浅埋暗挖一、 概述二、 基本原理(1) 浅埋暗挖法名称的确定在小导管超前支护技术、格栅拱架制造技术、正台阶环形开挖留核心土方法、监控量测技术等基础上，在软弱地层必须快速施工的理念，突出时空效应对防塌的重要作用，先后在军都山黄土隧道、北京地铁复兴门折返线、复一八线、西单车站采用浅埋暗挖技术取得了巨大成功(见图2)的基础上。1987年8月，北京市科委与铁道部科技司共同组织鉴定会，对浅埋暗挖技术进行评价，会上确定取名为“浅埋暗挖法”，适用范围：各种软弱地层的地下工程设计与施工。浅埋暗挖法又经过十几年的广泛应用，形成了一套完整的配套技术，被评为国家级工法，并正式提出“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”十八字方针。(2) 浅埋暗挖法施工原理浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理：采用复合衬砌，初期支护承担全部基本荷载，二衬作为安全储备，初支、二衬共同承担特殊荷载；采用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩自承能力；采用不同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；采用信息化设计与施工。三、 十八字方针四、 “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。五、 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。六、 适用范围 浅埋暗挖法大多用于第四纪软弱地层的地下工程，围岩自承能力很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。特征曲线(见图3)中C点尽量靠近A点，即尽量增大支护的承载，减少围岩的自承载。要做到这点，必须遵守十八字方针，初支必须从上向下施工，初支基本稳定后才能做二衬，且必须从下到上施工。军都山隧道(1 988年)(第一次用小导管、刚构铜架)北京地铁复兴门折返线(1987年)(国家科桔讲彤二等奖)弟一次片j浅璀曙琵坛建威京珠高速乌龙岭双连拱隧道第一次用浅埋暗挖法建成北京地铁车站试验段图2 浅埋暗挖法最初应用成功实例图3 围岩特征曲线与支护刚度曲线示意七、 主要工法介绍全断面法1、 定义：地下工程断面采用一次开挖成型的施工方法叫全断面开挖法2、 施工顺序（方法）3、 全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环同时，施作初期支护，铺设防水隔离层（或不铺设），进行二次筑模衬砌该流程突出两点：增加机械手进行复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混凝土必须提前施作，且不滞后200m当地层较差时铺底应紧跟，这是确保施工安全和质量的重要做法4、 施工动画5、 适用范围 适用于类围岩当断面在50m以下，隧道又处于类围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层后，也可采用全断面法施工但在第四纪地层中采用此施工方法时，断面一般均在20m以下，且施工中仍须特别注意，山岭隧道及小断面城市地下电力热力电信等管道工程施工多用此法6、 尺寸要求（控制）7缺点：(1)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。(2)由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大(3)每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计，并严格控制爆破作业8型工程举例（附照片）正台阶法1定义：台阶法的一种就是将结构断面分成两个或几个部分，即分成上下两个 工作面或几个工作面，分步开挖2、 施工顺序（方法）洞身类围岩地段采用正台阶法施工，上台阶开挖采用YT-24凿岩机钻眼，塑料导爆管非电起爆系统，毫秒微差有序起爆。每循环进尺1.22.4m。上下台阶由CAT320挖掘机和ITC-312H挖装机装碴，施工中合理调整工序，实行“钻爆、装碴、运输”机械化一条龙作业。隧道开挖后及时施作喷锚支护，下半断面开挖后仰拱施工紧跟。正台阶法掘进喷锚作业循环时间见图1.6。工 序作业时间(min)循 环 时 间(min)60120180240300360420480540600660720测量放线30开 挖180初 喷60出 碴120架格栅、挂 网、打锚杆180喷 砼150正台阶法掘进喷锚作业循环时间图（双线）3、 施工动画4、 适用范围根据巷道断面确定台阶的高度，原则上保证最上的台阶层掘进后满足施工顶部锚杆要求。根据使用工具和锚杆长度一般将上分层定在2.62.8m之间。 采用正台阶法施工，爆破后上台阶倒完矸石进行打眼或顶部锚杆施工时，下台阶进行倒矸石作业。台阶长度太短，下台阶倒矸石作业对上台阶工作人员不安全。台阶长度太长，上台阶倒矸作业时间长，并且风筒距离下台阶爆破地点太近，放炮容易崩风筒。一般选择台阶长度为56m。 5、 尺寸要求（控制）正台阶施工是将巷道分成两个或多个工作面，上一个工作面超前下一个工作面一定距离的施工方法。