导图社区 1K413040 喷锚暗挖(矿山)法施工
这是一篇关于1K413040 喷锚暗挖(矿山)法施工的思维导图,主要内容有一、浅埋暗挖法与掘进方式二、掘进方式与选择条件三、掘进(开挖)方式及其选择条件等。
编辑于2022-08-20 15:55:17 广东1K413040 喷锚暗挖(矿山)法施工
1K413041 喷锚暗挖法的掘进方式选择
市政公用地下工程,因地下障碍物和周围环境限制通常采用喷锚暗挖(矿山) 法中的浅埋暗挖法施工。
一、浅埋暗挖法与掘进方式
浅埋暗挖法施工因掘进方式不同,可分为众多的具体施工方法,如全断面法、正台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、侧洞法、柱洞法等。
( 一)全断面开挖法
( 1 )全断面开挖法适用于土质稳定、断面较小的隧道施工,适宜人工开挖或小型机械作业。
( 2 )全断面开挖法采取自上而下一次开挖成型,沿着轮廓开挖,按施工方案一次进尺并及时进行初期支护。
( 3 )全断面开挖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,工序简便;缺点是对地质条件要求严格,围岩必须有足够的自稳能力。
(二)台阶开挖法
( 1 )台阶开挖法适用于土质较好的隧道施工以及软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。
(2)台阶开挖法将结构断面分成两个以上部分,即分成上下两个工作面或几个工作面,分步开挖。根据地层条件和机械配套情况,台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶法等。正台阶法能较早使支护闭合,有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降。
(3)台阶开挖法优点是具有足够的作业空间和较快的施工速度,灵活多变,适用性强。
(4 )台阶开挖法注意事项:
1 )台阶法应根据地质和开挖断面跨度等确定开挖台阶长度,土质隧道台阶长度不宜超过隧道宽度的1 倍,台阶不宜多于3 级。
2) 一次循环开挖长度,稳定岩体中应根据机械开挖能力确定,一般不宜大于4m; 土层和不稳定岩体中一次循环开挖长度应符合设计文件要求。
( 三)环形开挖预留核心土法
(1)环形开挖预留核心土法适用于一般土质或易胡塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工。是城市第四纪软土地层浅埋暗挖法最常用的一种标准掘进方式。
( 2 )一般情况下,将断面分成环形拱部(见表1K413041 对应工法示意图中1 、2 、3 )、上部核心土(见表1K413041 对应工法示意图中的、下部台阶(见表1K413041 对应工法示意图中5 )等三部分。根据断面的大小,环形拱部又可分成几块交替开挖。环形开挖进尺为0.5 ~ 1. 0m ,不宜过长。台阶长度一般以控制在1D 内(D 一般指隧道跨度)为宜。
( 3 )施工作业流程:用人工或单臂掘进机开挖环形拱部→架立钢支撑→挂钢筋网→喷射混凝土。在拱部初期支护保护下,为加快进度,宜采用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶,随时接长钢支撑和喷射混凝土、封底。视初期支护的变形情况或施工步序,安排二次衬砌施工作业。
( 4 )方法的主要优点:
1 )因为开挖过程中上部留有核心土支承着开挖面,能迅速及时地建造拱部初期支护,所以开挖工作面稳定性好。
2 )和台阶法一样,核心土和下部开挖都是在拱部初期支护保护下进行的,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。与下述的单侧壁法相比, 施工机械化程度可相对提高, 施工速度可加快。
( 5 )注意事项:
1 )虽然核心土增强了开挖面的稳定,但开挖中围岩要经受多次扰动,而且断面分块多,支护结构形成全断面封闭的时间长, 这些都有可能使围岩变形增大。因此,常要结合辅助施工措施对开挖工作面及其前方岩体进行预支护或预加固。
2 )由于拱形开挖高度较小,或地层松软锚杆不易成型,所以对城市第四纪地层,施工中一般不设或少设锚杆。
(四)单侧壁导坑法
