暗挖法
适用于城市中不能采用明挖法施工的地方,亦适用于松散层及含水松散层地层。
一般应按照“新奥法”原理设计和施工,采用较强的初期支护,先注浆后开挖的方法。施工原则是:“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。一般用30~50 mm钢管超前棚顶导管,然后注入水泥或化学浆,形成“结石体”,以增强围岩自稳能力。每次开挖进尺0.75 m左右,先进行环状开挖,留核心土,预喷5~8 cm混凝土,架拱架和钢筋网,再喷25~30 cm混凝土,形成初期支护,做防水层后再做二次衬砌。
暗挖法有单拱单跨和多拱多跨暗挖施工技术。北京地铁西单车站为多拱多跨。也有三连拱、四连拱、五连拱地铁车站、公路隧道和地下商场。北京天外天地下商场为五连拱结构。还有平直墙暗挖施工技术。国际上传统的暗挖法其顶部都是拱形结构,我国创造出平顶直墙超浅埋暗挖施工技术,如北京长安街过街道。
在岩石中进行暗挖施工时,一般采用钻爆法。为了保护围岩的自承能力,普遍采用光面爆破技术。为了减少对地面的振动影响,还采用微差爆破及合理设计爆破参数等减振技术
明挖法
明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点,城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大。
明挖法的关键工序是:降低地下水位,边坡支护,土方开挖,结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。主要有:
(1)放坡开挖技术。适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖,随挖随刷边坡,必要时采用水泥粘土护坡。
(2)型钢支护技术。一般使用单排工字钢或钢板桩,基坑较深时可采用双排桩,由拉杆或连梁连结共同受力,也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。
(3)连续墙支护技术。一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽,也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷,同时具有隔水效果,适用于软土和松散含水地层。
(4)混凝土灌注桩支护技术。一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁,还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。
(5)土钉墙支护技术。在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔,加入较密间距排列的钢筋或钢管,外注水泥砂浆或注浆,并喷射混凝土,使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。
(6)锚杆(索)支护技术。在孔内放入钢筋或钢索后注浆,达到强度后与桩墙进行拉锚,并加预应力锚固后共同受力,适用于高边坡及受载大的场所。
(7)混凝土和钢结构支撑支护方法。依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系,与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系,承受侧向土压力,内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。
就现在来说地铁车站一般用明挖法,区间一般用盾构法和矿山法(浅埋暗挖法)。但在特殊的地方车站也用盖挖法。
三者的区别是:
1、明挖法是指一种先将地面挖开,在露天情况下修筑衬砌,然后再覆盖回填的地下工程施工方法。多用于浅埋隧道。明挖法是软土地下工程施工中最基本、最常用的施工方法。
明挖法一般来说比较便宜,施工比较可靠,安全性高,能保证主体结构的质量,但是施工时对周边的交通什么的影响较大。
2、暗挖法是即不挖开地面,采用在地下挖洞的方式施工。矿山法和盾构法等均属暗挖法。
暗挖法相对造价较高,施工风险大,但施工时对地面的道路通行没有什么影响,特别适用于市中心和一些埋深很深的结构。
3、盖挖法:当地下工程施做时需要穿越公路、建筑等障碍物而采取的新型工程施工方法,是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。
盖挖法适用于松散的地质条件、隧道处于地下水位以上的地区。盖挖对结构的水平位移小,安全系数高,对地面的影响小,只在短时间内封锁地面交通,施工受外界气候的影响小。
扩展资料:
目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法等。经过近40年的发展,我国地铁修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、暗挖、浅埋暗挖、盾构法等多种方法并存,施工技术不断发展提高,已初步形成了专门的学科体系。
伴随着我国社会主义经济建设的迅猛发展与综合国力的增强,城市的规模也不断的增大,城市人口流量还在增加、再加上机动车辆呈现逐年上涨的趋势,交通状况不断恶化。为了改善交通环境,采取了各种措施,其中兴建地下铁道得到了普遍的认可,如最近几年在北京、广州、深圳、郑州等城市便兴建了大量的地下铁道。
在城市中修建地下铁道,其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大,因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。
施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施工设备、环保和工期要求等因素,全面比较后确定。
参考资料来源:百度百科—明挖法
参考资料来源:百度百科—暗挖法
参考资料来源:百度百科—盖挖法
(一)全断面开挖法1.全断面开挖法适用于土质稳定、断面较小的隧道施工,适宜人工开挖或小型机械作业。
