盖挖法和矿山法

超前支护 大管棚
◆刚度很大，适用于埋深浅、地 表沉 降控制严的地段，如过街通道等 ◆用大钢管制作，一般φ108~ φ127 ◆施工要求高、成本高 ◆可实施对围岩注浆 ◆角度：一般与隧道轴线平行
超前小导管
◆用小钢管制作，一般φ42 ◆施工方便、成本适中 ◆可实施对围岩注浆 ◆刚度较大，推荐使用 ◆角度约15°
直热式爬焊机
1. 1. 2. 无水情况下焊接 质量有保证 无水情况下推荐 使用
风热式爬焊机
潮湿、有水情况 下焊接质量也能 保证，隧道施工 最为适用 优先推荐使用
2.
施工缝防水
遇水膨胀止水条
背贴式止水带
钢板止水带
沉降缝防水
喷涂防水与卷材防水比较
优点 缺点
喷涂防水
◆适应复杂部位的形状 ◆无接头，整体性好 ◆机械时，省力、省时 ◆不留空隙
监测目的
1.反映围岩土体内部位移 2.监测土体内部稳定情况 3.修正设计参数 4.一般用于高地应力隧道 地铁项目很少遇到
监测仪器
土体多点位移计
4.5.爆破震速监测
监测目的
1.控制爆破震动速度 2.评估爆破危害情况 3.指导修正爆破参数
监测频率
1.前三次爆破时 2.爆破参数有修正时 3.爆破点靠近保护对象时 4.其他时间一般每周一次
初期支护主要工序
预加固
开始 •地表旋喷、注浆 •洞内水平加固
超前支护
•超前锚杆 •超前小导管 •大管棚
格栅
•钢筋格栅 •型钢格栅
喷混凝土
完成 •干喷砼 •湿喷砼
锚杆
•钢筋锚杆 •锚管 •中空锚杆
预加固
目的
◆地层较差或地面沉降有很高要求时 ◆改良地层，防止过大沉降、坍塌 ◆一般用于埋深浅的隧道， 如过街通道等。
2.矿山法施工方法介绍
1 5
全断面法
6
中洞法
2
台阶法
侧洞法
3
CD法、CRD法
7
柱洞法
4
8
侧壁导坑法
桩洞法
3.矿山法施工 主要工序
开始
开挖
•人工 •机械 •爆破
初期支护
•锚杆 •格栅 •喷砼
防水
•防水板 •止水带 •注 浆
二次衬砌
•钢 筋 •混凝土
完成
3.1.开挖
开挖方法分类
人、机开挖法
适用范围 1.适用于V、VI级围岩
◆有微毒气体 ◆影响其他工序 ◆成本较高 ◆工艺有待完善，少采用
卷材防水
◆无毒无害 ◆选材广 ◆施工灵活，不占关键工期 ◆普遍采用
◆基面处理要求高 ◆焊接质量较难控制 ◆初支与防水层之间有空隙
4.矿山法施工 监测
主要监测内容
1.地表监测 2.初支变形监测 3.压力应力监测 4.围岩内位移监测 5.爆破震速监测
地铁矿山法施工技术
1.矿山法基本概念 2.矿山法施工方法介绍
内容
3.矿山法施工主要工序 4.矿山法施工监测
5.矿山法施工常见质量通病案例与对策
1.矿山法基本 概念
地下工程 施工方法
盾构法
矿山法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，形成岩土坍落。
防水板铺设质量控制关键
成品保护 有富余量 焊接质量 基面处理
• 初支表面基 本平整 •无尖锐物 • 尽量采用机 械焊接 •充气检验 • 防水板铺设 不宜紧绷 • 钢筋加工期 间保护 • 混凝土灌注 期间保护
防水板焊接设备
手工焊机
1. 2. 3. 灵活，适用于特 殊部位 焊接质量难于保 证 尽量少使用
1、测量导线控制关 2、开挖面、格栅安 装精确定位 3、成型断面检查 4、喷砼表面平整
测点布置
1.横向间距：隧道至地面 45°范围内2~5米
监测仪器
1.精密水准仪 2.经纬仪
2.纵向间距：建议不大于 隧道埋深
3.建筑物重要特征点
3.游标卡尺、测缝针等
3.测斜管
4.2.初支变形监测
监测项目
监测仪器
1.拱顶下沉监测 2.水平收敛监测
1.精密水准仪 2.收敛仪
3.边墙沉降监测
4.仰拱隆起监测
2.对防震要求高、沉降 要求很高的地段，如 房屋下方、桩基切除
钻爆法
光面爆破
1.适用于I、II、III级围岩 2.掏槽眼→辅助眼→ 周边眼→底板眼
微震爆破法
适用范围
1. IV、V级围岩 2.对防震要求高、沉降 要求较高的地段
方法
人工及小型挖掘机或 单壁掘进机配合（设 备有待完善，慎用）
预裂爆破
1.适用于III、IV级围岩 2.周边眼→掏槽眼→ 辅助眼→底板眼
复合式防水体系
初支防水
1. 喷射混凝土防水效 果差，需要在初期 支护完成后进行注 浆处理，同时填充 初支与围岩之间的 空隙 2. 围岩有明显渗漏地 段需要进行注浆处 理，铺设防水层前 不能有明显渗漏
防水层
二衬防水
