医学地铁隧道浅埋暗挖施工技术专题课件.ppt

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现场监控量测,是否符合控制标准,防水层,二次衬砌混凝土结构,结束,是,（修改施工方案）,（加强初期支护施工辅助措施）,（改变开挖步骤，程序）,（修改支护参数）,否,2,、浅埋暗挖施工技术原则,浅埋暗挖法的核心技术被概括为,18,字方针：“,管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测,”。在暗挖施工作业时根据地质情况制定相应的开挖步骤和支护措施，严格根据量测数据确定支护参数，保证暗挖作业和周边环境的安全。,短进尺,：一次注浆，一次开挖或多次开挖，土体暴露时间越长，进尺越大，土体坍塌的危险就越大，所以一定要严格限制进尺的长度。在施工中可采取预留核心土，目的除减少开挖时间外，预留的土体还可以平衡掌子面的土体，防止滑塌。,强支护：,在松散地层中施工，大量土体的重力会直接作用于初期支护结构上，初期支护必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制初期结构的变形，,保证结构的稳定。,快封闭,：,在台阶法施工中，如上台阶未封闭成环，变形速度较快，为有效控制围岩松弛，必须及时采用临时仰拱,或使支护体系成环。,勤量测：,结构的受力最终都表现为变形，可以说，没有变形（微观的），结构就没有受力。按照规定频率对规定部位进行监测，,掌握施工动态,，调整施工参数并设置各部位的变形警戒值，,是浅埋暗挖法施工成败的关键。,3,、浅埋暗挖常用施工方法,采用浅埋暗挖法施工时,依据工程地质、水文情况、工程规模、覆土埋深及工期等因素，常用施工方法有全断面法、台阶法、中隔墙法（,CD,法）、交叉中隔墙法（CRD,法）、双侧壁导坑法,(,眼睛工法,),、洞桩法（,PBA,法,),、中洞法及侧洞法等。,施工方法,示意图,纵段示意图,重要指标比较,沉降,工期,支护拆除量,造价,全断面法,一般,最短,没有拆除,低,台阶法,一般,短,没有拆除,低,中隔墙法（,CD,）法,较大,短,拆除少,偏高,交叉中隔墙法,(CRD,法,),较小,长,拆除多,高,双侧壁导坑法,（眼镜法）,大,长,拆除多,高,洞桩法,（,PBA,法）,大,长,拆除多,高,中洞法,小,长,拆除多,高,侧洞法,大,长,拆除多,高,（,1,）全断面开挖法,全断面法主要适用于较好围岩，全断面开挖法施工操作比较简单，为了减少对地层的扰动次数，在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层后，也可采用全断面法施工。采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，且每个循环工作量较大。每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计，并严格控制爆破作业。,（,2,）台阶法,台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法，而且是实现其它施工方法的重要手段。当开挖断面较高时可进行多台阶施工，每层台阶的高度常用,3.0,4.5m,，或以人站立方便操作选择台阶高度。当拱部围岩条件发生较大变化时，可适当延长或缩短台阶长度，确保开挖、支护质量及施工安全。,台阶法一般分为正台阶法、正台阶环形开挖法（留置核心土）和正台阶临时仰拱法。,1,、施工拱部超前小导管注浆加固地层。,2,、开挖拱部土体，保留核心土，架立拱部格栅拱架，挂钢筋网，打,42.3,锁脚锚管；喷射混凝土，形成初期支护，开挖核心土，安装临时仰拱工字钢。,3,、开挖下半断面部土体，并施作边墙、仰拱，初期支护封闭成环。,台阶法工程实例,（,3,）,CD,法和,CRD,法,中隔墙法也称,CD,工法，,CD,法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并在设计中间部位作中隔壁，然后再开挖另一侧的施工方法，主要应用于双线隧道,级围岩深埋硬质岩地段以及老黄土隧道（,级围岩）地段。,当,CD,工法仍不能满足要求时，可在,CD,工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔壁法（也称,CRD,工法）。,CRD,工法的最大特点是将大断面施工化成小断面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每个步序受力体系完整。