浅埋暗挖关键施工技术

浅埋暗挖法修建隧道关键施工技术1/571、浅埋暗挖法定义浅埋暗挖法是根据新奥法（NewAustrianTunnellingMethod）基本原理，在施工中采取多种辅助施工措施加固围岩，充足调动围岩自承能力，隧道开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，有效地抑制围岩过大变形一种综合配套施工技术，适用于第四系无水土质或软弱无胶结砂、卵石等地层修建覆跨比大于0.5隧道；对于较高地下水位类似地层，采取灌浆堵水或降水等措施后仍能适用。采取浅埋暗挖法修建隧道多采取复合式衬砌。2/572.浅埋暗挖法修建隧道一般要求2.1采取浅埋暗挖法修建隧道时，应认真落实“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”18字标准。2.2以喷射混凝土+网构钢架+钢筋网为早期支护（即一次衬砌）、二次衬砌为模筑钢筋混凝土，应在两层衬砌之间施作高材料防水层。2.3当隧道围岩为V类，由于其自稳能力差，必须采取预注浆加固地层后方可开挖。2.4隧道开挖应在无水条件下进行。如遇地下水，根据工程详细情况选择人工降水或灌浆堵水措施，发明无水作业条件。3/572.5隧道开挖应减少对围岩扰动，保持隧道开挖轮廓圆顺。2.6隧道防水层及二次衬砌应在早期支护变形基本稳定条件下再施作。2.7施工前应根据施工规模、工期、围岩情况、现场条件编制施工组织设计，其内容包括：施工办法及技术措施、施工布署及质量、安全、环境措施等。2.8开工前必须进行质量、安全及施工工艺培训工作，建立各工序工艺卡片。2.9施工期间必须加强施工管理，确保个工序衔接，不间断地施工。2.10监控量测工作应纳入隧道施工作业循环之中，作为工序循环一种组成部分。4/573.浅埋暗挖法修建隧道施工程序5/57施工准备实行性施工组织设计地层预加固及施工辅助措施开挖早期支护现场监控量测

是否符合控制标准防水层二次衬砌混凝土构造结束是（修改施工方案）（加强早期支护施工辅助措施）（变化开挖步骤，程序）（修改支护参数）否6/574.施工辅助措施4.1在软弱地层中，对隧道开挖工作进行加固处理，可采取下列辅助措施：7/574.1.1喷射混凝土封闭开挖工作面；4.1.2超前注浆小导管支护；4.1.3管棚钢架超前支护；4.1.4设置临时仰拱或临时支护；4.1.5地表注浆加固；4.1.6小导管周围注浆及围岩深孔注浆；4.1.7其他措施。8/574.2采取喷射混凝土封闭工作面时，应采取早强喷射混凝土，其厚度宜为5～10cm。4.3超前注浆小导管4.3.1小导管要和网架配合使用，从钢架格栅腹部穿过。4.3.2用φ32~φ40钢管制作，在砂卵石地层采取φ32（外径）无缝钢管，其他地层可采取φ40（外径）无缝钢管。管长：隧道网构网架间距为75cm，每开挖2个循环注浆一次，管长为3m；隧道网构钢架间为50cm，每开挖2个循环注浆一次，长为2.25m。4.3.3小导管沿隧道拱部布设，环向间距应大于30cm，外扦角(仰角)在5º～10°9/57小导管制作要求：

