1、浅埋暗挖法简介1 人类社会的不断发展进步，各种用途的隧道不断修建，隧道工程技术水平也不断提高与发展。我国地铁修建方法已由最初单一的明挖法发展到现在的明挖、盖挖、浅埋暗挖及盾构法等多种方法并存，极大地推动了地下工程的快速发展。今天只是对浅埋暗挖工法作一次简单梳理，同时暗挖施工现场经常出现的一些关键技术进行讨论。前前 言言2第一章第一章 浅埋暗挖法概述浅埋暗挖法概述第二章第二章 浅埋暗挖法施工方法浅埋暗挖法施工方法第三章第三章 浅埋暗挖法常用的配套技术浅埋暗挖法常用的配套技术第四章第四章 浅埋暗挖法施工中的监测浅埋暗挖法施工中的监测第五章第五章 浅埋暗挖法风险管理及应急措施浅埋暗挖法风险管理及应急
2、措施3第一章第一章 浅埋暗挖法概述浅埋暗挖法概述 地面条件允许的情况下，地铁隧道宜采用明挖法，主要适合在人、交通和管线较少的地方应用。因埋深条件、周边环境条件等因素的限制，在建筑物密集的繁华市区和特殊地质区段经常采用浅埋暗挖法施工。浅埋暗挖法起源于1986年北京地铁复兴门车站折返线工程，由于当时取得了很大的经济效益和社会效益，随后铁道部等相关部门讨论后确定采用“浅埋暗挖法”这个名称，建设部把它命名为国家级工法。42 2、浅埋暗挖法的特点 浅埋暗挖法，是指在软弱围岩地层中，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅和锚喷砼作为初期支护手段，遵循“新奥法”理论，按照“十八字”方针进行隧道的
3、设计和施工。浅埋暗挖的优点：结构形式灵活多变，对地面建筑、道路和地下管线影响不大，拆迁占地少，扰民少，污染城市环境少等。缺点：施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程度不高，以及高水位地层结构防水比较困难等。虽然已被广泛推广应用，但是并非都真正地掌握了其真谛。无论在地铁工程中，还是在市政公用管线施工中，或因生搬硬套、或因片面性、或因配套技术不足，仅强调“只要会喷锚支护就会浅埋暗挖”的误导，造成坍塌、沉陷、渗漏等，经常发生严重的安全质量事故。因此，在施工过程中要对“浅埋暗挖法”进行深入的研讨，综合分析，全面总结。53 3、地铁中浅埋暗挖、明（盖）挖及盾构的关系 浅埋暗挖法既可作为独立的
4、施工方法，也可以与其他施工方法结合使用，车站经常采用浅埋暗挖法与盖挖法相结合，区间隧道用盾构法与浅埋暗挖法结合施工。浅埋暗挖法与其他工法有很强的兼容性。三者的应用情况如下图。6工工 法法浅埋暗挖法浅埋暗挖法盾构法盾构法明（盖）挖法明（盖）挖法地质条件地质条件有水需处理各种地层各种地层地面拆迁地面拆迁小小大地下管线地下管线无需拆迁无需拆迁需拆迁断面尺寸断面尺寸各种断面不行各种断面施工现场施工现场较小一般大进进 度度开工快，总工期偏慢前期慢，总工期一般总工期快7 新奥法是施工过程中充分发挥围岩本身具有的自承能力，以喷射砼、锚杆为主的初期支护，使支护与围岩联合受力共同作用，把围岩看作是支护结构的重要
5、组成部分。浅埋暗挖法又称矿山法，基本不考虑利用围岩的自承能力，采用复合衬砌，初期支护承受全部基本荷载，二衬作为安全储备，共同承担特殊荷载。浅埋暗挖法理论源于“新奥法”，如以锚喷作为初期支护手段；尽量减少围岩扰动；初支与围岩密贴；量测信息反馈指导施工等。自承能力：围岩开挖后在未进行任何支护情况下，承载上部荷重的能力。8第二章第二章 浅埋暗挖法施工方法浅埋暗挖法施工方法 浅埋暗挖法施工步骤：浅埋暗挖法施工步骤：施工准备超前小导管布设注浆土方开挖格栅架立钢筋网片、连接筋喷射混凝土防水施工 二次衬砌。（见下图）9施工准备施工准备超前导管超前导管超前注浆超前注浆土方开挖土方开挖格栅安装格栅安装网片安装网
6、片安装砼喷射砼喷射防水施工防水施工二次衬砌二次衬砌10施工准备施工准备实施性施工组织设计实施性施工组织设计地层预加固及施工辅助措施地层预加固及施工辅助措施开挖开挖 初期支护初期支护 现场监控量测现场监控量测 是否符合控是否符合控制标准制标准防水层防水层二次衬砌混凝土结构二次衬砌混凝土结构结束结束是是 （修改施工方案）（修改施工方案）（加强初期支护施工辅助措施）（加强初期支护施工辅助措施）（改变开挖步骤，程序）（改变开挖步骤，程序）（修改支护参数）（修改支护参数）否否浅埋暗挖施工工艺流程11 浅埋暗挖法的核心技术被概括为18字方针：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。在暗挖施工作
