我要投搞

标签云

收藏小站

爱尚经典语录、名言、句子、散文、日志、唯美图片

当前位置:棋牌游戏中心 > 暗挖式通道 >

什么是地下暗挖工程

归档日期:07-12       文本归类:暗挖式通道      文章编辑:爱尚语录

  可选中1个或多个下面的关键词,搜索相关资料。也可直接点“搜索资料”搜索整个问题。

  在城市软弱围岩地层中,在浅埋条件下修建地下工程,以改造地质条件为前提,以控制地表沉降为重点,以格栅(或其他钢结构)和锚喷作为初期支护手段,遵循“新奥法”大部分原理,按照“十八字”原则(即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行隧道的设计和施工,谓之城市地下工程浅埋暗挖技术。

  “新奥法”的核心是以维护和利用围岩的自承能力为基点,使围岩成为支护体系的组成部分,支护在与围岩共同变形中承受的是形变应力,因此要求初期支护有一定柔度以利用和充分发挥围岩的自承能力。而作用于浅埋隧道上的地层压力是覆盖层的全部或部分土柱重,其地层压力和支护的刚柔度关系不大,从减少地表沉陷的城市要求角度出发,还要求初期支护有一定刚度。设计时并没有充分考虑利用围岩的自承能力。这正是浅埋暗挖技术与“新奥法”的不同点。

  但是,浅埋暗挖技术仍然遵循了“新奥法”施工的大部分原则,如以锚喷作为初期支护手段;尽量减少围岩扰动,要求周边圆顺避免棱角突变处应力集中;初支与围岩密贴;量测信息反馈指导设计施工等。

  浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑,还必须辅之与其他配套技术,如地层加固、降水等。从工程条件出发,还必须熟悉在不同条件下的马头门开挖,断面变化地段(诸如扩大、爬高、转弯等)开挖,由明挖进入暗挖的破桩,分部开挖完成及自下而上的二次衬砌前的“托梁换柱”以实现“力的转换”以确保安全等诸多关键技术。

  浅埋暗挖的另一个特点是十分讲究施工方法的选择,尤其是地铁车站多跨结构和大跨结构。一个合理的机构型式和正确的施工方法能起到事半功倍的作用。

  (注:在地质条件较差和拱部弧度较平缓时情况,1012m断面仍宜采用CD法)

  台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法,而且是实现其它施工方法的重要手段。当开挖断面较高时可进行多台阶施工,每层台阶的高度常用3.5~4.5m,或以人站立方便操作选择台阶高度。台阶长度的选择参见图3示:

  长台阶(L>5B):长台阶对掌子面的稳定有利,但施工的干扰大;上台阶上设备、材料困难;上台阶向下台阶出碴困难;不能及时封闭成环,有时不得不在上台阶底板上作临时仰拱,这种方法在一般情况下不宜采用。

  中台阶(L=1.5~5B):中台阶的特点介于上台阶和短台阶之间,由于台阶有一定长度,当拱部锚杆和初期支护壁后注浆工作量大时可减少和上台阶开挖的施工干扰。由于上台阶的距离不长,喷砼和注浆设备仍可放在下台阶。

  短台阶(L=1~1.5B):在土质隧道中上台阶不必上大型设备,而且从上台阶向下台阶运土的距离短,下半断能在1~1.5B内封闭成环,也能保证围岩开挖后的稳定,这种台阶长度在城市地铁的第四系地层中普遍采用。

  微台阶(L<B):在满足掌子面开挖稳定要求、满足开挖下台阶时喷砼的强度和方便施工的原则下进行选择,一般用3~4m。当使用反向挖掘机开挖装碴时,上台阶大部分可利用该机进行挖、装,可以提高施工速度。

  ①环状开挖留核心土并设锁脚锚管:开挖上台阶时,Ⅱ类围岩地段宜采用环状开挖留核心土并做锁脚锚管。上台阶开挖留核心土有利于掌子面的稳定减少地表沉陷,同时方便架设钢筋和喷砼,如图4所示。

