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2K313000城市轨道交通和隧道工程2K313010深基坑支护及盖挖法施工2K313011掌握深基坑支护结构的施工要求一、围护结构的类型基坑的围护结构主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力，并将此压力传递到支撑，是稳定基坑的一种施工临时挡墙结构。类型：板桩式、柱列式、地下连续墙、自立式水泥挡墙、组合式、沉井（箱）法。二、支撑结构类型基坑的支撑结构可分为内支撑和外拉锚两类；内支撑一般由各种型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑等构成支撑系统；外拉锚有拉锚和土锚两种型式。支撑结构传力途径：围护墙→围檩（冠梁）→支撑基坑变形现象墙体水平变形：当基坑开挖较浅，还未设支撑时，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布。随着深度增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，柔性墙若设支撑，则表现为墙顶位移不变或向基坑外移动，墙体腹部向坑内突出。墙体竖向变位：由于基坑开挖土体的自重应力释放，致使墙体有所上升。基坑底部的隆起:分正常隆起和非正常隆起。地表沉降：在地层软弱而且墙体的入土深度又不大时，墙底处显示较大的水平位移，墙体旁出现较大的地表沉降。墙体入土较深或入土部分处于刚性较大的地层内时，墙体的变位类同于梁体的变位，此时地表沉降的最大值不是在墙旁，而是位于距离墙一定距离的位置上。（四）基坑变形监测对于一级和二级基坑，基坑工程的量测监控内容有：支护结构水平位移；周围建筑物、地下管线变形；地下水位。一级基坑还要监测桩墙内力、锚杆拉力、支撑轴力、立柱变形、土体分层竖向位移。P240深基坑坑底稳定的处理方法可采用加深围护结构入土深度、坑底土体注浆加固、坑内井点降水等措施。地铁及轨道工程常见围护结构的施工特点(一)工字钢桩围护结构基坑开挖前，用冲击式打桩机沿基坑边线打入地下，桩间距一般为1.0～1.2m。随挖土随插水平背板挡土。工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于100mm的砂卵石地层。地铁及轨道工程常见围护结构的施工特点(二)钢板桩围护结构特点：钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可重复使用。(三)钻孔灌注桩围护结构钻孔灌注桩一般采用机械成孔。对正反循环钻机，由于其采用泥浆护壁成孔，故成孔时噪声低，适于城区施工。(四)深层搅拌桩挡土结构用搅拌机械将水泥、石灰等和地基土相拌合，从而达到加固地基的目的。作为挡土结构的搅拌桩一般布置成格栅形，深层搅拌桩也可连续搭接布置形成止水帷幕。地铁及轨道工程常见围护结构的施工特点(五)SMW工法特点：主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收。2K313012掌握地下连续墙的施工技术地下连续墙工法的优点：施工时振动小、噪声低，墙体刚度大，对周边地层扰动小；可适用于多种土层。分类：按成槽方式分为桩排式、壁式和组合式；按挖槽方式分为抓斗式、冲击式和回转式等类型。在深槽开挖前，沿连续墙纵轴线开挖导沟，两侧浇筑钢筋混凝土或混凝土导墙。槽段的划分应考虑因素：地质条件、后续工序的施工能力、其他因素。泥浆的功能：护壁功能、携渣作用、冷却与润滑功能。地下连续墙混凝土应采用导管法灌注。1K413013掌握盖挖法施工技术明挖顺作法是从地表向下开挖形成基坑，然后在基坑内构筑结构，完成后再填土，从而完成工程的施工方法。盖挖顺作法是自地表向下开挖一定深度后先浇筑顶板，在顶板的保护下，自上而下开挖、支撑，达到设计高程后由下而上浇筑结构。盖挖逆作法是基坑开挖一段后先浇筑顶板，在顶板的保护下，自上而下开挖、支撑和浇筑结构内衬的施工方法。盖挖法施工的优缺点优点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，盖挖逆作法一般不设内部支撑或锚锭，施工空间大；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，对道路交通影响较小。