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1、地下工程施工技术绪绪 论论1.本课程的任务、特点2.地下工程施工技术概要3.学习时要注意的问题本课程的任务本课程的任务 1.掌握地下工程施工技术2.研究各类地下工程的施工方法、施工工艺、施工技术3.具有独立分析和解决地下工程施工问题的能力本课程的特点本课程的特点1.综合性的专业技术课2.与多门课程有密切联系，相互联系、影响、渗透3.地下工程位于岩土介质中，施工条件有多种因素决定4.地下工程施工应取得“安全可靠、质量保证、方便施工、技术先进、经济合理”的效果地下工程施工方法概要地下工程施工方法概要1.1 放坡开挖（大开挖）法坑内无支护、支撑结构；坑内无支护、支撑结构；方便大型挖土机械与主体结构施
2、工；方便大型挖土机械与主体结构施工；施工速度快施工速度快,成本低成本低；适用于地下水位低，场地开阔的场合。适用于地下水位低，场地开阔的场合。优点无围护、支撑结构(高渗透性地层必须设置止水结构)挖土方便，出土快捷，内部土建结构施工方便造价较低缺点出土量相对较大，无堆土场地时要回填土，会增加造价适用开挖深度不大(一般不大于10m)无止水结构时要求地下水位较低或采取降水措施要求场地开阔，周围无重要保护建筑物雨季施工或施工周期长时必须设置护坡措施，会增加造价1.2 重力式水泥土墙法(浅槽支护)无污染、无噪音、无振动，对周边环境影响小无污染、无噪音、无振动，对周边环境影响小造价低造价低坑内无支撑，方便大
3、型挖土机械与主体结构施工坑内无支撑，方便大型挖土机械与主体结构施工施工速度快施工速度快 SMW工法优点无支撑造价较低缺点水泥土搅拌桩强度较低(一般0.8MPa)水泥土搅拌桩施工时对周边环境影响较大，需要梯形搭接施工水泥土搅拌桩水泥用量较大(1315%)需要较大的施工场地基坑变形较大施工技术视频1水泥土搅拌桩施工.mp41.3 高压旋喷桩法可形成各种直径的桩体（单重管、双重管、三重管）可形成各种直径的桩体（单重管、双重管、三重管）可方便、灵活地避让地下管线和障碍物；可方便、灵活地避让地下管线和障碍物；可作为基坑的止水帷幕可作为基坑的止水帷幕 桩体可形成自立式坝体，坑内无支撑，方便大型挖土机械与主
4、体结构施工桩体可形成自立式坝体，坑内无支撑，方便大型挖土机械与主体结构施工 无污染、无噪音、无振动，对周边环境影响小无污染、无噪音、无振动，对周边环境影响小 (1)高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。(2)当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷射注浆试验确定其适用性和技术参数。(3)高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有侵
5、蚀性，应慎重使用。(4)高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等工程。优点可以作为重力式挡土墙、止水结构，也插型钢作围护结构强度较水泥土搅拌桩高(一般1.22.0MPa)施工时对周边环境影响较水泥土搅拌桩小遇障碍物处理方便灵活直径较大(单重管0.60.8m，二重管0.81.2，三重管1.21.5m，特殊条件下可达2.5m)缺点造价较水泥土搅拌桩高水泥土搅拌桩水泥用量较大(20%)施工技术视频2旋喷桩.mp
6、41.4 土钉墙法适用于地下水位低的粘性土层。适用于地下水位低的粘性土层。基坑壁与土体共同作用，主动承载，变形小基坑壁与土体共同作用，主动承载，变形小施工速度快，不影响工期施工速度快，不影响工期坑内无支撑，方便大型挖土机械与主体结构施工坑内无支撑，方便大型挖土机械与主体结构施工无污染无污染 ，对周边环境影响较小，对周边环境影响较小 造价低造价低 土钉墙不仅应用于临时支护结构，而且也应用于永久性构筑物，当应用于永久性构筑物时，宜增加喷射砼面层的厚度并适当考虑其美观，土钉墙的应用领域主要有：1.托换基础;2.基坑支挡或竖井3.斜坡面的挡土墙;4.斜坡面的稳定;5.与锚杆挡墙结合作斜面的防护钻孔注浆
