1、地下暗挖、頂管及水下作業工程專項施工方案1 編制依據（1）水工建筑物地下開挖工程施工規范SL 378-2007（2）水工建筑物地下開挖工程施工技術規范DL/T 5099-2011（3）爆破安全規程（GB 67222003）（4）地下鐵道工程施工及驗收標準GB50299-1999 （5）水工混凝土施工規范DL/T 5144-2001（6）頂管工程設計與施工（葛春輝著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時，須先開挖出相應的空間，然后在其中修筑襯砌。施工方法的選擇，應以地質、地形及環境條件以及埋置深度為主要依據，其中對施工方法有決定性影響的是埋置深度。埋置較淺的工程，
2、施工時先從地面挖基坑或塹壕，修筑襯砌之后再回填，這就是明挖法。當埋深超過一定限度后，明挖法不再適用，而要改用暗挖法。暗挖法施工因掘進方式不同，可分為眾多的具體施工方法，如全斷面法、正臺階法、環形開挖預留核心土法、單側壁導坑法、雙側壁導坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、側洞法、柱洞法等。雖然掘進方式不同，各種具體施工方法都有其優點和缺點（施工注意事項）；選擇前必須經過現場條件調研分析，在技術經濟綜合比較基礎上選擇較適宜的施工方法。2.2 施工方法2.2.1 全斷面開挖法（1）全斷面開挖法適用于土質穩定、斷面較小的隧道施工，適宜人工開挖或小型機械作業。（2）全斷面開挖法施工操作比較簡單，主要工
3、序：使用移動式鉆孔臺車，首先全斷面一次鉆孔，并進行裝藥連線，然后將鉆孔臺車后退到50m以外的安全地點，再起爆，一次爆破成型，出渣后鉆孔臺車再推移至開挖面就位，開始下一個鉆爆作業循環。同時，施作初期支護，鋪設防水隔離層（或不鋪設），進行二次筑模襯砌。該流程突出兩點：增加機械手進行復噴作業，先初噴后復噴，以利于穩定地層和加快施工進度；鋪底混凝土必須提前施作，且不滯后200m。當地層較差時鋪底應緊跟，這是確保施工安全和質量的重要做法。（3）全斷面開挖法的優點是可以減少開挖對圍巖的擾動次數，有利于圍巖天然承載拱的形成，工序簡便；缺點是對地質條件要求嚴格，圍巖必須有足夠的自穩能力。2.2.2 臺階開挖法
4、臺階法是最基本、運用最廣泛的施工方法，而且是實現其它施工方法的重要手段。當開挖斷面較高時可進行多臺階施工，每層臺階的高度常用3.54.5m，或以人站立方便操作選擇臺階高度。臺階長度的選擇參見圖1示：圖1 臺階長度長臺階（L5B）：長臺階對掌子面的穩定有利，但施工的干擾大；上臺階上設備、材料困難；上臺階向下臺階出碴困難；不能及時封閉成環，有時不得不在上臺階底板上作臨時仰拱，這種方法在一般情況下不宜采用。中臺階（L=1.55B）：中臺階的特點介于上臺階和短臺階之間，由于臺階有一定長度，當拱部錨桿和初期支護壁后注漿工作量大時可減少和上臺階開挖的施工干擾。由于上臺階的距離不長，噴砼和注漿設備仍可放在下
5、臺階。短臺階（L=11.5B）:在土質隧道中上臺階不必上大型設備，而且從上臺階向下臺階運土的距離短，下半斷能在11.5B內封閉成環，也能保證圍巖開挖后的穩定，這種臺階長度在城市地鐵的第四系地層中普遍采用。微臺階（LB）：在滿足掌子面開挖穩定要求、滿足開挖下臺階時噴砼的強度和方便施工的原則下進行選擇，一般用34m。當使用反向挖掘機開挖裝碴時，上臺階大部分可利用該機進行挖、裝，可以提高施工速度。2.2.3 環形開挖預留核心土法（1）環形開挖預留核心土法適用于一般土質或易坍塌的軟弱圍巖、斷面較大的隧道施工。（2）一般情況下，將斷面分成環形拱部、上部核心土、下部臺階等三部分。根據斷面的大小，環形拱部又
