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1、第九章：地铁矿山法施工,第九章： 地铁矿山法施工,第九章： 地铁矿山法施工,施工准备,场地准备、测量定线、三通一平、人员组织,开挖爆破,出渣运输,初期支护,二次衬砌,钻炮眼、装炸药、联结引炮装置、爆炸,通风、消除危石、装车,锚喷支护临时支撑,防水板铺设模注混凝土,第九章： 地铁矿山法施工,9.1 概述及暗挖施工方法分类,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，形成岩土坍落。,What? 什么是矿山法？基本原理？施工方法？,它的施工方法是，按分部顺序采取分割式开挖，并要求边挖边撑以求安全。,（1）矿山法概述,9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.
2、1 概述及暗挖施工方法分类,P274,P280,9.1 概述及暗挖施工方法分类,（2）开挖方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,全断面一次开挖法 1. 适应条件 、级围岩 大型施工机具(钻孔台车、模板台车等) 经济性考虑：中长隧道。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,表示方法： 横断面工序图、 纵断面工序展开图习惯标注方法： 阿拉伯字1、2、3.表示挖掘; 罗马字、.表示支护；,2. 施工顺序,9.1 概述及暗挖施工方法分类,1. 特点将断面从上至下分成2个或3个台阶开挖；随着台阶长度的调整，它几乎可以用于所有的地层，因而是在现场使用的主导方法。2.种类 长台阶法 短台阶法 超短台阶法,9.
3、1 概述及暗挖施工方法分类, 长台阶法台阶长度L5B，B为洞室的宽度。 甚至可以上台阶先贯通，即为“半断面法”。特点：进度快，仅次于全断面法。适用于：级围岩。,3. 施工工序,9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,台阶缩短： （11.5）B L5B, 特点： 支护闭合时间加快，围岩稳定性增加； 台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰。适用于：、级围岩,(2) 短台阶法,9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,上台阶长度仅为35m。特点：更有利于控制围岩变形，但上下台阶相隔太近，施工干扰大。适用于：软弱破碎围岩(、级围岩), 超短台阶法,将3种台阶法放
4、在一起比较：区别主要在台阶长度。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,三台阶七步是以弧形导坑预留核心土法为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位开挖、支护沿隧道纵向错开，平行推进。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,(4) 台阶法的衍生方法环形开挖预留核心土法,9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,特点： 洞室开挖跨度减小，有利于围岩稳定； 导坑要闭合，增加了材料用量； 进度慢。 适用于：断面跨度大，对地表沉陷有控制要求的软弱。,1. 单侧壁导坑法,特点：双导坑，使洞室最大开挖跨度更小，稳定性增加；耗材增加；进度慢。 适用于：对地表沉陷要求更高，或跨度更大的隧道。
5、,2.双侧壁导坑法(眼镜工法),9.1 概述及暗挖施工方法分类,（1）先开挖一侧洞， （2）再开挖另一侧洞， （3）最后开挖中洞。 这种方式不会在同一横断面上同时形成大的跨度，因而更有利于地层的稳定，但施工进度将会减慢。 三跨双拱车站结构采用的双眼镜工法，对地表的沉陷值可以控制在30mm之内，与中洞法相当。,双侧壁导坑法(眼镜工法)在地铁车站开挖中的应用,9.1 概述及暗挖施工方法分类,北京地铁西单站(双侧壁导坑法),9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,中隔壁法(CD法）适用于一般级围岩大断面隧道。中隔壁法(CD法）是将隧道分为左右二部分进行开挖，先在隧道一侧采用二
6、部或三部分层开挖，施做初期支护和中隔墙临时支护，再分台阶开挖隧道另一侧，并进行相应的初期支护的施工方法。,1. CD法(中隔壁法),9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,1. CD法(中隔壁法),中隔壁法左右侧的台阶高度根据地质情况、隧道断面大小和施工设备确定。分二或三个台阶开挖，台阶长度控制在35m。开挖后及时施做支护。在一侧中隔壁完成后，方可开挖另一侧，二个侧洞纵向错开距离一般为1030m。各部位开挖时，相邻部位的喷混凝土强度应达到设计强度的70以上。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,2. CRD法(交叉中隔壁法),交叉中隔壁（CRD法）适用于级围岩浅埋、偏压地段
7、。交叉中隔壁（CRD法）是分部开挖、支护，分部闭合成小环，最后全断面闭合成大环。每开挖一步均及时施做初期支护、中隔壁及临时仰拱。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,3. CD与CRD法比较,9.1 概述及暗挖施工方法分类,交叉中隔壁法（CRD法）,9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,（1）中跨部分(包括立柱)采用CRD法施工。先将中洞自上而下分块成环，随挖随撑，及时做好喷锚和钢架初期支护； （2）由下而上施作中跨部分二次模注钢筋混凝土结构，中隔墙也逐层拆除。中洞各工序完成后，就会形成一个刚度很大的完整结构顶住上部土体，从而有效地减少地表沉降量。 （3）当中洞完成后，两
