tAAA5 地下工程施工.ppt

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1、5 地下工程施工,地下工程技术,5.1 地下工程施工概述 5.2 岩石地下工程施工 5.3 软土地下工程施工 5.4 地下工程施工的辅助工法 围岩（土）预加固技术 5.5 不良地质条件下地下工程施工技术 5.6 地下工程施工监测技术 5.7 地下工程防水技术,本讲内容,2019/7/6,5.1 地下工程施工概述,1、地下工程施工内容包括： （1）施工组织设计 （2）施工技术管理 （3）施工工艺 （4）施工方案 （5）施工方法 （6）施工监测 （7）环境保护等,2019/7/6,2、地下工程施工方法,（1）按开挖方法划分： 放坡开挖法 明挖法 支护开挖法 矿山法 暗挖法 新奥法 盾构法等 顶管法

2、 非开挖法 微型隧道法等,2019/7/6,（2）按围岩（土）介质划分 矿山法 钻爆法 新奥法 岩石地下工程施工方法 隧道掘进机法（TBM） 明挖法 暗挖法 盖挖法 软土地下工程施工方法 盾构法（TBM） 沉井（管）法 顶管法 微型隧道法等,2019/7/6,3、地下工程施工方法选择依据,场地条件 工程地质和水文地质条件 地面交通状况 工期要求 经济性,2019/7/6,5.2 岩石地下工程施工,按开挖方式，岩石地下工程施工方法分为钻爆法和隧道掘进机法（TBM）施工。钻爆法分为矿山法和新奥法。,矿山法 钻爆法 新奥法 隧道掘进机法 采用钻爆法施工，开挖面（掌子面）和开挖后隧洞不能暂时稳定时，应

3、采用围岩预加固技术进行处理。,2019/7/6,5.2.1 矿山法,一、概述 1、开挖过程：钻孔、装药、起爆、出渣 爆破机理：爆破能产生孔周压碎、径向裂隙 2、优点： （1）适应性强（地质、几何形状） （2）作业面多，设备和工艺简单 （3）造价低,2019/7/6,缺点： （1）洞壁不平整，超、欠挖量大 （2）作业区危险、环境恶劣 （3）对围岩破坏扰动大（范围、程度），施工危险，需加强支护 （4）施工速度慢 （5）对环境影响大,2019/7/6,3、开挖方法分类 如表4-1 （1）全断面法 （2）台阶法（长、短、微台阶法）,2019/7/6,（3）上、下导坑法 （4）台阶分部法 （5）单侧壁导

4、坑法 （6）双侧壁导坑法,2019/7/6,4、选择开挖方法的主要依据： （1）地质条件 （2）施工设备 另需结合工期、辅助道设置及作业、运输等进行考虑,2019/7/6,二、开挖施工顺序 1、施工准备（断面轴线及周边线） 2、布眼（掏槽、周边及辅助眼） 3、钻孔（手持、气腿、台车） 4、装药填塞 5、爆破：起爆方法 6、通风 7、处理悬石 8、排渣,2019/7/6,三、支撑与衬砌施工 1、支撑施工：及时架设临时支护 材料：木、钢轨、锚杆、砼等； 类型：与上对应 方式：先挖后支、随挖随支、先支后挖 要求：及时、适用、可靠、简单、方便 木支撑型式： （1）导坑木支撑 （2）插板支撑,2019/

5、7/6,（3）拱部分扩大支撑 （4）先拱后墙法支撑,2019/7/6,2、衬砌（永久支撑）施工 材料：石、模筑砼、喷射砼、喷锚等 一般规定：地下工程一般应设衬砌（整体式或复合式）。（略）,2019/7/6,5.2.2 地下工程新奥法施工,一、新奥法概述 全称为新奥地利速度施工方法（New Austrian Tunneling Method） 简称新奥法（NATM），由L.V.Rabcewiez和L.Muller等创建于20世纪50年代，1963年正式命名。 1、产生背景： （1）锚杆支护已经广泛应用；（2）喷射砼研制成功并开始应用；（3）岩石力学理论发展提供了科学依据。 2、概念：以控制爆破（

6、光面、预裂爆破等）为开挖方法；以喷锚为主要支护手段；通过监测控制围岩变形，动态修正设计参数和施工方法的一种隧道施工方法。核心内容是充分发挥围岩自承能力。 是建立在科学实践并经大量实践证明的具体应用岩体动态性质的完整的工程概念。,2019/7/6,需要强调的问题： （1）新奥法不仅是一种隧道开挖支护方法或施工技术，而且是修建隧道的一种基本理论。 （2）新奥法不等同于喷锚支护。新奥法使用喷锚支护的目的是：保护围岩强度，控制围岩变形，发挥围岩自承能力。只有采用施工监控量测，才能掌握动态，控制围岩变形。 （3）新奥法重视施工监控量测。现场施工量测的数据是完善设计、指导施工的重要依据。控制爆破、喷锚支护

