隧道工程施工方法—明挖法

（2）深基坑支护基本形式的选择。

深基坑支护形式的选择应综合考虑工程地质与水文地质条件、基础类型、基坑开挖深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求、基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到因工程、因地、因时制宜，合理选择、精心施工，严格监控。深基坑支护形式的选择应考虑基坑结构的安全等级。

表 基坑结构安全等级及重要性系数

2）排桩与桩墙。挡土灌注排桩是以现场灌注桩，按队列式布置组成的支护结构。地下连续墙系用机械施工方法成槽浇灌钢筋混凝土形成的地下墙体，具有刚度大、抗弯强度高、变形小、适应性强、工作场地不大、振动小、噪声低等特点，但排桩墙不能止水，连续墙施工需要较多机具设备。其适用条件如下：适于基坑侧壁安全等级一、二、三级；悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m；当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩与水泥土桩组合截水帷幕或采用地下连续墙；用逆作法施工。

3）边坡稳定式。系用土钉或预应力锚杆加固的基坑侧壁土体与喷射钢筋混凝土护面组成的支护结构，具有结构简单、承载力较高、可阻水、变形小、安全可靠、适应性强、施工机具简单、施工灵活、污染小、噪声低、对周边环境影响小、支护费用低等特点。其适用条件如下：基坑侧壁安全等级宜为二、三级非软土场地；土钉墙基坑深度不宜大于12m；喷锚支护适用于无流砂、含水量不高、不是淤泥等流塑土层的基坑，开挖深度不大于18m；当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施。

4）逆作拱墙式。系在平面上将支护墙体或排桩做成的闭合拱形支护结构。

1. 钻爆法

（1）钻爆法施工技术的优缺点。

优点表现在如下方面：

1）比较灵活，可以很快地开始开挖施工。

2）可以开挖各种形状、尺寸、大小的地下洞室。

3）既可采用比较简单便宜的施工设备，也可采用先进、高效的施工设备。

4）可以适应坚硬完整的围岩，也可以适应较为软弱破碎的围岩。

缺点：由于采用炸药爆破，造成有害气体，对通风要求较高。一般开挖隧洞，独头推进长度不能超过2km，再长，通风问题就更困难了。

（2）钻爆法施工的基本工序与要求。基本工序为：钻孔、装药、放炮、散烟、清撬、出渣、支护、衬砌。开挖先进程度体现：钻孔、出渣、支护。

1）钻孔。最简单的是手风钻，用的较多的是气腿风钻。钻车是比较先进的机具。

2）装药与放炮。掏槽孔装药最多，周边孔装药较少，中间塌落孔在两者之间。有的掏槽孔药卷直径大些，连续装药；周边孔药卷直径小些，间隔装药。

3）清撬。

4）出渣。

5）通风。地下工程的主要通风方式有两种：一种是压入式，即新鲜空气从洞外鼓风机一直送到工作面附近；一种是吸出式，用抽风机将混浊空气由洞内排向洞外。前者风管为柔性的管壁，一般是加强的塑料布之类；后者则需要刚性的排气管，一般由薄钢板卷制而成。我国大多数工地均采用压入式。

盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通，再向下施工。盖挖法适用于松散的地质条件、隧道处于地下水位线以上、地下工程明作时需要穿越公路、建筑等障碍物的情况。

（1）盖挖法特点

盖挖法优点是对结构的水平位移小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降；有利于保护邻近建筑物和构筑物；基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；对地面影响小，只在短时间内封锁地面交通，施工受外界气候影响小。

缺点是盖板上不允许留下过多的竖井，后续开挖土方需要采取水平运输，出土不方便；施工作业空间较小，施工速度较明挖法慢，工期较长；和基坑开挖，支挡开挖相比，费用较高。

（2）盖挖法施工类型

盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法。顺作法与逆作法两种方法的不同点在于：

①施工顺序不同。顺作法是在挡墙施工完毕后，对挡墙作必要的支撑，再着手开挖至设计标高，并开始浇筑基础底板，接着依次由下而上，一边浇筑地下结构主体，一边拆除临时支撑；而逆作法是上下同时施工或由上而下地进行施工。

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。

而逆作法中建筑物本体的梁和板，也就是逆作结构本身，就可以作为支撑，其特点是：快速覆盖、缩短中断交通的时间；自上而下的顶板、中隔板及水平支撑体系刚度大，可营造一个相对安全的作业环境；占地少、回填量小、可分层施工，也可分左右两幅施工，交通导改灵活；不受季节影响、无冬期施工要求，低噪声、扰民少；设备简单、不需大型设备，操作空间大、操作环境相对较好。

盖挖逆作法多用于深层开挖，松软土层开挖，靠近建筑物施工等情况下。工程中较早采用的是盖挖顺作法，施工程序如图4.3.13所示。

盖挖顺作法施工程序：构筑连续墙，中间支撑柱及覆盖板→构筑中间支撑柱及覆盖板→构筑连续墙及覆盖板→开挖及支撑安装→开挖及构筑底板→构筑侧墙、柱及楼板→构筑侧墙及顶板→构筑内部结构及道路复原。

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。

（1）浅埋暗挖法特点。浅埋暗挖法的施工技术特点主要有以下几点：

②它是在软弱围岩浅埋地层中修建山岭隧道洞口段、城区地下铁道及其他适于浅埋地下工程的施工方法。它主要适用于不宜明挖施工的土质或软弱无胶结的砂、卵石等第四纪地层。对于水位高的地层，需采取堵水或降排水等措施。