2.全断面开挖法采取自上而下一次开挖成形,沿着轮廓开挖,按施工方案一次进尺并及时进行初期支护。3.全断面开挖法的优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数,有利于围岩天然承载拱的形成,工序简便;缺点是对地质条件要求严格,围岩必须有足够的自稳能力。
(二)台阶开挖法1.台阶开挖法适用于土质较好的隧道施工,软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。2.台阶开挖法将结构断面分成两个以上部分,即分成上下两个工作面或几个工作面,分步开挖。
根据地层条件和机械配套情况,台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶法等。正台阶法能较早使支护闭合,有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。
3.台阶开挖法优点是具有足够的作业空间和较快的施工速度,灵活多变,适用性强。(三)环形开挖预留核心土法1.环形开挖预留核心土法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工。
2.一般情况下,将断面分成环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。根据断面的大小,环形拱部又可分成几块交替开挖。
环形开挖进尺为0.5~1,Om.不宜过长。台阶长度一般以控制在1D内(D-般指隧道跨度)为宣。
3.施工作业流程:用人工或单臂掘进机开挖环形拱部一架立钢支撑,喷混凝土。在拱部初次支护保护下,为加快进度,宜采用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶,随时接长钢支撑和喷混凝土、封底。
视初次支护的变形情况或施工步序,安排施工二次衬砌作业。(四)单侧壁导坑法 l_单侧壁导坑法适用于断面跨度大,地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中隧道施工。
2.单侧壁导坑法是将断面横向分成3块或4块:侧壁导坑(1)、上台阶(2)、下台阶(3),侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用,并考虑机械设备和施工条件而定。3.一般情况下侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽,高度以到起拱线为宜,这样导坑可分二次开挖和支护,不需要架设工作平台,人工架立钢支撑也较方便。
(五)双侧壁导坑法1.双侧壁导坑法又称眼镜工法。当隧道跨度很大,地表沉陷要求严格,围岩条件特别差,单侧壁导坑法难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法。
2.双侧壁导坑法一般是将断面分成四块:左、右侧壁导坑、上部核心土(2)、下台阶(3)。导坑尺寸拟定的原则同前,但宽度不宜超过断面最大跨度的l,3。
左。、右侧导坑错开的距离,应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。
3.施工顺序:开挖一侧导坑,并及时地将其初次支护闭合。相隔适当距离后开挖另一侧导坑,并建造初次支护。
开挖上部核心土,建造拱部初次支护,拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。开挖下台阶,建造底部的初次支护,使初次支护全断面闭合。
拆除导坑临空部分的初次支护。施作内层衬砌。
(六)中隔壁法和交叉中隔壁法1.中隔壁法也称CD工法,主要适用于地层较差和不稳定岩体、且地面沉降要求严格的地下工程施工。2.当CD工法不能满足要求时,可在CD工法基础上加设临时仰拱,即所谓的交叉中隔壁法(CRD工法)。
3.CD工法和CRD工法在大跨度隧道中应用普遍,在施工中应严格遵守正台阶法的施工要点,尤其要考虑时空效应,每一步开挖必须快速,必须及时步步成环,工作面留核心土或用喷混凝土封闭,消除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。(七)中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法 当地层条件差、断面特大时,一般设计成多跨结构,跨与跨之间有梁、柱连接,一般采用中洞法、侧洞法、柱洞法及洞桩法等施工,其核心思想是变大断面为中小断面,提高施工安全度。
1.中洞法施工就是先开挖中间部分(中洞),在中洞内施作梁、柱结构,然后再开挖两侧部分(侧洞),并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上。由于中洞的跨度较大,施工中一般采用CD、CRD或双侧壁导航法进行施工。
中洞法施工工序复杂,但两侧洞对称施工,比较容易解决侧压力从中洞初期支护转移到梁柱上时的不平衡侧压力问题,施工引起的地面沉降较易控制。中洞法的特点是初期支护自上而下,每一步封闭成环,环环相扣,二次衬砌自下而上施工,施工质量容易得到保证。
2.侧洞法施工就是先开挖两侧部分(侧洞),在侧洞内做梁、柱结构,然后再开挖中间部分(中洞),并逐渐将中洞顶部荷载通过初期支护转移到梁、柱上,这种施工方法在处理中洞顶部荷载转移时,相对于中洞法要困难一些。两侧洞施工时,中洞上方土体经受多次扰动,形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形或楔形土体,该土体直接压在中洞上,中洞施工若不够谨慎就可能发生坍塌。
喷锚暗挖法施工主要有新奥法和浅埋暗挖法等。
新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分,并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。 浅埋暗挖法沿用新奥法 (New Austrian Tunneling Method)基本原理,初次支护按承担全部基本荷载设计,二次模筑衬砌作为安全储备;初次支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。
