第一篇：地鐵淺埋暗挖施工地層變形規(guī)律的研究

地鐵淺埋暗挖施工地層變形規(guī)律的研究

摘 要: 結(jié)合深圳地鐵 5 號線靈芝—洪浪站區(qū)間暗挖地鐵隧道工程的復(fù)雜地質(zhì)條件及施工條件，通過對大量地層變形實(shí)測數(shù)據(jù)的分析，深入研究復(fù)雜地質(zhì)條件下地層沉降變形的規(guī)律。研究結(jié)果表明，隧道開挖后，增大支護(hù)剛度并及時封閉成環(huán)，可以有效控制地層變形，滿足了施工允許的沉降要求，可為類似工程提供相關(guān)的技術(shù)參考資料。

關(guān)鍵詞: 地鐵 淺埋暗挖法 地層變形 拱頂沉降 地表沉降

淺埋暗挖法是城市地鐵區(qū)間施工的有效方法，對地質(zhì)條件具有較好的適應(yīng)性，已成為城市地下工程施工的重要技術(shù)手段，在我國得到了廣泛的應(yīng)用。然而暗挖施工所引起的各類沉降始終是地下工程中較為敏感的問題。沉降若控制不好，輕則使行人、車輛感到不適，影響地下工程文明形象，重則導(dǎo)致地下管線破壞、地面建筑變形開裂，影響周邊居民的正常工作生活。因此，暗挖施工的沉降控制技術(shù)，一直是地下工程設(shè)計(jì)和施工所研究的課題。

目前，國內(nèi)興建地鐵的各大城市，對地表與拱頂沉降限制基本采用了同一標(biāo)準(zhǔn)，即隆起量≤10 mm，沉降量≤30 mm。北京和其它地區(qū)的實(shí)踐證明，將地表下沉量值控制在 30 mm 以內(nèi)可保證地面建筑物和道路的安全使用。事實(shí)上，世界各國普遍是將 30 ～ 50 mm作為地表沉降控制的標(biāo)準(zhǔn)。

然而，由于深圳地質(zhì)條件復(fù)雜，深圳地鐵 5 號線工程某些暗挖地段出現(xiàn)了嚴(yán)重的地表下沉與拱頂沉降，最大地表沉降量達(dá) 400 mm 以上，拱頂沉降量在某些地段達(dá)到 150 mm 以上。暗挖施工引起的沉降給結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性帶來了安全隱患，甚至造成地面顯著下沉和建筑物的嚴(yán)重?fù)p壞，個別地段甚至威脅到地面交通和建筑物的安全。

因此，對地層變形機(jī)理進(jìn)行深入的分析研究，進(jìn)而提出有效的施工措施，實(shí)現(xiàn)對地層變形的有效控制就顯得非常必要和迫切。這對我國城市地鐵建設(shè)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和指導(dǎo)作用。

本文通過分析深圳地鐵 5 號線靈芝—洪浪站區(qū)間暗挖隧道設(shè)計(jì)及施工中所收集的現(xiàn)場資料，對深圳地區(qū)地鐵施工中地表沉降的控制提出一些看法與建議。工程概況 1.1 工程地質(zhì)概況

靈洪區(qū)間隧道洞身處于地下水位以下，主要從礫質(zhì)黏性土、全、強(qiáng)、中、微風(fēng)化巖石中通過。隧道結(jié)構(gòu)拱頂覆土 10.50 ～ 15.34 m。其埋深位于地下水位以下，地下水壓力對隧道施工及襯砌結(jié)構(gòu)有較大影響。區(qū)間隧道 DK5 + 684—DK5 + 764(靈芝站端頭)長 80 m，右線在 DK6 + 218.37—DK6 + 318.37(洪浪站)拱頂范圍內(nèi)存在飽和砂層和圓礫層，富水性大，結(jié)構(gòu)松散，屬較不穩(wěn)定土體，透水性強(qiáng)，施工中易發(fā)生坍塌、涌水、涌沙等現(xiàn)象。1.2 地下管線及周邊建筑狀況

區(qū)間沿線隧道兩側(cè)存在密集的 380 V 電力、550mm × 440 mm /(20 孔)的電信、800 mm × 1 000 mm 混凝土雨水管、燃?xì)猢p路燈等地下管線管道，地下管線管道的走向與道路平行，局部斜交。區(qū)間北側(cè)為艾默生電子商務(wù)樓群等，南側(cè)為靈芝公園，最近的建筑物離隧道 2.5 m。1.3 設(shè)計(jì)參數(shù)與施工方法

暗挖區(qū)間隧道初期支護(hù)為超前小導(dǎo)管加錨噴支護(hù)形式，設(shè)計(jì)的支護(hù)形式分為 A、B、C 型三種，其具體參數(shù)見表 1。隧道采用正臺階法施工，臺階長度 3.0 ～ 5.0 m，施工中首先在隧道拱部采用超前小導(dǎo)管注漿預(yù)加固地層;再進(jìn)行上臺階弧形導(dǎo)坑的開挖，并及時架設(shè)鋼筋、噴射混凝土進(jìn)行初期支護(hù);然后在上半斷面初期支護(hù)保護(hù)下進(jìn)行下臺階開挖并施工下半斷面初期支護(hù);最后清底做仰拱封閉整環(huán)初期支護(hù)。地層變形機(jī)理及控制措施 2.1 地層變形機(jī)理

對城市地下工程，尤其是淺埋隧道，其施工地層變形的發(fā)生，主要是由于施工引起的地層損失和施工過程中隧道周圍受擾動或者受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)所造成。另一方面隧道周圍土體在彌補(bǔ)地層損失中，發(fā)生地層移動，引起地表沉降。因此，無論采取何種隧道施工方法，都將不可避免地引起或多或少的地層變形。

2.2 地層變形控制措施

為控制其變形，不應(yīng)以地層的應(yīng)力釋放與位移來換取最佳支護(hù)時間，而是以第一時間及時施作支護(hù)并及早封閉成環(huán)、控制地層位移為主要原則。根據(jù)這個原則，結(jié)合現(xiàn)場工程地質(zhì)情況分析，控制地層變形及地表下沉的基本原理就是增加土體的剛度，有效減少水土流失，同時增大支護(hù)剛度及減少暴露時間，及時成環(huán)。地層變形特點(diǎn)及數(shù)據(jù)分析 3.1 拱頂、地表變形沉降規(guī)律

根據(jù)西南院的監(jiān)測結(jié)果，本標(biāo)段隧道施工對土層影響如表 2 所示。從表 2 中沉降數(shù)據(jù)及對相關(guān)觀測資料分析可知該暗挖段的地層變形的特點(diǎn)。由于本項(xiàng)目大部分開挖面處于礫質(zhì)黏性土中，大氣降水與地下水十分豐富，降水施工沒有到位情況下掌子面穩(wěn)定性極差，黏土遇水即軟化成稀泥狀，因此上斷面施工至下斷面封閉成環(huán)過程中，某些斷面拱頂沉降速率較大。本文選取了一個典型斷面，通過觀測成環(huán)前后拱頂和地表的沉降量，找出地層變形的規(guī)律，初步揭示該類地層的變形機(jī)理和控制特點(diǎn)，并由此提出相應(yīng)的控制措施，在施工中得到成功應(yīng)用。

地鐵開挖引起的地層變形是從結(jié)構(gòu)拱頂向上延伸的，從現(xiàn)場的觀測結(jié)果可以看出，拱頂下沉量要小于地表沉降。以靈洪區(qū)間 DK5 + 906 斷面左線拱頂沉降、地表沉降為例，進(jìn)一步分析二者的關(guān)系，見圖 1 和圖 2。

從圖 1 可以看出，在斷面施工期(即上半斷面初期支護(hù)到下半斷面封閉成環(huán))中，拱頂產(chǎn)生較大沉降量，最大沉降速率達(dá)到 15.8 mm/d，封閉成環(huán)后沉降量趨于穩(wěn)定。整個施工過程洞身收斂值的累計(jì)值與速率一直不大，說明設(shè)計(jì)初期支護(hù)變形不大，剛度能滿足隧道開挖施工要求。

地表沉降除受施工工藝與技術(shù)影響外，降水施工對其也產(chǎn)生較大影響。從圖 2 可以看出，在 12 月 12日開挖之前，由于提前降水施工，該斷面已有 15 mm的沉降;12 月 20 日封閉成環(huán)后，近一個月時間里，由于一直降水施工，斷面沉降一直處于增加趨勢，最大值達(dá) 150.5 mm，地層失水固結(jié)沉降極大，施工中應(yīng)注意降水的控制。

地表下沉值遠(yuǎn)大于隧道拱頂下沉值。地表累計(jì)下沉量最大達(dá)到 150.5 mm，沉降超過 100 mm 的測點(diǎn)較多，最大沉降速率達(dá) 17． 2 mm/d，而隧道內(nèi)拱頂下沉值相對較小，最大累計(jì)下沉值為 58 mm。這說明測得的拱頂下沉量并非其下沉量的全部，同時地層內(nèi)部的沉降也是造成地表下沉的重要原因。3.2 地表橫斷面變形規(guī)律

地表沉降的影響范圍較大。根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在距隧道軸線附近沉降值較大，離軸線越遠(yuǎn)，沉降值越小。本文取 DK5 + 906 斷面趨于穩(wěn)定的地表沉降值作沉降曲線，如圖 3 所示。從圖 3 中可以看出，隧道軸線 4 m 范圍內(nèi)，地表沉降值已達(dá) 140 mm 以上，20 m處的地表沉降累計(jì)值已達(dá) 44． 6 mm。結(jié)論 在城市地鐵施工中淺埋暗挖法具有廣泛的適用性。選擇正確的施工方法及支護(hù)參數(shù)，合理安排施工工序，盡快形成封閉結(jié)構(gòu)可以有效減小地層變形。通過本文的研究，主要得出以下結(jié)論: 1)無論從深圳地鐵早期 1 號線工程還是目前正在施工的 5 號線工程來看，區(qū)間暗挖施工地表與拱頂都出現(xiàn)過較大的沉降，產(chǎn)生上述情況的原因除與施工工藝有關(guān)外，還與深圳地質(zhì)的復(fù)雜性﹑含水狀況以及預(yù)加固措施不到位等眾多因素密不可分。其施工工藝與技術(shù)是影響沉降的主要因素。

2)從圖 1 可以看出，在全風(fēng)化花崗巖與礫質(zhì)黏性土等軟弱地層中暗挖施工時，由于存在著大量地下水，軟弱巖土地層遇水完全失去強(qiáng)度，不能形成天然拱效應(yīng)，掌子面不穩(wěn)定，所以在施工中要嚴(yán)格控制施工工藝，嚴(yán)格按照十八字方針施工，合理安排各工序的銜接，盡量早封閉掌子面，有必要時可施作臨時仰拱與工字鋼支護(hù)，保證工作面穩(wěn)定。做好各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案措施與應(yīng)急物質(zhì)儲備，遇到涌水、涌泥等緊急狀況，及時處理。

3)從圖 2 分析可以看出，降水施工引起的地層超固結(jié)問題，伴隨著施工全過程，整個 5 號線施工，都有由于降水施工引起地表沉降過大的現(xiàn)象，目前就降水的控制也沒有一個嚴(yán)格的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)研究表明，抽水影響半徑能達(dá)到 190 m 左右，所以在實(shí)際施工中，要嚴(yán)格控制降水時間與降水量，能保證隧道正常開挖的降水就可以，不要過量降水作業(yè)，盡量減少地層固結(jié)沉降，以保證地面建筑物及管線的安全。

4)平行隧道施工過程中，對于掌子面間距是有要求的，規(guī)范規(guī)定掌子面間距≥15 m，避免開挖與降水施工引起地層沉降的疊加效應(yīng)。鑒于深圳地質(zhì)條件的復(fù)雜性與地下水的豐富，經(jīng)專家與現(xiàn)場施工建議掌子面距離取 30 m 以上。

5)根據(jù)不同季節(jié)合理安排施工步驟。深圳 4 月至 8 月多為雷暴雨季節(jié)，雨量大，考慮隧道結(jié)構(gòu)安全，可以及時施作二次襯砌，使地層變形趨于穩(wěn)定。

6)地層沉降控制應(yīng)采取綜合治理措施，注漿堵漏可降低地層固結(jié)沉降，加固地層可增加軟弱地層剛度，減小地層壓縮變形，增加初期支護(hù)剛度并及時封閉成環(huán)可控制地層整體下沉，從而減小地層沉降。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］陽軍生，劉 寶 ?。?城 市 隧 道 施 工 引 起 的 地 表 移 動 及 變 形［M］． 北京: 中國鐵道出版社，2002．

［2］王夢?。?北京地鐵淺埋暗挖法施工［J］． 鐵道工程 學(xué)報，1988，12(4): 7-12．

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第二篇：淺埋隧道施工引起的地層變形規(guī)律分析

淺埋隧道施工引起的地層變形規(guī)律分析

摘要 通過對淺埋隧道沉降進(jìn)行實(shí)時量測，并對其理論進(jìn)行分析整合，找出了一些淺埋隧道施工階段引起的地層變形規(guī)律，由此提出了隧道施工時控制大變形的相應(yīng)措施，取得良好的施工成果。

關(guān)鍵字 隧道施工 沉降 分層沉降 淺埋暗挖法 沉降槽

1引言

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)程建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，越來越多的人口涌向城市，在給我國經(jīng)濟(jì)帶來高速發(fā)展的同時，也產(chǎn)生了眾多的負(fù)面效應(yīng)。人口密度增加，城市規(guī)模越來越大，基礎(chǔ)設(shè)施盡顯疲態(tài)，尤其是交通的擁堵己成為各大中型城市所共有的“ 重癥”。由此也對我國城市的發(fā)展產(chǎn)生很大的制約作用。同時，經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展對城市集約化程度和提高效率要求越來越高，快速有效的交通設(shè)施建設(shè)成為一個城市發(fā)展的必要條件和提高城市競爭力的重要籌碼。而與加強(qiáng)交通等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求相矛盾的是目前城市市區(qū)內(nèi)可供利用的土地面積越來越少，為解決城市建設(shè)與地面空間緊張的矛盾，以促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，尋求地下空間的開發(fā)利用成為一條擴(kuò)大城市容量和功能的有效途徑，地下排水、供電、通信、煤氣管道越來越多，城市地下交通的建設(shè)更是以其特有的各種優(yōu)勢受到人們的青睞。

雖然城市地下交通隧道及地下鐵道有著諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于城市環(huán)境復(fù)雜，建筑物密集，管線密布，因此在施工過程中也不可避免的對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響，比如由于隧道在施工過程中引起的地層的位移，地表沉降，并由此引起隧道開挖影響區(qū)域內(nèi)的建筑物基礎(chǔ)的沉降，造成房屋的傾斜、變形等，對開挖區(qū)域內(nèi)的管線(尤其是剛性管線)造成不同程度變形等影響。

在保證城市隧道及地鐵等工程施工的順利實(shí)施的同時，也為了保證周圍既有建筑設(shè)施的安全，作為新奧法施工過程中重要組成部分的施工監(jiān)測被普遍應(yīng)用到施工過程當(dāng)中，而在諸多監(jiān)測項(xiàng)目當(dāng)中，地表沉降監(jiān)測被看作城市隧道監(jiān)測項(xiàng)目中的重中之重，由于地表沉降為開挖過程中地層下沉最為直接量化的反應(yīng)，而地層的下沉則直接影響了既有建筑及管線設(shè)施的變形甚至破壞。如路面的開裂、下陷；地下原排污、輸水等管道等的破裂以至無法正常使用，且滲漏的污水等甚至影響到在建隧道的安全施工，且地表沉降監(jiān)測有著如下優(yōu)點(diǎn)：

一、監(jiān)測簡單方便且能及時實(shí)施；

二、測點(diǎn)布設(shè)簡單且易于保護(hù)；

三、測量數(shù)據(jù)直觀且可用作施工安全的預(yù)判；

四、監(jiān)測不受施工等因素的干擾等。

因此在施工監(jiān)測中地表沉降監(jiān)測非常重要。然而目前，在有關(guān)監(jiān)測規(guī)程中，對于地表沉降監(jiān)測項(xiàng)目的規(guī)定仍然存在許多問題。

1、地表沉降監(jiān)測斷面的選擇及斷面的間距規(guī)定不明確，目前通用的是監(jiān)測斷面間距根據(jù)隧道埋深確定在某個范圍內(nèi)進(jìn)行選擇；

2、監(jiān)測的頻率采用同一頻率，在間距的選擇及監(jiān)測頻率當(dāng)中，未考慮施工方法及地層的特性；

3、就隧道洞徑對地表沉降的影響范圍考慮較為模糊。由于在相同條件下，地表的沉降量隨著隧道埋深的增加而呈現(xiàn)遞減趨勢，在某些特定地層當(dāng)中，由于隧道開挖引起的圍巖變形較小，地表沉降量也較小，且當(dāng)隧道埋深達(dá)到某一臨界值后，地表的沉降變形將極其微小，可看作地表無沉降變化，過多的地表沉降監(jiān)測將失去意義。同時，地表沉降的變化為隧道洞內(nèi)變形的間接反應(yīng)，本文將根據(jù)膠州灣海底隧道洞內(nèi)位移及地表沉降的變化，確定地表沉降與洞內(nèi)位移及隧道埋深的關(guān)系，找出青島地區(qū)花崗巖地層中，地層變形的規(guī)律，為今后類似工程建設(shè)提供借鑒及依據(jù)。

2理論基礎(chǔ)

隧道上覆地層的豎向沉降是由開挖后的地應(yīng)力釋放、地層損失引起的。對于淺埋暗挖法則為開挖后、支護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度要求前的時間段內(nèi)隧道上方一定范圍內(nèi)土體向隧道內(nèi)空移動所引發(fā)的地層整體變形。

大量的現(xiàn)場量測表明，粘性土中隧道施工上方地表沉降槽可以用高斯函數(shù)擬合。一般單洞隧道的沉降曲線（圖1）定義為

式中s為隧道上覆地層的沉降量；x為與隧道中線的水平距離；Smax為隧道中線處的最大沉降量；沉降槽寬度由參數(shù)i確定，i為隧道中線到沉降曲線反彎點(diǎn)的距離，沉降槽寬度一般為5i。i隨深度變化，即反映在同一橫斷面處隧道上方不同埋深位置的沉降槽最大值 Smax和寬度不同，埋深越大，Smax越大，沉降槽寬度越小，即 i 值越小。O’Reilly & New(1982年)在粘土中得出地表沉降槽i與zo的關(guān)系：

式中zo為地表到隧道中軸線的距離。因此，可以假定：

式中k為一常數(shù)，與地層條件及埋深相關(guān)；z 為不同地層埋深（圖1）。Rankin(1988年)在大量土樣和現(xiàn)場量測試驗(yàn)基礎(chǔ)上得出k取0.5在大多數(shù)情況下是合理的。3實(shí)例分析