6、可分成幾塊交替開挖。環形開挖進尺為0.51,Om不宜過長。臺階長度一般以控制在1D內（D-般指隧道跨度）為宣。（3）施工作業流程：用人工或單臂掘進機開挖環形拱部一架立鋼支撐，噴混凝土。在拱部初次支護保護下，為加快進度，宜采用挖掘機或單臂掘進機開挖核心土和下臺階，隨時接長鋼支撐和噴混凝土、封底。視初次支護的變形情況或施工步序，安排施工二次襯砌作業。2.2.4 單側壁導坑法（1）單側壁導坑法適用于斷面跨度大，地表沉陷難于控制的軟弱松散圍巖中隧道施工。（2）單側壁導坑法是將斷面橫向分成3塊或4塊：側壁導坑、上臺階、下臺階。側壁導坑尺寸應本著充分利用臺階的支撐作用，并考慮機械設備和施工條件而定。（3）
7、一般情況下側壁導坑寬度不宜超過0.5倍洞寬，高度以到起拱線為宜，這樣導坑可分二次開挖和支護，不需要架設工作平臺，人工架立鋼支撐也較方便。2.2.5 雙側壁導坑法（1）雙側壁導坑法又稱眼鏡工法。當隧道跨度很大，地表沉陷要求嚴格，圍巖條件特別差，單側壁導坑法難以控制圍巖變形時，可采用雙側壁導坑法。（2）雙側壁導坑法一般是將斷面分成四塊：左、右側壁導坑、上部核心土、下臺階。導坑尺寸擬定的原則同前，但寬度不宜超過斷面最大跨度的l，3。左。、右側導坑錯開的距離，應根據開挖一側導坑所引起的圍巖應力重分布的影響不致波及另一側已成導坑的原則確定。（3）施工順序：開挖一側導坑，并及時地將其初次支護閉合。相隔適當
8、距離后開挖另一側導坑，并建造初次支護。開挖上部核心土，建造拱部初次支護，拱腳支承在兩側壁導坑的初次支護上。開挖下臺階，建造底部的初次支護，使初次支護全斷面閉合。拆除導坑臨空部分的初次支護。施作內層襯砌。2.2.6 中隔壁法和交叉中隔壁法（1）中隔壁法也稱CD工法，主要適用于地層較差和不穩定巖體、且地面沉降要求嚴格的地下工程施工。（2）當CD工法不能滿足要求時，可在CD工法基礎上加設臨時仰拱，即所謂的交叉中隔壁法(CRD工法)。（3）CD工法和CRD工法在大跨度隧道中應用普遍，在施工中應嚴格遵守正臺階法的施工要點，尤其要考慮時空效應，每一步開挖必須快速，必須及時步步成環，工作面留核心土或用噴混凝
9、土封閉，消除由于工作面應力松弛而增大沉降值的現象。2.2.7 中洞法、側洞法、柱洞法、洞樁法當地層條件差、斷面特大時，一般設計成多跨結構，跨與跨之間有梁、柱連接，一般采用中洞法、側洞法、柱洞法及洞樁法等施工，其核心思想是變大斷面為中小斷面，提高施工安全度。（1）中洞法施工就是先開挖中間部分（中洞），在中洞內施作梁、柱結構，然后再開挖兩側部分（側洞），并逐漸將側洞頂部荷載通過中洞初期支護轉移到梁、柱結構上。由于中洞的跨度較大，施工中一般采用CD、CRD或雙側壁導航法進行施工。中洞法施工工序復雜，但兩側洞對稱施工，比較容易解決側壓力從中洞初期支護轉移到梁柱上時的不平衡側壓力問題，施工引起的地面沉降
10、較易控制。中洞法的特點是初期支護自上而下，每一步封閉成環，環環相扣，二次襯砌自下而上施工，施工質量容易得到保證。（2）側洞法施工就是先開挖兩側部分（側洞），在側洞內做梁、柱結構，然后再開挖中間部分（中洞），并逐漸將中洞頂部荷載通過初期支護轉移到梁、柱上，這種施工方法在處理中洞頂部荷載轉移時，相對于中洞法要困難一些。兩側洞施工時，中洞上方土體經受多次擾動，形成危及中洞的上小下大的梯形、三角形或楔形土體，該土體直接壓在中洞上，中洞施工若不夠謹慎就可能發生坍塌。（3）柱洞法施工是先在立柱位置施做一個小導洞，當小導洞做好后，在洞內再做底梁，形成一個細而高的縱向結構，柱洞法施工的關鍵是如何確保兩側開挖后