7、业时根据地质情况制定相应的开挖步骤和支护措施，严格根据量测数据确定支护参数，保证暗挖作业和周边环境的安全。12管超前管超前：开挖拱部土体自稳能力差，自立时间短，土体凌空后极易坍塌，采用超前支护的各种手段主要提高土体的稳定性，控制下沉，防止围岩松弛和坍塌。严注浆：严注浆：导管超前支护后，立即进行压注水泥浆或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定强度的壳体，以增强围岩的自稳能力，确保开挖过程中的安全。13短进尺短进尺：一次注浆，一次开挖或多次开挖，土体暴露时间越长，进尺越大，土体坍塌的危险就越大，所以一定要严格限制进尺的长度。在施工中可采取预留核心土，目的除减少开挖时间外，预留的土
8、体还可以平衡掌子面的土体，防止滑塌。强支护：强支护：在松散地层中施工，大量土体的重力会直接作用于初期支护结构上，初期支护必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制初期结构的变形，保证结构的稳定。14快封闭快封闭：在台阶法施工中，如上台阶未封闭成环，变形速度较快，为有效控制围岩松弛，必须及时采用临时仰拱或使支护体系成环。勤量测：勤量测：结构的受力最终都表现为变形，可以说，没有变形（微观的），结构就没有受力。按照规定频率对规定部位进行监测，掌握施工动态，调整施工参数并设置各部位的变形警戒值，是浅埋暗挖法施工成败的关键。15 采用浅埋暗挖法施工时,依据工程地质、水文情况、工程规模、覆土埋深及工期等因素，常
9、用施工方法有全断面法、台阶法、中隔墙法（CD法）、交叉中隔墙法（CRD法）、双侧壁导坑法(眼睛工法)、洞桩法（PBA法)、中洞法及侧洞法等。16施工方法施工方法示意图示意图纵段示意图纵段示意图重要指标比较重要指标比较 沉降沉降工期工期支护拆除量支护拆除量造价造价全断面法全断面法一般最短没有拆除低台阶法台阶法 一般短没有拆除低 中隔墙法中隔墙法（CD）法）法较大短拆除少偏高交叉中隔墙法交叉中隔墙法 (CRD法法)较小长拆除多高双侧壁导坑法双侧壁导坑法（眼镜法）（眼镜法）大长拆除多高洞桩法洞桩法（PBA法）法）大长拆除多高中洞法中洞法小长拆除多高侧洞法侧洞法大长拆除多高17（1 1）全断面开挖法）
10、全断面开挖法 全断面法主要适用于较好围岩，全断面开挖法施工操作比较简单，为了减少对地层的扰动次数，在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层后，也可采用全断面法施工。采全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，便于施工组织和管理。但由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大。每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计，并严格控制爆破作业。18（2 2）台阶法）台阶法 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。
11、当拱部围岩条件发生较大变化时，可适当延长或缩短台阶长度，确保开挖、支护质量及施工安全。台阶法施工横向示意图隧道中线321台阶法施工纵向示意图核心土32119台阶法工程实例20（3 3）CDCD法和法和CRDCRD法法 中隔墙法也称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。当CD工法仍不能满足要求时，可在CD工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔墙法（也称CRD工法）。CRD工法的最大特点是将大断面施工化成小断面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每个步序受力体系完整。因此，结构受力均匀，形变小。另外，由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，地层
