复性 -非线性偏向测试元件的根本原理 -机械式原理 -液压式原理 -光弹式原理 -光纤传感原理 -电阻式原理 -振弦式原理 -电感式原理 -物探式原理电阻式元件原理惠斯顿电桥电阻式应变计外表及埋入式振弦式元件原理钢弦式压力盒常用机械式测试元件常用收敛计数显式收敛计钻孔式位移计多点式钻孔位移计的安设普通测斜仪钢筋测力计 弦式及电阻式弦式喷层压力计弦式渗压计锚杆拉拔检测

46、仪锚杆预应力测力计锚索测力计磁感应分层沉降仪电子程度测斜仪电测水位计智能应变传感器激光挠度仪钢筋位置及维护层测试仪拔出式混凝土强度仪拔出式混凝土强度仪国产混凝土强度回弹仪激光测距仪手持式应变仪钻孔情况测定仪钻孔多点位移计钢弦式多点位移计可拆式多点位移计GPS 监测系统遥感自动光学扫描仪遥感自动光学扫描仪现场沉降扫描沉降遥测地表倾斜遥测隧道测试布置盾构隧道测试布置滑坡测试布置支承桩检测布置七 浅埋暗挖法隧道的监测与分析1 客观测断面的根本布置1地层变位测试包括以下5项测试研讨内容：a地表隧道下沉；b地中下沉；c零间隔 拱顶下沉；d隧道开挖方向程度位移；e隧道横断面方向程度位移。2围岩应力测试包括

47、以下5项测试研讨内容：a超前小导管应变测试；b围岩与初支接触应力测试；c孔隙水压力测试；d初支构造内力测试；e初支钢格栅拱脚接触应力测试。2 任务面开挖的地层变位规律2.1 地层垂直位移的变化2.1.1 地表下沉1隧道纵轴方向地表下沉变化特征1隧道纵向多测点地表下沉变化特征 2隧道纵轴方向单测点地表下沉的变化特征 隧道开挖引起的单点历时沉降可分为四个阶段：超前隆起或负下沉阶段虽然不同的地层条件有其特殊性，但根本上当任务面开挖到距测点间隔 相差-1.0D-3.0D时，开挖即对地表产生影响，对含水砂层地段其影响域甚至超越4D。沉降量约占总沉降量的515。急剧变形阶段对普通地层条件，当隧道任务面在-

48、1D3D范围内时，地表变形速率增长，正加速度变化。该段沉降量约占总沉降量的5565。但对富水砂层条件，由图明显看出，其范围明显减小，速度的最大点在开挖任务面附近。缓慢变形阶段当隧道任务面在3D5D范围时，变形速率减缓，呈负加速度变化。该段沉降量约占总沉降量的1520。而富水砂层地段的负加速度范围明显减少。稳定变形阶段不论是对何种地层条件，当隧道任务面超越5D后，沉降增长缓慢，时而下沉，时而上升，呈反复形状。但其值变小，趋于稳定。该段沉降量约占总沉降量的510。3隧道横向地表下沉变化特征 2.1.2 地中下沉2.1.3 拱顶下沉2.2 地层程度位移的变化2.2.1 隧道纵向程度位移 2.2.2

49、隧道横向程度位移1超前影响间隔 ，背叛隧道内空方向；2横向程度位最大值在滞后开挖1D范围内，然后又趋于减小；3隧道外侧的一定间隔 处，围岩由松弛形状转变为压挤趋势；4普通情况下，沿深度方向，横向程度位移皆表现为近地表隧道处相对较大，而其间范围内的程度位移都有减小的趋势。2.3 地层变位规律的认识2.3.1 地层反弹或隆起与地表下沉的关系与地表下沉正相关2.3.2 地表下沉与拱顶下沉的关系2.3.3 地层变位与地层条件的关系地表下沉最大值；沉降槽宽度参数i沉降槽反弯点间隔 。2.3.4 地层变位与施工方法的关系 台阶法中隔壁法双导坑法2.4 任务面开挖的围岩应力变化规律2.4.1 围岩径向接触应

