隧道工程施工方法—盖挖法
隧道工程施工方法—盖挖法相关课程
隧道工程施工方法—盖挖法考点解析
隧道工程施工方法—盖挖法介绍
②所采用的支撑不同。顺作法中常见的支撑有钢管支撑、钢筋混凝土支撑、型钢支撑及锚杆支护，如图4.3.12所示。
大咖讲解：隧道工程施工方法—盖挖法
建筑工程深基坑施工技术
地下连续墙施工技术
隧道工程施工技术
地下工程特殊施工技术
深基坑土方开挖施工
深基坑土方开挖施工
主要分为放坡挖土、中心岛式（也称墩式）挖土、盆式挖土。前者无支护结构，后两者皆有支护结构。主要根据基坑的深浅、围护结构的形式，地基土岩性，地下水位及渗水量，开挖设备及场地大小、周围环境等情况决定开挖方式。
当采用放坡挖土时，宜设置多级平台分层开挖，每级平台的宽度不宜小于1.5m，分层挖土厚度不宜超过2.5m。
中心岛式挖土的支撑形式为角撑、环梁式或边桁（框）架式。
整个土方的开挖顺序，要遵循开槽支撑、先撑后挖、分层开挖、严禁超挖的原则。
同一基坑内当深浅不同时，土方开挖宜先从基坑浅处开始，如条件允许，可待基坑浅处底板浇筑后，再挖基坑较深处的土方。
当两个深浅不同的基坑同时挖土时，土方开挖宜先从较深基坑开始，待较深基坑底板浇筑后，再开始挖较浅基坑的土方。
基坑采用机械挖土，坑底应保留200～300mm厚基土，用人工清理整平，防止坑底土扰动。
深基坑降排水施工
深基坑降水方法有集水沟明排水法和人工降低地下水位法等，可以根据基坑规模、深度、场地及周边工程、水文与地质条件、需降水深度、周围环境状况、支护结构种类、工期要求及技术经济效益等全面综合考虑、分析、比较后合理选用降水类型，与土石方工程中基坑降水类似。
深基坑支护形式
深基坑支护形式
（1）基本形式。
1）水泥土桩墙式。是由水泥土桩相互搭接形成的格栅状、壁状等形式的连续重力式挡土止水墙体。具有挡土、截水双重功能，施工机具设备相对较简单，成墙速度快，使用材料单一，造价较低等特点。其适用条件如下：基坑侧壁安全等级宜为二、三级；水泥土墙施工范围内地基承载力不宜大于150kPa；基坑深度不宜大于6m；基坑周围具备水泥土墙的施工宽度。
深基坑支护技术
（1）复合土钉墙支护技术。复合土钉墙是由普通土钉墙与一种或若干种单项轻型支护技术（如预应力锚杆、竖向钢管、微型桩等）或截水技术（深层搅拌桩、旋喷桩等）有机组合而成的支护——截水体系。
复合土钉墙支护技术可用于回填土、淤泥质土、黏性土、砂土、粉土等常见土层，施工时可不降水，在工程规模上，深度16m以上的深基坑均可根据已有条件，灵活、合理使用。
1）施工工艺。通常施工工艺顺序为：放线定位→施作截水帷幕或微型桩→分层开挖→喷射第一层混凝土→土钉及预应力锚杆钻孔安装注浆→挂网喷射第二层混凝土→（无预应力锚杆部位）养护24h后继续分层开挖→（布置预应力锚杆部位）浆体强度达到设计要求并张拉锁定后继续分层开挖。
①合理选择土钉。
地下水位以上，钢筋土钉和钢管土钉均可采用；
地下水位以下，软弱土层、砂质土层等，应采用钢管土钉。钢管土钉不需打孔。
②基坑挖土分层厚度应与土钉竖向间距协调同步，逐层开挖并施工土钉，禁止超挖。土钉墙施工必须遵循“超前支护，分层分段，逐层施作，限时封闭，严禁超挖” 的原则要求。
③土钉墙、预应力锚杆复合土钉墙的坡比（墙面垂直高度与水平宽度的比值）不宜大于1：0.2。
2m时，喷射混凝土面层要求有：厚度80~100mm，设计强度等级不低于C20；应配置钢筋网和通长的加强钢筋，宜采用HPB300级钢筋，钢筋网用直径6~10mm、间距150~250mm，加强钢筋用直径14~20mm。土钉与加强钢筋宜采用焊接连接。
⑤土钉水平和竖向间距宜为1〜2m；土钉倾角宜为5°~20°，保护层厚度≧25mm。