7、型土钉墙系逐层向下开挖方式，每一台阶高度为12米，在施工土钉杆、面层喷射砼期间，坡段处无支撑状态下需能保持自立稳定，因此主要适用于：1.有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土、黄土与弱胶结的砂土边坡。2.适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情况。3.对于标准贯入击数（N）低于10击的砂土边坡采用土钉法一般不经济。4.对于朔性指数Ip20的土，必须注意仔细评价其蠕变特性后方可采用。5.对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层土钉法是不行的。6.不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，因此也不宜采用。7.土钉
8、不适宜在腐蚀性土如煤渣、煤灰、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构。优点无支撑施工速度快挖土方便，内部土建结构施工方便相对重力式挡土墙变形较小造价低缺点挖土必须分层软土地区高地下水位时必须设置止水帷幕，会增加造价锚体质量控制较困难，土钉承载力较小施工技术视频3土钉墙施工.mp41.5 沉井法施工占地面积小施工占地面积小不需要另外筑围护结构不需要另外筑围护结构对周围建、构筑物的影响较小对周围建、构筑物的影响较小操作方便，无需特殊的专业设备操作方便，无需特殊的专业设备 按井内淹水与否分为不淹水沉井和淹水沉井两种。淹水沉井又分壁后泥浆淹水沉井和壁后施放压气淹水沉井。按井壁下沉动力可分为自重沉井和
9、加载沉井。后者又分为震动沉井和压水沉井。不淹水沉井在沉井内排水，工人在井底工作面掘进。除井壁在地面浇筑、随掘进随下沉外，其他工序和普通凿井法相同。由于排水造成井内外压力不平衡，下沉深度受到限制，本法不宜在涌水大、流砂层厚的表土层采用。优点造价较低结构整体性好，质量易保证缺点大沉井纠偏困难不排水下沉时，出土困难开挖对周围环境影响大，会形成漏斗形地面采用沉箱施工时，可能引起气压病等施工技术视频4沉井基础施工技术计算机模拟演示.f4v1.6 深基坑施工法1 1.6.1.6.1 地下连续墙施工法地下连续墙施工法1 1.6.2.6.2 板桩围护结构施工法板桩围护结构施工法1 1.6.3.6.3 柱列式排
10、桩围护结构施工法柱列式排桩围护结构施工法1 1.6.4.6.4外拉锚（土层锚杆）法外拉锚（土层锚杆）法地下连续墙（1）按成墙方式成墙方式可分为：1.桩排式2.槽板式3.组合式（2）按墙的用途墙的用途可分为：1.防渗墙2.临时挡土墙3.永久挡土(承重)4.作为基础（3）按墙体材料墙体材料可分为：1.钢筋混凝土墙2.塑性混凝土墙3.固化灰浆墙4.自硬泥浆墙5.预制墙6.泥浆槽墙7.后张预应力墙8.钢制墙。（4）按开挖情况开挖情况可分为：1.地下挡土墙(开挖)地下防渗墙(不开挖)。由于受到施工机械的限制，地下连续墙的厚度具有固定的模数，不能像灌注桩一样根据桩径和刚度灵活调整。因此，地下连续墙只有在一
11、定深度的基坑工程或其它特殊条件下才能显示出经济性和特有优势。一般适用于如下条件：1.开挖深度超过10米的深基坑工程。2.围护结构亦作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求的工程。3.采用逆作法施工，地上和地下同步施工时，一般采用地下连续墙作为围护墙。4.邻近存在保护要求较高的建（构）筑物，对基坑本身的变形和防水要求较高的工程。5.基坑内空间有限，地下室外墙与红线距离极近，采用其他围护形式无法满足留设施工操作要求的工程。6.在超深基坑中，例如30m-50m的深基坑工程，采用其他围护体无法满足要求时，常采用地下连续墙作为围护结构。施工技术视频5地下连续墙TRD工法.mp4板桩板桩，防护桩的
12、一种，其形状长而扁，可用于低边坡、基坑等的防护。一般采用强夯的办法打入。钢筋混凝土板桩作为排桩墙支护结构常用的一种类型桩，具有施工简单、现场作业周期短等特点,曾在基坑中广泛应用,但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大,同时沉桩过程中挤土也较为严重,在城市工程中受到一定限制。其制作一般在工厂预制,再运至工地,成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计,目前已可制作厚度较大(如厚度达500mm以上)的板桩,并有液压静力沉桩设备,故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。板桩能够延长渗径，减少渗透坡降，在水利水电施工中，板桩一般设在需防渗建筑物上
