1、第十章盖挖法施工技术10.1 概述在隧道施工中，明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的在隧道施工中，明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点，其缺点是对周围环境的影响较大。而暗挖法工期长。因此优点，其缺点是对周围环境的影响较大。而暗挖法工期长。因此常用的方式是半明挖法。常用的方式是半明挖法。较常见的半明挖法是较常见的半明挖法是盖挖法盖挖法。盖挖法是由地面向下开挖至一。盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以工。主体结构可以顺作顺作，也可以，也可以逆逆作。作。最早运用盖挖法的工程是
2、最早运用盖挖法的工程是20世纪世纪60年代西班牙马德里的隧年代西班牙马德里的隧道，后来在很多国家隧道建设中得到应用，其在国外已经是成熟道，后来在很多国家隧道建设中得到应用，其在国外已经是成熟的技术，但我国的发展应用比较晚。的技术，但我国的发展应用比较晚。10.2 盖挖法特点及施工类型优点优点结构的水平位移小，安全系数高对地面影响小，可以最低程度影响交通，对居民生活影响小施工受外界气候影响小缺点缺点由于竖向出口少，需水平运输，后期开挖出土不方便作业空间小，施工速度较明挖法慢，工期长和基坑开挖、支挡开挖相比费用较高盖挖法的主要特点：盖挖法施工类型 盖挖法有逆作和顺作两种施工方法。 两种盖挖法的不同
3、点如下：施工顺序不同顺作法是在挡土墙施工完毕后，对挡土墙进行必要的支撑，再着手开挖到设计标高，并开始浇筑基础底板，接着依次由下而上，一边浇筑地下结构本体，一边拆除临时支撑；而逆作法是由上而下的进行施工的。所采用的支撑不同在顺作法中常见的支撑有钢管支撑、钢筋混凝土支撑、型钢支撑以及土锚杆等；而逆作法中建筑物本体的梁和板也就是逆作结构本身就可以作为支撑顺作法中的支撑10.3 盖挖顺作法盖挖顺作法是在现有的道路上，按所需的宽度，由地表面完成挡土墙结构后，以定型的预制标准覆盖结构置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和架设横撑，直至设计标高。依序由下而上建筑主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路。最
4、后依据需要挡土结构的外露部分及恢复交通。n盖挖顺作法中的挡土结构是非常重要的，要求具有较高的强度、刚度和较高的止水性。n根据现场条件、地下水位高低、开挖深度及周围建筑的临近程度，挡土墙结构可选择钢筋混凝土钻孔灌注桩或地下连续墙。刚度大、变形小、防水性好的地下连续墙是饱和软弱地层的首选。n开挖的宽度很大时，为了防止横撑失稳，控制横撑的自由长度，并承受横撑倾斜时产生的垂直分力以及行驶于覆盖结构上的车辆荷载和挂于覆盖结构下的管线重量，在建造挡土结构的同时建造中间桩柱以支承横撑。中间桩一般为临时结构，在主体结构完成时将其拆除。为了增加中间桩的的承载力或减少其入土深度，可以采用底部扩孔桩或挤扩桩。定型的
5、预制覆盖结构一般由型钢纵、横梁和钢混凝土复合路面板组成。为了便于安装拆卸，路面板上均有吊装孔。盖挖逆作法多用在深层开挖、软弱地层开挖、靠近建筑物施工盖挖逆作法多用在深层开挖、软弱地层开挖、靠近建筑物施工等情况下。该法在地下建筑结构施工时以结构本身既做挡土墙又作等情况下。该法在地下建筑结构施工时以结构本身既做挡土墙又作内支撑，不架设临时支撑。施工顺序和顺作法相反，从上往下依次内支撑，不架设临时支撑。施工顺序和顺作法相反，从上往下依次开挖和构筑结构本体开挖和构筑结构本体。10.4.1 概要概要逆作法全逆作法 半逆作法所谓全逆作法全逆作法就是从地面开始，地上和地下同时进行立体交叉施工的方法；半逆作法
