【正文】 開挖臺階和各開挖分部 的施工間隔，使初期支護(hù)盡快閉合，以控制圍巖變形。主要工法為 :洞樁法（ PBA 法）、中洞法、側(cè)洞法等。比如常見的三跨兩柱的大型地鐵站、地下商業(yè)街、地下停車場等，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22 筑物若在埋深較淺、軟 弱不穩(wěn)定的 Ⅲ ~Ⅴ 級圍巖中，一般用淺埋暗挖法施工。 20 世紀(jì) 70 年代至 80 年代初國內(nèi)外多用此法，目前使用較少。 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法（眼睛工法） (1)基本概念 雙側(cè)壁導(dǎo)坑法也稱眼睛 工法，也是變大跨度為小跨度的施工方法，其實質(zhì)是將大跨度（＞ 20m）分成三個小跨度進(jìn)行作業(yè)，主要適用于地層較差、斷面很大、單側(cè)壁導(dǎo)坑超前臺階法無法滿足要求的三線或多線大斷面鐵路隧道及地鐵工程。 在市區(qū)軟弱、松散的地層中，僅從 控制地層位移的角度 考慮，前述隧道淺埋暗挖施工方法擇優(yōu)的順序為 CRD 工法→眼睛工法→ CD 工法→上半斷面臨時閉合法→正臺階法 。但是 CRD 工法施工工序復(fù)雜，隔墻拆除困難，成本較高，進(jìn)度較慢，一般在第四紀(jì)地層中修建大段面地下結(jié)構(gòu)物（如停車場），且地面沉降要求嚴(yán)格時才使用。其最大特點是將大斷面施工化成小段面施工，各個局部封閉成環(huán)的時間短，控制早期沉降好，每個步序受力體系完整。當(dāng) CD 法仍不能滿足要求時，可在 CD 工法的基礎(chǔ)上加設(shè)臨時仰拱，即 CRD 法（ CrossDiaphragm）。 臺階法開挖的缺點是上下部作業(yè)相互干擾，應(yīng)注意下部作業(yè)時對上部穩(wěn)定性的影響，還應(yīng)注意臺階開挖會增加圍巖被擾動的次數(shù)等。 具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，臺階有利于開挖面的穩(wěn)定，尤其是上部開挖支護(hù)后，下部作業(yè)則較為安全。凡是軟弱圍巖、第四紀(jì)沉積地層，必須采用正臺階法，尤其是各種不同方法中的基本 方法。從斷面開挖到初期支護(hù)、仰拱封閉不能超過 10d，以確保地面沉陷控制在 50mm 以內(nèi)。 （ a）上下兩部分步開挖法 采用此法，若地層較好（ III~IV 級），可將斷面分成上下兩個臺階開挖，上臺階長度一般控制在 1~倍洞徑（ D）以內(nèi)，但必須在地層 失去自穩(wěn)能力之前盡快開挖下臺階，支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)；若地層較差，為了穩(wěn)定工作面，也可輔以小導(dǎo)管超前支護(hù)等措施。該法在淺埋暗挖法中應(yīng)用最廣，可根據(jù)工程實際、地層條件和機械條件，選擇合適的臺階方式。每次深孔爆破引起的震動較大，因此要求進(jìn)行精心的鉆爆設(shè)計，并嚴(yán)格控制爆破作業(yè)。 （ 3）優(yōu)缺點 全斷面開挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機械化作業(yè)，提高施工速度，且工序少，便于施工組織和管理。 該流程突出兩點 ：增加機械手進(jìn)行復(fù)噴作業(yè)，先初噴后復(fù)噴，以利于穩(wěn)定地層和加快施工進(jìn)度；鋪底混凝土必須提前施作，且不滯后 200m，大那個地層較差時鋪底應(yīng)緊跟，這是確保施工安全和質(zhì)量的重要做法。 