土木畢業(yè)論文——淺埋暗挖法施工技術(shù)研究

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　THESIS OF BACHELOR</p><p>　?。?2007 —20011年 ）</p><p>　　題 目： 淺 埋 暗 挖 法 施 工 技 術(shù) 研 究 </p><p>　　學(xué) 院： 土木工程 學(xué)院

2、 土木工程 系</p><p>　　專 業(yè)： 土木工程（地下結(jié)構(gòu)工程） </p><p>　　班 級(jí)： 　 07土木①班 　 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　

3、學(xué)生姓名： 　　 * * * </p><p>　　指導(dǎo)教師： 　　　 　 </p><p>　　淺埋暗挖法施工技術(shù)研究</p><p>　　摘要：地下工程淺埋暗挖法是王夢(mèng)恕院士在長(zhǎng)期科研與實(shí)踐的基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)80年代中期創(chuàng)立的，并在北京市地鐵工程中首次應(yīng)用成功。

4、經(jīng)過(guò)近20多年的應(yīng)用與實(shí)踐，淺埋暗挖法從基本理論到適用范圍及施工方法、工藝均有了進(jìn)一步的拓展。本文闡述了淺埋暗挖法的基本原理及適用范圍，指出了淺埋暗挖法的施工要求和施工原則，對(duì)淺埋暗挖各施工方法的施工要點(diǎn)、適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹和比較，并對(duì)淺埋暗挖法輔助施工方法的工藝原理及施工工藝加以分析研究，同時(shí)闡述了監(jiān)控量測(cè)的目的和主要任務(wù)，總結(jié)了監(jiān)控量測(cè)方法以及信息反饋技術(shù)，還通過(guò)工程實(shí)例對(duì)淺埋暗挖法施工技術(shù)進(jìn)行了解析，最后對(duì)淺埋暗挖法施工技

5、術(shù)的發(fā)展方向提出了完善之處。</p><p>　　關(guān)鍵詞：地下工程；淺埋暗挖法；施工方法；輔助工法；監(jiān)控量測(cè)；信息反饋</p><p>　　Abstract: The shallow underground mining project is Academician WangMengshu research and practice in the long-term basis, in t

6、he mid-20th century, the creation of 80 and in Beijing's subway project in the success of the first application. After nearly 20 years of application and practice, shallow excavation from the scope of application of

7、the basic theory and construction methods, techniques have been further expanded. In this paper, shallow mining law and the scope of application of the basic </p><p>　　Key words: underground engineering; sha

8、llow tunneling method; construction method; auxiliary method; Monitoring; feedback</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1概述1&l

9、t;/b></p><p>　　1.2地下工程常見(jiàn)施工技術(shù)2</p><p>　　1.2.1明挖法2</p><p>　　1.2.2暗挖法3</p><p>　　1.2.3地下工程常見(jiàn)施工方法優(yōu)缺點(diǎn)比較4</p><p>　　1.3淺埋暗挖法施工技術(shù)6</p><p>　　1.3

10、.1淺埋暗挖法施工原理6</p><p>　　1.3.2淺埋暗挖法適用范圍7</p><p>　　1.3.3淺埋暗挖法施工方法7</p><p>　　1.4存在問(wèn)題10</p><p>　　1.5本文研究?jī)?nèi)容10</p><p>　　第二章 淺埋暗挖法施工技術(shù)11</p><p>

11、<b>　　2.1概述11</b></p><p>　　2.1.1淺埋暗挖法施工要求12</p><p>　　2.1.2淺埋暗挖法施工原則12</p><p>　　2.2施工方法13</p><p>　　2.2.1全斷面開(kāi)挖法施工13</p><p>　　2.2.2臺(tái)階法施工15<

12、;/p><p>　　2.2.3 分部開(kāi)挖法18</p><p>　　2.2.4特大斷面施工方法26</p><p>　　2.3本章小結(jié)30</p><p>　　第三章 淺埋暗挖法輔助施工方法31</p><p><b>　　3.1概述31</b></p><p>　

13、　3.2超前錨桿或超前小導(dǎo)管支護(hù)施工32</p><p>　　3.2.1超前錨桿或超前小導(dǎo)管的布設(shè)33</p><p>　　3.2.2參數(shù)選擇36</p><p>　　3.2.3超前錨桿或超前小導(dǎo)管的施工36</p><p>　　3.3注漿加固地層施工37</p><p>　　3.3.1小導(dǎo)管超前周邊注漿加固

14、圍巖施工37</p><p>　　3.3.2注漿方式39</p><p>　　3.3.3深孔注漿加固圍巖施工39</p><p>　　3.3.4長(zhǎng)、短導(dǎo)管相結(jié)合注漿堵水加固地層法40</p><p>　　3.4長(zhǎng)管棚超前支護(hù)地層施工41</p><p>　　3.4.1適用范圍41</p>&l

15、t;p>　　3.4.2長(zhǎng)管棚的布設(shè)42</p><p>　　3.4.3長(zhǎng)管棚施工長(zhǎng)度的確定43</p><p>　　3.4.4參數(shù)選擇43</p><p>　　3.4本章小結(jié)43</p><p>　　第四章 監(jiān)控量測(cè)和信息反饋45</p><p><b>　　4.1概述45</b&g

16、t;</p><p>　　4.1.1監(jiān)控量測(cè)的目的46</p><p>　　4.1.2監(jiān)控量測(cè)的主要任務(wù)46</p><p>　　4.1.3監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目的確定47</p><p>　　4.2監(jiān)控量測(cè)方法48</p><p>　　4.2.1目測(cè)48</p><p>　　4.2.2水平凈空

17、周邊收斂的監(jiān)控量測(cè)49</p><p>　　4.2.3拱頂下沉的監(jiān)控量測(cè)51</p><p>　　4.2.4地面沉降的監(jiān)控量測(cè)52</p><p>　　4.2.5地中多點(diǎn)垂直位移的監(jiān)控量測(cè)53</p><p>　　4.2.6地中水平位移的監(jiān)控量測(cè)55</p><p>　　4.2.7圍巖接觸應(yīng)力的監(jiān)控量測(cè)57

18、</p><p>　　4.2.8鋼拱架應(yīng)力的監(jiān)控量測(cè)58</p><p>　　4.2.9孔隙水壓力的監(jiān)控量測(cè)59</p><p>　　4.3監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的反饋60</p><p>　　4.2.1監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工的反饋60</p><p>　　4.2.2監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)的反饋62</p>&l

19、t;p>　　4.4本章小結(jié)63</p><p>　　第五章 工程實(shí)例64</p><p>　　5.1工程概況64</p><p>　　5.2施工方案64</p><p>　　5.2.1總體施工方案64</p><p>　　5.2.2超前大管棚施工65</p><p>　　5.2

20、.3超前小導(dǎo)管及邊墻注漿管施工67</p><p>　　5.2.4 全斷面注漿施工67</p><p>　　5.2.5 隧道施工67</p><p>　　5.3監(jiān)控量測(cè)67</p><p>　　5.4施工關(guān)鍵的處理68</p><p>　　5.5.本章小結(jié)68</p><p>　　第

21、六章 結(jié)論與展望69</p><p><b>　　6.1結(jié)論69</b></p><p><b>　　6.2展望69</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)72</b></p><p><b>　　致 謝74</b></p>

22、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1概述</b></p><p>　　經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，使城市的運(yùn)行與發(fā)展受到土地與環(huán)境日益增多的制約。城市必須立體化。地下空間作為資源必須開(kāi)發(fā)。地下工程大發(fā)展已是世界土木界的主流，地鐵的建設(shè)是其重要組成部分。明挖法嚴(yán)重干擾交通，破壞環(huán)境，大量建筑物與管線

23、的拆遷已不可能。即使拆遷，昂貴的拆遷費(fèi)用也難以承受。盾構(gòu)法解決了這些難題，但其靈活性差，特別是昂貴的盾構(gòu)機(jī)械，會(huì)大大提高工程造價(jià)。</p><p>　　淺埋暗挖法是一種在離地表很近的地下進(jìn)行各種類型地下洞室暗挖施工的方法。在明挖法、盾構(gòu)法不適應(yīng)的條件下，如北京長(zhǎng)安街下的地鐵修建工程，淺埋暗挖法顯示了巨大的優(yōu)越性。淺埋暗挖法又稱礦山法，起源于1986年北京地鐵復(fù)興折返線工程，是中國(guó)人自己創(chuàng)造的適合中國(guó)國(guó)情的一種隧道