  下台阶先挖核心土施工速度较快,但有时施工不安全,一般不宜采用;留核心土施工较安全,但施工仍然不方便,仅在必要时使用;左右错进同样可以保证施工安全,而且施工方便,因此使用较广泛。

  ③初次支护背后注浆:拱部部分喷砼常因重力下沉而在围岩之间产生小的裂隙,在其壁后注浆有利于减少地表下沉。

  ④特殊不良地质条件在上台阶的底部设临时仰拱,或者在上台阶的拱顶下设临时立柱,有利于减少围岩的收敛和拱顶的下沉。

  进入20世纪80年代,日本和西欧在经历众多工法选择和权衡后,热衷于运用非掘进机方法处理浅埋软弱地层的地下工程,并在技术、经济上有所突破。

  在CD法出现以前,惯用的方法除台阶法外,在断面较大和地质条件较差时,采用上半断面临时闭合法和眼镜工法。

  最先采用CD法的工程是德国兰茨贝格城地下停车场和慕尼黑地铁工程以及日本的真米隧道。

  CD法和CRD法实际上都是左右分块、上下分台的开挖方法,将大断面化成小断面施工,步步封闭成环,每个施工阶段都是一个完整的受力体系,结构受力均匀。而两种方法的不同处,前者是先将一个半块挖完后再挖另一个半块;后者是是每层左、右开挖后再挖下层。CD法和CRD法模筑砼施工方法,是先用支承替换法施工底板,即分段拆除中壁铺设防水板和施工底板,再用支撑恢复中壁,最后分段拆除中壁和临时仰拱,由初期支护承受荷载,完成墙、拱衬砌。

  应当指出,当断面的高、宽尺寸不大(例如小于10~12m)、外形好(矢跨比大)的情况下采用CD法和CRD法时对控制地表的作用并不大。由于分块、分层多,对地层的多次扰动,对控制地表沉降反而不利。如果此时采用台阶法,把CD,CRD中隔壁和临时仰拱的数量用在台阶法初期支护加强上,不但增加了结构的安全度,有利于减少地表沉降,而且还减少了中隔壁和临时仰拱施工和拆除的麻烦。

  根据日本试验资料,在同等条件下开挖宽9m、隧道覆盖层10m时,两种方法施工效果比较如下(表1)

  施工方法 地表总沉陷(mm) 地表沉降最大化倾斜率 侧向水平位移(mm)

  由表1可看出CRD法比CD法的地表沉陷和结构侧向水平位移小50%,因此在相同条件下推荐使用CRD法。目前我国城市地下工程以30mm控制地表沉陷,以上试验资料是主要参考因素。

  CRD法是将原CD法先挖中壁一侧改为两侧交叉开挖方式,并步步封闭成环(如图6、7所示)。CRD法即交叉中隔墙法,来源于英文“Center Cross Diaphragm”。CRD法的使用十分广泛,浅埋暗挖地铁车站三拱两柱和双拱单柱结构断面,其中洞和侧洞大断面自上而下的开挖均用CRD法实现。车站风道双层大断面及风道进入车站施工的抬高段,一般也是采用CRD法。CRD法的每个步序均采用最基本的台阶法步骤。

  PBA 法即洞桩法,该方法的施工顺序是先在起拱线附近开挖导坑,利用导坑施工钻孔桩和桩顶纵梁,开挖上半断面(采用环形开挖)进行拱部衬砌,最后开挖其余部份完成底板和边墙衬砌。

  如果条件允许,也可以用挖孔桩代替钻孔桩。施工的方法是在边墙脚附近增加下导坑,在下导坑内施工条形基础,然后从上导坑向下施工孔桩和完成桩顶冠梁,以后的施工同前钻孔桩。如基底地质条件较好,可用矩形挖孔桩下部扩桩的方法取消下导坑和条形基础。该方法的特点是边桩可起到部分隔离作用,即减少对桩外土体的扰动,地面沉槽范围减少为左、右上导坑开挖高度的沉槽范围,同时,开挖上台阶时进行初期支护,拱脚有稳固的桩作为支点,下沉量很小,也避免了以后开挖下台阶时引起的下沉。因此本方法对控制地表沉降和保护周边建筑和地下管线.双侧壁导坑法

