【正文】 水平荷載轉(zhuǎn)移到立柱縱梁上。該工法的關(guān)鍵是如何確保兩側(cè)開(kāi)挖后初期支護(hù)同步作用在頂縱梁上，而且柱子左右水平力要同時(shí)加上且保持相等，這是很困難的力的平衡和力的轉(zhuǎn)換交織在一起的問(wèn)題。圖220 柱洞法施工示意圖 圖221 柱洞法施工順序施工中，先在立柱位置施作一個(gè)小導(dǎo)洞，可用臺(tái)階法開(kāi)挖。再對(duì)稱(chēng)自上而下施工兩側(cè)洞初支,最后縱向分段自下而上對(duì)稱(chēng)施作二襯,完成結(jié)構(gòu)閉合。先自上而下對(duì)稱(chēng)施工柱洞初支,再由下而上施作柱洞二襯,建立起梁、柱支撐體系。該施工方法空間大，施工方便，但該方法施工引起的地面沉降和影響范圍較大。采用該工法施工，地面沉降均勻，兩側(cè)洞的沉降曲線不會(huì)在中洞施工的沉降曲線最大點(diǎn)疊加，應(yīng)為優(yōu)選方案。該工法空間大，施工方便，混凝土質(zhì)量也能得到保證。中洞法施工工序復(fù)雜，但兩側(cè)洞對(duì)稱(chēng)施工，比較容易解決側(cè)壓力從中洞初期支護(hù)轉(zhuǎn)移到梁柱上時(shí)產(chǎn)生的不平衡側(cè)壓力問(wèn)題，施工引起的地面沉降較易控制。中洞法施工示意圖和具體施工順序分別見(jiàn)下圖218和圖219。比如常見(jiàn)的三跨兩柱的大型地鐵站、地下商業(yè)街、地下停車(chē)場(chǎng)等，一般采用中洞法側(cè)洞法、柱洞法及洞樁墻法(地下蓋挖法)等方法施工，其核心思想是變大斷面為中小斷面，提高施工安全度。這些建筑物若在埋深較淺、軟弱不穩(wěn)定的Ⅲ～Ⅴ級(jí)圍巖中，一般用淺埋暗挖法施工。雙隔墻中間預(yù)留核心土法開(kāi)挖不存在此類(lèi)問(wèn)題，而且工序較簡(jiǎn)單，支護(hù)拆除容易，進(jìn)度較快。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果。CD工法交叉中壁受力不太合理，拱頂不易穩(wěn)定，大量施工實(shí)例資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，CD工法地面沉降比較大。③采用眼鏡工法時(shí)兩側(cè)弧形導(dǎo)洞內(nèi)的鋼支撐往往難以控制在同一斷面內(nèi)，頂部弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖后，鋼支撐若無(wú)法連接成整體，則支護(hù)承載能力大為降低，而采用CRD工法不存在此類(lèi)問(wèn)題。②采用眼鏡工法時(shí)頂部弧形導(dǎo)坑開(kāi)挖具有一定風(fēng)險(xiǎn)性，而采用CRD工法步步封閉成環(huán)，各施工階段風(fēng)險(xiǎn)較小。①據(jù)分析，當(dāng)僅為單洞施工時(shí)，兩種方法都可以將地面沉降控制在30mm以?xún)?nèi)，但采用CRD工法土體水平位移僅為采用眼鏡工法時(shí)的66%左右。③采用CD工法時(shí)側(cè)向水平位移為20mm，而采用CRD工法時(shí)側(cè)向水平位移為9mm，前者為后者的2倍以上。日本的工程研究人員在習(xí)志野臺(tái)隧道施工過(guò)程中，對(duì)這兩種工法在同樣的地層條件和支護(hù)剛度下進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：①采用CD工法時(shí)地面沉降為77～84mm，采用CRD工法時(shí)地面沉降為26～30mm，且CD工法的地面沉降量難以控制在為70mm之內(nèi)。六、方法比較1. CD工法與CRD工法比較大量的施工實(shí)例資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，CRD工法優(yōu)于CD工法(CRD工法比CD工法減少地面沉降近50％)，而CD工法又優(yōu)于眼鏡工法。④成本低。③工藝簡(jiǎn)單。②減小地面沉降。雙隔墻中間預(yù)留核心土法開(kāi)挖順序①適用范圍廣。 