深圳地鐵3A標(biāo)國老區(qū)間南段暗挖隧道上覆地層自上而下依次為：第四系全新統(tǒng)人工堆積層(Q４ml)、海沖積層（Q４m+al）及第四系殘積層（Qel），下伏侏羅系中統(tǒng)（J2）凝灰?guī)r、震旦系（Z）花崗片麻巖，局部為燕山期（r53）花崗巖，Ⅴ級圍巖。3A標(biāo)地層參數(shù)見表1。

表1

試驗(yàn)斷面（圖2）位于F5′斷層位置，里程為Sk1+486。該斷層發(fā)育在凝灰?guī)r中，視厚度為4.4 m。真厚度約為2.0 m。斷層帶主要為灰綠色糜棱巖、斷層泥及斷層角礫。根據(jù)地質(zhì)資料，斷層走向NE55°，傾角約為 60°～75°。區(qū)間隧道洞身主要通過粉質(zhì)粘土層、全風(fēng)化層、中風(fēng)化層，拱部 1.5 m以上為砂層，圍巖“上硬下軟”，軟弱圍巖除粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化層，透水性較強(qiáng)，整個隧道地質(zhì)條件很差。本區(qū)間隧道在國內(nèi)首次采用了單洞雙層重疊結(jié)構(gòu)，隧道斷面寬6.8 m，高13 m，屬高邊墻結(jié)構(gòu)，分四臺階開挖。預(yù)支護(hù)采用小導(dǎo)管注漿；初期支護(hù)為網(wǎng)噴混凝土C20與格柵鋼架(主筋φ22 mm)、錨桿(R25/4，L = 3.5 m，間距為750 mm×800 mm)聯(lián)合支護(hù)；二襯采用模筑混凝土襯砌支護(hù)。各臺階之間設(shè)立臨時橫撐（型鋼鋼架），并網(wǎng)噴混凝土。

隧道開挖引起的地層變形是從隧道結(jié)構(gòu)拱頂向上延伸的，從現(xiàn)場對斷層位置的斷面量測結(jié)果看，拱頂下沉量要小于地表沉降，為了進(jìn)一步分析兩者的關(guān)系，在該斷面隧道正上方不同埋深位置埋設(shè)了分層沉降磁環(huán)，取趨于穩(wěn)定的地表沉降和離地表8.25 m 處的地層分別做沉降槽曲線，并對曲線作回歸處理(圖2和圖3)，圖中的離散點(diǎn)是現(xiàn)場測點(diǎn)的實(shí)際沉降值，曲線為Gaussian 回歸曲線。對比圖2和圖3的曲線可以明顯發(fā)現(xiàn)兩者的區(qū)別。

圖2地表沉降值及其回歸曲線

圖3埋深8.25米處分層沉降值及回歸曲線

圖4拱頂正上方測點(diǎn)沉降

圖5埋深8.25米拱頂正上方測點(diǎn)沉降

圖3中地表沉降曲線的最大沉降量小于圖4中的最大值。從兩者的擬合函數(shù)可以看到，沉降槽寬度參數(shù)i前者大于后者。由此發(fā)現(xiàn)，從拱頂?shù)降乇淼牡貙映两盗恐饾u減小，開挖的影響范圍卻逐漸增大，可見現(xiàn)場測得的拱頂下沉量有一個超前釋放部分。

圖6和圖7可以明顯看到這樣的變化，兩者的Logistic擬合曲線除最終沉降量有差異外，其變化趨勢基本相同。且兩圖中在沉降后期實(shí)測值有一個突變，這與高邊墻暗挖臺階法施工中臺階長度及4臺階的爆破施工有關(guān)。

4隧道上覆地層分層沉降分析

圖6隧道周邊不同埋深處地層豎向位移

以現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)為依據(jù)，經(jīng)過對數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理及回歸分析，得出隧道周邊不同埋深處地層豎向位移曲線，對淺埋隧道的地層變形規(guī)律進(jìn)行了研究，得出了以下結(jié)論： 隧道開挖引起地層位移，在拱部及兩側(cè)形成一個塑性變形區(qū)域。從地層沉降槽可以看出，塑性區(qū)域延伸左右兩側(cè)的范圍較大，而且一直到達(dá)隧道結(jié)構(gòu)的底部.。從圖6隧道周邊不同埋深處地層豎向位移情況看，拱頂正上方土層滿足應(yīng)力松弛規(guī)律，從地表到拱頂沉降量總體變大，但在4 m左右略有減小。隧道中線以外地層，地表到隧道底部地層沉降量逐漸減小，且拱頂以下部分的沉降量相對較小?？梢娝淼篱_挖地層應(yīng)力是從地表往下傳遞，而地層沉降的發(fā)展則是從拱頂呈輻射狀傳遞；沉降槽隨著深度增加，而i變小，兩側(cè)土體向隧道中線靠攏，在反彎點(diǎn)內(nèi)土體受擠壓，2i范圍以外土體受拉，由于開挖臨空面的存在，沿反彎點(diǎn)曲線土體易產(chǎn)生剪切破壞.5結(jié)論

通過對沉降理論和對深圳地鐵的量測分析，可以得出下列結(jié)論： 1拱頂下沉隨開挖時間的關(guān)系，沉降和時間關(guān)系曲線呈指數(shù)變化。

2深圳地層因其強(qiáng)度較低、地下水位較高，早期施工中出現(xiàn)地表沉降遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于拱頂下沉的現(xiàn)象。分析表明，開挖后地應(yīng)力從地表往下傳遞，而地層變形則從拱頂向地表發(fā)展，拱頂是隧道上覆地層中最大的塑性變形點(diǎn)。

3不同性質(zhì)的地層具有不同的沉降特性，表現(xiàn)為地層壓縮率存在較大差異，粉質(zhì)粘土層壓縮率為 7.94 mm/m，而素填土層近乎呈整體下沉。

參考文獻(xiàn)

[1]王夢恕，劉招偉，張建華.北京地鐵淺埋暗挖法施工[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，1989，8(1)：52–61.[2]王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].合肥：安徽教育出版社，2004.[3]張成平，張頂立，王夢恕，黃俊.巖石力學(xué)與工程[J].淺埋暗挖重疊隧道施工引起的地層變形分析,2008，27(1):3244-3249.[4]黃俊，張頂立.巖石力學(xué)[J].地鐵暗挖隧道上覆地層大變形分析，2004,25（8）：1288-1293.[5] 陽軍生, 劉寶琛.城市隧道施工引起的地表移動及變形[M].北京: 中國鐵道出版社, 2002.[6]吳波，高波,索曉明.地鐵隧道開挖與失水引起地表沉降的數(shù)值分析[J].中國鐵道科學(xué)，2004，25(4)：59–63.[7]張頂立，黃俊.地鐵隧道施工拱頂下沉值的分析與預(yù)測[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，24(10)：1703–1707.[8] 陳先國，高波.地鐵近距離平行隧道有限元數(shù)值模擬[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2002，21(9)：1330–1333.

第三篇：淺埋暗挖地下通道施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

淺埋暗挖地下通道施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

王洪濤

【摘要】在中心城區(qū)采用明挖法修建地下通道，占地多、交通干擾大、地下管線拆遷量大，容易造成環(huán)境污染。但是用淺埋暗挖施工可以避免這些弊端，最大限度地減少對周邊單位、居民日常生活和出行的影響。淺埋暗挖地下通道施工中，如何控制工程質(zhì)量，確保周圍環(huán)境的安全，目前存在一定的難度。本文從工程監(jiān)理的角度，并結(jié)合監(jiān)理部對在建的地下通道施工的質(zhì)量控制實(shí)踐，闡述了淺埋暗挖法施工的質(zhì)量控制要點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】地下通道，淺埋暗挖，質(zhì)量控制

一、工程概述

武漢地鐵二號線洪山廣場東區(qū)地下通道包括4條人行地下通道、2條汽車坡道、2條地下通廊。通道橫穿廣場環(huán)路，分布于主體結(jié)構(gòu)基坑四周，為地下通道群。結(jié)構(gòu)均為矩形框架結(jié)構(gòu)，暗挖段最長達(dá)到64m，覆土厚度最小達(dá)到1.3m，最大為8m。擺在面前的困難有四點(diǎn)：一是地質(zhì)條件復(fù)雜。通道暗挖部分處于（1）層雜填土及（2）層粉質(zhì)粘土中，穩(wěn)定性差，稍有不慎就會引起塌方。二是工期緊張。由于管線拆遷原因，施工場地不能一次全部移交，需要根據(jù)拆遷進(jìn)展分期移交，根據(jù)洪山廣場東區(qū)地下空間綜合配套工程總體工期要求，工期壓力非常大。三是施工難度大。地下通道單體多，暗挖段平頂直墻結(jié)構(gòu)與直墻拱結(jié)構(gòu)交錯結(jié)合，且拱形截面尺寸變化多。四是施工場地狹小，環(huán)境復(fù)雜。周邊為省政府辦公場所，沿線房屋密集，鋼筋模板加工場、砂石材料堆場現(xiàn)場布設(shè)非常困難。沿線有給水、排水、電力、通訊、天燃?xì)獾仁鄺l管線，需要在施工中加強(qiáng)保護(hù)，使得施工的難度增加。因此，通道的防坍塌控制沉降及其上方現(xiàn)有管線的安全防護(hù)是本工程的重點(diǎn)。

二、主要施工技術(shù)措施

通道結(jié)構(gòu)形式：支護(hù)采用復(fù)合式襯砌，由鋼格柵加噴射混凝土初期支護(hù)和二次模筑混凝土襯砌組成。首先對周圍土體進(jìn)行加固處理，采用雙排小導(dǎo)管注漿加固技術(shù)、大管棚加固和大管棚交叉小導(dǎo)管加固，組成超前預(yù)支護(hù)體系。初期支護(hù)與二次襯砌間設(shè)防水層。初期支護(hù)厚350mm，由鋼格柵拱架、鋼拉桿、鋼筋網(wǎng)和C25噴射砼聯(lián)合組成。前后榀鋼架間設(shè)Φ22縱向聯(lián)結(jié)鋼拉桿，環(huán)向間距0.5m。通道淺埋暗挖法施工過程中嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進(jìn)

尺，遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤測量”十八字方針。暗挖部分的土體開挖采用CRD工法+正臺階開挖結(jié)合的開挖方式進(jìn)行掘進(jìn)。為保證通道臨時中隔墻的穩(wěn)定及安全，在中隔墻墻腳處打設(shè)雙根鎖腳錨管。開挖斷面達(dá)到要求尺寸時初噴砼，然后出碴、打設(shè)錨管、安裝格柵拱架并掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，按照設(shè)計(jì)要求分層噴設(shè)砼直到設(shè)計(jì)厚度，并完成拱頂初支回填注漿。

二次襯砌為C35防水鋼筋混凝土，防水等級為P8。二次襯砌分底板砼和側(cè)墻及拱頂砼兩部分組織施工。全通道采用混凝土自防水+防水卷材輔助防水的措施。底板砼采用定型鋼模板全幅灌注，二襯的施工根據(jù)通道的實(shí)際長度由洞內(nèi)向外或由洞中間分段間隔向兩邊組織施工。防水層在初支和二襯之間，設(shè)計(jì)為柔性防水層。

（一）豎井開挖

洞口施工往往受到施工場地的限制，而且地下管線密集，施工機(jī)械難以發(fā)揮作用。因此采用豎井開挖洞口。豎井主要由豎井圈梁、注漿錨桿、格柵鋼架、噴射混凝土等組成支護(hù)體系，采用倒掛井壁的支護(hù)形式，開挖一段就支護(hù)一段。豎井基坑人工分層開挖，每開挖到一榀深度，立即進(jìn)行錨桿、格柵鋼架和噴射混凝土的施工。

豎井施工工藝流程：測量放線及場地平整→鎖口圈梁施工→豎井提升設(shè)備安裝→豎井土方開挖→格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、錨管及鋼支撐施工→噴射混凝土→封底

（二）超前預(yù)支護(hù)

在淺埋軟巖地段、自穩(wěn)性差的軟弱破碎圍巖、斷層破碎帶、砂土層等不良地質(zhì)條件下，常會發(fā)生開挖面圍巖失穩(wěn)，或由于初期支護(hù)強(qiáng)度不能滿足圍巖穩(wěn)定的要求，造成支護(hù)和開挖面前方塌方，應(yīng)采用各種輔助技術(shù)如：小導(dǎo)管注漿加固地層、管棚、插板等超前支護(hù)技術(shù)使開挖施工作業(yè)面圍巖保持穩(wěn)定。

1、大管棚施工工藝

本工程大管棚采用非開挖水平導(dǎo)向跟管鉆進(jìn)方法施工。采用108鋼管，壁厚6mm。鋼管采用分段安裝，兩段之間用焊接，每段長4m～6m，環(huán)向間距0.3m。鋼管上設(shè)注漿孔，孔徑16mm，孔間距按20cm，呈梅花形布臵，鋼管尾部2m不鉆花孔，作為止?jié){段。通過灌注水泥漿加固軟弱地層。

2、超前小導(dǎo)管注漿施工工藝

小導(dǎo)管注漿是噴錨暗挖隧道超前支護(hù)的一種措施。采用這種措施的地層，一般都很軟弱或松散，如不采取措施，開挖時工作面極易坍塌。

本工程為減小通道開挖引起的水土流失，控制地面沉降，采用超前小導(dǎo)管注漿配合管棚一同使用。超前小導(dǎo)管采用42mm無縫鋼管制作，長度為2.5（下排）-4m(上排),壁厚3.25mm。小導(dǎo)管端頭為 25°～30°的錐體，鉆有 8mm孔眼?？组g距按20cm,呈梅花形布臵，鋼管尾部40cm不鉆花孔，端部套絲扣，作為止?jié){段。超前小導(dǎo)管下排一榀一環(huán)，上排四榀一環(huán)，環(huán)向間距0.3m，注漿材料為水泥-水玻璃漿液，加固直徑0.5m。

3、“CRD”工法暗挖施工

地下通道暗挖段采用CRD工法(交叉中隔壁法)+正臺階留核心土的復(fù)合開挖方式施工；土方開挖采用風(fēng)鎬松動、人工開挖的方式，推車裝渣運(yùn)輸至洞口，然后由豎井電動葫蘆運(yùn)出豎井傾倒在臨時渣土堆放場。CRD工法+正臺階留核心土的復(fù)合開挖工法是在CD工法的基礎(chǔ)上將左右洞室的開挖又采用正臺階留核心土的方法開挖上下導(dǎo)洞，并在上下洞室中間架設(shè)臨時仰拱。洞身土方開挖進(jìn)尺控制在0.5m，各洞室的縱向開挖步距控制為6m。開挖過程中通道的表面平整的允許最大超挖量為150mm，允許平均超挖量：拱部、墻及底板100mm，不允許欠挖。掌子面開挖后及時架設(shè)初支格柵鋼架，掛網(wǎng)噴射C25混凝土（P6防水早強(qiáng)混凝土），噴射混凝土摻速凝劑，盡早封閉成環(huán)。

4、二次襯砌

為保證襯砌施工質(zhì)量與安全，在整個人行地道開挖掘進(jìn)貫通之后采用模筑混凝土施作二次襯砌。二次襯砌采用仰拱超前拱墻的方式進(jìn)行，采用鋼筋骨架（現(xiàn)場綁扎）+組合鋼模板+滿堂腳手架支撐體系。在拱頂進(jìn)行回填注漿、拆除中隔墻及臨時支護(hù)后施作防水層、架立模板并施作二次襯砌，在施工縫處安設(shè)遇水膨脹止水條?；炷翝仓r，遵循“仰拱超前，墻拱整體砌筑”原則。

三、淺埋暗挖法施工中工程質(zhì)量控制要點(diǎn)

（一）通道開挖及初期支護(hù)

1、在開挖施工時，不得超循環(huán)進(jìn)尺開挖，以保證施工安全。施工過程中加強(qiáng)施工監(jiān)測管理，并根據(jù)檢測反饋結(jié)果調(diào)整循環(huán)進(jìn)尺和臺階步距。

對于拱頂處于軟弱地層的地段，管棚、小導(dǎo)管注漿等超前支護(hù)措施能有效地避免初期支護(hù)完成前的圍巖塌方，必須嚴(yán)格控制管棚、小導(dǎo)管的角度、間距和注漿參數(shù)，確保其施工質(zhì)量；開挖施工時，避免超、欠挖，控制開挖輪廓線的尺寸、中線、高程和內(nèi)凈空。

2、格柵鋼架的安裝質(zhì)量決定了初期支護(hù)的受力條件及形位尺寸，需要逐榀控制其節(jié)點(diǎn)的焊接質(zhì)量。焊縫須飽滿，不得點(diǎn)焊。

3、加強(qiáng)噴射混凝土的質(zhì)量控制，嚴(yán)格控制噴射混凝土的配合比及厚度；噴射混凝土按照先仰拱再拱墻，先底部再上部的原則進(jìn)行。開挖完成后及時初噴封閉，對超挖部分在拱架上增設(shè)鋼筋網(wǎng)片，噴射混凝土回填，嚴(yán)禁回填砂袋。格柵鋼架間的混凝土噴射作業(yè)中要特別掌握好噴射方向和噴射點(diǎn)對準(zhǔn)鋼筋的空間，盡量減少因受鋼筋阻擋而形成的空洞，增強(qiáng)初期支護(hù)噴射混凝土層的密實(shí)度，提高其防水性能。

4、仰拱部位容易積水、造泥，噴射混凝土前必須清除松渣、泥漿，疏干積水，自下而上施噴，嚴(yán)禁帶水噴射。

5、初期支護(hù)出現(xiàn)滲、漏的部位，采取初期支護(hù)背后回填注漿進(jìn)行處理，注漿壓力控制在0.5MPa；必須采取一切措施，使初期支護(hù)表面無明顯滴水或流水，避免在防水板背后形成水囊，影響二次襯砌的防水效果和受力狀態(tài)。

（二）二次襯砌防水鋼筋混凝土

1、淺埋暗挖法施工的地下通道工程均采用防水混凝土、全封閉防水板、背后注漿等綜合防水措施。在綜合防水措施中，以混凝土自防水為主，要求混凝土的抗?jié)B參數(shù)應(yīng)比設(shè)計(jì)要求提高0.2MPa，這從材質(zhì)及混凝土配合比上容易滿足。但在施工工藝上卻存在困難，首先是通道內(nèi)施工條件惡劣，現(xiàn)澆筑混凝土采用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸，輸送泵輸送，要求混凝土的坍落度高達(dá)20cm，使得混凝土容易發(fā)生干縮裂紋；其次是施工縫、變形縫處為二次襯砌的薄弱環(huán)節(jié)，最容易漏水；再次是混凝土震搗困難，難以到達(dá)完全密實(shí)的條件。