在大断面硐室施工中，常采用分层施工，先掘进硐室（巷道）上分层，然后掘进下分层。本文探讨的正台阶法施工与分层施工不同。为了平行作业，提高掘进速度，正台阶施工法上、下分层同时作业。各分层间始终保持相对固定的距离。6优缺点：在正台阶环形开挖法中，因为上部留有核心土支挡着开挖面，而且能迅速及时地建造拱部初次支护，所以开挖工作面稳定性好。和台阶法一样，核心土和下部开挖都是在拱部初次支护保护下进行的，施工安全性好。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；与侧壁法相比，施工机械化程度可相对提高，施工速度可加快。7典型工程举例（附照片）上半断面临时封闭正台阶法1、 定义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）、下部台阶等三部分。2、 施工顺序（方法）3、 施工动画4、 适用范围5、 尺寸要求（控制）6、 优缺点7、 典型工程举例（附照片）正台阶环形开挖法1、 定义2、 施工顺序（方法）3、 施工动画4、 适用范围5、 尺寸要求（控制）6、 优缺点7、 典型工程举例（附照片）单侧壁导坑正台阶法1、 定义2、 单侧壁导坑超前台阶法主要适用于地层较差、断面较大，采用台阶法开挖有困难的地层。采用该法可变大跨断面为小跨断面。大跨多不小于10m，可采用单侧壁导坑法，将导坑跨度定为34m，这样就可将大跨变成34m跨和610m跨。这种施工方法简单而可靠。3、 施工顺序（方法）采用该法开挖时，单侧壁导坑超前的距离一般在2倍洞径以上，为稳定工作面，经常和超前小导管预注浆等辅助施工措施配合使用，一般采用人工开挖，人工和机械混合出渣，开挖方式见下图。图2 单侧壁导坑超前台阶法开挖方式4、 施工动画5、 适用范围6、 尺寸要求（控制）7、 优缺点单侧壁导坑超前台阶法主要适用于地层较差、断面较大，采用台阶法开挖有困难的地层。采用该法可变大跨断面为小跨断面。大跨多不小于10m，可采用单侧壁导坑法，将导坑跨度定为34m，这样就可将大跨变成34m跨和610m跨。这种施工方法简单而可靠。8、 典型工程举例（附照片）中隔壁法（CD法)1、 定义中隔墙法也称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。当CD工法仍不能满足要求时，可在CD工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔墙法（也称CRD工法）。CRD工法的最大特点是将大断面施工化成小断面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每个步序受力体系完整。因此，结构受力均匀，形变小。另外，由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，地层沉降量不大，而且容易控制。2、 施工顺序（方法）大量施工实例资料的统计结果表明，CRD工法优于CD工法（前者比后者减少地面沉降近50%），而CD工法优于眼镜工法。但CRD工法施工工序复杂，隔墙拆除困难，成本较高，进度较慢，一般在第四纪地层中修建大断面地下结构物（如停车场），且地面沉降要求严格时才使用。采用中隔墙法施工时，每步的台阶长度都应控制，一般为57m。为稳定工作面，往往与预注浆等辅助施工措施配合使用，采用人工开挖、人工出渣方式。CD工法的开挖方式与施工顺序分别见下图3与图4。CRD工法的开挖方式与施工流程分别见图5与图6。图3 CD工法开挖方式图4 CD工法施工顺序3、 施工动画4、 适用范围 该法变大跨为小跨，使断面受力更合理， 对减少沉降，保证隧道开挖安全、可靠具有良好效果。该法适用于较差地层，如采用人工或人工配合机械开挖的级围岩和浅埋、偏压及洞口段。施工过程中，为保证初支稳定，除喷锚支护外，须增加型钢或钢格栅支撑，并采用超前大管棚、超前锚杆、超前注浆小导管、超前预注浆等一种或多种辅助措施进行超前加固。 由于地层软弱，断面较小，只能采用小型机械或人工开挖及运输作业，工序多，施工进度较慢。必要爆破时，应控制药量，避免损坏中隔墙。临时中隔墙型钢支撑规格应与初期支护所采用的一致。每步台阶长度可控制在35m。5、 尺寸要求（控制）各部开挖时，周边轮廓尽量圆顺，减小应力集中；各部的底部高程应与钢架接头处一致；每一部的开挖高度为3.5m；后一侧开挖应全断面及时封闭；左右两侧纵向间距一般为3050m；中隔壁设置为弧形或圆弧形。6、 优缺点7、 典型工程举例（附照片）交叉中隔壁法（CRD法)1、 定义当采用中隔壁法（CD法）仍然无法保持围岩稳定和隧道施工安全时，可采用交叉中隔壁法（CRD法）开挖。该法的特点是各分部增设临时仰拱和两侧交叉开挖，每步封闭成环，且封闭时间短，以抑制围岩变形，达到围岩沉降可控，初期支护安全稳定的目的2、 施工顺序（方法）CRD工法遵循“小分块、短台阶、多循环、快封闭”的施工原则,自上而下步步为营,分块成环,随挖随撑,及时做好初期支护。并待初期支护结构的拱顶沉降和收敛已经稳定后,自下而上拆除初期支护结构中的临时中隔壁墙及临时仰拱,再施做外包3、 施工动画4、 适用范围5、 尺寸要求（控制）采用交叉中隔壁法施工，除满足中隔壁法的要求外，尚应满足：设置临时仰拱，步步成环；自上而下，交叉进行；中隔壁及交叉临时支护，在灌注二次衬砌时，应逐段拆除。6、 优缺点7、 典型工程举例（附照片）双侧壁导坑法（眼镜法）1、 定义双侧壁导坑