24、修建方法。</p><p>　　淺埋暗挖技術(shù)是我們?cè)诮梃b外國(guó)成功經(jīng)驗(yàn)，以及我國(guó)山嶺隧道硬巖新奧法施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合中國(guó)國(guó)情和地質(zhì)水文情況，由王夢(mèng)恕先生主持創(chuàng)造的地下工程施工技術(shù)。它包括小導(dǎo)管超前支護(hù)技術(shù)、“8”字形網(wǎng)構(gòu)鋼拱架設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、正臺(tái)階環(huán)形開(kāi)挖留核心土施工方法以及相應(yīng)的監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)方法和用變位儀進(jìn)行反分析計(jì)算方法。</p><p>　　淺埋暗挖法施工步驟是：先將鋼管打入地層

25、，然后注入水泥或化學(xué)漿液，使地層加固。開(kāi)挖面土體穩(wěn)定是采用淺埋暗挖法的基本條件。地層加固后，進(jìn)行短進(jìn)尺開(kāi)挖。一般每循環(huán)在0.5～1.0米左右。隨后即作初期支護(hù)。第三步，施作防水層。開(kāi)挖面的穩(wěn)定性時(shí)刻受到水的危脅，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致塌方。處理好地下水是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。最后，完成二次支護(hù)。一般情況下，可注入混凝土，特殊情況下要進(jìn)行鋼筋設(shè)計(jì)。當(dāng)然，淺埋暗挖法的施工需利用監(jiān)控測(cè)量獲得的信息進(jìn)行指導(dǎo)，這對(duì)施工的安全與質(zhì)量都是重要的。</p>

26、<p>　　淺埋暗挖法強(qiáng)調(diào)了新的施工要點(diǎn)，突出時(shí)空效應(yīng)對(duì)防塌的重要作用，提出來(lái)在軟弱地層必須快速施工的理念，于20世紀(jì)80年代中期在大秦線軍都山鐵路隧道雙口黃土試驗(yàn)段研究成功。之后，在1986年5月～1987年5月，結(jié)合北京地區(qū)地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，在北京地鐵復(fù)興門折返線工程設(shè)計(jì)與施工中，首次應(yīng)用淺埋暗挖技術(shù)并獲得成功。與明挖法相比，由于這項(xiàng)技術(shù)具有拆遷少、不擾民、不破壞交通及周圍環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，為城市修建地鐵開(kāi)辟了一條新路。例

27、如北京地鐵復(fù)興門折返線，，因不便明挖而停滯了8年，應(yīng)用淺埋暗挖法技術(shù)后沿長(zhǎng)安街下施工成功。隨后，這項(xiàng)技術(shù)又在北京地鐵復(fù)興門至西單區(qū)間進(jìn)行了三拱兩柱跨度達(dá)21.7m的地下車站的設(shè)計(jì)、施工和試驗(yàn)，并獲得成功，從而為后來(lái)西單地鐵站采用三拱兩柱雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供了重要的技術(shù)支持。</p><p>　　由于淺埋暗挖法技術(shù)取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，北京市科委和鐵道部科技司曾于1987年8月共同組織了成果鑒定會(huì)，與會(huì)

28、專家和各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)真的討論及評(píng)價(jià)，并對(duì)該技術(shù)方法的名稱進(jìn)行了討論，否定了“軟弱地層新奧法”、“中國(guó)特色新奧法”、“北京地鐵淺埋暗挖法”等名稱，最后確定取名“淺埋暗挖法”。與其他名稱相比，這個(gè)名稱定義準(zhǔn)確，既反映了該技術(shù)方法的特點(diǎn)，又明確了它的普遍意義——適用于各種軟弱地層的地下工程設(shè)計(jì)與施工。</p><p>　　之后，淺埋暗挖法經(jīng)過(guò)十多年的廣泛應(yīng)用，不斷改進(jìn)和完善，現(xiàn)已在城市地鐵、市政工程、城市熱

29、力和電力管道、城市地下過(guò)街道、地下停車場(chǎng)等工程中推廣應(yīng)用，形成的“隧道與地鐵淺埋暗挖法”，已被國(guó)家建設(shè)部批準(zhǔn)為國(guó)家級(jí)工法，并廣泛應(yīng)用于鐵路、公路及其他城市地下工程。該工法正式提出的“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”十八字方針，廣為流傳，推動(dòng)了該工法的廣泛應(yīng)用。</p><p>　　1.2地下工程常見(jiàn)施工技術(shù)</p><p>　　淺埋地下工程施工地方法主要有明挖法（蓋挖法）和

30、暗挖法兩大類，早期多采用明挖法施工。近年來(lái)，隨著盾構(gòu)技術(shù)和暗挖技術(shù)的發(fā)展以及城市生活與環(huán)境要求的提高，暗挖法已被廣泛采用。</p><p><b>　　1.2.1明挖法</b></p><p>　　淺埋地下工程以往多采用傳統(tǒng)的的明挖法施工。明挖法也稱基坑法，主要包括敞口明挖法和基坑支護(hù)開(kāi)挖法兩類。其施工方法是首先從地面向下開(kāi)挖出基坑，在基坑內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，然后回填回復(fù)

31、地面。明挖法簡(jiǎn)單易行，施工作業(yè)面寬敞，施工速度較快，在覆蓋層薄、建筑物稀少、地面交通車量不多、地下各種管線少、周圍環(huán)境要求不高的地區(qū)，采用這種方法最經(jīng)濟(jì)。我國(guó)最初的北京地鐵北京站到蘋果園站一期工程，就是在當(dāng)時(shí)沿線兩邊沒(méi)有建筑或少量建筑情況下，本著先修地鐵，后帶動(dòng)兩邊建筑發(fā)展的原則，地下鐵道采用明挖法修建的。然而隨著城市的發(fā)展，地面交通、周圍環(huán)境、地下管線也在增加。采用明挖法施工的最大缺點(diǎn)是破壞地面、中斷交通、拆遷工作量大。同時(shí)施工產(chǎn)生的

32、噪音、震動(dòng)等也會(huì)嚴(yán)重干擾居民的生活和工作。為了盡可能地減少地下工程施工對(duì)地面交通和附近居民的干擾，蓋挖法應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　蓋挖法是一種先做鉆孔灌注樁或連續(xù)墻作為維護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)保護(hù)下再做樁頂縱梁、蓋頂板，恢復(fù)路面，然后，在樁及鋼筋混凝土頂板的支護(hù)下進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工的方法。根據(jù)開(kāi)挖和結(jié)構(gòu)施工順序的不同，蓋挖法又可分為蓋挖順筑和蓋挖逆筑兩類。蓋挖法是一種比較快速、經(jīng)濟(jì)、安全的施工方法。但是在

33、主要交通干道上修建地下工程時(shí)，蓋挖法施工還是不能徹底解決問(wèn)題，因此研究開(kāi)發(fā)新的地下工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，成為工程技術(shù)人員孜孜以求的目標(biāo)。淺埋暗挖法就是一種可以克服明挖法上述困難的創(chuàng)新技術(shù)和方法。</p><p><b>　　1.2.2暗挖法</b></p><p>　　隨著地面交通運(yùn)輸量越來(lái)越大，以及人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，地下工程暗挖法已經(jīng)逐漸取代明挖法而廣泛應(yīng)用于城

34、市地下施工。</p><p><b>　　一、盾構(gòu)法</b></p><p>　　盾構(gòu)是在有水地層、軟弱不穩(wěn)定巖層中修建地鐵區(qū)間隧道和其他地下工程時(shí)，進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù)和襯砌的一種專用機(jī)械設(shè)備。盾構(gòu)的種類很多，目前廣泛采用最先進(jìn)的盾構(gòu)有泥水加壓復(fù)合式盾構(gòu)和土壓復(fù)合式盾構(gòu)。由于盾構(gòu)法施工具有施工速度快，不拆遷地面建筑物和地下管網(wǎng)，施工期間噪音小、震動(dòng)小、不影響地面交通等優(yōu)點(diǎn)，

35、近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外地鐵區(qū)間工程中被廣泛采用。但是盾構(gòu)法施工存在著隨地層的變化而產(chǎn)生不適應(yīng)、斷面又不容許改變、制造盾構(gòu)的成本較高、造價(jià)昂貴等缺點(diǎn)，因此，其優(yōu)越性不如淺埋暗挖法。</p><p><b>　　二、淺埋暗挖法</b></p><p>　　在工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)施工特點(diǎn)，地下工程可分為深埋、淺埋、超淺埋地下工程。按照《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB1003-2001）規(guī)定，