7、和施工量测是新奥法三大要素。 3、施工要点 （1）围岩是承载结构的一部分，施工中要合理利用围岩自承能力保持围岩稳定。,2019/7/6,（2）隧洞开挖尽量不干扰、破坏围岩。对开挖面及时防护（如喷射砼等），控制围岩早期变形，封闭围岩节理、裂隙防止其松动、塌落。 （3）允许围岩有一定变形，初期支护（多用喷射砼、锚杆和钢筋网联合支护）做成柔性（受剪为主）以便与围岩紧密接触，共同变形承载。 （4）隧洞断面尽量圆顺无突角，避免应力集中；尽早使衬砌结构闭合以形成承载环。 （5）量测洞周位移，及时修改设计和施工方案。 （6）采取防排结合措施治理洞周围岩渗漏，如两层衬砌之间设置防水层等。 以上原则的核心是：保

8、护围岩，充分发挥围岩自承作用。,2019/7/6,二、新奥法施工方法,1、全断面法 （1）定义：按设计断面轮廓线一次爆破成型的施工方法。 （2）施工顺序： 台车钻眼、装药、连线退出台车，引爆排危石，装拱部锚杆和喷射第一层砼出渣安装边墙锚杆和喷砼下一轮循环筑内层衬砌 （3）适用条件：类完整硬岩；有大型设备；隧洞较长。 （4）特点：工序少，干扰少，便于施工、管理；工作面大，便于大型机械化施工，进度快。,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,2、台阶法 （1）分类（如图）：根据台阶长度分为长、短、微台阶法。选择依据： 初期支护形成闭合断面的时间要求； 上断面施工设备对场地大小的要求。

9、 软岩中以条件为主； 硬岩中以条件为主。,2019/7/6,（2）长台阶法比全断面法的开挖高度小，有利于维持开挖面稳定，配中型凿岩台车即可。适用范围更广。,2019/7/6,（3）短台阶法可缩短衬砌闭合时间，有利于控制围岩变形，适用范围比长台阶法更广，适于类围岩，特别适于类围岩，是新奥法施工中主要采用的方法之一。 缺点是上下台阶施工干扰大。 （4）微台阶法衬砌闭合时间更短，有利于控制围岩变形和地表沉陷。适用于膨胀围岩、土质围岩，要求尽早闭合断面的情形。缺点是上下台阶施工干扰更大，只能交替作业，效率低，速度慢。 台阶法开挖下半断面（落底）要求： 下部开挖必须在上部初期支护基本稳定后进行。采用单侧

10、落底或双侧交错落底，避免上部初期支护两侧同时悬空。 下部边墙开挖后立即喷射砼，按规定进行初期支护。 及时量测，观察拱顶、拱脚和边墙位移。如位移速率增大，应立即采取封底，或缩短进尺，加强支护，分割工作面等措施。,2019/7/6,3、分部开挖法（如图） 分为台阶分部开挖法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法。 （1）台阶分部开挖法：也称环形开挖留核心土法。环形拱部1、2、3；上部核心4；下部台阶5。施工顺序：开挖环形拱1、2、3，支护开挖核心4开挖下部5封底。 优点：可比微台阶法的台阶长度更长；比侧壁导坑法的机械化程度更高。 常结合辅助措施预加固开挖面及前方岩体。,2019/7/6,（2）单侧壁导坑法：

11、将断面分成侧壁导坑1、上台阶2、下台阶3。施工顺序：开挖导坑1，支护开挖上台阶2，支护开挖下台阶3，支护封底 拆导坑临空支护建 内层衬砌。适于跨度大、地表易沉陷的软弱松散围岩。 （3）双侧壁导坑法（眼镜工法）：两侧导坑错开施工，其他与单侧导坑同。适于跨度更大、地表沉陷控制要求更严格，围岩条件特别差的情形。施工安全，但速度慢，成本高。,2019/7/6,二、新奥法施工中的可能问题与对策,新奥法施工的基本原则是根据围岩性质允许其适量变形，但又不致围岩松动塌落。但在设计、施工过程中，常因各种原因造成围岩松动超出预计值。此时应根据观察和量测结果找出原因进行改正。当原因不明确时，则应针对所发生现象采取措

12、施。表列一些常见的异常现象及其处理措施，实际中应据围岩条件、施工方法、变形状态等进行综合判断。,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,5.2.3 地下工程围岩预加固技术,对于软弱破碎围岩，特别是地下水丰富情形，采用钻爆法施工隧洞时应合理采用辅助稳定措施，确保地下工程施工简捷、及时、有效，更具预防性和安全性。 常见辅助稳定措施有：超前锚杆、管棚、超前注浆小导管、超前深孔帷幕注浆、水平旋喷预支护、机械预切槽法等。 选择辅助稳定措施应考虑围岩导致条件、地下水情况、施工方法、环境要求等方面因素，并尽量结合常规方法，进行技术经济综合分析比较，选用其中一种或几种。,2019/7/6,一、超