13、游侧，一般设在沙性土中。排桩排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。最常用的桩型是钢筋混凝土钻孔灌注桩和挖孔桩，此外还有工字钢桩或H型钢桩。适用条件适用条件:1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级;2.悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m;3.当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙技术要求技术要求:1.悬臂式排桩结构桩径不宜小于600毫米，桩间距应根据排桩受力及桩间土稳定条件确定;2.排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度水平方向不宜小于桩径，冠梁高度竖直方向不宜小于400毫米。排桩与桩顶冠梁的混凝土强度等级宜大于C20，当冠梁作为连系梁时可按构造配筋围护结构刚
14、度大，可控制基坑周边围护变形，围护结构安全围护结构刚度大，可控制基坑周边围护变形，围护结构安全适用于地下水位高、开挖深度一般大于适用于地下水位高、开挖深度一般大于10m10m的深基坑的深基坑基坑内需设多道支撑，坑内不便于机械挖土与主体结构的施工基坑内需设多道支撑，坑内不便于机械挖土与主体结构的施工造价较高造价较高其中、：其中、：适用于锚杆的锚固效应好，施工范围内无障碍物、周围环境允许打设锚适用于锚杆的锚固效应好，施工范围内无障碍物、周围环境允许打设锚杆的地层；杆的地层；坑内无支撑，方便挖土与主体结构施工；坑内无支撑，方便挖土与主体结构施工；施工工期较前施工工期较前3 3种方法短种方法短；施工费
15、用较前施工费用较前3 3种方法低种方法低：优点适用开挖深度大(一般大于10m)适用于城市内施工采用外拉锚时，基坑内无支撑，方便挖土和内部土建结构施工缺点必须设置一至多道支撑挖土困难、内部结构施工困难造价高施工要求高施工技术视频6基坑支护操作.flv2.1 盾构法适用于软弱、深埋地层适用于软弱、深埋地层 盾构既能支承地层压力，又能在地层中推进盾构既能支承地层压力，又能在地层中推进采用预制管片衬砌采用预制管片衬砌地面作业少，隐藏性好，噪音小，地面作业少，隐藏性好，噪音小，施工时不影响通航、地面通行、地面建筑物、市政管线施工时不影响通航、地面通行、地面建筑物、市政管线不受气候变化的影响不受气候变化的
16、影响自动化程度高，工人劳动强度低，施工速度快自动化程度高，工人劳动强度低，施工速度快 采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（室）和拆卸井（室），特别长的隧道，还应设置中间检修工作井（室）。拼装和拆卸用的工作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.62.0米，以满足铆、焊等操作的要求。当采用整体吊装的小盾构时，则井宽可酌量减小。井的长度，除了满足盾构内安装设备的要求外，还要考虑盾构推进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，以及垂直运输所需的空间
17、。中、小型盾构的拼装井长度，还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工。盾构拆卸井设有盾构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。其他施工主要有土层开挖、盾构推进操纵与纠偏、衬砌拼装、衬砌背后压注等。这些工序均应及时而迅速地进行，决不能长时间停顿，以免增加地层的扰动和对地面、地下构筑物的影响。土层开挖在盾构开挖土层的过程中，为了安全并减少对地层的扰动，一般先将盾构前面的切口贯入土体，然后在切口内进行土层开挖，开挖方式有：1、敞开式开挖。适用于地质条件较好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层向下开挖，可按每环衬
18、砌的宽度分数次完成。2、机械切削式开挖。用装有全断面切削大刀盘的机械化盾构开挖土层。大刀盘可分为刀架间无封板的和有封板的两种，分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定的地层中，可采用泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。3、挤压式开挖。使用挤压式盾构的开挖方式，又有全挤压和局部挤压之分。前者由于掘进时不出土或部分出土，对地层有较大的扰动，使地表隆起变形，因此隧道位置应尽量避开地下管线和地面建筑物。此种盾构不适用于城市道路和街坊下的施工，仅能用于江河、湖底或郊外空旷地区。用局部挤压方式施工时，要根据地表变形情况，严格控制出土量，务使地层的扰动和地表的变形减少到最低限度。4、网格式开挖。使