36、當(dāng)單線或雙線隧道拱頂埋深小于：Ⅵ級(jí)圍巖35～40m、Ⅴ級(jí)圍巖18～25m、Ⅳ級(jí)圍巖10～14m、Ⅲ級(jí)圍巖5～7m，為淺埋隧道。也可用實(shí)測(cè)壓力P和垂直土柱重量γh之比來(lái)確定，根據(jù)實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)P/γh＞0.4～0.6為淺埋隧道。</p><p>　　城市地鐵、地下工程結(jié)構(gòu)斷面變化很大，僅用拱頂深度來(lái)確定深埋或淺埋是不妥的，還必須考慮地下工程大跨度大小，跨度大時(shí)，對(duì)覆土的影響也大。拱頂覆土厚度（H）與結(jié)構(gòu)跨度（D）

37、之比，即H/D稱為覆跨比。當(dāng)0.6＜H/D≤1.5時(shí)，均稱為淺埋；當(dāng)H/D≤0.6時(shí)，稱為超淺埋。</p><p>　　對(duì)于淺埋地下工程而言，其顯著特點(diǎn)是埋深淺。在施工過(guò)程中，由于地層損失而引起的地面移動(dòng)明顯，對(duì)周邊環(huán)境的影響較大。因此，在各種開(kāi)挖、支護(hù)襯砌、排水注漿方法突出了更高的要求，施工難度增加。所以，如何有效控制淺埋地下工程施工擾動(dòng)誘發(fā)的地面移動(dòng)變形，成為淺埋地下工程設(shè)計(jì)與施工研究的重點(diǎn)、難點(diǎn)和熱點(diǎn)問(wèn)題。

38、基于從控制地面變形、減少對(duì)環(huán)境的不利影響、降低施工成本等方面考慮，形成了各種適用于淺埋地下工程施工地方法。為了達(dá)到及時(shí)支護(hù)，防止地層沉降的目的，必須完全穩(wěn)定后，再敷設(shè)防水隔離板，施加二次模筑混凝土襯砌，這是最符合地下工程受力特點(diǎn)的一種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　淺埋暗挖法是在近十幾年發(fā)展起來(lái)的一種新方法，該方法現(xiàn)在已經(jīng)在城市地鐵、市政地下管網(wǎng)及地下空間的其他淺埋地下結(jié)構(gòu)物的工程設(shè)計(jì)與施工中廣泛應(yīng)用。該方法多應(yīng)用于

39、第四紀(jì)軟弱地層，開(kāi)挖方法有正臺(tái)階法、單側(cè)壁導(dǎo)洞法、中隔壁法（CD法）、交叉隔壁法（CRD法）、雙側(cè)壁導(dǎo)洞法（眼鏡工法）等。該方法具有靈活多變，對(duì)地面建筑、道路和地下管網(wǎng)影響不大，拆遷占地少、不擾民、不污染城市環(huán)境，是目前較先進(jìn)的施工方法。該方法在鐵路、公路及軟弱地層中也開(kāi)始應(yīng)用。</p><p>　　1.2.3地下工程常見(jiàn)施工方法優(yōu)缺點(diǎn)比較</p><p>　　淺埋暗挖法與其他的方法相比具

40、有顯著的優(yōu)點(diǎn)。以城市地鐵為例，淺埋暗挖法與明挖法（明挖法）相比，具有拆遷占地少、不擾民、不破壞交通及周圍環(huán)境、節(jié)省大量拆遷投資等優(yōu)點(diǎn)；與盾構(gòu)法相比，具有簡(jiǎn)單易行，無(wú)需多種專用設(shè)備，靈活方便，適用于不同地層、不同跨度、多種斷面，可以提供大量就業(yè)機(jī)會(huì)等優(yōu)點(diǎn)，是適合我國(guó)國(guó)情的好方法。尤其對(duì)于區(qū)間隧道，淺埋暗挖法施工速度完全能滿足總工期要求。當(dāng)然，淺埋暗挖法也存在缺點(diǎn)，如速度較慢，噴射混凝土粉塵較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，機(jī)械化程度不高，以及高水位地層結(jié)

41、構(gòu)防水比較困難等。淺埋暗挖法與明挖法、盾構(gòu)法優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表1-1。</p><p>　　表1-1 淺埋地下工程常見(jiàn)施工方法優(yōu)缺點(diǎn)比較</p><p>　　注：造價(jià)僅是區(qū)間對(duì)比，是日本1988年的工程總結(jié)。</p><p>　　在地下工程建設(shè)中，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇合適的施工方法。隨著暗挖法技術(shù)的不斷改善以及人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的不斷提高，上述施工方法的造價(jià)也在不斷的

42、提高，普及的程度也在不斷的變化，圖1-1為簽聯(lián)邦德國(guó)地鐵建設(shè)采用上述三種方法建造成本隨年代的變化情況，以及1984年交通隧道工程施工方法的普及程度，圖中表明暗挖法施工成本逐年降低，1973年以后已低于其他方法。</p><p>　　圖1-1 前聯(lián)邦德國(guó)地鐵建造成本變化</p><p>　　1.3淺埋暗挖法施工技術(shù)</p><p>　　1.3.1淺埋暗挖法施工原理&

43、lt;/p><p>　　淺埋暗挖法沿用了新奧法（New Austrian Tunneling Method簡(jiǎn)稱NATM）的基本原理，創(chuàng)建了信息化量測(cè)反饋設(shè)計(jì)和施工的新理念；采用先柔后剛復(fù)合式襯砌新型支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，初期支護(hù)按承擔(dān)全部基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲(chǔ)備；初期支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工時(shí)，同時(shí)采用多種輔助工具，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動(dòng)部分圍巖的自承能力；采用不同的開(kāi)

44、挖方法及時(shí)支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；在施工過(guò)程中應(yīng)用監(jiān)控量測(cè)、信息反饋和優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)不塌方、少沉降、安全生產(chǎn)與施工。</p><p>　　淺埋暗挖法大多應(yīng)用于第四紀(jì)軟弱地層中的地下工程，由于威嚴(yán)自承能力很差，為避免對(duì)地面建筑物和地中構(gòu)筑物造成破壞，需要嚴(yán)格控制地表沉降量。因此，要求初期支護(hù)剛度要大，支護(hù)要及時(shí)。例如，圖1-2所示的圍巖特征曲線和支護(hù)的剛度曲線交點(diǎn)C（穩(wěn)定點(diǎn)）應(yīng)盡量靠近A

45、點(diǎn)，即支護(hù)所承受的荷載（P0值）越大越好，以減小圍巖的承載力，并作為支護(hù)和圍巖共同作用的安全儲(chǔ)備。這種設(shè)計(jì)思想的施工要點(diǎn)可概括為管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)、速反饋。初期支護(hù)必須從上向下施工，二次模筑襯砌必須通過(guò)變位量測(cè)，當(dāng)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定時(shí)，才能施工，而且必須從下向上施工，決不容許先拱后墻施工。</p><p>　　圖1-2 圍巖特征曲線和支護(hù)的剛度曲線示意圖</p><p

46、>　　1.3.2淺埋暗挖法適用范圍</p><p>　　淺埋暗挖法是在軟弱圍巖淺埋地層中修建山嶺隧道洞口段、城區(qū)地下鐵道及其他適于淺埋結(jié)構(gòu)物的施工方法。它主要用于不宜明挖施工的土質(zhì)或軟弱無(wú)膠結(jié)的砂、卵石等第四紀(jì)地層，修建覆跨比大于0.2的淺埋地下洞室。對(duì)于高水位的類似地層，采取堵水和降水等措施后也適用。尤其對(duì)于結(jié)構(gòu)埋置淺、地面建筑物密集、交通運(yùn)輸繁忙、地下管線密布，且對(duì)地面沉降要求嚴(yán)格的都市城區(qū)，如修建地下

47、鐵道、地下停車場(chǎng)、熱力與電力管線，這項(xiàng)技術(shù)方法更為適用。</p><p>　　1.3.3淺埋暗挖法施工方法</p><p>　　采用淺埋暗挖法施工時(shí)，根據(jù)地表沉降要求、地層條件及開(kāi)挖斷面大小，常見(jiàn)的典型方法是全斷面法、單側(cè)壁導(dǎo)坑超前正臺(tái)階法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑正臺(tái)階法（眼鏡工法）、中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）等。開(kāi)挖根據(jù)圍巖情況Ⅴ級(jí)地段采用CRD法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，Ⅳ級(jí)采用CD法

