浅埋暗挖法的基本原理:采用复合衬砌,初支承担全部基本荷载,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。
浅埋暗挖法施工步骤:
施工准备——超前小导管布设——注浆——土方开挖——格栅/钢拱架架立——钢筋网片、连接筋——喷射混凝土——防水施工——二次衬砌。
(见下图)
浅埋暗挖施工工艺流程
1.超前小导管注浆的作用是什么?
超前小导管注浆的作用,一是改良工作面前方的地层在开挖工作面以外(尤其是顶部)形成厚度为0.5~1m的加固圈;二是超前小导管与地层形成超前支护结构,从而保证开挖工作面的稳定,防止工作面坍塌,控制地表沉降。
2.任何地质条件都必须采用小导管超前预注浆吗?
超前小导管注浆适用于隧道拱部处于无粘结,自稳能力差的砂层及砂砾(卵)石层。
对于降水后自稳能力较强的亚粘土地层可不进行小导管注浆。
3.初支格栅/钢拱架节点螺栓要能拧紧吗?拧不紧怎么办?
一般来说,在地下施工环境里格栅螺栓是不容易都拧紧的,一榀格栅若干个松动的节点会给工程留下无穷隐患。
首先初支结构会沿着节点处留下一道纵向裂缝并不断扩大,这是十分可怕的。
因此,用与格栅主筋相同的钢筋竖向按规范进行帮焊,是一项不可缺的工序。
4.工程周边管网调查清楚了吗?有何对策?
调查对象应该是管网名称、直径、材质、接口、年代、流量与结构的关系。
以便采取改移、导流、加固周边土体等措施。
5.天天都测量,你重视分析量测成果吗?及时采取对策吗?
每天必须审阅拱顶和对应的地面沉降值和洞内两侧收敛值,对照预警值分析。
注意周边结构的差异沉降分析,若超过预警值,应及时采取注浆加固,缩小步距,地面注浆,修改设计等对应措施。
6.正台阶分层开挖,台阶有坡度吗?
台阶纵向必须有坡度,以确保台阶稳定。
在亚粘土地区,通常采用1:0.3,砂层应更缓些。
接近90度直立是不允许的,台阶过陡土体滑落伤人屡见不鲜。
7.初支背后和二衬背后都注浆吗?何时注浆?注什么浆液浆?初支背后有空洞是公认的事实,因此必须梅花形布置注浆孔注浆填充,一般注普通水泥砂浆即可,也有注水泥、白灰和粉煤灰浆液的。
初支在封闭成环后,背后注浆应予跟上。
二衬背后也需注浆,因为泵送二衬混凝土,收缩后拱背是平的,与初支有缝隙,需用同等级沙浆填充使之密贴。
8.你在乎洞口和基坑周边堆土的荷载和动载影响吗?
洞口和基坑周边的堆土应以不影响其结构安全为原则,同时要有一定安全距离,每晚及时把当日弃土装运外卸。
装载机、载重汽车也要尽量远离洞口及基坑结构。
9.掌子面需要封闭吗?
封闭掌子面是为了避免超前注浆时浆液外泄,在中、粗砂,细砂,砂砾层等可注性好地层常采取封闭掌子面措施。
在有水地层,地质较坏,掌子面易坍塌时也会采取封闭掌子面措施。
10.为什么塌方、冒顶、流沙、涌水多出现在风道、出入口、人防段换乘通道地段?
出入口等均属于超浅埋地下工程,覆土薄,断面变化频繁。
陡坡、转弯、对开、平顶、直墙等复杂的结构断面都集中在这些部位。
这些大都属于地下管网密布地区,常年受管网漏水浸泡,土质松软,有的甚至成流动状,是地下工程施工的主要风险源。
如果设计或施工方案稍欠考虑,或工艺流程不过关,或队伍管理不严,
或方案未经专家论证贸然施工,都会造成不良后果。
11.浅埋暗挖法的适用条件?
一是掌子面能够自稳:
如不能自稳创造条件自稳—注浆加固、水平旋喷、冷冻
二是无水:
如有水则降(洞内轻型井点、地表深井)、堵、排
12、引起地层沉降的原因有哪些?怎么控制?
引起地层沉降的原因:
开挖引起的地层应力释放(三维)、地层失水引起的二次固结沉降
控制地层沉降的措施:
地面措施:地面注浆加固、帷幕注浆
超前预支护:大管棚、超前小导管等
稳定掌子面措施:留核心土、全断面加固(注浆、旋喷、冷冻)支护措施:开挖后尽早提供足够刚度和尽早发挥强度的初期支护,分部施工时,尽早封闭成环。
初支背后回填注浆
1、管超前。
指采用超前管棚或超前导管注浆加固地层。
掌子面未开挖前先进行超前管棚或超前导管注浆加固地层,使松散、软弱地层经注浆加固后形成一个壳体,增强其自稳能力,防止地层坍塌现象产生。
导管采用φ32~φ50mm钢管,管的尖端和管上小孔专门加工。
沿导洞拱部排管,排管呈扇状,管距约为20~30cm,仰角约为5°左右。
2、严注浆在导管超前支护后,立即进行压注水泥浆液填充砂层孔隙,浆液凝固后,土体集结成具有一定强度的“结石体”使周围地层形成一个壳体,增强其自稳能力,为施工提供一个安全环境,严注浆包含以下三个方面内容:
(1)超前导管注浆(单浆液或双浆液)
(2)拱脚及墙部开挖前按规定预埋管注浆。
(3)初期支护背后注浆(低压力0.2~0.4Mpa)
3、短开挖根据地层情况不同,采用不同的开挖长度,一般在地层不良地段每次开挖进尺采用0.5m~0.8m,甚至更短,由于开挖距离短可争取时间架立钢拱架,及时喷射混凝土,减少坍塌
现象的发生。
4、强支护。
一定按照喷射混凝土——开挖——架立钢架——挂钢筋网——喷混凝土的次序进行初期支护施工。
采用加大拱脚办法以减小地基承载应力。
5、快封闭。
初期支护从上至下及早形成环形结构,是减小地基扰动的重要措施。
采用正台阶法施工时,下半断面及时紧跟,及时封闭仰拱。
6、勤量测坚持监控量测资料进行反馈指导施工,是浅埋暗挖法施工的基点,所以地面、洞内都要埋设监控点,通过这些监控点可以随时掌握地表和洞内土体各点因开挖和外力产生的位移来指导施工。