19、用网格式盾构开挖时，要掌握网格的开孔面积。格子过大会丧失支撑作用，过小会产生对地层的挤压扰动等不利影响。在饱和含水的软塑土层中，这种掘进方式具有出土效率高、劳动强度低、安全性好等优点。推进操纵与纠偏。推进纠偏推进过程中，主要采取编组调整千斤顶的推力、调整开挖面压力以及控制盾构推进的纵坡等方法，来操纵盾构位置和顶进方向。一般按照测量结果提供的偏离设计轴线的高程和平面位置值，确定下一次推进时须有若干千斤顶开动及推力的大小，用以纠正方向。此外，调整的方法也随盾构开挖方式有所不同：如敞开式盾构，可用超挖或欠挖来调整；机械切削开挖，可用超挖刀进行局部超挖来纠正；挤压式开挖，可用改变进土孔位置和开孔率来调
20、整。衬砌拼装常用液压传动的拼装机进行衬砌（管片或砌块）拼装。拼装方法根据结构受力要求，可分为通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装是使管片的纵缝环环对齐，拼装较为方便，容易定位，衬砌圆环的施工应力较小，但其缺点是环面不平整的误差容易积累。错缝拼装是使相邻衬砌圆环的纵缝错开管片长度的1/21/3。错缝拼装的衬砌整体性好，但当环面不平整时，容易引起较大的施工应力。衬砌拼装方法按拼装顺序，又可分为先环后纵和先纵后环两种。先环后纵法是先将管片（或砌块）拼成圆环，然后用盾构千斤顶将衬砌圆环纵向顶紧。先纵后环法是将管片逐块先与上一环管片拼接好，最后封顶成环。这种拼装顺序，可轮流缩回和伸出千斤顶活塞杆以防止盾构后退，
21、减少开挖面土体的走动。而先环后纵的拼装顺序，在拼装时须使千斤顶活塞杆全部缩回，极易产生盾构后退，故不宜采用。衬砌压注为了防止地表沉降，必须将盾尾和衬砌之间的空隙及时压注充填。压注后还可改善衬砌受力状态，并增进衬砌的防水效果。压注的方法有二次压注和一次压注。二次压注是在盾构推进一环后，立即用风动压注机通过衬砌上的预留孔，向衬砌背后的空隙内压入豆粒砂，以防止地层坍塌；在继续推进数环后，再用压浆泵将水泥类浆体压入砂间空隙，使之凝固。因压注豆粒砂不易密实，压浆也难充满砂间空隙，不能防止地表沉降，已趋于淘汰。一次压注是随着盾构推进，当盾尾和衬砌之间出现空隙时，立即通过预留孔压注水泥类砂浆，并保持一定的压
22、力，使之充满空隙。压浆时要对称进行，并尽量避免单点超压注浆，以减少对衬砌的不均匀施工荷载；一旦压浆出现故障，应立即暂停盾构的推进。盾构法施工时，还须配合进行垂直运输和水平运输，以及配备通风、供电、给水和排水等辅助设施，以保证工程质量和施工进度，同时还须准备安全设施与相应的设备。优点地面作业少，隐蔽性好，噪音低、震动小自动化程度高，劳动强度低，施工速度快受地面建筑和构筑物影响小不受气候影响造价与埋深无关缺点造价高有一定的地面变形覆土浅时开挖面土体稳定较困难气压盾构易引发气压病小曲线半径会引起转向困难施工技术视频7盾构.wmv2.2 顶管法适用于直径小于适用于直径小于4m 4m 的管道（隧道）的管
23、道（隧道）其它同盾构法其它同盾构法 顶管法是指，隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。在施工时，通过传力顶铁和导向轨道，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入土层中，同时挖除并运走管正面的泥土。当第一节管全部顶入土层后，接着将第二节管接在后面继续顶进，这样将一节节管子顶入，作好接口，建成涵管。顶管法特别适于修建穿过已成建筑物、交通线下面的涵管或河流、湖泊。顶管按挖土方式的不同分为机械开挖顶进、挤压顶进、水力机械开挖和人工开挖顶进等。优点比盾构法造价低适用于市政工程对建筑物、地下管线和道路交通影响小缺点内部尺寸较盾构小无中继环时顶进距离较小需要工作井施
24、工技术视频8顶管施工3D演示.mp4施工技术视频9矩形顶管施工3D演示.flv2.3 矿山法适用于地质较好，地下水位低的硬土地层适用于地质较好，地下水位低的硬土地层施工时不易造成地层坍塌施工时不易造成地层坍塌地下结构的制作可滞后开挖阶段地下结构的制作可滞后开挖阶段可采用钻爆法可采用钻爆法矿山法【minetunnellingmethod】指的是用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。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，随时都有可能坍落。基于这种松弛荷载理论依据，其施工方法是按分部顺序采取分割式一块一块的开挖，并要求边挖边撑以求安全，所以