48、或弧型導(dǎo)坑預(yù)留核心土法施工，每循環(huán)進(jìn)尺控制在1m以內(nèi)，Ⅱ、Ⅲ級(jí)及橫洞Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖采用臺(tái)階法施工，每循環(huán)進(jìn)尺控制在2.5m以內(nèi)。施工方法詳見(jiàn)下表1-2。</p><p>　　表1-2 淺埋暗挖法主要開(kāi)挖方法比較</p><p><b>　　1.全斷面法施工</b></p><p>　　常用在Ⅰ～Ⅲ級(jí)硬巖中，利于組織大型機(jī)械化作業(yè)，提高施工速度。

49、該法可采用深孔爆破，例如大瑤山雙線隧道用該法施工時(shí)，最深鉆孔眼達(dá)5.15m，復(fù)合式襯砌單口月成洞達(dá)150～240m。</p><p><b>　　2.臺(tái)階法施工</b></p><p>　　在松散地層中采用臺(tái)階法施工，一般都要用超前小導(dǎo)管對(duì)地層進(jìn)行超前加固，對(duì)于一些特殊地段，如隧道埋深淺、地表有重要建筑物、隧道穿越公路或鐵路線等，則需要對(duì)地層采用大管棚和小導(dǎo)管聯(lián)合支護(hù)

50、的方式。</p><p><b>　　3.CD法施工</b></p><p>　　圍巖較差、跨度大、地表沉陷難控制是采用，此法單側(cè)壁導(dǎo)坑超前，中部和另一側(cè)的斷面用正臺(tái)階法施工，故兼有正臺(tái)階法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的優(yōu)點(diǎn)，且洞跨可隨機(jī)械設(shè)備等施工條件決定，此法已在北京地鐵復(fù)興門折返線，埋深與洞跨比為0.67、寬15m的渡線斷面中應(yīng)用并獲得成功。</p><p

51、><b>　　4.CRD法施工</b></p><p>　　當(dāng)開(kāi)挖斷面較大時(shí)，為確保地層沉降在允許控制范圍內(nèi)，需要將整個(gè)開(kāi)挖斷面分為若干個(gè)小斷面，并在斷面中部設(shè)置一道臨時(shí)支撐。在具體施工時(shí)，開(kāi)挖一個(gè)小斷面，進(jìn)行一個(gè)小斷面的初期支護(hù)，最終使整個(gè)大斷面初期支護(hù)閉合成環(huán)，在二襯前，拆除中間“十字”支撐。</p><p><b>　　5.雙側(cè)壁導(dǎo)坑法</

52、b></p><p>　　適用于淺埋大跨度隧道，地表下沉量要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差時(shí)，此法安全可靠，但速度慢，造價(jià)高。北京地鐵西單車站施工采用了該方法，該處地層主要是粉細(xì)砂、中粗砂、礫砂等，埋深在6m左右，車站長(zhǎng)、寬、高分別為270m，26.04m，13.5m。衡廣復(fù)線上的香爐坑隧道，為雙線鐵路隧道，全長(zhǎng)238m，隧道開(kāi)挖寬度13.22m，高度10.47m，面積約120，隨到最大埋深28m，洞口段覆蓋層厚度

53、在14m以內(nèi)，最小埋深僅1.5m，該隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)洞獲得了成功。</p><p><b>　　1.4存在問(wèn)題</b></p><p>　　淺埋暗挖法雖然是一個(gè)成功的方法，獲得了越來(lái)越多的應(yīng)用，但也應(yīng)該看到它的問(wèn)題和不足。這主要表現(xiàn)在施工速度不快、施工步驟復(fù)雜，在困難條件下襯砌和防水施工質(zhì)量難以控制，施工成本偏高等。因此，不斷完善和提高淺埋暗挖法施工技術(shù)水平，是

54、一項(xiàng)長(zhǎng)期而重要的任務(wù)。</p><p>　　目前, 采用淺埋暗挖法修建城市地鐵主要受到地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)斷面、地形條件等因素的影響, 應(yīng)用范圍受到一定限制。</p><p>　　不能帶水作業(yè)是淺埋暗挖法施工必須具備的基本條件。在含水地層暗挖施工中,必須進(jìn)行先期降水。特別是城市地鐵采用淺埋暗挖法基本是在無(wú)水條件下施工，通常情況下，城市地鐵地下水位一般較高，水的影響往往是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵，

55、而大深度、大范圍降水可能會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成破壞(如導(dǎo)致地面沉陷、地下水流失等)，而且也是造價(jià)偏高的一個(gè)原因。從目前效果看,在砂質(zhì)地層中達(dá)到無(wú)水作業(yè)條件是完全可能的；在非砂質(zhì)地層或含水層較薄的潛水或上層滯水疏干比較困難的情況下,可采用洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水。</p><p>　　淺埋暗挖法修建城市地鐵的施工速度較慢，工程造價(jià)偏高，難以適應(yīng)城市地鐵的快速發(fā)展。目前淺埋暗挖法已經(jīng)采用各項(xiàng)改進(jìn)措施，雖然施工速度可能有所提高，工程

56、造價(jià)得到降低，但挖潛、改進(jìn)能力有限。</p><p><b>　　1.5本文研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　地下工程淺埋暗挖法于20世紀(jì)80年代中期創(chuàng)立的，并在北京市地鐵工程中首次應(yīng)用成功。它特別適用于我國(guó)北方地區(qū)地下水位較低條件下的淺埋隧道暗挖施工，不僅適用于地鐵和公路隧道，而且適用于水利涵管、電力管線等其他淺埋隧道施工，為缺乏盾構(gòu)等現(xiàn)代化掘進(jìn)機(jī)械的淺埋暗挖隧

57、道施工提供了強(qiáng)有力的支持，這對(duì)我國(guó)地下工程建設(shè)進(jìn)一步推廣和應(yīng)用具有重大意義。本文主要研究?jī)?nèi)容包括淺埋暗挖法的定義和分類，淺埋暗挖法施工技術(shù)，淺埋暗挖法輔助施工方法，以及監(jiān)控量測(cè)和信息反饋等， 對(duì)淺埋暗挖法施工要領(lǐng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述。</p><p>　　第二章 淺埋暗挖法施工技術(shù)</p><p><b>　　2.1概述</b></p><p>

58、　　修建淺埋地段隧道時(shí)，往往因周圍環(huán)境等要求必須采用暗挖法施工。淺埋暗挖法是一種綜合施工技術(shù)，其特點(diǎn)是在開(kāi)挖中采用多種輔助施工措施加固圍巖，合理調(diào)動(dòng)圍巖的自承能力，開(kāi)挖后及時(shí)支護(hù)，封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效地抑制圍巖過(guò)大變形。</p><p>　　施工中我們堅(jiān)持“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”十八字方針，這套施工要點(diǎn)是在施工實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，比較準(zhǔn)確地概括了淺埋暗挖施工技

59、術(shù)。其具體內(nèi)容如下：</p><p>　　“管超前”——在工作面開(kāi)挖前，沿隧道拱部周邊按設(shè)計(jì)打入超前小導(dǎo)管起超前支護(hù)作用，開(kāi)挖后管與管之間的圍巖有成拱效應(yīng)，管棚本身形成很多簡(jiǎn)支梁對(duì)圍巖起支撐和抑制圍巖變形作用，以便提供一個(gè)能完成初期支護(hù)的時(shí)間。</p><p>　　“嚴(yán)注漿”——在打設(shè)超前小導(dǎo)管后注漿加固地層，使松散的砂礫等能膠結(jié)起來(lái)，以便在開(kāi)挖后不引起坍塌。在導(dǎo)管超前支護(hù)后，立即進(jìn)行壓注

60、水泥或水泥水玻璃漿液，填充砂層孔隙，凝固后將砂礫膠結(jié)成為具有一定強(qiáng)度的“結(jié)石體”，使周圍形成一個(gè)殼體，增強(qiáng)圍巖自穩(wěn)能力。此外，嚴(yán)注漿還包括初支背后注漿和二襯背后注漿。</p><p>　　“短進(jìn)尺”——每個(gè)開(kāi)挖循環(huán)距離要短，這樣才能做到開(kāi)挖和支護(hù)時(shí)間盡可能短，且由于嵌制作用和縱向圍巖暴露得少，確保了施工完全。</p><p>　　“強(qiáng)支護(hù)”——采用格棚鋼架和速凝混凝土進(jìn)行較強(qiáng)的初期支護(hù)，以