  双侧壁导坑法(如图8所示)实际上是竖向分成3块,上、下仍是分台阶的开挖方法,先开挖两侧导坑后再开挖中间块。这种开挖断面大,竖向三块要求大致均匀,且侧导内要加横向撑,除非经过计算和量测反馈证明初期支护强度足以满足全断面衬砌要求,否则建议尽量采用分部衬砌。

  跨度较大的单跨隧道采用CD法,CRD法和双侧壁导坑法施工,适用于地铁区间折返线、风道、出入口、横向通道爬高段、人防段,以及特殊地段的平顶直墙大跨结构和个别车站单洞大跨结构。这种由小跨组合成大跨的结构型式,一般情况图形条件奇特(扁平或高墙平拱),受力条件差。在拆除中隔墙临时支撑进行二衬时必须特别慎重,是重要风险源之所在,要有专项方案专题审查。

  二衬应遵循的原则是:分段跳槽,监控量测,托梁换柱,先撑后拆,必须维持原结构受力状况不变,完成力的转换。这种特殊的断面型式,一般情况应采用换撑分部衬砌。除非跨度不大,结构受力条件好,初次支护强,经过检算和量测反馈证明拆除中隔墙后能承受荷载,方可进行分仓 全断面台车衬砌。

  用浅埋暗挖技术修建城市地铁车站,因对地面交通和环境的影响方面具有明显优势而倍受推崇。北京、广州、深圳、南京、沈阳、武汉、西安等大城市通过市区的地铁车站,原则上都采用暗挖施工。其中,侧洞法、PBA法和中洞法常被用于修建三拱两柱双拱单柱双层岛式车站。一拱两柱和一拱一柱断面有利于拱顶防水,但拱顶较平缓,宜采用PBA法或洞柱法。

  施工顺序上是先同步开挖两个侧洞,而侧洞往往又是采用“CRD”法来完成。待侧洞封闭后,在侧洞内自下而上施作基础、立柱、边墙和边拱,顶住两侧洞上部土体,再在中部用正台阶自上而下开挖并完成中拱、隔板和基础。如图11所示

  该法必须同步推进两个较大跨度的侧洞,以免产生不均匀推力,对地层扰动范围较大。

  1、CRD法开挖左、右洞包括初支和施工支护;Ⅱ、柱底纵梁和钢管柱;Ⅲ、左右洞底板;

  Ⅳ、分边墙和左、右洞楼板;Ⅴ、左、右洞其余边墙和拱部; 6、中洞上台阶环形开挖;Ⅶ、中洞拱部;8、中洞楼板以上土方开挖;Ⅸ、中洞楼板;10、中洞其余部份开挖;Ⅺ、中洞底板。

  如图12所示,首先施工上下各四个导洞,在下导洞内作条形基础并由上导洞向下开挖护壁桩孔和立柱孔,分别吊装钢管柱和浇注护壁桩,使之置于条形基础之上,然后进行上层开挖和初次支护,实施二次衬砌的顶梁、拱部和上部边墙,并用地模施作中隔板,再向下完成下部开挖和衬砌。在开挖左、右洞上台阶时,为平衡中洞拱脚向左、右的推力,在两柱顶纵梁之间设置水平拉杆,也可以在中柱和孔桩间的空隙进行回填,并在中柱穿过上、下导坑施工支护的缺口处,用塑料布包住钢管柱后用低标号砼填充。为保证中柱两条形基础的整体性,在其下导坑间中柱位置,每隔一柱间距横向开挖小导坑先施作部分窄条底板。

  如前所述,也可以用钻孔桩法施工边桩及中柱,并可取消下导坑,对控制地表沉降有利,但施工设备复杂,成本高,在有的地层中(例如漂石和直径较大的砂卵石地层)钻孔的速度慢,如果地质条件好边桩可采用矩形挖孔桩底部扩桩的办法,取消边桩的下导坑和条形基础。