12、沉降量不大，而且容易控制。21 大量施工实例资料的统计结果表明，CRD工法优于CD工法（前者比后者减少地面沉降近50%）。但CRD工法施工工序复杂，隔墙拆除困难，成本较高，进度较慢，一般在地面沉降要求严格时才使用。22CRD工法施工横向示意图CRD工法施工纵向示意图23暗挖暗挖CRDCRD法施工步序法施工步序24CRD工法施工实例25CRD法开挖效果图26（4 4）双侧壁导坑法）双侧壁导坑法 双侧壁导坑法也称眼镜法，是变大跨度为小跨度的施工方法，其实质是将大跨度分成三个小跨度进行作业，主要适用于地层较差、断面很大、三线或多线大断面铁路隧道及地下工程。该法工序较复杂，导坑的支护拆除困难，有可能由
13、于测量误差而引起钢架连接困难，从而加大了下沉值，而且成本较高，进度较慢。一般采用人工和机械混合开挖，人工和机械混合出渣。27双侧壁导坑法实例28 实践证明，选择合理的施工方法，可以安全的施工隧道，并将地表沉降控制在设计要求范围内。因此，选择一种合理的施工方法是工程成败的关键。综合国内外施工经验,基于经济性及工期考虑,其工法选择的顺序为:台阶法CD工法CRD工法眼镜工法。从安全性角度考虑，顺序正好相反。在工程实践中，应根据地质条件、断面大小、地面环境等因素从工法的可实现性、安全性、工期、适应性、技术性和经济性六个方面综合考虑,选择施工方法。29（5 5）大断面暗挖法）大断面暗挖法 大断面车站开挖
14、方法的选择,受地表沉陷影响较大,变大跨为小跨可减小地表沉陷;开挖分块越多,扰动地层次数增多地表沉陷就越大;一次支护及时、开挖支护封闭时间越快地表沉陷就越小。当采用正确施工方法和相应的辅助施工措施后,可以做到安全、经济、快速施工的目的。大断面暗挖主要集中在地铁车站及渡线段。主要工法为:洞桩法（PBA法）、中洞法、侧洞法等。在大断面施工中以下几点值得注意:30大断面划小断面,不是越小越好,要根据地层做调整,小断面固然开挖安全,但多次力的转换,易造成累计沉降过大;较好的方法为洞桩法,但洞桩法导洞多,洞内施工桩,作业条件差;中洞法较为安全,控制沉降好,但该法在完成中洞后,开挖侧洞,由于侧向抵抗侧压的减
15、弱,会造成中洞过大变形,有的造成中拱二衬开裂,二衬不宜过早受力;多层导洞开挖,一般先从上部洞室开挖,然后落底。但是整体下沉 总累计沉降较大。为减少累计沉降,可采取反复注浆措施,也可以考虑先挖下部导洞,逐层上挖,但每层开挖增加超前小导管;319991111743411111111法施工顺序图 1、上下导坑错开距离开挖（包括初支）；2、孔桩开挖、底纵桩、中柱边桩、顶纵梁；3、中洞上台阶开挖（包括初支）；4、左右洞上台阶开挖（包括初支）；、中洞拱部衬砌；、侧洞拱部衬砌；7、楼板以上土体开挖；、楼板浇砼；9、剩余部分土体开挖；、底板及底部边墙衬砌；、站台板浇筑。32施工要点及技术措施施工要点及技术措施
16、注意控制先行导洞的开挖中线和水平，确保开挖断面圆顺，钢格栅安装位置正确。尽可能缩短开挖台阶和各开挖分部的施工间隔，使初期支护尽快闭合，以控制围岩变形。因为中隔壁法工序较多，工序转换使得结构受力复杂，为保证拆除临时格栅时的安全，必须保证各部格栅之间的连接质量。中隔墙、板拆除时，一定要进行拆除实验，根据监测数据，决定拆除长度。拆除时要有专项拆除方案，采用滑轮、绳索等措施确保安全，严禁采用卷扬机等机械设备连续拆除，一般采用跳仓或换撑拆除等方法。33第三章第三章 浅埋暗挖法常用的配套技术浅埋暗挖法常用的配套技术1.1.浅埋暗挖施工中出现的问题浅埋暗挖施工中出现的问题 施工一般地处第四纪冲、洪积扇的中上
17、部,地层由粘性土、粉土、砂类土、碎石类土沉积而成,土质松散,成拱条件差；而且地下水水位高，渗透性强（一般采取降水措施,但仍有残留水）；加上大部分线路处于交通繁忙地段，车辆行驶过程中产生强烈震动，使浅埋隧道周边土体更加松弛，开挖过程中极易坍塌。一般引起坍塌的原因或因素:34（5）雨、污水等市政管线渗漏或下穿河、湖 地下管线纵横交错,一些雨、污水管修建年代较早，渗漏严重，下穿河、湖水渗漏严重，周围地层处于饱和状态，部分地段还形成一个水囊。随着暗挖施工扰动土体，破坏原有平衡，可能引起坍塌。（6）马头门及断面变换处 马头门和断面变换处是工程施工的一大难点，由于受力转换比较复杂，施工中易引起坍塌。（7）