61、限制地層變形，淺埋暗挖法的網(wǎng)噴支護(hù)承載安全系數(shù)取得轉(zhuǎn)大，一般不考慮二次支護(hù)承力。</p><p>　　“早封閉”——開(kāi)挖后初期支護(hù)要盡早封閉成環(huán)，以便改變受力條件。</p><p>　　“勤量測(cè)”——施工量測(cè)指地表沉降量測(cè)和洞內(nèi)拱頂下沉與收斂量測(cè)。量測(cè)是對(duì)施工過(guò)程中圍巖及結(jié)構(gòu)變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤的主要手段，是對(duì)威嚴(yán)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)，其信息及時(shí)而準(zhǔn)確地反饋給設(shè)計(jì)施工主管部門，以便修改設(shè)計(jì)

62、或采取特殊的施工措施。</p><p>　　2.1.1淺埋暗挖法施工要求</p><p>　　1.控制圍巖變形波及地面</p><p>　　淺埋隧道施工中開(kāi)挖的影響將波及地面。為了避免破壞地面建筑物及地層內(nèi)埋設(shè)的線路管網(wǎng)，保護(hù)地面自然景觀，克服對(duì)地上交通的影響，更好地適應(yīng)周圍環(huán)境的需要，必須嚴(yán)格控制地中及地表沉陷變形量。</p><p>　　

63、變形量，不僅包括由于開(kāi)挖直接引起的圍巖的沉降變形，而且包括由于圍巖作用引起的支護(hù)體系的柔性變形和各階段施工中基礎(chǔ)下沉變位而引起的結(jié)構(gòu)整體位移。</p><p>　　2.要求剛性支護(hù)或進(jìn)行地層改良</p><p>　　為了抑制地中及地面的變形沉陷，淺埋暗挖法施工時(shí)，其支護(hù)時(shí)間必須盡可能提前，支護(hù)的剛度也應(yīng)適當(dāng)加大；必須選用適當(dāng)?shù)拈_(kāi)挖方法、支護(hù)方式及施工工藝。另外，還應(yīng)經(jīng)常采用對(duì)前方圍巖條件進(jìn)

64、行改良及超前支護(hù)等基本措施。</p><p>　　3.通過(guò)試驗(yàn)段來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工</p><p>　　由于周圍環(huán)境及隧道所處地段地質(zhì)的復(fù)雜性，在做出包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方案、試驗(yàn)及量測(cè)計(jì)劃的設(shè)計(jì)后，往往需要選取地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)情況有代表性的一段工程作為試驗(yàn)段，先期開(kāi)工。施工過(guò)程中，對(duì)引起的地中及地面沉陷變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖應(yīng)力狀態(tài)、地面環(huán)境受影響程度等情況進(jìn)行觀察、量測(cè)、分析和研究。根據(jù)試驗(yàn)段

65、施工中所取得數(shù)據(jù)，還可以用反分析法獲得更多更符合實(shí)際的圍巖力學(xué)參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行力學(xué)分析計(jì)算。</p><p>　　通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段施工的研究分析，對(duì)整體施工方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。</p><p>　　2.1.2淺埋暗挖法施工原則</p><p>　　1.根據(jù)地層情況、地面建筑物特點(diǎn)及機(jī)械配備情況，選擇對(duì)地層擾動(dòng)小、經(jīng)濟(jì)、快速的開(kāi)挖方法。若斷

66、面大或地層較差；可采用經(jīng)濟(jì)合理的輔助工法和相應(yīng)的分部正臺(tái)階開(kāi)挖法；若斷面小或地層較好，可用全斷面開(kāi)挖法。</p><p>　　2.應(yīng)重視輔助工法的選擇，當(dāng)?shù)貙虞^差、開(kāi)挖面不能自穩(wěn)時(shí)，采取輔助施工措施后，仍應(yīng)優(yōu)先采用大斷面開(kāi)挖法。</p><p>　　3.應(yīng)選擇能適應(yīng)不同地層和不同斷面的開(kāi)挖、通風(fēng)、噴錨、裝運(yùn)、防水、二次模筑襯砌作業(yè)的配套機(jī)具，使施工程序化，為快速施工創(chuàng)造條件。設(shè)備投入量一般

67、不少于工程造價(jià)的10％，否則難以滿足工程質(zhì)量和進(jìn)度的要求。</p><p>　　4.現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的監(jiān)控量測(cè)與反饋在淺埋暗挖法施工中非常重要，必須在施工組織設(shè)計(jì)中作為重要的工序進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)施。必須采用先進(jìn)的量測(cè)設(shè)備、方法和相應(yīng)的處理量測(cè)資料的軟件。</p><p>　　5.工序安排要突出及時(shí)性，尤其在開(kāi)挖后要認(rèn)真做到及時(shí)噴射混凝土、及時(shí)量測(cè)、及時(shí)反饋、及時(shí)修正。地層較差時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“管超

68、前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”十八字方針。</p><p>　　6.提高職工素質(zhì)，組織綜合工班進(jìn)行作業(yè)，以提高施工質(zhì)量和速度。當(dāng)前，許多施工隊(duì)伍嚴(yán)重缺乏管理，施工質(zhì)量差，極易造成塌方和大幅度沉降。</p><p>　　7.在施工過(guò)程中，開(kāi)挖、噴錨、裝渣運(yùn)輸?shù)裙ば驅(qū)a(chǎn)生大量粉塵、噪音和有害氣體，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)、防塵措施及管理，并指定專人負(fù)責(zé)，做到文明施工，在洞內(nèi)外都要處理好施工、人

69、員、環(huán)境三者的關(guān)系。</p><p>　　8.應(yīng)采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行工序時(shí)間調(diào)整，進(jìn)行進(jìn)度管理、安全技術(shù)組織措施管理、機(jī)械配套和維修管理、監(jiān)控量測(cè)與反饋管理、質(zhì)量檢驗(yàn)管理、材料消耗管理、環(huán)境工程管理等，應(yīng)配套容量較大的微機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。</p><p><b>　　2.2施工方法</b></p><p>　　2.2.1全斷面開(kāi)挖法施工</p

70、><p>　　地下斷面采用一次開(kāi)挖成型（主要是爆破或機(jī)械開(kāi)挖）的施工方法叫全斷面開(kāi)挖法。該法的優(yōu)點(diǎn)是可以減少開(kāi)挖對(duì)圍巖的擾動(dòng)次數(shù)，有利于圍巖天然承載拱的形成；工序簡(jiǎn)單，便于組織大型機(jī)械化施工；施工速度快，防水處理簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是對(duì)地質(zhì)條件要求嚴(yán)格，圍巖必須有足夠的自穩(wěn)能力。另外，機(jī)械設(shè)備配套費(fèi)用也較大。</p><p><b>　　1.施工順序</b></p>

71、<p>　　全斷面開(kāi)挖法操作比較簡(jiǎn)單，主要工序：使用移動(dòng)式鉆孔臺(tái)機(jī)，首先全斷面一次鉆孔，并進(jìn)行裝藥連線，然后將鉆孔臺(tái)車后退到50m以外的安全地點(diǎn)，再起爆，一次爆破成型，出渣后鉆孔臺(tái)車再推移至開(kāi)挖面就位，開(kāi)始下一個(gè)鉆爆作業(yè)循環(huán)。同時(shí)施做初期支護(hù)，鋪設(shè)防水隔離層或不鋪設(shè)，進(jìn)行二次模筑襯砌。開(kāi)挖順序見(jiàn)下圖2-1。</p><p>　?、偃珨嗝骈_(kāi)挖 ②噴錨支護(hù) ③灌注襯砌</p><p&

72、gt;　　圖2-1全段面法開(kāi)挖施工順序</p><p>　　該施工工藝流程突出兩點(diǎn)：增加操作手進(jìn)行復(fù)噴作業(yè)，先初噴后復(fù)噴，以利于穩(wěn)定地層和加快施工進(jìn)度；鋪底混凝土必須提前施作，且不滯后200m。當(dāng)?shù)貙虞^差時(shí)鋪底應(yīng)緊跟，這是確保施工安全和質(zhì)量的重要做法。</p><p><b>　　2.適用范圍</b></p><p>　　全斷面開(kāi)挖法主要適用于