25、支撑复杂，木料耗用多。随着喷锚支护的出现，使分部数目得以减少，并进而发展成新奥法。按衬砌施工顺序，可分为先拱后墙法及先墙后拱法两大类。后者又可按分部情况细分为漏斗棚架法、台阶法、全断面法和上下导坑先墙后拱法。在松软地层中，或在大跨度洞室的情况下，又有一种特殊的先墙后拱施工法侧壁导坑先墙后拱法。此外，结合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点，还有一种居于两者之间的蘑菇形法。先拱后墙法先拱后墙法也称支承顶拱法。在稳定性较差的松软岩层中，为了施工安全，先开挖拱部断面并即砌筑顶拱，以支护顶部围岩，然后在顶拱保护下开挖下部断面和砌筑边墙。在开挖边墙部分的岩层之前，必须将顶拱支承好,故有上述别称。开挖两侧边墙部分
26、的岩层时(俗称挖马口),须左右交错分段进行，以免顶拱悬空而下沉。该法施工顺序见图1(图中阿拉伯数字为开挖顺序，罗马数字为衬砌顺序，下同)。施工时,须开挖上下两个导坑，开挖上部断面时的大量石碴，可通过上下导坑之间的一系列漏碴孔装车后从下导坑运出，既提高出碴效率，又减少施工干扰。当隧道长度较短、岩层又干燥时，可只设上导坑。在此种场合，为避免运输和施工的干扰，可先将上半断面完全修筑完毕，然后再进行下半断面的施工。本法适用于松软岩层，但其抗压强度应能承受拱座处较高的支承应力；也适用于坚硬岩层中跨度或高度较大的洞室施工，以简化修筑顶拱时的拱架和灌筑混凝土作业。该法在外文文献中也称为比国法。漏斗棚架法漏斗
27、棚架法也称下导坑先墙后拱法。适用于较坚硬稳定的岩层。施工时先开挖下导坑，在导坑上方开始由下向上作反台阶式的扩大开挖，直至拱顶；随后在两侧由上向下作正台阶式的扩大开挖，直至边墙底；全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱修筑衬砌。施工顺序见图2。此法在下导坑中设立的漏斗棚架,是用木料架设的临时结构。横梁上铺设轻便钢轨，在下导坑运输线路上方留出纵向缺口,其上铺横木,相隔一定间距,留出漏斗口供漏碴用。在向上扩大开挖时,棚架作工作平台用。图中2至5部爆出的石碴全落在棚架上，经漏斗口卸入下面的斗车运出洞外。这种装碴方式可减轻劳动强度。下导坑的宽度，一般按双线斗车运输决定。由于宽度较大，在棚架横梁下可增设中间立柱
28、作临时加固用。设立棚架区段的长度，安装碴的各扩大开挖部分的延长加上一定余量来决定。用漏斗棚架装碴优点显著，故在中国以漏斗棚架命名。此法曾广泛应用于修建铁路隧道。台阶法台阶法又有正台阶法和反台阶法之分。正台阶法系在稳定性较差的岩层中施工时，将整个坑道断面分为几层，由上向下分部进行开挖，每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶（图3a）。上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴，可以平行进行而使工效提高。全断面完全开挖后，再由边墙到顶拱筑衬砌。在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑，需要钻较多的炮眼，导坑超前距离很短，可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外,以减轻扒碴工作量,从而提高掘进速度。如坑道顶部岩层松
29、动，应即在导坑内用锚杆或钢拱架作临时支护，以防坍塌。反台阶法则用于稳定性较好的岩层中施工，也将整个坑道断面分为几层，在坑道底层先开挖宽大的下导坑，再由下向上分部扩大开挖（图3b)。进行上层的钻眼时,须设立工作平台或采用漏斗棚架，后者可供装碴之用。全断面法全断面法将整个断面一次挖出的施工方法。适用于较好岩层中的中、小型断面的隧道。此法能使用大型机械，如凿岩台车、大型装碴机、槽式列车或梭式矿车、模板台车和混凝土灌筑设备等进行综合机械化施工。新奥法的出现，扩大了全断面法和台阶法的适用范围。上下导坑先墙后拱法上下导坑先墙后拱法也称全断面分部开挖法（图4）。以前,在稳定性较差的松软岩层中，为提高衬砌的质
30、量，曾采用过此种先分部挖出全断面，再按先墙后拱顺序修筑衬砌的施工方法。采用此法开挖时，要用大量木料支撑，还需多次顶替，施工既困难又不安全，故在中国未见采用。该法在外文文献中还称之为奥国法或称老奥法。蘑菇形法蘑菇形法综合先拱后墙法和漏斗棚架法的特点而形成的一种混合方案（图5）。开挖1至4部后呈现形似蘑菇状的断面，故名。在下导坑中设立漏斗棚架，供向上扩大开挖时装碴之用，同时当拱部地质条件较差时，为使施工安全可先筑顶拱。该法具有容易改变为其他方法的优点，遇岩层差时改为单纯的先拱后墙法，岩层好时改为漏斗棚架法。在中国首先应用于岩层基本稳定的铁路隧道施工，以后又用来修筑大断面洞室，为减少设立模架作业及其