先把钢管解成需要长度，在钢管一端做成30cm长圆锥状，在另一端10cm处焊接φ6钢筋箍。距钢筋箍一端75cm处开孔，剩下部分每隔20cm梅花布设φ6～φ8溢水孔。10/574.3.4灌浆材料①对于无水粗砂及砂砾(卵)石地层宜选择单液材料；②对于无水中砂或粉细砂地层宜选择改性水玻璃浆；③对于有水粗砂及砂砾(卵)石地层宜选择水泥-水玻璃双液浆；④对于前期强度要求较高地层，可选择硫铝酸盐水泥浆。11/574.3.5灌浆参数①灌浆终压：为注浆压力两倍0.8MPa；②浆液扩散半径：＞0.25m③灌速度≤30L/min④灌浆量Q=πR2LnαβR-----浆液扩散半径，m；L------注浆管长（只计花管部分长度），m；n-------地层孔；α------地层填充系数，一般取0.8；β------浆液消耗系数，一般取1.1～1.212/574.4管棚4.4.1管棚用钢管直径为φ60～φ180mm，钢管中心间距宜为管径2～3倍。4.4.2管棚长度应根据工程详细条件及地层条件选用，一般不宜不大于10m4.4.3纵向两组管棚搭接长度应大于3m.

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4.5临时仰拱设置区段应根据围岩情况及测量数据确定，其做法可采取工字钢或喷射混凝土构筑。4.6在软弱地层中施工时，根据围岩情况及测量数据，为确保隧道构造稳定，可选用小导管周围灌浆或深孔围岩灌浆。14/575.竖井

都市地铁或市政工程隧道隧道浅埋道路下方，为此必须在地面向下开挖竖井方能开辟工作面，而都市道路无开挖竖井条件，则必须根据详细工程所处条件，在隧道一侧开挖竖井，再从竖井底向隧道方向开挖横通道，由横通道再开辟进入主隧道工作面。竖井一般采取复合式衬砌构造，如工程完工后废弃可采取支护构造（必要时加作防水层）。竖井由地面而下，早期支护采取逆筑法施工，其工艺流程图如图所示：15/57施工准备测量放线、定井位安装提升龙门架锁口圈早期支护施工施作锁口圈防水层锁口圈C30模筑砼施工井身初支施作井底集水坑封底转入横通道施工施工降水超前导管施工注浆，超前加固底层井壁回填注浆16/575.1竖井锁口段开挖根据测量所放控制线，定出锁口圈开挖轮廓线，井口段能够采取PC-220反铲挖掘机配合人工进行开挖。为确保井口开挖后井壁稳定和喷锚支护施工要求，井口分三次开挖成型。开挖土方由挖掘机直接装入自卸汽车外弃，同步工人对井壁进行修整，以确保竖井断面尺寸符合设计要求。在开挖过程中，严禁超挖，发生超挖时，用同等级砼喷平。在开挖时，及时对该层井壁施作早期支护。地下工程竖井常用锁口构造见图：17/5718/575.2竖井井深开挖及支护

开挖采取人工开挖，由上而下逆作施工，渣土由人工装入吊桶，通过电动葫芦提升至地面渣场，竖井每完成一段开挖，经检查开挖尺寸符合设计要求后，立即进行该段早期支护，为避免竖井壁坍塌，同步控制钢支撑,便于采取小导管超前注浆；与边墙成45°角，穿过钢支撑打3.5m长φ42钢水管，环向间距1.0m，竖向每两榀支撑（间距1.0m）排设一次；井壁钢格珊在井外预制，井内安装，用螺栓将其连接成整体。喷射砼采取湿喷工艺，采取分侧分块开挖，一侧喷砼支护后再进行另一侧开挖。施工期间在井壁设临时爬梯，供施工人员上下。19/575.3竖井施工技术措施

5.3.1井身开挖过程中严格控制纲支撑进尺，及时进行网喷混凝土支护，达成尽快封闭目标。5.3.2为密实初支与壁后主体空隙采取壁后回填注浆；5.3.3当井壁上有涌水时，预埋胶管，把水引入积水吭，抽排出井外，并对涌水点周围排管注浆堵水。5.3.4竖井支护同步预埋梯步预埋件。20/576.横通道施工

6.1竖井马头门施工为了避免马头门处应力集中，确保施工安全，采取在竖井挖至横通道上半断面时，半断面先行开挖8m～10m。如图6.121/5722/57施工前应在马头门位置处进行换撑措施处置，在割除前先在竖井内架设临时支撑，确保马头门处土体稳定，临时支撑在进洞后拆除。23/57