因此，结构受力均匀，形变小。另外，由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，地层沉降量不大，而且容易控制。,CD,法施工步骤示意图,大量施工实例资料的统计结果表明，,CRD,工法优于,CD,工法（前者比后者减少地面沉降近,50%,）。但,CRD,工法施工工序复杂，隔墙拆除困难，成本较高，进度较慢，一般在地面沉降要求严格时才使用。,CRD,工法施工横向示意图,CRD,工法施工纵向示意图,暗挖,CRD,法施工步序,CRD,工法施工实例,*,CRD,法开挖效果图,（,4,）双侧壁导坑法,双侧壁导坑法也称眼镜法，是变大跨度为小跨度的施工方法，其实质是将大跨度分成三个小跨度进行作业，主要适用于地层较差、断面很大的地下工程。双侧壁导坑法具有开挖断面小，扰动范围小，支护快，封闭早和安全性高等特点。该法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，有可能由于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值，而且成本较高，进度较慢。一般采用人工和机械混合开挖，人工和机械混合出渣。,采用双侧壁导坑法施工时，两侧导坑开挖根据围岩情况可全断面开挖，也可以分步开挖，对变形较大，初期支护结构开裂破坏的，一般采取在两侧壁导坑内中部增设临时型钢横撑，以达到维护稳定的目的。,双侧壁导坑法施工步序图,双侧壁导坑法实例,施工要点及技术措施,注意控制先行导洞的开挖中线和水平，确保开挖断面圆顺，钢格栅安装位置正确。,尽可能缩短开挖台阶和各开挖分部的施工间隔，使初期支护尽快闭合，以控制围岩变形。,因为中隔壁法工序较多，工序转换使得结构受力复杂，为保证拆除临时格栅时的安全，必须保证各部格栅之间的连接质量。,中隔墙、板拆除时，一定要进行拆除实验，根据监测数据，决定拆除长度。拆除时要有专项拆除方案，采用滑轮、绳索等措施确保安全，严禁采用卷扬机等机械设备连续拆除，一般采用跳仓或换撑拆除等方法。,（,5,）大断面暗挖法,大断面车站开挖方法的选择,受地表沉陷影响较大,变大跨为小跨可减小地表沉陷,;,开挖分块越多,扰动地层次数增多地表沉陷就越大,;,一次支护及时、开挖支护封闭时间越快地表沉陷就越小。当采用正确施工方法和相应的辅助施工措施后,可以做到安全、经济、快速施工的目的。,大断面暗挖主要集中在地铁车站及渡线段。主要工法为,:,洞桩法（,PBA,法）、中洞法、侧洞法等。在大断面施工中以下几点值得注意,:,大断面划小断面,不是越小越好,要根据地层做调整,小断面固然开挖安全,但多次力的转换,易造成累计沉降过大,;,较好的方法为洞桩法,但洞桩法导洞多,洞内施工桩,作业条件差,;,中洞法较为安全,控制沉降好,但该法在完成中洞后,开挖侧洞,由于侧向抵抗侧压的减弱,会造成中洞过大变形,有的造成中拱二衬开裂,二衬不宜过早受力,;,多层导洞开挖,一般先从上部洞室开挖,然后落底。但是整体下沉 总累计沉降较大。为减少累计沉降,可采取反复注浆措施,也可以考虑先挖下部导洞,逐层上挖,但每层开挖增加超前小导管。,1,、上下导坑错开距离开挖（包括初支）；,2,、孔桩开挖、底纵桩、中柱边桩、顶纵梁；,3,、中洞上台阶开挖（包括初支）；,4,、左右洞上台阶开挖（包括初支）；,、中洞拱部衬砌；,、侧洞拱部衬砌；,7,、楼板以上土体开挖；,、楼板浇砼；,9,、剩余部分土体开挖；,、底板及底部边墙衬砌；,、站台板浇筑。,1.,浅埋暗挖施工中出现的问题,施工一般地处第四纪冲、洪积扇的中上部,地层由粘性土、粉土、砂类土、碎石类土沉积而成,土质松散,成拱条件差；而且地下水水位高，渗透性强（一般采取降水措施,但仍有残留水）；加上大部分线路处于交通繁忙地段，车辆行驶过程中产生强烈震动，使浅埋隧道周边土体更加松弛，开挖过程中极易坍塌。一般引起坍塌的原因或因素,:,三、浅埋暗挖法常用的配套技术,（,1,）地层预加固效果不佳。,浅埋暗挖是以地层预加固为前提的一种施工技术。对松散地层,开挖的过程更主要的是支护的过程,地层加固是开挖成败的关键。,（,2,）开挖面暴露时间长。,在预加固后开挖过程中,围岩土体会出现一个短暂的稳定，随着暴露时间延长,坍塌的可能性也越大。,（,3,）受地面震动影响。,地面车辆行驶过程中产生的震动是坍塌的重要诱因之一，尤其夜间重车高速行驶更为明显。,（,4,）降水后地层残留水的影响。