31、所需材料，并加快施工进度创造有利条件。侧壁导坑先墙后拱法侧壁导坑先墙后拱法简称侧壁导坑法，也称核心支持法。在很松软、不稳定地层中修筑大跨度隧道时，为了施工安全，先沿坑道周边分部开挖，随即逐步由边墙到顶拱修筑衬砌，以防止地层坍塌。开挖时可将临时支撑和拱架都支承于坑道中间未被开挖的大块核心地层上，在衬砌保护之下最后将此核心挖除，必要时再砌筑仰拱（图6）。侧导坑的宽度较大，除包括边墙以外，还须有通行出土斗车和工人以及砌筑边墙的工作位置，才能使导坑开挖和边墙衬砌作业同时进行。为了核心部分地层的稳定，也须保持足够的宽度,且其宽度愈大，留在最后的开挖量愈大,开挖费用就愈小。此法通常适用于围岩压力很大、地层
32、不稳定的大跨度隧道（如双线或多线铁路隧道和道路隧道、运河隧道）。在坚硬岩层中修建大跨度洞室时也常采用，利用其核心部分作为支承顶拱和边墙模板的基础；开挖时临时支撑可大为减少，甚至完全免除。该法在外文文献中至今还称德国法。此外，在大断面洞室施工时，还采用先拱后墙法与核心支持法、先拱后墙法与正台阶法等的混合方案。爆破爆破开挖开挖隧道及地下工程施工的爆破与一般石方工程的爆破要求不同。为了便于装碴和不损坏附近的临时支撑或永久性衬砌，不使岩层爆得粉碎或碎落的岩块过大，又不使爆破时的岩块抛掷很远，故一般用松动爆破。由钻眼、装药、封口、起爆、排烟、临时支护和出碴等作业，组成一个爆破循环，其中钻眼和出碴占用大部
33、分时间，应使之机械化，如采用凿岩机、装碴机、矿用牵引机车等。为了提高爆破效果，避免超挖或欠挖，并使坑道的轮廓符合设计要求，除须根据岩层情况和坑道断面大小，选择炮眼的数目、直径、深度和装药量等参数之外，炮眼布置也是重要影响因素。为了在爆破时开辟新的自由面（即临空面），不论在导坑开挖还是在全断面开挖时，通常在开挖面上布置位于中央的掏槽眼，及其周围用以扩大爆破范围的辅助眼，和控制开挖面轮廓的周边眼等三类炮眼，并按先掏槽后周边的次序先后起爆。掏槽眼的布置形式一般有直眼掏槽和斜眼掏槽。前者的炮眼轴线与开挖面垂直，可将几个掏槽眼布置成一字形、梅花形或螺旋形；斜眼的轴线则与开挖面斜交，并随地质构造的不同，布
34、置成楔形、锥形或扇形。爆破材料大多采用威力较低、价格较廉的硝铵炸药，有水时则用硝化甘油炸药。起爆时以往大多用火雷管作火花起爆；后来改用电雷管、毫秒雷管，用电起爆；近期又出现用导爆管的非电起爆。爆破开挖时，为保证开挖面轮廓准确而平整，并控制对围岩的震动，近年来，在爆破技术上发展和应用了光面爆破、预裂爆破和毫秒爆破等新技术(见爆破技术)，达到了预期的爆破效果。优点对地层要求高(地质较好、强度较高、地下水位较低)必要时需要进行加固(超前导管、锚杆等)缺点大断面施工难度大施工技术视频10新奧法隧道施工技术.flv3.1 逆作法不架设临时支撑，结构既作挡墙又作支撑不架设临时支撑，结构既作挡墙又作支撑能有
35、效控制基坑周边变形与地表沉降能有效控制基坑周边变形与地表沉降施工条件差施工条件差 1 1）全逆作法）全逆作法2 2）半逆作法）半逆作法3 3）盖挖法）盖挖法先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙或其他支护结构，同时建筑物内部的有关位置浇筑或打下中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支撑。然后施工地面一层的梁板楼面结构，作为地下连续墙刚度很大的支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构，直至底板封底。同时，由于地面一层的楼面结构已完成，为上部结构施工创造了条件，所以可以同时向上逐层进行地上结构的施工。如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。分类全逆全逆作法：
36、作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板对四周围护结构形成水平支撑。楼盖混凝土为整体浇筑，然后在其下掏土，通过楼盖中的预留孔洞向外运土并向下运入建筑材料。半逆半逆作法：作法：利用地下各层钢筋混凝土肋形楼板中先期浇筑的交叉格形肋梁，对围护结构形成框格式水平支撑，待土方开挖完成后再二次浇筑肋形楼板。部分逆部分逆作法：作法：用基坑内四周暂时保留的局部土方对四周围护结构形成水平抵挡，抵消侧向压力所产生的一部分位移。分层逆分层逆作法：作法：此方法主要是针对四周围护结构，是采用分层逆作，不是先一次整体施工完成。分层逆作四周的围护结构是采用土钉墙。工艺特点（1）可使建筑物上部结构的施工和地下基础结构施工平行立体