  1、上下导坑错开距离开挖(包括初支);Ⅱ、孔桩开挖、底纵桩、中柱边桩、顶纵梁;3、中洞上台阶开挖(包括初支);4、左右洞上台阶开挖(包括初支);Ⅴ、中洞拱部衬砌;Ⅵ、侧洞拱部衬砌;7、楼板以上土体开挖;Ⅷ、楼板浇砼;9、剩余部分土体开挖;Ⅹ、底板及底部边墙衬砌;Ⅺ、站台板浇筑。

  该法最大优点是按照施工顺序,可以再横向扩大施作更大跨度结构,但因其需在两侧施作护壁桩而提高了造价,且在一个十分狭窄的小导洞内完成一系列的钢筋、立模、浇注、吊装等操作,作业环境恶劣。采用PBA法地表沉降值比侧洞法、中洞法小,因此适用于一拱两柱等拱顶较平缓的断面。

  中洞法在松散地层中修建地铁车站,因其在开挖和初次支护过程中横向影响范围小、沉降小、安全且避免了侧洞法施工时因施工误差而造成安装中洞拱部钢架的困难,因此在北京地铁多座车站被推荐采用。

  中洞开挖采用“CRD”法,完成中洞(六部或八部)封闭后,在中洞较大空间内自下而上完成基础、立柱、中隔板、顶梁和中拱,使之在中洞内形成一个庞大的刚体顶住上部土体。用正台阶法或“CRD”法完成两侧洞开挖支护和二次衬砌。

  在开挖侧洞上台阶时,为平衡中洞拱脚向左右的推力,在两柱顶纵梁之间设置水平拉杆。该法工序单纯,中洞开挖充分利用各部分尽快封闭早成环,整体环套环特点,结构整体性好,具有广泛使用前景。(图13所示)

  1、用CRD法开挖中洞(包括初期支护和施工支护);Ⅱ、中洞底板底纵梁;Ⅲ、钢管柱、楼板;Ⅳ、柱顶纵梁和中洞拱部;5、用台阶法开挖左、右洞;Ⅵ、左右洞底板;Ⅶ、左右洞部分边墙和楼板;Ⅷ、左右洞其余边墙和拱部。

  本方法具有PBA和中洞法的特点,即先挖柱洞完成中柱再开挖中洞。其它和压力

  转换基原理和中洞法相洞。本方法主要用在一柱两洞设计拱部弧度平缓,采用一般中洞法可能有大的地面沉降值使用。如图14所示。

  1、台阶法开挖柱洞(包括初期支护和施工支护);Ⅱ、底纵梁、中柱、顶纵梁;3、中洞上台阶开挖;Ⅳ、中洞拱部;5、用台阶法开挖中洞楼板以上部分;Ⅵ、中洞楼板;7、中洞其它部分开挖;Ⅷ、中洞底板;9、台阶开挖左右洞;Ⅹ、左右洞底板;Ⅺ、左右洞部分边墙和楼板;Ⅻ、左右洞其余边墙和拱部。

  随着我国各大城市地铁建设的快速发展,一种结构简单而又不影响使用功能的车站形式,分离岛式车站应运而生。

  为避开地铁对城市立交桥梁桩基的影响,在选择地铁线路走向时,常将两线路的线间距加大(例如北京地铁十号东三环地段地铁的线m),线路的左右线分别位于地面主干线桥梁的两侧,从而把对桥梁桩基的影响降至最低。此车站由分离的两个双层(或单层)单洞组成,由中间横通道将两洞相连,单洞的一半与通道共同组成站台,如附图1所示。分离岛式隧道一般宽度为12.5m,双层高度15m左右。这种新颖的车站组合型式,大大化解了暗挖车站多跨结构施工风险但又不致影响车站使用功能。目前北京地铁十号线的工体北路站、呼家楼站、国贸站等均采用分离岛式车站,其施工方法的选择大都是PBA法,在距桩基较近时采用洞内施工作围护桩固然有保护桥桩和控制地面沉降作用,但毕竟污染大,施工环境差。实际上对于分离岛式车站这种单跨12m左右的地下结构,可以选择一些更简单的施工方法,把中隔板以上部位作为一个单独的结构来完成,采用CD法完成中隔板以上部位土体开挖,用地模两侧留槽,将边墙防水板和钢筋下埋回填,完成中隔板及拱部衬砌,再开挖中隔板下边墙条形土体预留下部核心土完成边墙衬砌,开挖核心土及施作仰拱封底。