2、采用高性能混凝土、摻加高效減水劑、選擇高壓力混凝土輸送泵、最大限度地降低混凝土坍落度至16cm以下，是防止二次襯砌混凝土裂

紋的首要技術(shù)措施。此外，引用附著式震搗器，也可提高混凝土的密實(shí)度，防止混凝土滲水。

3、施工縫的處理除鑿毛外，還加設(shè)了遇水膨脹止水條。止水條的敷設(shè)工藝要求高，粘貼基面必須平整，固定必須牢靠，應(yīng)有一層砂漿層來封填止水條周圍的凹槽和空隙。實(shí)際上這些要求均難以達(dá)到，特別是水平施工縫及環(huán)向施工縫在澆筑混凝土前鋪一厚約5cm的砂漿層不易操作，加之砂漿層的收縮較大，致使施工縫處往往成為滲水的主要部位。因此，必須加強(qiáng)對施工縫的處理及止水條的施工質(zhì)量控制。

4、防水板的敷設(shè)質(zhì)量重點(diǎn)在于縱橫交點(diǎn)處、補(bǔ)疤等不能使用熱合機(jī)的地方。對此，一方面要求不斷開發(fā)粘結(jié)補(bǔ)貼的新材料、新工藝；另一方面還要求加強(qiáng)施工控制和進(jìn)行逐一檢查，對粘貼不牢靠處必須返工。目前所用防水板強(qiáng)度低、延展性差、易刺破，應(yīng)積極研究解決。

5、由于透水管是軟管，必須按一定的坡度安裝平順，以使其能起到順暢排水的作用。

6、二次襯砌背后注漿是防水的最后一道防線，主要注水泥漿或水泥砂漿。注漿孔一般按設(shè)計(jì)要求預(yù)留，也應(yīng)在集中漏水點(diǎn)、施工縫處加鉆注漿孔，鉆注漿孔時嚴(yán)禁穿透防水板。拱頂注漿管需設(shè)逆止網(wǎng)，防止?jié){液倒流。注漿壓力控制在0.2MPa，以免壓力過大損壞襯砌混凝土。

7、以上綜合防水措施實(shí)施后，對于仍然存在的滲、漏水，還必須反復(fù)實(shí)施補(bǔ)充充填注漿或化學(xué)注漿等措施，最終達(dá)到設(shè)計(jì)防水標(biāo)準(zhǔn)后才能驗(yàn)收移交。

（三）監(jiān)測監(jiān)控要求

通道埋深淺，施工對周圍擾動大，特別是地表沉降對地表路面行車以及道路兩側(cè)管線影響很大。為了減少施工影響，施工中必須進(jìn)行施工監(jiān)測工作，信息化施工；同時，監(jiān)測信息能及時了解土體穩(wěn)定情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況，及時修正施工參數(shù)及支護(hù)參數(shù)，切實(shí)保證施工安全。

監(jiān)測監(jiān)控應(yīng)有具體的方案，明確監(jiān)測的指標(biāo)、頻率和報警值。施工監(jiān)測的主要指標(biāo)是地表沉降、拱頂下沉、凈空收斂、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、支護(hù)內(nèi)力等。監(jiān)測工作應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求布設(shè)監(jiān)測斷面，按要求的頻率進(jìn)行日常監(jiān)測工作，對監(jiān)測信息及時分析整理，指導(dǎo)施工。開始施工前

在現(xiàn)場預(yù)備至少一臺注漿機(jī)和備足相應(yīng)的注漿材料，以應(yīng)對突發(fā)的涌水、流砂和坍塌等險情。

四、結(jié)束語

隨著城市交通建設(shè)的發(fā)展及景觀規(guī)劃的需求，過街地下通道也逐漸取代了人行天橋。伴隨著過街通道自身的優(yōu)越性，但這種淺埋暗挖通道也存在著諸多安全風(fēng)險因素及不可預(yù)見的因素。施工過程中，我們一定要著重注意以下幾點(diǎn)的控制，以確保地下通道的使用功能和施工質(zhì)量可靠、安全風(fēng)險可控：

(1)軟弱圍巖地質(zhì)條件下，暗挖通道施工，要對防水進(jìn)行認(rèn)真研究。如何有效的控制地下水，對排水的措施、方式應(yīng)研究落實(shí)。引排水的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)地面周圍環(huán)境、地質(zhì)水文資料進(jìn)行考慮。

(2)根據(jù)超前預(yù)報、預(yù)支護(hù)效果及開挖掌子面情況適度調(diào)整開挖進(jìn)尺，有效縮短無支護(hù)時間，即保證開挖進(jìn)度又能有效控制地層變形。

(3)注重監(jiān)測的頻率及重要性，實(shí)時做到信息化施工。

(4)考慮城市地下通道施工的地面沉降控制要求，應(yīng)采用強(qiáng)支護(hù)，最大限度地抑制圍巖變形。

(5）加強(qiáng)監(jiān)理的工作力度，建立完善、可靠的管理制度，提高施工隊(duì)伍的施工素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 劉招偉，趙運(yùn)臣.城市地下施工監(jiān)測與信息反饋技術(shù)[M]，科學(xué)出版社，2006

第四篇：地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論心得

1.國際隧道協(xié)會制定的斷面劃分標(biāo)準(zhǔn)：按凈空斷面面積劃分。

2.地下工程按地質(zhì)條件可分為第四紀(jì)軟弱地層和巖石地層。城市各種地下工程多處于第四紀(jì)土沙軟弱積水地層。3.根據(jù)施工特點(diǎn)，地下工程可分為深埋、淺埋、超淺埋地下工程。判別方式有三中。其一，隧道拱頂埋深（與圍巖等級有關(guān)），此方法不太可取。其二，實(shí)測壓力P與垂直土柱重量rh之比來確定，P/rh﹥0.4-0.6為淺埋隧道。其三，拱頂覆土厚度（H）與結(jié)構(gòu)跨度（D）之比，即H/D覆跨比。當(dāng)0.6﹤H/D≦1.5時，均稱為淺埋；當(dāng)0.6﹤H/D≦1.5時，均稱為淺埋；當(dāng)H/D≦0.6時，均稱為超淺埋。

4.如何有效控制淺埋地下工程由于施工擾動誘發(fā)的地面移動變形（由于地層損失），成為淺埋地下工程設(shè)計(jì)與施工研究的重點(diǎn)。為了達(dá)到及時支護(hù)，防止地層沉降的目的，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式，即初期支護(hù)結(jié)構(gòu)由噴、錨、網(wǎng)、鋼拱架組成；當(dāng)初期支護(hù)完全穩(wěn)定后（形成承載環(huán)），再敷設(shè)防水隔離板，施加二次模筑混凝土或鋼筋混凝土襯砌。這是最符合地下工程受力特點(diǎn)的一種結(jié)構(gòu)。

5.淺埋地下工程施工方法主有明挖法（蓋挖法）與暗挖法兩大類。

6.明挖法又稱基坑法，主要包括敞口明挖法和基坑支護(hù)開挖法兩類。其施工方法是先從地面向下開挖出基坑，在基坑內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工，然后回填恢復(fù)地面。7.蓋挖法是一種先做鉆孔灌注樁（挖孔樁）或連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)（如鋼橫撐、長錨索等組成支撐結(jié)構(gòu)），在該結(jié)構(gòu)保護(hù)下再做樁頂縱梁，蓋頂板，恢復(fù)路面，然后，在樁及鋼筋混凝土頂板的支護(hù)下再從上往下進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工的方法。蓋挖法根據(jù)開挖和結(jié)構(gòu)施工順序的不同，分為蓋挖順筑和蓋挖逆筑兩類。8.地下工程暗挖施工法主要有盾構(gòu)法和淺埋暗挖法。

9.最先進(jìn)的盾構(gòu)有泥水加壓復(fù)合式盾構(gòu)和土壓平衡復(fù)合式盾構(gòu)。隨著地層的變化而產(chǎn)生不適宜。

10.淺埋暗挖法多應(yīng)用于第四紀(jì)軟弱地層，開挖方法有正臺階法、單側(cè)壁導(dǎo)洞法、中隔墻法（CD和CRD）、雙側(cè)壁導(dǎo)洞法（眼鏡工法）。淺埋暗挖技術(shù)提出了軟弱地層必須快速施工的理念。淺埋暗挖技術(shù)適用于各種軟弱地層的地下工程。

11.淺埋暗挖法提出了“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早成環(huán)、勤量測”。

12.淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理，創(chuàng)建了信息化量測反饋設(shè)計(jì)和施工的新理念；采用先柔后剛復(fù)合式襯砌新型支護(hù)結(jié)構(gòu)體系，初期支護(hù)按承擔(dān)全部的基本荷載設(shè)計(jì)，二次模筑襯砌作為安全儲備；初期支護(hù)和二次襯砌共同承擔(dān)特殊荷載。應(yīng)用淺埋暗挖法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工時，同時采用多種輔助工法，超前支護(hù)，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖的自承能力;采用不同的開挖方法及時支護(hù)、封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護(hù)體系。

13.淺埋暗挖法大多用于第四紀(jì)軟弱地層中的地下工程，由于圍巖自承能力差，為避免對地面建筑物和地中構(gòu)造物造成破壞，需要嚴(yán)格控制地表沉降量。因此，要求初期支護(hù)剛度要大，支護(hù)要及時。支護(hù)所承載的荷載越大越好，以減小圍巖的承載力，并作為支護(hù)和圍巖共同作用的安全儲備。其設(shè)計(jì)思想的施工要點(diǎn)可概括為二十一字方針。初期支護(hù)的施工順序?yàn)橄壬虾笙拢我r砌必須變?yōu)榱繙y后，當(dāng)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定了才展開施工，其順序從下向上，不許先拱后墻。

14.淺埋暗挖法的缺點(diǎn)是施工速度慢，噴射混凝土粉塵多，勞動強(qiáng)度大，機(jī)械化程度不高，高水位結(jié)構(gòu)防水比較困難。

15.對地面沉降要求不高時，可采用剛度較小的支護(hù)結(jié)構(gòu)，以發(fā)揮圍巖的自承能力；對地面沉降要求高時，則采用剛度較大，先柔后剛的網(wǎng)構(gòu)鋼拱架支護(hù)結(jié)構(gòu)，以防止圍巖的過度變形而造成大幅度地面沉降。16.地鐵圍巖可以自穩(wěn)的區(qū)間隧道以及其他中小型斷面地下工程，在設(shè)計(jì)驗(yàn)算的前提下，在施工過程的監(jiān)控量測的指導(dǎo)下，用噴射混凝土，鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)構(gòu)鋼拱架和部分錨桿組成的初期支護(hù)代替復(fù)合式襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)也是可行的。特別在無水或無水壓區(qū)段實(shí)施的，將噴射混凝土改為高防水性能的噴射混凝土，然后立即在初期支護(hù)表面用水泥砂漿抹面，以解決結(jié)構(gòu)防水和美化問題（挪威法）。

17.用噴射混凝土、鋼網(wǎng)片、網(wǎng)構(gòu)鋼拱架和部分錨桿作為受力結(jié)構(gòu)，并用砂漿抹面，這是一種新型的結(jié)構(gòu)。

18.在地下工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先選用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)形式，在地質(zhì)和水文條件較好時，也可選用噴錨支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

19.注漿加固地層和超前小導(dǎo)管支護(hù)是最常用的輔助施工措施。開挖到噴射混凝土的時差作為注漿設(shè)計(jì)原則，取消為了增加圍巖承載力而進(jìn)行注漿的設(shè)計(jì)原則。圍巖的固結(jié)強(qiáng)度和時間要滿足施工工序的順序要求，以提高施工速度，降低工程造價。長管棚超前支護(hù)，在穿越公路、鐵路等相對較短的隧道施工中具有明顯的防塌限沉作用，但在相對較長的隧道和含水地層施工中，由于施作管棚形成的過水通道以及多次擾動地層等原因，對限制沉降所起的作用不大，反而增加沉降，應(yīng)多考慮小導(dǎo)管超前支護(hù)及其他輔助措施的綜合應(yīng)用。目前，公路隧道設(shè)計(jì)中洞口段長管棚應(yīng)用太多，穿越結(jié)構(gòu)的管棚直徑過大（300-600mm是不合理的），值得商討。

20.早支護(hù)不僅能減小支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載（圍巖開挖后，地層松動，其承載力下降，若支護(hù)不及時，則會增加作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載，直至塌方。），還能避免地層過分變形。21.淺埋軟弱地層，錨桿支護(hù)作用明顯降低，尤其是頂部兩側(cè)各30度范圍內(nèi)的錨桿是承壓的，且工藝難以保證，可取消該區(qū)域的錨桿支護(hù)。超前小導(dǎo)管在其地層中是一種有效的超前支護(hù)形式，其設(shè)計(jì)原則是在穩(wěn)定的工作面、滿足施工要求的前提下，采取短而密的方式布設(shè)。

22.作為初期支護(hù)主體的噴射混凝土，其噴射厚度要合理，混凝土噴得太厚，不利于發(fā)揮噴射混凝土材料的力學(xué)性能。當(dāng)其厚度d≦D/40（D為洞徑，即洞室開挖寬度）時，噴射混凝土支護(hù)接近于無彎矩狀態(tài)，支護(hù)結(jié)構(gòu)性能較好。（我國淺埋暗挖法中的噴射混凝土厚度一般控制在20-30cm）。用增加噴射混凝土厚度的方法來加強(qiáng)支護(hù)，效果較差，應(yīng)采用合理的噴射方法，選擇噴射混凝土的材料、配合比和外加劑。如用潮噴或濕噴代替?zhèn)鹘y(tǒng)干噴，在噴料中加聚丙稀纖維等，以提高噴射混凝土材料的抗裂性，并減小回彈量。23.當(dāng)開挖斷面寬度大于10m時，采用CD法或CRD法。開挖斷面寬度小于10m時，正臺階法。在無水地層條件下，開挖斷面跨度達(dá)12m時，采用正臺階法。臺階長度規(guī)定在一倍洞徑左右。

24.淺埋暗挖法通常采用的復(fù)合式襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)，在初期支護(hù)與二次襯砌之間鋪設(shè)防水隔離層，輔之以二次襯砌防水混凝土，組成兩道防水線，采用以防為主，防水全包不給排出的防水原則。這種結(jié)構(gòu)在無水或少水地層是可行的，但在富水地層則表現(xiàn)出很大的不合理性。不合理的原因有三點(diǎn)。其一，防水層易被損壞，使封閉防水層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想得不到落實(shí)，這是造成漏水的主要原因。其二，初期支護(hù)防水性差，易形成滲水現(xiàn)象，其滲水在防水隔離層與初期支護(hù)之間容易形成“水袋”。一但防水層被破壞，“水袋”將在薄弱環(huán)節(jié)尋找出路，使初期支護(hù)和二次襯砌之間的空隙也形成水環(huán)，造成二次襯砌施工縫漏水。其三，以防為主的全包防水板，由于水存在于二次襯砌之外，水壓直接作用在二次模筑襯砌上，增加了二次襯砌結(jié)構(gòu)的承載。由于壓力過大，可造成二襯混凝土仰拱上鼓、開裂造成漏水。在富水地層必須以堵為主，限排為輔、防排結(jié)合的防水原則。25.地下工程淺埋暗挖法施工的結(jié)構(gòu)防水問題，可以采取加強(qiáng)初期支護(hù)的防水能力（提倡噴射防水混凝土，通過改善噴射混凝土配比、添加外加劑和改進(jìn)噴射工藝等措施，提高初期噴射混凝土的防水能力），也可在初期支護(hù)與二次襯砌之間進(jìn)行填充注漿，把地下水拒之于初期支護(hù)之外。

26.對于進(jìn)入初期支護(hù)結(jié)構(gòu)和二次襯砌之間的漏水，應(yīng)遵照以排為主的原則處理。27.施工方法的適用條件及特點(diǎn)（見P14）

28..地質(zhì)勘察的階段：于可行性研究階段、可行性研究階段、初步勘察階段、詳細(xì)勘察階段。29土按堆積年代可分為三類:老堆積土、一般堆積土、新近堆土。土按成因可分為殘積土、坡積土、洪積土、沖積土、淤積土、冰積土和風(fēng)積土。土按有機(jī)質(zhì)含量可分為無機(jī)土、有機(jī)質(zhì)土、泥炭質(zhì)土、泥炭。土按顆粒級配或塑性指數(shù)可分為碎石土、沙土、粉土和黏性土。30．碎石土包括：漂石圓形及亞圓形為主（粒徑大于200mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）、塊石棱角形為主（粒徑大于200mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）、卵石圓形及亞圓形為主（粒徑大于20mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）、碎石棱角形為主（粒徑大于20mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）、圓礫圓形及亞圓形為主（粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）、角礫棱角形為主（粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）。31．沙土包括：礫沙（粒徑大于2mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的25％-50％）、粗沙（粒徑大于0.5mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）、中沙（粒徑大于0.25mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）、細(xì)沙（粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的85％）、粉沙（粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量的50％）。粒徑大于0.075mm的顆粒不超過全部質(zhì)量50％，且塑性指數(shù)等于或小于10的土，定為粉土。塑性指數(shù)大于10的土為黏性土，根據(jù)塑性指數(shù)可分為粉質(zhì)黏土和黏土。當(dāng)塑性指數(shù)大于10且小于或等于17時，定為粉質(zhì)黏土；當(dāng)塑性指數(shù)大于17時，定為黏土。

32．填土是指人類活動在地面形成的任意堆積，其組成成分復(fù)雜，填筑的方法、時間和厚度都是隨意的。填土分素填土、雜填土、沖填土三類（其組成見P21）。

33．濕陷性土：凡是土層受水浸濕，加固凝聚力消失，產(chǎn)生濕陷的土，稱為濕陷土。濕陷土可分為濕陷性黃土及其他濕陷性土（其特征見P22）。34．軟土：軟土主要指由細(xì)粒土組成的孔隙比大（e〉1.0）、天然含水量高（W≧WL）、壓縮

-1性高(壓縮系數(shù)a1-2〉0.5MPa)、強(qiáng)度低（不排水抗剪強(qiáng)度小于20KPa）和具有靈敏結(jié)構(gòu)性的土層，包括淤泥、淤泥質(zhì)黏性土、淤質(zhì)粉土等。軟土工程性質(zhì)見P22。天然含水量大，只要不被破壞和擾動，可處于軟塑狀態(tài)。但一經(jīng)擾動，其結(jié)構(gòu)受破壞，變成流塑狀態(tài)。孔隙比大。透水性能低，垂直方向透水性比平行土層方向的滲透系數(shù)小，對地基排水固結(jié)不利，使建筑物沉降延續(xù)時間加長。在加壓初期，地基土中常出現(xiàn)較高的孔隙水壓力，影響地基強(qiáng)度。壓縮性高，其壓縮變形大部分發(fā)生在垂直壓力為0.1MPa左右，對工程直接影響是建筑地基沉降量大。具有觸變性、流變性、不均勻性、抗剪強(qiáng)度低。35.黏性土的界限含水量。黏性土由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)的分界含水量稱為界限含水量，包括液限WL（土從可塑狀態(tài)過渡到流動狀態(tài)的界限含水量）、塑限WP（土從可塑狀態(tài)過渡到半固結(jié)狀態(tài)的界限含水量）、縮限WS（土從半固結(jié)狀態(tài)過渡到固結(jié)狀態(tài)）。