⑥开挖后应及时封闭临空面，应在24h内完成土钉安放和喷射混凝土面层。在淤泥质土层开挖时，应在12h内完成土钉安放和喷射混凝土面层。作业应分段分片依次进行，同一分段内应自下而上，一次喷射厚度≦120mm。上一层土钉完成注浆48h后才可开挖下层。
⑦成孔注浆型钢筋土钉应采用两次注浆工艺施工。
第一次注浆宜为水泥砂浆，注浆量不应小于钻孔体积的1.2倍，第一次注浆初凝后，方可进行二次注浆；
第二次压注纯水泥浆，注浆量为第一次注浆量的30%~40%。注浆压力宜为0.4~0.6MPa。
（2）组合内支撑技术。
适用于周围建筑物密集，相邻建筑物基础埋深较大，周围土质情况复杂，施工场地狭小，软土场地等深大基坑。
该技术可在各种地质情况和复杂周边环境下使用，施工速度快，支撑形式多样，计算理论成熟，并可拆卸重复利用，节省投资。组合钢支撑支护体系施工顺序：钢支撑吊装、就位、焊接→钢支撑施加预应力→斜撑、纵向系杆安装→临时钢立柱安装。
（3）型钢水泥土复合搅拌桩支护技术（SMW工法）。也称为加筋水泥地下连续墙工法，是在一排相互连续搭接的水泥土桩中加强芯材（型钢）的一种地下连续墙施工技术。型钢主要用来承受弯矩和剪力，水泥土主要用来防渗，同时对型钢还有围箍作用。该技术目前可在开挖深度15m以下的基坑围护工程中应用。
（4）冻结排桩法基坑支护技术。
将冻结施工技术与排桩支护技术科学合理地结合起来的一种新型技术。以含水地层冻结形成的隔水帷幕墙为基坑的封水结构，以基内排桩支撑系统为抵抗水土压力的受力结构，充分发挥各自的优势特点，以满足大基坑围护要求。
冻结排桩法支护体系由排桩、压顶梁、钢筋混凝土支撑和立柱桩组成。
冻结排桩法适用于大体积深基础开挖施工、含水量高的地基基础和软土地基基础以及地下水丰富的地基基础施工。
施工工艺：沿基坑四周超前施工一排灌注桩→在排桩外侧施做一排冻结孔→在冻结孔外布置卸压孔。
地下连续墙的方法分类与优缺点
（一）地下连续墙的方法分类与优缺点
（1）地下连续墙的优点
1）施工全盘机械化，速度快、精度高，并且振动小、噪声低，适用于城市密集建筑群及夜间施工。
2）具有多功能用途，如防渗、截水、承重、挡土、防爆等，由于采用钢筋混凝土或素混凝土，强度可靠，承压力大。
3）对开挖的地层适应性强，在我国除熔岩地质外，可适用于各种地质条件，无论是软弱地层或在重要建筑物附近的工程中，都能安全地施工。
4）可以在各种复杂的条件下施工。
5）开挖基坑无需放坡，土方量小，浇混凝土无需支模和养护，并可在低温下施工，降低成本，缩短施工时间。
6）用触变泥浆保护孔壁和止水，施工安全可靠，不会引起水位降低而造成周围地基沉降，保证施工质量。
7）可将地下连续墙与“逆作法”施工结合起来，地下连续墙为基础墙，地下室梁板作支撑，地下部分施工可自上而下与上部建筑同时施工，将地下连续墙筑成挡土、防水和承重的墙，形成一种深基础多层地下室施工的有效方法。
（2）地下连续墙的缺点
1）每段连续墙之间的接头质量较难控制，往往容易形成结构的薄弱点。
2）墙面虽可保证垂直度，但比较粗糙，尚须加工处理或做衬壁。
3）施工技术要求高，无论是造槽机械选择、槽体施工、泥浆下浇筑混凝土、接头、泥浆处理等环节，均应处理得当，不容疏漏。
4）制浆及处理系统占地较大，管理不善易造成现场泥泞和污染。
地下连续墙施工工艺
地下连续墙由多幅槽段组成，其施工工艺过程见图。
1. 导墙施工
导墙是地下连续墙挖槽之前修筑的导向墙，两片导墙之间的距离即为地下连续墙的厚度。导墙宜采用混凝土结构，且混凝土强度等级不宜低于C20。导墙虽属于临时结构 ，但除了引导挖槽方向之外 ，还起着多方面的重要作用 。