  “管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测”的十八字方针,是在任何条件下进行浅埋暗挖施工必须遵循的原则,每三个字,都可以写一本书。不了解、不研究、不遵循“十八字方针”,就不懂得浅埋暗挖。

  与此同时,还要了解浅埋暗挖中“先注浆,后开挖,注浆一段,开挖一段,封闭一段,段段推进”的警句。

  超前小导管注浆的作用,一是改良工作面前方的地层在开挖工作面以外(尤其是顶部)形成厚度为0.51m的加固圈;二是超前小导管与地层形成超前支护结构,从而保证开挖工作面的稳定,防止工作面坍塌,控制地表沉降。

  三问:关于地下水的问题,在地下工程施工中,“成也是水,败也是水”的含义是什么?

  浅埋暗挖必须无水作业,带水操作,必然是豆腐渣工程。十次坍塌九次与地下水有关。因此,一般情况必须事前进行地表井点降水。同时探明地质构造内有无地下水囊,从而采取相应措施,防止水囊内积水流入洞内,危及施工安全。

  一般来说,在地下施工环境里格栅螺栓是不容易都拧紧的,一榀格栅若干个松动的节点会给工程留下无穷隐患。首先初支结构会沿着节点处留下一道纵向裂缝并不断扩大,这是十分可怕的。因此,用与格栅主筋相同的钢筋竖向按规范进行梆焊,是一项不可或缺的工序。

  根据北京地质处在第四纪永定河冲洪积扇的地质条件,应以短台阶最为适宜,即台阶长度为11.5倍洞径,以区间隧道为例。例:6m的跨度,台阶长度以69m为好。下半断面开挖,也就初支封闭成环了。但倘若是极端的不良地质条件,收敛值大时建议在上半断面台阶上设临时仰拱提前封闭。须知:浅埋暗挖的十八字方针中,“快封闭”是个关键词。

