浅埋暗挖法简介

地铁暗挖区间工法简介指隧道开挖成孔的方法(1)明挖法(2)矿山法传统矿山法：（山体隧道）钻爆法新奥法(NATM)：（山体隧道）光面钻爆法浅埋暗挖法：（松散地层、浅埋隧道）(3)掘进机法盾构法（EPB）：（土质、浅埋隧道）顶管机：（土质、浅埋隧道）硬岩掘进机法（TBM）：（岩石隧道）1工程概述——隧道主要施工方法一、概述一、概述1.浅埋暗挖的由来大秦铁路军都山隧道进口端由于村庄拆迁的问题，采用提前进洞的方式。隧道最小覆土仅3.6米，且位于黄土中，地下水位在边墙中部，就地质条件而言，在国内隧道修建史上没有先例。最终采用拱部超前支护辅以降水，成功通过浅埋段。本工程我院获得国家优秀设计金奖。一、概述1.浅埋暗挖的由来北京复兴门折返线因不便明挖施工，使工程停滞了好多年，1986年在军都山隧道施工成功的基础上，结合北京地区地质与水文地质情况，首次在城市中应用浅埋暗挖技术并获得成功，并正式取名“浅埋暗挖法”。并明确的该技术的意义——适用于各种软弱地层的地下工程设计与施工。本工程我院获得国家优秀设计金奖，国家科技进步二等奖。浅埋的概念：《铁路隧道设计规范》是以隧道拱顶埋深来确定隧道的深埋或浅埋；地铁等市政地下工程大部分处于第四系地层，结构断面变化很大；跨度大时，对覆土的影响也大，仅用拱顶深度来确定深埋或浅埋是不妥的。一般来说对于地铁工程，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。浅埋暗挖法的概念：浅埋暗挖法是依据新奥法的基本原理，在施工中采用多种辅助施工措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，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的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的砂、卵石等地层修建的隧道；对于较高地下水位的类似地层，采取注浆堵水或降水等措施后仍能适用。1浅埋暗挖法概念一、概述一、概述4.浅埋暗挖法施工工艺的十八字方针——管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测

“管超前”——在工作面开挖前，沿隧道拱部周边打入超前支护（管棚、小导管等），开挖后管与管之间的围岩有成拱效应，管棚本身形成很多简支梁对围岩起支撑和抑制围岩变形作用，以便提供一个能完成初期支护的时间。“严注浆”——在打设超前小导管后注浆加固地层，增强围岩自稳能力，以便在开挖后不引起坍塌。严注浆还包括初支背后注浆和二衬背后注浆，特别是初期支护的背后注浆对于抑制地层变形有重要作用。“短进尺”——每个开挖循环距离要短，这样才能做到开挖和支护时间尽可能短，围岩暴露面和暴露时间短，确保施工安全。

一、概述5.浅埋暗挖法施工工艺的十八字方针——管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测

“强支护”——采用格栅钢架和喷射混凝土进行较强的初期支护，以限制地层变形。“早封闭”——开挖后初期支护要尽早封闭成环，以便改变受力条件，减小地层变形。“勤量测”——施工量测指地层沉降量测和洞内拱顶下沉与收敛量测。量测是对施工过程中地层及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段，是对地层和支护结构的变形监测，其信息及时而准确地反馈给设计施工，以便修改设计或采取特殊的施工措施。

二、施工方法

浅埋暗挖法施工隧道时，应根据工程特点、地层情况、环境要求以及施工单位的自身条件等，选择适宜的开挖方法。

地铁区间隧道常用的开挖方法是台阶法、CD工法、CRD工法、双侧壁导坑法等;

下面介绍第四纪地层中各种工法的特点。

台阶法施工工序示意图超前小导管上半台阶开挖上半台阶初支二衬底板二、施工方法——台阶法1.台阶法

（1）适用条件：

台阶法主要用于开挖跨度小于6m、开挖高度小于6m的隧道，在正线区间标准断面中常用。

（2）台阶长度

隧道在施工中纵向会产生承载拱，承载拱的跨度约为1倍洞径。

二、施工方法1.台阶法

同样，上台阶若过短，小于1倍洞径，因洞内纵向破裂面超过工作面，易造成洞顶土体下滑，引起工作面不稳定。

因此，建议上台阶长度一般在1D左右。

二、施工方法1.台阶法

（3）工法特点

a.灵活多变，适用性强。凡是软弱围岩、第四纪沉积地层，都可采用台阶法，是各种不同方法中的基本方法。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，下部作业则较为安全。

c.台阶法开挖的缺点是上下部作业相互干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响。

二、施工方法1.台阶法——临时仰拱封闭

当开挖高度大于6米或对周边地层变形要求较严时，上台阶开挖完成后采用临时仰拱进行封闭。

二、施工方法2.ＣＤ法（centerdiaphragm）CD工法也叫中隔墙法，它有效解决了将大、中跨洞室开挖转变为中、小跨度的洞室开挖的问题。二、施工方法2.CD法

（1）适用条件：CD法主要用于开挖跨度大于6m小于12m、开挖高度小于6m的隧道。

二、施工方法第一步：左上断面开挖及支护第二步：左下断面开挖及支护第三步：右上断面开挖及支护第四步：右下断面开挖及支护第五步：隧道仰拱防水层铺设及模筑二衬第六步：满铺防水层，隧道拱墙二次衬砌3.ＣＲＤ法CRD工法又称交叉中隔墙法，是在CD工法的基础上增加临时仰拱发展而来。其特点是将大断面化为小断面施工，各个局部封闭成环时间短，控制早期沉降好。二、施工方法3.CRD法