18、人为管理等因素 施工方法不当；施工方案不当；管理上重开挖轻支护等。35坍塌事故照片362.2.常用的辅助工法常用的辅助工法 稳定地层的主要手段是用注浆加固隧道周边地层，用管棚加固隧道拱部地层。要根据地质和施工的具体情况确定注浆的范围、压力和材料，达到改善地层的物理力学参数，提高地层的自稳能力。常用辅助方法：（1 1）大管棚支护）大管棚支护 一般开挖洞门或结构受力转换、大断面或通过重要管线等地方,设计普遍采用管棚方案。常用管棚为 108mm159mm,也有采用更大的管棚。管棚直径不是越大越好,施工过程中注意沉降控制。管棚施工带水作业时要间隔进行，同时完成一个管就要立即进行注浆，防止地层中地下水的
19、串流。3738（2 2）小导管超前支护）小导管超前支护 在软弱地层中沿着开挖轮廓线和加固轮廓线，按照一定的入射角度，打设一定数量的小导管，用注浆设备把配置好的注浆材料，通过小导管注入到地层里，使注浆材料在软弱地层里向四周迅速扩散和固结，并使小导管和土体固结在一起，起到棚护和加固地层的作用。常用的小导管为25mm42mm。对较好的粘性土层,采用开挖镐刨,小导管打入较困难，只要能够使开挖面稳定，可不必强求打小导管；小导管仰角不宜过大,一般控制在 15以内。3940（3 3）水平旋喷法）水平旋喷法 开挖前进行水平旋喷加固土体，一般土柱直径为30mm，相互咬合搭接，形成整体壳体，开挖时起到棚护作用。目
20、前一般旋喷长度为20 m左右，开挖18m，留2 m 搭接。旋喷压力为不小于20MPa，覆土较薄时要减压，且适当缩小间距。目前采用旋喷加固土体主要问题是浆液流失较大，另外长距离水平旋喷方向性偏差。水平旋喷施工期间会有较大沉降，有时可超过10mm，但开挖时沉降较小，初支背后压浆亦少，对于个别点棚护不好时，可补打小导管注浆处理。41（4 4）地表降水及洞内水理方法）地表降水及洞内水理方法 地表井点降水是常用方法，在布置井点时应控制单井抽水量，在施工时做好反滤层，并且分段抽水，以减少因降水引起的地表沉降和减少地下水的流失。粘土层中夹有砂层或砂层中夹有粘土等,管井降水很难全部疏干,地层中存在残留水，这时
21、经常采用水平排水和注浆止水等办法。42（5 5）冻结法）冻结法 冻结法是利用人工制冷技术，使地层中的水冻结，把天然岩土变成冻土，增加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行隧道和地下工程的开挖与衬砌施工技术。多用在盾构隧道出发、到达端头、联络通道和区间隧道局部具流塑或流沙地层的止水与加固。另外还有一些小的辅助办法如：开挖留核心土、喷射混凝土封闭开挖工作面、锁脚锚管、设置临时仰拱等。43第四章第四章 浅埋暗挖法施工中的监测浅埋暗挖法施工中的监测 监控量测工作必须紧接开挖、支护作业，按设计要求进行布点和监测，并根据现场情况及时进行调整或增加量测的项目和内容。量测数据应及
22、时分析处理，并将结果反馈到施工过程中。44量测结果修改设计指导施工积累资料为以后设计提供类比依据二次衬砌合理的施作时间为确定隧道安全提供可靠的信息预见事故和险情掌握围岩动态和支护结构的工作状态监控量测监控量测453.3.监测项目的确定因素监测项目的确定因素 监测项目的确定、监测断面及测点的位置、仪器设备的选择及组件的埋设方法等，主要考虑如下因素：(1)工程地质和水文地质情况；(2)隧道埋深、跨度、结构型式、隧道间距和施工工艺；(3)隧道施工影响范围内现有房屋建筑的结构特点、形状尺寸及与隧道轴线的相对位置；(4)设计提供的变形及其它控制值及其安全储备系数等 464.4.量测项目类型量测项目类型
23、隧道监控量测的项目应根据工程特点、规模大小和设计要求综合选定。量测项目可分为必测项目和选测项目两大类(见下列表)，必测项目在采用喷锚构筑法施工时必须进行；选测项目应根据工程规模、地质条件、隧道埋深、开挖方法及其他特殊要求，有选择地进行。47监控量测（必测项目）地表下沉水准仪等拱顶下沉水准仪等净空变化收敛仪等洞内、外观察现场观察、地质罗盘48隧道拱顶下沉、净空收敛示意图很重要！很重要！49序号序号监测项目监测项目测试方法和仪表测试方法和仪表测试精度测试精度备注备注1地表下沉水准测量的方法；水准仪、塔尺1mmH02b2隧底隆起水准测量的方法；水准仪、塔尺1mm3围岩内部位移多点位移计0.1mm4围