,土层隧道施工最为关键的是地下水。施工有地下水时，施工前都采取降水措施。部分地层中形成砂和粘土的混合体，管井很难达到疏干的目的，开挖过程中可能产生潜蚀作用，并造成流砂、坍塌现象。,（,5,）雨、污水等市政管线渗漏或下穿河、湖。,地下管线纵横交错,一些雨、污水管修建年代较早，渗漏严重，下穿河、湖水渗漏严重，周围地层处于饱和状态，部分地段还形成一个水囊。随着暗挖施工扰动土体，破坏原有平衡，可能引起坍塌。,（,6,）马头门及断面变换处。,马头门和断面变换处是工程施工的一大难点，由于受力转换比较复杂，施工中易引起坍塌。,（,7,）人为管理等因素。,施工方法不当；施工方案不当；管理上重开挖轻支护等。,坍塌事故照片,2.,常用的辅助工法,稳定地层的主要手段是用注浆加固隧道周边地层，用管棚加固隧道拱部地层。要根据地质和施工的具体情况确定注浆的范围、压力和材料，达到改善地层的物理力学参数，提高地层的自稳能力。常用辅助方法：,（,1,）大管棚支护,一般开挖洞门或结构受力转换、大断面或通过重要管线等地方,设计普遍采用管棚方案。常用管棚为,108mm,159mm,也有采用更大的管棚。管棚直径不是越大越好,施工过程中注意沉降控制。管棚施工带水作业时要间隔进行，同时完成一个管就要立即进行注浆，防止地层中地下水的串流。,大管棚支护实例,（,2,）小导管超前支护,在软弱地层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，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。常用的小导管为,25mm42mm,。对较好的粘性土层,采用开挖镐刨,小导管打入较困难，只要能够使开挖面稳定，可不必强求打小导管；小导管仰角不宜过大,一般控制在,1020,以内。,小导管不能盲目追求角度要求，防止下榀格栅因无架设空间而割断导管。,（,3,）水平旋喷法,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,20 m,左右，开挖,18m,，留,2 m,搭接。旋喷压力为不小于,20MPa,，覆土较薄时要减压，且适当缩小间距。目前采用旋喷加固土体主要问题是浆液流失较大，另外长距离水平旋喷方向性偏差。水平旋喷施工期间会有较大沉降，有时可超过,10mm,，但开挖时沉降较小，初支背后压浆亦少，对于个别点棚护不好时，可补打小导管注浆处理。,（,4,）地表降水及洞内水理方法,地表井点降水是常用方法，在布置井点时应控制单井抽水量，在施工时做好反滤层，并且分段抽水，以减少因降水引起的地表沉降和减少地下水的流失。粘土层中夹有砂层或砂层中夹有粘土等,管井降水很难全部疏干,地层中存在残留水，这时经常采用水平排水和注浆止水等办法。,（,5,）冻结法,冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行隧道和地下工程的开挖与衬砌施工技术。多用在盾构隧道出发、到达端头、联络通道和区间隧道局部具流塑或流沙地层的止水与加固。,另外还有一些小的辅助办法如：开挖留核心土、喷射混凝土封闭开挖工作面、锁脚锚管、设置临时仰拱等。,1.,施工监测总体要求,监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，按设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时进行调整或增加量测的项目和内容。量测数据应及时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。,四、浅埋暗挖法施工中的监测,2.,监测的作用,量测结果修改设计指导施工,积累资料为以后设计提供,类比依据,二次衬砌合理的施作时间,为确定隧道安全提供可靠,的信息,预见事故和险情,掌握围岩动态和支护,结构的工作状态,监控量测,3.,监测项目的确定因素,监测项目的确定、监测断面及测点的位置、仪器设备的选择及组件的埋设方法等，主要考虑如下因素：,(1),工程地质和水文地质情况；,(2),隧道埋深、跨度、结构型式、隧道间距和施工工艺；,(3),隧道施工影响范围内现有房屋建筑的结构特点、形状尺寸及与隧道轴线的相对位置；,4),设计提供的变形及其它控制值及其安全储备系数等。