浅埋隧道施工方法分析

浅埋隧道施工方法分析

李会明

【摘要】隧道是埋置于地层内的一种地下建筑物。隧道按照埋置的深度分类:可划分为深埋隧道、浅埋隧道和超浅埋隧道。本文主要介绍研究的是浅埋隧道,对浅埋隧道中一些常见的施工方法进行综述概括,并对其技术原则、施工工艺、技术要点以及优缺、点进行对比分析。

【关键词】浅埋隧道;施工方法;明挖法;盖挖法;浅埋暗挖法;盾构法

AnalysisofShallowTunnelConstructionMethods

LiHuiming

AbstractThetunnelisanundergroundbuildingsburiedinthestrata.Itclassifiedinaccordancewiththedepthofembedment:canbedividedintothedeeptunnel,shallowtunnelandultra-shallowtunnels.Thispapermainlydescribesandresearchesshallowtunnel.Summarysomecommonconstructionmethodsintunnelshallow,andanalyzetheirtechnicalprinciples,constructiontechniques,technicalpoints,advantagesanddisadvantages.

KeywordsShallowtunnels;Constructionmethods;

ShieldmethodOpen-cutmethod;Coverdiggingmethod;Shallowminingmethod;

1引言

隧道洞顶至地表的土层厚度叫做埋深,浅埋隧道是指隧道的埋深不足隧道洞径2倍大小的隧道。浅埋隧道由于埋深较浅,紧邻地表,因此受地表环境,诸如地表荷载、地下水、地面构筑物等因素的影响较大。另外,浅埋隧道围岩地质条件比较复杂,一般岩层多为黄土岩、风化岩、膨胀性围岩等,其自稳性很差,围岩难以自成拱,容易出现地表沉陷、落拱塌方等地质问题。

基于浅埋隧道这些特点,出现了一系列比较适合浅埋隧道特点的施工方法,比较常用的有明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法和盾构法等。各种施工方法有不同的优、缺点和适用范围。在施工过程中,应全面了解和掌握浅埋隧道的特点及准确其施工方法的技术要点和施工工艺,以保证浅埋隧道工程的安全性、适用性和经济性。

2浅埋隧道施工方法

2.1明挖法

明挖法,指的是现将隧道部位的岩石(土)体全部挖除,然后修建洞身、洞门、在进行回填的施工方法。明挖法具有施工简单、快捷、经济、安全的优点,城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术。其缺点是对周围环境的影响较大,一般在市区不容易实施。只有在郊区、空旷区,有条件敞口开挖时方可采用。当土体稳定需要时,还应采取支护桩或地下连续墙作基坑支护;当工程结构物处于有地下水干扰的位置,还需采取降排水措施。明挖法施工隧道的工艺相对简单、受力明确,操作方便,但需做好地下管线拆迁或加固稳定、地面交通疏导、环境保护以及基坑安全稳定等工作。遇有基坑石方需要爆破时,必须事先编制爆破方案、申报主管部门批准后方可实施。明挖法的关键工序是:降低地下水位,边坡支护,土方开挖,结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术,主要有:

(1)放坡开挖技术。

适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖,随挖随刷边坡,必要时采用水泥粘土护坡。

(2)型钢支护技术。

一般使用单排工字钢或钢板桩,基坑较深时可采用双排桩,由拉杆或连梁连结共同受,也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。

(3)连续墙支护技术。

一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽,也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷,同时具有隔水效果,适用于软土和松散含水地层。

(4)混凝土灌注桩支护技术。

一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁,还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。

(5)土钉墙支护技术。

在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔,加入较密间距排列的钢筋或钢管,外注水泥砂浆或注浆,并喷射混凝土,使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。

(6)锚杆(索)支护技术。

在孔内放入钢筋或钢索后注浆,达到强度后与桩墙进行拉锚,并加预应力锚固后共同受

力,适用于高边坡及受载大的场所。

(7)混凝土和钢结构支撑支护方法。

依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系,与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系,承受侧向土压力,内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。

明挖法三种基本类型:

(1)先墙后拱法

先墙后拱法是最常用的一种方法,适用于地形有利、地质条件较好的各种浅埋隧道和地下工程。

施工步骤是:先开挖基坑或堑壕,再以先边墙后拱圈(或顶板)的顺序施做衬砌和敷设防水层,最后进行洞顶回填。当地形和施工场地条件许可,边坡开挖后又能暂时稳定时,可采用带边坡的基坑或堑壕。如施工场地受限制,或边坡不稳定时,可采用直壁的基坑或堑壕,此时坑壁必须进行支护。

(2)先拱后墙法

先拱后墙法,也称支承顶拱法。在稳定性较差的松软岩层中,为了施工安全,先开挖拱部断面并及时砌筑顶拱,以支护顶部围岩,然后在顶拱保护下开挖下部断面和砌筑边墙。在开挖边墙部分的岩层之前,必须将顶拱支承好。