13、前锚杆,1、构造：沿开挖轮廓线以一定外插角向开挖面前方钻孔安装锚杆，对前方围岩预锚固，在其形成的围岩锚固圈保护下进行开挖等作业。如图所示,2019/7/6,2、特点：柔性大，工艺简单，工效高。 3、适用条件：地下水少的破碎、软弱围岩。 4、设计、施工要点： （1）根据围岩条件、施工面大小、开挖循环进尺和施工条件确定：锚杆长度为35倍循环进尺；锚杆环向间距0.31.0m;外插角1030；锚杆搭接长度为超前长度的40%60%，形成双层或双排锚杆。 （2）采用全粘结式锚杆，安装误差符合规范要求。 （3）开挖中保留前方有一定的锚固区，锚杆后端与钢筋网及系统锚杆焊接。,2019/7/6,（4）开挖过程中

14、应密切观察锚杆和喷射混凝土的变形、破坏情况，及时调整开挖与支护参数。若工作面有滑塌现象，则必须及时喷射混凝土封闭开挖面，并尽快打入下一排超前锚杆才能继续开挖；若遇到地下水则应钻孔引排。 （5）开挖后应及时喷射混凝土形成封闭环形初期支护。,2019/7/6,二、管棚,1、构造：用钢拱架沿开挖轮廓线以较小外插角向开挖面前方打入钢管构成的棚架，形成对前方围岩预支护，在其保护下进行开挖等作业。如图所示。钢管长度小于10米为短管棚；钢管长达1045米且较粗，称为长管棚。,2019/7/6,2、特点：整体刚度大，限制围岩变形能力强。 长短管棚比较： 3、适用条件：围岩压力快且大、需严格控制围岩变形和地表沉

15、陷的破碎、软弱围岩。如土砂质地层、强膨胀地层、强流变性地层、裂隙发育岩体、破碎带等。地下水较多时可利用钢管注浆堵水。 4、设计、施工要点： （1）根据围岩条件和施工条件确定管棚参数：长管棚长度为1045m，管径70180mm；环向间距0.20.8m;外插角12；两组管棚间搭接长度不小于1.5m为;采用工字钢拱架或格栅钢架。 （2）钢管接头错开布置，如结合灌浆用，应在第一节钢管前段钻1015排气和出浆孔。卡钻或塌孔地段应先注浆后成孔。,2019/7/6,三、超前注浆小导管,1、构造：沿开挖轮廓线向开挖面前方围岩打入带孔小导管，通过小导管向围岩注浆，在洞周形成一定厚度的注浆加固圈对前方围岩预加固，

16、在其保护下进行开挖等作业。如图所示。 钻孔、插管一次完成的，称为自进式注浆锚杆。,2019/7/6,2、特点：胶结加固裂隙围岩；阻水。 3、适用条件：含水的软弱、破碎围岩。 4、设计、施工要点： （1）小导管长度为36m，管径3240mm，端部呈锥形，前段管壁交错布置钻68100200出浆孔；环向间距0.20.5m;外插角1030。小导管外露长度应满足连接注浆管的要求，密封孔口与导管周围间隙。极破碎围岩或易塌方地段或大断面应布置双排管；地下水丰富的松软地层应布置多排管。 （2）注浆材料多用水泥或水泥-水玻璃。 （3）注浆技术参数：注浆压力0.51.0MPa。注浆量控制。,2019/7/6,四、

17、超前深孔帷幕注浆,1、概况：采用深孔向拟建隧洞范围注浆，形成筒状封闭加固区，开挖等施工作业在注浆加固区进行。较好地解决了超前注浆小导管占有时间和循环次数多的问题。可在洞内、导洞或地表进行注浆，如图所示。,2019/7/6,2、注浆机理： （1）渗透注浆 （2）劈裂注浆 （3）压密注浆 （4）高压喷射注浆 3、适用条件：有压地下水及地下水丰富的地层中，适合大中型机械化施工。 4、设计、施工要点： （1）加固范围为围岩塑性破坏区；注浆量按围岩充填率（注浆体积占孔隙总体积的比率）控制；注浆材料与注浆参数设计与前类似。,2019/7/6,（2）深孔注浆多采用分段注浆方式。注浆顺序：先上后下、先内后外、

18、先无水后有水、先上游后下游。 （3）注浆结束条件：根据注浆压力和单孔注浆量确定。 单孔结束条件：注浆压力达到设计值，注浆量达到设计值80%以上。 区段结束条件：所有注浆孔均符合单孔注浆结束条件，无漏注。 五、其他方法 1、水平旋喷预支护 2、机械预切槽法,2019/7/6,4.3.3 地下工程隧道掘进机法施工,隧道掘进机TBM（Tunnel Borring Machine）是用于开挖地下工程通道的大型高科技专用施工设备。 广泛使用遥测、遥控、电子、信息技术对全部作业进行控制和监控。是集机械、电气、液压和自动控制为一体化、智能化的设备，使掘进过程始终处于最佳状态。 体现了计算机、新材料、自动化、