73、Ⅳ～Ⅵ級(jí)圍巖。當(dāng)斷面在50以下，隧道又處于Ⅲ級(jí)圍巖地層時(shí)，為了減少對(duì)地層的擾動(dòng)次數(shù)，在采取局部注漿等輔助施工措施加固地層后，也可采用全斷面法施工。但是第四紀(jì)地層中采用此施工方法時(shí)，斷面一般均為20以下，且施工中仍需特別注意。山嶺隧道及小斷面城市地下電力、熱力、電信管道施工多用此法。</p><p><b>　　3.評(píng)價(jià)</b></p><p><b>　?。?/p>

74、1）優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　全斷面開(kāi)挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機(jī)械化作業(yè)，提高施工速度，且工序少，便于施工組織和管理。</p><p><b>　　（2）缺點(diǎn)</b></p><p>　?、儆捎陂_(kāi)挖面較大，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個(gè)循環(huán)工作量較大。</p><p>　?、诿看紊羁妆埔鸬?/p>

75、震動(dòng)較大，因此要求進(jìn)行精心的鉆爆設(shè)計(jì) ，并嚴(yán)格控制爆破作業(yè)。</p><p>　　2.2.2臺(tái)階法施工</p><p>　　臺(tái)階法施工就是將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個(gè)和幾個(gè)部分，即分成上下兩個(gè)工作面或幾個(gè)工作面，分部開(kāi)挖。根據(jù)地層條件和機(jī)械配套情況，臺(tái)階法又可分為正臺(tái)階法、中隔壁臺(tái)階法等。該方法在淺埋暗挖法中應(yīng)用最廣，可根據(jù)工程實(shí)際、地質(zhì)條件和機(jī)械條件，選擇合適的臺(tái)階方式。臺(tái)階法開(kāi)挖順序見(jiàn)圖2-2。

76、</p><p>　　1.上半部開(kāi)挖 2.拱部噴錨支護(hù) 3.下半 1.上半部開(kāi)挖 2.拱部噴錨支護(hù) 3中</p><p>　　部中央部開(kāi)挖 4.邊墻部開(kāi)挖 5.邊墻錨 核開(kāi)挖 4.下部開(kāi)挖 5.邊墻錨噴支護(hù)</p><p>　　噴支護(hù) 6.二次襯砌仰拱 7.二次襯砌 6.二次襯砌仰拱 7.二次襯砌</p

77、><p>　　圖2-2 臺(tái)階法開(kāi)挖順序</p><p><b>　　1.正臺(tái)階法開(kāi)挖</b></p><p>　　正臺(tái)階法開(kāi)挖優(yōu)點(diǎn)很多，能較早地使支護(hù)閉合，有利于控制圍巖其結(jié)構(gòu)變形及由此引起的地面沉降。上臺(tái)階長(zhǎng)度（L）一般控制在1～1.5倍洞徑（D），根據(jù)地層條件可選擇兩部或多部開(kāi)挖法。</p><p>　?。?）上下兩部

78、分步開(kāi)挖</p><p>　　采用此方法，若地層較好（Ⅲ、Ⅳ類），可將斷面分成上下兩個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖，上臺(tái)階長(zhǎng)度（L）一般控制在1～1.5倍洞徑（D）以內(nèi)，但必須在地層失去自穩(wěn)能力之前盡快開(kāi)挖下臺(tái)階，支護(hù)后形成封閉結(jié)構(gòu)。若地層較差，為了穩(wěn)定工作面，也可以輔以小導(dǎo)管超前支護(hù)等措施。上下兩部分步正臺(tái)階法開(kāi)挖示意圖見(jiàn)下圖2-3。</p><p>　　一般采用人工和機(jī)械混合開(kāi)挖法，即上半斷面采用人工開(kāi)挖

79、、機(jī)械出渣，下半斷面采用機(jī)械開(kāi)挖、機(jī)械出渣。有時(shí)為避免上半斷面出渣對(duì)下半斷面的影響，可用皮帶運(yùn)輸機(jī)將上半斷面渣土送到下半斷面的運(yùn)輸車中。</p><p>　　圖2-3 上下兩部分步正臺(tái)階法開(kāi)挖</p><p>　　（2）多部分開(kāi)挖留核心土</p><p>　　該方法適用于較差的地層，圍巖級(jí)別是Ⅰ、Ⅱ類，上臺(tái)階取1倍洞徑（D）左右環(huán)形開(kāi)挖，留核心土。用系統(tǒng)小導(dǎo)管超前

80、支護(hù)、預(yù)注漿穩(wěn)定工作面；用網(wǎng)構(gòu)拱架做初期支護(hù)；拱腳、墻腳設(shè)置鎖腳錨桿。從斷面開(kāi)挖到初期支護(hù)、仰拱封閉不能超過(guò)10d，以確保地面沉陷控制在50mm以內(nèi)。當(dāng)隧道斷面較高時(shí)，可以分多層臺(tái)階開(kāi)挖法，但臺(tái)階長(zhǎng)度不容許超過(guò)1.5D。多部分開(kāi)挖留核心土示意圖見(jiàn)圖2-3。</p><p>　　圖2-3 多部分開(kāi)挖留核心土示意圖</p><p>　　2.有關(guān)臺(tái)階長(zhǎng)度問(wèn)題</p><p&

81、gt;　　臺(tái)階長(zhǎng)度之所以定為1倍洞徑(D)，主要因?yàn)榈孛娉两挡蝗菰S超過(guò)30mm，另外，隧道在施工中縱向產(chǎn)生承載拱，承載拱的跨度約為1倍洞徑（圖2-4）。</p><p>　　這樣，在1倍洞徑區(qū)段周圍地層產(chǎn)生橫向和縱向兩個(gè)承載拱的作用，這對(duì)開(kāi)挖是有利的。臺(tái)階長(zhǎng)度超過(guò)1倍洞徑將失去縱向承載拱受力結(jié)構(gòu)，僅有橫向平面承載拱受力結(jié)構(gòu)。</p><p>　　另外，上臺(tái)階若選用大于1．5倍洞徑的長(zhǎng)臺(tái)階，

82、在開(kāi)挖時(shí)縱向變位大，上臺(tái)階斷面形狀不利于受力，而且容易引起周圍地層松動(dòng)，塑性區(qū)增大，造成拱腳附近受力大而使其失去穩(wěn)定性（圖2-5）；在下臺(tái)階開(kāi)挖時(shí)，也容易產(chǎn)生變位疊加而使其失去穩(wěn)定性（圖2-6）。</p><p>　　圖2-4 縱向承載拱的作用 圖2-5 上臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)引起松動(dòng)荷載</p><p>　　圖2-6 開(kāi)挖過(guò)程縱向變位影響長(zhǎng)度圖 圖2-7 上臺(tái)階過(guò)短

83、引起工作面不穩(wěn)定</p><p>　　上臺(tái)階若過(guò)短，小于1倍洞徑，因洞內(nèi)縱向破裂面超過(guò)工作面，易造成洞頂土體下滑，引起工作面不穩(wěn)定所以軟弱地層不能采用短臺(tái)階法施工（圖2-7），但是若用硬巖爆破法施工時(shí)，為了便于風(fēng)鉆打眼，可設(shè)置超短臺(tái)階。</p><p>　　從安全角度考慮，臺(tái)階長(zhǎng)度定為1倍洞徑是合理的，施工機(jī)械的配置也應(yīng)遵守這個(gè)原則。因此，在采用正臺(tái)階法施工時(shí)，應(yīng)樹(shù)立一個(gè)概念，不要分長(zhǎng)臺(tái)階

84、、短臺(tái)階、微臺(tái)階，這是長(zhǎng)期施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，有關(guān)施工規(guī)范中也取消了這種說(shuō)法，也不再提半斷面法開(kāi)挖。</p><p>　　需要說(shuō)明的是，在Ⅱ類砂卵石地層中進(jìn)行大斷面正臺(tái)階開(kāi)挖，必須同時(shí)實(shí)施深孔注漿和小導(dǎo)管超前支護(hù)、預(yù)注漿輔助工法。</p><p><b>　　3.優(yōu)缺點(diǎn)</b></p><p>　?、凫`活多變，適用性強(qiáng)。凡是軟弱圍巖、第四紀(jì)沉積