①排设超前小导管及注浆

洞口处换撑措施措施完成后，应尽快在井壁上放出横通道开挖轮廓线位置，并标出超前小导管位置，为了加大洞口处加固地层范围，马头门处第一排小导管长度为5m，且尽可能与隧道中线保持平行，超前注浆加固地层。24/57

②分部破除马头门处井壁混凝土，割除钢格栅支撑

注浆完成后，即破除马头门处上部竖井井壁砼，割除该部位钢格栅支撑，架设上部第一榀格栅架，并将其主筋与周围竖井壁格栅焊接牢靠，并及时喷射砼，按隧道主体开挖及早期支护办法将上部向前推进8m～10m，待竖井施作究竟部并施作井身衬砌后，破除下部竖井井壁砼，割除该部为位钢格栅支撑，架设下部第一榀格栅拱架，同样将起主筋与周围竖井钢格栅焊接牢靠，并及时喷射砼。25/57

③竖井马头门处格栅一定要架到位，避免侵入竖井净空26/576.2横通道施工根据竖井用途和横通道断面大小不一样，如仅用于施工，横通道断面能满足施工需要即可；如横通道用作通风道，则断面较大，应按设计要求深入施工，27/577．地铁区间隧道标准断面正台阶法施工

7.1正台阶法开挖断面分块及台阶长度控制一般情况下,根据地质情况台阶长度控制在5-8m,在遇水开挖困难地段台阶长度合适延长至15m左右,以满足洞内轻型井点降水要求。28/577.2正台阶法施工流程

下层土方开挖下层钢架安装下层边墙喷砼底板开挖底板钢架安装底板模筑砼开始超前支护注浆超前支护注浆上部弧形开挖上部钢架安装上部拱墙喷砼上部关键土开挖临时横撑安装下一循环29/577.3正台阶法施工工序示意

第一步:拱部超前小导管预注浆，台阶法环形开挖上部土体,施做上部初衬；第二步：开挖关键土及下部土体，施做下部初衬第三步：施做仰拱防水层及仰拱二衬第四步：施工侧墙拱顶防水层，浇注二衬。30/577.2施工重点及技术措施：7.4.1采取”正台阶法”施工,开挖循环进尺宜为每榀格栅间距。7.4.2严格控制隧道开挖中线和水平,开挖轮廓要圆顺,避免超挖,局部欠挖处人工修凿,但要充足考虑施工误差及顶留变形。7.4.3隧道开挖时保存关键土,待拱部初支完成后再开挖关键部分土体。7.4.4当隧道围岩自稳能力较差时,应尽也许缩短开挖台阶长度,尽快使早期支护闭合。7.4.5在过房屋段时,为严格控制地表陈降,在上台阶架设临时仰拱,待下半段面初支封闭达成设计强度后拆除。31/577.4.6钢格栅接头采取连接板和螺栓连接以方便安装。7.4.7为避免格栅承载下沉,钢格栅下端设在稳固地层上,或设在扩大钢板混凝土垫块上。7.4.8为避免开挖下部引发格栅悬空出现下陈,可在上半段面格栅拱脚施作锁脚锚管,或在拱脚下设纵向托梁把几排格栅连成整体,下部开挖后及时拼接。7.4.9格栅安装位置要精确,各节点要对齐,连接要牢靠,确保格栅可靠受力。7.4.10初支结束后及时回填注浆,液浆为内渗XPM外加剂无收缩浆液。7.4.11作好开挖施工统计和地质段面描述,加强对洞内外观测。7.4.12开挖过程中必须加强监控量测,当发觉拱顶拱脚和边墙位移速率值超出设计允许值或出现突变时,应及时施工临时支撑或仰拱,形成封闭环,控制位移和变形。根据量测成果进行跟踪注浆。32/578.大断面隧道隧道CRD法施工CRD法（centercrossdiaphragm）即交叉中隔壁法,适用于地质条件差,跨度较大,沉降控制要求高隧道。33/578.1CDR法开挖断面分块加台阶长度控制CRD法施工时,隧道提成四个部分开挖,开挖次序见图8.1,各部分开挖施工间隔为:部与部相隔6-8m。各部每次开挖进尺为一种格栅间距,严禁多榀一次开挖,在各开挖分部内,按正台阶法分两台阶支护,台阶长度2-3m,见图:34/5735/578.2CRD法施工工艺流程图