24、岩压力压 力 盒0.001mm5二次衬砌接触压力压 力 盒0.001mm6钢架受力钢 筋 计0.1MPa7混凝土受力混凝土应变计108锚杆杆体应力钢 筋 计0.1MPa9二次衬砌内应力混凝土应变计0.1MPa10爆破振动观测爆破振动记录仪临近建筑物11围岩弹性波速度弹性波测试仪 监控量测选测项目监控量测选测项目 注：H0隧道埋深；b隧道最大开挖宽度505.5.监测要求监测要求 净空变化、拱顶下沉量测应在每次开挖后12h内取得初读数，最迟不得大于24h，且在下一循环开挖前必须完成。测点应牢固可靠、易于识别，并注意保护，严防损坏。拱顶下沉和地表下沉量测基点应与洞内、外水准基点建立联系。地表下沉量测
25、应在开挖工作面前方，隧道埋深与隧道开挖高度之和处开始，直到衬砌结构封闭、下沉基本停止时为止。各项量测作业均应持续到变形基本稳定后23周结束。对于膨胀性和挤压性围岩，位移长期没有减缓趋势时，应适当延长量测时间。净空变化速度持续大于1.0mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支护系统;净空变化速度小于0.2mm/d时，围岩达到基本稳定。51第五章、施工安全风险评估及应急处理要点第五章、施工安全风险评估及应急处理要点一、浅埋暗挖法安全风险评估二、施工应急处理控制要点52浅埋暗挖法安全风险评估施工准备期的安全风险评估施工过程的安全风险评估与预警范围地质、环境安全风险识别与分析设计方案实施安全风险
26、识别与分析施工方案安全性评估施工组织合理性评估施工组织管理及作业状况监控、评估及预警53施工准备期的安全风险评估浅埋暗挖法施工准备期的安全风险评估主要包括以下四个方面内容1 浅埋暗挖法地质、环境安全风险识别与分析在认真分析岩土工程勘察与环境调查资料、地质踏勘、环境核查及空洞普查的基础上对地质、环境安全风险因素和上覆松散填土等地质条件复杂、下穿地下管线等环境条件复杂的部位进行识别分析可能带来的安全风险2 浅埋暗挖法设计方案实施安全风险识别与分析在认真学习设计文件的基础上对超前支护施工工艺、支护体系施工工艺、环境保护措施及降水工艺等实施的重、难点及可能的安全风险进行识别与分析3 浅埋暗挖法施工方案
27、安全性评估在地质、环境条件核查的基础上进行地质、环境与施工工艺及设备适应性评估4 浅埋暗挖法施工组织合理性评估对浅埋暗挖法施工单位的组织管理进行评估，包括施工部署、施工准备、安全风险管理体系。54浅埋暗挖法施工过程的安全风险评估与预警范围浅埋暗挖法施工过程的安全风险评估与预警范围一般为洞内隧道工作面2、3 倍洞径主要包括以下内容1 浅埋暗挖法施工开挖面地质状况监控、评估与预警对工作面的地质变化、土体稳定性进行监控、评估与预警2 浅埋暗挖法支护结构体系监控、评估与预警对支护结构变形及稳定性进行监控、评估及预警3 浅埋暗挖法施工周边环境监控、评估与预警对周边建构筑物、管线、地面开裂变形情况进行监控
28、、评估与预警4浅埋暗挖法施工组织管理及作业状况监控、评估与预警对浅埋暗挖法施工人员、设备、应急物资等资源到位情况安全保护措施落实情况设计文件落实情况施工组织设计及施工专项方案落实情况违章作业情况及安全风险管理体系运行情况进行监控、评估与预警。5特殊情况：在临时支撑安装拆除、工序转换等特殊施工工序或断面变化、复杂大跨、联络通道等关键部位应增大巡视频率。55地质、环境安全风险识别与分析浅埋暗挖法地质、环境安全风险识别与分析主要包括以下内容1地质安全风险因素识别与分析主要识别不良地层、地下水、地下空洞等地质安全风险因素分析地质因素对施工的影响及可能带来的安全风险2环境安全风险因素识别与分析主要识别地
29、面环境、地下环境等环境安全风险因素分析工程施工、环境等相互影响及可能带来的安全风险3浅埋暗挖法易出现安全风险的部位识别主要包括以下内容 地质条件复杂部位包括地下水难以控制处、土质软弱处等 环境条件复杂部位包括紧邻古迹或建筑物处、周边建构筑物荷载差异较大处、紧邻地下重要管线处、紧邻地下污水管线处、紧邻水源处、临近施工等。56设计方案实施安全风险识别与分析 浅埋暗挖法设计方案实施安全风险识别与分析主要包括以下内容1 施工工艺主要对超前支护工艺、初期支护工艺、其它临时支护工艺、开挖工序等实施的重、难点及可能的安全风险进行识别与分析2 受力复杂部位主要对特大断面、马头面、变断面、陡坡段、出入口、明暗法