37、作业，在建筑规模大、上下层次多时，大约可节省工时1/3。（2）受力良好合理，围护结构变形量小，因而对邻近建筑的影响亦小。（3）施工可少受风雨影响，且土方开挖可较少或基本不占总工期。（4）最大限度利用地下空间，扩大地下室建筑面积。（5）一层结构平面可作为工作平台，不必另外架设开挖工作平台与内撑，这样大幅度削减了支撑和工作平台等大型临时设施，减少了施工费用。（6）由于开挖和施工的交错进行，逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递至地基，减少了大开挖时卸载对持力层的影响，降低了基坑内地基回弹量。（7）逆作法存在的不足，如逆作法支撑位置受地下室层高的限制，无法调整高度，如遇较大层高的地下室，有时需另设临
38、时水平支撑或加大围护墙的断面及配筋。由于挖土是在顶部封闭状态下进行，基坑中还分布有一定数量的中间支承柱和降水用井点管，尚缺乏小型、灵活、高效的小型挖土机械,使挖土的难度增大。但这些技术问题相信很快会得到解决。优点一般不设临时支撑，而采用内部土建结构作为支撑一般可采用二墙合一变形小，地面沉降小地上、地下同时施工时工期较短缺点出土较困难，内部土建结构施工要求高临时立柱施工要求高施工技术视频11逆作法.mp43.2 沉管法受特定环境条件和工程要求的影响受特定环境条件和工程要求的影响可缩短工期和节约造价可缩短工期和节约造价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
39、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。水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有较多的优点。50年代起，由于水下连接等关键性技术的突破而普遍采用，现已成为水底隧道的主要施工方法。用这种方法建成的隧道称为沉管隧道。制作方法按管段制作方式可分为船台上制作和干坞中制作两大类型：船台型管段制作。是利用船厂的船台，先预制钢壳，将其沿
40、滑道滑移下水后，在浮起的钢壳内灌筑混凝土。该类管段的横断面一般为圆形、八角形和花篮形。由于管段内轮廓为圆形，在车辆限界以外的上下方空间虽可利用为送、排风道，但车道高程相应压低，致使隧道深度增加，因此沟槽深度和隧道长度均相应增大；又因其内径受限制而只能设置双车道的路面，亦即限制了同一隧道的通行能力；同时耗钢量大，管段造价高，而且钢壳焊接质量及其防锈尚未能完善解决，因此只是早期在美国应用较多。干坞型管段制作。是在临时的干坞中制成钢筋混凝土管段，向干坞内放水后，将其浮运到隧址沉放。其断面大多为矩形，不存在圆形断面的缺点；不用钢壳，可节省大量钢材。但在制作管段时，对混凝土施工工艺须采取严格措施，以满足
41、其均质性和水密性特别高的要求，并保证必需的干舷（管段顶部浮出水面的高度）和抗浮安全系数。这类管段较船台型管段的造价经济，自50年代以来，在欧洲已成为最常用的制作方式。荷兰鹿特丹马斯河水底隧道为用干坞制作管段的最早一例。沉放浮箱吊沉法是比较新的一种管段沉放法。通常在管段上方放4只方形浮箱，用吊索直接将管段系吊，浮箱分成前后两组，每组两只浮箱用钢桁架联成整体，并用锚索将各组浮箱定位，在浮箱顶上安设起吊卷扬机和浮箱定位卷扬机。管段的定位须在其左右前后另用锚索牵拉，其定位卷扬机则设于定位塔的顶部。这一沉放法的主要特点是设备简单，适用于宽度20米以上的大、中型管段。沉管法小型管段可采用方驳杠吊法，即在管
42、段两侧分设4艘或2艘方驳船，左右两艘之间设钢梁作杠吊管段的杠棒。这一方法在沉放时较平稳，且在浮运时可以用左右的方驳夹住管段以提高稳定性。水下连接50年代以前，对钢壳制作的管段，曾采用水下灌筑混凝土的方法进行水下连接。对钢筋混凝土制作的矩形管段，现在普遍采用水力压接法。此法是在50年代末期在加拿大隧道实践中创造成功的，故也称温哥华法。它利用作用于管段后端封墙上的巨大水压力，使安装在管段前端周边上的一圈尖肋型胶垫产生压缩变形，形成一个水密性良好的止水接头。施工中在每节管段下沉着地时，结合管段的连接，进行符合精度要求的对位，然后使用预设在管段内隔墙上的2台拉合千斤顶（或利用定位卷扬机），将刚沉放的管