6、半逆作法是将地下结构自地面往下逐层施工，地面以上结构在地下结构完成后在进行施工。n优点结构本身用来作为支撑，具有相当高的刚度，使挡墙的应力、变形减小、提高了工程的安全性，能有效控制周围土体的变形和地表的沉降，减小了对周边环境的影响。适用于任何不规则形状的平面或大平面的地下工程。可以早期展开地上结构的施工。同时进行进行地上和地下结构的施工，缩短了工程的施工总工期。不必另外架设开挖工作平台，大大削减支撑和工作平台等大型临时设施，减少费用。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给地基，减少了大开挖的时卸载对持力层的影响，减小了基坑内地基回弹量。10.4.2 逆作法的特点逆作
7、法的特点n缺点设置的中间支撑立柱和立柱桩要承受地下结构及同步施工的上部结构的全部荷载，而且土方开挖引起的土体隆起易产生立柱不均匀沉降，对结构影响不利。所设立柱内钢骨和原设计中的梁主筋、基础梁主筋冲突，致使节点构造复杂，加大施工难度。为搬运开挖出的土方和施工材料，需在顶板多处设置临时施工孔，必须对顶板加强措施。地下工程在楼板的覆盖下进行施工，闭锁的空间使大型的设备难以进场，给施工带来不便。混凝土的浇筑在各阶段都分有先浇和后浇两种，产生交接缝，不仅给施工带来不方便，而且带来结构防水的问题，对施工计划和质量管理提出高的要求。n逆作法适用于以下场合：逆作法适用于以下场合：接近开挖地点有重要结构物时。当
8、在重要结构旁施工时，要求挡土墙变形量很小，运用逆作法施工，多采用高刚度挡土墙，逆作结构作为结构本体，本身具有很大的刚度，能有效控制变形。有强大土压或其它水平力作用，挡土支撑不稳定，需要强度和刚度都很大的支撑。开挖深度大，开挖或修筑主体需要较长时间，特别是需要保证施工安全情况下。因进度上的原因，需要在地板施工前修筑顶板，以便进行上部回填和开放路面。采用逆作法，能做到地上和地下同时施工，合理、安全、有效缩短工期，提高经济效益。10.4.2 逆作法的适用场合和注意事项逆作法的适用场合和注意事项n注意事项有以下几个方面：注意事项有以下几个方面：因逆筑混凝土作为挡土支撑及主体的一部分使用，故应能充分承受
9、临时设施的自重和其他荷载，同时不能产生有害的变形，并满足主体设计上的各种条件。因施工是在顶板之下作业，作业环境差，故要充分注意施工的顺序、方法和安全。其开挖要在短期内进行、把范围限制在最小限度内，不要过度开挖。n注意事项：注意事项： 考虑主体结构以外的支撑：当层高较高或地梁较高时，必须设置结构以外的支撑。在封闭的空间里，如何架设和拆除这些支撑。引起施工事故的发生。当斜支撑中有较大轴力时，轴力的垂直分量将会影响逆作结构及其立柱，必须对此进行验算。如下图所示，为一个地下4层结构的施工为例说明逆作法的施工顺序10.4.4 逆作法的施工顺序逆作法的施工顺序1-地下连续墙；2-地下一层；3-地下二层；4
10、-地下三层；5-地下四层；6-立柱第一步：进行围护结构第二步：立柱桩的施工第三步：0.00层结构施工第四步：第一次开挖，地下一层梁板浇筑第五步：第二次开挖，地下二层钢梁架设及梁板浇筑第六步：第三次开挖和地下三层钢梁架设及梁板浇筑第七步：最终开挖，基础及地下四层梁板施工立柱桩一般采用现浇灌注桩，在选择施工方法的时候，要考虑开挖深度范围内在地下水的状态、地基的地质构成、土质及其相对密度等因素。现浇灌注桩在削孔时，保证孔壁与桩底稳定的施工方法一般有四种：设置挡墙法，即深基础工法；采用竖管，使用水泥或清水的土螺钻法和反循环法；采用套筒的贝诺托工法；仅使用泥水的法，矩形桩。10.4.5 立柱结构的施工立