圖216為穩(wěn)定工作面，往往與長(zhǎng)期預(yù)注漿等輔助施工措施配合使用，采用人工開(kāi)挖、人工出渣方式。預(yù)留土柱的各部分開(kāi)挖時(shí)，縱向間隔距離可根據(jù)具體情況按臺(tái)階法確定。而且，該施工方法比CRD工法和眼鏡工法工藝簡(jiǎn)單，進(jìn)度更快，由于減少了支護(hù)，可降低成本。該方法是以臺(tái)階法為基礎(chǔ)，用預(yù)留核心土將隧道斷面從中間分成四個(gè)部分，使上、下臺(tái)階左右各分成兩部分，每一部分開(kāi)挖并支護(hù)后形成獨(dú)立的閉合單元。工藝流程框圖如下圖215所示。圖214是雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法施工順序示意圖。針對(duì)圍巖軟弱的特點(diǎn)，經(jīng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋，合理確定工序間的關(guān)系。①采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法施作大跨度隧道，其機(jī)理是將大跨度洞室首先分割成幾個(gè)小洞室分步施工，合理轉(zhuǎn)化工序。施工過(guò)程中，左右側(cè)壁導(dǎo)洞錯(cuò)開(kāi)應(yīng)不小于15m，確定這個(gè)數(shù)值的前提是，在開(kāi)挖中引起的導(dǎo)洞周邊圍巖的應(yīng)力重新分布不影響已完成的導(dǎo)洞。圖213 雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法開(kāi)挖方式雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法以臺(tái)階法為基礎(chǔ)，將隧道斷面分成三部分，即雙側(cè)壁導(dǎo)洞和中部，其雙側(cè)壁導(dǎo)洞尺寸以滿(mǎn)足機(jī)械設(shè)備和施工條件為標(biāo)準(zhǔn)加以確定。為了穩(wěn)定工作面，經(jīng)常和超前預(yù)注漿等輔助施工措施配合使用。但是，當(dāng)斷面很大時(shí)也經(jīng)常采用，有時(shí)還采用連續(xù)眼鏡工法，即三眼鏡法、四眼鏡法。該法工序較復(fù)雜，導(dǎo)坑的支護(hù)拆除困難，有可能由于測(cè)量誤差而引起鋼架連接困難，從而加大了下沉值，而且成本較高，進(jìn)度較慢。CRD工法的開(kāi)挖方式與施工流程分別見(jiàn)下圖211和圖212。CRD工法以臺(tái)階法為基礎(chǔ)，將隧道斷面從中間分成4～6部分，使上下臺(tái)階左右各分成2～3部分，每一部分開(kāi)挖并支護(hù)后形成獨(dú)立閉合單元。另外，由于支護(hù)剛度大，施工時(shí)隨到整體下沉微弱，地層沉降量不大，而且容易控制。其最大特點(diǎn)是將大斷面施工化成小段面施工，各個(gè)局部封閉成環(huán)的時(shí)間短，控制早期沉降好，每個(gè)步序受力體系完整。CRD工法是在軟弱圍巖大跨度隧道中，先開(kāi)挖隧道一側(cè)的一或二部分，施作部分中隔壁和橫隔板，再開(kāi)挖隧道另一側(cè)的一或二部分，完成橫隔板施工的施工方法。CD工法的開(kāi)挖方式與施工順序分別見(jiàn)下圖29和圖210。采用CD工法施工時(shí)，每步的臺(tái)階長(zhǎng)度都應(yīng)控制，一般為5～7m。CD工法首次在德國(guó)慕尼黑地鐵工程的實(shí)踐中獲得了成功，并在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上去的突破。CD工法是在20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著修建城市地下工程實(shí)例日益增多，尤其是非掘進(jìn)機(jī)方法運(yùn)用于軟弱、松散地層中淺埋暗挖隧道工程后，在原正臺(tái)階法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工法。 