地铁隧道浅埋暗挖法施工

地铁浅埋暗挖法施工
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目录 ➢浅埋暗挖法隧道施工
概述
预加固超前支护
隧道开挖
初期支护
混凝土衬砌
小结
➢地铁隧道主要施工技术（工程实例）
横通道转正洞施工技术
平顶直墙隧道施工技术
大跨度群洞隧道施工技术
隧道下穿河流、桥梁施工技术
➢浅埋暗挖法施工地铁车站
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浅埋暗挖法施工—概述 定义
新奥法
以加固、处理软弱 地层为前提，采用足够 刚性的复合衬砌为基本 支护结构的一种用于软 土地层地表隧道的暗挖 施工方法。
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
7m
枕木垛
MGJ—50钻机
管棚工作室 拱部抬高 1m左右
管棚钢管 拱顶线 1° 2°
导向墙
拱脚线
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墙底线 25
浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
潜孔锤跟管钻进
偏心扩孔钻头 套管靴
排气管
导正器
限位键
防脱销
钢套管 潜孔冲击器
扶正器 钻杆
跟管钻进的成孔和下管同时完成。这样避免了先成孔后下管其中间歇时 间的塌孔问题。可分为水钻和风钻两种。水钻是采用泥浆护壁，将管棚 管作为钻杆直接打入，钻屑是通过泥浆循环带出孔外，风钻是通过高压 空气作为钻进动力及排除钻屑的载体。
k＝145m/d；a：300m,降水长度；b：26m,降水宽度； r=94.54m；（r＝0.29(a+b)）；潜水含水层厚度：H=15.5m； 最大水位降深：S=15.5m；降水影响半径：
R2S H K14.66m 49
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—管井降水
➢ 注意事项
降水井前1.4～4米必须采用人工开挖探明地下管线，护筒外 侧必须用粘土封堵密实，防止钻井施工用水渗漏造成塌孔。 受交通车流影响，排水井口及主要排水管宜采用暗排布置， 以防管线碰撞破损，造成漏水直接影响基坑安全。 降水前进行试抽水记录出水量及水位变化情况，检算降水能 力，及时调整降水方案。保证水位在开挖面1.0米以下。 降水工作与开挖施工密切配合，根据开挖的顺序、开挖的进 度等情况及时调整降水井的运行数量。 由于含水层底板凹凸不平，或存在局部粘性土夹层，会产生 残留水。出现这种情况应放慢开挖速度，及时采取措施防止水 流将基坑底细粒物质带走造成基底土扰动。
浅埋暗挖法施工—地层预加固
小导管加密注浆
φ 42小 导 管 间 距 0.2m ， 长 2.5m ， 每 榀 格 栅 一 环
φ 42锁 脚 导 管 长 3m ， 每 榀 格 栅 4根 临时仰拱
φ 42小 导 管 间 距 0.2m ， 长 2.5m ， 每 榀 格 栅 一 环
钢 格 栅 ： 间 距 0.5m
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
潜孔锤跟管钻进
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
先
成
已
孔
成
后
孔
下
管
管棚 钻机
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
大管棚超 前支护
长管棚施工示意图
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
➢承压水
充满于上下两个隔水层之间的具有承压性质的地下水， 从承压水位到含水层顶板的距离称承压水头。承压水由于有 稳定的上覆隔水层，对气候变化的反应不及潜水灵敏，其水 质水量和水位的变化也较小。
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—常用的降水方法
➢轻型井点 ➢喷射井点 ➢深井井点（管井井点） ➢渗水井点（自渗井） ➢电渗井点 ➢辐射井点 ➢泄水暗沟（管）和明排
超前大管棚
定向钻进施工技术
钻头内装有特制的传感器，传感器由信号线连接显示屏。显示屏显 示钻头的倾角和面向角(导向板的方向： 导向板朝上即为12点，如 同钟面)。打设角度如果偏下，可以把钻头调到12点，即导向板朝 上，直接顶进，此时由于导向板底板斜面面积大，受到一个向上的 力，钻头轨迹就会朝上运动。同理在6点纠偏可以使钻头轨迹朝下， 9点、3点分别是为左、右纠偏方向。如果角度合适，钻机会匀速旋 转钻进，此时钻杆轨迹一般是平直的。所以导向钻头是上下纠偏的
以施工监 测为手段
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浅埋暗挖法施工—概述
新奥法与浅埋暗挖法比较
新奥法
浅埋暗挖法
硬岩 柔性支护
软岩
方案比较
刚性支护
被动、利用围 岩自承能力
主动、短时间 内完成支护