11、初期支護同步作用在頂縱梁上，而且柱子左右水平力要同時加上且保持相等。（4）洞樁法就是先挖洞，在洞內制作挖孔樁，梁柱完成后，再施作頂部結構，然后在其保護下施工，實際上就是將蓋挖法施工的挖孔樁梁柱等轉入地下進行。3 頂管工程施工方案3.1 概述頂管工程是非開挖工程中的一個子科目或者說非開挖工程施工的一種工藝。它是把管道通過輔助的設備采用不開挖面層，并且能夠穿越公路、鐵道、河川、地面建筑物、地下構筑物以及各種地下管線等施工的工藝。頂管工程主要借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進機從工作井內穿過土層一直推到接收井并同時把管道推進到作業孔洞內。3.2 頂管施工工藝流程施工準備測量高程及軸
12、線挖頂管工作坑鋪頂管導軌設置頂進后背安裝頂進設備及吊放管節挖土頂進測量及糾偏再次挖土（管中土）頂進測量循環作業直致完成。3.3 工作坑和接受坑的準備 工作坑是安放所有頂進設備的場所，也是頂管掘進機的始發場所。接受坑是接受掘進機的場所。因此，頂管施工前必須首先在頂管線路上按設計標高修建工作坑和接受坑。工作坑和接受坑的建筑方法有鋼筋砼沉井法、WMS工井法和鋼板樁井等方法。根據現場的具體情況工作坑和接受坑可修建為方型、圓形、腰鼓型等。工作坑沿頂管路線前頂方向須設置予留洞口；反向加墊后靠背，圓形井壁或鋼板樁井施工的一般須在井壁和后靠背之間加設后背墻。 3.4 頂管掘進機及其頂管施工的主要配套設備的準備
13、 頂管施工的主要配套設備有主頂設備、基坑導軌、頂鐵和后靠背、起重設備、注漿設備等。頂管掘進機簡稱頂管機，它安放在導軌上，（導軌按設計標高和坡度的要求安裝在工作坑的基底上）在所頂管道的最前面，它的主要功能是取土和確保管道頂進方向的正確性，為確保頂管的順利頂進，必須根據頂進線路上的土質情況確定頂管機的形式。 主頂設備也安裝在工作坑的基底上，其前頂的方向與管道的線路方向一致。管材放置在頂管機和主頂設備之間，主頂設備依托后靠背將頂進時反作用力均勻的作用到工作坑井壁上。 頂鐵是頂進作業不可卻少的設備，有環型、U型頂鐵之分，它放置在頂管管材和主頂設備之間，起到將頂力分散并將頂力均勻作用與管材，進而保護管材并延伸主頂設備作用力的作用。 起重設備架設在工作坑上空，為的是將頂管管材運到工作坑內。 注漿設備的采用是頂管施工的重要一環，在頂進過程通過對含有注漿孔的管道注漿使管道周壁形成環形的泥漿套，從而降低了頂進阻力，既保護了管材又使得長距離大口徑頂管成為可能。 此外，輸土裝置、測量系統、洞內通風和照明設施也是施工中不可忽略的環節。頂管施工中的管材接縫要求自密封，鋼筋混凝土管的28天抗壓強度要求不低于40Mp。3.5 頂管機的選用頂管施工最突出的特點就是適應性問題。針對不同的地質情況、施工條件和設計要求，選用與之適應的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機和配套輔助設備，對于頂管施工來說將是非常關鍵的 。
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