缺点1．混凝土结构的水平施工缝的处理较为困难；2．盖挖逆作法施工时，暗挖施工难度大、费用高。2K313020盾构法施工2K313021掌握盾构法施工要求盾构法是用盾构防止围岩的土砂坍塌，进行开挖、推进，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法。盾构由切口环、支撑环及盾尾三部分组成。盾构机分密闭式和敞开式。密闭式又分为土压平衡式和泥水平衡式。一、盾构法施工概述盾构法施工步骤：起点和终点修建工作井→在起始井安装盾构→将盾构向终点推出→出土（泥）安装衬砌管片→盾尾脱出后向衬砌背后的空隙注浆→循环前进→盾构到达终端工作井拆除。盾构施工时应控制开挖面变形、盾构姿态、盾尾处的变形及衬砌质量。控制开挖面变形的主要措施是出土量。盾构出现姿态偏差后，纠偏会导致地层变形。盾尾脱出后要及时注浆。衬砌质量是隧道施工质量控制的主要指标。因此，“开挖、线形、注浆、一次衬砌”构成盾构掘进控制“四要素”。二、盾构进出洞控制进出洞外侧土体要进行改良，可采用注浆、搅拌桩、旋喷桩、玻璃纤维桩、smw桩、冻结法、降水法等。三、开挖控制开挖控制的根本目的是确保开挖面稳定。土压平衡式盾构泥水平衡式盾构四、土压(泥水压)控制开挖面土压控制：地下水压(间隙水压)+土压+预备压。最理想土压→按静止土压设定控制土压；开挖面不发生坍塌的临界压力→主动土压，控制土压最小；地质条件良好、覆土深、能形成土拱的场合，可采用→松驰土压。五、塑流化改良控制1．土压式盾构掘进时，理想地层的土特性是：塑性变形好、流塑至软塑状、内摩擦小、渗透性低。流塑性改良材料有矿物系（膨润土泥浆）、界面活性剂系（泡沫）、高吸水性树脂系和水溶性高分子系四类。根据排土性状、土砂输送效率、盾构负荷掌握流塑状态。六、泥浆性能控制泥浆的重要作用：一是依靠泥浆压力在开挖面形成泥膜或渗透区域，平衡开挖面土压和水压，达到了开挖面稳定的目的；二是泥浆作为输送介质，将挖出土砂运送到井外。七、排土量控制土压平衡式盾构出土量控制分重量控制与容积控制两种。泥水平衡式盾构出土量控制分容积控制与干砂量控制两种。容积控制：Q＞Q3泥浆流失；Q＜Q3涌水干砂量控制：V＞V3泥浆流失；V＜V3超挖颜海2013二级建造师培训课件八、管片拼装控制(一)拼装方法1．拼装成环方式盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。大都采取错缝拼装。2．拼装顺序一般从下部的标准(A型)管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接(B型)管片，最后安装楔形(K型)管片。颜海2013二级建造师培训课件九、注浆控制注浆的主要目的：1．抑制隧道周边地层松弛，防止地层变形。2．使管片环安定，千斤顶推力平滑地向地层传递。3．形成有效的防水层。一次注浆分为同步注浆、即时注浆和后方注浆三种方式。一般盾构直径大或在冲积黏性土和砂质土中掘进，多采用同步注浆；而在自稳性好的软岩中，多采取后方注浆方式。二次注浆是以弥补一次注浆缺陷为目的进行的注浆。注浆控制分为注浆量和注浆压力控制。注浆压力应根据土压、水压、管片强度、盾构形式与浆液特性综合判断决定。十、盾构线形控制主要任务是控制盾构姿态，包括掘进控制测量和方向控制。2K313022了解盾构机型的选择一、盾构机的种类按开挖面是否封闭划分，可分为密闭式和敞开式两类。按平衡开挖面土压与水压的原理不同，密闭式盾构机又可分为土压式(常用泥土压式)和泥水式两种。敞开式盾构机按开挖方式划分，可分为手掘式、半机械挖掘式和机械挖掘式三种。二、盾构机的选择盾构机的选择原则主要有：(1)适用性原则(2)技术先进性原则(3)经济合理性原则2K313030喷锚暗挖法施工2K313031喷锚暗挖法的掘进方式“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测”是浅埋暗挖法施工的十八字方针。一、典型的施工方法（一）全断面法地下工程断面一次开挖成型的施工方法。优点：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：对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力。