43、段拉向前一节管段，使胶垫的尖肋略为变形，起初步止水作用。完成拉合后，即可将前后两节管段封墙之间被胶垫封闭的水，经前节管段封墙下部的排水阀排出，同时利用封墙顶部的进气阀放入空气。排水完毕后，作用在整个胶垫上更为巨大的水压力将其再次压缩，达到完全止水。完成水力压接后，便可拆除封墙（一般用钢筋混凝土筑成），使已沉放的管段连通岸上，并可开始铺设路面等内部装修工作。基础处理处理沉放管段基础的目的是使沟槽底面平整，而不是为了提高地基的承载力。在水下开挖的沟槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放后会因地基受力不均匀而导致局部破坏，或因不均匀沉陷而开裂。为了提高沟槽底面的平整性，至今绝大多数建成的水底隧道
44、采用垫平的方法。早期大多采用一种在管段沉放之前先铺砂石作为垫层的先铺法。它是在作业船上通过卷扬机和钢索操纵特制的刮铺机或钢犁，沿着沟槽底面两侧设置的、具有规定标高和坡度的导轨，将放下的垫料往复刮平。该法缺点较多。另一种垫平的方法为后填法。即先将管段沉放在沟槽底上的临时支座上，并使管底形成一定的空间（管段底板内预设液压千斤顶，在定位时可以顶向支座，调节管段高程），随后用垫层材料充填密实。后填法中最早用的是灌砂法，仅适用于底宽不大的船台型管段。40年代初创造成功的喷砂法，适用于宽度较大的大型管段。从水面上用砂泵将砂水混合料通过伸入管段底下的喷管向管底空间喷注，使形成一厚实均匀的砂垫层，喷砂作业须设
45、专用台架和一套喷砂与回吸用的L形钢管。喷砂开始前，可利用它清除沟槽底上回淤土或塌方土。喷砂完毕，随即松开定位千斤顶，利用管段重量将砂垫层压实。这一基础处理方法在欧洲用之较多。70年代日本用沉管法建造东京港、衣浦港等水底隧道时，采用了压浆法、压混凝土法等管段基础处理的新技术。优点造价低现场施工工期较短对地质条件适应性强，适用水深范围较大施工方便、结构质量易控制断面利用率高缺点需要大面积干坞对河道有影响施工技术视频12沉管法施工.mp43.3 箱涵法适用于铁路、公路交叉口的立交地道工程适用于铁路、公路交叉口的立交地道工程施工时不影响地面交通施工时不影响地面交通施工速度较快，投资省施工速度较快，投资
46、省箱涵指的是洞身以钢筋混凝土箱形管节修建的涵洞。箱涵由一个或多个方形或矩形断面组成，一般由钢筋混凝土或圬工制成，但钢筋混凝土应用较广，当跨径小于4m时，采用箱涵，对于管涵，钢筋混凝土箱涵是一个便宜的替代品，墩台，上下板都全部一致浇筑。顶进施工技术当新建道路必须从铁路、道路路基下通过时，对原有路线采取必要的加固措施后，可采取箱涵顶进施工技术。一、箱涵顶进的基本要求箱涵顶进前应检查验收箱涵主体结构的混凝土强度、后背，应符合设计要求。应检查顶进设备并进行预顶试验。顶进作业应在地下水位降至基底以下0.51.0m后进行，并宜避开雨期施工，若在雨期施工，必须做好防洪及防雨排水工作。顶进挖运土方应在列车运行
47、间隙时间内进行。在开挖面应设专人监护。应按照侧刃脚坡度及规定的进尺由上往下开挖，侧刃脚进土应在0.1m以上。开挖面的坡度不得大于1：0.75，并严禁逆坡挖土，不得超前挖土。严禁扰动基底土壤。挖土的进尺可根据土质确定，宜为0.5m；当土质较差时，可按千斤顶的有效行程掘进，并随挖随顶防止路基塌方。二、箱涵顶进的测量与校正(一)测量工作为了准确掌握箱涵顶进的方向和高程，应在箱涵的后方设置观测站，观测箱涵顶进时的中线和水平偏差。观测站应离后背稍远，以避免后背变形而影响观测仪器的稳定。(二)顶进中调整水平与垂直误差的方法常用的校正方法有下列几种：1加大刃脚阻力，避免箱涵低头。2在刃脚处适当超挖，调整抬头
48、现象。3校正水平偏差的几种情况：必须在箱涵人土前，把正方向，以避免发生误差，箱涵顶出滑板后的方向，一般可用调整两侧顶力或增减侧刃脚阻力的办法进行校正。4预防为主，校正为辅。在顶进工作中，必须树立“预防为主、校正为辅”的思想，以便稳步前进。通常多将工作坑中的滑板留1%的仰坡，使箱涵顶出滑板时先有一个预留高度。为了防止低头，还可在箱涵前端底板下设“船头坡”。船头坡不宜太陡，一般坡长1m，坡率5%，造成一个上坡的趋向，必要时也可垫混凝土板，使箱涵强制上坡。优点造价低缺点一般顶进距离不大施工技术视频13管涵和箱涵施工.mp4学习时要注意的问题掌握各种施工方法、掌握各种施工方法、施工工艺、施工技术施工工艺、施工技术的应用场合的应用场合了解国内外地下工程了解国内外地下工程施工领域新技术与发施工领域新技术与发展动向展动向注意理论联系实际注意理论联系实际参考书目任建喜.地下工程施工技术.西安：西北工业大学出版社，2012姜玉松，方江华.地下工程施工技术.武汉：武汉理工大学出版社，2008周传波.地下建筑工程施工技术.北京：人民交通出版社，2008张庆贺.地下工程.上海：同济大学出版社，2005