地铁暗挖施工技术及安全管理ppt

4
（二）浅埋暗挖的基本经验
• 铁道部隧道工程局就复兴门折返线工程总结 的十八字决，即“管超前，严注浆，短开挖， 强支护，快封闭，勤量测”，基本上概括了 浅埋暗挖法的施工工艺要求及施工经验。
5
1、 地层的预加固和预处理
• 开挖面土体稳定是采用浅埋暗挖法的基本条件。当 土体难以达到所需的稳定条件时，必须通过地层预加 固和预处理来提高开挖面土体的稳定性和自立性。降 低地下水位，一方面可达到无水施工，另一方面可以 改善土体的物理力学特性，经常采用的预加固和预处 理的措施有超前小导管注浆，工作面前方深孔注浆和 大管棚超前支护。视具体情况可以单独使用，也可以 配合使用。
20
• （2） 喷射混凝土不密实 • 钢筋密集地段实施喷射混凝土是一件比较困难的事，
回弹大，而且钢筋背后不密实，所以规范对双层钢筋 网喷混凝土必须喷完一层再挂第二层网再喷， 在格 栅表面的混凝土要清除后再喷，不然钢筋背后是无法 喷实的。不密实的初期支护存在严重隐患，而且地下 水锈蚀钢筋，影响初期支护的寿命。
11
ຫໍສະໝຸດ Baidu
• 采用浅埋暗挖法不可避免要在市政管理道下面进行 施工，问题在于大多数上下水管道不同程度地存在渗 漏水的情况。严重的渗漏导致管道周围的地层状况恶 化，形成饱和水状态的软塑或流塑地层。当隧道开挖 接近这一层时，流泥和流砂便会涌入隧道，管道下面 土体被掏空，又会造成管道断裂，管道内的水（特别 是有压上水）冲入隧道，对隧道形成第二次冲击。
• （6）及时进行初期支护，当开挖完成以后，必须及 时架立拱架。拱架与地层之间要紧密接触，以防地层 松驰。随后挂网、焊接。从开挖到施喷混凝土的时间 不应超过土体的自稳时间。工序的拖长、工序的衔接 不紧，是造成塌方、下沉的最大隐患。
• （7）由于地层稳定性差，在喷层与地层间经常出现 空隙。该空隙多发生在拱顶附近和拱脚处，所以背后 充填注浆非常重要，该工序应紧跟工作面进行。
• 3）台阶过长，拖后了中层土体开挖，也拖后了封闭仰 拱时间，结果至少将导致隧道变形过大，地表下沉过大， 由此，十八字决中“短开挖，强支护，快封闭”就是从 这里提炼出来的。
22
4、长台阶施工方法
• 有些单位为便于施工组织安排，采用长台阶施工 方法，这种施工方法也是允许的，但是必须及时施 作临时仰拱。半断面初期支护封闭成环，拱脚支撑 在临时仰拱上，拱部荷载由临埋仰拱承受，由于上 半断面已形成独立的封闭环形稳定结构，它的长度 将不受限制。
14
二、区间标准断面施工方法及需注意问题
1、暗挖区间标准断面
• 地铁区间隧道除个别特殊地段外，一般均采用单线 马蹄形曲墙断面形式，台阶法开挖支护形式。
Ⅲ
超前注浆管外插角
核心土
Ⅴ
15
正台阶法开挖支护程序
断 面 开 工 开 挖 尺 寸 ： 1 － 1 ＃ （ 5.7×6.1 ） ； 2 － 2 ＃ （5.8×6.12）； 3－3＃（6.3×6.22）； 8－8＃（6.0×6.16）
• 探明开挖面前方的工程地质和水文地质工作是非常 重要的，一般采用红外线温度扫描仪或地质雷达等物 探手段，查明上层滞水和管道渗漏水的情况，必须对
制定相应对策提供可靠依据。
12
• 如果发现有上层滞水和管道渗漏严重威胁隧道施工 的情况，可以采取局部加密注浆，增设管棚等措施， 必要时采用局部土壤冻结也是可取的，总之要把一般 降水难以奏效的上层滞水和管道渗漏水对浅埋暗挖法 的潜在威胁，在开挖面到达之前加以消除。
• K12+000～K30+640，线路长18.64km，共9站9区 间；其中01标、02标为暗挖段4站4区间和一个折返 线，区间均为暗挖，3个明挖车站1个暗挖车站；03 标、04标为高架桥部分，其中04标有一个575米隧道； 工程费用约21.72亿元。
3
一、浅埋暗挖法
（一）浅埋暗挖法的前提条件
• 选用浅埋暗挖法应考虑的基本条件有：首先，浅埋 暗挖法不允许带水作业，如果含水地层达不到疏干， 带水作业是非危常险的，开挖面的稳定性时刻受到水 的威胁，甚至发生塌方。把地下水，尤其是上层滞水 处管理好是非常关键的环节，它直接影响到浅埋暗挖 法的成败。第二，采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一 定的自立性和稳定性。
