暗挖施工工法.docx

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暗挖施工工法

暗挖施工工法

暗挖矿山法【minetunnellingmethod】是一种传统的施工方法。

它的基本原理是，隧道开挖后受爆破影响，造成岩体破裂形成松弛状态，随时都有可能坍落。

基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分隔式一块一块的开挖，并要求边开挖边支护，以策安全。

目前，地铁暗挖段常见施工工艺采用全断面法、台阶法、CD法、CRD法。

在施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的十八字方针。

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或超前大管棚，以架立的格栅钢架为支点，起超前支护的作用。

严注浆——在打设管棚及超前小导管后注浆加固地层，使松散、松弱的围岩胶结成整体，增强围岩的自稳能力，和超前管棚、超前小导管一起，形成纵向超前支护体系。

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——采用格栅钢架和喷混凝土进行较强的早期支护。

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——量测是对施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段，对围岩和支护结构的应力、应变监测，根据监测数据绘制位移——时间曲线，当位移——时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，必须加密监视，加强支护，确保施工安全。

工法之一：

暗挖隧道全断面开挖法

全断面开挖法采取自上而下一次开挖成形，沿着轮廓开挖，按施工方案一次进尺并及时进行初期支护。

该法适用于土质稳定、断面较小的隧道施工，适宜人工开挖或小型机械作业。

该法优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成，工序简便；缺点是对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力。

工法之二：

暗挖隧道台阶开挖法

台阶开挖法一般是将设计断面分为上半断面和下半断面两次开挖成形，也有采用台阶上部弧形导洞超前开挖的。

近年由于大断面隧道的设计，产生三台阶临时仰拱法、多台阶法。

台阶法又有正台阶法和反台阶法之分，按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。

该法适用于土质较好的隧道施工，软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。

台阶开挖法优点是具有足够的作业空间和较快的施工速度，灵活多变，适用性强。

地铁工程中浅埋暗挖法隧道一般为3-5m超短台阶法，个别情况下,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适当延长至15m左右,以满足洞内轻型井点降水要求。

台阶法在地铁施工中应用较广，区间正线、通道、多导洞暗挖法的单个导洞等。

正台阶法（图a）：

在稳定性较差的岩层中施工时，将整个坑道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶。

上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴，可以平行进行而使工效提高。

全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱筑衬砌。

在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑，需要钻较多的炮眼，以防坍塌。

导坑超前距离很短，可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外，以减轻扒碴工作量，从而提高掘进速度。

如坑道顶部岩层松动，应即在导坑内用锚杆或钢拱架作临时支护，导坑超前距离很短，以防坍塌。

反台阶法（图b）：

用于稳定性较好的岩层中施工，也将整个坑道断面分为几层，在坑道底层先开挖宽大的下导坑，再由下向上分部扩大开挖。

进行上层的钻眼时，须设立工作平台或采用漏斗棚架，后者可供装碴之用。

台阶法施工步序：

测量放线→超前支护、加固→上台阶开挖→挂网初喷砼→架立格栅钢架→打设锁脚锚杆→喷射砼→下台阶开挖→挂网初喷砼→架立格栅钢架→打设锁脚锚杆→喷射砼→初支背后回填注浆

工程实例：

北京地铁奥运支线区间联络线青岛地铁3号线区间正线粘土层、三台阶、人工开挖岩层、台阶法、钻爆法

工法之三：

暗挖隧道CD\CRD开挖法

中隔壁法（CD法、centerdiaphragm）围岩较差、跨度大、地表沉陷难于控制时采用，此法单侧壁导洞超前，中部和另一侧的断面用正台阶法施工，故兼有正台阶法和双侧壁导洞法的优点，且洞跨可随机械设备等施工条件决定。

当断面偏高、或沉降控制要求高时，CD法施工中，左右单洞采用台阶法施工，必要时架设临时水平支撑支护，一般将这种方法称之为十字交叉中隔壁法（CRD法、centercrossdiaphragm）。

主要适用于地层较差和不稳定岩体、且地面沉降要求严格的地下工程施工。

CD\CRD法多应用于车站的暗挖风道、出入口通道及区间人防、渡线等稍大或较高断面隧道。

“CRD“法是以新奥法的基本原理为指导，采用监控量测信息来反馈设计和指导施工的新理念，并采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，初期支护和二次衬砌共同承担上部荷载。

在采用该法施工时，同时采用多种辅助工法进行超前支护，来改善和加固围岩，调动部分围岩的自承能力；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；在施工过程中应用监控量测等手段，及时反馈信息，不断优化设计，实现不塌方、少沉降、安全生产与施工。