50、力 P仰拱 P拱部P边墙 2.4.2 孔隙水压力分布拱顶部位孔隙水压力为负值，阐明该处土体处于松驰形状，为剪性拉张区膨胀；仰拱处的孔隙水压力为最大，其次为下台阶的右下侧和左下侧；孔隙水压力分布与围岩径向应力分布特征根本类似。2.4.3 初期支护格栅钢架构造内力2.4.4 超前支护体应力 2.5任务面围岩应力重分布的分区四、浅埋暗挖法隧道任务面的稳定性分析4.1 隧道任务面地层的分区带弯曲下沉带：该带近地表附近，无固定属性，随隧道施工方法以及下伏地层特性的变化而变化。从实测以及思索地表活荷载的影响，该带不单独作为构造，分析时可将其作为均布荷载作用在下伏地层构造上。压密带：该带位于地层中部，普通在

51、该带内，垂直下沉速度的表现特点是：下位土层的运动速度要小于其上方土层，即V下 V上。 因此，土层处于相对拉伸的松弛膨胀形状。该带也可作为力学上的构造存在，只是其稳定性与前述的相对易失稳区一样，具明显的时效性。其构造的稳定与否，取决于其上覆地层的关键构造以及下位隧道的施作体系含施工和支护。某种程度上后者起决议作用。任务面前方影响带：该带为因任务面开挖而影响的前方正面土体。该带的特点是以向隧道自在面挪动的程度位移为主，它表征任务面正面土体的稳定性。该带的稳定与否，对松弛区所述地层构造的成立起关键作用。普通而言，对任务面影响带的特性以及力学作用，往往在分析中易被忽视。基底影响带：该带直接位于隧道拱顶

52、之下，为隧道的地基土，其表现为仰拱的负下沉即上升。该带主要对隧道的下沉有一定影响，反映在两方面，一方面是仰拱上抬呵斥的构造稳定性，另一方面是呵斥隧道的整体下沉。4.2 任务面上覆地层构造的稳定性分析 4.2.1上覆地层构造模型4.2.2 上覆地层构造模型的力学分析4.2.3 上覆地层构造的平衡条件 促使该构造构成并稳定的条件是：1减少任务面无支护间隔 或缩短任务面推进长度开挖进尺；2控制并减少下沉速度或下沉量；3保证构造土层具有一定的厚度。 # 提示浅埋暗挖法隧道开挖的两个关键必需保证一定的程度推力。本身无法满足时，为促成土体稳定，必需求求有一定的预置构造提供程度推力；必需保证任务面范围内的竖

53、向荷载能被分担或传送。任务面前方土体的上覆荷载显然可由其本身来承当并转移，而对任务面未支护段，显然为利于稳定，也要求必需有一预置构造来进展荷载的分担和传送。 4.3 隧道任务面上覆地层构造的失稳坍落的椭球体方式4.3.1任务面无支护长度与坍落高度的关系分析 4.3.2 上覆地层构造失稳坍落稳定性分析4.3.3椭球体模型的实际意义 1任务面无支护空间是影响坍落的重要要素。针对此空间，超前施作预支护构造，改善时空间效应影响，是浅埋暗挖法隧道施工的前提条件。 2上覆地层失稳坍落决议于地层物性参数，而与隧道埋深关系不大。 3可明确解释粘土和砂土隧道任务面失稳破坏机理。 4可对城市地铁浅埋暗挖隧道施工涉

54、及地表的坍方，出现的“下沉漏斗盆景象给出合了解释。因此对极脆弱地层，工程上必需实施地层改良，才干确保地表下沉的控制和任务面的稳定性。 5能有效阐明并指点一旦隧道任务面坍方后，注浆量大的缘由。五、浅埋暗挖法隧道支护构造体系 从根本上说，在隧道开挖过程中，都要回答一个关键性的问题，即：围岩具有多大的自支护才干？，能否需求人工支护？、用什么类型的人工支护构造和怎样支护？这样一个问题。由于在隧道工程中，如何保证隧道的暂时稳定施工期间和长期稳定运营期间一直是一个根本的、关键性的问题。而要做到这一点，就要从实际上、实际上处理隧道稳定性、围岩分级与支护构造之间的相互关系这样一个问题。1 根据铁路隧道施工实际

55、，隧道开挖后的稳定形状分为以下4类：1) 隧道充分稳定60MPa2) 隧道稳定(30MPa)3) 隧道暂时稳定-不及时采取人工支护会进一步丧失稳定。因此，在这种围岩中，必需采取各种类型的人工支护措施。 4) 隧道不稳定-在这种情况下，需求采取专门的人工支护措施和特殊的施工方法来保证隧道的稳定。2 隧道支护从性质上看，主要分为自支护和人工支护两部分。自支护是指围岩本身所具有的支护才干。而人工支护那么指在自支护才干不充分的条件下，人为地采取的支护措施。两者共同构成了坑道的永久支护体系。 人工支护通常又分为一次支护初期支护和二次支护两大类。在施工期间为了保证施工平安、减少隧道围岩松弛、及时地控制地压