8、侧洞采用台阶法，对称自上而下开挖。 （4）同样，初期支护完成后，再自下而上施作两侧洞的二次模注钢筋混凝土衬砌,中洞法（三拱立柱式车站施工步骤）,9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,与中洞法相反，侧洞法是先对称地用CRD法开挖两个侧洞，待完成二次模注钢筋混凝土结构后，再用台阶法开挖中洞。 由于开挖两个侧洞后，中洞的宽度变窄，其承载土柱承受上覆土体压重的承载力下降，因而可能产生比中洞法要大的地表下沉。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,采用“柱洞法”施工。按照“小分块、短台阶、早成环”的原则，将整个断面开挖横向分为：侧洞、有柱的柱洞和中洞共5个洞，每洞分上、中、下三层。
9、先自上而下对称施工柱洞初支，再由下而上施作柱洞二衬，建立起梁、柱支撑体系。柱洞完成后，施工两个柱洞中间的中洞初支和二衬，形成整个大中洞稳定体系。再对称自上而下施工两侧洞初支，最后纵向分段自下而上对称施作二衬，完成结构闭合。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,柱洞法施工步骤,柱洞法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,第步,纵梁拉压杆,柱洞法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,顶板,第 步,第步,柱洞法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,9.1 概述及暗挖施工方法分类,底板,顶板,柱洞法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,底板,顶板,柱洞法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法
10、分类,底板,顶板,柱洞法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,其主要原理是在车站立柱和边墙的顶部和底部施作小导洞，通过导洞采用桩基的施工方法施作车站立柱和边墙，而后小断面开挖施作车站顶板，最后在车站顶板的保护下开挖车站主体并进行车站其余结构的施工。 洞桩法施工中车站的主体工程的开挖在车站顶板的保护下进行，施工较为安全，并能有效的控制地表的沉降。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,施工条基梁、边桩；施工中柱底梁、钢管柱；回填边桩与小导洞间空隙。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,施工边桩上顶梁、施工中柱顶梁；回填顶梁下与小导洞间空隙。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分
11、类,回填顶梁上与小导洞间空隙；而后对称开挖边拱部。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,破除小导洞初支，左右对称衬砌边拱部；而后开挖中拱部。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,破除小导洞初支，衬砌中拱部。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,开挖站厅层土方，施工中板。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,施工站厅层侧墙。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,开挖站台层土方，施工底板。,洞桩法施工步骤,9.1 概述及暗挖施工方法分类,洞桩法施工步骤,施工站台层侧墙。,9.1 概述及暗挖施工方法分类,施工站台板。,洞桩法施工步骤,9.2
12、 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,岩石地层一般都采用钻爆法开挖，可根据工程地质条件、开挖断面、掘进循环进尺、分部开挖方法、钻眼机械和爆破材料等进行钻爆设计。,尽量减少隧道欠挖和超挖,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,均 均是隧道控制爆破的方法，通过控制能量释放，有效控制破裂方向和破坏范围，使隧道达到稳定、平整的设计要求。,（1）光面爆破和预裂爆破的区别,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,临空面 又叫自由面，是指暴露在大气中的开挖面。爆破漏斗 在有临空面的情况下，炸药爆破形成的一个圆锥形的爆破凹坑就叫爆破漏斗。最小抵抗线W 药包中心到自由面的最小距离。周边眼 沿隧道周边布