④辅助工法多样，由于其适用于松软地层中，预先加固改良地层是一项必不可少的技术措施，提倡使用的辅助工法包括注浆法、降水法、超前小导管法、长管棚法、水平旋喷法、注浆—冻结法等。

（2）浅埋暗挖法施工方针。浅埋暗挖法施工中必须坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。

1）管超前。利用钢拱架为支点，使用超前小导管注浆防护。

2）严注浆。在小导管超前支护后，立即压注水泥或水泥水玻璃浆液，填充沙层孔隙，凝固后将沙砾胶结成为具有一定强度的“结石体”，使周围形成一个壳体，增强围岩自稳能力。每次注浆前必须对工作面喷射混凝土进行封闭，以防浆液在压力作用下溢出。

3）短开挖。一次注浆多次开挖。如当导管长3.5m 时，每次开挖进尺0.75m，环状开挖并预留核心土。

4）强支护。在松软地层和浅埋条件下进行地下大跨度结构施工，初期支护必须十分牢固，以确保万无一失。按喷射混凝土→网构拱架→钢筋网→喷混凝土的工序进行支护。网喷支护承载系数取较大值，一般不考虑二次衬砌承载力。

5）快封闭。正台阶开挖时，通过量测，当上台阶过长，变形增加较快时，必须考虑临时支撑，仰拱方能稳定。因此，要求台阶的长度为双线不得大于1倍洞径，单线不得大于1.5倍洞径。下半断面紧跟，土体挖出一环，封闭一环并及时封闭仰拱，使初期支护形成一个环状结构，此时变形曲线逐步趋于稳定。

6）勤量测。量测是对于施工过程中围岩及结构变化情况进行动态跟踪的主要手段，量测信息应及时而准确地反馈给设计施工，以便及时修改设计或采取特殊的施 工措施。

（3）适用条件。不允许带水作业；要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。对开挖面前方地层的预加固和预处理，视为浅埋暗挖法的必要前提。

（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。）

沉放作业的步骤一般可分

①初次下沉

②靠拢下沉

③着地下沉

三个步骤进行。

常用的沉放方法：

浮箱分吊法

方驳扛吊法

基础处理——垫平

施工方法刮铺法、喷砂法、压注砂浆法。

喷砂法：砂的供给需从管段以外取得，作业受气候条件影响大，砂的填充不易确认。

压注砂浆法：不受气候和航道影响，压注情况易于确认。

1. 施工准备

（2）待喷面准备。喷射作业区段的宽度，一般应以1.5～2.0m为宜。对水平坑道，其喷射顺序为先墙后拱、自下而上；侧墙应自墙基开始，拱应自拱脚开始，封拱区宜沿轴线由前向后。

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。

（2）早强水泥砂浆锚杆施工要点。

1）早强药包内锚头锚杆，是以快硬水泥卷，或早强砂浆卷，或树脂卷作为内锚固剂的内锚头锚杆。快硬水泥卷的三个主要参数：快硬水泥卷的直径d要与钻孔直径D配合好，例如，若使用D42钻头，则可采用D37直径的水泥卷；快硬水泥卷长度L要根据内锚长度和生产制作的要求确定；快硬水泥卷的质量G值。

2）早强药包除按普通水泥砂浆锚杆的规定施工外，尚应符合以下规定：

①药包使用前应检查，要求无结块、未受潮。药包的浸泡宜在清水中进行，随泡随用，药包必须泡透。

③药包直径宜较钻孔直径小20mm左右，药卷长度一般为20～30cm。

④将浸好水的水泥卷用锚杆送到孔底，并轻轻捣实，若中途受阻，应及时处理，若处理时间超过水泥终凝时间，则应换装新水泥卷或钻眼作废。

⑤钻眼要求同前所述，但孔眼应比锚杆长度短4～5cm。

⑥采用树脂药包时，还应注意：搅拌时间应根据现场气温决定，20℃时固化时间为5min；温度下降5℃时固化时间约会延长一倍，即15℃时为10min；10℃时为20min。因此，地下工程在正常温度下，搅拌时间约为30s，当温度在10℃以下时，搅拌时间可适当延长为45～60s。

气动夯管锤具有以下特点：

（1）地层适用范围广。

（2）铺管精度较高。

（3）对地表的影响较小。

（4）夯管锤铺管适合较短长度的管道铺设，为保证铺管精度，在实际施工中，可铺管长度按钢管直径（mm）除以10就得到夯进长度（以m为单位）。

（5）对铺管材料的要求。夯管锤铺管要求管道材料必须是钢管，若要铺设其他材料的管道，可铺设钢套管，再将工作管道穿入套管内。

（6）投资和施工成本低。施工条件要求简单，施工进度快，材料消耗少，施工成本较低。

（7）工作坑要求低。通常只需很小施工深度，无需进行很复杂的深基坑支护作业。

（8）穿越河流时，无需在施工中清理管内土体，无渗水现象，确保施工人员安全。

1. 沉井施工方案与准备

沉井的施工根据不同情况和条件（如沉井高度、地基承载力、施工机械设备等），可采用一次制作一次下沉，分解制作、接高一次下沉，或制作与下沉交替进行。施工前应做好地基处理、平整场地、修建临时设施和测量控制与沉降控制。

2. 沉井施工工艺

沉井法施工的主要工序为：测量放线、开挖基坑和搭设工作台→铺设垫层、承垫木→沉井制作→抽取垫木→挖土下沉→封底、回填、浇筑其他部分结构。