①左导洞打钢插管、压注固结地层浆液②左导洞开挖上台阶、留关键土③左导洞架上台阶拱架及临时仰拱，网喷砼④左导洞下台阶开挖⑤左导洞架下台阶拱架及临时支撑，网喷砼⑥右导洞打钢插管、压注固结地层浆液⑦右导洞开挖上台阶、留关键土⑧右导洞架上台阶拱架及临时仰拱，网喷砼⑨右导洞下台阶开挖⑩右导洞架下台阶拱架、网喷砼36/578.3CRD法施工重点及技术措施8.3.1注意控制先行导洞开挖中线和水平,确保开挖端面圆顺,钢格栅安装位置正确。8.3.2加强量测监控,作好信息反馈,及时调整施工办法。8.3.3尽也许缩短开挖台阶和各开挖分部施工间隔,使早期支护尽快闭合,以控制围岩变形。8.3.4由于CRD法工序较多,工序转换使得构造受力复杂,为确保临时拆除格栅时安全,必须确保各部格栅之间连接质量。37/578.3CRD法工序示意图

第一步：开挖洞室①，施作早期支护。第二步：台阶法开挖洞室②，施作早期支护。第三步：台阶法开挖洞室③，施作早期支护。第四步：台阶法开挖洞室④，施作早期支护。第五步：根据监测情况，纵向分段拆除临时支撑第六步：敷设防水层，施作二次衬砌及内部构造.38/579．双侧壁导坑（眼镜）法施工双侧壁导坑法适用于地质条件差、跨度大、沉降控制要求高隧道.39/579.1双侧壁导坑法施工工艺流程图

①侧导洞1部打钢插管，压注固结地层浆液②侧导洞1部开挖、留关键土，架立拱架及临时仰拱，中隔壁，网喷砼③侧导洞2部开挖、留关键土，架立拱架、中隔壁，网喷砼④1、2部施工完成后，拆除临时仰拱，施作边墙二衬⑤侧导洞3部打钢插管，压注固结地层浆液⑧3、4部施工完成后，拆除临时仰拱，施作边墙二衬⑨中洞5部打钢插管，预注固结地层浆液⑩中洞5部开挖、留关键土，架立拱架，网喷砼⑾拆除两侧中隔壁顶部，施作顶板二衬⑿中洞6部开挖，架立拱架，临时仰拱，网喷砼⑥侧导洞3部开挖，留关键土，架立拱架及临时仰拱、中隔壁，网喷砼⑦侧导洞4部开挖，留关键土，架立拱架、中隔壁，网喷砼⒀中洞7部开挖，架立拱架，临时仰拱，网喷砼⒁拆除中隔壁，施作底板二衬40/579.2双侧壁导坑法施工示意图41/579.3.1双侧壁导坑法施工重点及技术措施同CRD法。9.3.2双侧壁导坑法先进行侧洞衬砌，后开挖中洞，侧洞顶部衬砌形成悬臂构造，易造成混凝土开裂、失稳，为保持构造稳定，侧洞顶部二衬时预埋一异型型钢构件，焊接在侧洞中隔壁上，侧洞底部衬砌采取型钢撑托塞紧底部衬砌与中隔壁间空隙；中洞进行顶板衬砌时，只割除中隔壁顶部，异型型钢焊接部分仍与中隔壁相连接，确保整体稳定，中洞底板衬砌施工时方可拆除所有支撑。9.3施工重点及技术措施42/5710.双联拱隧道中洞法施工10.1双联拱隧道中洞法施工示意图

