地下工程施工方法
• 根据隧道穿越地层的不同情况 • 传统矿山法 • 矿山法（钻爆发） • 山岭隧道施工方法 新奥法 掘进机法 明挖法 地下连续墙法 浅埋及软土隧道施工法 盖挖法 浅埋暗挖法 盾构法 沉管法 水底隧道施工方法 盾构法
• 一.山岭隧道施工方法 • 1.矿山法是一种传统的施工方法。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，形成岩土坍落， 又称钻爆法，可分为传统矿山法和新奥法。
• （8）地铁中浅埋暗挖法，明（盖）挖法及 盾构法的关系 • 浅埋暗挖法既可作为独立的施工方法， 也可以与其他施工方法结合使用，车站经 常使用浅埋暗挖法与盖挖法相结合，区间 隧道用盾构法与浅埋暗挖法结合施工。浅 埋暗挖法与其他施工方法有很强的兼容性。 三者应用情况如下表：
工法 地质条件 地面拆迁 地下管线 断面尺寸 施工现场 进度
• 逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连 接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为 整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖， 以保安全。
• (1)优点 • 采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾 构法施工具有较多优点。 • ①容易保证隧道施工质量。因管段为预 制，混凝土施工质量高，易于做好防水措 施；管段较长,接缝很少,漏水机会大为减少， 而且采用水力压接法可以实现接缝不漏水。 • ②工程造价较低。因水下挖土单价比河
• （2）优点
•
①施工全盘机械化，速度快、精度高， 并且振动小、噪声小，适用于城市密集建 筑群及夜间施工。 • ②具有多功能用途，如防渗、截水、 承重、挡土、防爆等，由于采用钢筋混凝 土或素混凝土，强度可靠，承压力大。
•
③对开挖的地层适应性强，在我国除熔岩 地质外，可适用于各种地质条件，无论是 软弱地层或在重要建筑物附近的工程中， 都能安全地施工 。
④可以在各种复杂的条件下施工，如美 国110层世界贸易中心的地基，过去曾为河 岸，地下埋有码头等构筑物，用地下连续 墙则易处理；广州白天鹅宾馆基础施工，
•
• 地下连续墙呈腰鼓状，两头狭中间宽，形 状虽复杂也能施工。
• ⑤开挖基坑无需放坡，土方量小，浇混 凝土无需支模和养护，并可在低温下施工， 降低成本，缩短施工时间。 • ⑥用触变泥浆保护孔壁和止水，施工安全 可靠，不会引起水位降低而造成周围地基 沉降，保证施工质量。
• ⑦可将地下连续墙与“逆做法”施工结合起来， 地下连续墙为基础墙，地下室梁板作支撑， 地下部分施工可自上而下与上部建筑同时 施工，将地下连续墙筑成挡土、防水和承 重的墙，形成一种深基础多层地下室施工 的有效方法。
• （3）缺点 • ①每段连续墙之间的接头质量较难控 制，往往容易形成结构的薄弱点。 • ②墙面虽可保证垂直度，但比较粗糙， 尚须加工处理或做衬壁。 • ③施工技术要求高，无论是造槽机械 选择、槽体施工、泥浆下浇筑混凝土、接 头、 •
• ③盖挖法每次分部开挖及浇筑衬砌的深度， 应综合考虑基坑稳定，环境保护，永久结 构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。
• 4.浅埋暗挖法 • 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方法。技术 核心是依据新奥法的基本原理，施工中采 用多种辅助措施加固围岩，充分调动围岩 的自承能力，开挖后及时支护、封闭成环， 使其与围岩共同作用形成联合支护体系， 是一种抑制围岩过大变形的综合配套施工 技术。
• 底下挖土低；管段的整体制作,浮运费用比 制造、运送大量的管片低得多;又因接缝少 而使隧道每米单价降低；再因隧道顶部覆 盖层厚度可以很小，隧道长度可缩短很多， 工程总价大为降低。
• ③在隧道现场的施工期短。因预制管段 （包括修筑临时干坞）等大量工作均不在 现场进行。
• ④操作条件好、施工安全。因除极少量水 下作业外，基本上无地下作业，更不用气 压作业。 • ⑤适用水深范围较大。因大多作业在水上 操作，水下作业极少，故几乎不受水深限 制，如以潜水作业实用深度范围，则可达 70米。 • ⑥断面形状、大小可自由选择，断面空
• （1）施工原则是“管超前，严注浆，短开 挖，强支护，早封闭，勤量测”。 • （2）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。
• （3）适用于不宜明挖施工的含水量较小的 各种地层，尤其对城市城区地面建筑物密 集、交通运输繁忙、地下管线密布，且对 地沉陷要求严格的情况下修建埋置较浅的 地下结构工程更为适用。对于含水较大的 松软地层，采取堵水或降水等措施后该法 仍能适用。
•
⑤工期较长，做业空间较小，和基坑 开挖，支挡开挖相比较贵。 • （2）优点 • ①围护结构变形小，能够有效控制周 围土体的变形和地表沉降，有利于保护临 近建筑物和构筑物。 • ②基坑底部土体稳定，隆起小，施工 安全。
•
• • • •
