地铁暗挖施工技术课件.ppt

地铁暗挖施工技术,一、浅埋暗挖法基本知识,二、暗挖施工流程,三、施工质量控制要点,四、施工照片,目 录,一、浅埋暗挖法基本知识,（一）浅埋暗挖的定义：在上覆岩土体厚度与隧道洞径（跨度）之比较小的浅埋条件下的软弱围岩中，以加固和处理软弱地层为前提，以控制地表变形为重点，以格栅和喷锚作为初期支护结构，沿用“新奥法”的基本原理，按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护，早封闭、勤量测” 十八字方针进行各种类型地下洞室暗挖设计和施工，称之为地下工程浅埋暗挖技术。采用先柔后刚复合式衬砌新型支护结构体系，初期支护按承担全部基本荷载设计，二次模筑衬砌作为安全储备；初期支护和二次称砌共同承担特殊荷载。,一、浅埋暗挖法,（二）浅埋暗挖法特点：1、为有效控制地表变形，结合围岩水文地质和工程地质条件，常采用超前小导管注浆、大管棚、降水阻水等其他配套技术，以提前加固和处理软弱地层，改善作业条件。2、浅埋暗挖法中包括了马头门开挖、断面变化地段开挖、受力转换等诸多关键技术。3、浅埋暗挖工法的选择是浅埋暗挖法的关键，应做到因地制宜、科学论证、合理选择。常用的单跨隧道浅埋暗挖工法包括台阶法、CD法、CRD法、PBA法、双侧壁导坑法等。,（三）浅埋暗挖台阶法台阶长度的选择台阶法是最基本、运用最广泛的浅埋暗挖施工方法，并且是实现其他施工方法的重要手段。当开挖断面较高时可设置多台阶进行施工，每层台阶的高度通常为3.5m4.5m，或以作业人员站立和方便操作而确定台阶高度。台阶长度一般根据地质条件、作业条件、施工机具并保证施工安全的前提下综合确定。按台阶长度的不同，有长台阶、中台阶、短台阶和微台阶四种。1、长台阶（台阶长度5倍隧道宽度）：长台阶有利于掌子面稳定。但施工干扰大，施工功效低；施工设备及材料需放置在上台阶，上台阶出渣困难；不能及时封闭成环，有时需要增设临时仰拱。一般情况下不宜采用。,2、中台阶（台阶长度=1.55倍隧道宽度）：中台阶特点介于长台阶和短台阶之间。由于台阶有一定长度，当初支背后注浆工作量较大时，可减少对上台阶的施工干扰。3、短台阶（台阶长度=11.5倍隧道宽度）：上台阶出渣方便，下半断面能在11.5倍隧道宽度附近及时封闭成环，利于保证围岩开挖后的稳定。这种台阶长度在城市地铁浅埋暗挖中被普遍采用。4、微台阶（台阶长度1倍隧道宽度）：当开挖掌子面围岩稳定性好，且前方不存在危害掌子面稳定的地下水，在满足开挖下台阶时上台阶喷射混凝土强度已达到设计要求的情况下，可选择这种台阶长度，一般台阶长度为34m。这种台阶长度便于使用机械开挖上下台阶的渣土，提高施工速度。,（四）超前小导管注浆加固的机理超前小导管注浆的基本原理是在工作面周边向前方按一定角度将小导管打入地层中，借助注浆泵的压力，使浆液通过小导管渗透，扩散到地层空隙或裂隙中，以改善土体物理及力学性能，既可止水又可在工作面前方形成一个比较稳定的地层自承拱，同时管体又可起到超前锚杆的作用，达到增加地层的自稳时间、提高开挖面上方地层的自稳能力、限制地层松弛变形的目的。,（五）小导管注浆加固的机理可以归纳为两种1、渗入性注浆。对于具有一定孔隙或裂隙受扰动或破坏的围岩，在注浆压力的作用下，浆液克服流动的阻力，渗入围岩的孔隙或裂隙中，达到加固地层的目的。2、劈裂、压密注浆。对于致密的土质地层，在较高浆液压力的作用下，裂隙被挤开，浆液得以渗入，浆液在围岩中呈以导管为主干的树枝状分布，形成脉状水泥浆脉，起到对围岩的固结作用。,（六）超前小导管注浆加固一般适用地层小导管适用于处于无粘结、自稳能力差的砂层及砂砾（卵）石地层。小导管注浆施工只是对开挖掌子面局部土层进行加固，开挖土层不宜长时间暴露，应坚持先加固后开挖的原则。同时小导管注浆也可用于各种临时性的地层加固。,目前通常采用的注浆材料有三类：1、单液水泥浆，适用于粗砂及砂砾（卵）石地层；固结时间一般为8小时。2、水泥水玻璃双液浆等化学浆液，适用于有水情况下中砂、粉细砂地层；固结时间一般为4小时。