43/57第二步:在中洞内辅设防水层，施作中墙；第三步:对称开挖中洞两侧边洞上台阶，施作两边洞上部早期支护；第五步:分段凿除部分中洞临时早期支护，辅设防水层，施作两边洞下部二次衬砌；第六步:分段凿除中洞临时早期支护，辅设防水层，施作其他二次衬砌；第四步:开挖两侧边洞下台阶，施作两边洞下部早期支护；第一步:沿外轮廓打设超前小导管，小导管注浆，上下台阶法开挖中洞；上下掌子面间距5米。双联拱断面施工步序44/5710、2施工重点及技术措施10、2、1、超长小导管注浆

一、严格控制配合比与凝胶时间，初选配合比后，用凝胶时间控制调整配合比，并侧定注浆固结体强度，选定最佳配合比。二、注浆过程，严格控制注浆压力，注浆终压必须达成设计要求，并稳压，确保浆液渗入范围，避免出现构造变形、串浆、危及地下构筑物异常现象。45/57当出现异常现象时，采取下列控制措施：减少注浆压力或采取间隙注浆。变化注浆材料或缩短浆液凝胶时间。调整注浆实行方案。注浆效果检查：一方面用进浆量来检查注浆效果，另一方面由于注浆办法为周围单排固结注浆，开挖隧道后检查地层固结厚度，如达不到要求，要及时调整浆液配合比，改善注浆工艺。注浆次序由两侧对称向中间进行，自下而上逐孔注浆。注浆过程派专员统计，开挖时要检查注浆效果。注浆达成需要强度后方可进行开挖作业。46/5710、2、2、早期支护关键技术早期支护封闭成环关键技术在施工时采取分部开挖方式，因此分部开挖早期支护及时成环，是确保隧道稳定安全关键，在施工中拟采取如下技术措施：47/57

1、确定合理循环进尺。结合本工程地质条件、工期要求及施工办法，确定循环进尺为0.5-0.7米；2、控制台阶长度，一般保持在3-5米较为合适；3、加强各工序间衔接，加快各部分开挖和早期支护施工进度；4、勤测量各部开挖支护完成后围岩变形情况，及时修正早期支护中超前小导管、格栅钢架设计参数，严格控制围岩变形收敛；5、多种机具处于良好运转状态，确保不间断地组织施工；6、组织纯熟操作施工人员，确保施工有序进行。48/5710、2、3、临时中隔墙和中隔板拆除施工隧道主体二次衬砌前，临时上下导洞初衬拆除关系到中洞顶拱预留防水板焊接接头安全，因而，在拆除时必须作好下列准备：拆除前认真检查预留防水板位置，并采取在其侧面加设2mm厚钢板进行防护，拆除作业时，要避免用风镐撞击防护钢板，以免损伤防水板。临时中隔墙和中隔板初衬采取分段拆除，并按照自下而上次序拆除。49/5711、变断面隧道施工

变线段隧道施工，折返线断面变化多，工法转换较为频繁，构造跨度大，施工较为复杂，如下列图所示，隧道构造拱顶土体自稳能力差，而在渡线段，左右线间狭窄柱较薄，最小处仅1.5米，在施工数次扰动下，极易引发隧道坍塌，如何在渡线段施工中顺利实现工法、断面转换过渡，和确保该段构造及狭小土柱稳定是施工重点和难点。50/57

11、1合理组织，实现工法与断面转换顺利过渡在渡线段近10多种断面变化点。这些段面变化处有断面尺寸相差不大，直接过渡即可，有断面尺寸相差大，需采取工程措施才能实现过渡。按施组安排，将这些断面过渡分为两类，一类是由大断面过渡到小断面，过渡比较容易，另一类是由小断面过渡到大断面，过渡难度比较大某些。在施工过程我方将加强管理，不停优化施工方案，合理并紧凑组织施工工序。51/57大断面过渡到小断面