暗挖顶管沉井综合施工技术交流

浅埋暗挖、顶管、沉井施工技术交流浅埋暗挖法施工技术01Contents目录顶管施工技术02沉井施工技术03浅埋暗挖法施工技术01定义浅埋暗挖法：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。超浅埋暗挖法：地下通道顶部覆盖土厚度H与其暗挖断面跨度A（矩形底边宽度）之比H/A0.4。施工原理 沿用了新奥法的基本原理，初期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，初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。1.1 基本概念什 么 是 新 奥 法与 矿 山 法、浅 埋 暗 挖 法主 要 区 别 在 哪新 奥 法 原 理？1.2 综合施工技术【1.3.1开挖方法类型】1.3 综合施工技术【2.2.2适用范围】开挖方法适用范围（1）全断面法（2）台阶法（3）环形开挖预留核心土法单侧壁导坑法双侧壁导坑法浅埋、大跨度、地表沉降要求严、围岩很差中隔壁法（CD法）浅埋、大跨度、地表沉降控制、围岩较差交叉中隔壁法（CRD法）浅埋、大跨度、地表沉降控制、围岩较差中洞法 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、柱洞法以及洞桩法等施工；其核心思想是变大断面为中小断面，提高安全施工度。侧洞法柱洞法洞桩法（PBA）1.3 综合施工技术全断面一次造孔、装药、联网、爆破，一次成型，常用光面爆破技术。适用：13级围岩中小跨度；4级中跨度及3级大跨度（需预加固）1、地质要求严格，围岩要有自稳能力2、开挖面较大，围岩相对稳定性降低，且每循环工作量相对较大3、每次深孔爆破震动较大缺点1、减少开挖对围岩的扰动次数2、作业空间较大、干扰小3、利于大型配套机械化作业4、工序少，便于施工组织和管理优点【全断面开挖法】1.3 综合施工技术 先挖上半断面，待开挖至一定距离后再同时开挖下半断面，上下半断面同时并进的施工方法。适用：34级围岩中小跨度；5级小跨度（需预加固）1、上下部作业有干扰2、开挖增加对围岩的扰动次数缺点1、灵活多变，适用性强2、作业空间大，施工速度较快优点【台阶法】1.3 综合施工技术【台阶法】1.超前支护，上台阶开挖2.上台阶初期支护3.中台阶开挖4.中台阶初期支护 5.下台阶开挖初期支护6.仰拱施作，底部混凝土填充7.二衬施工8.三台阶法开挖效果图 施工要点：围岩较差时，施工应先护后挖，宜采用超前锚杆或超前小钢管辅助施工措施。初期支护应紧跟开挖面；上台阶施工时，钢架底脚应设锁脚锚杆和纵向槽钢托梁。下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后开挖。上台阶分界高度不得低于起拱线，上台阶长度不得大于30m，下台阶马口落底长度不大于2榀钢拱架间距的长度，应一次落底，并尽快封闭成环。1.3 综合施工技术先开挖上台阶成环形，并进行支护，再分部开挖中部核心土、两侧边墙。适用：45级围岩或一般土质围岩中小跨度核心土虽增强了开挖面稳定，但开挖中围岩经受多次扰动，断面分块多，支护结构形成全段封闭时间长，可能使围岩变形增大缺点1、开挖工作面稳定性好2、施工安全性好，与单侧壁法相比，施工机械化程度可相对提高，施工速度可加快优点【环形开挖预留核心土法】1.3 综合施工技术先开挖隧道一侧的导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分。适用：断面大，地表沉降难于控制的软弱松散围岩（断面大、地层差）单侧壁导坑法是将断面横向分成3块或4块，每步开挖的宽度较小，封闭型的导坑初期支护承载能力大。特点【单侧壁导坑法】1.3 综合施工技术先开挖隧道两侧导坑，并进行初期支护，再分部开挖剩余部分。工序较复杂，导坑支护拆除困难，且有可能由于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值。