二、淺埋暗挖法施工技術(shù)原則 淺埋暗挖施工步驟 淺埋 暗挖法施工步驟： 施工準(zhǔn)備 ——超前小導(dǎo)管布設(shè) ——注漿 ——土方開挖 ——格柵架立 —— 鋼筋網(wǎng)片、連接筋 ——噴射混凝土 —— 防水施工 ——二次襯砌 淺埋暗挖施工技術(shù)原則 淺埋暗挖法的核心技術(shù)被概括為 18 字方針： “ 管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護(hù)、快封閉、勤量測 ” ①管超前 —— 在工作面開挖前，沿隧道拱部周邊按設(shè)計打入超前小導(dǎo)管； ②嚴(yán)注漿 ——打設(shè)超前小導(dǎo)管后注漿加固地層， 包括初支背后注漿和二襯背后注漿； ③短開挖 ——每次開挖循環(huán)進(jìn)尺要短，開挖和支護(hù)時間盡可能縮短； 20 ④強支護(hù) ——采用格柵鋼架和噴射混凝土進(jìn)行較強的早期支護(hù)，以限制地層變形； ⑤早封閉 ——開挖后初期支護(hù)要盡早封閉成環(huán)，以改善受力條件； ⑥勤量測 ——對規(guī)定部位進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，繪制位移 時間曲線，掌握施工動態(tài)，調(diào)整施工參數(shù)并設(shè)置各部位的變形警戒值，是淺埋暗挖法施工成敗的關(guān)鍵。 淺埋暗挖法既可作為獨立的施工方法，也可以與其他施工方法結(jié)合使用，車站經(jīng)常采用淺埋暗挖法與蓋 挖法相結(jié)合，區(qū)間隧道用盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合施工。特征曲線中 C 點盡量靠近 A 點，即盡量增大支護(hù)的承載，減少圍巖的自承載。 第五節(jié) 淺埋暗挖法施工技術(shù) 一、概述 淺埋暗挖法產(chǎn)生的背景 淺埋暗挖法施工原理 淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理：采用復(fù)合襯砌，初期支護(hù)承擔(dān)全部基本荷載，二襯作為安全儲備，初支、二襯共同承擔(dān)特殊荷載；采 用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖自承能力；采用不同開挖方法及時支護(hù)封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系；采用信息化設(shè)計與施工。 其它形式支護(hù)結(jié)構(gòu) 三、基坑支護(hù)失效典型案例 6 月 27 日 6 時左右，上海閔行區(qū)“蓮花河畔小區(qū)”一棟在建 13 層住宅樓整體倒塌。 土釘墻支護(hù)結(jié)構(gòu) 19 天然土體通過鉆孔、插筋、注漿來設(shè)置土釘 (亦稱砂 漿錨桿 )并與噴射砼面板相結(jié)合，形成類似重力擋墻的土釘墻，以抵抗墻后的土壓力，保持開挖面的穩(wěn)定。它是將水平擋土板支在柱樁內(nèi)側(cè)，柱樁一端打入土中，另一端用拉桿與錨柱拉緊，在擋土板內(nèi)側(cè)回填土。 （ 1）灌注樁與土層錨桿結(jié)合支護(hù) — 樁錨 樁頂不設(shè)錨樁、拉桿，而是挖至一定深度，每隔一定距離向樁背面斜向打入錨桿，達(dá)到強度后，安上橫撐，拉緊固定，在樁中間挖土，直至設(shè)計深度。 地面拉錨式需要有足夠的場地設(shè)置錨樁；錨桿式需要地基土能提錨桿較大的錨固力。 拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu) 拉錨式圍護(hù)結(jié)構(gòu) 由圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成 ，錨固體系可分為： 錨桿式 和 地面拉錨式 兩種。鋼筋混凝土支撐體系的優(yōu)點是剛度好、變形小，而鋼管支撐的優(yōu)點是鋼管可以回收、且加預(yù)壓力方便。內(nèi)撐體系可采用 水平支撐 和 斜支撐； 根據(jù)不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐及多層水平支撐 。 適用范圍 ：加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土。 主要特點 是構(gòu)造簡單，止水性能好，工期短，造價低，環(huán)境污染小，凡是適合應(yīng)用水泥土攪拌樁的場合都可使用，特別適合于以粘土和 粉細(xì)砂為主的松軟地層、城市中的深基坑工程。 （ 2） SMW 工法 or 勁性水泥土攪拌樁法 SMW 工法即在水泥土樁內(nèi)插入 H 型鋼等 (多數(shù)為 H 型鋼 ,亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等 )，將承受荷載與防滲擋水結(jié)合起來 ,使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護(hù)結(jié)構(gòu)的圍護(hù)墻。 適用情況 ：適用于處理淤泥、砂土、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。 （ 1）深層攪拌樁支護(hù) 含義 ：深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械在地基將軟土或沙等和固化劑強制拌和，使軟基硬結(jié)而提高地基強度。 重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)常用于軟粘土地區(qū)開挖深度約在 以內(nèi)的基坑工程。為了節(jié)省投資，常采用格構(gòu)體系。該支護(hù)法剛度大、強度高，可擋土、承重、截水、抗?jié)B，可在狹窄場地施工，適于大面積、有地下水的深基坑施工。 板樁有 鋼板柱、木板樁 與 鋼筋混凝土板樁 數(shù)種。板樁 支撐可分為無錨板樁 (懸臂式板樁 )和有錨板樁兩大類。為防止水土流失，也可在灌注樁之間加粉噴樁。 優(yōu)點 ：施工方便、安全度好、費用低。 懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。 懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻等型式。放坡開挖一般費用較低，能采用放坡開挖應(yīng)盡量采用放坡開挖。 17 圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式及分類 放坡開挖及簡易支護(hù) 放坡開挖是選擇合理的基坑邊坡以保證在開挖過程中邊坡的穩(wěn)定性，包括坡面的自立性和邊坡整體穩(wěn)定性。 ? 適用對象 ：穿越公路、鐵路、建筑物、河流以及在鬧市區(qū)、古跡保護(hù)區(qū)、農(nóng)田與環(huán)境保護(hù)區(qū)等不允許或不能開挖條件下的地下工程施工。對地基要求低，特別適應(yīng)于軟基、河床或海床等水深較淺、易于 疏浚設(shè)備開挖基槽的工程地點。 六 、全斷面掘進(jìn)機法 ? 裝備：全斷面掘進(jìn)機 (TunnelingBoringMachine， TBM) ? 原理 ：電動機驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn) → 對刀盤施壓貼緊巖壁 → 利用刀盤上的盤形滾刀破碎巖石 → 巷道全斷面一次成型 ? 優(yōu)點：月進(jìn)尺為鉆爆法的 ～ 倍，超挖量小于 5％，襯砌費用大幅節(jié)約，施工安全性與巖層適應(yīng)性好 ? 適用對象：硬巖長大隧道 (尤其適用于巖石破碎、高山缺氧、嚴(yán)寒等惡劣氣候條件地區(qū)的隧道開挖 ) 七 、沉管法 ? 施工方法：預(yù)制鋼筋砼管段 → 浮運至預(yù)挖水底基槽的隧址 → 管段定位后注水壓載下沉至設(shè)計位置 →與相鄰管段水下連接 → 基礎(chǔ)處理 → 回填覆土 → 隧道內(nèi)部鋪裝。 ? 施工斷面：多為圓形，也有矩形、馬蹄形、半圓形和異型。盾殼在構(gòu)筑永久襯砌之前支承地層，不需臨時支護(hù)。開挖后即時支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效 地抑制圍巖過大變形 ? 施工精髓： “管超前、嚴(yán)注漿、短開挖、強支護(hù)、快封閉、勤量測 ”十八字方針。 四 、淺埋暗挖法 ? 修建淺埋地段隧道時，有時受制于周邊環(huán)境必須采用暗挖法施工稱為淺埋暗挖法 。 2. 鉆爆法 ? 代表人 ： 泰沙基 ()→ 散粒體卸落拱 普氏 ()→ 松散介質(zhì)坍落拱 ? 設(shè)計依據(jù)： 松弛荷載理論 (1920’s) ? 穩(wěn)定的圍巖具有自穩(wěn)能力； ? 不穩(wěn)定的圍巖則會坍塌，需支護(hù)結(jié)構(gòu)來支承； ? {支承荷載 }〒 {一定范圍內(nèi)因松弛且可能塌落的巖體重量 } ? 注重結(jié)果與處理方法 ? 