③盖挖逆作法施工一般不设内布支撑 或锚固，可增大施工空间和降低工程造价。 ④盖挖逆作法施工基坑暴露时间短， 用于城市街区施工时，可尽快恢复路面。 （3）缺点 ①盖挖法施工时，混凝土内衬的水平 施工缝的处理较困难. ②盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度 大，费用高。
• （1）明挖法适用条件 • 山岭隧道中的明洞、城市中的地下铁道 隧道和市政隧道、穿越有明显枯水期河流的水 底隧道或它的河岸段、引道段及其他浅埋的地 下建筑工程等，只要地形、地质条件适宜和地 面建筑物条件许可，均可采用明挖法施工。 • 一般来说，在开挖深度小于7米，施工场 地比较开阔的情况下，优先采用明挖法施工。
• (1).传统矿山法 • 采用圆木，型钢，钢轨等形成支架。传统 矿山法的依据是“松弛理论”，认为围岩可 能由于扰动产生坍塌，支护需要支承围岩在 一定范围内由于松弛可能坍塌的岩体重量。
• (2).新奥法 • 奥地利学者米勒发明，基本原则是尽量 利用地下工程周围围岩的自承载能力。具 体做法是先用柔性支护（通常为整体模筑 钢筋混凝土衬砌）。 • 光面爆破，喷锚支护和现场测量是新奥 法施工的三大支护。
• 也可以逆作。在城市繁忙地带修建地铁车 站时，往往占用道路，影响交通当地铁车 站设在主干道上，而交通不能中断，且需 要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖 法。
• （1）适用范围 • ①在城市中，不能长期中断交通的道 路下修建地下建筑；先修路面，恢复交通， 在顶板的保护下修地下建筑； • ②埋置较浅＜3.0m; • ③适用于软土地区，复杂形状，大平 面，大深度的地下工程； • ④不能使用大型机械，周边状况苛刻， 对环境要求高；
• （4）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。
• （6）优点 • 结构形式灵活多变；对地面建筑，道 路和地下管线影响不大；拆迁占地少，扰 民少，污染城市环境少等。 • （7）缺点 • 施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳 动强度大，机械化程度不高，以及高水位 地层结构防水比较困难等。
• ①新奥法适用范围： • 具有较长自稳时间的中等岩体; 弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩； 强风化的岩石； 刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩; 坚硬粘土，也有带坚硬夹层的粘土； 微裂隙的，但很少粘土的岩体； 在很高的初应力场条件下，坚硬的和可变坚 硬的岩石；
• 在下列条件下应用新奥法必须与一些辅助 方法相配合 • 有强烈地压显现的岩体； • 膨胀性岩体（要与仰拱与底部锚杆相配 合）； • 在一些松散岩体中，要与钢背板与之配合；
• ④自动化和机械化程度高（节省劳动力， 经济）
• • • • • • • •
⑤围岩扰动小 ⑥对环境影响小 (4)缺点 ①能耗大 ②断面单一 ③对岩层变化的适应性差 ④一次性购买TBM投资高 ⑤主机重量大，运输不方便，安装工作量大
• ⑥短隧道不能发挥其优越性（不经济）
• 二.浅埋及软土隧道施工法 • 1.明挖法 • 明挖法是软土地下工程施工中最基本，最 常用的方法。明挖法施工是先将地表土层 挖开一定深度，然后在基坑内浇筑结构， 结构施工完成后进行土方回填，最终完成 地下工程的施工。
• 间可充分利用。大型的矩形断面的管段可 容纳4～8车道，而盾构法施工的圆形断面 利用率不高，且只能设双车道。 • (2)适用条件 • 适合于沉管法施工的主要条件是：水道 河床稳定和水流并不过急。前者不仅便于 顺利开挖沟槽，并能减少土方量；后者便 于管段浮运、定位和沉放。
• （1）在岩石中开挖隧道的TBM • 通常适用于稳定性良好，中~厚埋深，中~ 高强度的岩层中掘进长大隧道。 • （2）在松软地层中掘进隧道的TBM
• 一般适用于在具有有限压力的地下水位以 下基本均质的软弱地层中开挖有限长度的 隧道。
• • • •
(3)优点 ①安全——人员在局部或整体的护盾下工作 ②快速——常规钻爆法掘进速度的3~10倍 ③优质——洞壁光滑美观
• （1）通常主要被用于： • ①水利水电、露天矿山和尾矿坝（池）和环 保工程的防渗墙 • ②建筑物地下室（基坑） • ③地下构筑物（如地下铁道、地下道路、地 下停车场和 地下街道、商店以及地下变电站 等）。 • ④市政管沟和涵洞 • ⑤盾构等工程的竖井
• • • •
⑥泵站、水池 ⑦码头、护案和干船坞 ⑧地下油库和仓库 ⑨各种深基础和桩基等.
浅埋暗挖法 有水需处理 小 无需拆迁 各种断面 较小 开工快，总工期偏 慢
盾构法 各种地层 小 无需拆迁 不行 一般 前期慢，总工期一 般
明（盖）挖法 各种地层 大 需拆迁 各种断面 大 总工期快
振动噪音
防水
小
有一定难度
小
有一定难度
大
较易
• 三.水底隧道施工方法 • 1.沉管法 • 沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水 底建筑隧道的一种施工方法。其施工顺序是先 在船台上或干坞中制作隧道管段（用钢板和混 凝土或钢筋混凝土），管段两端用临时封墙密 封后滑移下水(或在坞内放水)，使其浮在水中， 再拖运到隧道设计位置。定位后,向管段内加 载,使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段