19、信息化、系统科学、管理科学等高新技术的综合和发展。反映了综合国力和科技水平。,2019/7/6,隧道掘进机TBM（Tunnel Borring Machine） 特点：开挖速度快（可连续开挖，国外已达日进尺70米记录）； 优质（洞壁光滑、施工质量好等）； 安全经济； 环保； 劳动强度低； 可解决钻爆法存在问题，成洞直径可达12米以上。 缺点：难以适应复杂地质条件（如断层、破碎带等）； 难以适应复杂断面（多局限于圆形断面）； 硬岩、大直径断面中不经济。,2019/7/6,隧道掘进机的类型 一、按适用地层划分： （1）软土隧道掘进机（亦称盾构） （2）软岩隧道掘进机 （3）硬岩隧道掘进机 二、按成

20、洞方式划分： （1）全断面型掘进机（多用圆形） （2）部分断面型掘进机,2019/7/6,一、隧道掘进机的类型 开式(open) 全断面隧道掘进机 闭式(close)全断面隧道掘进机 （1）开式全断面隧道掘进机：切削时不用控制工作面地压，按出渣系统运渣能力掘进。用于地表下沉控制要求不高的硬岩地层中快速掘进。 （2）闭式全断面隧道掘进机：亦称地压平衡式掘进机。通过控制螺旋运输机卸料门开启，使切割刀盘前腔压力与地压平衡。特点是对地层扰动小，可有效控制地表下沉。适于软地层、流动性地层掘进。 软地层中施工的掘进机也称盾构（shield）。,2019/7/6,TBM按系统型式划分： 支撑式TBM 敞开式

21、全断面支撑型设备，适合所有硬地层。 扩孔式TBM 在刀盘后安装支架时间最短 护盾式TBM 双护盾TBM 双护筒TBM 支撑壳TBM,2019/7/6,1、支撑式TBM（如图） 结构分为开挖、支护、驱动组合体和运输装置设备两部分。,2019/7/6,2、扩孔式TBM 先由TBM开挖44.5m导洞，再用扩孔TBM进行扩孔开挖。在组装和运输方面具有极大优越性：扩孔后TBM易于拆卸；开挖后隧洞全断面可在后配套系统上及时支护。适合需超前探测特殊风险的地层。 3、护盾式TBM：分为单护盾式和双护盾TBM。 （1）单护盾式TBM：整个设备由一个护盾保护，支护工作在护盾盾壳内进行，与洞壁不接触。在遇到较多断层

22、或洞穴时会产生严重问题，故需超前勘测钻探，并采取灌浆、超前锚杆等措施加固围岩。适于在刀盘后采用较多支护措施的无水破碎、不稳定地层。 （2）双护盾TBM：如图所示,2019/7/6,（2）双护盾TBM：如图 可在双护盾内同时推进和安装管片衬砌。,2019/7/6,纵向分为三部分： （1）带刀盘的前护盾 （2）中间伸缩护盾 （3）后接触护盾,2019/7/6,二、TBM的工作原理 1、掘进作业：由机头刀盘上球形滚刀旋转破岩，由周边铲斗将弃渣铲入漏斗、溜槽卸到胶带运输机上，再转入出渣车运出。 （1）掘进阶段：先将TBM后盾紧固在隧洞中，然后旋转破岩（后配套辅助设备停在洞内），进尺约0.8米。在后盾安

23、装室内调运安装砼管片，在安装管片背后及围岩间充填粒石和灌浆。 （2）后盾和尾部设施前移阶段：前护盾固定在岩壁上，由推力液压油缸推动后盾前移一个进尺。并相应前移车架、自动延伸风、水管及轨道，完成一次进尺。,2019/7/6,2、砼管片安装：由机械手按设计调运安装用高强水泥勾缝防水充填豆粒石在TBM尾部回填灌浆。 3、洞内运输、出渣：,2019/7/6,5.3 软土地下工程施工,明挖法 浅埋暗挖法 逆作法 盾构法 顶管法 沉管（井、箱）法 非开挖法,2019/7/6,5.3.1 地下工程明挖法施工,1、明挖法是从地表向下挖开一定深度，形成基坑，然后浇筑结构，回填土方，最终完成大小工程施工。 2、特