应用浅埋暗挖法设计、施工时,同时采用多种辅助工法,超前支护,改善加固围岩,调动部分围岩的自承能力;并采用不同的开挖方法及时支护、封闭成环,使其与围岩共同作用形成联合支护体系;在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计,实现不塌方、少沉降、安全施工等,并形成多种综合配套技术。浅埋暗挖法施工的地下洞室具有埋深浅(最小覆跨比可达0.2)、地层岩性差(通常为第四纪软弱地层)、存在地下水(需降低地下水位)、周围环境复杂(邻近既有建、构筑物)等特点。
由于造价低、拆迁少、灵活多变、无须太多专用设备及不干扰地面交通和周围环境等特点,浅埋暗挖法在全国类似地层和各种地下工程中得到广泛应用。在北京地铁复西区间、西单车站、国家计委地下停车场、首钢地下运输廊道、城市地下热力、电力管道、长安街地下过街通道及地铁复—八线中推广应用,在深圳地下过街通道及广州地铁一号线等地下工程中推广应用,并已形成了一套完整的综合配套技术。
同时,经过许多工程的成功实施,其应用范围进一步扩大,由只适用于第四纪地层、无水、地面无建筑物等简单条件,拓广到非第四纪地层、超浅埋(埋深已缩小到0.8m)、大跨度、上软下硬、高水位等复杂地层及环境条件下的地下工程中去。信息化技术的实施,实现了浅埋暗挖技术的全过程控制,有效地减小了由于地层损失而引起的地表移动变形等环境问题。
不但使施工对周边环境的影响降低到最低程度,由于及时调整、优化支护参数,提高了施工质量和速度,使浅埋暗挖法特点得到更进一步的发挥,为城市地下工程设计、施工提供了一种非常好的方法,具有重大的社会效益和环境效益,该方法在总体上达到国际领先水平。 常见的浅埋暗挖典型施工方法 全断面法( full face excavation method)隧道工程中采用全断面一次开挖成形的施工方法。
一般在隧道和煤层开挖中多见。该法是将全部设计断面一次开挖成型,再修筑衬砌,一般可适用于Ⅴ~Ⅵ类围岩,因开挖作业面大,钻爆效率高可采用凿岩台车和高效运装机。
适用范围:稳定岩体中的单拱单线区间隧道。主要施工方法:1)采用光面或预裂爆破开挖。
2)施工仰拱后根据设计做初期支护结构或直接进行二次衬砌施工。该法施工优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数,有利于围岩天然承载拱的形成,工序简单,便于组织大型机械化施工;施工速度快,防水处理简单;缺点是对地质条件要求严格,围岩必须有足够的自稳能力。
台阶法是隧道及地下工程的施工方法之一。又有正台阶法和反台阶法之分。
按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。由于大断面隧道的设计,又有三台阶临时仰拱法,预留核心土台阶法,甚至多台阶法。
台阶法施工就是将结构断面分成两个或者几个部分,即分成上下两个工作面或几个工作面,分布开挖。它能较早使支护闭合,有利于控制结构变形及由此引起的地面沉降。
开挖优点: 灵活多变,适用性强。凡是软弱围岩,第四纪沉积地层,必须采用正台阶法,这是各种不同方法中的基本方法。
具有足够的作业空间和较快的施工速度。当地层无水,洞跨小于12米时,均可采用该法。
缺点:台阶数不宜过多,台阶长度要适当。 正台阶环形开挖法又称环形开挖留核心土法,适用于地层较差,跨度≤12M的隧道工程。
一般将断面分成环形拱部(图中的1、2、3)、上部核心土(图中的4)、下部台阶(图中的5)等三部分。根据断面的大小,环形拱部又可分成几块交替开挖。
环形开挖进尺为0.5-1.0M,不易过长。台阶长度一般以控制在1D内(D一般指隧道跨度)为宜。
优点:与超短台阶法相比,台阶长度可以适度加长,以减少上下台阶施工干扰;而与下述的侧壁法相比,施工机械化程度可相对提高,施工速度可加快。需注意下面问题:虽然核心土增强了开挖面的稳定,但开挖中围岩要经受多次扰动,而且断面分块多,支护结构形成全断面封闭的时间长,这些都有可能使围岩变形增大。
因此,它常要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。 单侧壁导坑法适用于断面跨度大、地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中。
其施工要点有:1.将断面分成侧壁导坑①、上台阶②、下台阶③;2.侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽,高度以到起拱线为宜;3.导坑与台阶的距离以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则;4.上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。 双侧壁导坑法双侧壁导坑法是隧道开挖的一种方式。
又称双侧壁导洞法或眼镜工法。属于新奥法的一个分支,以新奥法基本。
明挖法指的是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除,然后修建洞身、洞门,再进行回填的施工方法。明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点,其缺点是对周围环境的影响较大。
矿山法是传统暗挖施工方法的一种。它的基本原理是,隧道开挖后受爆破影响,造成岩体破裂形成松弛状态,随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据,其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖,并要求边挖边撑以求安全,所以支撑复杂,木料耗用多。
沉埋法指的是将箱形或管形水泥混凝土预制构件,分段沉埋至河底或海底而构成隧道的施工方法。
盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法,它是将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌,同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,靠千斤顶在后部加压顶进,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构的一种机械化施工方法。
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