11、柱结构的施工立柱的安装方式，主要取决于有无地下水。有地下水时，立柱的施工一般采用贝诺托工法、土螺钻法和反循环法。 开挖过程中，桩的制作都必须有稳定剂； 钢立柱必须插入桩混凝土中进行固定。钢立柱不作基础底板。在立柱桩的混凝土中达到足够的强度，并且能支持住钢柱自重之前，必须在地面上对钢立柱设置临时支撑。 10.4.5 立柱结构的施工立柱结构的施工根据钢立柱安装及桩混凝土施工顺序，将立柱的安装方法分为后插法和先插法两种。 先插法，一般采用有中间固定点的8-10m长的竖管。立柱较短时，安装就比较容易控制精度；立柱较长时，就必须将中间固定点向下移动，并将竖管换成套筒，以使其承担孔壁的反力等。在混凝土浇筑
12、时防止测压移动立柱，不仅牢牢固定立柱，而且必须采取使混凝土侧向流动较小的浇筑方法。 后插法的立柱平面位置在地面上定好，然后将立柱垂直吊入这个位置。后插法吊入立柱时，其位置的准确不仅取决于立柱的断面，而且取决于立柱的重心，细长立柱安装时，后插法比先插法容易控制精度。没有地下水时，一般采用深基础工法：建造完后，人进入桩孔内，进行立柱的插入和固定。钢柱的形状是带有基础底板的，根据柱脚固定方法的不同，有锚钉方式、基础外包混凝土方式以及他们的组合方式。 基础外包混凝土方式其基础底板下后浇混凝土的高度不高，并且施工时要在钢柱基础底板下将混凝土填充密实。 锚钉方式是当桩混凝土浇筑后，将桩固定在预定高度上，依
13、靠预先埋设的锚钉将带有基础板的钢立柱插入钉固定好。当精度要求在1/400-1/200时，目测、悬挂2m左右长的铅锤、倾斜计三种方式来确认精度。精度大于1/500时，采用激光电子发光测定管。n逆作法接头的位置逆作法接头的位置基本由地下层的层高来决定，且满足以下要求：现浇混凝土梁板的混凝土模板易于安装且有足够的精度；模板和支撑撤去后，易于开挖；取在结构内力小的位置；尽可能接头盒砂浆找平层位于同一标高上。10.4.6 逆作法的接头施工逆作法的接头施工n逆作法的接头处理逆作法的接头施工时逆作法施工的关键环节之一。在接头处要求先后浇筑的混凝土具有一样的受力性能以及等同物理指标。逆作法中接头采取后填法施工
14、。由于浇筑速度不足或流动性差出现浇筑死角，形成较大的裂缝从而造成防水的薄弱环节。 逆作法的三种接头施工的接头性能由好到坏： 填充法注入法直接法。10.4.6 逆作法的接头施工逆作法的接头施工充填法 在浇筑混凝土完毕后，将接缝下方5-10cm厚的混凝土浮浆层清除掉，然后注入无收缩水泥。填充法的接缝很容易清洗，充填部分的高度也很小，而且没有收缩性，如果施工好可以实现无间隙接缝。注入法 为了提混凝土的密度和析水及气泡的排放度，将先浇筑混凝土底面做成斜面。注入材料有两类。较小缝隙（0.1mm），采用树脂系材料，但成本高；较大缝隙（0.5mm），采用水泥系材料，鉴于其流动性差，多加特殊添加剂。注入通道的
15、设置可以采用钻头钻孔法；或设置接缝棒。直接法在先浇筑混凝土的下方继续浇筑，浇筑口高于施工缝，利用自重使其密实，再接缝口进行二次振捣，排除气泡，增强密实性。具体有漏斗浇筑法、再振动法、套筒浇筑法三种形式。漏斗浇筑法先浇筑混凝土的下方，将它做成两个方向或四个方向的倾角（20-30）,在后浇的模板上部设置高15-20cm的漏斗型浇筑口。柱子的浇筑口需要两个以上，浇筑口应每隔1m设一个。再振动法当混凝土浇捣之后，经过半小时，从漏斗处插入振动器进行二次振动，排除内部气泡，要做到无缝连接，还需与注入法混合使用。直接法在先浇筑混凝土的下方继续浇筑，浇筑口高于施工缝，利用自重使其密实，再接缝口进行二次振捣，排
