地下工程课件第8章-4 城市地下工程浅埋暗挖法施工

城市地下工程浅埋暗挖法施工骆建军隧道中心313联系方式埋暗挖法名称的确定浅埋暗挖法施工原理浅埋暗挖法施工方法3浅埋暗挖法名称的确定浅埋地下工程基本概念

(1)浅埋隧道定义铁路隧道定义：对于单线或双线隧道洞顶埋深小于：VI级围岩35-40m、V级围岩18-25m、IV级围岩10-14m、III级围岩5-7m，为浅埋隧道。城市地铁：覆跨比H/D在0.6-1.5时为浅埋，H/D小于0.6时为超浅埋。

(2)浅埋隧道特点最大的特点是埋深浅，施工过程中由于地层损失而引起地面移动明显，对周边环境的影响较大。因此对开挖、支护、衬砌、排水、注浆等方法提出更高要求，施工难度增加。4浅埋暗挖法名称的确定在小导管超前支护技术、格栅拱架制造技术、正台阶环形开挖留核心土方法、监控量测技术等基础上，在软弱地层必须快速施工的理念，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取得了巨大的成功。1987年8月，北京市科委与铁道部科技司共同组织鉴定会，对浅埋暗挖技术进行评价，会上确定取名为：浅埋暗挖法，适用范围：各种软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应用，形成了一套完整的配套技术，被评为国家级工法，并正式提出“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针。5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）（国家科技进步二等奖）第一次用浅埋暗挖法建成北京地铁车站试验段第一次用浅埋暗挖法建成京珠高速乌龙岭双连拱隧道6浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理：采用复合衬砌，初期支护承担全部基本荷载，二衬作为安全储备，初支、二衬共同承担特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩自承能力；采用不同开挖方法及时支护封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；采用信息化设计与施工。浅埋暗挖法施工原理

浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程，围岩自承能力很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。特征曲线中C点尽量靠近A点，即尽量增大支护的承载，减少围岩的自承载。要做到这点，必须遵守十八字方针，初支必须从上向下施工，初支基本稳定后才能做二衬，且必须从下到上施工。临时支撑临时支撑平顶直墙施工示意图长安街过街道施工顺序降水、地层预加固和预支护--开挖--施作初期支护--对初期支护背后注浆填充--铺设防水隔离层--施作内层衬砌--对内衬和防水层之间注浆填充。地层的预加固和预支护在城市中修地铁，大多会遇到软弱地层，且地下水位较高，一般均需要对地层进行预加固或预支护。

1)全断面帷幕注浆

2)小导管注浆

3)大管棚

4)锚杆

5)管幕地层开挖在软弱地层中一般均采用留核心土的短台阶开挖法。在相对稳定的地层中，则可采用全断面开挖法。大断面的渡线隧道则需采用CD法、CRD法、中洞法、侧洞法、双侧壁导坑法等。初期支护

初期支护需要有较大的刚度，通常由格栅刚架、钢筋网和喷射混凝土构成。1)格栅刚架一般采用直径为22--25毫米的钢筋焊接而成。2)钢筋网一般用直径为6-8毫米的钢筋焊接而成。3)喷射混凝土在初期支护中一般采用C20--C25喷混凝土，厚度20--25cm。目前招标文件中均要求采用湿喷工艺。在喷混凝土中掺入钢纤维或聚两烯纤维将可大大提高喷混凝土的韧性和抗折性。现在均要求在初支背后注浆，可以填充初支背后空隙，增加初期支护的防水性。防水隔离层目前防水材料大致可分为有机类、无机类和橡胶类：1)无机类如1.5mm厚的伊娃卷材加400g的土工布，采用无钉铺设，热焊连接。2)无机类如单层膨润毯，采用钉子铺设，直接搭接。3)橡胶类如三元乙丙橡胶卷材加无纺布。内层衬砌通常采用钢筋混凝土结构，厚度为20--30cm。在绑扎内层衬砌的钢筋时，特别要注意保护好防水层不要将其刺穿或烧坏。在用泵送混凝土灌注内衬时要保证振捣质量，还要防止将防水层撕破。由于泵送混凝土坍落度较大，结硬后免不了要在内层与防水层之间留下空隙，因此要求在内衬与防水层之间注浆，在内衬中要预埋注浆管。地铁区间隧道的浅埋暗挖法施工原则：管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测施工工序：开挖一段、支护一段、封闭一段管超前：在工作面开挖前，沿隧道拱部周边按设计打入超前小导管；严注浆：在打设超前小导管后注浆加固地层，使松散、松软的土体胶结成整体。增强土体的自稳能力，和超前小导管一起形成纵向超前支护体系，防止工作面失稳。还包括初支背后注浆和二衬背后注浆；短开挖：每次开挖循环进尺要短，开挖和支护时间尽可能缩短；强支护：采用格栅钢架和喷射混凝土进行较强的早期支护，以限制地层变形；早封闭：开挖后初期支护要尽早封闭成环，以改善受力条件；勤量测：对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪，对围岩和支护结构的变形进行监测，根据监测数据绘制位移-时间曲线，判别围岩和支护的稳定状态，必要时调整支护或施工方案，保证施工安全。台阶法中隔壁法（CD法）十字中隔壁法（CRD法）双侧壁导坑法中洞法主要施工方法