13、置的炮眼称为周边眼。,（2）爆破基本概念,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,掏槽眼 针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置布置几个掏槽炮眼。辅助眼 位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助眼继爆管。,（2）爆破基本概念,掏槽眼 辅助眼周边眼,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,光面爆破效果图,光面眼,光面爆破的分区起爆顺序为：掏槽眼辅助眼周边眼底板眼 预裂爆破的分区起爆顺序为：周边眼掏槽眼辅助眼底板眼,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,位于隧道周边轮廓上,只不过是底板部位的炮眼而已。,（3）两种控制爆破的起爆顺序,台车钻孔施工
14、（炮眼施工）,2.凿岩台车,三臂台车,单臂台车,硝铵炸药,非电雷管,塑料导爆管,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,爆破网络2,火雷管,导火索,导爆管,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,9.2 岩石地层的矿山法施工（新奥法施工）,9.3 浅埋暗挖法施工,浅埋暗挖法是在新奥法的基础上，针对城市地下工程的特点发展起来的。,What? 城市浅埋地下工程的特点？,矿山法,锚喷支护技术发展,新奥法,复兴门车站折返线工程,浅埋暗挖法,9.3 浅埋暗挖法施工,What? 浅埋暗挖法？,浅埋暗挖法是以超前加固、处理软弱地层为前提，采用足够刚性的复合衬砌（由初期支护+二次衬砌+中间的防水层所组
15、成）为基本支护结构的一种用于软土地层近地表隧道的暗挖施工方法。,浅埋暗挖法是以施工监测为手段，指导设计与施工，保证施工安全，控制地表沉降的暗挖施工方法。,9.3 浅埋暗挖法施工,常用公路隧道级围岩复合衬砌结构,9.3 浅埋暗挖法施工,适用范围：适用于不宜明挖施工的土质或软弱无胶结的砂、卵石等地层，修建覆跨比大于0.2的浅埋地下洞室。对于高水位的类似地层，采取堵水、降水或排水措施后也可以采取此工法。,9.3 浅埋暗挖法施工,浅埋暗挖法“十八字方针”,管超前：采用超前预加固支护的各种手段，提高工作面的稳定性，缓解开挖引起的工作面前方和正上方土柱的压力，缓解围岩松弛和预防坍塌；严注浆：在超前预支护后
16、，立即进行压注水泥砂浆或其它化学浆液，填充围岩空隙，使隧道周围形成一个具有一定强度的结构体，以增强围岩的自稳能力；短开挖：即限制1次进尺的长度，减少对围岩的松弛强支护：在浅埋的松软地层中施工，初期支护必须十分牢固，具有较大的刚度，以控制开挖初期的变形；快封闭：为及时控制围岩松弛，必须采用临时仰拱封闭，开挖1环，封闭1环，提高初期支护的承载能力；勤量测：进行经常性的量测，掌握施工动态，及时反馈，是浅埋暗挖法施工成败的关键。,9.3 浅埋暗挖法施工,9.3 浅埋暗挖法施工,（1）预加固和预支护技术,9.3 浅埋暗挖法施工,格栅,超前小导管,钢筋网,纵向连接筋,锚杆,锁脚导管,喷射混凝土,钢拱架架设
17、,孔用于小导管施工,注浆锚杆,港珠澳大桥工程隧道施工部分包括海域明挖段、口岸暗挖段、陆域明挖段三部分，其中口岸暗挖段采用“管幕+冻结法”施工，下穿拱北海关。,9.3 浅埋暗挖法施工,（2）初期支护技术,人工喷射混凝土,人工喷射混凝土,灰浆机,灰浆机,隧道喷射混凝土,9.3 浅埋暗挖法施工,9.3 浅埋暗挖法施工,注浆锚杆,型钢钢架支撑,格栅,锚杆,9.3 浅埋暗挖法施工,9.3 浅埋暗挖法施工,（3）防水施工,9.3 浅埋暗挖法施工,复合式防水体系,（3）防水施工,9.3 浅埋暗挖法施工,（4）二次衬砌,通过监控量测，掌握初期支护及工作面动态，提供信息，指导二次衬砌施作时机，这是浅埋暗挖法施工
18、与一般隧道衬砌施工的主要区别。,公路模板台车,铁路模板台车,9.3 浅埋暗挖法施工,地铁模板台车,二衬,防水板,初衬,9.4 补充的几个问题,暗 挖 法,明 挖 法,盾 构 法,顶 管 法,管幕箱函,浅埋暗挖,矿山法,大 开 挖,明挖半逆作,盖挖顺作,盖挖逆作,问题一：城市地下工程主要施工方法,沉 管 法,港珠澳大桥沉管法施工,天津海河隧道沉管法施工,2022/12/26,127,一般认为断面大于单线隧道的断面，如站台层隧道、站厅通道、渡线隧道等是大跨隧道，D10m，或10m左右的断面。广州地区的地层一般表现为上软下硬地层，及个别地方也出现过上硬下软。现在比较常用的是CRD工法，而现场很多做的
19、不规范或极不规范。从工序转换考虑，建议大于12m跨度的断面采用眼镜工法。,问题二：复合地层中大跨浅埋隧道开挖工法的选择,9.4 补充的几个问题,2022/12/26,128,浅埋暗挖法实例青岛地铁,2022/12/26,129,施工现场图片,9.4 补充的几个问题,问题三、地面沉降、塌方及原因,随着土石方的开挖移除、地下水的排出，地层中原有的应力平衡状态被打破，使之处于非平衡状态。这种非平衡状态需要一定时间进行调整，调整过程中造成的地层损失或支护变形（沉降或收敛），表现出地面或支护空间位置向下改变，称为沉降。,坍方过程一般为：开挖围岩塑性变形支护过大变形支护 局部破坏支护与围岩破坏失稳坍方。,9.4 补充的几个问题,地面沉降、塌方原因,不利的地形、地貌因素如隧道穿过地面建筑物，而且埋深浅；不良的地质条件如隧道穿过断层及其破碎带；通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差。,9.4 补充的几个问题,常见沉降和塌方因素小结,从该表中可以看出：人的因素在沉降坍方事故中占绝大部分；有些因素是综合的，同时有人的因素也有物的因素；不可抗力往往在事故的直接原因仅占很小的比例。 正所谓“三份天灾、七份人祸”,施工无小事！,矿山法施工全面介绍,第九章：地铁矿山法施工,Thank You !,