CD法施工步序：

第一步第二步

第三步第四步

CRD法施工步序：

拱顶直墙断面CRD法开挖示意图

拱顶直墙断面CRD法开挖步序图

工程实例：

CRD法上部洞室平顶直墙法

工法之四：

暗挖隧道中洞法施工施工工法

4.1特点

1、采用分部开挖，其超前中洞可起到探测和预报地质情况的功能。

2、中洞法施工减少了两个边导洞的施工，拱墙采取整体一次或分次衬砌，具有工序较简单、机械化程度较高、临时初期支护量小、施工进度较快、节约成本的特点。

3、为了保证侧洞初支钢格栅与中洞钢格栅连接板准确连接，该方法对中洞钢格栅的安装位置、步距、垂直度等要求相当高。

4、由于在中洞中墙天梁位置空间狭小，在破除临时中隔壁，施工侧洞二衬时，此处防水板的保护难度相当大。

4.2工艺原理

所谓中洞法，就是在地下工程掘进中，通过临时支撑将开挖断面分成几个部分，中洞初支先行施工，待中洞贯通后施工中墙顶部和底部防水，再施工中墙结构；然后利用中墙结构作为侧洞施工的支撑点，再根据围岩情况进行其它部分的开挖与支护、防水层及侧洞结构。

此工法是以新奥法的基本原理为依据，在开挖中尽量减少对围岩的扰动，通过超前管棚、锚（网）喷洞壁、钢拱架或格栅拱架支护系统和临时支撑联结，使断面及早闭合，控制围岩变形，并使之趋于稳定。

同时，建立围岩支护结构监控量测系统，随时掌握施工过程中围岩的变化，合理安排，及时调整施工工艺和设计参数，确保施工安全。

事实上，各种施工方法都是围绕着中墙施工来进行的，中墙是整个隧道受力转换和受力平衡的支撑点，在结构设计中其刚度和稳定性应作控制，在施工中要认真处理好中墙的基底承载力和回填反压平衡，确保中墙稳定。

工法之五：

暗挖隧道双侧壁导坑施工工法

5.1特点

5.1.1本工法采用新奥法原理指导施工，能充分发挥围岩的自承能力，确保围岩稳定。

开挖时首先进行两侧导洞的施工，各掌子面之间错开一定距离，多工序平行交叉施工，避免各掌子面之间的相互干扰。

5.1.2通过化整为零，将大断面隧道分成多个小洞进行开挖，避免了大规模塌方事件的发生，掌子面情况易于掌控。

5.1.3施工工序比较复杂，初支结构受力转换复杂，格栅连接点多，施工质量不容易保证。

5.1.4由于断面扁平，支护结构受力较大，初支结构的承载能力相对较小，特别是底脚处受力较大，结构要求有足够的地基承载力。

5.1.5对于浅埋暗挖隧道，其埋深较浅，土层自稳能力差；特别是中洞开挖时，两侧现行形成的导洞初支结构，由于失去中间土层的侧向支撑力，打破了原有的应力平衡，容易产生水平位移，极易上部土体，乃至地表的沉降。

5.1.6为了保证中洞初支钢格栅与侧洞钢格栅连接板准确连接，该方法对两边侧洞钢格栅的安装位置、步距、垂直度等要求相当高。

5.2工艺原理

双侧壁导洞法是以新奥法为指导的施工方法，充分发挥围岩的自承能力。

通过临时中隔壁，将大断面隧道或地质条件差的隧道断面化整为零分成6个或9个对称布置的小洞，进行开挖与支护。

首先施工一侧的导洞，然后再施工另一侧的导洞，分别形成永久支护和临时支护，当两侧导洞开挖一定距离后再开挖中导洞，使支护逐步成环。

开挖完毕后，四周形成永久支护，中间是临时支撑的格构式支撑结构。

为了避免由于多面开挖而形成变形叠加，各掌子面之间须错开一定的距离。

各个导洞首先自成环封闭，然后通过中洞将两侧导洞的初支进行连接，逐步使整个断面封闭成环。

工法之六：

隧道衬砌模板台车施工工法

6.1特点

6.1.1台车架优化设计，既保证足够的强度和刚度，又结构简单，重量减轻，且外形美观。

6.1.2液压系统采用了液压锁、平衡阀等措施，对液压缸进行液压锁定，同时配套采用了丝杠机械锁定，这样的“双锁定”保证了模板在衬砌状态不变形、不移位，强化了模板的支承刚性，减轻了模板结构重量。

6.1.3电气系统有全防爆式和不防爆式两种，可用于瓦斯隧道和普通隧道的衬砌施工，这在衬砌台车设备中具有创新性。

6.1.4钢模衬砌台车的研制成功，是对传统隧道衬砌施工方法的重大突破，一次衬砌长度最长可达12m，混凝土注入采用机械化，衬砌效率是传统施工方法的数十倍，可节省大量的人力物力，改善了工人的工作条件。

台车可广泛适用于长、短隧道的衬砌施工，同时衬砌、开挖时车辆通行互不干扰，可同时作业，具有良好的经济效益和社会效益。

6.2工艺原理

台车是靠自身具有的支撑体系、模板体系，同时又具有走行系统形成既能快速移动又能快速支撑和拆除的一整套模板系统，根据使用要求可分为明挖台车和暗挖台车。

台车由行走机构、台车架、钢模板、模板垂直升降和侧向伸缩机构、液压系统、电气控制系统６部分组成。