作严格检查，甚至只设管不注浆，结果影响开挖面的 土体稳定。 • （2） 外插角过大，沿拱架内缘斜插下一拱架外缘， 但外插角近30-40度，小导管下方土体坍塌，影响开 挖面的稳定。
18
3、短台阶法开挖与支护
• 隧道净高6米，净宽5.6米，对于一般地层常采用短台 阶开挖，上台阶长不超过1倍洞径，并留有2米以上核 心土。后方开挖中层土，并施作仰拱。
21
•（3） 短台阶过长
• 前面已介绍了用短台阶的理由，但是有些工地运土车 上了台阶以后，取消了人工翻土的作用，为了便于布置 人力，往往将台阶拉得过长，台阶拉得过长，结果是：
• 1) 未封闭成环的初期支护是一个不稳定结构，长时间 隧道处于不稳定支护体系是危险的。
• 2) 半拱初期支护基础支撑在土体上，土体不可能提供 足够的支撑力，半拱呈悬臂状态，悬臂过长，端头下沉， 将会造成拱部拉裂，这在国外曾发生过事故，造成严重 后果。
8
• 浅埋暗挖法常用的初期支护形式是钢筋格栅、钢筋
网和喷射混凝土，浅埋暗挖法要求初期支护具有足够 的强度和刚度。在技术、经济的合理范围内，尽可能 减小初期支护的变形量，目的是控制土体位移，减小 地表沉降。之所以广泛采用钢筋格栅，其原因一方面 是钢筋格栅与喷射混凝土能紧密结合，另一方面是因 为钢筋格栅在拼装成环后，具有一定的强度和刚度， 在喷射混凝土尚未具备足够强度之前，钢筋格栅可以 单独承担来自土层的一部分荷载。有的施工指南要求 钢筋格栅能承担2-4米的土柱压力，也是基于这方面 的考虑。
开挖程序及其示意图：环状开挖1部土体；架格栅挂网、安置纵 向连接筋，喷混凝土；拱顶设超前小导管或钢筋，拱脚设置锚杆或 锚管，并注浆；开挖2部土体，上、下台阶相距6～10m，开挖3部土 体，架格栅、挂网、喷混凝土，初期支护封闭成环，拱背注浆。
1 2
3 43
16
2、超前支护施工
• 结合具体地质条件和开挖面的稳定情况，一般选择 小导管注浆作为主要超前支护手段。
• 问题是我们一些施工单位考虑施作临时仰拱投资
过大，将来还要拆除，不认真施工临时仰拱，又不
及时进行施工监测，这样的长台阶施工是十分危险
的，复八线上的几个工程的教训需要引起我们的注
意。
23
5、小 结
• （1）采用超前小导管注浆是防止工作面失稳及控制 地面下沉的重要措施，小导管必须与钢拱架联结。
• （2）严格控制格栅钢架的安装质量，保证钢架平面 垂直隧道中线，水平、高程、左右、误差应符合设计 要求，在拱脚处应设注浆锚管，这是防止拱部垂直位 移的关键。
• （3）采用环形开挖，留核心土，可保证工作面稳定， 核心土的尺寸在纵向要大于2m。对不良地层，要及 时用喷射混凝土封闭工作面，做到开挖后，土体损失 系数最小。
• （4）严格控制每循环的进尺，一般为0.5-0.75m， 因为拱部局部的坍塌高度一般是进尺长度的二分之一2。4
• （5）控制台阶长度，充分利用地层纵向承载拱的作 用。量测证明：对于软弱地层，台阶长度超过1倍洞 径，就要及时闭合临时仰拱。
19
• 目前有些工地施工存在的问题是：
• （1）格栅拱架制作不合规范要求
• 在开挖以后，土体自承稳定的时间极短，在喷射混 凝土达到设计强度以前，格栅拱架是主要支撑结构， 因此规范要求拱架能单独承受2-4米土体荷载并密贴 土体，最早由德国引进的图纸，在四根钢筋之间用8 字结连接，以后为了简化做成斜向连接，再以后斜向 连接钢筋便点焊上，把拱架作为构造钢筋处理，这是 非常危险的，正是因为如此，规范对拱架作出严格要 求。除此之外，拱架基础必须支牢，必要时设置斜向 支撑注锚管。
• 小导管采用直径42mm，长2.5-3.5mm，外插角1015度，环向间距为25-32cm，搭接长度1.5米。
• 注浆浆液需根据具体地质条件选用，或用单液水泥 注浆，或用水泥水玻璃注浆，或用改性水玻璃浆注浆。 注浆浆液的选择、配比、压力的确定必须经过现场试 验决定。
17