3、改性水玻璃，适用于无水情况下的中砂、粉细砂地层。前期强度较高，后期强度低。,超前小导管与大管棚法间区别小导管注浆加固地层，是通过沿隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前管棚预支护作用，故又称小管棚施工。小导管注浆施工工艺简单，易于操作，施工安全，土层加固见效快，浆液损失少，成本低。大管棚法又称管棚超前支护法。大管棚由钢管和钢格栅拱架组成，利用钢格栅拱架，沿着开挖轮廓线，以较小的角度，向开挖面前方打入钢管，形成对开挖面前方围岩的预加固。作为隧道施工的一种辅助方法，由于预埋超前管棚做顶板及侧壁支撑为后续的隧道开挖奠定了坚实的基础，且施工快、安全性高、工期短，被认为是隧道施工中解决冒项的最有效、最合理的施工方法。,（七）施工中影响早封闭的一般因素及管控措施施工中，影响早封闭的因素包括材料物资和半成品供应及时性、作业人员合理投入及作业熟练程度、掌子面水文地质和工程地质条件、施工作业质量、工序验收等。在管控中应重点把握以下几个环节：1、督促现场做好材料物资准备和报验工作，对小导管、钢格栅制作等半成品应先期验收，并准备就位。2、保证暗挖掌子面施工人员投入，减少工序耗时。3、如遇不良地质条件，应进行预先处理，待围岩加固改良、降水及排水达到设计效果后，方可允许进行土方开挖等后续施工。4、要求作业队伍交接紧密，保证工序良好衔接。5、加强过程巡视，随时纠正不合格事项，缩短隐蔽工程验收时间。,（八）浅埋暗挖隧道的施工监测一般工作内容施工监测是地铁暗挖隧道施工的晴雨表，施工监测项目一般包括地表沉降、拱顶下沉、隧道收敛、地下管线位移及地下水位变化等工作内容。对于通过上覆砂层地段，施工监测要适当加大各类测点的密度和量测频率。对施工难度大的断面，还要进行土体水平位移、深层土体沉降、隧道结构受力等内容的监测，为浅埋暗挖法在该类地层中的安全施工提供技术依据。,（九）浅埋暗挖工程重要部位和环节1、竖井开挖；2、马头门开挖；3、扩大段开挖；4、初支扣拱开挖；5、穿越风险源；6、大断面临时支撑拆除7、深基坑开挖施工等。,（十）地下结构防水设计原则及质量控制要点地下结构的防水设计应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”原则。地下结构防水质量控制要点：1、原材料及防水辅料质量；2、防水基面处理施工质量；3、防水施工细部质量；4、防水混凝土施工质量；5、回填注浆、施工缝注浆施工质量；6、衬砌裂缝注浆施工质量等。,（十一）浅埋暗挖施工一般应配备应急抢险物资：结合工法的风险特征，一般应在作业场地配备包括但不限于以下应急物资：1、作业面抢险物资：沙袋、编织袋、网片、小导管、方木、工字钢、加气砖等；2、地面交通维护物资：警戒线、防撞桶、隔离墩或锥筒、导行标志牌、围挡板、应急照明灯；3、事故处理其他应急物资：抽水泵、其他大型设备等。,二、暗挖施工流程,超前小导管,上半台阶开挖,上半台阶初支,二衬底板,下半台阶开挖,下半台阶初支,拱部衬砌,台阶法开挖流程图,CRD法开挖示意,；,1,2,3,4,竖井开挖至第二层横通道底板处进行临时封底,第一、二层马头门施工及开挖初支施工,车站主体上层1、3部导洞初支施工，同时竖井开挖至第5层横通道底板处临时封底,车站主体上层2、4部导洞初支施工及1部边导洞内降水井施工，同时第三、四、五层横通道初支开挖施工,竖井开挖至设计标高，进行永久封底,第六、七层横通道初支开挖施工,车站主体下层导洞1、3部初支开挖施工,车站主体下层导洞2、4部及小横导洞初支开挖施工,车站主体结构条基施工,车站主体边桩及底纵梁施工,车站边桩及中柱人工挖孔桩施工,车站边导洞内初支扣拱回填钢、管柱安装及缝隙填砂、顶纵梁施工,车站上层中跨初支扣拱施工,车站上层边跨初支扣拱施工,车站上层中跨及边跨二衬扣拱施工及钢拉杆安装,车站地下一层土方开挖施工,车站地下一层底板及边墙二衬施工,车站地下二层土方开挖施工,车站地下二层底板及边墙二衬施工,车站地下三层土方开挖施工,车站地下三层底板及边墙二衬施工,车站站台板及内部结构施工,王府井站PBA示意,三、施工质量控制要点,施工准备,超前导管,超前注浆,土方开挖,格栅安装,网片安装及连接筋焊接,砼喷射,下道施工工序,1、施工准备：人员、机械设备到位，格栅、导管、网片材料准备就绪；格栅首件验收完成。