24、点：作业面多、速度快、工期短、造价低、质量易于保证，因此常用。其缺点是：污染、破坏环境；影响交通；劳动强度高，施工环境恶劣。多用于土，也可用于岩中。 3、按地下工程主体结构划分：明挖顺作法、盖挖（顺作、逆作、半逆作）法。后者也可划归暗挖法。 4、明挖法施工的重点：边坡稳定计算、支护结构设计、基坑稳定性计算,2019/7/6,明挖法施工程序：如图5.3.1所示,2019/7/6,围护结构分类：,2019/7/6,挖孔桩围护结构,2019/7/6,地下连续墙施工,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,5.3.2 地下工程逆作法施工,1、逆作法定义

25、：施工时不设临时支撑，利用先施工的地下连续墙（或柱列式挡土墙）挡土截水防渗，由上向下挖方和修筑主体结构，直至底板形成大刚度支撑与挡土墙共同承受水土压力。地上、地下可同时施工的称为全逆作法，否则称为半逆作法。 2、逆作法优点： （1）结构变形小，不用临时支撑，施工安全，对环境影响小。 （2）全逆作法工期短。 （3）地基回弹量小。 缺点：（1）临时立柱和桩增加施工费用。 （2）增加临时出土孔及其加强措施 （3）不能用大型机械，施工效率低。,2019/7/6,2019/7/6,3、逆作法适用条件： （1）工程的平面大，设置临时支撑困难。 （2）工程的深度大，避免上浮回弹。 （3）工程的结构复杂。 （

26、4）工程的周边环境复杂，对环境要求高。 （5）作业空间狭小。 （6）工期紧迫 （7）要求尽快恢复地面交通,2019/7/6,4、逆作法施工难点：节点的连接形式及其连接操作程序。 5、逆作法应用现状：作业效率、环境、立柱施工精度及混凝土逆作交接处质量等问题需要解决。 6、盖挖逆作法施工： （1）注意问题： 分段分层挖土；及时安装支撑，随挖随撑；准确、牢固地安装模板及支架；水下开挖须在坑内进行井点降水；做好施工监测；新旧砼接缝处理。,2019/7/6,（2）盖挖逆作法施工步骤,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,盖挖逆作法施工,2019/7/6,5.3.3 浅埋暗挖法施工,该技术

27、在国内比较成熟、应用广泛。 一、浅埋暗挖施工技术 1、支护要求：要求采用刚性支护，且支护时间尽可能提前，以控制围岩变形。与新奥法的本质区别是其支护承载力大，围岩变形小。 2、设计程序：采用两阶段设计，设计程序与新奥法基本相同（如图所示）。但因其支护原理不同，故有些内容不同，如：浅埋暗挖法中的预留变形量是基础下沉引起的结构位移，新奥法中的预留变形量是围岩压力引起支护结构体系的柔性变形量。,2019/7/6,2019/7/6,一次支护承受全部设计荷载，二次支护仅作安全储备。 3、施工原则： 管超前-采用管棚超前支护 严注浆 短开挖-开挖循环距离短 强支护用格栅钢架和速凝混凝土进行较强初期支护 早封

28、闭 勤测量。,2019/7/6,2019/7/6,4、主要配套技术 （1）超前支护：超前管棚、锚杆等 （2）加固地层：采用注浆法。按断面分为全断面加固和局部加固；按纵向进尺分为长进尺加固和短进尺加固。 5、施工方法： 正台阶法 大断面CRD法 车站中洞法 柱洞法 侧洞法,2019/7/6,CRD工法又称交叉中隔壁法。在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道一侧的一部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一部分，完成横隔板施工；然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁，最后开挖剩余部分。主要应用于级围岩浅埋、偏压地段以及级围岩段的施工。 CRD工法施工是大跨度、软弱围岩隧道分部开挖、钢架支

29、撑、仰拱先行施工方法的一种。CRD工法一般上下分3层、左右两侧共6部施工。先开挖隧道一侧的上、中层开挖及支护，施工横竖中隔壁；待喷射混凝土达到设计强度等级的70%后，进行另一侧的上、中层开挖及支护，施作横中隔壁；最后开挖左右侧底部，完成初期支护和中隔壁，形成带有竖向中隔壁和2层横向中隔壁的网格状支护系统。最后，拆除中隔壁，施作仰拱、拱墙衬砌和填充。同时在施工中，加强监控测量，依靠测量数据指导支护施工。CRD法的每部开挖均形成环形封闭支护体系。 优点：各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短，中隔壁能有效的阻止支护结构和收敛变形和下沉，在控制地面沉降和土体水平位移等方面优

30、于其他工法。 缺点：拆除中隔壁时风险较大；工序繁杂，施工速度较慢。,2019/7/6,2019/7/6,眼镜工法 侧壁导坑法等 二、主要技术措施： 1、地层预加固、处理：采用超前小导管注浆、深孔帷幕注浆和大管棚超前支护等方法维护开挖面稳定。 2、隧洞开挖和初期支护：采用短进尺的台阶法、分部开挖法等，初期支护常用钢筋格栅、钢筋网和喷射混凝土。随挖随着支护，尽可能缩短开挖面暴露时间，使初期支护尽早封闭成环。 3、二次衬砌：采用模筑混凝土 4、监控量测：用其信息指导施工，不可或缺。,2019/7/6,胶州湾海底隧道施工横切面示意图,2019/7/6,胶州湾海底隧道薛家岛端效果图（左右为主隧道口 中为