36.x許多黏性土及泥質(zhì)巖中含有大量的蒙脫石和伊利石類礦物顆粒，有很強(qiáng)的親水性。當(dāng)含水量變化時，這些顆粒能發(fā)生顯著的體積變化，從而引起巖土的體積變化（發(fā)生膨脹或收縮），最終使與其相連接的建筑物受破壞。這種巖土稱為膨脹巖土（其主要是蒙脫石，伊利石居其次）。

37.風(fēng)化巖指原巖受風(fēng)化程度較輕，保存的原巖性質(zhì)較多;殘積土則是指原巖受到風(fēng)化的程度極重，基本上失去了原巖的性質(zhì)。風(fēng)化巖可以作為巖石看待，而殘積土則完全成為土狀物。其共同點(diǎn)為位置沒發(fā)生變化。38．凡溫度≦0℃，且含有固態(tài)冰的土稱為凍土。按凍結(jié)時間可分為瞬時凍土、季節(jié)凍土和多年凍土。具體定義見P34 39．松散地層主要指第四紀(jì)沉積物和部分第三紀(jì)沉積物，其空隙間常常埋藏著豐富的地下水非可溶性巖石：地下水主要存儲在由構(gòu)造作用、成巖作用和風(fēng)化作用產(chǎn)生的各種裂隙中?？扇苄詭r石：由于各地段影響巖溶發(fā)育的因素及其作用程度不同，導(dǎo)致形成的巖溶差異很大。

40．地下水露頭包括泉、井、鉆孔、既有坑道（隧道）等。其解釋見P37-39 41.環(huán)境是指大氣、水、海洋、土地、森林、草原、野生動植物、自然保護(hù)區(qū)、生活居住區(qū)

等。

42.圍巖的分級基本上由巖石的堅(jiān)硬程度和巖體的完整程度兩個因素決定。另外，還要兼顧地下水狀態(tài)、初始應(yīng)力等因素。

43.圍巖穩(wěn)定性主要受到巖性、巖體結(jié)構(gòu)、地下水特征、初始應(yīng)力等影響。這四方面的具體組合情況：巖性的軟硬，巖石強(qiáng)度的高低，巖體結(jié)構(gòu)特征（特別是軟弱結(jié)構(gòu)面的特征），結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，地下水的水量、水壓和運(yùn)動特征，以及巖體中初始應(yīng)力的大小、方向和主應(yīng)力的比值等。

44.圍巖變形和破壞的類型:巖爆、（在巖體完整、巖性堅(jiān)硬的脆性巖體中，當(dāng)水平應(yīng)力與垂直應(yīng)力的差值以及絕對應(yīng)力值都很大的情況下，由于施工開挖或爆破震動等作用引起巖體中大量積聚的彈性應(yīng)變能突然釋放，從而產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象。在巖體中最大主應(yīng)力方向與洞室軸向垂直的情況下，洞室圍巖更容易產(chǎn)生這類破壞）巖體的破裂、（主要發(fā)生在裂隙較少的堅(jiān)硬、脆性的圍巖巖體中，由于勻質(zhì)，圍巖的穩(wěn)定性主要取決于巖石本身的強(qiáng)度和巖體中應(yīng)力重分布的情況。當(dāng)重分布應(yīng)力小于圍巖巖石的強(qiáng)度時，巖體只產(chǎn)生彈性變形。在巖石彈性變形不大的情況下，圍巖是穩(wěn)定的。若巖體中重分布應(yīng)力超過圍巖巖石的強(qiáng)度，在洞頂或邊墻上可能產(chǎn)生拉裂、剪斷、壓潰和剝離等破壞現(xiàn)象，特別對于薄層狀巖層會產(chǎn)生彎折內(nèi)鼓的變形破壞）、巖塊滑移和墜落（主要發(fā)生在由各種結(jié)構(gòu)面切割的、比較堅(jiān)硬的巖體中，當(dāng)圍巖中的初始應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度時，或在重力的作用下，洞室周邊的結(jié)構(gòu)體可能會沿結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生松弛、滑移、墜落等變形破壞。特別是當(dāng)軟弱結(jié)構(gòu)面受到地下水作用時，更易發(fā)生此類變形和破壞。）、破碎松散巖體的坍塌（由于破碎巖體或松散堆積層的自承能力很低，在開挖過程中，洞頂或側(cè)壁會產(chǎn)生坍塌破壞，如不及時支護(hù)，破壞現(xiàn)象會更為嚴(yán)重。）、松散巖體的塑性變形（軟巖、膨脹性巖層、松軟土層以及含黏土的破碎巖層，由于強(qiáng)度低、塑性強(qiáng)、與水作用強(qiáng)烈，在外力作用下易變形。在洞室開挖后或在開挖過程中，圍巖由于應(yīng)力作用或由于向洞室臨空面膨脹、流動，從而產(chǎn)生向洞內(nèi)擠壓等塑性變形。）。

形變壓力和松散壓力統(tǒng)稱為圍巖壓力。形變壓力是由圍巖的塑性變形所引起的作用在支護(hù)襯砌上的擠壓力。對于比較軟弱的圍巖來說，一般具有塑性變形和流變特性。因而，當(dāng)洞室開挖后，圍巖變形隨時間而發(fā)展，往往會持續(xù)一個較長的時間。在支護(hù)襯砌與圍巖密貼的情況下，這種繼續(xù)發(fā)展的塑性變形會對支撐和襯砌產(chǎn)生較大的形變壓力。隨著形變壓力的逐漸加大，支撐或襯砌對圍巖所提供的支護(hù)抗力也在逐漸加大。當(dāng)支撐或襯砌的強(qiáng)度滿足形變形成的應(yīng)力時，圍巖與支護(hù)的共同變形則逐漸穩(wěn)定下來，從而保持洞室穩(wěn)定。然而，破碎松散的圍巖巖體，在洞室開挖后由于不能自穩(wěn)，從而發(fā)生坍塌。由結(jié)構(gòu)面切割的堅(jiān)硬的巖體，開挖后在圍巖表面一定范圍內(nèi)也會形成松動、滑移。當(dāng)洞室支撐襯砌后，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖間不易密貼，因而使得這些坍塌體作用在支護(hù)襯砌背后，形成松散壓力。洞室剛開挖后有較大變形，這種變形是由于巖塊失去邊界支持后裂隙張弛、巖塊錯位并滑動所造成的，而后由于巖塊間的摩擦效應(yīng)維持暫時平衡（松弛壓力）。荷載壓力計(jì)算見P48 Ⅰ-Ⅱ級圍巖，因坑道圍巖穩(wěn)定，水平壓力很難出現(xiàn)，即使出現(xiàn)也是由于巖塊松動引起的，對襯砌設(shè)計(jì)不會產(chǎn)生影響。Ⅲ-Ⅳ級圍巖主要產(chǎn)生垂直壓力，因坑道側(cè)壁較穩(wěn)定，故水平壓力也不會很大。由于圍巖的不均質(zhì)性、不連續(xù)性比較突出，故可能局部出現(xiàn)較大的水平壓力。Ⅴ-Ⅵ級圍巖水平壓力較大，對襯砌設(shè)計(jì)有很大影響。

在采用先拱后墻法施工的條件下，中等堅(jiān)硬巖層中，拱腰45°處圍巖壓力約為拱頂壓力的1.6倍左右。拱腳壓力約為拱頂壓力的1.3倍左右，分布似馬鞍形。按垂直均布荷載的三心圓尖拱形襯砌，拱腰開裂數(shù)量多于拱頂，磅山隧道也是如此。隧道兩側(cè)圍巖軟硬不一時，容易產(chǎn)生偏壓。

圍巖壓力考慮采用兩側(cè)大中間小的馬鞍形，或者有一定程度偏載的梯形及均布壓力圖形等。對不均勻分布的圍巖壓力在襯砌全部寬度上的總值，宜大致與本文規(guī)定的圍巖垂直均布壓力總值相等。

圍巖穩(wěn)定性分析見P51-52

若洞室圍巖有一組結(jié)構(gòu)面存在，根據(jù)結(jié)構(gòu)面上作用力與結(jié)構(gòu)面交角的大小及結(jié)構(gòu)面間摩擦角的關(guān)系，可以判定具有層理滑動或可沿結(jié)構(gòu)面滑動的洞室與結(jié)構(gòu)面間摩擦角的關(guān)系，進(jìn)而判定其穩(wěn)定性。設(shè)圍巖周邊的切向應(yīng)力與結(jié)構(gòu)面的法線的夾角小于結(jié)構(gòu)面之間的摩擦角，結(jié)構(gòu)面不發(fā)生滑動，反之則發(fā)生滑動。當(dāng)兩夾角相等時，則結(jié)構(gòu)面處于極限平衡狀態(tài)。洞室拱頂由結(jié)構(gòu)面切割形成的鍥形體危巖是否墜落，可根據(jù)巖塊的受力狀態(tài)進(jìn)行分析。（具體計(jì)算見P55）

洞室圍巖被幾組結(jié)構(gòu)面切割時，圍巖是否會發(fā)生沿結(jié)構(gòu)面剪切破壞的問題，可用巖體沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切破壞的判別式進(jìn)行分析。（具體見P56）

目前，一般是用量測坑道斷面的收斂值（即位移量測）來獲得位移信息，從而判定圍巖的穩(wěn)定狀態(tài)。

洞室跨度的大小影響圍巖的穩(wěn)定性（跨度越大，其巖體的破碎程也增大），洞室的形狀影響圍巖的穩(wěn)定性（圍巖周邊的應(yīng)力狀態(tài)不同）,施工方法。圍巖分級主要考慮的因素是地質(zhì)因素。作為分級指標(biāo)有單一的巖性指標(biāo)、單一的綜合巖性指標(biāo)、復(fù)合指標(biāo)。

圍巖分級的主要考慮指標(biāo)：巖塊強(qiáng)度或巖體強(qiáng)度（一般用抗壓強(qiáng)度表示，反映了其力學(xué)性質(zhì)，表示了圍巖物質(zhì)的基本性質(zhì)。在自然界中，巖石普遍存在著裂隙，采用巖體強(qiáng)度更為合適。）巖體的完整程度（這取決于巖體在地質(zhì)構(gòu)造作用下的影響程度以及結(jié)構(gòu)面的特征）。地下水的影響（地下水對圍巖的穩(wěn)定性有明顯影響，但很難用具體的指標(biāo)來表示）。天然應(yīng)力狀態(tài)（了解天然應(yīng)力的大小和方向）有的圍巖分級方法中籠統(tǒng)地把初始應(yīng)力分為低應(yīng)力、中應(yīng)力、高應(yīng)力三種情況來考慮對圍巖穩(wěn)定性的影響，但多數(shù)分級方法中還沒有考慮巖體初始應(yīng)力的影響。

洞室的跨度和高度對洞室圍巖穩(wěn)定性有一定的影響，應(yīng)對高跨比作出一定限制，超出此值后就要考慮尺寸的影響。洞室的跨度與裂隙間距的比值反映了洞室圍巖的相對完整性,這也是決定洞室圍巖穩(wěn)定性的重要因素。洞室形狀不同時，可考慮洞室形狀系數(shù)的影響。圍巖分級的基本標(biāo)準(zhǔn)見P60 圍巖級別修正的因素：地下水狀態(tài)、初始應(yīng)力。地下洞室埋深較淺時，應(yīng)根據(jù)圍巖受地面的影響進(jìn)行圍巖級別的修正。若圍巖僅受地面影響，應(yīng)將相應(yīng)圍巖降低1-2級。

圍巖的幾種分級方法：巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD（以圍巖的穩(wěn)定性取決于巖石完整或破碎的程度的)觀點(diǎn)為依據(jù)）其分級適用表見P62。RSR（以施工前有關(guān)巖體結(jié)構(gòu)的一般地質(zhì)狀態(tài)A、節(jié)理產(chǎn)狀與掘進(jìn)方向的關(guān)系B、以及地下水的影響C）巖體質(zhì)量Q（由節(jié)理組數(shù)目、節(jié)理粗糙度、沿最弱節(jié)理面的蝕變或填充程度、節(jié)理含水折減系數(shù)及應(yīng)力折減系數(shù)）其計(jì)算式見P64。巖體的地質(zhì)力學(xué)（考慮了巖石強(qiáng)度、RQD、結(jié)構(gòu)面特征、地下水情況等因素的影響，特別考慮了結(jié)構(gòu)面的走向和傾角對隧道工程的影響。）

淺埋暗挖法設(shè)計(jì)理論是建立在巖石的三向剛性壓縮試驗(yàn)特性和巖石的二向壓縮應(yīng)力應(yīng)變特性以及莫爾理論基礎(chǔ)之上，并考慮了隧道掘進(jìn)時的空間效應(yīng)和時間效應(yīng)。這一理論集中在支護(hù)結(jié)構(gòu)種類、支護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)筑時機(jī)、巖壓、圍巖變位這四者的關(guān)系上，貫穿在不斷變更的設(shè)計(jì)施工過程中。（它指導(dǎo)著噴錨支護(hù)的設(shè)計(jì)和施工，指導(dǎo)著構(gòu)筑隧道的全過程）圍巖與支護(hù)共同作用，最大限度地發(fā)揮圍巖本身原有的支承能力，這是新奧法設(shè)計(jì)思想的核心。

淺埋暗挖法沿用新奧法原理分析體系，運(yùn)用量測信息反饋于設(shè)計(jì)和施工，同時采取超前支護(hù)、改良地層、和注漿加固。應(yīng)用淺埋暗挖法應(yīng)遵循的原則有強(qiáng)調(diào)采用預(yù)加固措施、隧道支護(hù)考慮時間和空間效應(yīng)、隧道開挖后應(yīng)盡早提供有足夠剛度和早強(qiáng)的初期支護(hù)，從而控制圍巖變形，而不是最大限度的選擇圍巖的自身承載能力、盡早施作仰拱并封閉成環(huán)（仰拱距工作面的距離最大不超過1倍洞徑）、二次襯砌在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后再施作，但在采取輔助措施后，未滿足穩(wěn)定性要求時，也可施作二次襯砌、（由于淺埋隧道荷載明確，提前施作二次襯砌是可能的，多在超淺埋大跨度車站之處應(yīng)用）襯砌形式采用復(fù)合式，兩層之間設(shè)防水隔離層，起防水、防裂作用，兩層之間剪力為零，二次襯砌才不會開裂。控制圍巖變形是淺埋暗挖法設(shè)計(jì)施工的核心問題

隧道深埋、淺埋、超淺埋，并非單純指洞頂?shù)貙雍穸榷裕€應(yīng)結(jié)合上覆地層的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)特征，松散狀況，圍巖構(gòu)造特征，風(fēng)化、破碎、斷層影響的程度與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及地下水等因素。洞頂?shù)姆€(wěn)定與否對施工方法有直接的影響。

深埋、淺埋、超淺埋隧道的計(jì)算方法：深埋隧道按塌落拱荷載計(jì)算，淺埋隧道按松散荷載計(jì)算，超淺埋隧道按全土柱加地面動、靜換算荷載計(jì)算。

隧道襯砌裂縫約有2/3發(fā)生在淺埋段，裂縫發(fā)生的規(guī)律是：拱腰部位多，拱頂部位少；淺埋、超淺埋的多，深埋的少；地層與襯砌不密貼的多，密貼的少；無防水隔離層的多，有防水隔離層的少；前拱后墻法的多；先墻后拱法的少；全斷面一次模筑襯砌的多，全斷面間歇灌注的少；養(yǎng)護(hù)不好的多，養(yǎng)護(hù)好的少；剛性大、襯砌厚的多，剛性小、襯砌薄的少；按礦山法施工的多，按新奧法施工的少；小斷面開挖施工的多，大斷面、全斷面開挖施工的少。裂縫的多少與埋深的關(guān)系很大。

以埋深等于塌方統(tǒng)計(jì)平均高度2倍的方法作為判別深埋與淺埋隧道分界的主要標(biāo)準(zhǔn)，圍巖垂直壓力、地面沉降和電算分析可作為參考標(biāo)準(zhǔn)。圍巖變形過大時隧道上方會形成塌落拱（壓力拱），塌方是圍巖因失穩(wěn)而破壞的最直觀的形式。當(dāng)埋深大于2倍塌方高度時，才能用塌落拱公式計(jì)算。塌落拱高度與圍巖級別有很大關(guān)系。

H/D與P/(rh)的關(guān)系結(jié)合圍巖等級判別隧道埋深。（見P78）P/(rh)的值結(jié)合圍巖等級判別隧道埋深。（見P79）

深埋與淺埋隧道分界深度建議采用下列值： VI級圍巖為4D-6D，V級圍巖為2.5D-3.5D，IV級圍巖為1.5D-2.5D，III級圍巖為0.5D-1.0D，II級圍巖為0.3D-0.5D，I級圍巖為0.15D-0.30D。同時，分界深度與施工方法及施工技術(shù)水平密切相關(guān)，若采用新奧法施工，光面爆破，且施工技術(shù)水平高，則可取小值；否則，取大值。

在初期支護(hù)作用下，圍巖塑性區(qū)達(dá)到地面，地中圍巖變形值與地面沉降值相等時，即覆蓋整體位移下沉?xí)r為超淺埋，荷載除了按rh全部土柱計(jì)算外，還應(yīng)計(jì)算地面交通沖擊產(chǎn)生的附加荷載。見P81 深埋隧道與淺埋隧道分界深度的確定方法，即以隧道開挖時對地面不產(chǎn)生影響為限進(jìn)行區(qū)分。見P81表3-3。以荷載等效高度進(jìn)行界定見P83 淺埋與超淺埋的判別方法：1.覆跨比即覆蓋土厚度H與隧道跨度D（隧道斷面直徑）之比，H/D≦0.4為超淺埋隧道，H/D﹥0.4為淺埋隧道。2。蓋層整體下沉?xí)r，即洞內(nèi)拱頂變位值≦地面沉降值時可視為超淺埋。3。隧道結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)入地面以下5m范圍的管道層中時，統(tǒng)稱超淺埋。4。實(shí)測壓力P與垂直土柱重量（rh）之比確定深埋、淺埋、超淺埋。當(dāng)P/(rh)≦0.4為深埋隧道，0.6≧P/(rh)﹥0.4為淺埋隧道，P/(rh)﹥0.6為超淺埋隧道。超淺埋隧道在初期支護(hù)的作用下，圍巖塑性區(qū)一般可達(dá)到地面，覆蓋層易發(fā)生整體位移下沉。淺埋設(shè)計(jì)會因?yàn)槭┕げ划?dāng)而引起很大的附加荷載，進(jìn)而產(chǎn)生超淺埋設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的不利因素。

斷面結(jié)構(gòu)形式按跨度分類為：單跨結(jié)構(gòu)、雙跨連拱結(jié)構(gòu)（雙連拱結(jié)構(gòu)的兩拱中部可以是中隔墻，兩拱中部也可由立柱和頂、底梁組合。其結(jié)構(gòu)形式在軟弱、富水地層，經(jīng)常開裂、漏水，施工中力的轉(zhuǎn)換也很復(fù)雜，不提倡使用）、三跨連拱結(jié)構(gòu)（有雙層、單層結(jié)構(gòu)形式，其單層結(jié)構(gòu)形式比較合理）、多跨連拱結(jié)構(gòu)（由于其結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，容易出現(xiàn)較多的裂縫和滲漏水現(xiàn)象）。雙連拱、多連拱隧道設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“宜近不宜聯(lián)”的原則，只有硬巖和受特殊地形限制之處可以例外。