30、结合处、施工工序转换等受力复杂部位进行识别分析工法工艺方案实施重、难点及可能的安全风险3 环境保护措施主要对地面建构筑物、桥桩、地下建构筑物、地下管线等保护措施实施的重、难点及可能的安全风险进行识别及分析4 降水设计主要对降水方案、工艺参数等实施的重、难点及可能的安全风险进行识别与分析。57施工方案安全性评估浅埋暗挖法施工方案安全性评估主要包括以下内容1 地质、环境因素变化对浅埋暗挖法施工工艺参数及设备适应性评估1地质因素变化对超前支护、开挖支护及设备影响评估主要对工程地质、水文地质、空洞等导致地层加固、超前支护施作困难、工作面开挖涌水、坍塌等安全风险事件发生的可能性及严重程度进行评估2环境因
31、素变化对超前支护、开挖支护及其设备影响评估主要对邻近工程、地下障碍、地下管线、地表水体等导致超前支护施作困难、效果不明显、工作面开挖漏水、漏砂、坍塌、破坏管线等安全风险事件发生的可能性及严重程度进行评估3易出现安全风险部位对超前支护、开挖支护及其设备影响评估主要对已出现安全风险部位导致超前管棚转进困难、工作面坍塌、支护结构失稳等安全风险事件发生的可能性及严重程度进行评估。2 施工工艺及设备对地质、环境影响评估1地层加固及超前支护施工工艺及设备对环境环境影响评估主要对施工工艺及设备引起地层扰动、空洞、周边建筑物振动、施工噪音、浆液污染、地下管线破坏、地下建/构筑物破坏等安全风险事件发生的可能性及
32、严重程度进行评估2开挖支护工艺及设备对地质、环境影响评估主要对开挖方法、开挖进尺、台阶长度、台阶坡度、初期支护结构施作、临时支撑、小导管注浆等工艺及设备引起地层扰动、地下水、空洞、地面沉降、塌陷、地下管线破损等安全风险事件发生的可能性及严重程度进行评估3降水施工及设备丢地质环境影响评估主要对降水施工引起地面沉降、建/构筑物沉降、降水不到位、工作面渗漏水等安全风险时间发生的可能性及严重程度进行评估。58施工组织合理性评估施工部署主要对施工场地布置、施工任务划分、施工顺序、施工总体方案、“四新”技术、组织机构等的合理性进行评估1施工场地布置包括施工设施布置、临时设置布置、临时材料弃渣、钢筋砂、石料
33、堆放布置、构建及钢筋加工场地等是否按照浅埋暗挖法施工场地布置原则在布置在施工影响区以外、不干扰其它施工等2施工总体方案包括施工工艺流程、单项工程施工方法、施工顺序等3组织机构包括项目经理部构成情况项目领导班子项目经理、主管生产副经理、总工等从事城市轨道交通工程浅埋暗挖法施工经历等4人员配备包括管理人员、技术人员、安全员、及各工种配备的人员城市轨道交通工程浅埋暗挖法施工经历等5 施工准备主要对技术准备、施工现场准备及抢险物资准备等是否落实进行评估1 技术准备包括地质核查、环境调查、设计文件分析、实施性施工组织设计完成质量等2 施工现场准备包括项目经理部组建完成情况、施工队伍到位、大型设备进场施工
34、、临时设施完成情况主要材料、设备准备、环境保护等3 抢险物资准备包括抢险物资储备、抢险物资储备管理制度等6 安全风险管理体系主要对安全风险组织机构、专职安全管理人员配置、安全生产管理制度、安全生产监督管理措施、安全生产教育情况等是否责任明晰、满足施工组织设计要求进行评估。59开挖面地质状况监控、评估及预警浅埋暗挖法施工开挖面地质状况主要应巡视、评估以下内容1 土层性质及稳定性1土层性质及其变化情况土质密实度、湿度、颜色等性质、分布情况与地质勘查及踏勘结果和设计条件的差异情况2开挖面土体渗漏水情况渗漏水量、气味、颜色、是否伴有砂土颗粒、发生位置、发展趋势等3工作面坍塌坍塌位置、坍塌体大小、发展趋
35、势、塌落原因等。2 降水效果抽降水控制效果、降水井井位、出水量及含沙量、变化情况及持续时间、附近地面沉陷情况等。60 支护结构体系监控、评估及预警浅埋暗挖法施工支护结构体系主要应巡视、评估以下内容1 支护体系施作及时性情况2 渗漏水情况渗漏水量、水质、颜色、气味、是否伴有砂土颗粒、发生位置、发展趋势等。3 支护体系开裂、变形变化情况1初期支护扭曲变形部位、变形程度、发展趋势、可能后果等2喷混凝土出现裂缝及剥离长度、位置、宽度、发展趋势、可能后果等3临时支撑脱开包括发生位置、周边变化、可能后果等4 支护体系施工质量缺陷1初期支护施工缺陷包括拱架架设缺陷、挂网、喷混凝土施工缺陷。2拱架架设缺陷观察
