浅埋暗挖法特点

百科   2024-10-28 00:01   福建  

      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

      由于具有造价低、拆迁少、灵活多变、无需太多专用设备及不干扰地面交通和周围环境等特点,浅埋暗挖法在全国类似地层和各种地下工程中得到广泛应用。在北京地铁复一西区间、西单车站、原国家计委地下停车场、首钢地下运输廊道、城市地下热力、电力管道、长安街地下过街通道及地铁复一八线中推广应用;在深圳地下过街通道及广州地铁一号线等地下工程中推广应用,并已形成了一套完整的综合配套技术。

      浅埋暗挖法提出新的设计理念,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。应用浅埋暗挖法设计、施工时,同时采用多种辅助工法超前支护,改善加固围岩,调动部分围岩的自承能力;并采用不同的开挖方法,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;在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计方法,实现不塌方、少沉降、安全施工,并形成多种综合配套技术。

      与其他地下工程施工工法相比,浅埋暗挖法具有以下技术特点。

一、埋深浅

1、隧道埋深的界定

      所谓隧道深埋或浅埋,并非单纯指洞顶地层厚度,还应结合上覆地层的工程地质条件及水文地质条件综合判定,包括围岩结构构造特征,风化、破碎、断层影响的程度,结构强度,松散状况以及地下水等因素。通常情况下,深埋隧道荷载按塌落拱计算,浅埋隧道按松散荷载计算,超浅埋隧道则按全土柱加地面动、静换算荷载计算。根据工程类比,参照国内外工程实践和理论计算、现场试验、模型试验及有限元电算分析,并结合运营隧道衬砌裂缝调查及围岩测定和坍方的调查资料进行分析,提出深埋、浅埋、超浅埋隧道分界深度的界定方法及建议值。

2、埋深浅

      对于浅埋地下工程而言,其显著特点是埋深浅,在施工过程中,地层承载力差,开挖引起的地层应力波迅速传到地表,从而引起明显的地表沉降,对周边环境的影响较大,超过一定限度,会导致整体失稳,发生塌方。因此,对地层预加固、开挖方法、支护衬砌等提出了更高的要求。所以,围绕如何有效控制浅埋地下工程施工扰动诱发的地表沉降变形,成为浅埋地下工程设计、施工、研究的重点、难点和热点问题。基于控制地表变形、减少对环境的不利影响、降低施工成本,形成了各种适用于浅埋地下工程的施工方法。


二、地质条件差

      浅埋暗挖法是在软弱围岩浅埋地层中修建山岭隧道洞口段、城区地下铁道及其他适于浅埋地下工程的施工方法。它主要适用于不宜明挖施工的土质或软弱无胶结的砂、卵石等第四纪地层。对于水位较高的地层,需采取堵水或降水、排水等措施。

1、工程地质条件

      基本属于Ⅴ~级围岩,岩性软弱,大多为土质地层。开挖之前要采取超前支护措施,来改良加固地层,满足开挖的需要。超前支护的时机和强度视地层的岩体质量好坏而定,同时必须考虑其他因素的影响,如地下水情况、周边环境、地中管线等。而且,若开挖后稳定性差,需要及时设置具有足够强度的支撑体系,才能满足结构的稳定。

2、水文地质条件

      采用浅埋暗挖法修建的隧道,特别是城市地下铁道,其地下水非常丰富,地下水位也很高,隧道通常位于地下水位以下,如果对地下水不采取措施,就无法进行开挖施工,而且容易引起地下水突涌,因此而带来的塌方等重大事故。因此,开挖时必须采取降水措施,来降低地下水位。通过降水,达到以下两个目的:一是增加地层自身的稳定性;二是使隧道的施工在无水干燥条件下进行。但是,降水也会产生不利影响,如长时间降水将产生地表沉降,因此,应对降水方法进行优化


三、周边环境复杂

      浅埋地下工程,特别是城市地铁施工具有结构埋置浅,地面建筑物密集,交通运输繁忙,地下管线密布,地表沉陷要求严格,周边环境复杂,交通疏解、拆迁改移费用高等特点。与其他方法相比,浅埋暗挖法在这些方面具有显著的优点。以城市地铁为例,浅埋暗挖法与明挖法(盖挖法)相比,具有拆迁占地少、不扰民、不干扰交通、节省大量拆迁投资等优点。同时,在对周边环境变形控制方面,浅埋暗挖法也具有明显优势


四、辅助工法多样

      由于浅埋暗挖法适用于软弱地层中,预先加固改良地层是一项必不可少的技术措施。地层预加固的主要目的是为开挖支护顺利实施,即保证在一定时间段内开挖面的稳定,同时考虑减小地表沉降,降低施工对周边环境的影响。这些地层预加固方法统称为辅助工法。浅埋暗挖隧道施工时提倡使用的辅助工法,包括注浆法、降水法、超前小导管法、长管棚法、水平旋喷法、注浆—冷冻法等


五、开挖方法繁多

      采用浅埋暗挖法施工时,常见的开挖方法有全断面法、正台阶法,以及适用于特殊地层条件的其他施工方法,如单侧壁导坑超前正台阶法、双侧壁导坑正台阶法(眼镜工法)、中隔墙法等。常用开挖方法见表 4-6

      选择开挖方法时,应根据具体地下工程的各方面条件综合考虑,选择最经济、最理想的设计和施工方案,甚至是多种方案的综合应用


六、风险管理难度大

      浅埋暗挖工程通常具有工期长,规模大,技术复杂,地质条件不确定,不良地质多,施工中的意外事故和施工造成的环境影响对工程的进展产生的影响很大等特点。因此,有必要以科学的方法和手段研究风险发生和变化的规律,使之尽可能接近并反映实际的变化情况,防患于未然,把风险造成的损失降低到最低。建立合理的工程风险辨识、分析、处理、评估和监控系统,在国际上已成为惯例。风险管理包括辨识分析、风险评估和风险控制,内容分别涉及探明风险源、分析风险因素、根据事故发生的可能性和影响大小评估工程的风险等级,以及建立监测系统、采取预防措施规避或转移风险等。

      工程风险因素大致可以分为立项决策风险、投资风险、设计风险、施工风险、运营风险、环境风险、社会风险 7个大类

      施工风险的影响因素来源主要包括设计方案、地质勘察、环境调查、工期、造价、施工组织方案、施工管理等


七、施工影响小

      浅埋暗挖法与明挖法相比,具有灵活多变,对地面建筑、道路和地下管网影响不大,拆迁占地少,不扰民,不干扰交通,节省大量拆迁投资,不污染城市环境等优点;与盾构法相比,它具有简单易行,不需太多专用设备,灵活方便,适用于不同地层、不同跨度、多种断面形式,可以多使用劳动力,解决就业,是适合我国国情的好方法,尤其对区间隧道是不控制工期的,其速度完全能满足总工期要求。明(盖)挖法、盾构法、暗挖法对比情况见表4-7






参考文献:
1、《中国隧道及地下工程修建技术》王梦恕等




土木风雨
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