斷面結(jié)構(gòu)形式按層數(shù)分類為：單層（采用淺埋暗挖法施工的隧道多為單層、其設(shè)計(jì)施工難度?。?、雙層（其設(shè)計(jì)施工難度大，為其降低施工難度，目前車站兩端大多是明挖多層、中間暗挖，這對單層是比較合理的）、多層（在淺埋工程中，其設(shè)計(jì)施工極難，地面沉降難以控制，其結(jié)構(gòu)很少采用）。

斷面結(jié)構(gòu)形式按邊墻形式分類為：直墻式（在鐵路隧道中I-III類圍巖采用曲墻，IV-VI類圍巖采用直墻形式，以便使結(jié)構(gòu)受力處于良好狀態(tài)，支護(hù)厚度合理。但在淺埋暗挖工程中，由于埋深較淺，垂直荷載較明確，垂直壓力較大，側(cè)壓力較小，斷面可以根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況設(shè)計(jì)成直邊墻，以提高斷面利用率。曲墻式（由于淺埋隧道一般位于軟弱地層，地質(zhì)條件較差，圍巖自穩(wěn)能力差，結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)為曲墻，并盡可能圓順，以減少應(yīng)力集中點(diǎn)。）

斷面結(jié)構(gòu)形式按拱的形式分類為：失跨比不宜小于1/3.，但在超淺埋工程中，由于垂直荷載較小，為了提高斷面利用率，降低埋深，有時設(shè)計(jì)為坦拱結(jié)構(gòu)，甚至平頂結(jié)構(gòu)。單跨斷面結(jié)構(gòu)形式按端面形狀分類為：馬蹄形斷面（一般用于山嶺隧道）、蛋形斷面（一般用于第四紀(jì)地層和極軟弱地層）、圓形斷面（多用于水工隧道）?？紤]施工的方便和可操作性，初期支護(hù)采用馬蹄形斷面，二次襯砌采用圓形斷面。采用淺埋暗挖法施工的地鐵站結(jié)構(gòu)形式在第四紀(jì)地層中：1.三拱兩柱式（三拱車站有塔柱式和立柱式地鐵站。第四紀(jì)地層中大多采用三拱立柱式地鐵站，三拱塔柱式已很少采用）三拱兩柱式地鐵站存在的問題：1.連拱結(jié)構(gòu)在柱頂存在V形節(jié)點(diǎn),結(jié)構(gòu)防水處理困難。連拱結(jié)構(gòu)開挖施工時易產(chǎn)生不平衡推力，導(dǎo)致初期支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形，節(jié)點(diǎn)難以連接，施工較難控制；導(dǎo)致初期支護(hù)扣拱時鋼管柱承受水平推力，使初期支護(hù)和二次襯砌的拱部容易開裂。3.容易開裂漏水。

單跨單層在軟土地層中修建單拱大跨結(jié)構(gòu)采用眼鏡法（側(cè)壁導(dǎo)洞法）開挖仰拱部分時，變形迅速加大，仰拱封閉后，達(dá)到完全穩(wěn)定。

采用混凝土砌塊組成的結(jié)構(gòu)適用于有一定自穩(wěn)能力的地層，采用裝配式砌塊可以保證拱圈迅速承載。

管拱法在第四系松散地層中修建單拱地鐵站的施工程序：先在墻腳處開挖兩個小隧道并澆注混凝土；在地鐵站隧道的一端施作一個10米*20米的工作井，在其中拱輪廓線處沿隧道縱向頂入10個外徑2.1米、內(nèi)徑1.8米的鋼筋混凝土圓管，其內(nèi)澆注混凝土使它們連接成管拱，覆蓋整個地鐵站隧道；進(jìn)行拱部開挖，立模澆注鋼筋混凝土肋形拱；開挖底部，施作仰拱。

管拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1.拱部主要承載結(jié)構(gòu)是管拱，肋形拱可以提高拱圈承壓后的穩(wěn)定性。2.結(jié)構(gòu)頂部設(shè)有管拱，不僅可以避免采用地層加固法，而且地鐵站的埋深可以做得很淺，如2-3米。3.單拱結(jié)構(gòu)受力簡明。

單拱地鐵站除了管拱結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)外，還具有1。結(jié)構(gòu)輪廓圓順，防水層可做得很好，避免了多拱地鐵站往往出現(xiàn)的積水溝槽，結(jié)構(gòu)防水效果顯著；2。單拱地鐵站既可以做成島式站臺，也可做成側(cè)式站臺，而單拱地鐵站采用側(cè)式站臺可以使開挖總跨度的尺寸更緊湊。采用淺埋暗挖法施工的地鐵站結(jié)構(gòu)形式在巖石地層中，由于圍巖為IV-V類，整體性較好，地下水不發(fā)育，地面建筑物較多。地鐵站埋深一般為0.5D-1.0D(D為隧道洞徑)。拱和墻采用圓滑過渡的五心圓斷面，平底板，復(fù)合式襯砌。初期支護(hù)為錨桿噴射混凝土結(jié)構(gòu)，在淺埋或埋深較淺且穿過高層建筑時，加鋼筋格柵拱。為避免先期澆注的二次襯砌對后澆樓板混凝土產(chǎn)生收縮約束作用，樓板簡支在邊墻的“牛腿“上。開挖和襯砌方法根據(jù)不同的埋深、地層條件和環(huán)境條件，采用品字形開挖、二次襯砌先墻后拱法。石質(zhì)良好時，單拱地鐵站可采用大拱腳、薄邊墻襯砌。見P105圖3-51（b）。

鄰近工程的種類主要是根據(jù)新建隧道與鄰近既有工程的間隔劃分鄰近度，其鄰近度的劃分見P111表3-8-表3-13。這里所謂“間隔”，是指鄰近既有工程襯砌外面到新建隧道的最小距離。判別鄰近度時采用的D”（隧道外徑）值，是指鄰近既有工程或新建隧道襯砌外輪廓的垂直高度和水平寬度中的最大值。在隧道并列、交叉的場合，采用新建隧道的外徑D′。鄰近度分為：不考慮范圍、要注意范圍、限制范圍。

鄰近地下工程施工分為新建工程接近既有隧道施工和新建隧道接近既有工程施工見P113-P115表。

單一洞室彈性條件下的力學(xué)模型見P116圖3-54。其徑向應(yīng)力、切向應(yīng)力、剪應(yīng)力計(jì)算式見式3-5 隧道開挖后引起的圍巖應(yīng)力重分布局限在一定范圍內(nèi)，在離隧道開挖周邊比較近的地方，應(yīng)力集中度高，在離隧道開挖周邊比較遠(yuǎn)的地方，應(yīng)力集中度低，越遠(yuǎn)影響越小。因此，新建隧道開挖對周邊產(chǎn)生的影響僅局限在一定范圍內(nèi)。

兩條平行或重疊的鄰近隧道開挖時，隧道中心間距越小，隧道周邊的應(yīng)力越大，從而使隧道周邊應(yīng)力重分布惡化。為了避免相互影響，兩鐵路隧道線間距一般不小于2D為宜。由于工況狀態(tài)轉(zhuǎn)化受力模式的條件見P118 兩洞室鄰近開挖的相互影響也存在一個范圍，越近影響越大，越遠(yuǎn)影響越小，遠(yuǎn)到一定距離，影響就消失了。鄰近施工的影響存在著范圍有限性的規(guī)律-僅局限于一定的區(qū)域。這種性質(zhì)是由開挖后引起圍巖應(yīng)力重分布的局限性決定的。兩洞室鄰近時的受力狀態(tài)不同于單一洞室的情況（應(yīng)力多次重新分布，導(dǎo)致受力的復(fù)雜性）。

穿越既有線所面臨的主要技術(shù)措施包括對開挖隧道周圍及既有結(jié)構(gòu)周圍土體進(jìn)行預(yù)加固、減少地層擾動對既有線的影響、保持周邊圍巖的穩(wěn)定性等（還應(yīng)注意既有結(jié)構(gòu)上臺量的計(jì)算及控制途徑）。

淺埋暗挖法設(shè)計(jì)的地下工程一般采用復(fù)合式襯砌，復(fù)合式襯砌由初期支護(hù)、隔離層和二次襯砌組成。初期支護(hù)在二次襯砌施作前應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，確保施工期間的安全和地面沉降不超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。初期支護(hù)是施工期間的承載結(jié)構(gòu)，承受施工期間的主要荷載（土壓力、部分水壓力）。二次襯砌和初期支護(hù)共同承擔(dān)永久荷載（二次襯砌還要承受水壓力）。應(yīng)將初期支護(hù)和地層視為統(tǒng)一的承載體，計(jì)算中應(yīng)考慮施工輔助措施的作用，初期支護(hù)應(yīng)做到及時、密貼、柔性、早強(qiáng)，并能與圍巖共同變形。初期支護(hù)變形大，允許出現(xiàn)不影響整體穩(wěn)定的裂縫。從強(qiáng)度和防水要求出發(fā),二次襯砌不容許產(chǎn)生有害裂縫，裂縫寬度一般不得超過0.2-0.3mm。

初期支護(hù)和二次襯砌共同承載，相互依賴、影響。初期支護(hù)的強(qiáng)度應(yīng)適應(yīng)不同的圍巖壓力。調(diào)整支護(hù)參數(shù)，確保地層穩(wěn)定后，才能施作二次襯砌。二次襯砌的目的，一是承受流變荷載，二是安全儲備。所以，初期支護(hù)和二次襯砌的強(qiáng)度及剛度應(yīng)綜合考慮。

初期支護(hù)背后要及時回填注漿，以保證初期支護(hù)和圍巖的密貼性，初期支護(hù)和二次襯砌應(yīng)密貼，不留空隙。初期支護(hù)和二次襯砌間設(shè)置防水隔離層，使初期支護(hù)和二次襯砌之間只傳遞徑向力，不傳遞切向力，從而減少二次襯砌的裂縫。

初期支護(hù)由噴射混凝土、鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、鎖腳錨桿、連接筋等組成。初期支護(hù)的參數(shù)由經(jīng)驗(yàn)類比和結(jié)構(gòu)計(jì)算確定。初期支護(hù)最小應(yīng)預(yù)留3-5cn變形量。

噴錨構(gòu)筑法強(qiáng)調(diào)噴射混凝土的柔性規(guī)定噴射混凝土的厚度不宜小于5mm，不宜大于250mm。淺埋暗挖法設(shè)計(jì)的隧道則不同，由于初期支護(hù)要有一定的剛度和強(qiáng)度，需設(shè)鋼拱架，鋼拱架要有一定厚度的保護(hù)層，因此初期支護(hù)的厚度一般不低于250 mm，常用的厚度為250mm，300mm，350mm。

鋼拱架環(huán)向接頭是鋼架的弱點(diǎn)，從受力角度考慮應(yīng)盡量減少接頭，單過長太重，不宜施工，綜合考慮拱部格柵長度為2-3m。為確保接頭部分的噴射混凝土密實(shí)度，接頭連接件應(yīng)優(yōu)先采用角鋼螺栓連接。

鋼筋網(wǎng)可提高噴射混凝土的抗剪和黏結(jié)強(qiáng)度，能提高噴層的整體性，使其應(yīng)力分布均勻，從而減少混凝土的收縮和噴層裂縫。

需要拆除的臨時支護(hù)中可設(shè)塑料網(wǎng)（日本設(shè)計(jì)常用）

鋼筋網(wǎng)中鋼筋間距宜為100-300mm。當(dāng)小于100mm時，噴射混凝土回彈增加，且鋼筋網(wǎng)與壁面之間易形成空洞，不能保證混凝土的密實(shí)度；當(dāng)大于300mm時，會大大消弱鋼筋網(wǎng)在噴射混凝土中的作用。

在山嶺隧道中錨桿和噴射混凝土圍巖共同組成支護(hù)體系，錨桿是不可或缺的。錨桿有懸吊作用、組合梁作用、加固作用，有全長黏結(jié)型、端頭錨固型、摩擦型等形式。在土質(zhì)淺埋隧道中錨桿的作用卻不明顯，特別是在城市土質(zhì)淺埋地下工程一般不設(shè)錨桿，在需要加固地層的地方設(shè)注漿錨管，在分步施工的墻腳設(shè)鎖腳錨管。

一般在圍巖較好的山嶺隧道采用錨噴支護(hù)做永久支護(hù)。淺埋暗挖法在較小斷面中用250mm厚初期支護(hù)作為永久支護(hù)，表面采用氯化鐵防水砂漿做防水層。

二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后才能施作，在特殊情況時，也可提前施作二次襯砌。

二次襯砌的最小厚度為250mm，常規(guī)的厚度為300-500mm。

仰拱結(jié)構(gòu)及其與邊墻的連接形式是影響隧道結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度的重要因素。要保證仰拱有足夠的強(qiáng)度和剛度，邊墻與仰拱要有圓順的連接形式。仰拱失跨比應(yīng)不小于1/12。為控制變形，避免墻基應(yīng)力集中，應(yīng)盡早形成封閉結(jié)構(gòu)。一般情況下，施作仰拱距開挖工作面的距離不宜超過1-1.5B（開挖寬度）。

采用淺埋暗挖技術(shù)施工的區(qū)間，隧道仰拱失跨比為1/5-1/6。地鐵車站的底板或仰拱的厚度達(dá)到1-1.2m。

在深埋的山嶺隧道中應(yīng)采取排堵結(jié)合，限堵為輔，防排結(jié)合，因地制宜，綜合治理的原則，結(jié)構(gòu)計(jì)算可考慮少量水壓力。在城市地下工程中，結(jié)構(gòu)埋深比較淺，隧道頂部是沙層，滲透系數(shù)較大，大量排水將會對城市地下水系統(tǒng)、周圍建筑物、地下管線等造成影響，甚至破壞，所以應(yīng)遵循以堵為主，限排為輔的設(shè)計(jì)原則；防水方法應(yīng)遵循多道防線，剛?cè)峤Y(jié)合，因地制宜，綜合治理的原則。計(jì)算中應(yīng)考慮二次襯砌承受的含水頭水壓力，如隧道所處的地層為黏土或沙黏土等，滲透系數(shù)較小，實(shí)踐證明，排放適量的地下水，對城市地下水位無影響，可取得較好的整體防水效果。結(jié)構(gòu)計(jì)算也應(yīng)按全水壓力進(jìn)行計(jì)算。

區(qū)間隧道防水板應(yīng)采用鐵路隧道方式，防水板敷設(shè)到邊墻底，不全包，仰拱不計(jì)水壓，受力均勻。目前，地鐵區(qū)間隧道防水板全包，將地下水引入道床下面，這樣做對運(yùn)營不利，應(yīng)采用鐵路的半包式方法。

超前預(yù)注漿和初期支護(hù)背后注漿，不能形成主要防水防線，但注漿填充了圍巖裂縫和土層孔隙，可起到一定的阻水作用。特別是對圍巖集中出水點(diǎn)的注漿堵水，能起到較好的止水效果（成本高，不能全堵死，必須結(jié)合其他方法綜合使用）。

初期支護(hù)在理想條件下，可達(dá)到較高的抗?jié)B等級，但由于噴射混凝土和施工工藝的離散性，使得現(xiàn)場噴射混凝土的整體抗?jié)B性能較差，不能形成永久的防線，可以當(dāng)做施工期間的防水線。

在初期支護(hù)和二次襯砌之間設(shè)置防水層進(jìn)行防水，稱為防水材料防水。防水層一般為柔性的，從國內(nèi)外地下工程復(fù)合式襯砌防水材料的選擇來看，防水板（膜）應(yīng)用較多（因?yàn)槌跗谥ёo(hù)的受力和二次模筑的受力不能協(xié)調(diào)，通過防水板傳力且剪力為零，所以防水板不但可以防水，還可以防止二次襯砌開裂）。防水涂料的施作方法為現(xiàn)場機(jī)械噴涂或人工涂刷，其厚度難以控制，不便施工，對環(huán)境有污染。

防水板應(yīng)具有其延伸率應(yīng)大于600﹪，耐久性，接縫嚴(yán)密可靠等，確保防水工程具有連續(xù)性、整體水密性、變形適應(yīng)性和耐久性。鋪設(shè)工藝必須采用無釘鋪設(shè)法，先鋪設(shè)無紡布，再將防水板熱粘在無紡布上，不能將無紡布和防水板制作在一起進(jìn)行鋪設(shè)，否則無紡布與圍巖不能密貼，形成很大空洞，防水板也易撕裂。

應(yīng)重視混凝土自防水（如限制混凝土裂縫寬度、盡量減少變形縫、誘導(dǎo)縫）。

混凝土自防水主要是防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生貫通性裂縫。設(shè)計(jì)人員往往認(rèn)為混凝土的強(qiáng)度越高，其抗拉強(qiáng)度越高，因而抗裂性能越好；混凝土的抗?jié)B標(biāo)號越高，其抗?jié)B能力越強(qiáng)。施工中出現(xiàn)了片面提高混凝土標(biāo)號和抗?jié)B標(biāo)號的現(xiàn)象，殊不知其結(jié)果往往適得其反，事與愿違（一般來說，混凝土標(biāo)號越高、抗?jié)B標(biāo)號越高，單位水泥用量越多，其結(jié)果是水化熱增高，收縮量加大，更易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生）。

設(shè)計(jì)人員合理選定混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B標(biāo)號，合理地確定結(jié)構(gòu)受力和支承條件，合理設(shè)置各類“縫”并正確設(shè)計(jì)其構(gòu)造。施工人員合理選擇混凝土的配合比、水泥用量、水灰比、如模溫度、澆搗順序、養(yǎng)護(hù)時間和條件等。質(zhì)量員嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)?；炷凉こ讨幸蠡炷潦歉咝阅芑炷粒皇歉邚?qiáng)度混凝土。在地鐵淺埋暗挖工程中，對各類“縫”的設(shè)置及其構(gòu)造頗有爭議。如果設(shè)置或構(gòu)造不當(dāng)，往往是防水的薄弱環(huán)節(jié)（地鐵工程因行車的特殊要求，一般不能設(shè)置沉降縫，即通稱的變形縫。如果設(shè)置要求有特殊構(gòu)造，則兩側(cè)結(jié)構(gòu)的沉降差不超過0.3mm，否則就可能導(dǎo)致鋼軌的斷裂。因此，實(shí)際上地鐵工程中只能設(shè)置施工縫）

施工縫是施工過程中工藝分段要求所需要設(shè)置的，它可消除部分收縮應(yīng)力，必須設(shè)置，但宜少不宜多。

目前，二次襯砌多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，鋼筋和混凝土相結(jié)合可以共同受力，但承受水壓的效果不好。鋼筋外的混凝土保護(hù)層非常重要，它是確保鋼筋混凝土不漏水的重要防線。在鋼筋混凝土工程設(shè)計(jì)和施工時，一定要重視鋼筋保護(hù)層的施工措施。