（1）导墙作用。在施工过程中，导墙有作为挡土墙、测量基准、重物支承、存储泥浆等作用，还可以防止雨水等地面水流入槽内。
（2）导墙的形式。一般在表层地基良好地段采用简易形式钢筋混凝土导墙 ，在表层土软弱的地带采用现浇 L 形钢筋混凝土导墙。
2. 开挖槽段
（1）单元槽划分。单元槽段的最小长度不得小于挖土机械挖土工作装置的一次挖土长度（称为一个挖掘段）。单元槽段宜尽量长一些，以减少槽段的接头数量和增加地下连续墙的整体性，又可提高其防水性能和施工效率。单元槽段长度划分还应受地质条件、地面荷载、起重机的起重能力、单位时间内混凝土的供应能力、泥浆池（罐）的容积等因素影响。
此外，划分单元槽段时还应考虑接头的位置，接头应避免设在转角处及地下连续墙与内部结构的连接处，以保证地下连续墙有较好的整体性；单元槽段的划分还与接头形式有关。单元槽段宜采用间隔一个或多个槽段的跳幅施工顺序。每个单元槽段，挖槽分段不宜超过3个。成槽时，护壁泥浆液面应高于导墙底面500mm。
（2）挖槽方法。
1）多头钻施工法。施工槽壁平整，效率高，对周围建筑物影响小，适用于黏性土、砂质土、砂砾层及淤泥等土层。
2）钻抓式施工法。钻抓斗式挖槽机构造简单，出土方便，能抓出地层中障碍物，但当深度大于15m及挖坚硬土层时，成槽效率显著降低，成槽精度较多头挖槽机差，适用于黏性土和N值小于30的砂性土，不适用于软黏土。
3）冲击式施工法。适用于老黏性土、硬土和夹有孤石等地层，多用于排桩式地下连续墙成孔。其设备比较简单，操作容易。但工效较低，槽壁平整度也较差。桩排对接和交错接头采取间隔挖槽施工方法。
3. 泥浆护壁
（1）泥浆的组成及作用。泥浆的主要成分是膨润土、掺和物和水。泥浆的作用主要有：护壁、携砂、冷却和润滑，其中以护壁为主。
（2）泥浆的控制指标。
（3）泥浆的制备、循环与再处理。
1）泥浆制备。一般情况下泥浆搅拌后应静置24h后使用。
2）泥浆循环。泥浆循环分为正循环及反循环两种。反循环的出渣率较高，对于较深的槽段效果更为显著。
4. 清底
清底的方法一般有沉淀法和置换法两种。
5. 钢筋笼加工与吊放
（1）钢筋笼加工。
（2）钢筋笼吊放。
6. 混凝土浇筑
（1）地下连续墙对混凝土的要求。混凝土强度等级一般为C30～C40，同时满足水下混凝土施工的要求。其配合比应按重力自密式流态混凝土设计，水与胶凝材料比不应大于0.55，水泥用量不宜小于400kg/m3，入槽坍落度不宜小于180mm。混凝土应具有良好的和易性和流动性。
（2）混凝土浇灌前的准备工作。导管的数量与槽段长度有关，槽段长度小于4m时，可使用一根导管，若槽段长度不大于6m时，混凝土宜采用两根导管同时浇筑；槽段长度大于6m时，混凝土宜采用三根导管同时浇筑。导管内径约为粗骨料粒径的8倍左右，不得小于粗骨料粒径的4倍。
混凝土导管接口应密封不漏浆，导管底部应与槽底相距约200mm。
混凝土浇筑前，应利用混凝土导管进行约15min以上的泥浆循环，以改善泥浆质量。
（3）槽段内混凝土浇筑。地下连续墙的混凝土是在泥浆中采用导管浇筑的。槽段内混凝土浇筑如图 4.3.7所示。
钢筋笼就位后应及时浇筑混凝土。每根导管分担的浇筑面积应基本均等。混凝土浇筑过程中，导管埋入混凝土面的深度宜在2.0m～4.0m之间，只有当混凝土浇筑到地下连续墙墙顶附近，导管内混凝土不易流出的时候，方可将导管的埋入深度减为1m左右，并可将导管适当地作上下运动，促使混凝土流出导管。浇筑液面的上升速度不宜小于3m/h。导管须全长度水密。
在浇筑完成后的地下连续墙墙顶存在一层浮浆层，因此混凝土顶面需要比设计高度超浇0.5m以上。凿去该浮浆层后，地下连续墙墙顶才能与主体结构或支撑相连，成为整体。