36、拱架材料、拱架间距拼装是否在允许误差内挂网、纵向连接钢筋焊接是否符合要求3挂网、喷混凝土施工缺陷钢筋网铺设喷混凝土工艺流程、一次喷射厚度、网喷支护隧道轮廓尺寸允许偏差等4临时支撑安装拆除缺陷临时支撑材料、安装时机、螺栓连接、焊接、挂网、连接筋焊接、钢筋结点连接、喷混凝土不符合规定拆除时机、拆除范围、后续工序等5下台阶及仰拱施工缺陷是否紧跟工作面等6特殊断面缺陷包括特大断面、易出现安全风险部位支护结构出现施工缺陷的位置、发展趋势、可能后果等。5 支护体系拱背回填情况拱背是否存在空洞空洞有无回填回填所用材料是否符合要求回填是否密实等。61施工工艺监控、评估及预警浅埋暗挖法施工工艺主要应巡视、评估以
37、下内容1 工作面暴露时间包括工作面暴露时间、初期支护施作时间等2 开挖进尺要求观察每次开挖进尺,对于多步开挖,应观察每一步开挖进尺、各布工作面之间的距离3 超挖观察超挖位置、超挖数量等4 超前支护施工参数是否符合设计要求。包括小导管的布设、注浆压力、注浆材料、注浆量、施工工艺等5 背后注浆施作观察背后注浆的布设、注浆压力、注浆材料、注浆量、施工工艺等6 特殊断面施作包括地层加固措施、超前支护、开挖方法、开挖进尺、初期支护、喷混凝土、临时支撑等是否符合要求7 施工工序施工工艺是否符合施工组织设计要求。62施工组织管理及作业状况监控、评估及预警浅埋暗挖法施工组织管理及作业状况主要应巡视、评估以下内
38、容1 人员、设备、应急物资等资源到位情况是否按照施工准备施工组织要求组织人员、设备、应急物资等资源到位2 安全保护措施落实情况作业人员安全防护用品、设施、文明施工等情况3 设计文件落实情况1超前支护施作：包括钻孔、管棚打设、注浆等工序是否满足设计2开挖支护施作:开挖、运输、拱架架设、挂网、喷混凝土等是否满足设计3交叉施工工艺是否满足设计4 施工组织设计及施工专项方案落实情况土方开挖出喳、支护结构施作、超前支护施作、注浆、降水等是否满足施工组织设计及施工专项方案要求5 违章作业情况土方开挖、支护结构施作、超前支护施作、临时支撑安装及拆卸、注浆、降水等工序、工艺、工种是否遵守操作规程6 安全风险管
39、理体系运作情况施工单位项目部执行安全风险管理体系的情况及效果等。63二、施工应急处理控制要点常见塌方处理措施一般坍方应急处理措施重大坍方应急处理措施冒顶应急处理措施突泥突水处理措施64常见塌方处理措施 用砂袋封闭掌子面。对距离掌子面5m 范围初期支护采用工字钢支撑进行加固横向支撑及立柱临时支撑间距10.5m。喷射混凝土封闭后在坍方段径向打设32 注浆小导管按0.5m 间距梅花型布置小导管深入坍方土体1m 以上外露长度到初期支护外0.2m便于回填注浆并根据坍方深度在深度方向按0.3m 间距横向焊接22 铡筋分层填充高标号轻质预制混凝土填充一层喷射一层C20 混凝土回填密实后填充下一层。坍方处理后
40、分次进行回填注浆确保坍方段支护密实。同时应加强监测每天观测频率2 次以上并及时上报量测情况指导现场施工。65一般坍方应急处理措施当发生一般坍方后应及时喷射混凝土封闭坍腔表面土体并用方木、工字钢支撑坍方掌子面挂网复喷C20 混凝土封闭坍方土体防止坍方进一步扩大。当塌方处有渗流水时埋设PV 管将水引流到排水沟处以防止水软化塌方土体引起连续塌方。用方木、工字钢支撑掌子面及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体喷射混凝土时在塌方段埋设40PVC管梅花形布置间距05m对距离掌子面5m 范围内的初期支护采用工字钢支撑进行加固横向和立柱临时支撑间距0.5m。根据塌方深度在深度方向按0.3m 间距安装8 的钢筋网片分层
41、安装分层喷射混凝土直至喷平塌方凹处。在埋设的40PVC管内打设长3.0m32 的注浆小导管并进行注浆确保塌方段支护后面的土体密实打设小导管时要避开地下管线。通过对塌方处的监测当地层变形稳定后方可继续施工。坍方处理后分次进行回填注浆确保坍方段支护密实。并加强监测每天观测频率2 次以上并及时上报量测情况指导现场施工。66重大坍方应急处理当发生重大塌方事故后对塌方段上方道路进行交通疏散严禁车辆、行人从塌方地段上方通过同时组织人员采取应急措施防止塌方进一步扩大。涉及到地下管线、建筑物时立即向相关产权单位报告相关产权单位在接到事故报告后尽快组织专业抢险队伍到达出事现场进行原因分析共同组织抢险。塌方处理的