二、中隔墻法(CD工法)CD工法（Center Diaphragm）是指是在軟弱圍巖大跨度隧道中，將隧道斷面左右一分為二，先開(kāi)挖一側(cè)，并在隧道斷面中部架設(shè)一臨時(shí)支撐隔，待先開(kāi)挖的一側(cè)超前一定距離后，再開(kāi)挖另一側(cè)隧道的施工方法。采用該法可變大跨斷面為小跨斷面。下臺(tái)階落底、封閉要及時(shí)，以減少地面沉降。斷面剩余部分開(kāi)挖時(shí)，可適當(dāng)采用控制爆破以免破壞已完成導(dǎo)坑的臨時(shí)支護(hù)。為了穩(wěn)定工作面，須采取超前錨桿、超前小管管、超前預(yù)注漿等輔助施工措施進(jìn)行超前加固。單側(cè)壁導(dǎo)坑超前導(dǎo)坑法開(kāi)挖示意圖見(jiàn)下圖28。 分部開(kāi)挖法 分部開(kāi)挖法主要適用于地層較差的大斷面地下工程，尤其是限制地面沉降的城市地下工程，包括單側(cè)壁導(dǎo)坑超前臺(tái)階法、中隔墻法（CD工法）、交叉中隔墻法(CRD工法）、雙側(cè)壁導(dǎo)坑超前中間臺(tái)階法（眼鏡工法）和雙隔墻中間預(yù)留核心土法等多種形式。當(dāng)?shù)貙訜o(wú)水、洞跨小于10m時(shí)，均可采用該方法。而且，當(dāng)遇到地層變化(變好或變壞)，都能及時(shí)更改、變換成其他方法，所以被稱(chēng)為淺埋暗挖施工方法之母。①靈活多變，適用性強(qiáng)。因此，在采用正臺(tái)階法施工時(shí)，應(yīng)樹(shù)立一個(gè)概念，不要分長(zhǎng)臺(tái)階、短臺(tái)階、微臺(tái)階，這是長(zhǎng)期施工經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，有關(guān)施工規(guī)范中也取消了這種說(shuō)法，也不再提半斷面法開(kāi)挖。 圖24 縱向承載拱的作用 圖25 上臺(tái)階過(guò)長(zhǎng)引起松動(dòng)荷載 圖26 開(kāi)挖過(guò)程縱向變位影響長(zhǎng)度圖 圖27 上臺(tái)階過(guò)短引起工作面不穩(wěn)定上臺(tái)階若過(guò)短，小于1倍洞徑，因洞內(nèi)縱向破裂面超過(guò)工作面，易造成洞頂土體下滑，引起工作面不穩(wěn)定所以軟弱地層不能采用短臺(tái)階法施工（圖27），但是若用硬巖爆破法施工時(shí)，為了便于風(fēng)鉆打眼，可設(shè)置超短臺(tái)階。臺(tái)階長(zhǎng)度超過(guò)1倍洞徑將失去縱向承載拱受力結(jié)構(gòu)，僅有橫向平面承載拱受力結(jié)構(gòu)。 圖23 多部分開(kāi)挖留核心土示意圖臺(tái)階長(zhǎng)度之所以定為1倍洞徑(D)，主要因?yàn)榈孛娉两挡蝗菰S超過(guò)30mm，另外，隧道在施工中縱向產(chǎn)生承載拱，承載拱的跨度約為1倍洞徑（圖24）。當(dāng)隧道斷面較高時(shí)，可以分多層臺(tái)階開(kāi)挖法。用系統(tǒng)小導(dǎo)管超前支護(hù)、預(yù)注漿穩(wěn)定工作面；用網(wǎng)構(gòu)拱架做初期支護(hù)；拱腳、墻腳設(shè)置鎖腳錨桿。有時(shí)為避免上半斷面出渣對(duì)下半斷面的影響，可用皮帶運(yùn)輸機(jī)將上半斷面渣土送到下半斷面的運(yùn)輸車(chē)中。上下兩部分步正臺(tái)階法開(kāi)挖示意圖見(jiàn)下圖23。（1）上下兩部分步開(kāi)挖采用此方法，若地層較好（Ⅲ、Ⅳ類(lèi)），可將斷面分成上下兩個(gè)臺(tái)階開(kāi)挖，上臺(tái)階長(zhǎng)度（L）一般控制在1～（D）以?xún)?nèi)，但必須在地層失去自穩(wěn)能力之前盡快開(kāi)挖下臺(tái)階，支護(hù)后形成封閉結(jié)構(gòu)。 3中部中央部開(kāi)挖 核開(kāi)挖 噴支護(hù) 圖22 臺(tái)階法開(kāi)挖順序 正臺(tái)階法開(kāi)挖優(yōu)點(diǎn)很多，能較早地使支護(hù)閉合，有利于控制圍巖其結(jié)構(gòu)變形及由此引起的地面沉降。該方法在淺埋暗挖法中應(yīng)用最廣，可根據(jù)工程實(shí)際、地質(zhì)條件和機(jī)械條件，選擇合適的臺(tái)階方式。