7. 槽段接头施工
（1）施工接头。沿墙的纵向连接两相邻单元墙段的接头。
1）接头管（锁口接头）。是目前地下连续墙施工中采用最多的一种接头。
2）接头箱接头。
3）隔板式接头。
（2）结构接头。地下连续墙在水平向与其他构件连接（如内部结构的梁、板、墙等）
1）预埋连接钢筋法（应用最多的一种）。
2）预埋连接钢板法。
3）预埋剪力连接件法。
隧道工程施工方法—钻爆法
根据隧道穿越地层的不同情况和目前隧道施工方法的发展，隧道施工方法可按以下方式分类。
隧道工程施工方法—掘进机法
2. TBM法（掘进机法）
（1）全断面掘进机的开挖施工
全断面掘进机主要优点是：适宜于打长洞，因为它对通风要求较低；开挖洞壁比较光滑；对围岩破坏较小，所以对围岩稳定有利；超挖少，衬砌混凝土回填量少。
（2）独臂钻的开挖施工
该种设备适宜于开挖软岩，不适宜于开挖地下水较多、围岩不太稳定的地层.
（3）天井钻的开挖施工
天井钻是专门用来开挖竖井或斜井的大型钻具。
可由上向下钻进（泥浆循环），也可由下向上钻进。
（4）带盾构的TBM掘进法
当围岩是软弱破碎带时，若用常规的TBM掘进，常会因围岩塌落，造成事故，而采用带盾构的TBM，是一种较好的方法。
带盾构的TBM掘进法，是在掘进机前部带有盾构，在盾构内部可以立即安设预制钢筋混凝土片的衬圈，随掘进，随安设。
隧道工程施工方法—盾构法
盾构施工是一种在软土或软岩中修建地下隧道的特殊施工方法。
（1）盾构机的类型与构造。
盾构机的其基本构造则是由钢壳（盾构壳体由切口环、支承环和盾尾三部分组成） 、推进机系统、衬砌拼装系统三部分构成的。
（2）盾构工法的选择
详尽地掌握好各种盾构机的特征是确定盾构工法的关键。其中，选择适合土质条件的、确保工作面稳定的盾构机种及合理的辅助工法最重要。
隧道工程施工方法—明挖法
明挖法是浅埋隧道的一种常用施工方法，明洞以及隧道洞口段不能用暗挖法施工时常用明挖法施工。一般当覆盖层厚度小于5m时，可考虑明挖法。
隧道工程施工方法—浅埋暗挖法
浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，在土质隧道开挖中应用较广。
隧道工程施工方法—沉管法
沉管法修筑隧道，就是在水底预先挖好沟槽，把在陆地上（船台上或临时船坞内）预制的沉放管段，用拖轮运到沉放现场，待管段准确定位后，向管段水箱内灌水压载下沉，然后进行水下连接。处理好管端接头与基础，经覆土回填后，再进行内部设备的安装与装修，便筑成了隧道。
（1）沉管隧道施工方式。总体上可分为两种：
①不需要修建特殊的船坞，用浮在水上的钢壳箱体作为模板制造管段的“钢壳方式”；
②在干船坞内制造箱体，而后浮运、沉放的“干船坞方式”。
表 两种施工方式的比较
|
项目 |
钢壳方式 |
干船坞方式 |
|
用途 |
双车道公路、单线铁路、下水管道等管段在10m以内的 |
多车道宽度大的公路 （铁路、人行道并置的情况也在内） |
|
断面现状 |
圆形，外廓为变形的八角形的 |
矩形（比其他经济） |
|
材料 |
钢壳及钢筋混凝土 |
钢筋混凝土 |
|
管段预制地点 |
船台 |
临时干船坞 |
|
浮运沉放 |
干舷高度30～50cm，拖航；水上向管段投入砂和混凝土，沉放 |
干舷高度10cm左右、拖航、用管段内的水平衡方法沉放 |
|
防水处理 |
钢壳 |
防水层，钢板（6～8mm）、沥青、橡胶 |
|
基础处理 |
一般平整机敷设砂砾 |
设临时承台，填充砂或砂浆 |
|
水中连接 |
水中混凝土或橡胶密封垫水压连接 |
橡胶密封垫水压连接 |
（2）沉管隧道施工工艺。
9）水下连接常用水下混凝土法和水力压接法。