  调查对象应该是管网名称、直径、材质、接口、年代、流量与结构的关系。以便采取改移、导流、加固周边土体等措施。

  每天必须审阅内拱顶和对应的地面沉降值和洞内两侧收敛值,对照预警值分析。注意周边结构的差异沉降分析,及时采取注浆加固,缩小步距,地面注浆,修改设计等对应措施。

  按规范要求确保保护层的厚度是防止结构钢筋不被锈蚀的百年大计。常常被忽略的迎水面保护层也是同样作用。

  台阶纵向必须有坡度,以确保台阶稳定。在亚粘土地区,通常采用1:0.3,砂层应更缓些。接近90o直立是不允许的,挖神仙土是绝对违章。台阶过陡土体滑落伤人屡见不鲜。

  初支背后有空洞是公认的事实,因此必须梅花形布置注浆孔注浆填充,一般注普通水泥砂浆即可,也有注水泥、白灰和粉煤灰浆液的。初支在封闭成环后,背后注浆应予跟上。

  二衬背后也需注浆,因为泵送二衬混凝土,收缩后拱背是平的,与初支有缝隙,需用同等级沙浆填充使之密贴。

  二次导墙俗称矮边墙,要求与仰拱连在一起不留工作缝是因为该处承受负弯矩之故,导者,引导也,是模板台车紧靠的地方。因此,对其立模的平整度和垂直度标高都有较高要求。

  竖井周边的堆土应以不影响竖井结构安全为原则,同时要有一定安全距离,每晚及时把当日弃土装运外卸。装载机、载重汽车也要远离竖井结构。

  在竖井井壁开挖通道的马头门一般采用与竖井下挖同步进行,即在竖井挖至通道拱部时,先排管注浆加固地层并按预先计算好的在竖井上下两榀格栅之间嵌入相应的两榀并列通道格栅作为加强环。竖井继续下挖,通道弧形格栅继续下接,竖井到底,通道格栅也封闭成环。值得注意的是,此时通道刚开门尚未形成一个完整的受力体系,通道继续开挖时只能通过竖井的格栅空隙“掏洞”而入,且通道的格栅和纵向连接筋必须与竖井格栅焊牢,进入马头门先开挖上半断面,在邻近竖井3~5m内在上台阶底用临时横撑加强,待上半断面进8~10m后再开挖下半断面。待下半断面进入了5m以上(马头门的格栅间距一般不得大于0.5m),全部封闭成环形成一个完整受力体系,方可破除竖井横向格栅,形成真正通道空间,如图所示。

  十四问:大断面采用CRD或双侧壁导坑施工,完成初次支护后,是采用分部二衬还是使用台车进行全断面衬砌?

  如前面所述,在跨度不大,结构受力条件好,初次支护强,背后注浆效果好,经计算和量测反馈证明拆除临时中隔墙后能承受全部荷载,方可进行全断面台车衬砌。一般情况二衬都应采取分部衬砌。

  封闭掌子面是为了避免超前注浆时浆液外泄,在中、粗砂,细砂,砂砾层等可注性好地层常采取封闭掌子面措施。在有水地层,地质较坏,掌子面易坍塌时也会采取封闭掌子面措施。

  十六问:为什么坍方、冒顶、流沙、涌水多出现在风道或出入口、人防段换乘通道地段?

  首先,出入口等均属于超浅埋地下工程,覆土薄, 断面变化频繁。陡坡、转弯、对开、平顶、直墙等复杂的结构断面都集中在这些部位。这些大都属于地下管网密布地区,常年受管网漏水浸泡,土质松软,有的甚至成流动状,是地铁施工的主要风险源。如果设计或施工方案稍欠考虑,或工艺流程不过关,或队伍管理不严,或方案未经专家论证贸然施工,都会造成不良后果。

  超前小导管注浆适用于隧道拱部处于无粘结,自稳能力差的砂层及砂砾(卵)石层。对于降水后自稳能力较强的亚粘土地层可不进行小导管注浆。

  因地铁线路走向的需要,其线间距变小,不可避免会出现双连拱区间隧道。其施工顺序是先用中洞法完成中墙部位的隧洞开挖,单工序作业由内向外(或由中部向两端)完成中墙钢筋混凝土结构,同时,再用CRD法对称完成两侧洞开挖和初支,用分部衬砌方法对称完成双洞二衬。注意对拆除临时支撑要先撑后拆,保持结构稳定和完成力的转换。

  暗挖隧道是可以实现机械化作业的。挖土采用电动单臂掘进机,机器的皮带会将土自动载入大容量(12m3)的国产梭式矿车内,电瓶车有轨运输,将梭矿运至竖井口,梭矿内的底部链条滚动,将土自动卸入竖井底部的提升斗内。这种机械开挖有轨运输形式是实现绿色工程的有效途径。

  地下巷道作业,在不具备自然通风条件时必须进行机械通风。一般说,开工前应进行通风专项设计。常用的机械管道通风方式有两种:即混合式通风或压入式通风。混合式通风是设置两根通风管:一根将新鲜空气通过风管直接压入工人作业面,另一根是将洞内污浊空压通过风管吸出地面,形成新老空气循环。由于风管占据巷道空间,一般工地只采用压入式通风直接把新鲜空气送入作业面,而利用巷道将污浊空气通过巷道自然排除地面。风量以按每人3m3/分送入新鲜空气即可。

本文链接:http://jeffsvideo.com/anwashitongdao/258.html