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浅埋暗挖法施工—概述
施工条件
➢无水作业 ➢开挖面具有一定的自立性和稳定性
日本土木 学会定量 判别标准
土体细颗粒（小于74um）含 量≤10%，且均匀系数Uc ≤5
➢浅埋暗挖法施工地铁车站
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
预加固地层超前支护几种常见方法
➢ 超前降水 ➢ 超前大管棚 ➢ 旋喷桩 ➢ 深孔注浆 ➢ 小导管加密注浆
提高土体自立性
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—降水工程的作用
➢截住隧道周边的渗水，满足无水施工需要 ➢防止掌子面及周边基层土壤流失 ➢减少初期支护的压力 ➢改善隧道地层特性 ➢防止隧道底板隆起和破坏
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
旋喷桩
➢旋喷桩分水平旋喷桩和竖直旋喷桩，是采用高 压旋喷将浆液压注入地层达到改善围岩目的。 ➢旋喷方式：分为单管法，双重管、多重管 ➢旋喷材料：325#或425#普通硅酸盐水泥浆，双 液浆，化学浆液等 ➢机械选型：70改进型钻机（5.5KW+8.5KW）Y-2 型液压泵。
➢ 注浆凝固时间：由于过河段特殊地质情况，为保证扩散
半径，浆液凝固时间较长，为20～180S；
➢ 注浆压力：1～1.5 Mpa。
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
深孔注浆立体示意图
16844
止 浆 岩 盘 4m 第 二 次 注 浆 范 围 15m
第 一 段 注 浆 范 围 15m
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
800
超前降水—管井降水
回填粘土（夯实） 3～15 卵石滤层（或水洗粗砂）
水泥无砂管
卵石滤层 管外缠100目尼龙网
管外回填水洗粗砂或3～15
降水管井
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—管井降水
沈阳地
铁区间
降水实
例
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
C15混凝土导向墙
主要适用地层： ➢ 穿越软弱地层、破碎带； ➢ 隧道出入口、浅覆盖地 带； ➢ 下穿河床、湖底或海底； ➢ 下穿高速公路、铁路及 各种建筑物地基； ➢ 城市地下轨道交通如地 铁的车站等。
隧 道 C20喷混凝土+ 16#工字钢架@0.5m 中 复合式防水板 C30防水钢筋混凝土 线
30cm 2m
临时仰拱
小导管施工加密，间距20cm,长度2.5m,每榀格栅一环,位置为拱部和 边墙全包,小导外插角45°,并注入1：1水泥浆以固结隧道轮廓处1.5m范 围土体，并在上台阶开挖时增设临时仰拱，以达到早封闭的目的。
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
旋喷桩
φ500旋喷加固体
φ42注浆小导管, L=2.5m
150o
1700
φ500旋喷桩 φ42注浆小导管，L=2.5m
3500
9500
2000
(a) 拱部加固布置图
(b) 纵断面图
拱部土体水平旋喷加固示意图
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
深孔注浆
注入水泥——水玻璃以及外加剂组 成的浆液发生化学反应，将岩层颗粒 间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空 隙充满浆液并使其固结，达到改良围 岩的目的
超前降水—管井降水
孔 压 随 降 水 过 程 变 化 动 画
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—管井降水
➢ 降水施工顺序：
降 水 井 布 置
钻 井
洗 井
试 降 水
效
面分
果 水积段
分
降大
析
➢ 通过对基坑涌水量的理论计算设计降水井的位置和大小；
➢ 通过试降水效果分析重新确定降水井的布置及合理选用抽
轨面
φ133孔口管 环向间距300mm
长管棚施工示意图
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
管棚作用机理
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
主要施工方法
➢先成孔后下管 ➢潜孔锤冲击跟管钻进 ➢定向钻进
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
先成孔后下管
利用地质水平钻机及特制钻杆先打设水平孔，水平孔形成 后，将钻杆抽出，然后将工作管即管棚管顶入。此方法的 应用范围主要针对地层自稳性较好，不易塌孔的围岩。当 钻杆打到设计深度抽回后，在顶入管棚管的过程中已成的 孔如果易塌，顶入管棚管就会遇到困难。为了便于将管棚 管顶入，打设的水平孔的孔径要比顶入的管棚管大一些。 在钻孔时此方法一般会引起较大的地面沉降，所以下完管 棚管后要尽快注浆