(二)台阶法将施工断面分成两个或几个部分，分步开挖。台阶法可以分为正台阶法和中隔壁台阶法等。1、台阶法开挖优点1)灵活多变，适用性强。凡是软弱围岩、第四纪沉积地层，必须采用正台阶法，这是各种不同方法中的基本方法。2)具有足够的作业空间和较快的施工速度。当地层无水、洞跨小于10m时，均可采用该方法。台阶法开挖注意事项1)台阶数不宜过多，台阶长度要适当，一般1D以内。2)对岩石地层，针对破碎地段可配合挂网喷锚支护施工，以防止落石和崩塌。（三）正台阶环形开挖法又称环形开挖留核心土法。环形开挖进尺0.5～1.0m，台阶长度一般1D以内，不宜过长。特点：开挖工作面稳定性好。施工安全性好。优点：台阶长度可适度加长。施工机械化程度相对提高，施工速度可加快。缺点：围岩经受多次扰动，断面分块多、全断面封闭的时间长，可能使围岩变形增大，因此常用预支护或预加固。这种方法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩中。(四)单侧壁导坑法（单眼镜工法）将断面分为侧壁导坑、上台阶、下台阶。适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩。(五)双侧壁导坑法（眼镜工法）将断面分为左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格、围岩条件特别差、单侧壁法难以控制变形时，应采用此法。虽然开挖断面分块多、扰动大、初次支护全断面封闭时间长，但每个分块都是在开挖后立即各自封闭的，因此变形小。施工安全，但速度较慢，成本较高。(六)中隔壁法（CD）和交叉中隔壁法（CRD）中隔壁法也称CD（CenterDiaphragm）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。施工中设中隔墙，1、2、3、4断面开挖完成后，最后拆除中隔墙。CRD法除了中隔墙外，还设横向的中隔墙。共同点是变大跨为小跨，提高稳定性，避免坍塌。(七)中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法当地层条件差、断面特大时（例如车站施工），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。中洞法先挖中间的部分，在中洞设梁柱结构，再挖两侧。由于中洞跨度较大，多采用CD、CRD或眼睛工法施工。侧洞法先挖两侧部分，在侧洞内做梁柱结构，再挖中间部分，该法处理中洞顶部荷载时，相对于中洞法要困难些。柱洞法施工时先在立柱位置施做一个小导洞，再做底梁和立柱，然后开挖剩余部分。洞桩法施工时先挖洞，然后做挖孔桩，梁柱完成后，再做顶部结构，在其保护下施工。是在地下进行的盖挖法。二、喷锚加固支护的施工要点喷锚暗挖施工必须配合开挖及时支护，保证施工安全。复合式衬砌由初期支护和二次衬砌组成。1．初期支护采用喷锚支护。喷锚支护是喷射混凝土、锚杆、钢筋网喷射混凝土、钢拱架喷射混凝土等结构组合起来的支护形式。喷射混凝土封闭开挖面时，应采用早强混凝土，喷射厚度宜为50~100mm；应分段、分片、分层，由下而上顺序进行，当岩面有较大凹洼时，应先填平。使用前应做凝结时间试验，要求初凝时间不应大于5min，终凝不应大于10min。超前锚杆是沿开挖轮廓线，以一定的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预加固。地面砂浆锚杆是一种地表预加固地层的措施。锚杆有中空注浆锚杆、树脂锚杆、自钻式锚杆、砂浆锚杆、和摩擦型锚杆。锚杆必须安装垫板，与喷射砼面密贴。钢架宜选用钢筋、型钢、钢轨等制成。钢架必须被喷射混凝土全部覆盖，保护层厚度≮40mm。冻结工法：通过制冷，将天然岩土变为冻土，达到加固地层，隔绝地下水的工程施工目的。降低地下水位法，有洞内降水和地面降水两种方法。三、衬砌及防水技术要点遵循“防、排、堵相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理”的原则。施工期间主要是排和堵。含水的松散破碎地层应采用降低地下水位的排水方案，不宜采用集中宣泄排水的方法。衬砌背后可采用注浆或喷涂防水层等方法。衬砌施工缝和沉降缝的止水带不得有割伤、破裂，固定应牢固