國內(nèi)地鐵的一些區(qū)間出現(xiàn)底鼓和漏水的原因，一是對水壓力考慮不足；二是仰拱施工質(zhì)量較差，厚度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

淺埋暗挖技術(shù)是適合富水地區(qū)修建城市地鐵的主要施工技術(shù)之一，該工法的隧道設(shè)計(jì)應(yīng)遵循防水設(shè)計(jì)優(yōu)先結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則（防排結(jié)合）。

地鐵設(shè)計(jì)一般的錯誤理念：1.防水板全包,將水堵在二次模筑之外,形成水環(huán)；2.認(rèn)為初期支護(hù)不會漏水(結(jié)構(gòu)在長期運(yùn)營下,在施工后通過應(yīng)力調(diào)整,開裂是必然的。)；3.不設(shè)置水流入隧道的出路,從而在全線形成壓力水頭。

隧道襯砌拱橋設(shè)計(jì)法：只考慮了襯砌承受圍巖的主動荷載，而未考慮圍巖對襯砌變形的約束和由此產(chǎn)生的抗力，所以，襯砌厚度偏大。

隧道錨噴用于初期支護(hù)，其能保證圍巖穩(wěn)定的同時，也允許圍巖有一定程度的變形，使其圍巖內(nèi)部應(yīng)力重新調(diào)整，從而發(fā)揮其自承作用，因此，可以將內(nèi)層襯砌的厚度減小很多。常用計(jì)算模式：1.荷載-結(jié)構(gòu)模式（作用-反作用模型），結(jié)構(gòu)上方的巖層最終要塌落，因此作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載就是上方塌落巖體的重量。然而，一般情況下巖層由于支護(hù)的限制而不會塌落，實(shí)際上圍巖向支護(hù)方向產(chǎn)生變形受到支護(hù)的阻止，從而對支護(hù)產(chǎn)生壓力。這種情況下作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載是未知的，引用荷載-結(jié)構(gòu)模式就有困難。所以，荷載-結(jié)構(gòu)模式只適用于淺埋情況及圍巖塌落而出現(xiàn)松動壓力的情況。荷載-結(jié)構(gòu)模式還可以按荷載的不同細(xì)分成主動荷載模式、主動荷載+被動荷載模式、量測壓力模式。前兩種模式考慮的是巖層重量作用在結(jié)構(gòu)上，這種荷載通常是根據(jù)松散壓力理論或經(jīng)驗(yàn)確定的。在沒有抗力的土體中采用第一種計(jì)算模式，一般情況下采用第二種計(jì)算模式。第二種模式考慮了結(jié)構(gòu)和巖體的相互作用，部分體現(xiàn)了地下結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。為了保證地層抗力的存在，應(yīng)當(dāng)使地層與結(jié)構(gòu)之間保持緊密接觸。第三種模式是反饋計(jì)算的一種方法，即根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地量測獲得的圍巖壓力，作為荷載對支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用進(jìn)行計(jì)算。這種荷載反映了結(jié)構(gòu)與圍巖的共同作用。支護(hù)結(jié)構(gòu)體系與圍巖共同作用的計(jì)算模式（連續(xù)介質(zhì)模型），其主要用于圍巖變形產(chǎn)生的壓力，壓力值必須通過支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖共同作用而求得。支護(hù)結(jié)構(gòu)體系不僅是指襯砌與噴層等結(jié)構(gòu)物，而且包含錨桿、拱架等支護(hù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)。其計(jì)算模式的計(jì)算方法通常有數(shù)值解法和解析解法兩種（一般只適用于軸對稱情況，可以說明現(xiàn)代支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)理和概念）。剪切滑移破壞法只是近似的工程計(jì)算法。

圍巖壓力是指引起地下開挖空間周圍巖體和支護(hù)變形、破壞的作用力，包括由地應(yīng)力（即原巖應(yīng)力）引起的圍巖應(yīng)力，以及圍巖變形受阻作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的總作用力。圍巖壓力也稱地壓。由圍巖壓力引起的圍巖和支護(hù)的變形流動與破壞等現(xiàn)象稱為圍巖壓力顯現(xiàn)或地壓顯現(xiàn)。

圍巖壓力分為松動壓力、變形壓力、膨脹壓力、沖擊壓力（具體定義見P142-P143）圍巖壓力計(jì)算的適用條件1.H≤ha;2.ha＜H＜hp（洞頂上覆土柱下沉，從而帶動兩側(cè)土體變形下沉，出現(xiàn)兩道破裂面。當(dāng)土柱下沉?xí)r，兩側(cè)土體對它施加摩擦阻力，而當(dāng)破裂面間的土體下沉?xí)r，又受到未擾動土體的阻礙）具體分析見P144 應(yīng)力傳遞本質(zhì)上屬于挖洞后原巖應(yīng)力的轉(zhuǎn)移；在松散地層中挖洞后，由于洞頂下沉及下沉巖柱兩側(cè)存在摩擦力，使頂部巖體卸載，兩側(cè)巖層加載。巖柱理論和太沙基公式分析見P147 實(shí)踐表明，淺埋時利用式3-32所算得的圍巖壓力與實(shí)際相差較小，而埋深較大時，則誤差較大。原因是深埋時上覆巖體的破裂面已不再是沿著整個巖柱的側(cè)面，而是形成一個封閉的拱形曲面，即所謂形成平衡拱，因而將太沙基公式應(yīng)用于深埋的隧道則有較大的誤差。隧道施工時，由于承載拱效應(yīng)，原始地層應(yīng)力并非全部轉(zhuǎn)化為作用在結(jié)構(gòu)上的荷載，即使在隧道建成幾千年后，作用在隧道襯砌上的壓力任然小于初始應(yīng)力。其原因?yàn)樗淼篱_挖后洞室洞室開挖周圍地層應(yīng)力的釋放，隧道的拱形形狀及地層內(nèi)部摩擦力等導(dǎo)致承載拱發(fā)揮作用，周圍地層應(yīng)力進(jìn)行重分布產(chǎn)生兩種變化，即一部分被釋放，另一部分向深部和其他方向轉(zhuǎn)移。當(dāng)施作襯砌支護(hù)后，地層應(yīng)力的釋放過程受到抑制，一部分釋放荷載作用于襯砌結(jié)構(gòu)上，這部分荷載的大小正是我們所需要了解的作用于襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力。原始地層應(yīng)力的釋放率與地面沉降和拱頂下沉之比有很好的一致性。

實(shí)踐證明，初期支護(hù)厚度與作用在其上的荷載關(guān)系不大，這是因?yàn)榻^大部分變位是在初期支護(hù)施設(shè)前完成的，在這一過程中伴隨著變位的發(fā)展，地層應(yīng)力釋放或向深部地層轉(zhuǎn)移，初期支護(hù)施設(shè)后，只能抑制后期數(shù)值不大的變位。初期支護(hù)的較大剛度對于荷載的作用程度是有限的。因此，當(dāng)只考慮承擔(dān)基本荷載時，初期支護(hù)厚度不宜過大。新奧法原理展示了這樣一條原則：在一定范圍內(nèi)（通常指隧道開挖后能維持自穩(wěn)的時間）襯砌越緊跟，作用在襯砌結(jié)構(gòu)上的荷載就越大。大量資料證明，臺階長度（或閉合長度）與作用在結(jié)構(gòu)上的荷載有著密切的關(guān)系，即閉合長度越長，作用在結(jié)構(gòu)上的荷載越大。計(jì)算式見P151 地震對地下結(jié)構(gòu)的影響大致有兩個方面：剪切錯位和震動。剪切錯位通常是由基巖的剪切位移引起的，一般發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶附近，和土體失穩(wěn)引起的較大土體位移。地震的破壞作用，自地面深入地下而迅速衰減。

預(yù)支護(hù)指預(yù)先設(shè)于隧道輪廓線以外一定范圍內(nèi)的支護(hù)，或與開挖面后方的支架等共同組成的支護(hù)系統(tǒng)，是有效的輔助施工措施，可以在隧道開挖后至洞內(nèi)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支護(hù)作用前的時段內(nèi)支承臨空的巖體，從而維持開挖面的圍巖穩(wěn)定。有些預(yù)支護(hù)結(jié)構(gòu)也可設(shè)計(jì)為永久支護(hù)結(jié)構(gòu)的組成部分。隧道施工中的預(yù)支護(hù)類型主要有超前錨桿、小導(dǎo)管注漿、管棚。

洞室開挖問題的基本研究思路：在應(yīng)力釋放及應(yīng)力重分布過程中，當(dāng)洞室開挖后初始應(yīng)力得到釋放，將釋放的應(yīng)力作為等效荷載加在開挖后的洞室結(jié)構(gòu)上，以研究開挖后的洞室的力學(xué)行為。計(jì)算考慮初期支護(hù)對圍巖的加固作用和不同部分開挖過程中各部分之間的相互影響，分部開挖步數(shù)及開挖的順序?qū)⒂绊憫?yīng)力-應(yīng)變過程的狀態(tài)，也將影響最終應(yīng)力和位移。隧道底腳和側(cè)壁應(yīng)力集中，彎矩和軸力較大，產(chǎn)生了較大松弛底壓。這和開挖跨度大有關(guān)系。圍巖條件越差，這種情況越嚴(yán)重。

底腳和側(cè)壁松弛范圍均較大，要求底腳有較大的承載力，這是應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)的部分。對初期支護(hù)設(shè)置不均衡支護(hù)（錨桿設(shè)置情況：拱頂3.5米，拱腳30度-60度范圍內(nèi)5.5米，邊墻4.5米；噴射混凝土25厘米），在拱腳處加長的錨桿起到了重要的作用，有效地控制了塑性區(qū)的發(fā)展，塑性區(qū)的范圍變小了，拱頂減短的錨桿完全能滿足要求。

減應(yīng)力產(chǎn)生的大小和方向與開挖順序有關(guān)。在方向上，中壁法的剪應(yīng)力與上臺階法、側(cè)壁導(dǎo)洞法的剪應(yīng)力相比旋轉(zhuǎn)了90度，在量值上，側(cè)壁導(dǎo)洞法的剪應(yīng)力要大近三分之一，這說明其值與開挖順序有關(guān)。

設(shè)置仰拱后，底腳處的塑性區(qū)得到較好的控制，說明先修仰拱，及時封閉結(jié)構(gòu)，對提高底部承載力和穩(wěn)定整個隧道結(jié)構(gòu)起著重要的作用。

扁平率隨跨度增加而減小，說明既要考慮凈高，又要經(jīng)濟(jì)。

同跨度的二到三類軟巖與四到五類硬巖相比，扁平率比較大。軟巖相對硬巖拱頂穩(wěn)定性較差，兩側(cè)壁松弛壓力和底鼓較大，在設(shè)計(jì)中考慮取較小的曲率半徑，以利于結(jié)構(gòu)的受力和穩(wěn)定性。

隧道扁平率越小，襯砌軸力也隨之減小，而襯砌兩側(cè)負(fù)彎矩變大，拱頂正彎矩幾乎沒有變化，這說明襯砌兩側(cè)的應(yīng)力也變大了。因此，加大襯砌兩側(cè)的厚度，對于控制隧道襯砌的應(yīng)力是有利的。

加強(qiáng)初期支護(hù)，如使用長錨桿、基腳和拱腳注漿錨桿等，是加固圍巖、防止圍巖松弛變形、保證施工安全的重要措施。

先修仰拱，這對于及時封閉和穩(wěn)定整個結(jié)構(gòu)起到重要作用。

超前錨桿又稱斜錨桿，是沿隧道縱向，在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜一定外插角，或者沿隧道橫向、在拱腳附近向下方傾斜一定外插角密排的砂漿錨桿。前者稱拱部超前錨桿（其用以支托拱上部臨空的圍巖，起插板作用），后者稱邊墻超前錨桿（用以在拱線附近巖體所承受的拱部荷載傳至深部圍巖時，起提高施工中的圍巖穩(wěn)定性作用）。拱部超前錨桿布置范圍公式:L=(1/2)a-(2/3)a。L為設(shè)計(jì)錨桿布置范圍內(nèi)之半弧長，a為隧道拱部外弧半長。拱部超前錨桿縱向兩排之間應(yīng)重疊1米以上的水平搭接段。拱部超前錨桿鉆孔口位于開挖輪廓線以外10-20厘米，邊墻超前錨桿鉆孔口位于起拱線以上10-20厘米，可設(shè)一排或數(shù)排。填充砂漿標(biāo)號≥200號，宜用早強(qiáng)砂漿。

小導(dǎo)管是沿隧道縱向，在拱上部開挖輪廓線外一定范圍內(nèi)向前上方傾斜一定外插角，或者沿隧道橫向、在拱腳附近向下方傾斜一定外插角密排的注漿花管。注漿花管的外露端通常支于開挖面后方的格柵鋼架上，共同組成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)。注漿小導(dǎo)管既能加固洞壁一定范圍內(nèi)的圍巖，又能支托圍巖，其支護(hù)剛度和預(yù)支護(hù)效果均超過超前錨桿，適用于較干燥的沙土層、砂卵（礫）石層、斷層破碎帶、軟弱圍巖淺埋段等地段的隧道施工。小導(dǎo)管長度一般為臺階高度加1米，其前部應(yīng)鉆注漿孔，孔徑為6-8毫米，孔間距為10-20厘米，梅花布置，前端加工成錐形，尾部長度不小于30厘米，作為預(yù)留止?jié){段。小導(dǎo)管通常壓注水泥砂漿，水灰比W/C為0.5-1.0。當(dāng)圍巖破碎，巖體止?jié){效果不好時，可采用水泥-水玻璃雙液漿，將漿液凝結(jié)時間控制在數(shù)分鐘之內(nèi)。注漿壓力為0.5-1.0MPa,必要時在孔口設(shè)止?jié){塞。漿液擴(kuò)散半徑R，考慮注漿擴(kuò)散范圍相互重疊的情況，安其R=（0.6-0.7）L0，L0為導(dǎo)管中心間距。

2單根導(dǎo)管注漿量Q按計(jì)算式Q=3.14*Rln.n為圍巖孔隙率。小導(dǎo)管外插角小于10度，外插角過大會造成超挖。兩組小導(dǎo)管縱向水平搭接長度不小于1米。格柵鋼架又稱格構(gòu)梁（施工現(xiàn)場多稱為花拱），由主筋（直徑為22-30毫米）與構(gòu)造筋（直徑為12-16毫米），它與注漿小導(dǎo)管組合成的預(yù)支護(hù)系統(tǒng)具有類似管棚的作用，也可稱為短 管棚（1.比超前錨桿或小導(dǎo)管的支護(hù)能力大，2.比管棚簡單易行，但支護(hù)能力較弱，3.格柵鋼梁內(nèi)空間被噴射混凝土填充、覆蓋，具有較好的防水性能，4.填充的噴射混凝土與圍巖和鋼筋均緊密黏結(jié)，形成剛度較接近的共同變形體，受力條件合理）。

管棚宜布置在洞口和洞口附近，導(dǎo)管中還可增設(shè)鋼筋籠（由4根主筋和固定環(huán)組成，主筋直徑為16-20毫米，固定環(huán)用短管或鋼筋環(huán)焊接而成，以提高導(dǎo)管的抗彎能力），并與強(qiáng)有力的型鋼鋼架（采用鋼軌、H型鋼及鋼管等加工制成）組合成預(yù)支護(hù)系統(tǒng)，以支承和加固自穩(wěn)能力極低的圍巖。它對防止軟弱圍巖的下沉、松弛和坍塌等有顯著的效果。其特點(diǎn)是支護(hù)能力大，但施工技術(shù)復(fù)雜，造價較高。管棚外徑一般為80-180毫米，根據(jù)模擬受力分析和實(shí)際應(yīng)用情況，直徑一般以105-150毫米為宜，導(dǎo)管直徑再增大作用不是很明顯。導(dǎo)管長度一般為10-45米，分段安裝，分段長為4-6米，兩段之間呈V形對焊或絲扣連接。導(dǎo)管上必須鉆注漿孔，孔徑為10-16毫米，孔間距為15-20厘米，梅花布置。尾部留有止?jié){段。其注漿形式有兩種形式。其一，是通過導(dǎo)管上的注漿孔向地層內(nèi)注漿，既加固地層又填充導(dǎo)管，其二，向?qū)Ч軆?nèi)灌注水泥砂漿或混凝土，砂漿或混凝土的標(biāo)號為200-300。導(dǎo)管間距應(yīng)根據(jù)地層性質(zhì)、地層壓力、設(shè)置部位等條件確定，一般為30-50厘米，或按2-2.5d估算（d為導(dǎo)管外徑）?？v向兩組管棚應(yīng)有不小于1.5米的水平搭接長度。導(dǎo)管安裝偏差小于等于0.006L-0.015L，L為導(dǎo)管長度。

長管棚一般均安設(shè)在隧道頂部輪廓線外的0.5米處，屬于傳力結(jié)構(gòu)為主、局部受彎為輔的傳彎結(jié)構(gòu)，是放在彈塑性地層一個半柔半剛性的梁。地層荷載通過它傳給管棚下面的地層，傳力結(jié)構(gòu)一般沒有變形，也就不會受力。但由于長管棚放在不均質(zhì)的地層中，受地層的阻力不同，在局部可能會產(chǎn)生很小的變形和相應(yīng)的彎矩。尤其開挖進(jìn)尺較短，會產(chǎn)生局部變形和彎矩，但其值不大。長管棚不是主要承載結(jié)構(gòu)。

管棚在地層中的作用為：1.提高地層的剛度和承載能力。管棚的剛度與周圍地層的剛度比值不宜過大，應(yīng)相匹配。否則，兩者受力分配不均勻，會破壞管棚底部土體的承載能力，所以管棚直徑不宜過大。2.可以隔斷地層重點(diǎn)位移向地面?zhèn)鬟f。3.可以將地面沉降曲線呈現(xiàn)的不均勻的正態(tài)分布均值變?yōu)槠骄植?，有利于控制地面的沉降?/p>

根據(jù)隧道力學(xué)的分析，施工過程中隧道前方與隧道開挖面距離大約在1.5D(D為隧道直徑)范圍內(nèi)時，土體應(yīng)力已開始釋放，土體變形已開始發(fā)生。在距開挖面大約為0.5D范圍內(nèi)時，土體原始應(yīng)力已釋放約30﹪左右，這種現(xiàn)象被稱為“掌子面效應(yīng)”，此時基床系數(shù)會降低。按照普洛托季雅可成洛夫的理論，在暗挖工程上部的覆土超過一定高度時，暗挖洞室上方會形成一個拋物線壓力拱，拱內(nèi)土體的重量就是作用在襯砌上的土層總壓力。