56、的开展，更主要的是为了控制围岩自支护才干的降低，从而更充分地利用围岩本身的自支护才干，经常需求对隧道进展初期支护，也就是所谓的一次支护。它是在施工过程中采用的支护措施，在这个意义上，也可以称谓施工支护。由于一次支护的力学特性，它不仅在施工期间可以维护隧道的稳定或暂时稳定，还可以与二次支护一同，发扬永久支护的作用。在现代的隧道施工中，一次支护主要采用了喷混凝土、锚杆等既可以在施工期间维护隧道的稳定，控制围岩自支护才干的降低，又可以作为永久支护构造一部分的支护方法 但是对城市地下工程，也要认识到：有时仅仅采用喷混凝土、锚杆及钢支撑等普通人工支护方法，还不能保证隧道的稳定时，还需求采取辅助的支护措施

57、，来维护隧道的稳定。这种措施，在支护的意义上看，也是一种人工支护方式。如小导管注浆、管棚、锁脚锚杆、围岩注浆等超前支护。这是提高围岩自支护才干的重要措施。为强调起见，在城市地下工程中，辅助支护措施也称地层预加固或地层预支护。二次支护，也是人工支护的一种类型。在目前的设计原那么中，主要是在运营期间和初期支护一同，维护隧道的长期稳定和耐久性的根本构造，又称为永久支护或衬砌。 普通说，在城市地下工程条件下，因二次支护时，隧道变形并未收敛，因此其应按接受一定荷载的情况进展设计和施工。3 隧道支护的“内实外美概念 隧道一次支护和永久衬砌作到“内实外美，是评价衬砌施工质量的重要目的。而“内实外美主要决议于

58、隧道一次支护和衬砌的施工质量。应该说，由于隧道施工条件和施工环境的限制，隧道内的施工条件比露天的施工条件要差，有一定的难度，但也有其特点。因此，隧道工程技术人员要经常想到这一点，是很重要的。 “内实是衬砌内在质量的表达，“外美是外观质量的表达。因此，深化地了解“内实外美的内涵是非常重要的。 所谓“内实，一句话，就是隧道一次支护和衬砌该当具有在设计耐用期间内的强度，耐久性、运用性和可靠性外，要真实作到四密实，即：混凝土密实，喷混凝土密实，一次支护与围岩密实和二次衬砌与一次支护密实。4 地层预加固技术概述 普通地在隧道施工中常采用的预加固技术见下表 1 锚杆 -城市地铁软土隧道 ，我国工程实例不是

59、很多 2 小导管-32mm60mm的钢管 ,长度普通为3m6m 3管棚-100mm600mm，长度亦较长，普通都在20m40m左右 ，外插角不能过大普通50 4 程度旋喷注浆 5 机械预切槽衬砌法5 一、二次支护概述1喷混凝土 喷混凝土的支护作用，简要归纳为以下几点：1首先，要认识到喷混凝土是独一地可以与围岩大面积的、结实接触的一种支护方式，是其它方式所不能替代的。从力学意义上说，它既能传送径向应力也可以传送切向应力；2喷混凝土与岩层的附着力可以把作用在喷混凝土上的外力分散到围岩上，同时也提供了隧道周边的裂隙和节理等以剪切阻力坚持块体的平衡，防止部分掉块，在隧道壁面附近构成一承载环。3比较厚的

60、喷混凝土是作为一个延续构件支护围岩的，给予约束围岩变形的支护力内压，使围岩坚持近于3轴的应力形状，控制了围岩的应力释放。同时，因早期铺设仰拱使断面暂时封锁，更好地发扬了支护效果。这种效果在软岩和土砂围岩中效果显著；4具有可以将土压传送到钢支撑和锚杆上的作用；5填平围岩的凹面，覆盖弱层，而防止应力集中，而加强了脆弱层；6开挖后，因立刻被覆壁面，具有防止围岩风化、止水和微颗粒流出等的效果。 为了充分发扬喷混凝土的支护效果，最重要的是要处理好喷混凝土施工的4要素：强度：有足够的强度，特别是初期强度；厚度：要确保附着层的厚度，或者使放射外表平滑；附着：与围岩结实附着成为一体，相互间就可以传送力变形；密