31、服务隧道口）,2019/7/6,浅埋大断面隧道下穿城市楼群 工程范围内新旧建筑并存，以7层以下建筑为主，局部有高层建筑，很多建筑建于五六十年代甚至解放前。工程地处老城区，主隧和匝道明挖段的建筑物拆迁量很大，暗挖段两侧及下穿的上方既有建筑物的保护是工程的关键所在。隧道施工对地下爆破振动速度、爆破循环进尺、地表沉降等施工提出了更高的要求，一旦爆破振动速度和地表沉降超过地表建筑物的承受能力，很可能造成楼房等地表建筑物的开裂，后果将十分严重。 进洞处V级破碎围岩超浅埋暗挖 主隧道进洞处覆盖层厚度约为2.5m-10m，隧道开挖宽度为16.22m，属于超浅埋隧道。洞顶范围内围岩风化严重。岩体呈散块状，围岩

32、无自稳能力，沿线布置有大量民房。施工不当易引起坍塌及危害周边地表建筑物，施工过程中需采取超前探测、超前注浆支护、降低爆破振速等措施来保证施工安全。,胶州湾青黄海底隧道工程,2019/7/6,地表建筑物及地下管线的保护 洞内控制爆破措施：隧道周边采用光面爆破、围岩较软处采用松动爆破、核心掏槽采用抛掷爆破的综合微震控制爆破技术, 采用低爆速、低密度的2号岩石乳化炸药，控制单段最大起爆药量，选择不耦合装药结构，选择最小抵抗线方向，采用微差延时起爆技术，减轻对围岩和四周构筑物的扰动,维护围岩自身稳定性,达到良好的轮廓成形。 在、围岩下穿居民区爆破掘进过程中采用小导洞超前分部开挖法施工，增加了布药的分散

33、性和临空面，减小了爆破振动的速度，即减小了爆破振动的强度; 同时建立自己的爆破振动测试体系，施工期间坚持量测和纪录爆破振动。施工监测与信息反馈是进行动态设计施工的关键，根据监测信息以及建筑物与主隧道的位置关系及时调整爆破参数，使施工更安全、迅速和经济合理。 洞口V级破碎围岩超浅埋暗挖措施 隧道进洞的加宽断面宽度18.3m-16.4m,隧道拱顶覆土厚度在2.1米-11.0米,地质条件为级围岩,按照CRD工法进行施工，同时辅以小管棚小导管超前支护。,2019/7/6,5.3.4 沉管法施工,沉管（Immersed Tube Tunneling）法也称预制管段沉放法。先在干坞或船台上预制好混凝土或砼

34、钢组合的箱形构件，两端用临时隔墙封闭，然后将其沉放到挖好的沟槽中连接起来，最后回填砂石并拆除隔墙形成隧道。 工艺流程如图所示。,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,1、管段制作：采用圆形钢壳结构或矩形钢筋混凝土结构制作管段，然后浮运、沉放就位。预制管段的关键技术为：混凝土容重及管节尺寸控制；钢筋混凝土结构裂缝控制。 2、基槽浚挖：包括沉管基槽浚挖、航道临时改线浚挖、出坞航道浚挖、浮运管段线路浚挖、舾装泊位浚挖。 沉管基槽断面如图所示。,2019/7/6,浚挖设备：链斗（吸扬、抓扬、铲扬）式挖泥船。 浚挖船队组成：挖泥船、附属船（拖轮、顶推轮、泥驳、运输船、发电船、起锚船）等

35、浚挖方式及程序：浚挖作业一般分层、分段进行。 3、管段防水：分为自防水、外防水和接头防水 4、管段拖运：包括拖运线路、方案及时间安排 5、沉放与水下连接：沉放方法分为吊沉法和拉沉法。采用水力压接法连接。 6、基础处理： 7、回填覆盖：,2019/7/6,视频：天津海河沉管隧道施工http:/ 沉井法施工,先将地下构筑物在地面做成井状结构，然后挖除井内岩土体，使其在自重作用下沉入地下预定深度。 一、施工工艺（如图所示）： 1、施工准备：勘察、地基加固等 2、井壁制作：分节制作（78M）、均匀分层对称灌注（防倾）、外壁平滑 3、沉井下沉：排水和不排水法；防倾纠倾 4、接高井壁：高出地面约1米时,2