改變管棚的I值，變動管棚所用鋼管的直徑和間距（為確保管間土體穩(wěn)定，設(shè)管體水平間距為2倍管徑）。在允許的范圍內(nèi)，管棚剛度約增加到原來的15倍時，鋼材用量增加到1.8倍，水泥用量增加到3.1倍,管棚最大沉降值僅減少1厘米。（僅靠增加管棚的剛度來減少管棚的最大沉降，效果不太明顯，除非對沉降要求很嚴(yán)格）管棚直徑不宜過大，建議控制在直徑為150毫米以內(nèi)為宜。在開挖進(jìn)尺為1米左右時，開挖與初期支護(hù)建成并達(dá)到一定強(qiáng)度之間存在著時間差，因而形成局部懸空面。管棚在上部荷載作用下繞曲，形成管棚的局部下繞。注滿水泥漿液的鋼管的彈性模量要高出土體許多倍，所以通常情況下，管棚的總體下沉比管棚的局部下繞大許多倍。在此情況下，增大管棚剛度雖可減少管棚在荷載作用下的局部繞度值，但對控制總體沉降的作用卻很小。在開挖階段，長管棚實(shí)際上只起到將開挖臨空面上方的土體荷載向開挖面前后轉(zhuǎn)移和防止管間土體塌落的作用，其材料使用應(yīng)力很低。管棚支撐在土層上的特點(diǎn)也決定它的使用應(yīng)力不可能太高。因此，管徑截面越大，材料強(qiáng)度利用得就越不充分。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架間距越大，地面沉降瞬時值越大，且作用在結(jié)構(gòu)上的荷載和內(nèi)力的瞬時值也越大。臺階過長，各階段有充分的變形積累時間，管幕是管棚的一種特殊情況，在日本應(yīng)用較多。一般在穿越既有鐵路、公路或既有重要建筑物時，為了盡量減少沉降，采用頂進(jìn)法施作直徑為600-1000毫米的鋼管作為管幕預(yù)支護(hù)。管幕的兩端必須有穩(wěn)固的支點(diǎn)，管幕造價較高。

噴射混凝土、錨桿是新奧法的主要支護(hù)手段。其設(shè)計(jì)原則：適當(dāng)控制圍巖變位量，及時構(gòu)筑支護(hù)結(jié)構(gòu)，恰當(dāng)選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度，以保證隧道的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理性。對于巖質(zhì)條件較差的淺埋大跨度隧道，要求支護(hù)結(jié)構(gòu)對圍巖施加較大的約束力，這時常采用鋼拱架來加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的剛度。鋼拱架的支護(hù)機(jī)理是在噴射混凝土還不能提供足夠的強(qiáng)度時，由鋼拱架承受圍巖荷載，減緩圍巖變位速度。隨著噴射混凝土層的凝結(jié)硬化和強(qiáng)度的逐漸增加，圍巖荷載轉(zhuǎn)由噴射混凝土、鋼拱架、錨桿聯(lián)合支護(hù)體系共同承擔(dān)。

鋼拱架必須有一定的剛度、強(qiáng)度、和穩(wěn)定性，使噴射混凝土在早期無承載能力時承擔(dān)圍巖的部分荷載。限制圍巖產(chǎn)生較大變位，但要保持支護(hù)結(jié)構(gòu)具有一定的柔性。圍巖產(chǎn)生較大的變位量時，支護(hù)結(jié)構(gòu)被彎曲壓縮而對圍巖壁面施加徑向約束壓力，通常需要鋼拱架來提供支護(hù)抗力，以達(dá)到提高噴射混凝土的楔效應(yīng)和防止局部應(yīng)力集中。同時，還可以結(jié)合其他支護(hù)手段形成復(fù)合式支護(hù)體系。

鋼拱架應(yīng)滿足的要求：在噴射混凝土早期強(qiáng)度不高的情況下，能夠承擔(dān)圍巖部分荷載，要求橫、縱軸的截面系數(shù)比不大于3。與噴射混凝土結(jié)合良好，回彈少，拱架背后無空洞，以提高噴射混凝土的楔效應(yīng)和防止局部應(yīng)力集中。其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性相匹配，受力合理。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架是較好的新型支護(hù)拱架，它不僅具有傳統(tǒng)鋼拱架的功能，還有其不可比擬的優(yōu)點(diǎn)特別適用于軟弱地層的地下洞室。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架支護(hù)過程是：在噴混凝土初期為單獨(dú)承載，噴混凝土后期是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體，其剛度隨噴射混凝土強(qiáng)度的增加而增大，它的剛度可通過調(diào)整噴層厚度和縱向拱架間距等方式進(jìn)行，以適宜不同的地層要求，表現(xiàn)為先柔后剛，能與圍巖剛度匹配，符合NATM原則。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架是由鋼筋焊接而成的，截面形狀可以改變，適宜于不同跨度的需要，更適宜于大跨度隧道。采用16Mn螺紋鋼筋加工的網(wǎng)構(gòu)鋼拱架，其容許抗拉強(qiáng)度可達(dá)240MPa，遠(yuǎn)大于160 MPa的工字鋼強(qiáng)度。在斷面相同時其承載力相應(yīng)地提高了百分之50。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架和噴射混凝土結(jié)合良好，形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系，并能與圍巖形成一體，有利于提高圍巖的自承能力。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架和噴射混凝土形成拱殼，而工字鋼拱架和混凝土易全部剝離。形成弱點(diǎn)和斷點(diǎn)，使之波及范圍到此終止。結(jié)構(gòu)整體越強(qiáng)，破壞所波及的范圍越廣。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架和噴混凝土所組成的結(jié)構(gòu)體系的彈性模量隨混凝土齡期的增加而提高，支護(hù)剛度隨噴射混凝土厚度增加而增大，表現(xiàn)為先柔后剛，能與圍巖剛度相匹配。其背后與地層之間有效地被噴射混凝土填充密實(shí)，在軟弱地層中對控制地面沉降極為有利。其具有明顯的各向同性、等強(qiáng)度、等剛度、等穩(wěn)定性。能與錨桿、超前小導(dǎo)管形成整體支護(hù)體系，尤其是超前小導(dǎo)管可以從網(wǎng)構(gòu)中間穿過，且不影響拱架本身的強(qiáng)度。在不能自穩(wěn)或自穩(wěn)時間短的圍巖中，必須按能立刻承受可能產(chǎn)生的部分松動荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，拱架的截面高度應(yīng)由可能產(chǎn)生的松動土柱高的荷載來決定，同時，拱架附近噴射混凝土厚度必須大于拱架截面高度，以便形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共同受力。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架有四肢形和三肢形，等高四肢形比等高三肢形的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩大，用鋼量較大，一般用于受力大的情況。四肢主筋各肢截面積相等,三肢主筋兩水平主筋截面積之和等于單筋截面積。

四肢形加強(qiáng)筋形式分為內(nèi)對角線托架形式、縱向斜桿托架形式、K形加強(qiáng)筋形式。見P189。三肢形加強(qiáng)筋形式分為剪力式加強(qiáng)筋系統(tǒng)、水平筋加強(qiáng)系統(tǒng)。見P190。接頭形式分為螺栓連接、卡銷式連接、套管螺栓接頭。在大跨度、地質(zhì)條件差、淺埋情況下，常采用截面為四肢形，加強(qiáng)筋為K形，連接板連接。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架截面高度應(yīng)考慮松動高度土柱荷載來進(jìn)行計(jì)算，截面寬度應(yīng)考慮運(yùn)輸、加工、掌子面情況，選擇高寬相等的截面形式。節(jié)間長由加強(qiáng)筋鋼架長度兩鋼架之間加強(qiáng)筋的空隙預(yù)留主筋長度組成。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架由抗架剪能力控制其承載力，而抗剪力主要由加強(qiáng)筋的拉壓桿系統(tǒng)作用來實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)筋系統(tǒng)最佳尺寸的選擇，可產(chǎn)生最優(yōu)抗剪能力。加強(qiáng)筋預(yù)留主筋長度部分由鋼架加強(qiáng)，預(yù)留長度也有一個最佳尺寸（保證預(yù)留長度部分主筋不是整體結(jié)構(gòu)最弱點(diǎn)），節(jié)間長度由最佳長度來控制。節(jié)間長度起著控制網(wǎng)構(gòu)鋼拱架剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性的作用，加強(qiáng)筋鋼架結(jié)構(gòu)剛度越大，布置越密（主筋預(yù)留長度越?。?，拱架剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性越好。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架主筋、加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)尺寸、預(yù)留主筋長度（加強(qiáng)筋鋼架密度）之間應(yīng)合理匹配。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架設(shè)計(jì)驗(yàn)算見P192-P202 網(wǎng)構(gòu)鋼拱架橫斷面不僅受到平面力的作用，還受到空間力的作用，因此橫斷面上四肢主筋受扭，超出應(yīng)力值往往發(fā)生在同一截面四根主筋的其中一根上（拱架加工有誤差）。拱架平面的平整度、加工精度、接頭形式在很大程度上影響著拱架的承載能力。

節(jié)間腹桿加強(qiáng)筋起著固定縱向筋的作用，并承受剪力、部分拱架法向力和彎矩。加強(qiáng)筋起著傳遞剪力的作用，腹桿加強(qiáng)筋可以有效傳遞集中荷載。

分散到各桿件上的腹桿加強(qiáng)筋的應(yīng)力變化與主筋應(yīng)力變化相。加強(qiáng)筋應(yīng)力值平均為主筋應(yīng)力值的60﹪，加強(qiáng)筋的最大值稍小于主筋平均應(yīng)力值。節(jié)間結(jié)構(gòu)體內(nèi)部有應(yīng)力調(diào)整，荷載越大越明顯，斜桿的應(yīng)力比豎桿或橫桿的應(yīng)力增加幅度更大。接頭附近主筋的應(yīng)力最先達(dá)到極限，接頭剛度不必太大。接頭傳遞力主要靠角鋼間的承壓來傳遞。螺栓傳遞軸力100﹪，傳遞彎矩小于20﹪。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架局部出現(xiàn)應(yīng)力集中，彎矩值增加很快，出現(xiàn)局部失穩(wěn)，導(dǎo)致主筋脫離原位，變形明顯，而加強(qiáng)筋變形稍小，這是因?yàn)橹鹘畹募?xì)長比大，加強(qiáng)筋的細(xì)長比小，而且主筋是主要受力構(gòu)件，所以主筋易失穩(wěn)。

拱架剛度隨荷載量變化，表現(xiàn)為先柔后剛，但不太明顯。拱架穩(wěn)定性好，無整體失穩(wěn)，破壞原因主要是主筋的局部失穩(wěn)造成。剪力傳遞靠加強(qiáng)筋鋼架桿系的拉壓作用傳遞，斜桿筋作用比豎桿筋大。焊接角鋼接頭處應(yīng)力傳遞靠螺栓傳遞全部軸力和部分（≦20﹪）彎矩。

噴射混凝土與網(wǎng)構(gòu)鋼拱架組成的支護(hù)體系的承載力是單獨(dú)網(wǎng)構(gòu)鋼拱架承載力的11倍。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架與噴射混凝土結(jié)合性較好（抗扭性能高），形成了拱殼。工字鋼拱架與噴射混凝土結(jié)合性較差，噴射混凝土與工字鋼結(jié)合易全部剝離，并扭曲折斷。工字鋼拱架不僅與噴射混凝土噴層結(jié)合差，易繞Y軸方向發(fā)生壓屈，對噴射混凝土早期的支護(hù)穩(wěn)定性不利。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架受壓，對支護(hù)襯砌結(jié)構(gòu)有利，能更好地利用圍巖和混凝土的抗壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)，從而可提高復(fù)合襯砌承載能力。

地面裂縫常與地下洞室掘進(jìn)工作面平行，并隨開挖工作面的推進(jìn)而推進(jìn)，裂縫一般上寬下窄。

盾構(gòu)法引起的地層變形特征與淺埋暗挖法施工引起的地層變形特征類似。盾構(gòu)法施工的隧道最大沉降值比暗挖法施工的隧道最大沉降值小。盾構(gòu)法與暗挖法相比，有兩個不同點(diǎn)（盾構(gòu)掘進(jìn)面的前方可能產(chǎn)生地面隆起，施工沉降除了地層損失引起的沉降外，還存在盾尾空隙沉降）。

地面變形的五個階段（1.先行沉降-由于地基有效上覆土層厚度增加而產(chǎn)生的壓縮和固結(jié)沉降。2.開挖面之前的沉降和隆起-由于開挖面的崩塌所引起的開挖面土壓力失衡所致,這是一種土體應(yīng)力釋放或地層向開挖面傾斜而產(chǎn)生的地基塑性變形。3.開挖面之后的沉降-由于土從三維擾動變成二維擾動。4.噴錨支護(hù)后的空隙沉降-由于噴射混凝土的自重引起鋼筋網(wǎng)下垂并出現(xiàn)空隙所產(chǎn)生的沉降，它是該空隙土體應(yīng)力釋放所引起的彈塑性變形。5.后續(xù)沉降-由于地層被擾動后進(jìn)行的應(yīng)力調(diào)整所致，沉降緩慢，其與注漿、支護(hù)等因素有關(guān)。

地下水的長期作用會使圍巖強(qiáng)度降低，引起地層不穩(wěn)，加大圍巖壓力，從而增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力。

掌子面開挖時，若工作面土體松動、坍塌，將會導(dǎo)致地層原始應(yīng)力和土體極限平衡狀態(tài)改變。洞室斷面設(shè)計(jì)不當(dāng)，會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

覆跨比對地面沉降影響很大，其值在1-2時，沉降較好控制，其值小于1時，沉降控制需采用輔助工法，所需費(fèi)用幅度增加。

在降落漏斗范圍內(nèi)的巖土由原來的浮重度變?yōu)轱栂嘀囟然驖裰囟?，巖土顆粒的自重壓力相應(yīng)增加了。在抽水孔周圍的地面可能出現(xiàn)一個凹形變形區(qū)。第四紀(jì)砂卵石地層，降水只是吸出顆粒之間的水，對地面、地中沉降的影響不大。

工程降水會引起土層固結(jié)而壓密，導(dǎo)致地層收縮而沉降。會改變地下水的抗浮力，地下水的浮力減小會引起地層顆粒的位置改變而沉降。會改變地層滲透壓力，滲透壓力是一種體積力，具有方向性和分層壓密地層的作用。

由粗、中、細(xì)沙層組成的含水層，由間隔在其中的黏性土層組成不透水層或弱透水層，構(gòu)成多層承壓含水層。在這類含水層中長期抽吸地下水，必將引起含水層承壓水頭下降，使含水層的孔隙水壓力以不同速度降低，顆粒骨架的粒間壓力增加，從而導(dǎo)致地面沉降。此沉降為非彈性的永久性變形。

降水期間，降水面以上的土層通常不可能產(chǎn)生較明顯的固結(jié)沉降，但降水面以下的土層由于排水而會很快產(chǎn)生沉降，通常降水所引起的地面沉降就是用這一部分沉降量來衡量，計(jì)算公式見P228 深井降水中，深井泵的吸口宜高于井底1米以上，低于井內(nèi)動水位3米。

井點(diǎn)降水必然會形成降水漏斗，從而造成周圍地面的沉降，但只要合理使用井點(diǎn)，就可以把這類影響控制在周圍環(huán)境可以承受的范圍內(nèi)。其措施有：1.防止抽水帶走土層中的細(xì)顆粒（會增加周圍地面的沉降，還會使井管堵塞、井點(diǎn)失效。為此，應(yīng)根據(jù)周圍土層的情況選用合適的濾網(wǎng)，同時重視埋設(shè)井管時成孔和回填沙濾料的質(zhì)量）2.適當(dāng)降低降水漏斗線的坡度(在同樣降水深度的前提下,降水漏斗線的坡度越緩,影響范圍越大,產(chǎn)生不均勻沉降越小。)3.井點(diǎn)應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，盡量避免間歇和反復(fù)抽水（輕型井點(diǎn)和噴射井點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在沙性土層內(nèi)，降水引起的沉降量很小，除松沙外。但降水間歇和反復(fù)進(jìn)行，每次降水都會產(chǎn)生沉降，沉降量隨次數(shù)的增多而減小，趨于零，但總的積累量是可觀的。）4.防止開挖基坑時由于承壓水頭而造成流沙和附近地面的大量沉降（將井點(diǎn)管伸到黏土層下面含水沙層中，以降低沙層中承壓水頭h，從而使坑底得以穩(wěn)定。）5.防止井點(diǎn)和附近儲水體穿通而導(dǎo)致地下水位下降，進(jìn)而出現(xiàn)流沙現(xiàn)象（在井點(diǎn)和儲水體之間設(shè)置隔水墻。）6.采用內(nèi)井點(diǎn)降水的方法減少降水對周圍環(huán)境的影響(使板樁下端比井點(diǎn)濾水管下端深2m左右)7.采用以水射泵降水井點(diǎn)組成的封閉式井點(diǎn)系統(tǒng)8.對K值很小的地層,采用深井泵和真空泵配合使用的方法。由于回灌水時會有Fe(OH)2的沉淀物、活動性的銹鉵和不溶解的物質(zhì)等積聚在注水管內(nèi)，在注水期間內(nèi)需不斷增加注水壓力，才能保持穩(wěn)定的注入水量。對于注水期較長的工程，采用涂料加陰極防護(hù)的方法。

隧道上方地面沉陷槽寬度主要取決于最接近隧道拱頂?shù)哪且粚油寥赖臓顩r。隧道完全處于地下水位之下，鄰近隧道上方的承壓水土層對沉陷槽也有重大影響。

隧道上方的豎直壓力對地層沉陷的影響極大。計(jì)算公式見P233 隨著開挖面掘進(jìn)，地面沉降的變化規(guī)律：1.地面開始沉陷至急劇沉陷階段（占總沉降量10﹪-20﹪）。2.地面急劇沉降階段。3.沉陷轉(zhuǎn)緩趨于基本穩(wěn)定（占總沉降量20﹪-30﹪）。4.長期緩慢變形階段（占總沉降量5﹪-10﹪）。具體見P234-P235。

在無水、少水情況下，地面橫向沉降范圍一般認(rèn)為等于結(jié)構(gòu)埋深Z，也就是從結(jié)構(gòu)物邊橫向向外Z寬度。

影響地面最終沉降量的主要因素是地層情況及覆跨比。影響沉陷槽的主要因素有地層情況、洞跨B、覆蓋土厚度H等。城市軟土地層的隧道地面沉陷槽寬度大約為B+4H。

淺埋地下工程，其穩(wěn)定性主要應(yīng)該由拱頂?shù)拇怪蔽灰坪偷孛娴某两抵祦砼袛?。沉陷槽寬度的?jīng)驗(yàn)公式見P241。

縱向的不均勻下沉是由于在不均勻的地基土層中，地層固結(jié)變形、土層蠕變以及列車荷載及震動等因素的作用所造成。嚴(yán)重還會造成縱向結(jié)構(gòu)破壞（見P242驗(yàn)算）。