,4.,量测项目类型,隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类,(,见下列表,),，必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行；选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求，有选择地进行。,监控量测,（必测项目）,地表下沉,水准仪等,拱顶下沉,水准仪等,净空变化,收敛仪等,洞内、外观察,现场观察、地质罗盘,隧道拱顶下沉、净空收敛示意图,很重要！,监控量测项目,序号,观测名称,方法及工具,断面布置,量测频率,1,地层及支护情况观察,现场观察及地质描述,每一开挖循环,每次开挖后立即进行,2,地表沉降,精密水准仪,每,25m,设一监控断面,开挖面距量测断面前后,2B,时,12,次,/d,开挖面距量测断面前后,5B,是,1,次,/2d,开挖面距量测断面前后,5B,时,1,次,/1,周,3,拱顶下沉,精密水准仪,4,净空收敛,收敛计,5,地表、地面建筑、地下管线及构筑物变化,水准仪和水平尺,地下管线每,5m,一个测点，设在管线接头处，位移变化敏感部位,6,水位监测,水位监测井,实地设置,区间监测点布置图,5.,监测要求,净空变化、拱顶下沉量测应在每次开挖后,12h,内取得初读数，最迟不得大于,24h,，且在下一循环开挖前必须完成。测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防损坏。拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。,地表下沉量测应在开挖工作面前方，隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。各项量测作业均应持续到变形基本稳定后,2,3,周结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。,净空变化速度持续大于,1.0mm/d,时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统,;,净空变化速度小于,0.2mm/d,时，围岩达到基本稳定。,五、浅埋暗挖法在本项目的应用,竖井,区间左线隧道,永安,区间,自永定门外站向东南穿越琉璃井路和永外街道办事处，沿安乐林路与安乐林站对接，包括正线段和停车线段，均采用矿山法施工，断面型式有：标准减震断面、,CRD,法断面和双侧壁导洞法断面。区间隧道洞身标高从小里程向大里程方向呈逐渐抬升趋势，轨面线标高约在,19.731,25.175,之间，隧道覆土深度约为,8.59,15.54m,。,区间右线隧道,安乐林站,永定门外站,区间右线隧道断面设置,里程范围,横断面类型,长度（,m,）,施工工法,K20+462.405K20+596.142,标准减震段断面,133.737,台阶法,K20+596.142K20+600.942,1,号竖井及横通道,4.8,台阶法,K20+600.942K21+015.500,标准减震段断面,414.558,台阶法,K21015.500K21+024.900,人防断面,9.4,CRD,法,K21+024.900K21+042.600,人防段与停车线段过渡段,17.7,双侧壁导洞法,K21+042.600K21+105.500,停车线断面,1,62.9,双侧壁导洞法,K21+105.500K21+176.100,停车线断面,2,70.6,双侧壁导洞法,K21+176.100K21+198.020,停车线断面,3,21.92,双侧壁导洞法,K21+198.020K21+202.620,3,号联络通道,4.6,台阶法,K21+202.620K21+246.150,停车线断面,3,43.53,双侧壁导洞法,区间左线隧道断面设置,里程范围,横断面类型,长度（,m,）,施工工法,K20+462.405K20+591.937,标准减震段断面,129.532,台阶法,K20+591.937K20+596.737,1,号竖井及横通道,4.8,台阶法,K20+596.737K21+965.300,标准减震段断面,368.563,台阶法,K21+965.300K20+974.700,人防断面,9.4,CRD,法,K20+974.700K21+101.100,标准减震段断面,126.4,台阶法,K21+101.100K21+106.100,过渡段,5,台阶法,K21+106.100K21+146.100,射流风机断面,40,台阶法,K21+146.100K21+151.100,过渡段,5,台阶法,K21+151.100K21