42、全过程抢险人员都要随时观察塌方情况防止塌方伤人。必须确保通讯信息畅通并对处理情况、围岩变化情况、人员及机械设备状况等及进上报在抢险有困难或需要救援及时请求救助。向事故现场调配所备用的抢险机械设备、抢险物资及人员以配合专业队伍进行抢险工作。当险情危及重大设备、车辆、建(构)筑物及人生安全时人员、设备尽快撤离危险区。塌方稳定后如塌方段有渗水时采用PVC 管对渗水进行引流处理防止渗水软化塌方土体引起连续塌方事故。用方木、工字钢支撑塌方掌子面及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体并对距离掌子面10m 范围初期支护采用工字钢支撑进行加固横向支撑及立柱临时支撑间距0.5m。对受影响构筑物、管线架设临时支撑防止构筑
43、物、管线继续受破坏对受影响的地下管线采取停止运营、导流等措施防止其产生更大灾害。清理塌方安装密排工字钢拱架立底模浇筑C30 砼预埋(P32 小导管长度随塌方高度调整。砼达到设计强度后进行墙后注水泥砂浆浆液要完全注满塌方空洞方可停止注浆。67冒顶应急处理当冒顶出现后对冒顶段上方的道路进行交通封闭严禁车辆、行人从冒顶地段上方通过同时组织人员采取应急措施防止塌方进一步扩大。涉及到地下管线、建(构)筑物时立即向相关产权单位报告相关产权单位在接到事故报告后尽快组织专业抢险队伍到达出事现场进行原因分析共同组织抢修。塌方处理的全过程抢险人员都要随时观察塌方情况防止塌方伤人必须确保通讯住处畅通并对处理情况、围
44、岩变化情况、人员及机械设备状况等及时上报在抢险困难或需要救援时及时请求救助。塌方稳定后如塌方段有渗水时采用PVC 管对渗水进行引流处理防止渗水软化塌方土体引起连续塌方事故。用方木、工字钢支撑塌方掌子面及时挂网喷射混凝土封闭塌方土体并对距离掌子面10范围初期支护采用工字钢支撑进行加固横向支撑及立柱临时支撑间距0.5m。同时对受影响构筑物、管线架设临时支撑防止构筑物、管线继续受破坏对受影响的地下管线采取停止运营、导流等措施防止其产生更大灾害。清理塌方安装密排工字钢拱架立底模浇筑C30 砼厚度500mm预埋32 小导管长度3.0m。砼达到设计强度后从冒顶部位的顶部往下回填砂或砂砾直到距离路面顶1m其
45、1m 的范围内分别浇注C30 砼、沥青砼然后进行墙后注浆浆液为水泥砂浆以加固塌方地层。68突水、突泥处理抢险物资工字钢、钢管、钢板、泥浆泵、砂袋、80PVC管、雨衣、手电、方木、发电机等。抢险物资放置在隧道内不影响施工的地方禁止任何部门及人员擅自挪用施工中发现损坏和减少的须及时更换和补充。应急处理发生涌砂、涌水征兆时立即停停止施工同时安排人员挂网喷锚封闭掌子面在施工掌子面用砂袋筑围堰、反压堵塞。派人接通泥浆泵进行抽排水用工字钢支撑初期支护(水平和竖向临时支撑间距500mm)以及掌子面(斜撑)。同时对受影响构筑物、管线架设临时支撑防止构筑物、管线继续受破坏对受影响的地下管线采取关闭闸阀停止运营(
46、上水管、燃气管)、导流(雨水管、污水管)等措施防止其产生更大灾害。在掌子面上打设3-6m 小导管并进行注浆(双液浆)。查找涌砂、涌水原因并同监理、设计、业主商讨处理方案。掌子面出现地下水处理施工前通过打设降水井进行地表抽排水必要时地下水可采取洞内降水的方法尽可能疏干开挖地层的地下水。如果局部掌子面土层出现较多的地下水可采用水平井降水施工方法。水平井降水是在隧道内沿隧道断面两侧水平方向钻孔钻孔后在孔内置入专门的塑料滤管土体内的水就通过滤管渗到掌子面然后用明排的方式将水汇集到风井的集水井内用水泵排至地面。69结束语隧道采用浅埋暗挖法施工，施工安全取决于人们通过严格的管理和正确的工程实践，包括监控量测的反馈来控制施工作业，以减少风险。浅埋暗挖法的十八字方针，尽人皆知，但是对它的理解和体会的深浅、实施中的坚决程度未必相同。严格的管理表现在对影响工作面稳定的因素始终紧抓不放。例如对地层预加固预处理的质量，对于地下水的警觉，对支护紧跟挖面施作的及时性，短进尺、快封闭的重要性，以及对补偿注浆的作用等，不仅有深刻的认识，而且有严密的施工工艺和质量控制作保证。此外，注意对施工人员的培训，提高技术素质。严格的管理还表现在，重视并善于利用不良地质超前预报和施工监测的手段，了解开挖面前方工程地质和水文地质条件的变化，了解支护受力变形状态的变化，及时发现危险征兆，采用有效的应变措施和补救工作。7071
