浅埋暗挖法讲课(管道施工)全解

1．2 浅埋暗挖法的应用及发展情况
国外在70年代初开始将新奥法应用于浅埋地层的研究，到 70年代末80年代初已基本形成一套完整技术并应用于城市地 铁、市政工程等。目前，德国、日本、美国、法国、意大利、 韩国、香港等国家和地区都有NATM法成功应用的实例。日 本的城市地铁多修建在浅埋软弱地层中，过去大多采用明挖 法施工，自1976年采用新奥法技术以后，就逐渐地把山岭隧 道使用的新奥法技术转移到了城市地铁中来，目前用新奥法 技术修建的城市地下工程越来越多，如粟山、大贯、第一原、 旭丘、北四番丁等城市隧道和横滨市地铁区间及地铁车站等。 德国是当今地下工程中应用新奥法技术最多的国家，他们不 仅在地铁区间隧道应用，而且还在多层多线路大断面地铁车 站中广泛应用，如慕尼黑、法兰克福、埃森、波鸿、纽伦堡 地铁车站等，其施工技术已发展到了较高水平。
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深埋、浅埋、超浅埋的判定
目前深埋、浅埋、超浅埋的提法很多，但都不太确切，有必要进 行区分，二种埋置深度隧道的设计和施工方法都有区别。通常深埋隧 道荷载按塌落拱计算,可按新奥法原则设计,可利用围岩自身承载力,主要 问题是隧道本身的施工安全；浅埋隧道按松散荷载计算,超浅埋隧道则 按全土柱加地面动、静换算荷载计算,主要问题是控制地层位移,环境保 护。目前，根据工程类比、参照国内外工程实践和理论计算，进行了 一系列现场试验、模型试验和有限元电算分析，并对全国己运营隧道 衬砌裂缝 100多公里隧道进行了调查，结合围岩测定和坍方的调查资料 进行分析，现提出深埋、浅埋、超浅埋隧道分界深度的建议值。 2.1.对己建成隧道裂缝的调查分析 隧道衬砌裂缝约有2/3发生在浅埋段，裂缝发生的规律是:拱腰多、 拱顶少；衬砌与地层不密贴多、密贴地层少；无防水隔离层多、有防 水隔离层少；先拱后墙法施工多、先墙后拱法施工少；全断面一次模 筑衬砌多、全断面间隙灌注少；养护不好多、养护适当少；刚性大衬 砌厚多、刚性柔衬砌薄少；按矿山法施工多、按新奥法施工少；小断 面开挖施工多、大断面、全断面开挖施土少。从以上规律看出裂缝的 产生与埋深的关系很大，是判断隧道合理埋深的重要考虑条件。
浅谈浅埋暗挖法设计与施工
肖广智
2005.03
提纲
• • • • • • 浅埋暗挖法的历史 浅埋、超浅埋、深埋的确定 浅埋暗挖法的机理 浅埋暗挖法的支护及衬砌 浅埋暗挖法的施工工法 对浅埋暗挖法设计施工中几个问题的认识与建 议 • 附：断面结构型式
1.浅埋暗挖法的历史
1．1 浅埋暗挖法概念的提出
• 浅埋暗挖法的概念：新奥法（ New Austrian Tunnelling MethodNATM）是六十年代奥地利专家L.V.Rab -cewiz总结前人在隧道工 程中累积的经验后所提出来的一套隧道设计、施工新技术，它的 核心是利用围岩支护隧道使围岩本身形成支承环。中国工程师在 新奥法的基础上，结合中国国情，创立了浅埋暗挖法，它的特点 是沿用新奥法原理分析体系，建立量测信息反馈设计和施工，同 时采取超前支护和改良地层，注浆加固等配套技术来完成隧道的 设计与施工。 • 浅埋暗挖法名称的确定：北京地铁首次采用浅埋暗挖法设计，建 成了复兴门车站折返线工程。由于取得了很大的经济效益和社会 效益，于1987年8月25日由北京市科委、铁道部科技司共同组织了 国家级成果鉴定，与会专家和各级领导对该法进行了认真的讨论， 最后否定了“软弱地层新奥法”、“中国特色新奥法”、“北京 地铁浅埋暗挖法”等名称，确定采用“浅埋暗挖法”这个名称。 它更能反映该方法的特点，说明该方法不仅可在北京地层中应用， 而且也可以在全国类似的各种地下工程中应用。
国籍
联邦德国
联邦德国
法国
日本
奥地利
工程 名称
法兰克福地铁25 号工区
幕尼黑地铁 9号区段
里尔地铁一号 线4工区
北陆高速公路 泊隧道
维也那地铁U61工区
施工 年代
1969-71年
1975-78年
1985年
1983-85年
1983 -85年
地质及水文 地质条件
粘土层、石灰岩 和含水砂层、无 水
第三纪菱铁矿砂 层和泥灰岩、遇 水时其塑性和粘 土一致
施工 方法
全断面台阶法施 工，使用反铲挖 掘机
双侧导坑法，使 用掘进机及反铲 挖掘机和地面井 点降水
上下台阶分部 开挖，两台掘 进机，弃渣用 泵输送至洞外
超前侧壁导坑 及分部开挖法， 人工开挖环形 部分反铲开挖 核心土
侧壁导坑法， 使用掘进机及 反铲挖掘机， 必要时拱部插 板支护。
主要支 护形式
锚杆长 3-4m，钢 筋 网 喷 厚 1518cm ， 钢 拱 架 TH-48 ， 钢 筋 砼 内 衬 厚 15-18cm 。
锚 杆 长 3.5-5m ， 喷厚25cm，钢支 撑 TH-21 或 网 构 拱 TH-21 ， 钢 筋 砼内衬厚40cm
钢支撑加背板， 钢筋砼内衬厚 50cm
锚 杆 长 4m ， 喷 厚 20cm ， 钢 支 撑 H-200 ， 衬砌60cm
喷 厚 20cm ， 钢 支撑钢筋砼内 衬厚40cm
长度
粘土及砂等
冲、洪积 粘土
第三纪流砂层、 粘土层和砂卵 石层、地下水 位在拱顶附近
埋深
11-13 m
8-26 m
约15Βιβλιοθήκη Baidum
5-15 m
8-20 m
断面 形式 (m)
圆形直径 6.68m
最大跨度11.5最 大高度7.5
最大跨度6.8 最大高度5.8
最大跨度11.4 最大高度8.6
最大跨度8.5断 面约60m2
420 m
60 m
1240 m
770 m
70-80 m
我国于70年代末80年代初开始将新奥法应用于地下工程施 工，并于80年代中后期开始系统研究新奥法在浅埋软弱地层 中的应用，1984年首先在大秦线军都山隧道进口黄土段研究 实验成功，之后又成功地运用在北京地铁复兴门车站折返线 工程，并首先在地铁复-西区间、西单车站、国家计委地下 停车场、首钢地下运输廊道、城市地下热力、电力隧道、长 安街地下过街通道、深圳地上过街通道等地下工程中推广应 用，经过多年的不断总结、完善，这一方法已在城市地铁、 市政、电力隧道、城市地下过街通道、地下停车场等工程中 推广应用，并已形成一套完整的配套技术。并形成各地域各 城市的特色如南京地铁软流塑地层暗挖施工工法，广州地铁 含水砂层暗挖施工工法等。以北京地铁工程为实例形成的 “隧道与地铁浅埋暗挖工法”已被建设部批准为国家级工法。