85、地層，必須采用正臺(tái)階法，尤其是各種不同方法中的基本方法。而且，當(dāng)遇到地層變化(變好或變壞)，都能及時(shí)更改、變換成其他方法，所以被稱為淺埋暗挖施工方法之母。</p><p>　　②具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，臺(tái)階有利于開(kāi)挖面的穩(wěn)定，尤其是上部開(kāi)挖支護(hù)后，下部作業(yè)則較為安全。當(dāng)?shù)貙訜o(wú)水、洞跨小于10m時(shí)，均可采用該方法。</p><p>　　③臺(tái)階法開(kāi)挖的缺點(diǎn)是上下部作業(yè)相互干擾，應(yīng)注

86、意下部作業(yè)時(shí)對(duì)上部穩(wěn)定性的影響，還應(yīng)注意臺(tái)階開(kāi)挖會(huì)增加圍巖被擾動(dòng)的次數(shù)等。</p><p>　　2.2.3 分部開(kāi)挖法</p><p>　　分部開(kāi)挖法主要適用于地層較差的大斷面地下工程，尤其是限制地面沉降的城市地下工程，包括單側(cè)壁導(dǎo)坑超前臺(tái)階法、中隔墻法（CD工法）、交叉中隔墻法(CRD工法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法（眼鏡工法）和雙隔墻中間預(yù)留核心土法等多種形式。</p>

87、<p>　　單側(cè)壁導(dǎo)坑超前臺(tái)階法</p><p><b>　　基本概念</b></p><p>　　單側(cè)壁導(dǎo)坑法是指在隧道斷面一側(cè)先開(kāi)挖一導(dǎo)坑，并始終超前一定距離，再開(kāi)挖隧道斷面剩余部分的隧道開(kāi)挖方法。單側(cè)壁導(dǎo)坑超前導(dǎo)坑法開(kāi)挖示意圖見(jiàn)下圖2-8。</p><p>　　圖2-8 單側(cè)壁導(dǎo)坑超前臺(tái)階法</p><p&

88、gt;　　采用該法開(kāi)挖時(shí)，單側(cè)壁導(dǎo)坑超前的距離一般在2倍洞徑以上。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前錨桿、超前小管管、超前預(yù)注漿等輔助施工措施進(jìn)行超前加固。一般采用人工開(kāi)挖、人工和機(jī)械配合開(kāi)挖、人工和機(jī)械配合出碴。斷面剩余部分開(kāi)挖時(shí)，可適當(dāng)采用控制爆破以免破壞已完成導(dǎo)坑的臨時(shí)支護(hù)。</p><p>　　側(cè)壁導(dǎo)坑尺寸通常根據(jù)機(jī)械設(shè)備和施工條件來(lái)確定，而側(cè)壁導(dǎo)坑的正臺(tái)階高度，一般規(guī)定為臺(tái)階底部至拱線的位置，這主要是為施工方便

89、而規(guī)定的，范圍在2.5～3.5m。下臺(tái)階落底、封閉要及時(shí)，以減少地面沉降。</p><p><b>　　2.適用范圍</b></p><p>　　單側(cè)壁導(dǎo)坑超前臺(tái)階法主要適用于地層較差、斷面較大，采用臺(tái)階法開(kāi)挖有困難的地層。采用該法可變大跨斷面為小跨斷面。大跨斷面多不小于10 m，可采用單側(cè)壁導(dǎo)坑法，將導(dǎo)坑跨度定為3～4m，這樣就可將大跨度變?yōu)?～4m跨和6～10m跨

90、，這種施工方法簡(jiǎn)單可靠。 </p><p>　　二、中隔墻法(CD工法)</p><p><b>　　1.基本概念</b></p><p>　　CD工法（Center Diaphragm）是指是在軟弱圍巖大跨度隧道中，將隧道斷面左右一分為二，先開(kāi)挖一側(cè)，并在隧道斷面中部架設(shè)一臨時(shí)支撐隔，待先開(kāi)挖的一側(cè)超前一定距離后，再開(kāi)挖另一側(cè)隧道的施工方法。

91、通過(guò)隧道斷面中部的臨時(shí)支撐隔墻，將斷面跨度一分為二，減小了開(kāi)挖斷面跨度，使斷面受力更合理，從而使隧道開(kāi)挖更安全、可靠。</p><p>　　CD工法是在20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著修建城市地下工程實(shí)例日益增多，尤其是非掘進(jìn)機(jī)方法運(yùn)用于軟弱、松散地層中淺埋暗挖隧道工程后，在原正臺(tái)階法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工法。它更有效地解決了將大跨、中跨的洞室開(kāi)挖轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、小跨洞室開(kāi)挖問(wèn)題。CD工法首次在德國(guó)慕尼黑地鐵工程的實(shí)踐中獲

92、得了成功，并在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上去的突破。</p><p><b>　　2.適用范圍</b></p><p>　　CD工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機(jī)械開(kāi)挖的Ⅳ、V級(jí)圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段，且地面沉降要求嚴(yán)格的地下工程施工。</p><p><b>　　3.施工方法</b></p>

93、;<p>　　采用CD工法施工時(shí)，每步的臺(tái)階長(zhǎng)度都應(yīng)控制，一般為5～7m。為了穩(wěn)定工作面，往往與預(yù)注漿等輔助施工措施配合使用，采用人工開(kāi)挖、人工出渣方式。CD工法的開(kāi)挖方式與施工順序分別見(jiàn)下圖2-9和圖2-10。</p><p>　　圖2-9 CD工法開(kāi)挖方式</p><p>　　圖2-10 CD工法施工順序</p><p>　　三、交叉中隔墻法(

94、CRD工法) </p><p><b>　　1.基本概念</b></p><p>　　當(dāng)CD工法仍不能保證圍巖穩(wěn)定和隧道施工安全要求時(shí)，可在CD工法的基礎(chǔ)上對(duì)各分部加設(shè)臨時(shí)仰拱，即CRD工法(Center Cross Diaphragm)。CRD工法是在軟弱圍巖大跨度隧道中，先開(kāi)挖隧道一側(cè)的一或二部分，施作部分中隔壁和橫隔板，再開(kāi)挖隧道另一側(cè)的一或二部分，完成橫隔板施

95、工的施工方法。</p><p>　　CRD工法是日本在真米隧道建設(shè)中吸取歐洲CD工法的經(jīng)驗(yàn)，在冬葉高速線習(xí)志野臺(tái)隧道施工中，將原CD工法先開(kāi)挖中壁一側(cè)改為兩側(cè)交叉開(kāi)挖、步步封閉成環(huán)、改進(jìn)發(fā)展的一種工法。其最大特點(diǎn)是將大斷面施工化成小段面施工，各個(gè)局部封閉成環(huán)的時(shí)間短，控制早期沉降好，每個(gè)步序受力體系完整。因此結(jié)構(gòu)受力均勻，形變小。另外，由于支護(hù)剛度大，施工時(shí)隨到整體下沉微弱，地層沉降量不大，而且容易控制。<

96、/p><p><b>　　2.適用范圍</b></p><p>　　CRD工法適用于特別破碎的巖石、碎石土、卵石土、圓礫土、角礫土及黃上組成的V級(jí)圍巖和軟朗狀粘性土、潮濕的粉細(xì)砂組成的Ⅵ級(jí)圍巖及較差圍巖中的洞口段、偏壓段、淺埋段等。</p><p><b>　　3.施工方法</b></p><p>　　

97、CRD工法以臺(tái)階法為基礎(chǔ)，將隧道斷面從中間分成4～6部分，使上下臺(tái)階左右各分成2～3部分，每一部分開(kāi)挖并支護(hù)后形成獨(dú)立閉合單元。各部分開(kāi)挖時(shí)，縱向間隔的距離可根據(jù)具體情況按臺(tái)階法確定。CRD工法的開(kāi)挖方式與施工流程分別見(jiàn)下圖2-11和圖2-12。</p><p>　　圖2-11 CRD工法開(kāi)挖方式</p><p>　?。╝）橫向施工示意圖　　　　　　　　?。╞）縱向施工示意圖</p

98、><p>　　圖2-12　CRD工法施工流程</p><p>　　四、雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法</p><p><b>　　1.基本概念</b></p><p>　　雙側(cè)壁導(dǎo)坑法也稱眼鏡工法，也是變大跨度為小跨度的施工方法，其實(shí)質(zhì)是將大跨度(＞20m)分成三個(gè)小跨度進(jìn)行作業(yè)。該法工序較復(fù)雜，導(dǎo)坑的支護(hù)拆除困難，有可能由于測(cè)量