案例（中洞法、CRD法）

（北京地铁4号线万柳站至苏州街站扩大段）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）案例（中洞法、CRD法）3、双侧壁导坑法

案例（双侧壁导坑法、台阶法）

（北京地铁4号线西直门站至动物园站渡线段）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）案例（双侧壁导坑法、台阶法）地铁车站的浅埋暗挖法施工

1、主要施工工法2、施工方法选择几个例子北京地铁复—八线西单车站的双侧壁导坑法施工天安门西站的暗挖桩柱法施工天安门东站的条形基础盖挖逆作法施工磁器口站的暗挖中洞法施工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。这些建筑物若在埋深较浅、软弱不稳定的Ⅲ~Ⅴ级围岩中，一般用浅埋暗挖法施工。

当地质条件差、断面特大时，一般设计成多跨结构，跨与跨之间有梁、柱连接。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，一般采用中洞法、侧洞法、柱洞法及洞桩墙法（地下盖挖法）等方法施工，其核心思想是变大断面为中小断面，提高施工安全度。

（1）中洞法施工中洞法施工就是先开挖中间部分（中洞），中洞内施作梁、柱结构上。由于中洞的跨度较大，施工中一般采用CD法、CRD法或眼睛法等进行施作。中洞法施工工序复杂，但两侧洞对称施工，比较容易解决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、地层相对较好的时应用。该工法空间大，施工方便，混凝土质量也能得到保证。当施工队伍水平较高时，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。

眼镜法开挖中洞案例（中隔壁法、中洞法）

（北京地铁10号线亮马河车站）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）案例（中隔壁法、中洞法）

（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，在洞内再做底梁、立柱和顶梁，形成一个细而高的纵向结构。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，而且柱子左右水平力要同时加上且保持相等，这是很困难的力的平衡和力的转换交织在一起的问题。在第④步增设强有力的临时水平支撑是解决问题的一个办法，但工程量大，不易控制。另一个办法是在第②步的空间用片石（间层用素混凝土或三合土）回填密实，使立柱在承受不平衡水平力时，依靠回填物给予支持，这样左边和右边施工就可以不同步地将水平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

（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、柱结构，然后再开挖中间部分（中洞），并逐渐将中洞顶部荷载通过侧洞初期支护转移到梁、柱上。这种施工方法，在处理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，形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形。该土体直接压在中洞上，中洞施工若不够谨慎就可能发生坍塌。采用该工法施工引起的地面沉降较大，而中洞法则不会出现这种情况。侧洞法

（4）桩柱法-洞桩法桩柱法就是先开挖，在洞内制作挖孔桩。梁柱完成后，再施作顶部结构，然后在其保护下施工，实际上就是将盖挖法施工的挖孔桩梁柱等转入地下进行，因此也称做地下式盖挖法。该工法施工工序较多，且由于地下工作环境很差，施工质量较难保证。扣拱时由于跨度较大，安全性稍差。该工法是为民工队准备的低水平施工法，洞内挖孔环境破坏很大，是一种不宜过多提倡的方法。

（2）洞桩法施工工序图

10/26/2022/5176国贸站与国贸桥的平面位置关系案例（洞桩法）

（北京地铁10号线国贸车站）10/26/2022/517710/26/2022/5178车站与桥桩平面位置关系案例（洞桩法）

（北京地铁10号线国贸车站）10/26/2022/5179重点研究对象10/26/2022/5180风道结构与敏感桥基的位置关系10/26/2022/5181洞桩法断面形式10/26/2022/5182施工概况10/26/2022/5183短桩加固施工案例（洞桩法）

（北京地铁10号线黄庄车站）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）案例（洞桩法）(5)各种开挖方式的比较九、工程案例分析

（1）工程概况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。五号线崇文门车站结构为双柱三跨岛式暗挖车站，车站两端为双层结构（地下一层为站厅层，地下二层为站台层），中间为单层结构（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：双层结构为8～9.3m，单层结构为13.5m。车站施工的难点主要集中在新建车站近距离（净距1.98m）暗挖施工下穿既有地铁环线结构。崇文门车站平面图新建车站与既有线的关系

（2）过既有线施工方案采用φ600咬合管幕，钢管管径φ600mm，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，距离车站初支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，考虑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行管棚钢管的填充工作，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造成地层空洞影响地铁结构安全。

超前φ600管幕采用水平液压钻孔顶管机施工，施工时水平螺旋钻超前成孔，φ600钢管同步顶进（成孔孔径小于钢管外径20mm），超前成孔钻头（φ580）和钢管之间距离保持在+5cm、-10cm之间，φ600钢管前端收缩至φ580。该施工工艺能够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。

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城市地下工程暗挖法施工控制地层沉降的主要措施把住超前支护关，合理选择小导管注浆材料；及时施工初期支护，及时快速封闭以形成合理的受力结构，控制地层沉降；加强初支拱背回填注浆；加强二衬背后压浆。

断面及时封闭（闭合）

在软弱围岩中，断面及时闭合是成功的关键，许多工程实践，都充分地证实了这一点。我们在这方面的教训也是深刻的。在任何情况下，使隧道断面能在较短时间内闭合是极为重要的，在岩石隧道中，因围岩的结构作用，能“自封闭”；而在软弱、土砂围岩中，则必需改变“重视上部支护、忽视断面闭合”的做法。断面及时封闭的方法视施工方法而异。

可以采用加强底部的方法，如加强基