2K313012地铁区间隧道结构与施工方法
一、暗挖施工方法比较与选择
(一)喷锚暗挖(矿山)法
施工基本流程见图2K313012-1。
该法采用先柔后刚复合式衬砌和新型的支护结构体系，初期支护按承担全部基本荷载来设计，二次模筑衬砌作为安全储备，初期支护和二次衬砌共同承担特殊荷载。
应用浅埋暗挖法设计和施工时，同时采用多种辅助工法，超前预支护以改善加固围岩，调动部分围岩的自承能力;采用不同的开挖方法及时支护、 封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系。
▼辅助工法
在施工过程中应用监控量测、信息反馈和优化设计，实现不塌方、少沉降和安全施工。
▼信息监控反馈
浅埋暗挖技术多用于第四纪软弱地层，由于围 岩自承能力比较差，为避免对地面建筑物和地下构 筑物造成破坏，需要严格控制地面沉降量，因此， 初期支护要刚度大，支护要及时。初期支护必须从上向下施工，二次衬砌模筑必须通过变形量测确认初期支护结构基本稳定时，才能施工， 而且必须从下往上施工，绝不允许先拱后墙施工。
（这个好理解，从上往下容易掉下来，从下往上有东西支撑，且不容易有施工裂缝）
▼从下往上施工
浅埋暗挖法与新奥法相比，更强调地层的预支护和预加固。因为地铁工程基本是在城镇施工，对地表沉降的控制要求比较严格。浅埋暗挖法支护衬砌的结构刚度比较大，初期支护允许变形量比较小，有利于减少对地层的扰动及保护周边环境。
▼自承能力强的围岩，不需要做支护和预加固等
1.地层预加固和预支护:
在城市地铁隧道施工中，经常遇到砂砾土、砂性土、黏性土或强风化基岩等不稳定地层。这类地层在隧道开挖过程中自稳时间短暂，往往在初期支护尚未来得及施作，或喷射混凝土尚未获得足够强度时，拱墙的局部地层已开始坍塌。为此，需采用地层预加固、预支护的方法，以提高周围地层的稳定性。
常用的预加固和预支护方法有:
①小导管超前预注浆、
②管棚超前支护。
详见本书2K313043条,2K313045条。
▼小导管超前预注浆
▼导管钻进
▼小导管（注意小导管的叠放方式）
▼地表深层注浆
▼管棚支护
▼管棚布置示意图
2.隧道土方开挖与支护:
采用浅埋暗挖法开挖作业时，所选用的掘进方式及工艺流程，应保证最大限度地减少对地层的扰动，提高周围地层自承作用和减少地表沉降。根据不同的地质条件及隧道断面，选用不同的开挖方法，但其总原则是:“预支护、预加固一段，开挖一段;开挖一段， 支护一段;支护一段，封闭成环一段”。
初期支护封闭成环后，隧道处于暂时稳定状态，通过监控量测，确认达到基本稳定状态时，可以进行二次衬砌施工。如量测结果证明尚未稳定，则需继续监测;如监测结果证明支护有失稳的趋势时，则需及时通过设计部门共同协商，确定加固方案。掘进方式选择详见本书2K313031条。
3.初期支护形式:
在软弱破碎及松散、不稳定的地层中采用浅埋暗挖法施工时，除需对地层进行预加固和预支护外，隧道初期支护施作的及时性及支护的强度和刚度，对保证开挖后隧道的稳定性、减少地层扰动和地表沉降，都具有决定性的影响。在诸多支护形式中，钢拱锚喷混凝土支护是满足上述要求的最佳支护形式。初期支护形式详见本书2K313032条。
▼钢拱锚喷混凝土
▼钢拱架于相关设备
4.二次衬砌:
在浅埋暗挖法中，初期支护的变形达到基本稳定，且防水结构施工验收合格后，可以进行二次衬砌施工。这是浅埋暗挖法中二次有砌衬砌施工与一般隧道衬砌施工的主要区别。现浇钢筋混凝土工艺和机械设备使用与一般隧道衬砌施工基本相同。
▼初期支护预二次衬砌