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
深孔注浆工艺流程
止浆墙施 工
测量、定 位孔眼
钻孔
调整钻孔方向 及角度
观测记录泵 排量和注浆 压力变化情 况
注浆
压水试验
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300
浅埋暗挖法施工—地层预加固
深孔注浆孔眼布置 784 992
小月河底50cm混凝土
1000
3061
50
1000 R3061
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—辐射井降水
由主井加若干 水平井构成， 主井口径一般 为3m左右，壁 厚0.15m，水平 口径89 ～114mm， 水平井长度一 般30～50m。
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—辐射井降水
特点： ➢占用施工场地小 ➢充分发挥水平方向渗透性大于竖直方向渗透性优势 ➢主井可用机械施工，水平井也可克服地层方面的困难， 大大地提高了效率 ➢可节省资金和电力，据统计，施工辐射井比普通深井 造价高14%左右。但电费消耗深井节约30%，另外还可 节省拆迁，场地等费用
1000
2030
500
1100
300
2500
25cmC20网喷 混凝土
4000
7000
15000
1004
2048 6093
6844
5000
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
深孔注浆技术参数
➢ 注浆长度：每环15～17m；
➢ 每次开挖长度：11～13m(保证止浆岩盘长4m)；
➢ 注浆液扩散半径：2.5m；
水水泵；
➢ 根据施工顺序，先降竖井横通道范围的地下水，在结构二
衬没有达到设计强度前，不得停抽地下水。
➢ 降水井停抽根据结构二衬施工同步进行。
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—管井降水
机具名称
规格型号
数量
备注
降 抽水水泵
水 抽水水泵
施 工
抽水水泵
机 反循环钻机
160型 125型 80型 QJ150-1型
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降承压水
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初期降水
300
2
具
无砂管
φ426
16620m
材
砂砾石 绿豆砂或瓜子片 5540m3
料 排水钢管
φ150
12000m
排水钢管
φ300
1000m
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—管井降水
➢目的：是疏干隧道开挖范围内的上层潜水， 且将承压水降至开挖面下1m ➢安排：在工程施工前10天开始进行，贯穿工 程施工的全过程。 ➢降水量计算： ➢
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浅埋暗挖法施工—预加固超前支护
超前降水—地下水分类
➢上层滞水
由于局部的隔水作用，使下渗的大气降水停留在浅层的 岩石裂缝或沉积层中所形成的蓄水体
➢潜水
地表以下，第一个稳定隔水层以上具有自由水面的地下 水 ，潜水层以上没有连续的隔水层，潜水面可自由升降，不 承压或仅局部承压，同时可直接得到降水和地表水通过包气 带的下渗补给。潜水位易受当地气候影响而有季节性的变化。
➢ 注浆材料：PO42.5水泥、浓度Be40水玻璃，模数为2.0～
3.0，铝粉膨 胀剂，特殊配方CT-1、CT-2外加剂；
➢ 浆液比例： 水：水泥（重量比） 1～2.2：1
➢ 水泥浆：水玻璃浆液（体积比）
1：1；
➢ 铝粉掺入量为水泥重量的0.1%；外加剂C T-1、CT-2掺入
量为水泥重量的2.5%；
的土体，不自备自立性
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浅埋暗挖法施工—概述
十八字方针
管超前 严注浆 短开挖 强支护 快封闭 勤量测
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目录 ➢浅埋暗挖法隧道施工
概述
预加固超前支护
隧道开挖
初期支护
混凝土衬砌
小结
➢地铁隧道主要施工技术（工程实例）
横通道转正洞施工技术
平顶直墙隧道施工技术
大跨度群洞隧道施工技术
隧道下穿河流、桥梁施工技术
关键。
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浅埋暗挖法施工—地层预加固
超前大管棚
大管棚施工工艺流程
三通一平→人员设备进场→铺设"H"钢轨道→设 备组装调试→埋设孔口管→调试钻机（方位、倾 角）→钻具组装进孔→冲洗液循环→导向钻进→ 回次加尺（接线、接口补焊）→孔斜测量→导向 钻进→直至设计深度终孔→回取探头→管内及环 状间隙注浆→移至下一孔位。