,2、土方开挖：台阶长度、核心土、超欠挖；,3、格栅架立：水平、中线、同步、垂直、标高；连接及网片焊接质量；节点板连接质量（4颗螺栓均需拧紧、帮焊）；,4、网片安装及连接筋：与拱架间焊接牢固，搭接至少一个网格。,5、布管：超前小导管、缩脚锚杆、回填注浆管布置角度、数量、孔深、间距等；,6、喷混前：拱脚清理干净无杂物；各种管用棉布封堵好；量测等预埋件是否安置到位；喷混：应分片由下而上依次进行, 并先喷钢格栅与壁面间混凝土, 然后再喷两榀钢格栅之间的混凝土；每次喷射厚度为：边墙 70l00 mm，拱部 50mm。分层喷射混凝土时，应在前一层混凝土终凝后进行下一层混凝土喷射，如两次喷射间隔时间过长，再次喷射前，应先清洗喷层表面。,7、注浆：主要是注重浆液配比及注浆压力，必须及时跟进初支背后补偿注浆，尤其车站导洞等，受到临近施工影响导致结构沉降变位，应进行再次甚至多次的补充背后注浆。,（一）暗挖初期支护施工过程质量控制要点：1、土方开挖：台阶长度、核心土、超欠挖；2、格栅架立：水平、中线、同步、垂直、标高；连接及网片焊接质量；节点板连接质量（4颗螺栓均需拧紧、帮焊）；3、布管：超前小导管、缩脚锚杆、回填注浆管布置角度、数量、孔深、间距等；4、喷混前：拱脚清理干净无杂物；各种管用棉布封堵好；量测等预埋件是否安置到位；5、喷混：应分片由下而上依次进行, 并先喷钢格栅与壁面间混凝土, 然后再喷两榀钢格栅之间的混凝土；每次喷射厚度为：边墙 70l00 mm，拱部 50mm。分层喷射混凝土时，应在前一层混凝土终凝后进行下一层混凝土喷射，如两次喷射间隔时间过长，再次喷射前，应先清洗喷层表面。,（一）暗挖初期支护施工过程质量控制要点：6、初支背后回填注浆：必须及时跟进初支背后补偿注浆，尤其车站导洞等，受到临近施工影响导致结构沉降变位，应进行再次甚至多次的补充背后注浆。（二）临时支撑拆除需注意事项：二衬施工时要正确选择临时结构的拆除顺序及相应工艺，需要采用监测手段进行有效监控。不应采用通长拆除通长施作二衬，虽然施工便于安排，但危险性大。一般选择跳段拆除，跳段施作二衬。虽然施工麻烦一些，但利用空间拱效应对隧道的稳定有利。临时支撑拆除后，除立即试做二衬外，还应立即进行背后补偿注浆。,（三）PBA工法的主要技术要点包括1、合理安排上下层导洞开挖顺序；一般宜按先下后上，先两边后中间的顺序开挖，各导洞开挖纵、横向错开一定距离，相邻导洞间纵向间距不应小于1.5倍洞径，避免相互干扰。2、导洞内初支时在拱部与初支扣拱连接部位预埋的连接钢筋（或连接板）需考虑沉降变形后准确定位，其连接形式应满足强度要求并便于后期施工。3、上下导洞间边桩和中柱开挖应按设计步序进行，以有效控制开挖引起的沉降变形。同时应严格做好孔口及作业安全防护各项工作。4、严格按设计要求，做好受力转换工序；5、以监测信息指导施工，加强条件验收、超前注浆、背后注浆的管控工作。,四、施工照片,台阶开挖,导管打设,施工通道,贯通隧道,施工现场照片,区间隧道拱墙模板台车二次衬砌,区间隧道仰拱施工,施工现场照片,CRD法成型初支,底板衬砌模板,模板台车,CRD法开挖,土工布铺设,防水成品保护,防水板检验,保护层打设,施工现场照片,洞内冲抓成桩,侧洞扣拱土模,站厅中板土模,施工现场照片,车站拱部二次衬砌扣拱,站厅层土方开挖,施工现场照片,站厅中板砼浇筑,站厅侧墙模板台车,施工现场照片,1号风井二衬施工,条基钢筋,钢管柱定位,边导洞扣拱钢筋,顶梁防水及钢筋,施工现场照片,导洞内初支扣拱,顶梁成型混凝土,顶梁成型混凝土,顶梁成型混凝土,施工现场照片,谢谢！,