适用条件：CRD法主要用于开挖跨度大于6m小于12m、开挖高度大于6m的隧道。

二、施工方法CRD开挖示意图二、施工方法——CD工法、ＣＲＤ工法4.双侧壁导坑法

适用条件：

双侧壁导坑法主要用于开挖跨度大于12m、开挖高度大于6m的隧道;

目前在软弱地层中开挖隧道此方法逐渐演变为侧导坑增加临时仰拱的方法，如下图：

二、施工方法双侧壁导坑法施工步序图施工方法——双侧壁导坑工法三、辅助工法

辅助施工方法是针对软弱不良地层而提出的，其主要目的是增加土体的自稳时间，以便在有限的时间内施做初期支护。其选择的正确与否直接关系到施工的成败和造价的高低。施工前需根据地层条件、施工方法、进度要求、机械配套和工程所处环境等情况，优先选择较简单的方法或同时采用几种辅助施工方法来加固地层。浅埋暗挖法辅助施工方法较多，常用的有以下几种：1.降低地下水位水是地下工程的大忌，浅埋暗挖法的一个重要前提条件是在无水条件下施工。降水的目的是增加土层自稳的时间。因此在有条件进行降水施工的地方优先选用地面或洞内进行降水。施工辅助措施——施工降水三、辅助工法三、辅助工法2.长管棚超前支护长管棚超前支护是一种预先提供增强地层承载力的临时支护方法，对控制塌方和抑制地面沉降有明显的效果。由于施工精度要求高、造价高、速度慢，目前只在通过不良地层、下穿重要构筑物、开挖洞门、结构受力转换时采用，多配合注浆的方法进行地层加固。常用管棚为108mm～159mm。环向间距以不超过3~5倍管径为宜，外插角以1~3度为宜。三、辅助工法3.超前小导管支护超前小导管一般和钢拱架配合使用。从钢拱架腹部穿过，沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度和间距打设。并用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。三、辅助工法3.超前小导管支护小导管环向间距一般为0.3m，纵向间距应根据围岩类别、超前支护的长度等因素综合考虑确定，小导管直径应根据地层条件确定。常用的小导管直径为25mm—42mm。小导管仰角不宜过大,一般控制在15°以内，具体的应根据钢格栅间距确定。三、辅助工法3.超前小导管支护对于一般粘性土、粉土地层：

小导管一般采用φ32焊接钢管或φ40的无缝钢管。

格栅间距为75cm，每开挖2个循环打设小导管并注浆一次，管长为3m；格栅间距为50cm，每开挖2个循环打设小导管并注浆一次，管长为2.5m（或2.25m)；对于砂卵石地层：原则上采用φ25钢管，格栅间距无论50cm还是75cm，每开挖1个循环打设小导管并注浆一次。

小导管纵向搭接长度不应小于1.0m。三、辅助工法3.超前小导管支护注浆材料一般选取原则：（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）对于有水的粗砂及砂砾(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的地层，可选择硫铝酸盐水泥类浆。实际工程中建议以现场试验为主确定。三、辅助工法4.环形开挖留核心土多用于台阶法开挖中，环形开挖循环进尺一般控制在1.2m以内，以0.75～1m为宜。核心土的断面面积应大于开挖断面面积50%，核心土纵向长度应大于3m。三、辅助工法5.喷射混凝土封闭开挖工作面多与环形开挖留核心土方法配合使用，在留核心土仍不能满足工作面稳定时，可及时喷射混凝土封闭开挖工作面，喷射混凝土厚度一般为5～10cm。6.上半断面设置临时仰拱在软弱地层中施工，当采用分部开挖法施工不能及时形成闭合结构或对周边地层变形要求较严时，应设置临时仰拱。7.深孔注浆加固地层

多用于沙土、粘沙土有水、大跨度、地面不容许有较大沉陷的各类地下工程中。。三、辅助工法8.冻结法加固地层多用于降水效果不佳的砂层、淤泥质土层或不容许降水施工的软弱富水地段。该方法要求专门设备，施工工艺复杂，造价高。9.水平旋喷法超前支护当遇到流沙、淤泥地层，及地下水丰富的地层，工作面没有自稳能力，不容许地面有较大沉降时采用。

开挖前进行水平旋喷加固土体，一般土柱直径为30mm，相互咬合搭接，形成整体壳体，开挖时起到棚护作用。目前一般旋喷长度为20m左右，开挖18m，留2m搭接。水平旋喷施工期间会有较大沉降，但开挖时沉降较小。10.地面锚杆或高压旋喷加固地层地面具有场地，对建筑物进行保护时采用；地下水丰富洞内注浆加固不佳时采用。

。四、现场易出现问题的地方

（1）竖井周围堆载过大，设计文件应明确堆载的大小；（2）降水效果不好，未能采取有效措施；浅埋暗挖法的一个重要前提条件是在无水条件下施工，第四系地层遇水后强度降低，土体自稳能力降低，造成拱部、拱脚垮塌、掌子面失稳等。因此应对渗水地段、特别是层间水采取注浆、引排等有效措施.对于粘土等渗透性较差的土层，可提前进行降水来保证降水效果。四、现场易出现问题的地方

（3）拱脚悬空，锁脚锚管不能起到应有的作用；多榀拱架支护一次。拱脚悬空，

多榀拱架支护一次锁脚锚杆打设角度不规范四、现场易出现问题的地方

（4）拱架分节不合理；拱架节点原则设在受力较小的部位，但在设计过程中，常出现：（1）跨中分节；（2）分节过大，导致侧壁暴露时间过长。四、现场