二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板，更多情况则使用模板台车，因为区间隧道的断面尺寸基本不变，有利于使用模板台车，加快支模及拆模速度。衬砌所用的模板、墙架，拱架均应式样简单、拆装方便、表面光滑、接缝严密。使用前应在样板台上校核;重复使用时，应随时检查并整修。二次衬砌混凝土施工详见本书2K313033条。
▼模板台车
▼模板台车施工
5.监控量测:
利用监控量测信息指导设计与施工是浅埋暗挖施工工序的重要组成部分。在设计文件 中应提出具体要求和内容，监控量测的费用应纳入工程成本。在实施过程中施工单位要有专门机构执行与管理，并由项目技术负责人统一掌握、统一领导。经验证明拱顶沉降是控制稳定较直观的和可靠的判断依据，水平收敛和地表沉降有时也是重要的判断依据。对于地铁隧道来讲，地表沉降测量显得尤为重要。
▼监控测量
▼监控测量
▼监控测量
(二)盾构法
1.盾构法施工见图2K313012-2，其基本施工步骤:
（1）在盾构法隧道的始发端和接收端各建一个工作(竖)井。
▼工作井
▼工作井
（2）盾构机在始发端工作井内安装就位。
▼工作井始发就位
（3）依靠盾构机千斤顶推力(作用在已拼装好的衬砌环和反力架)将盾构机从始发工作井的墙壁预留洞门推出。
▼千斤顶，反力架与衬砌环
（4）盾构机在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出士和安装衬砌管片。
▼沿着轴线推进
（5）及时地向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置（因为你不注浆的话，管片是跟土体分离的，这样就稳固不了了，注浆把管片跟土体给粘结起来）。
▼背后注浆
（6）盾构机进入接收工作井后被拆除，如施工需要，也可穿越工作井再向前推进。
2.盾构法施工隧道的优点:
（1）除工作井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响。
▼地下施工
（2） 盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，施工易于管理，施工人员也较少。
▼管片拼装衬砌
（3）在一定覆土范围内，隧道的施工费用不受覆土量影响，适宜于建造覆土较深的隧道（只有工作井开挖稍微影响造价，但是跟盾构造价比起来，微乎其微）。
▼不受覆土量影响
（4） 施工不受风雨等气候条件影响。
▼地下施工，不受地面影响
（5）当隧道穿过河底或其他建筑物时，不影响航运通行和建(构)筑物的正常使用。
▼穿越河底
▼穿越河底
（6）土方及衬砌施工安全、掘进速度快。
（7）在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
3.盾构法施工存在的问题:
（1）当隧道曲线半径过小时，施工较为困难。
▼半径
（2）在陆地建造隧道时，如隧道埋土太浅，则盾构法施工困难很大，而在水下时，如覆土太浅则盾构法施工不够安全。
（3）盾构施工中采用全气压方法以疏干和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件差。
（都被埋在地下，能不差吗）
▼盾构施工环境
▼盾构施工环境
（4）盾构法隧道上方一定范围内的地表沉降尚难完全防止，特别在饱和含水松软的土层中，要采取严密的技术措施才能把沉降控制在很小的限度内。
（5）在饱和含水地层中，盾构法施工所用的拼装衬砌，对达到整体结构防水的技术要求较高。
▼盾构管片拼装
▼盾构管片拼装
（6）对于结构断面尺寸多变的区段适应能力较差。