+174.500,标准减震段断面,23.4,台阶法,K21+174.500K21+176.500,过渡段,2,台阶法,K21+176.500K21+203.500,挑高段断面,27,台阶法,K21+203.500K21+216.100,射流风机断面,12.6,台阶法,K21+216.100K21+221.100,过渡段,5,台阶法,K21+221.100K21+244.730,标准减震段断面,23.63,台阶法,工程地质及水文,区间右线工程地质纵剖面图,根据地质图显示，区间隧道拱顶大部分处于粉质粘土层，部分处于粉细砂及细中砂层，施工过程中应做好超前支护加固，防止坍塌；区间隧道结构底大部分位于潜水（二）水位以上，仅,1,号竖井及横通道向小里程方向部分位于水位线以下，采用管井降水，同时做好洞内抽排水准备。,区间左线工程地质纵剖面图,粉细砂,细中砂,粉质粘土,粉质粘土,细中砂,粉质粘土,粉细砂,粉质粘土,横通道施工顺序图,横通道进正线马头门门架施工,横通道进正线马头门破除施工步序图,1,、破除区间正线拱顶,1.5m,范围内处横通道混凝土。,1,、破除区间正线上台阶两侧处横通道混凝土；,2,、安装区间正线,、单元格栅钢架，喷射混凝土。,1,、区间上台阶安装三榀密排格栅后，破除上台阶中部处横通道混凝土，安装临时仰拱工字钢，喷射混凝土。,1,、区间上台阶开挖,4m,后，临时封闭掌子面，开始破除下台阶处横通道混凝土，并安装区间正线,、单元格栅钢架，喷射混凝土。,超前小导管施工,土方开挖,神仙土,格栅安装控制要点,1.,超前小导管注浆的作用是什么？,超前小导管注浆的作用，一是改良工作面前方的地层在开挖工作面以外（尤其是顶部）形成厚度为,0.51m,的加固圈；二是超前小导管与地层形成超前支护结构，从而保证开挖工作面的稳定，防止工作面坍塌，控制地表沉降。,浅埋暗挖常见问题答疑,2.,任何地质条件都必须采用小导管超前预注浆吗？,超前小导管注浆适用于隧道拱部处于无粘结，自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石层。对于降水后自稳能力较强的亚粘土地层可不进行小导管注浆。,3.,初支格栅节点螺栓，都能拧紧吗？拧不紧怎么办？,一般来说，在地下施工环境里格栅螺栓是不容易都拧紧的，一榀格栅若干个松动的节点会给工程留下无穷隐患。首先初支结构会沿着节点处留下一道纵向裂缝并不断扩大，这是十分可怕的。因此，用与格栅主筋相同的钢筋竖向按规范进行帮焊，是一项不可缺的工序。,4.,工程周边管网调查清楚了吗？有何对策？,调查对象应该是管网名称、直径、材质、接口、年代、流量与结构的关系。以便采取改移、导流、加固周边土体等措施。,5.,天天都量测，你重视分析量测成果吗？及时采取对策吗？,每天必须审阅内拱顶和对应的地面沉降值和洞内两侧收敛值，对照预警值分析。注意周边结构的差异沉降分析，及时采取注浆加固，缩小步距，地面注浆，修改设计等对应措施。,6.,正台阶分层开挖，台阶有坡度吗？,台阶纵向必须有坡度，以确保台阶稳定。在亚粘土地区，通常采用,1,：,0.3,，砂层应更缓些。接近,90,度直立是不允许的，挖神仙土是绝对违章。台阶过陡土体滑落伤人屡见不鲜。,7.,初支背后和二衬背后都注浆吗？何时注浆？注什么浆液？,初支背后有空洞是公认的事实，因此必须梅花形布置注浆孔注浆填充，一般注普通水泥砂浆即可，也有注水泥、白灰和粉煤灰浆液的。初支在封闭成环后，背后注浆应予跟上。,二衬背后也需注浆，因为泵送二衬混凝土，收缩后拱背是平的，与初支有缝隙，需用同等级沙浆或超细水泥浆填充使之密贴。,8.,你在乎竖井周边堆土的荷载和动载影响吗？,井周边的堆土应以不影响竖井结构安全为原则，同时要有一定安全距离，每晚及时把当日弃土装运外卸。装载机、载重汽车也要远离竖井结构。,9.,掌子面都需要封闭吗？,封闭掌子面是为了避免超前注浆时浆液外泄，在中、粗砂，细砂，砂砾层等可注性好地层常采取封闭掌子面措施。在有水地层，地质较坏，掌子面易坍塌时也会采取封闭掌子面措施。,10.,为什么坍方、冒顶、流沙、涌水多出现在风道或出入口、人防段换乘通道地段,？,出入口等均属于超浅埋地下工程，覆土薄，断面变化频繁。陡坡、转弯、对开、平顶、直墙等复杂的结构断面都集中在这些部位。这些大都属于地下管网密布地区，常年受管网漏水浸泡，土质松软，有的甚至成流动状，是地铁施工的主要风险源。如果设计或施工方案稍欠考虑，或工艺流程不过关，或队伍管理不严，或方案未经专家论证贸然施工，都会造成不良后果。,谢谢,2011,年,8,月,27,日,