1. 防水板+无纺布形成 防水第二道防线 2. 防水板焊接质量是 关键
1. 二衬混凝土自防水 能力，一般达到S8， 特殊地段S10
系统锚杆
锚杆作用
◆悬挂围岩 ◆改善围岩c、φ，提高自稳性 ◆固定格栅、钢筋网 ◆锁定拱脚
砂浆锚杆
◆用普通钢筋制作 ◆施工方便、成本低 ◆最常见
系统锚杆 预应力锚杆（索）
◆一般用于高地应力隧道 ◆恢复部分应力场 ◆约束围岩变形 ◆极少采用，地铁无类似情况
中空锚杆
◆围岩破碎，成孔困难时采用 ◆可通过空心通道对围岩注浆 ◆成本较高 ◆较少采用
监测目的
浅埋矿山法
判断结构、 围岩安全性
监控变化 情况防止 突发事件
新奥法
判断结构、 围岩安全性
监控变化 情况防止 突发事件
预测 最终变形
选择 二衬时机
4.1.地表监测
监测项目
1.地面下沉监测 2.建筑物下沉监测 3.建筑物倾斜监测 4.建筑物裂缝监测 4.地下管线下沉监测 5.土体倾斜监测（必要 时）
3.3.防水工程
防水体系分类
防、排水体系 二衬防水混凝土、防水 层等形成防水体系 防水层背后排水盲管、 侧沟形成排水体系 解决水压问题 解决冻土地区冻融问题 防、堵水体系 初支防水+防水层+二衬防 水形成复合防、堵水体系 解决地表失水沉降问题 减少或避免人工排水 适用于城市地下工程
盖挖半逆作法
• 盖挖半逆作法
• 盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后，向下挖 土至设计标高后先浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半 逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。
盖挖法图片
盖挖法图片
盖挖法图片
地铁矿山 法施工介 绍
14城市轨道交通工程技术 王泽；张瑜
盖挖法概念， 施工工艺流程
14城 市轨道交通技术
宋金奎；王帅
盖挖法概念
盖挖法：当地下工程明做时需要穿越公路、建筑等障碍 物而采取的新型工程施工方法，是由地面向下开挖至一 定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖 下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。
盖挖顺做法
• 盖挖顺作法
• 盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准 覆萧结构（包括纵、横梁和路面板）置于挡土结构上维持交通， 往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上， 施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管 线路。最后，视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。在道 路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖 挖顺作法。
格栅
优点 缺点
◆背后的喷射混凝土不易 填密实，留有空隙 ◆重量大，架设安装困难 ◆与变形不协调，混凝土 易开裂
型钢格栅
◆架设后立即能承载 ◆加工容易，但需要较大设备 ◆安装及构件连接，比较简 洁、方便
钢筋格栅
◆喷射混凝土完全包裹在格栅 内，整体性好 ◆制安容易，不需要较大设备 ◆柔性好，能适应围岩变形
2. 施工缝、沉降缝防 水措施
3. 注浆填充二衬与初 支之间的空隙以及 混凝土本身的空隙。 水泥浆是最好的注 浆材料
防水卷材特性
材料名称
断裂拉伸强 度Mpa
பைடு நூலகம்
SBS
8
ECB
16
EVA
14
PVC
15
扯断伸长率%
低温弯折 ℃ ≤
40
-15 ×
550
-35 √
500
-35 √
150
-20 √
是否推荐 使用
3.全断面扫描仪
4.3.压力应力监测
监测目的
1.准确反映隧道受力情况 2.指导施工 3.修正设计参数 4.一般用于高地应力隧道 地铁项目很少遇到
监测项目
监测仪器
1.钢弦式压力盒
1.围岩对初支压力监测 2.钢筋应力监测 3.混凝土表面应变监测
2.液压枕式压力盒 3.钢筋应力计 4.混凝土表面应变计
4.4.围岩内位移监测
暗挖法分类
传统矿山法