成本较高，进度较慢缺点1、隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时2、引起的地表沉降仅为短台阶的1/2,施工安全优点【双侧壁导坑法】1.3 综合施工技术左（右）导坑开挖；左（右）导坑初期支护；右（左）导坑开挖；右（左）导坑初期支护；上台阶开挖；上台阶初期支护，隔壁初支拆除；下台阶开挖；仰拱初期支护；仰拱超前浇筑；全断面二次衬砌【双侧壁导坑法】1.3 综合施工技术在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道的一侧，并施作中隔壁墙，然后再开挖隧道的另一侧。由于地层软弱，断面较小，只能采取小型机械或人工作业，且分块太多，工序繁多、复杂，进度较慢。临时支撑的施作和拆除困难、成本较高。有必要采用爆破时，必须控制药量。缺点各部封闭成环时间短，结构受力均匀，形变小，支护刚度大，地层沉降量不大，易控制。施工时化大跨为小跨，步步封闭，每步开挖扰动土层的范围相对小得多，封闭时间短，结构很快就处于整体较好的受力状态。临时仰拱和中隔墙起到了增大结构刚度的作用，抑制了结构变形。优点【中隔壁法（CD法）】先行导坑上部开挖；先行导坑上部初期支护；先行导坑中部开挖；先行导坑中部初期支护；先行导坑下部开挖；先行导坑下部初期支护；后行导坑上部开挖；后行导坑上部初期支护；后行导坑中部开挖；后行导坑中部初期支护；后行导坑下部开挖；后行导坑下部初期支护；仰拱初期支护；仰拱二次衬砌；拱墙二次衬砌。1.3 综合施工技术在中隔壁法的基础上增加的临时仰拱，更快封闭初支。（1）由于地层软弱，断面较小，只能采取小型机械或人工开挖及运输作业，且分块太多，工序繁多、复杂，进度较慢。（2）临时支撑的施作和拆除困难、成本较高。（3）有必要采用爆破时，必须控制药量，避免损坏中隔墙。缺点各部封闭成环时间短，结构受力均匀，形变小，支护刚度大，地层沉降量不大，易控制。施工时化大跨为小跨，步步封闭，每步开挖扰动土层的范围相对小得多，封闭时间短，结构很快就处于整体较好的受力状态。临时仰拱和中隔墙起到了增大结构刚度的作用，抑制了结构变形优点【交叉中隔壁法（CRD法）】1.3 综合施工技术左侧上部开挖；左侧上部初期支护；左侧中部开挖；左侧中部初期支护；右侧上部开挖；右侧上部初期支护；右侧中部开挖；右侧中部初期支护；【交叉中隔壁法（CRD法）】左侧下部开挖；左侧下部初期支护；右侧下部开挖；右侧下部初期支护；仰拱超前浇筑；全断面二次衬砌。1.3 综合施工技术在连拱隧道或单线隧道的喇叭口段，先开挖两洞之间的立柱（或中墙）部分，并先完成立柱（或中墙）混凝土浇筑后，再进行左右两洞开挖。施工工序复杂，耗时长缺点1、地面沉降较易控制，安全性高2、灵活性好，可选择断面形状和尺寸3、可操作性强、机械化程度低4、工序间干扰较少，完成中洞后，可左右侧同时施工5、造价低、经济性强。适用于土类软岩类地质条件较好且施工受地下水影响较少优点【中洞法】1.3 综合施工技术先挖洞，在洞内制作挖孔桩，梁柱完成后，再施作顶部结构，然后在其保护下施工。1、多跨结构废弃工程量较多，受力转换次数稍多2、洞内钢支撑施工最多缺点1、导洞较少，对地层扰动次数少2、围护结构可调动深部地层，受理最稳定，对限制周边大部分地层变形最有利3、单跨结构废弃工程量较少，受力转换明确，且次数较少4、对降水要求不是特别严格优点【洞桩法（PBA法）】顶管施工技术022.1施工原理顶管施工是从地面开挖两个基坑井，然后管节从工作井安放，通过主顶千斤顶和中继间的顶推机械的顶进，推动管节从工作井预留口穿出，穿越土层到达接收井的预留口边，然后通过接收井的预留口穿出，形成管道的施工。2.2适用条件及应用范围应用范围顶管施工技术被广泛应用于穿越公路、铁路、河流、闹市区等不允许或不能开挖条件下进行各种管道的铺设、更换和修复，由于顶管施工技术具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通、施工安全性好等优点，在市政给排水、通信电缆、燃气管道、电力电缆等地下管线中广泛的应用。适用条件顶管可在淤泥质黏土、黏土、粉土、砂土、碎石土及岩石中顶进。下列符合一个情况时，不宜采用顶管施工:土体地基承载力特征值fd10-2cm/s;漂石或块石;坚硬岩。顶管不宜在土层软硬明显的界面上长距离顶进。2.3与盾构主要异同点相同点 1、二者都属于暗挖法施工大口径（900）地下工程的主要施工方法。