臺(tái)階法施工就是將結(jié)構(gòu)斷面分成兩個(gè)和幾個(gè)部分，即分成上下兩個(gè)工作面或幾個(gè)工作面，分部開(kāi)挖。 （2）缺點(diǎn)①由于開(kāi)挖面較大，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個(gè)循環(huán)工作量較大。山嶺隧道及小斷面城市地下電力、熱力、電信管道施工多用此法。當(dāng)斷面在50以下，隧道又處于Ⅲ級(jí)圍巖地層時(shí)，為了減少對(duì)地層的擾動(dòng)次數(shù)，在采取局部注漿等輔助施工措施加固地層后，也可采用全斷面法施工。當(dāng)?shù)貙虞^差時(shí)鋪底應(yīng)緊跟，這是確保施工安全和質(zhì)量的重要做法。開(kāi)挖順序見(jiàn)下圖21。全斷面開(kāi)挖法操作比較簡(jiǎn)單，主要工序：使用移動(dòng)式鉆孔臺(tái)機(jī)，首先全斷面一次鉆孔，并進(jìn)行裝藥連線，然后將鉆孔臺(tái)車(chē)后退到50m以外的安全地點(diǎn)，再起爆，一次爆破成型，出渣后鉆孔臺(tái)車(chē)再推移至開(kāi)挖面就位，開(kāi)始下一個(gè)鉆爆作業(yè)循環(huán)。缺點(diǎn)是對(duì)地質(zhì)條件要求嚴(yán)格，圍巖必須有足夠的自穩(wěn)能力。 地下斷面采用一次開(kāi)挖成型（主要是爆破或機(jī)械開(kāi)挖）的施工方法叫全斷面開(kāi)挖法。，開(kāi)挖、噴錨、裝渣運(yùn)輸?shù)裙ば驅(qū)a(chǎn)生大量粉塵、噪音和有害氣體，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)、防塵措施及管理，并指定專(zhuān)人負(fù)責(zé)，做到文明施工，在洞內(nèi)外都要處理好施工、人員、環(huán)境三者的關(guān)系。，組織綜合工班進(jìn)行作業(yè)，以提高施工質(zhì)量和速度。，尤其在開(kāi)挖后要認(rèn)真做到及時(shí)噴射混凝土、及時(shí)量測(cè)、及時(shí)反饋、及時(shí)修正。，必須在施工組織設(shè)計(jì)中作為重要的工序進(jìn)行規(guī)劃和實(shí)施。、通風(fēng)、噴錨、裝運(yùn)、防水、二次模筑襯砌作業(yè)的配套機(jī)具，使施工程序化，為快速施工創(chuàng)造條件。若斷面大或地層較差；可采用經(jīng)濟(jì)合理的輔助工法和相應(yīng)的分部正臺(tái)階開(kāi)挖法；若斷面小或地層較好，可用全斷面開(kāi)挖法。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段施工的研究分析，對(duì)整體施工方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證。施工過(guò)程中，對(duì)引起的地中及地面沉陷變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)及圍巖應(yīng)力狀態(tài)、地面環(huán)境受影響程度等情況進(jìn)行觀察、量測(cè)、分析和研究。另外，還應(yīng)經(jīng)常采用對(duì)前方圍巖條件進(jìn)行改良及超前支護(hù)等基本措施。變形量，不僅包括由于開(kāi)挖直接引起的圍巖的沉降變形，而且包括由于圍巖作用引起的支護(hù)體系的柔性變形和各階段施工中基礎(chǔ)下沉變位而引起的結(jié)構(gòu)整體位移。淺埋隧道施工中開(kāi)挖的影響將波及地面?！扒诹繙y(cè)”——施工量測(cè)指地表沉降量測(cè)和洞內(nèi)拱頂下沉與收斂量測(cè)?！皬?qiáng)支護(hù)”——采用格棚鋼架和速凝混凝土進(jìn)行較強(qiáng)的初期支護(hù)，以限制地層變形，淺埋暗挖法的網(wǎng)噴支護(hù)承載安全系數(shù)取得轉(zhuǎn)大，一般不考慮二次支護(hù)承力。此外，嚴(yán)注漿還包括初支背后注漿和二襯背后注漿?！皣?yán)注漿”——在打設(shè)超前小導(dǎo)管后注漿加固地層，使松散的砂礫等能膠結(jié)起來(lái)，以便在開(kāi)挖后不引起坍塌。