(1)单侧壁导坑法适用于断面跨度大,地表沉降难于控制的软弱松散围岩中隧道施工。
(2) 单侧壁导坑法是将断面横向分成3 块或4 块:侧壁导坑、上台阶、下台阶(分别见表1K413041 中对应工法示意图的1 、2 、3 ),侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用,并考虑机械设备和施工条件而定。
(3 ) 一般情况下侧壁导坑宽度不宜超过0.5 倍洞宽,高度以到起拱线为宜, 这样导坑可分二次开挖和支护, 不需要架设工作平台, 人工架立钢支撑也较方便。
(4 )导坑与台阶的距离没有硬性规定,但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。
(五)双侧壁导坑法
( 1 )双侧壁导坑法又称眼镜工法。当隧道跨度很大,地表沉陷要求严格,围岩条件特别差,单侧壁导坑法难以控制围岩变形时,可采用双侧壁导坑法。
( 2 )双侧壁导坑法一般是将断面分成囚块:左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶(分别见表1K413041 中对应工法示意图的2 、3 ) 。导坑尺寸拟定的原则同前,但宽度不宜超过断面最大跨度的1 / 3 。左、右侧导坑错开的距离,应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧己成导坑的原则确定。
( 3 )施工顺序:开挖一侧导坑, 并及时地将其初期支护闭合。相隔适当距离后开挖另一侧导坑, 并建造初期支护。开挖上部核心土,建造拱部初期支护,拱脚支承在两侧壁导坑的初期支护上。开挖下台阶,建造底部的初期支护,使初期支护全断面闭合。拆除导坑临空部分的初期支护。施作内层衬砌。
( 4 )优缺点:
1 )双侧壁导坑法虽然开挖断面分块多, 扰动大,初期支护全断面闭合的时间长,但每个分块都是在开挖后立即各自闭合的,所以在施工期间变形几乎不发展。
2) 双侧壁导坑法施工较为安全,但速度较慢, 成本较高。
(六)中隔壁法和交叉中隔壁法
(1)中隔壁法也称CD 工法( Center Diaphragm ) ,主要适用于地层较差、岩体不稳定且地面沉降要求严格的地下工程施工。
(2)交叉中隔壁法即CRD 工法( Cross Diaphragm )是在CD 工法基础上加设临时仰拱以满足要求。
(3) CD 工法和CRD 工法在大跨度隧道中应用普遍,在施工中应严格遵守正台阶法的施工要点, 尤其要考虑时空效应, 每一步开挖必须快速,必须及时步步成环,工作面留核心土或用喷射混凝土封闭,消除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。
(七)中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法当地层条件差、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、柱洞法及洞桩法等施工,其核心思想是变大断面为中小断面,提高施工安全度。
( 1 )中洞法施工就是先开挖中间部分(中洞) ,在中洞内施作梁、柱结构,然后再开挖两侧部分(侧洞) ,并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上。由于中洞的跨度较大,施工中一般采用CD 、CRD 或双侧壁导坑法进行施工。中洞法施工工序复杂,但两侧洞对称施工,比较容易解决侧压力从中洞初期支护转移到梁柱上时的不平衡侧压力问题,施工引起的地面沉降较易控制。中洞法的特点是初期支护自上而下,每一步封闭成环,环环相扣,二次衬砌自下而上施工,施工质量容易得到保证。
( 2 )侧洞法施工就是先开挖两侧部分(侧洞) ,在侧洞内做梁、柱结构,然后再开挖中间部分(中洞) ,并逐渐将中洞顶部荷载通过初期支护转移到梁、柱上,这种施工方法在处理中洞顶部荷载转移时,相对于中洞法要困难一些。两侧洞施工时,中洞上方土体经受多次扰动,形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形或模形土体,该土体直接压在中洞上,中洞施工若不够谨慎就可能发生明塌。