99、誤差而引起鋼架連接困難，從而加大了下沉值，而且成本較高，進(jìn)度較慢。20世紀(jì)70年代至80年代初國(guó)內(nèi)外多用此法，目前使用較少。但是，當(dāng)斷面很大時(shí)也經(jīng)常采用，有時(shí)還采用連續(xù)眼鏡工法，即三眼鏡法、四眼鏡法。采用該法開(kāi)挖時(shí)，雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前的距離相等或不等。為了穩(wěn)定工作面，經(jīng)常和超前預(yù)注漿等輔助施工措施配合使用。一般采用人工和機(jī)械混合開(kāi)挖，人工和機(jī)械混合出渣，開(kāi)挖方式見(jiàn)下圖2-13。</p><p>　　圖2-13 雙側(cè)

100、壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法開(kāi)挖方式</p><p>　　雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法以臺(tái)階法為基礎(chǔ)，將隧道斷面分成三部分，即雙側(cè)壁導(dǎo)洞和中部，其雙側(cè)壁導(dǎo)洞尺寸以滿足機(jī)械設(shè)備和施工條件為標(biāo)準(zhǔn)加以確定。</p><p>　　施工時(shí)，應(yīng)先開(kāi)挖兩側(cè)的側(cè)壁導(dǎo)洞，在導(dǎo)洞內(nèi)按正臺(tái)階法施工，當(dāng)隧道跨度較大且地質(zhì)情況較差時(shí)，上臺(tái)階也可采用中隔墻法或環(huán)形留核心土法開(kāi)挖，并及時(shí)施作初期支護(hù)結(jié)構(gòu)，在初期支護(hù)的保護(hù)下，逐層開(kāi)

101、挖下臺(tái)階至基底，并進(jìn)行仰拱或底板的施工。施工過(guò)程中，左右側(cè)壁導(dǎo)洞錯(cuò)開(kāi)應(yīng)不小于15m，確定這個(gè)數(shù)值的前提是，在開(kāi)挖中引起的導(dǎo)洞周邊圍巖的應(yīng)力重新分布不影響已完成的導(dǎo)洞。關(guān)于上、下臺(tái)階之間的距離，可視具體情況，按臺(tái)階法確定。</p><p><b>　　2.工藝原理</b></p><p>　?、俨捎秒p側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法施作大跨度隧道，其機(jī)理是將大跨度洞室首先分割成幾

102、個(gè)小洞室分步施工，合理轉(zhuǎn)化工序。</p><p>　?、谝詭r體力學(xué)理論為基礎(chǔ)，以監(jiān)控量測(cè)為依據(jù)，采用新奧法原理和控制爆破技術(shù)，及時(shí)噴錨進(jìn)行初期支護(hù)。針對(duì)圍巖軟弱的特點(diǎn)，經(jīng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋，合理確定工序間的關(guān)系。</p><p>　?、劾帽O(jiān)控位移反分析法和初期支護(hù)的鋼筋軸力、圍巖應(yīng)力、二襯鋼筋軸力、二襯接觸壓應(yīng)力的量測(cè)結(jié)果指導(dǎo)施工。</p><p>　　圖2-14是雙側(cè)

103、壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法施工順序示意圖。</p><p>　?。╝）橫向施工示意圖             （b）縱向施工示意圖</p><p>　　圖2-14 雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法施工順序</p><p><b>　　3.適

104、用范圍</b></p><p>　　該工法主要適用于地層較差的、可采用人工或人工配合機(jī)械開(kāi)挖的Ⅳ、V級(jí)圍巖地層、不穩(wěn)定巖體和淺埋段、偏壓段、洞口段,以及斷面很大、單側(cè)壁導(dǎo)坑超前臺(tái)階法無(wú)法滿足要求的三線或多線大斷面鐵路隧道及地鐵工程,。</p><p><b>　　4.工藝流程</b></p><p>　　工藝流程框圖如下圖2-15所

105、示。</p><p>　　圖2-15 雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法施工工藝流程</p><p>　　五、雙隔墻中間預(yù)留核心土法</p><p><b>　　1.基本概念</b></p><p>　　雙隔墻中間預(yù)留核心土法也稱留土柱法，主要適用于地層較差、斷面較大（跨度大于10m），而且采用CD工法、CRD工法和眼鏡工法開(kāi)挖

106、有困難的地層，該法也是將大跨變?yōu)樾】绲氖┕し椒ā?lt;/p><p>　　該方法是以臺(tái)階法為基礎(chǔ)，用預(yù)留核心土將隧道斷面從中間分成四個(gè)部分，使上、下臺(tái)階左右各分成兩部分，每一部分開(kāi)挖并支護(hù)后形成獨(dú)立的閉合單元。同時(shí)，中間預(yù)留土柱能支撐拱頂，有效減少拱頂下沉，充分發(fā)揮土體的支護(hù)作用。而且，該施工方法比CRD工法和眼鏡工法工藝簡(jiǎn)單，進(jìn)度更快，由于減少了支護(hù)，可降低成本。采用該工法開(kāi)挖時(shí)，雙隔墻超前的距離相等或不等。預(yù)留土

107、柱的各部分開(kāi)挖時(shí)，縱向間隔距離可根據(jù)具體情況按臺(tái)階法確定。</p><p><b>　　2.施工方法</b></p><p>　　采用雙隔墻中間預(yù)留核心土法施工時(shí)，每步的臺(tái)階長(zhǎng)度都應(yīng)控制，一般為5～7m。為穩(wěn)定工作面，往往與長(zhǎng)期預(yù)注漿等輔助施工措施配合使用，采用人工開(kāi)挖、人工出渣方式。開(kāi)挖方式與開(kāi)挖順序分別見(jiàn)下圖2-16和圖2-17。</p><p

108、>　　圖2-16 雙隔墻中間預(yù)留核心土法開(kāi)挖方式 圖 2-17 雙隔墻中間預(yù)留核心土法開(kāi)挖順序</p><p><b>　　3.特點(diǎn)</b></p><p>　?、龠m用范圍廣。適用于地層地質(zhì)條件很差、跨度大、地面沉降要求嚴(yán)格的隧道開(kāi)挖。</p><p>　?、跍p小地面沉降。預(yù)留土柱起到支撐作用，當(dāng)兩側(cè)封閉后，開(kāi)挖中

109、部可以實(shí)現(xiàn)快速封閉，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)更合理，從而有效減小拱頂下沉，減少沉降曲線疊加。</p><p>　?、酃に嚭?jiǎn)單。拆除臨時(shí)支護(hù)工作量小，從而簡(jiǎn)化了工藝。</p><p>　?、艹杀镜?。支護(hù)體系與CD工法、眼鏡工法比較，需要的支護(hù)材料少，工作量小，因而施工成本降低。</p><p><b>　　六、方法比較</b></p><

110、p>　　1. CD工法與CRD工法比較</p><p>　　大量的施工實(shí)例資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，CRD工法優(yōu)于CD工法(CRD工法比CD工法減少地面沉降近50％)，而CD工法又優(yōu)于眼鏡工法。但是CRD工法施工工序復(fù)雜，隔墻拆除困難，成本較高，進(jìn)度較慢，一般在第四紀(jì)地層中修建大段面地下結(jié)構(gòu)物(如停車場(chǎng))，且地面沉降要求嚴(yán)格時(shí)才使用。</p><p>　　日本的工程研究人員在習(xí)志野臺(tái)隧道施

111、工過(guò)程中，對(duì)這兩種工法在同樣的地層條件和支護(hù)剛度下進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：</p><p>　?、俨捎肅D工法時(shí)地面沉降為77～84mm，采用CRD工法時(shí)地面沉降為26～30mm，前者為后者的2.8倍以上，且CD工法的地面沉降量難以控制在為70mm之內(nèi)。</p><p>　　②采用CD工法時(shí)地面最大下沉坡度為6%，而采用CRD工法時(shí)地面最大下沉坡度為2.3%，前者為后者的2.6倍以上。</p&

112、gt;<p>　?、鄄捎肅D工法時(shí)側(cè)向水平位移為20mm，而采用CRD工法時(shí)側(cè)向水平位移為9mm，前者為后者的2倍以上。</p><p>　　2.CRD工法與眼鏡工法比較。</p><p>　　①據(jù)分析，當(dāng)僅為單洞施工時(shí)，兩種方法都可以將地面沉降控制在30mm以內(nèi)，但采用CRD工法土體水平位移僅為采用眼鏡工法時(shí)的66%左右。而且兩洞交互施工時(shí)，就克服相互干擾而言，CRD工法優(yōu)