施工中我們堅(jiān)持“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”十八字方針，這套施工要點(diǎn)是在施工實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的，比較準(zhǔn)確地概括了淺埋暗挖施工技術(shù)。第二章 淺埋暗挖法施工技術(shù)修建淺埋地段隧道時(shí)，往往因周?chē)h(huán)境等要求必須采用暗挖法施工。它特別適用于我國(guó)北方地區(qū)地下水位較低條件下的淺埋隧道暗挖施工，不僅適用于地鐵和公路隧道，而且適用于水利涵管、電力管線等其他淺埋隧道施工，為缺乏盾構(gòu)等現(xiàn)代化掘進(jìn)機(jī)械的淺埋暗挖隧道施工提供了強(qiáng)有力的支持，這對(duì)我國(guó)地下工程建設(shè)進(jìn)一步推廣和應(yīng)用具有重大意義。目前淺埋暗挖法已經(jīng)采用各項(xiàng)改進(jìn)措施，雖然施工速度可能有所提高，工程造價(jià)得到降低，但挖潛、改進(jìn)能力有限。從目前效果看,在砂質(zhì)地層中達(dá)到無(wú)水作業(yè)條件是完全可能的；在非砂質(zhì)地層或含水層較薄的潛水或上層滯水疏干比較困難的情況下,可采用洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水。在含水地層暗挖施工中,必須進(jìn)行先期降水。目前, 采用淺埋暗挖法修建城市地鐵主要受到地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)斷面、地形條件等因素的影響, 應(yīng)用范圍受到一定限制。這主要表現(xiàn)在施工速度不快、施工步驟復(fù)雜，在困難條件下襯砌和防水施工質(zhì)量難以控制，施工成本偏高等。衡廣復(fù)線上的香爐坑隧道，為雙線鐵路隧道，全長(zhǎng)238m，面積約120，隨到最大埋深28m，洞口段覆蓋層厚度在14m以?xún)?nèi)，該隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)洞獲得了成功。適用于淺埋大跨度隧道，地表下沉量要求嚴(yán)格，圍巖條件特別差時(shí)，此法安全可靠，但速度慢，造價(jià)高。當(dāng)開(kāi)挖斷面較大時(shí)，為確保地層沉降在允許控制范圍內(nèi)，需要將整個(gè)開(kāi)挖斷面分為若干個(gè)小斷面，并在斷面中部設(shè)置一道臨時(shí)支撐。在松散地層中采用臺(tái)階法施工，一般都要用超前小導(dǎo)管對(duì)地層進(jìn)行超前加固，對(duì)于一些特殊地段，如隧道埋深淺、地表有重要建筑物、隧道穿越公路或鐵路線等，則需要對(duì)地層采用大管棚和小導(dǎo)管聯(lián)合支護(hù)的方式。表12 淺埋暗挖法主要開(kāi)挖方法比較施工方法示意圖適用條件沉降工期防水初期支護(hù)拆除量造價(jià)全斷面法地層好，跨度≤8m一般最短好無(wú)低正臺(tái)階法地層較差，跨度≤12m一般短好無(wú)低上半斷面封閉正臺(tái)階法地層差，跨度≤12m一般短好小低正臺(tái)階環(huán)形開(kāi)挖法一般短好無(wú)低單側(cè)壁導(dǎo)坑正臺(tái)階法地層差，跨度≤14m較大較短好小低中隔壁法（CD法）地層差，跨度≤18m較大較短好小偏高交叉中隔壁法（CRD法）地層差，跨度≤20m較小長(zhǎng)好大高雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼鏡工法）小跨度，連續(xù)使用可擴(kuò)成大跨度大長(zhǎng)差大高中洞法小長(zhǎng)差大較高側(cè)洞法大長(zhǎng)差大高柱洞法多層多跨大長(zhǎng)差大高 常用在Ⅰ～Ⅲ級(jí)硬巖中，利于組織大型機(jī)械化作業(yè)，提高施工速度。開(kāi)挖根據(jù)圍巖情況Ⅴ級(jí)地段采用CRD法或雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工，Ⅳ級(jí)采用CD法或弧型