• 目前工程中经常出现的问题有： • （1） 注浆浆液配比及参数既无控制，注浆效果又不
6
2、 隧道开挖和初期支护
• 要本着“随开挖，随支护”的基本原则。如何利用 土体有限的自立时间进行开挖和支护作业，使土体开 挖后暴露的时间尽可能短，使初期支护尽早封闭成环， 就这一意义上说，选择适当的开挖方法就显得十分重
要。
7
• 根据土体的稳定性隧道断面大小可以选用短台阶法 开挖，或带临时仰拱的长台阶法开挖。对于断面较大 的隧道，考虑分部开挖、分部支护和封闭成环的需要， 选择中隔壁法（CD法）、交叉隔壁法（CRD法）、 和侧壁导坑法（眼镜法）等。每次开挖循环，以“短 尺”为原则。为了保持开挖面的稳定，采用弧形导坑 留核心土的开挖方法，使开挖面得到核心土的支撑。
地铁暗挖施工技术及安全管理
（监理内部培训教材）
1
前言
• 青岛地铁采用的浅埋暗挖法，是以加固、处 理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合初 砌为基本支护结构的一种用于软土地层近地 表隧道的暗挖施工方案。它以施工监测为手 段，指导设计与施工，控制地表沉降，保证 施工安全。
2
青岛地铁11号线简介
• 青岛蓝色硅谷城际轨道交通工程，位于青岛市东岸 城区东部，于2013年4 月1日开工，全线线路起于苗 岭路站，止于盐田东站，线路全长59.2公里，设置车 站22座（4座地下站，18座高架站），平均站间距 2753m。第一驻地监理工程师办公室监理范围为
• （8）系统地进行初期周围2-3m土体的固结注浆， 是克服土壤长期流变引起地表下沉的最好方法。
25
三、区间隧道大跨度断面施工技术
•1、大跨度隧道中隔墙施工法（CD法）和交叉隔墙 （CRD法）
• 区间隧道受线路平面布置的影响，有些区段采用双线
13
（四）管理、经验、监测在浅埋暗挖法中的作用
• 隧道采用浅埋暗挖法施工，施工安全取决于人们通过严格 的管理和正确的工程实践，包括监控量测的反馈来控制施工作 业，以减少风险。
• 浅埋暗挖法的十八字决，尽人皆知，但是对它的理解和体 会的深度，实施中的坚决程度未必相同，严格的管理表现在对 影响工作面稳定的因素始终紧抓不放，例如对地层预加固预处 理的质量，对于地下水的警觉，对支护支跟开挖面施作的及时 性，短进尺，快封闭的重要性，以及对补偿注浆的作用等，不 仅有深刻的认识，而且有严密的施工工艺和质量控制作保证。 此外，注意对施工人员的培训，提高技术素质。严格的管理还 表现在，重视并关于利用不良地质超前预报和施工的手段，了 解开挖面前方工程地质和水文地质条件的变化，了解支护受力 变形状态的变化，及时发现危险征兆，采取有效的应变补救工 作。
10
（三）确保无水施工，重视地下管道漏水
• 浅埋暗挖法是在十分不稳定的土体中进行暗挖作 业，必须十分谨慎。人们采用小导管、管棚、深孔 土体注浆都是提高土体稳定性的措施，其中必保的 一条就是保持土体无水施工。这不但为方便施工所 必须，也是提高土体稳定性的必须采用办法。诸多 工程教训使同行们取得共识——无水施工是浅理暗 挖法的前提条件。
9
3、 二次衬砌
• 浅埋暗挖法通常采用模筑混凝土作为二次衬砌材料 它既是提高初期支护强度和刚度，增加初期支护安全 储备的需要，也是支撑中间的防水隔离层，承受水压 力的需要。一般通过监控量测，证明初期支护基本稳 定，防水层铺设完毕隐蔽工程检查合格后，可以开始 灌注二次衬砌，如果隧道断面较大，等待初期支护变 形达到基本稳定需要很长时间，也可提前施作二次衬 砌，这时的二次衬砌将要承受初期支护变形传来的压 力。
• （1）留核心土的目的，一方面可以抑制开挖面的变 形，保持土体稳定；另一方面可以压缩拱部开挖土方时 间，尽早在有限空间架设拱部格栅拱架，并喷射混凝土， 尽早完成拱部初期支护。
• （2）采用台阶法目的，一方面利用台阶的土压力支 挡前方工作面，保持开挖面开挖稳定；另一方面利用台 阶便于人工开挖。
• （3）采用短台阶的目的，一方面便于人工翻碴，另 一方面可以尽快开挖中层土方，便于尽早施作边墙支护 和封闭仰拱，尽早使初期支护形成封闭的稳定结构。