2、二者都要开挖工作基坑（工作井和接收井）。3、二者工作面的开挖方法，出、进洞施工技术基本相似。4、二者都要注意接缝防水处理、地表沉降控制、周边环境保护等问题，都要进行注压浆。不同点 1、盾构法的衬砌为管片，且每环管片要在盾构机的盾尾进行拼装，拼装好后一般不会再移动；顶管法的衬砌为管节，且每环管节是一次预制成功的，由顶进装置依次顶进，直至第一节管节到达接收井位置。2、盾构千斤顶布置在盾构机支撑环外沿，而顶管法施工的主顶进装置布置在工作井内，如果顶力不足要加设中继间。3、盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头，在顶块与管片的接触面上安装橡胶或柔性材料的垫板。顶管法的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到位时，必须在千斤顶缩回后在中间加垫块或几块顶铁。4、盾构机内有拼装管片的拼装机，而顶管机内没有。5、盾构法主要用于大断面城市地下隧道、水工隧道、公路隧道的施工；顶管法主要适用于断面稍小一些的城市地下管线的铺设。2.4顶管施工分类人工手掘式顶管施工常用的施工方法敞开式、半敞开式、格栅式、挤压式、气压式。机械式顶管施工常用的施工方法：泥水平衡式和土压平衡式。其他顶管施工方法：水冲枪式。顶管施工常用管材：钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢夹砂管、陶瓷管、聚合物砼管、铸铁管。管材外型：圆型、矩型、多边型。2.5施工工艺检查井施工圈梁施工井内土方开挖井壁钢筋绑扎井壁砼浇筑下一循环作业至井底部封底、靠背顶管顶进管节及时顶进循环至贯通2.5施工工艺水钻开孔风镐凿除2.5施工工艺顶进施工2.6手掘式顶管机手掘式顶管机 手掘式顶管施工是最早发展起来的一种顶管施工的方式。由于它在特定的土质条件下和采用一定的辅助施工措施后便具有施工操作简便、设备少、施工成本低、施工进度快等优点，所以仍被许多施工单位采用。在顶管的前端装有工具管，施工时，采用手工的方法来破碎工作面的土层，破碎辅助工具主要有镐、锹以及冲击锤等。如果在含水量较大的砂土中，需采用降水等辅助措施。手掘式顶管机主要由切土刃角、纠偏装置、承插口等组成。所用的工具管有一段式和两段式。2.7泥水平衡式顶管机泥水平衡式顶管机 泥水平衡顶管机是指采用机械切削泥土、利用压力来平衡地下水压力土压力、采用水力输送弃土的泥水式顶管机。构造：泥水平衡工具管正面设刀盘，并在其后设密封舱，在密封舱内注入稳定正面土体的泥浆，刀盘切下的泥土，沉在密封舱下部的泥水中而被水力运输管道运至地面泥水处理装置。泥水平衡式工具管主要由大刀盘装置、纠偏装置、泥水装置、进排泥装置等组成。在前、后壳体之间有纠偏千斤顶，在掘进机上下部安装进、排泥管。泥水平衡式顶管机的结构形式有多种，如刀盘可伸缩的顶管机、具有破碎功能的顶管机、气压式顶管机等。泥水平衡顶管施工的完整系统由顶管机、进排泥系统、泥水处理系统、主顶系统、测量系统、起吊系统、供电系统等组成。泥水平衡顶管施工与其它形式的顶管相比，增加了进排泥和泥水处理系统。2.7泥水平衡式顶管机泥水平衡式顶管机适用的土质范围较广，尤其适用于施工难度极大的粉砂质土层中，不适用透水系数大的砂卵石可保持挖掘面的稳定，对周围土层的影响小，地面变形小较适宜于长距离顶管施工工作井内作业环境好且安全可连续出土，施工进度快施工场地大，设备费用高，需在地面设置泥水处理、输送装置机械设备复杂，且各系统间相互连锁，一旦某一系统故障，必须全面停止施工大直径泥水平衡式顶管，因泥水量大，作业场地大，不宜在人口密集、道路狭小的市区采用大部分渗透系数大的土质要加黏土、膨润土和CMC等稳定剂，稍有不慎，容易塌方不适用于有较大石块或障碍物的土层2.8土压平衡式顶管机土压平衡式顶管机 土压平衡顶管机由土压平衡盾构机移植而来，其平衡原理与盾构相同。与泥水顶管施工相比，最大的特点是排出的土或泥浆一般不需再进行二次处理，具有刀盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面和建筑的沉降较小等特点。它与手掘式及其他形式的顶管施工相比较，又具有适应土质范围广和不需要采用任何其他辅助施工手段的优点。土压平衡顶管机按泥土仓中所充的