36、019/7/6,5、封底：干封底和水下封底 6、内部结构施工：隔墙、顶板等,2019/7/6,二、常见问题及其处理 1、下沉困难： 井外壁摩擦力过大：采取壁外侧射水冲刷、涂抹润滑剂或增加荷载等； 刃脚下阻力过大：挖除脚下土体； 遇到大块石等障碍物：小型爆破清除 2、突然下沉（突沉）：适当增加下沉系数、控制均匀挖土、刃脚土体浅挖等 3、沉偏（倾斜、水平移位）： 挖土纠偏、偏心压重、射水纠偏等,2019/7/6,4、流砂： （1）减小临界水力梯度：抛石压重、水下开挖、井外降水等； （2）注浆止水,2019/7/6,2019/7/6,2019/7/6,泰州长江大桥沉井,2019/7/6,沉箱示意图,

37、2019/7/6,京唐港首钢码头泊位码头沉箱 共48座预制沉箱，浇注混凝土6.9万立方米。其中最大一座长20.25米，宽17.15米，高22.5米，沉箱自重达3708吨。,2019/7/6,2300吨沉箱出运,2019/7/6,沉井基础施工技术计算机模拟（Japan ） - http:/ 视频：南京长江四桥北锚定沉井- http:/ 视频：泰州长江大桥中塔沉井封底- http:/ 盾构法施工,利用盾构机的盾壳作为支护，防止岩土层坍塌和地下水入侵，保证隧道岩土掘进，同时安装管片、注浆，形成质量完好的洞身。 一、盾构机分类 敞开式盾构：使用渐少 土压式盾构 土压平衡式盾构 闭胸式盾构 泥土加压式盾

38、构 （有利控制围岩稳定） 泥水平衡式盾构,2019/7/6,2019/7/6,按机械化程度划分 手掘式盾构（图a） 半机械式盾构（图b） 机械式盾构（图c）,2019/7/6,1、手掘式盾构：构造简单，配套设备少，易于观察地层、纠偏和清除障碍，但靠我们不够稳定。地质条件较好的地层仍广泛使用。 2、网格式盾构：在开挖面装有切土网格，盾构推进时用于切土，停止推进时可以稳定开挖面。 3、泥水平衡式盾构：将配好的膨润土或粘土浆从密封舱上部送入开挖工作面，有压泥浆在开挖面快速形成护壁泥皮，平衡水土压力，从刀盘切下泥土沉入舱下泥水中，通过吸泥管吸出送往泥渣分离场，渣、浆经分离后，废渣运出，泥浆则重复利用。

39、 广泛应用于各种软弱地层施工，特别适合滞水砂层、软塑流塑等特软地层施工。,2019/7/6,4、土压平衡式盾构：是近20多年新发展的技术先进的新型盾构机械。其原理是将切削下来的土渣被螺旋输送器连续吸出，送上皮带运输机装入斗车运出。由密封舱内留置的土体压力平衡维持开挖工作面的稳定，其取土速度必须与切削进土速度相适应。 与泥水平衡式盾构的区别是没有泥浆进入工作面，无需泥浆输送及渣土分离等系统。经济性更明显，条件许可时应尽量选用。 适于软粘土砂砾土内隧道施工。,2019/7/6,二、施工工艺（如图所示）,2019/7/6,1、盾构组装与拆卸：需布置竖井或基坑 2、盾构基座：用作安装与稳定盾构，并作为

40、导向固定装置（安装导轨） 3、盾构进出洞：包括洞门预留块制作、周围土体加固、封门凿除、盾构在后座支撑下顶进、施工参数调整。（出洞50米方可正常） 盾构出洞在始发井内盾构按设计高程及方向推进预留孔洞，进入正常土层的过程。（见视频） 盾构进洞盾构在地层中完成某一区间隧道施工后，进入盾构接受井的过程 4、盾构开挖：开挖方式有敞开式、网格式、机械切削式、挤压式等。为减少地层扰动，应先顶后挖。,2019/7/6,5、衬砌拼装及壁后注浆： 用拼装机将管片运至盾构机尾部，贴着隧洞拼成圆环状，穿入纵横向螺栓，整圆校正，逐段形成衬砌。 衬砌与洞壁之间注浆充填，防止地表沉降。 6、运输、供电、通风、排水：,201

41、9/7/6,视频：盾构机原理http:/ 视频：盾构隧道施工法http:/ 视频：广州地铁盾构施工http:/ 非开挖施工技术,非开挖施工技术（No-Dig或Trenchless Technology）是利用各种岩土掘进技术，在地表不开挖或只开挖少量作业坑（井）条件下铺设、更换或修复地下管线的施工技术。 1、特点（与明挖法比较）：不影响地面交通、不污染环境、施工周期短、成本低、效益显著。 2、应用范围： （1）穿越地面河流、机场等进行市政管线铺设、更换或修复； （2）用于水平排水工程、隧道工程、基础工程、环境治理工程等,2019/7/6,3、主要类型（如表）：,2019/7/6,5.3.7 .