采用圆木、型钢、钢 轨等形成支架，对开挖面 形成强力支承。传统矿山 法的依据是“松弛理论” ，认为围岩可能由于扰动 产生坍塌，支护需要支承 围岩在一定范围内由于松 弛可能坍塌的岩体重量。 在80年代及以前，因 施工工艺落后、钢材紧张 而普遍采用。 因安全性差，现已完 全淘汰。
新奥法
微震爆破控制
控制措施 缩短每循环进尺，一般 0.5~1.5米 选用震动烈度小的炸药 多分段，减小单段用药 量。最大单段用药量Q计算 如下：（K、α经验回归数 据，一般取120、2.0，R距 离，ν震速控制标准）
v QR max K 关键部位采用静态爆破 或人工开挖
奥地利学者米勒（ Muller.L）发明。在支护 手段上，采用喷射混凝土 和锚杆为衬砌，把衬砌和 围岩看作是一个相互作用 的整体，既发挥围岩的自 承能力，又使锚喷衬砌起 到加固围岩的作用。初期 支护能随着围岩变形，充 分发挥围岩的自承能力。
浅埋矿山法
采用锚喷支护的新奥 法与采用钢木支护的传统 矿山法相比，不仅仅是支 护手段上的革新，更重要 的是工程概念的不同。与 前二者相比，限制围岩变 形，是矿山法的概念。 城市地铁工程基本属 于浅埋矿山法。
监测仪器
爆破震速监测仪
常见质量问题 与对策
1 2 3 4 5 6
超欠挖问题 初支背后空洞问题 钢筋保护层问题 防水层焊接问题 二次衬砌密实度问题 注浆填充、堵水问题
5.1.超欠挖问题
解决对策
产生原因
问题危害 问题描述
1、超挖造成混凝土 回填加大成本 2、欠挖照成二衬厚 度不足；处理欠挖易 造成坍塌或加大沉降 3、防水层易破裂 1、测量控制不严 2、围岩坍塌 3、初支定位不准 4、喷射混凝土表面 不饱满
地表加固
◆地表有施工条件并埋深浅 ◆地表旋喷加固 ◆地表注浆
预加固 水平加筋
◆开挖掌支面稳定差时 ◆加水平塑料筋、管等 ◆极少采用
洞内加固
◆地表无施工条件或埋深大 ◆洞内水平旋喷 ◆洞内水平注浆
超前支护
目的
◆地层自稳性较差采用 ◆开挖过程对围岩保护 ◆初支完成后失去作用
超前锚杆
◆用普通钢筋制作 ◆施工方便、成本低 ◆刚度小，不推荐使用 ◆角度约15°
喷射混凝土
干喷射砼
◆干拌合料（水泥+砂+碎石+粉状 速凝剂），喷头处加水 ◆设备简单，轻巧灵活 ◆造价低 ◆作业环境差
湿喷射砼
◆湿拌合料（水泥+砂+碎石+水） 喷头处加液体速凝剂 ◆可采用机械臂式喷砼机，提高功率 降低劳动强度，改善作业环境 ◆造价稍高 ◆作业环境稍好
加纤维喷射砼
◆喷射混凝土拌合料中添加钢纤维、 玻璃纤维等 ◆提高喷混凝土强度和抗折弯能力 一般用于变形量大的隧道 ◆造价高
3 3/
控制标准
控制目的 减小爆破震动对 周边建筑的影响 施工沉降控制在 允许范围内 杜绝坍塌事故
最大爆破振速控制在 1.5cm/s以内，深圳 市规定最大爆破振速控 制在1cm/s以内。 沉降控制2.5cm以内 或更小
3.2.初期支护
支护结构类型
刚性支护结构 浅埋矿山法， 限制围岩变形 型钢或钢筋格 栅，喷砼厚， 初支刚性大 柔性支护结构 新奥法隧道，允 许围岩变形 钢筋格栅或钢筋 网，喷砼薄，初 支刚度小 复合式支护结构 高地应力隧道， 围岩变形大 先柔后刚，适用 于塑性流变地层
盖挖逆作法
• 盖挖逆作法
• 盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖 顺作法一样。开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的 土体作为土模浇筑顶板。以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上 而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。如果开挖面积较大、覆土较 浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建 筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采 用盖挖逆作法施工。
◆架设后不能立即承载，必 须与喷射混凝土结合 ◆刚度较小，不能有效控制 围岩变形
大管棚
大管棚控制关键点
◆施工精度：导向管、导向架 可适当上挑，但不可侵入开挖面内 ◆钻孔设备：管棚较短可采用普通钻机 管棚较长需采用专业管棚机 ◆施工场地：根据设备，长度不小于6~8米 在洞内打管棚还要求上挑约0.6米以上 ◆跟管钻进：地层破碎成孔困难时跟管钻进 管壁无孔，钻头一次性、略大（注浆通道）