技術(shù)要素：剛性支護(hù) (鋼木構(gòu)件支撐 )，一般需撤換為整體式厚襯砌 (永久支護(hù) )。 ? 注重過程與控制，強調(diào)充分利用巖體的自承載能力。 ? 逆做法：土方開挖與結(jié)構(gòu)施工順序均由上而下進(jìn)行。 第二節(jié) 地下工程施工技術(shù)發(fā)展 第三節(jié) 地下工程 施工方法簡介 一 、明挖法 ? 施工方法：由地表自上而下開挖土方至設(shè)計標(biāo) 高 → 由基底自下向上順做隧道主體工程 → 回填基坑或恢復(fù)地面 ? 關(guān)鍵工序：降低地下水位、土石方開挖、邊坡支護(hù)、結(jié)構(gòu)施工、防水工程等。 四、施工管理 通過有效的施工管理來保證工程的施工質(zhì)量與工期，應(yīng)用科學(xué)合理、符合地下工程施工特點的方法與理論，規(guī)劃組織施工設(shè)計，對施工過程中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)的技術(shù)、計劃、質(zhì)量、經(jīng)濟與安全管理，達(dá)到高質(zhì)量、高效益的工程建設(shè)目的。 三、環(huán)境監(jiān)控 主要研究解決施工過程中的安全問題及其對周圍環(huán)境的影響，如：洞室開挖位移過大引起塌方、支護(hù)結(jié)構(gòu)位移太大引起結(jié)構(gòu)失穩(wěn)與侵限、地表沉陷過大對環(huán)境造成影響、地下水控制等。 二、輔助作業(yè) 地下工程輔助作業(yè)是配合基本作業(yè)的必須環(huán)節(jié)。形式上有木支撐、格柵支架、鋼支架、錨桿、噴射混凝土及其組合。 14 第五章 地下工程施工 第一節(jié)地下工程施工簡述 一、地下工程基本作業(yè) 基本作業(yè)〒開挖 +支護(hù) +襯砌 開挖方法選擇的考慮因素 地下工程開挖方法 隧道開挖方法 支護(hù)與襯砌 技術(shù)支護(hù)技術(shù) 為確保地下工程開挖的安全，必須對其進(jìn)行支護(hù)。 B）埋深大于 hq、小于等于 Hp 時 采用松散介質(zhì)極限平衡理論進(jìn)行分析，即： 圍巖松動壓力 =滑動巖體重量－滑面上的阻力 （ 3）偏壓隧道圍巖壓力的計算方法 位于斜坡地帶的淺埋隧道，從隧道的橫斷面看，作用于隧道拱頂襯砌上的荷載將出現(xiàn)偏壓。 在礦山法施工的條件下， I~III 級圍巖?。?Hp＝ 2hq IV~VI 級圍巖取： Hp＝ 由此，當(dāng)隧道覆蓋層厚度 H≥Hp時為深埋， H＜ Hp 時為淺埋 （ 2）淺埋隧道圍巖壓力的確定方法 （自《公路隧道設(shè)計規(guī)范》） A）埋深 (H)小于或等于等效荷載高度 hq 時，荷載視為均布豎向壓力： 13 q=γH 式中 :q—勻布豎向壓力； γ—深度上覆圍巖容重； H—隧道埋深，隧道頂至地面的距離。 ●深埋、淺埋隧道的分界值，按等效荷載高度值 (施工坍方平均高度 )劃分： Hp＝（ 2～ ） hq 式中 :Hp—深淺埋隧道分界深度 。 （ 2）普氏理論 ——(理論估算法 ) 普氏理論假定圍巖為松散體，基于天然拱概念計算圍巖 豎向勻布壓力 q； （一般適用于松散破碎巖體，松軟地層（淤泥、軟粘土）或埋深淺時不適用） ： q=γb*/f(kN/m2) 式中： γ—圍巖容重， (kN/m3)； b*—天然拱的半跨度（ m）； 在堅硬完整巖石中： b*=bt（ bt 為洞室跨度）； 在松散破碎巖體中： b*=bt+httan(45Φ/2)。 鐵路雙線隧道圍巖的 水平勻布壓力 e 的確定，按下表中的經(jīng)驗公式計算： 圍巖 級別 I、 II III IV V VI 水平勻布壓 0 (～ )q (～ )q (～ )q 12 力 b） 鐵路單線隧道 按概率極限狀態(tài)法設(shè)計，其豎向圍巖壓力為： q＝ γh h= 這是全國 1046 座鐵路隧道得出的經(jīng)驗公式，其中 S—新規(guī)范圍巖的分級。 圍 巖壓力的確定方法 圍巖壓力的確定目前常用有下列三種方法： ●直接量測法 ●經(jīng)驗法或工程類比法 ●理論估算法 深埋隧道圍巖壓力的確定 ⑴ 《隧規(guī)》推薦方法 ——(工程類比法 ) a） 鐵路雙線隧道 圍巖 豎向勻布壓力 q 按下式計算： q=2s1γω(kN/m2) 式中： S—圍巖級別，如屬 II 級，則