42、1 顶管法施工,顶管施工是借助主顶油缸和管节之间中继千斤顶推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层推到接受井，并紧随其后将管道埋设在两井之间。 是一种非开挖铺设管道的施工方法。 工具管是推进管前带有钢制刃口的管子，具有挖土保护和纠偏功能。 视频http:/ 原理：http:/ 1、按管径划分 大口径顶管：口径2米以上 中口径顶管：口径1.21.8米 小口径顶管：口径0.51.0米 微型顶管：口径小于0.4米,2019/7/6,2、按工具管作业形式划分 手掘式顶管：人在管内挖土，正面敞开，适于硬粘土。 挤压式顶管：土被挤进工具管内再处理，正面有网格切土装置，适于深埋软粘土。 3、按掘进机作业形式

43、划分（机械顶管） （推进管前的钢制壳体内有开挖、运输机械） 泥水平衡式顶管（后述） 气压平衡式顶管（后述） 土压平衡式顶管（后述） 岩石掘进机式顶管,2019/7/6,4、按管材划分 钢筋混凝土顶管 钢管顶管 其他管材顶管 5、按顶管轨迹划分 直线顶管 曲线顶管 6、按工作井和接受井的距离划分 普通顶管 长距离顶管,2019/7/6,气压平衡式顶管用压缩空气平衡开挖面土体和地下水压力，分为全气压式和局部气压式（气压掘进）。采用液压顶进、人工挖掘。 泥水平衡式顶管的工具管正面设置刮土刀盘，后设密封舱（注入护壁泥浆以稳定正面土体）。刮土刀盘刮下泥土沉入舱下泥水中，通过水力运输管道排出地表。挖掘面由

44、一层隔水泥膜阻止泥水向挖掘面渗透，泥水本身则平衡水土压力，控制地表隆起和沉降。适用范围很广。设备包括：掘进机主体、千斤顶推进系统、泥水输送系统、激光导向定位系统、润滑与灌浆装置和泥水处理六个部分。,2019/7/6,土压平衡式顶管是利用土舱内土体压力平衡外部水土压力，其排出的渣土或泥浆不需进行泥水分离处理。设备包括：掘进机、排土机构、输土系统、土质改良系统、操控系统和千斤顶顶进系统六个部分。 二、顶管施工 1、施工过程： （1）施工顶管工作井：布设在管道设计线路上的一些小基坑，作为一段顶管的起点和终点。 （2）预制管节出入口：设在工作井侧壁，为圆孔； （3）承压壁：顶管出口孔壁的对面，装千斤顶

45、和承压板。 （4）用千斤顶将工具管顶出工作井出口孔壁；,2019/7/6,（5）以工具管为先导，依次将预制管节顶入土中，直至工具管后第一管节前端进入下一工作井的进口孔壁。 2、顶管主要特点： （1）施工速度快（200300mm/min）； （2）施工人员不需进入施工点； （3）管道随顶进而移动； （4）能较好控制地表隆起和沉降。 适于0.34米管径的地下管线施工。 3、主要技术措施： （1）穿墙止水：穿墙管应满足强度、刚度和止水要求。,2019/7/6,（2）触变泥浆减阻：采用注浆法在管外形成完整的润滑泥浆套，以减阻和加快顶进速度。 触变泥浆由膨润土、CMC（粉末化学浆糊）、纯碱和水按一定比例

46、配制。 视频： 顶管施工技术：http:/ 顶管施工原理：http:/ 顶管施工介绍http:/ 德国顶管设备http:/ 定向钻http:/ 地下工程施工的辅助工法 岩土预加固技术,当天然岩土体不能满足地下工程的施工和使用要求时，必须对其进行综合处理。 对于软弱破碎围岩，采用钻爆法施工地下工程的常见辅助稳定措施有超前锚杆、管棚、超前注浆小导管、超前深孔帷幕注浆、水平旋喷预支护、机械预切槽法等。 对于软弱土体，地下工程施工中进行地基处理的辅助工法有：物理方法如冻结法、降水法、动力压密法、挤密桩法、加筋土法等；化学方法有注浆法、深层搅拌桩法等。,2019/7/6,5.4.1 地下工程围岩预加固技术,对于软弱破碎围岩，特别是地下水丰富情形，采用钻爆法施工隧洞时应合理采用辅助稳定措施，确保地下工程施工简捷、及时、有效，更具预防性和安全性。 常见辅助稳定措施有：超前锚杆、管棚、超前注浆小导管、超前深孔帷幕注浆、水平旋喷预支护、机械预切槽法等。 选择辅助稳定措施应考虑围岩导致条件、地下水情况、施工方法、环境要求等方面因素，并尽量结合常规方法，进行技术经济综合分析比较，选用其中一种或几种。,2019/7/6,一、超前锚杆,1、构造：沿开挖轮廓线以一定外插角向开挖面前方钻孔安装锚杆，对前方围岩预锚固，在其形成的围岩锚固圈保护下进行开挖等作业。如图所示,2