（干舷：管段在浮运时，为了保持稳定，必须使管顶面露出水面，其露出高度称为干舷。具有一定干舷的管段，与风浪后产生反向力矩，保持平衡。干舷的高度应适中——100-150mm，过小则稳定性差，过大时沉设困难。）
喷射混凝土
2. 施工工艺
喷射混凝土的施工工艺：干式喷射混凝土（不得用于大断面隧道、大型硐室、C30及以上强度的喷射混凝土、非富水围岩地质条件）和湿式喷射混凝土。
锚杆施工
1. 锚杆布置
在开挖面上，锚杆布置在拱圈处间距小，在边墙处间距相对较大，锚杆的方向为垂直开挖轮廓线。沿隧道纵向上，锚杆通常按等间距的方式均匀布置。锚杆的方向要尽可能与岩层层面垂直相交。
2. 锚杆施工要点
（1）普通水泥砂浆锚杆施工要点。普通水泥砂浆锚杆是以普通水泥砂浆作为胶粘剂的全长粘接式锚杆。
①砂浆强度等级不低于M20；砂浆配合比一般为水泥：砂：水=1：（1～15）：（0.45～0.50）。水灰比宜为0.45～0.50，砂的粒径≥3mm。
②杆体材料宜用带肋钢筋，直径14～22mm为宜，长度2～3.5m，为增加锚固力，杆体内端可以劈口叉开。
⑤粘接砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。
###分页标识###
地下工程施工中的几种特殊开挖方法
（一）地下工程施工中的几种特殊开挖方法
1. 气压室法
2. 冻结法
3. 分部开挖、分部支护法
4. 超前灌浆、超前锚杆法
长距离顶管技术
1. 顶管技术的基本设备
工具管是长距离顶管的关键设备。
2. 顶管施工的关键技术与措施
长距离顶管的主要技术关键是：
（1）顶力问题。
（2）方向控制。
（3）制止正面坍方。
为了解决上述技术关键，在长距离顶管中主要采用的技术措施如下：
（1）穿墙。
（2）纠偏与导向。
（3）局部气压。
（4）触变泥浆减阻。
（5）中继接力顶进。在长距离顶管中，只采用触变泥浆减阻单一措施仍显不够，还需采用中继接力顶进，也就是在管道中设置中继环，分段克服摩擦阻力，从而解决顶力不足问题。
气动夯管锤铺管施工
气动夯管锤是一种不需要阻力支座，利用动态的冲击能将空心的钢管推入地层的机械。它实质上是一个低频，大冲击功的气动冲击器，由压缩空气驱动，将所铺设的钢管沿设计路线夯入地层，实现非开挖铺设管线。
导向钻进法施工
1. 成孔方式有两种：干式和湿式。两种成孔方式均以斜面钻头来控制钻孔方向。
2. 钻头的选择依据
|
淤泥质粘土 |
较大钻头 |
|
在干燥软粘土 |
中等尺寸钻头 |
|
硬粘土 |
较小钻头 |
|
在钙质土层 |
较小直径钻头 |
|
在粗粒砂层 |
中等尺寸钻头（硬质合金钻头） |
|
砂质淤泥 |
中等到大尺寸钻头效果较好。 |
|
致密砂层 |
小尺寸锥形钻头 |
|
砾石层 |
小尺寸硬质合金钻头 |
|
固结岩层 |
孔内动力钻具 |
逆作法
逆作法是采取地上与地下结构同时施工或由上而下分布依次开挖和构筑地下结构体系的施工方法。
1）全逆作法；
2）部分逆作法；
3）分层逆作法。
沉井法
施工时先在地面或基坑内制作开口的沉井井身；然后在井身内部分层挖土，随着挖土使土面降低，沉井借助井体自重或在其他措施协助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力，不断下沉，直至设计标高；最后进行封底并构筑井内构件，形成一个地下建（构）筑物或其基础。
其他非开挖施工方法
气动夯管锤铺管法和导向钻进法都属于非开挖管线工程施工技术，一般适用于管径小于900mm的管线铺设工程。除了这两种方法以外，常用的还有冲击矛法、油压夯管锤法、水平螺旋钻进法、滚压挤土法、微型隧道法等。