(3)柱洞法施工是先在立柱位置施做一个小导洞,当小导洞做好后,再在洞内做底梁,形成一个细而高的纵向结构,柱洞法施工的关键是如何确保两侧开挖后初期支护同步作用在顶纵梁上,而且柱子左右水平力要同时加上且保持相等。
(4 )洞桩法就是先挖洞,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,实际上就是将盖挖法施工的挖孔桩梁柱等转人地下进行。
二、掘进方式与选择条件
(1)虽然掘进方式不同,但各种具体施工方法都有其优点和缺点(施工注意事项) ,故选择前必须经过现场条件调研分析,在技术经济综合比较基础上选择较适直的施工方法。
(2 )上述不同掘进(开挖)方式与选择考虑主要条件如表lK413041 所示,以供工程实践中参考。
三、掘进( 开挖) 方式及其选择条件
【案例 1K413041 】
1.背景
某地铁区间暗挖隧道工程,长1.2km ,断面尺寸为6 .4mX 6 .3m ,覆土厚度12m 。隧道上方为现况道路,隧道拱顶与路面之间分布有雨水、污水管线,走向与隧道平行。隧道穿越砂质粉土层,元地下水。隧道开挖方式选择为正台阶法开挖,辅以小导管注浆加固。隧道设计为复合式衬砌,施工方案中确定:防水质量以保证防水层施工质量为根本,与结构自防水组成防水体系。施工过程中发生了土方明塌,造成两人重伤。事故发生后,项目经理立即组织人员清理现场并将受重伤人员送医院进行抢救。项目经理组织成立了事故调查组,经调查发现:初期支护格栅间距0.75m ,小导管长度为1 .5m ,纵向搭接0.5m ,未设置监控量测点,开挖过程中污水管线变形过大发生渗漏水,最终形成塌方事故。
2 问题
( 1 )喷锚暗挖开挖方式除了正台阶法外,还有其他什么方式?
( 2 )施工方案确定防水质量以保证防水层施工质量为根本是否正确?如不正确,应采取什么方案?
(3)分析事后调查结果发现小导管长度为1. 5m ,纵向搭接0.5m ,存在什么问题?
( 4 )说明此次事故的等级;项目经理的做法是否正确? 如不正确应该怎么做?
( 5 )本次事故的发生和没有进行施工过程监测有很大关系,请问本工程应该对哪些主要项目进行监测?
3 参考答案
( 1 )还有全断面法、环形开挖预留核心士法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法(CD 工法)、交叉中隔壁法(CRD 工法)、中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法。
( 2 )不正确。喷锚|暗挖法施工隧道的复合式衬砌,应以结构自防水为根本,辅以防水层组成防水体系, 以变形缝、施工缝、后浇带、穿墙洞、预埋件、桩头等接缝部位混凝土及防水层施工为防水控制的重点。
( 3 )小导管常用设计参数:钢管直径40~50mm ,长度应大于循环进尺的2 倍,宜为3 ~ 5m ,焊接钢管或无缝钢管;钢管安设注浆孔间距为100~150mm ,钢管沿拱的环向布置间距为300~500mm ,钢管沿拱的环向外插角为5 0~ 15 0 , 小导管是受力杆件,因此两排小导管在纵向应有一定搭接长度,钢管沿隧道纵向的搭接长度一般不小于1m 。本工程项目小导管的长度和纵向搭接长度均不满足要求。
( 4 )本次事故造成两人重伤,属于一般事故。一般事故是指造成3 人以下死亡,或10 人以下重伤,或者1000 万元以下直接经济损失的事故。项目经理的做法不正确。事故发生后,事故现场有关人员应当立即向本单位负责人报告;单位负责人接到报告后,应当于1h 内向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。情况紧急时,事故现场有关人员可以直接向事故发生地县级以上人民政府安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门报告。项目经理无权组织调查,更不能清理现场。事故发生地有关地方人民政府、安全生产监督管理部门和负有安全生产监督管理职责的有关部门接到事故报告后,其负责人应当立即赶赴事故现场, 组织事故救援。有关单位和人员应当妥善保护事故现场以及相关证据,任何单位和个人不得破坏事故现场、毁灭相关证据。
( 5 )本工程主要监测项目有: 地表沉降、拱顶下沉、洞周收敛、周边管线及建(构)筑物、初支结构内力、土压力、土体分层位移。