开挖两侧边墙部分的岩层时(俗称挖马口),须左右交错分段进行,以免顶拱悬空而下沉。该法施工顺序见图1(图中阿拉伯数字为开挖顺序,罗马数字为衬砌顺序)

图1先拱后墙法施工顺序图

施工时,须开挖上下两个导坑,开挖上部断面时的大量石碴,可通过上下导坑之间的一系列漏碴孔装车后从下导坑运出,既提高出碴效率,又减少施工干扰。当隧道长度较短、岩层又干燥时,可只设上导坑。在此种场合,开挖时可将临时支撑和拱架都支承于坑道中间未被开挖的大块核心地层上,为避免运输和施工的干扰,可先将上半断面完全修筑完毕,然后

再进行下半断面的施工。本法适用于松软岩层,但其抗压强度应能承受拱座处较高的支承应力;也适用于坚硬岩层中跨度或高度较大的洞室施工,以简化修筑顶拱时的拱架和灌筑混凝土作业。

(3)墙拱交替法

墙拱交替法是上述两种方法的混合使用,边墙和顶拱的修筑相互交替进行,它适用于不能单独采用先墙后拱法或先拱后墙法的特殊情况。其施工步骤是:先开挖外侧边墙部位土石方,修筑外侧边墙;开挖部分堑壕至起拱线,修筑顶拱;分段交错开挖余下的堑壕,筑内侧边墙。

2.2盖挖法

盖挖法是先盖后挖,以临时路面或结构顶板维持地面畅通再进行下部结构施作的施工方法。当地下工程明做时需要穿越公路、建筑等障碍物而采取的新型工程施工方法。

盖挖法施工的优点是:结构的水平位移小;结构板作为基坑开挖的支撑,节省了临时支撑;缩短占道时间,减少对地面干扰;受外界气候影响小。

其缺点是:出土不方便;板墙柱施工接头多,需进行防水处理;工效低,速度慢;结构框架形成之前,中间立柱能够支承的上部荷载有限。

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工。主体结构可以顺作,也可以逆作。在城市繁忙地带修建地铁车站时,往往占用道路,影响交通当地铁车站设在主干道上,而交通不能中断,且需要确保一定交通流量要求时,可选用盖挖法。根据工程实际情况具体又可分为以下几种方法:

(1)盖挖顺作法

盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后,以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通,往下反复进行开挖和加设横撑,直至设计标高。依序由下而上,施工主体结构和防水措施,回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后,视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时,可考虑采用盖挖顺作法。

(2)盖挖逆作法

盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱,和盖挖顺作法一样,基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩,中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高,利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑,以防止维护结构向基坑内变形,待回填土后将道路

复原,恢复交通。以后的工作都是在顶板覆盖下进行,即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近,为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷,或需及早恢复路面交通,但又缺乏定型覆盖结构,常采用盖挖逆作法施工。

(3)盖挖半逆作法

盖挖半逆作法与逆作法的区别仅在于顶板完成及恢复路面后,向下挖土至设计标高后先浇筑底板,再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。在半逆作法施工中,一般都必须设置横撑并施加预应力。

2.2浅埋暗挖法

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。

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,即“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”进行隧道的设计和施工。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。

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。

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,(见图2)。

图2浅埋暗挖法施工步骤图

浅埋暗挖施工技术原则:

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。

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: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。

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,预留的土体还可以平衡掌子面的土体,防止滑塌。

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。

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: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。

浅埋暗挖常用施工方法:

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。

(1)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。

(2)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3.5~4.5m,或以人站立方便操作选择台阶高度。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。

(3)CD法和CRD法

CD法又叫中隔壁法,是在软弱围岩大跨度隧道中,先分部开挖隧道的一侧,并施作中隔壁,然后再分布开挖另一侧的施工方法。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法先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工,然后再开挖最先施工一侧的最后部分,并延长中隔壁,最后开挖剩余部分的施工方法。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,地层沉降量不大,而且容易控制。

CD法与CRD法的只要区别:

①开挖顺序:

CD法先开挖隧道的一侧,并施作中隔壁墙,然后再开挖另一侧的施工方法;CRD法先开挖隧道一侧的一或二部分,施作部分中隔壁和横隔板,再开挖隧道另一侧的一或二部分,完成横隔板施工,然后再开挖最先施工一侧的最后部分,并延长中隔壁,最后开挖剩余部分的施工方法。

②临时支护:

CD法是用钢支撑和喷射混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法,一般临时仰拱没有横撑;CRD法用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割进行开挖的方法,是在地质条件要求分部开挖及时封闭的条件下采用的,一般临时仰拱有横撑。

二者既有联系又有区别。它们都适用于比较软弱而且是大断面隧道的场合。CD法是在用钢支撑和喷射混凝土的隔壁分割开进行开挖的方法。CDR法则是用隔壁和仰拱把断面上下、左右分割进行开挖的方法,是在地质条件要求分部开挖及时封闭的条件下采用的。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。

施工要点及技术措施:

①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;②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;

③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;

④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。

(4)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。

(5)大断面暗挖法:

大断面车站开挖方法的选择,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:

①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;

②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;

③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;

④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;

浅埋暗挖法常用的配套技术:

(1)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:

①地层预加固效果不佳。浅埋暗挖是以地层预加固为前提的一种施工技术。对松散地层,开挖的过程更主要的是支护的过程,地层加固是开挖成败的关键。

②开挖面暴露时间长。在预加固后开挖过程中,围岩土体会出现一个短暂的稳定,随着暴露时间延长,坍塌的可能性也越大。

③受地面震动影响。地面车辆行驶过程中产生的震动是坍塌的重要诱因之一,尤其夜间重车高速行驶更为明显。

④降水后地层残留水的影响。土层隧道施工最为关键的是地下水。施工有地下水时,施工前都采取降水措施。部分地层中形成砂和粘土的混合体,管井很难达到疏干的目的,开挖过程中可能产生潜蚀作用,并造成流砂、坍塌现象。

⑤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。

(2)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108mm~159mm,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串流。

②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25mm—42mm。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。

③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。目前一般旋喷长度为20m左右,开挖18m,留2m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。

④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,这时经常采用水平排水和注浆止水等办法。

⑤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。

2.4盾构法

盾构法施工是以盾构作为施工机械在地面以下暗挖修筑隧道的一种施工方法。

盾构是一种钢制的活动防护装置,或活动支撑;盾构是既可支承地层压力,又可以在地层中推进的活动钢制圆形或半圆形装置。

在盾构的掩护下,头可以安全地开挖地层,一次掘进相当于装配式衬砌一环的宽度。尾部可以装配预制管片或砌块,迅速地拼装成隧道的永久衬砌,并将衬砌与土层之间的空隙用水泥压浆填实,防止周围地层的继续变形和围岩压力的增长。

盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶,用千斤顶块顶在拼成的衬砌环上,使它推进到已挖好的空间内,然后缩回活塞杆,为下一环衬砌拼装创造条件。

重复上述过程,不断开挖、不断推进,借助盾构这种特制施工机械,可用较快的速度完成隧道施工基本作业循环,直至隧道建成。盾构施工前,应先修建一竖井,在竖井处安装盾构。采用盾构开挖出的土体,由竖井通道提升运出地面弃土场处理。盾构施工工艺,如图

3所示。

1-盾构;2-盾构千斤顶;3-盾构正面网格;4-出土转盘;5-出土皮带运输机;6-管片拼装机;7-管片;8-压浆泵;9-压浆孔;10-出土机;11-管片衬砌;12-盾尾空隙中的压浆;13-后盾管片;14-竖井。

图3盾构法施工工艺图

盾构施工法优点:

(1)该施工方法属于地下工程暗挖法施工,不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节、气候等条件的影响,能较经济合理地保证隧道安全施工,可在盾构支护下安全地开挖、衬砌等;

(2)盾构的推进、出土、拼装衬砌等可全部机械化,自动化作业,施工劳动强度较低,而掘进速度比较快;

(3)施工中没有噪声和振动,对周围环境没有干扰;

(4)在松软含水地层中,修筑埋置深度较大的长大隧道,具有经济、技术、安全等方面的优越性。

盾构施工法存在的缺点:

(1)盾构是一种价格较昂贵、针对性强的专用施工机械,对每一座采用盾构法施工的隧道,均应根据工程地质、水文地质条件、衬砌结构断面尺寸的大小进行专门制造、运送、拼装与拆卸等,且设备较复杂。因此,一般不能随便将其他隧道施工用的盾构重复使用;

(2)需要有气压供应设备、人工井点降水、衬砌管片预制、衬砌结构的防水设施及堵漏、隧道内的运输、施工测量、场地布置、拼装与拆卸工作井等施工技术的密切配合才能顺利施工。且用气压法施工时,涉及到压缩空气泄出的危险、减压病等医学上的防护措施;

(3)对于短于750米的隧道,有统计资料显示,被认为是不经济的;对隧道曲线半径过小或隧道埋深较浅时,施工困难较大(对水底隧道当覆盖土太浅时施工反而不太安全);

(4)当盾构法施工采用全气压方法稳定地层时,施工条件较差,因此对劳动保护要求较高,用盾构法施工时,在隧道上方一定范围内,尤其是饱和含水松软土层,地表沉陷尚难以防止,拼装衬砌对衬砌整体防水技术要求很高。

3结语

本文对浅埋隧道较常用的几种施工方法(明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法)作了比较详细的介绍说明,并对其优、缺点,适用范围进行了比较全面的对比分析。

在浅埋隧道施工过程中,应对隧道特定的地表环境特点及地质地貌条件等因素进行全面细致的分析,甄选出适合该工程或工程某一施工段的施工方法。施工过程中更应准确把握各施工方法的技术要点和施工工艺,以保证浅埋隧道工程的安全性、适用性和经济性。

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