4.对使用管片的技术要求:
盾构到达接收井(进洞)时，由于前方已无土体，对管片收缩量就有影响，容易造成管片松弛和错台。为此建议在进洞时的10环管片上，增设纵向拉紧装置，并适当加强第一次螺栓紧固力。
▼始发段
▼接收段
工作井在盾构洞口应预埋现浇钢筋混凝土环梁筋。一般盾构从硬地层到软地层易下沉、扎头，此时要注意盾构推进保持匀速，推进时要严格控制出土量，保持土压平衡，必要时同步注浆，适当增加压力，并提早做管片二次压浆，减少本区段管片的沉降。 作为盾构法隧道设计，此时应进行隧道纵向强度和变形验算，适当加大螺栓直径。
▼螺栓
▼螺栓孔
▼螺栓
▼螺栓孔
5.隧道内的水平运输以及地面的垂直运输:
▼垂直运输
隧道内配套的水平运输往往也关系到整个施工的进度。通过整个施工流程来看，隧道 水平运输包括管片、砂浆以及其他材料的运进，土压平衡盾构还有掘进所出渣土的运出。 如果配套合理，对整个工程施工工期将起到很好地促进作用。 在国内外，也有整个出渣土 的水平运输为皮带运输的实例，通过不断增加的皮带运输组来跟进盾构的前进。
二.不同方法施工地铁区间隧道的结构形式
（一）明挖法施工隧道
在场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许的地区，应优先采用施工速度快、造价较低的明挖法施工。明挖法施工的地下铁道区间隧道结构通常采用矩形断面，一般为整体浇筑或装配式结构，其优点是其内轮廓与地下铁道建筑限界接近，内部净空可以得到充分利用，结构受力合理，顶板上便于敷设城市地下管网和设施。
▼明挖法隧道施工
▼明挖法隧道施工
1.整体式衬砌结构
明挖现浇隧道结构断面分单跨、双跨等形式，由于结构整体性好，防水性能容易得到保证，可适用于各种工程地质和水文地质条件；但是，施工工序较多，速度较慢。
2.预制装配式衬砌
预制装配式衬砌的结构形式应根据工业化生产水平、施工方法、起重运输条件、场地条件等因地制宜选择，目前以单跨和双跨较为通用。关于装配式衬砌各构件之间的接头构造，除了要考虑强度、刚度、防水性等方面的要求外，还要求构造简单、施工方便。装配式衬砌整体性较差，对于有特殊要求（如防护、抗震等）的地段要慎重选用。（因为是装配的，所以缝隙不好处理，难以严实）
（二）喷锚暗挖（矿山）法施工隧道
在城市区域、交通要道及地上地下构筑物复杂地区，隧道施工喷锚暗挖法通常是一种较好的选择；隧道施工时，一般采用拱形结构，其基本断面形式为单拱、双拱和多跨连拱。
前者多用于单线或双线的区间隧道或联络通道，后两者多用在停车线、折返线或喇叭口岔线上。
采用喷锚暗挖法隧道衬砌又称为支护结构或初期支护，其作用是加固围岩并与围岩一起组成一个有足够安全度的隧道结构体系，共同承受可能出现的各种荷载，保持隧道断面的使用净空，防止地表下沉，提供空气流通的光滑表面，堵截或引排地下水。根据对隧道衬砌结构的基本要求以及隧道所处的围岩条件、地下水状况、地表下沉的控制、断面大小和施工方法等，可以采用基本结构类型及其变化方案。
1.衬砌的基本结构类型—复合式衬砌
这种衬砌结构是由初期支护、防水隔离层和二次衬砌所组成。
▼复合式衬砌步骤
复合式衬砌外层为初期支护，其作用是加固围岩，控制围岩变形，防止围岩松动失稳，是衬砌结构中的主要承载单元。一般应在开挖后立即施作，并应与围岩密贴。所以，最适宜采用喷锚支护，根据具体情况，选用锚杆、喷混凝土、钢筋网和钢支撑等单一或并用而成。
▼钢拱架钢筋网
▼钢拱架
▼防水层
▼喷射混凝土
▼锚杆
声明：本站部分文章内容及图片转载于互联网、内容不代表本站观点，如有内容涉及侵权，请您立即联系本站删除。