16、除气泡，增强密实性。具体有漏斗浇筑法、再振动法、套筒浇筑法三种形式。套筒浇筑法在先浇混凝土内部，浇筑接头混凝土之前，从上层板面往下埋入直径150的套筒，后浇筑的混凝土通过套筒从上层板面向下浇筑。利用浇筑压力来实现密实性要求。但此方法需要与注入法混合应用，才能解决混凝土沉降较大的问题。降水方法n降水方法可采用：基坑明沟排水或井点降水。n (1)基坑明沟排水是在基坑内设置排水沟和集水井，用抽水设备将基坑中水从集水井排出，以达到硫干表层滞水和雨水。n(2)基坑井点降水，必须编制施工组织设计，其内容应包括：n1)工程地质和水文地质资料，以及地下连续墙的深度，必要时需作现场抽水试验确定渗透系数。n2)根
17、据基坑规模、开挖深度，各土层渗透性系数等合理选择井点类型、设备和降水方法。 n3)进行基坑井点降水设计，如需设置回灌井点时，降水系统设计应包括回灌系统。n4)作出基坑降水井点的施工方案。土方开挖n分层开挖n1第一层土方开挖n第一层土方开挖即从自然地坪开始，挖到地下一层梁板底下适当位置。一般以机械开挖为主，局部辅以人工修正。第一层土方开挖，地下连续墙处于悬臂状态，易发生位移。当层高不高，悬臂造成位移不大，能满足工程要求时，可以一次开挖到地下一层梁底适当位置。若层高较高，其悬臂引起变形不能满足工程要求时，就不能一次开挖，应采用“盆式”开挖，即地下室一层土方的中间部分一次开挖到地下一层梁底适当位置，
18、周围留足被动区三角土，待地面层楼板浇筑完成，具有90强度后再用逆作法开挖被动区三角土，完成地下一层土方开挖。2逆作土方开挖方法n(1)机械开挖，可采用小型挖掘机械直接下坑挖土。n(2)机械与人工结合。n(3)人工开挖。n(4)土方的水平运输。n除第(1)点之外，其他形式的土方开挖均存在土方开挖面向出土洞口的土方水平运输问题。用小型机械开挖，可采用二至三台挖掘机接力翻运。采用人工开挖时，常采用双轮或独轮子推车向出土洞转移。地下室开挖出的土面地质较差时可用木片或竹脚手片铺垫，不使车轮淹入汽中。最好办法还是逐块开挖到梁底以下适当位置后，原地平整，浇筑渗有早强剂的厚为100mm的素混凝土垫层，使形成硬
19、壳平面便于小车推行及逆作施工时堆放梁板模板，立模等工作条件得到满足。n(5)土的垂直提升。地下室底板封底n(1)在底板与上层结构支撑之间的适当位置设置一道钢管或混凝土临时支撑待底板混凝土达到一定强度后拆除该道支撑，此法施工简便，但费用较大。n(2)在底板面下20cm左右设置一道钢筋混凝土临时支撑，底板施工时将其四壁凿毛后浇入底板内。该法由于临时支撑是设置在底板内的，势必给底板钢筋绑扎带来困难，但费用相对较低。n(3)根据地质情况，可采用“中心岛法”。即在基坑先挖中间部分土方至底板底，四周留有一定宽度的被动土，以抵消外侧主动土压力对地下连续墙的影响，这样中间部分的底板钢筋混凝土先浇注后采用一定的
20、方法将中间底段与四周连续墙相支撑，后将土方剩余部分全部控光，继续浇注底板。该方法存在问题是底板的施工缝处理较难。逆作阶段施工监测n(1)连续墙顶点位移监测。n(2)连续墙内外侧土压力监测。n(3)连续墙墙身变形监测。n(4)连续墙钢筋应力监测。n(5)各层支撑梁钢筋应力监测。n(6)土体位移监测。n(7)孔隙水压力监测。n(8)邻近建筑物沉降观测。“逆作法”施工尚存在一些问题及处理方法n1不均匀沉降问题n(1)采用承重式地下连续墙。n(2)地下连续墙墙底注浆加固。n(3)信息化施工法。n(4)加强地下连续墙的刚度。n2地下连续墙的止水和隔离n(1)采用止水接头。n(2)采用柔性接头加墙外注浆(或喷浆)。n(3)内衬墙和隔墙。n3地下连续墙的沉降缝设置
