1、地下暗挖、顶管及水下作业工程专项施工方案1 编制依据（1）水工建筑物地下开挖工程施工规范SL 378-2007（2）水工建筑物地下开挖工程施工技术规范DL/T 5099-2011（3）爆破安全规程（GB 67222003）（4）地下铁道工程施工及验收标准GB50299-1999 （5）水工混凝土施工规范DL/T 5144-2001（6）顶管工程设计与施工（葛春辉著2012）2 地下暗挖工程施工方案2.1 概述隧道及地下建筑工程施工时，须先开挖出相应的空间，然后在其中修筑衬砌。施工方法的选择，应以地质、地形及环境条件以及埋置深度为主要依据，其中对施工方法有决定性影响的是埋置深度。埋置较浅的工程，
2、施工时先从地面挖基坑或堑壕，修筑衬砌之后再回填，这就是明挖法。当埋深超过一定限度后，明挖法不再适用，而要改用暗挖法。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。虽然掘进方式不同，各种具体施工方法都有其优点和缺点（施工注意事项）；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宜的施工方法。2.2 施工方法2.2.1 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）全断面开挖法施工操作比较简单，主要工
3、序：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环。同时，施作初期支护，铺设防水隔离层（或不铺设），进行二次筑模衬砌。该流程突出两点：增加机械手进行复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混凝土必须提前施作，且不滞后200m。当地层较差时铺底应紧跟，这是确保施工安全和质量的重要做法。（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。2.2.2 台阶开挖法
4、台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法，而且是实现其它施工方法的重要手段。当开挖断面较高时可进行多台阶施工，每层台阶的高度常用3.54.5m，或以人站立方便操作选择台阶高度。台阶长度的选择参见图1示：图1 台阶长度长台阶（L5B）：长台阶对掌子面的稳定有利，但施工的干扰大；上台阶上设备、材料困难；上台阶向下台阶出碴困难；不能及时封闭成环，有时不得不在上台阶底板上作临时仰拱，这种方法在一般情况下不宜采用。中台阶（L=1.55B）：中台阶的特点介于上台阶和短台阶之间，由于台阶有一定长度，当拱部锚杆和初期支护壁后注浆工作量大时可减少和上台阶开挖的施工干扰。由于上台阶的距离不长，喷砼和注浆设备仍可放在下
5、台阶。短台阶（L=11.5B）:在土质隧道中上台阶不必上大型设备，而且从上台阶向下台阶运土的距离短，下半断能在11.5B内封闭成环，也能保证围岩开挖后的稳定，这种台阶长度在城市地铁的第四系地层中普遍采用。微台阶（LB）：在满足掌子面开挖稳定要求、满足开挖下台阶时喷砼的强度和方便施工的原则下进行选择，一般用34m。当使用反向挖掘机开挖装碴时，上台阶大部分可利用该机进行挖、装，可以提高施工速度。2.2.3 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坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工。（2）一般情况下，将断面分成环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。根据断面的大小，环形拱部又
6、可分成几块交替开挖。环形开挖进尺为0.51,Om不宜过长。台阶长度一般以控制在1D内（D-般指隧道跨度）为宣。（3）施工作业流程：用人工或单臂掘进机开挖环形拱部一架立钢支撑，喷混凝土。在拱部初次支护保护下，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混凝土、封底。视初次支护的变形情况或施工步序，安排施工二次衬砌作业。2.2.4 单侧壁导坑法（1）单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷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。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）
7、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。2.2.5 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四块：左、右侧壁导坑、上部核心土、下台阶。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l，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已成导坑的原则确定。（3）施工顺序：开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合。相隔适当
8、距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护。开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合。拆除导坑临空部分的初次支护。施作内层衬砌。2.2.6 中隔壁法和交叉中隔壁法（1）中隔壁法也称CD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。（2）当CD工法不能满足要求时，可在CD工法基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔壁法(CRD工法)。（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混凝
9、土封闭，消除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。2.2.7 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或双侧壁导航法进行施工。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
10、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、三角形或楔形土体，该土体直接压在中洞上，中洞施工若不够谨慎就可能发生坍塌。（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，在洞内再做底梁，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
11、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入地下进行。3 顶管工程施工方案3.1 概述顶管工程是非开挖工程中的一个子科目或者说非开挖工程施工的一种工艺。它是把管道通过辅助的设备采用不开挖面层，并且能够穿越公路、铁道、河川、地面建筑物、地下构筑物以及各种地下管线等施工的工艺。顶管工程主要借助于主顶油缸及管道间中继间等的推力，把工具管或掘进机从工作井内穿过土层一直推到接收井并同时把管道推进到作业孔洞内。3.2 顶管施工工艺流程施工准备测量高程及轴
12、线挖顶管工作坑铺顶管导轨设置顶进后背安装顶进设备及吊放管节挖土顶进测量及纠偏再次挖土（管中土）顶进测量循环作业直致完成。3.3 工作坑和接受坑的准备 工作坑是安放所有顶进设备的场所，也是顶管掘进机的始发场所。接受坑是接受掘进机的场所。因此，顶管施工前必须首先在顶管线路上按设计标高修建工作坑和接受坑。工作坑和接受坑的建筑方法有钢筋砼沉井法、WMS工井法和钢板桩井等方法。根据现场的具体情况工作坑和接受坑可修建为方型、圆形、腰鼓型等。工作坑沿顶管路线前顶方向须设置予留洞口；反向加垫后靠背，圆形井壁或钢板桩井施工的一般须在井壁和后靠背之间加设后背墙。 3.4 顶管掘进机及其顶管施工的主要配套设备的准备
13、 顶管施工的主要配套设备有主顶设备、基坑导轨、顶铁和后靠背、起重设备、注浆设备等。顶管掘进机简称顶管机，它安放在导轨上，（导轨按设计标高和坡度的要求安装在工作坑的基底上）在所顶管道的最前面，它的主要功能是取土和确保管道顶进方向的正确性，为确保顶管的顺利顶进，必须根据顶进线路上的土质情况确定顶管机的形式。 主顶设备也安装在工作坑的基底上，其前顶的方向与管道的线路方向一致。管材放置在顶管机和主顶设备之间，主顶设备依托后靠背将顶进时反作用力均匀的作用到工作坑井壁上。 顶铁是顶进作业不可却少的设备，有环型、U型顶铁之分，它放置在顶管管材和主顶设备之间，起到将顶力分散并将顶力均匀作用与管材，进而保护管材并延伸主顶设备作用力的作用。 起重设备架设在工作坑上空，为的是将顶管管材运到工作坑内。 注浆设备的采用是顶管施工的重要一环，在顶进过程通过对含有注浆孔的管道注浆使管道周壁形成环形的泥浆套，从而降低了顶进阻力，既保护了管材又使得长距离大口径顶管成为可能。 此外，输土装置、测量系统、洞内通风和照明设施也是施工中不可忽略的环节。顶管施工中的管材接缝要求自密封，钢筋混凝土管的28天抗压强度要求不低于40Mp。3.5 顶管机的选用顶管施工最突出的特点就是适应性问题。针对不同的地质情况、施工条件和设计要求，选用与之适应的顶管施工方式，如何正确地选择顶管机和配套辅助设备，对于顶管施工来说将是非常关键的 。
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