城市淺埋地下工程上覆地層的垂直位移通常表現(xiàn)出整體下沉的特點(diǎn)。

城市地鐵隧道與山嶺隧道相比，嚴(yán)格控制地面沉降和地面和地面水平位移。

由于隧道周圍的應(yīng)力路徑發(fā)生了變化，從而造成土體的基本計(jì)算參數(shù)發(fā)生了施工變異。隧道在開挖中，在無支護(hù)情況下，隧道頂部都出現(xiàn)了松動區(qū)，且隧道上部土體應(yīng)力路徑變化較為復(fù)雜，隧道底部向下延伸近似三角的區(qū)域?yàn)樾遁d區(qū)域（隧道底部回彈的區(qū)域）。隧道側(cè)面向上和向下延伸的“蝴蝶”區(qū)域?yàn)榧羟袎嚎s區(qū)（事故經(jīng)常在此區(qū)域發(fā)生）

地下洞室開挖后，其周圍將形成三個不同的區(qū)域，松動圈、應(yīng)力增高區(qū)（承載環(huán)）和原始應(yīng)力區(qū)。洞室開挖后增加了臨空面，洞壁由原來的三向應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)槎驊?yīng)力狀態(tài)。由于洞周應(yīng)力集中，松動圈內(nèi)的巖石松動，與原巖呈脫開之勢，形成作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載。若支護(hù)剛度較大、支護(hù)較及時，即支護(hù)結(jié)構(gòu)提供的支撐力大于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載，則支護(hù)結(jié)構(gòu)便會限制巖體的變形，減小塑性區(qū)的擴(kuò)展半徑。

隧道開挖時，擾動四周巖層，此時，地層中的應(yīng)力場發(fā)生了變化，在洞體四周表現(xiàn)較為明顯。隧道的形成破壞了地層原狀力線，通常，力線在洞體四周相對集中。此時，毛洞或初期支護(hù)所能提供的抗力很小，固此處只存在切向應(yīng)力和指向隧道的徑向應(yīng)力，這就造成了洞體開挖后，洞體四周的圍巖向隧道位移，且周邊的切向應(yīng)力隨位移增大而增大。

當(dāng)內(nèi)層圍巖向隧道內(nèi)位移后，由于應(yīng)力的調(diào)整，相鄰的圍巖也隨之向隧道內(nèi)位移，直到切向應(yīng)力在圍巖中達(dá)到新的平衡時，洞體才進(jìn)入初步穩(wěn)定狀態(tài)。這種應(yīng)力-位移的交替變化會逐漸向遠(yuǎn)離洞周的地層深部發(fā)展，其發(fā)展的深度和變化數(shù)值大小取決于圍巖狀況、隧道跨度或洞室直徑、施工方法以及隧道埋深。對于深埋隧道來說，應(yīng)力-位移的變化在發(fā)展到一定深度后就會恢復(fù)到原始狀態(tài)。但是，對于淺埋隧道來說，交替變化會波及到地面，造成地面的下沉（頂部位移直到地面為止，橫向也波及一定的范圍，構(gòu)成沉陷槽）。

盾構(gòu)法施工引起的地層損失和隧道周圍受擾動或受剪切破壞的重塑土的再固結(jié)，是導(dǎo)致地面沉降的基本原因。這種情形和淺埋暗挖法施工相同。見P249-250 地下工程新奧法施工的實(shí)質(zhì)是減小對地層的擾動，充分利用圍巖自身的承載力，有效控制地層的變形?？刂频孛娉两档年P(guān)鍵是保持開挖面穩(wěn)定，及時、密貼、大剛度的支護(hù)以及初期支護(hù)后的減小沉降措施。

分部開挖可以保證開挖面穩(wěn)定，又可及時、有效的支護(hù)，對地層擾動也減小了。地層預(yù)加固方法很多，常用的有：預(yù)注漿、超前管棚、插板法、超前錨桿。

預(yù)注漿法包括從開挖面、地面或?qū)Ф磧?nèi)注漿。注漿方式有滲透注漿、劈裂注漿、射流注漿等。注漿材料有化學(xué)漿液（水玻璃類、高分子類、水泥、黏土和藥劑配合液）和非化學(xué)漿液（水泥漿、黏土漿、水泥+黏土、水泥+鵬潤土、砂漿等）。對于孔隙率較大的沙層、砂卵石層滲透注漿使用非化學(xué)漿液，對于滲透性較小的沙層滲透注漿可使用化學(xué)漿液。劈裂注漿適用于黏土層和密實(shí)粉細(xì)沙層。射流注漿適用于各種沙地層，特別是級配較好的砂卵石地層。

滲透注漿通常在洞內(nèi)進(jìn)行，隧道開挖前在開挖輪廓以外注漿，形成一定厚度的加固帶，然后再其保護(hù)下開挖隧道。若采用分布開挖隧道，開挖面任不易穩(wěn)定，可在開挖面前方注入少量漿液，以穩(wěn)定開挖面。通常，滲透注漿法有良好的防滲性。

劈裂注漿適用于黏土和密實(shí)粉細(xì)沙層，常用于范圍較大的地層注漿加固，漿液一般用較稠的水泥漿液，對于有些地層，通過控制注漿壓力可達(dá)到劈裂注漿和滲透注漿的目的。

射流注漿在實(shí)施時，空氣、水、稀漿液被噴進(jìn)地層，并在適當(dāng)位置與土顆粒、水泥和化學(xué)漿液混合，通過水和空氣射流將不合要求的土粒沖走，然后固結(jié)成較高強(qiáng)度的固結(jié)體，然后，在其保護(hù)下進(jìn)行隧道開挖。射流注漿可豎直、水平或傾斜進(jìn)行。

壓密注漿作為補(bǔ)救措施，解決沉降損失或修正沉降的一種注漿方式。它是在支護(hù)完成后通過高壓向支護(hù)體的上部注入很稠（塌落度小于5厘米）的漿液，以置換和壓實(shí)松散基土。注漿體是一種勻質(zhì)體，隨著注漿的繼續(xù)，其體積增大，從而逐漸減小地面沉降。壓密注漿不適合高壓縮性的淤泥質(zhì)黏土。

劈裂注漿比滲透注漿可減小地面沉降1/3-1/2。地面錨桿一般采用全長砂漿錨桿，錨桿與砂漿共同組成錨固體。它的錨固作用是通過錨桿與砂漿之間、砂漿與巖土體之間的摩擦阻力來實(shí)現(xiàn)的。前者的主要功能是提高巖土體整體的強(qiáng)度和剛度，后者則是增強(qiáng)巖土體的摩擦阻力和抑制巖土體的沉陷滑移，進(jìn)而達(dá)到減小山體壓力的效果。

提高巖土體整體強(qiáng)度和剛度的作用機(jī)理：向錨桿孔中注砂漿時，由于壓力的作用，漿液會擴(kuò)散，且順著巖土體的孔隙和裂隙滲透擴(kuò)散，當(dāng)錨桿孔間距布置合理，漿液擴(kuò)散半徑相互搭接，形成網(wǎng)狀膠質(zhì)結(jié)構(gòu)體，從而大大提高了巖土體強(qiáng)度和剛度，使巖土體的抗壓強(qiáng)度、剛度、強(qiáng)度有明顯提高。為保證加固效果、錨桿間距保持在漿液擴(kuò)散半徑范圍之內(nèi)。錨桿錨固的有效長度為錨桿全長的3/5-4/5。計(jì)算式見P266 抑制巖土體沉降和減少壓力的作用機(jī)理：由于砂漿對錨桿的握裹力，以及砂漿與周圍孔壁的黏結(jié)力（孔內(nèi)砂漿灌注飽滿），使錨桿產(chǎn)生串掛固結(jié)作用，形成一個以錨桿為中心的加固區(qū)，使錨桿周圍巖土內(nèi)的抗剪強(qiáng)度大為提高。另外，錨桿的彈性模量比巖土體的彈性模量大，因而錨固體還可以約束巖土體內(nèi)由于剪切引起的剪脹作用，從而使巖土體與錨固體之間的摩擦阻力增大。正是由于地面錨桿群組成的這種串掛固結(jié)效應(yīng)，有效抑制和阻礙了地層的下沉滑移作用，使地層整體性和穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。

超前管棚有大管棚、小管棚、長管棚、短管棚之分。管棚法與注漿法同時采用（整體剛度增加），達(dá)到保持開挖面穩(wěn)定。大管棚、長管棚控制地面沉降效果更好。

超前插樁法是在開挖面前方的地層中做成一個連續(xù)鋼管加固的、微樁（150mm-250mm）注漿的傘形防護(hù)棚（使管外面與地層間的環(huán)形空間填滿漿液）。超前插樁法控制地面沉降的效果與長管棚相當(dāng)，但施工速度更快，更經(jīng)濟(jì)。

超前插板法是沿開挖面拱部輪廓將插板以傾斜角度打入或頂入地層中，沿縱向兩環(huán)插板之間有一搭接長度，開挖在超前插板的支護(hù)下進(jìn)行。超前插板法適用于沙質(zhì)地層、硬黏土地層或有地下水時用于穩(wěn)定開挖面。

有人認(rèn)為超前錨桿用于軟土隧道沒有效果（摩擦阻力?。?，因?yàn)榈貙榆浫跛缮?。但研究證明，只要錨桿沿開挖面前方地層的最小主應(yīng)變方向設(shè)置（控制應(yīng)力重分布路徑），就有較好控制地面沉降的效果。實(shí)驗(yàn)表明，對松散沙地層，當(dāng)超前錨桿傾斜約30度時有最佳的控制地面沉降的效果。

保持開挖面穩(wěn)定，減少對地層的擾動，這對于控制地面沉降極其重要。新奧法施工的開挖方法：分步開挖法、壓縮空氣法、機(jī)械預(yù)切槽法。

國內(nèi)外城市地下工程實(shí)踐和理論表明，軟土層大斷面淺埋隧道不宜全斷面開挖，此時控制地層變形、維持開挖面穩(wěn)定、減小地面沉降的最有效方法是分步開挖。通常，增加開挖步驟可使開挖面更穩(wěn)定，且使地面沉降較小，特別在有地下水的情況下更需增加開挖步驟，因地下水會大大減小地層的自立時間。開挖順序?qū)偟某两涤泻艽笥绊?，有目的地選擇開挖順序可使地面沉降較淺。

軟土隧道分部開挖宜盡早閉合斷面，盡量縮短仰拱的閉合距離，這對控制地面沉降尤其重要。

壓縮空氣法是在開挖面保持一定空氣壓力下掘進(jìn)隧道，目的是為了有效地穩(wěn)定開挖面。采用壓縮空氣法可減少對地層的預(yù)加固，且可在有預(yù)加固措施配合的情況下進(jìn)行全斷面或大斷面開挖，特別在有地下水和地層嚴(yán)重不穩(wěn)定的情況下，采用壓縮空氣法最為有利。工程實(shí)例說明，壓縮空氣法對于地面沉降控制效果很好。

機(jī)械預(yù)切槽法的優(yōu)點(diǎn)是對地層擾動很小，幾乎不會改變地層的自然特征和應(yīng)力分布規(guī)律。在預(yù)切槽后立即噴混凝土填充，形成一個防護(hù)預(yù)成拱，可在預(yù)成拱下安全、快速地開挖而不致產(chǎn)生大的地面沉陷。為了能進(jìn)行下一步切槽工作，預(yù)成拱形狀稍向外傾斜，以便沿縱向相互搭接。機(jī)械預(yù)切槽法適用于具有一定穩(wěn)定性且能充分成槽的地層。

城市軟土層大斷面隧道施工控制地面沉降時，要求支護(hù)及時、密貼、大剛度、早封閉。新奧法初期支護(hù)通常采用鋼拱、網(wǎng)噴混凝土（軟土地層隧道徑向錨桿使用較少），二次襯砌采用模注混凝土或網(wǎng)噴混凝土。采用新奧法施工，要求開挖后立即架鋼拱、掛網(wǎng)、噴混凝土（自穩(wěn)時間很短的地層需要在架鋼拱前先噴射一薄層混凝土），要求噴混凝土與圍巖密貼，不留空隙，要求支護(hù)剛度大，能控制地層變形，因此噴混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展是控制地層變形、減小地面沉降的重要因素，現(xiàn)常用格柵拱，主要是為了提高支護(hù)剛度；要求早封閉，這是減小沉降的重要因素，即使采用分步開挖法，也要盡量使各開挖步驟的支護(hù)是封閉的，必要時設(shè)臨時仰拱，全部開挖完成后要及時封閉仰拱。

纖維噴混凝土用來代替網(wǎng)噴混凝土，能更好的控制地面沉降。纖維噴混凝土在第一次開裂后，具有更高的殘余承載力（。與網(wǎng)噴混凝土相比）含有纖維的噴混凝土襯砌，相當(dāng)或優(yōu)于通常的鋼筋網(wǎng)噴混凝土襯砌，隨著纖維長度的增加，其強(qiáng)度和延展性都有明顯提高。

為了保持開挖面穩(wěn)定，減小地面沉降，常用的預(yù)加固方法是傳統(tǒng)的注漿法加固地層。射流注漿是較新的注漿技術(shù)，常與傳統(tǒng)的注漿方法配合使用，這樣能具有更佳的控制沉降效果。

壓密注漿作為沉降補(bǔ)救措施，能很好地修正沉降。管棚（特別是長、大管棚）施作較復(fù)雜。但管棚法較單純注漿法具有更好的穩(wěn)定開挖面、控制沉降的效果，且能提高掘進(jìn)速度。超前插板法是管棚法的變種，具有類似的控制沉降的效果，因其采用專門的配套設(shè)備，提高了施工速度。

軟土層大斷面隧道一般采用分步開挖法施工，不同的分步開挖方法和開挖順序?qū)Φ孛娉两涤泻艽笥绊憽?/p>

采用分步開挖法弧導(dǎo)開挖時引起的沉降占總沉降的比例很大（約50﹪），需予以特別注意。若采用機(jī)械預(yù)切槽法，則可大大減小這部分沉降。

及時進(jìn)行網(wǎng)噴混凝土，對于控制地面沉降具有很好的效果。

無論采用何種措施減小地面沉降，及時封閉支護(hù)對于減小沉降都是很重要的。

在隧道施工中，由于開挖破壞了地層的原始應(yīng)力狀態(tài)，地層單元產(chǎn)生了應(yīng)力增量，特別是剪應(yīng)力的增量，從而引起地層的移動，而地層移動的結(jié)果又必將導(dǎo)致不同程度的地面沉降。當(dāng)?shù)孛娼ㄖ锖驮O(shè)施的基礎(chǔ)底部（天然地基、樁基礎(chǔ)等）的地基土擴(kuò)散而引起附加應(yīng)力，且該附加應(yīng)力的有效范圍處于隧道周圍和上方土體受擾動后的塑性區(qū)時，塑性區(qū)地層的施工沉降和后期固結(jié)沉降將引起建筑物的差異沉降。當(dāng)差異沉降過大時，建筑物會遭到損壞。至于天然淺基礎(chǔ)建筑物，其受施工影響的程度主要取決于地面沉降槽的特征（沉降曲線斜率大，沉降引起的建筑物的差異沉降就大，建筑物破壞的可能性就大）

對于樁基礎(chǔ)建筑物，施工對建筑物的影響主要是由于地層橫向變形而引起樁基偏斜，以及由于地層松弛塑性變形而使樁基承載力降低，從而引起建筑物的沉降或傾斜變形，特別是當(dāng)樁基距隧道較近時，影響則更大。一般地，當(dāng)隧道埋深較大，且洞身地質(zhì)條件較好時，隧道開挖引起的變形可以分成三個區(qū)，即松動圈、塑性區(qū)、彈性區(qū)。當(dāng)樁基處在松動圈時，地基變形導(dǎo)致樁基承載力大幅度降低；當(dāng)樁基處在松動圈以外的塑性區(qū)時，地基變形也將導(dǎo)致樁基承載力較大降低；當(dāng)樁基在彈性區(qū)時，地基變形對樁基的影響較小。對樁基礎(chǔ)建筑物的保護(hù)，主要是對處在松動圈和塑性區(qū)的樁基加以保護(hù)。

實(shí)踐證明，在軟土地層中，隧道進(jìn)行盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)法施工參數(shù)的調(diào)整和控制以及盾尾的同步注漿是控制地面沉降行之有效的手段。

盾構(gòu)開挖面的土壓平衡控制是減小地層變形的關(guān)鍵，最重要的是土壓值的設(shè)定和控制土壓的理論設(shè)定值為靜止土壓+水壓，但在實(shí)際施工中應(yīng)視盾構(gòu)上方土體的隆陷變化情況進(jìn)行調(diào)整。盾尾的同步注漿管理見P273.施工或使用中的地下洞室的襯砌往往由于變形而出現(xiàn)各種損傷，其形式有襯砌開裂、滲透水、變形侵限、下沉、底鼓、掉塊坍塌、基底翻漿冒泥、道床下沉斷裂等。

淺埋暗挖法施工的復(fù)合式襯砌的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于盾構(gòu)法施工的管片襯砌強(qiáng)度，所以很少在運(yùn)營中出現(xiàn)襯砌變形、開裂等現(xiàn)象。

洞室襯砌裂縫可分為縱向裂縫、環(huán)向裂縫、斜向裂縫三類，同時也伴有其他少數(shù)方向不規(guī)則的裂縫。其中，縱向裂縫破壞了襯砌斷面的整體性，且縱向裂縫可以延伸很長，其對隧道危害最大。

從受力分析，襯砌裂縫基本上可分為壓裂、拉裂、剪裂三種類型。

壓性裂縫：從洞內(nèi)襯砌表面看，其裂縫邊緣呈壓碎狀，重者表層剝落掉塊，或產(chǎn)生酥化現(xiàn)象。掉塊呈魚鱗狀，中間厚，四邊薄。由于襯砌是一種偏心受壓的結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)被壓裂，這在多數(shù)情況下說明外側(cè)已被拉裂，故壓性裂縫對襯砌的破壞性較大。

拉性裂縫：其裂縫邊緣較整齊，大多沿隧道縱向發(fā)展。裂縫的寬度隨裂縫的深度而減小。內(nèi)側(cè)出現(xiàn)拉裂，外側(cè)可能沒有裂縫。嚴(yán)重拉裂時，外側(cè)可能壓碎，以致該斷面可能伴隨錯動發(fā)生。

剪性裂縫：其裂縫寬度在表面與深處大致相同，襯砌在裂縫兩側(cè)沿剪切方向有錯動。襯砌出現(xiàn)剪切裂縫，極少數(shù)與不合格的施工間歇縫有關(guān)，而大多數(shù)是由于拉裂、壓裂造成的。即當(dāng)截面已被拉、壓破壞而錯動掉塊后，又受到擠壓所致，所以剪裂的出現(xiàn)說明襯砌已被嚴(yán)重破壞。

襯砌裂縫的規(guī)律：縱向多，環(huán)向少，拱圈多，邊墻少，拱腰多，拱頂少，尖拱多，平拱少，直墻多，曲墻少，受拉多，受壓少，淺埋多，深埋少，洞口多，洞身少，先拱后墻多，先墻后拱少，有水多，無水少。

不能認(rèn)為只要襯砌一出現(xiàn)裂縫，就一定會影響襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，而要依據(jù)裂縫的性質(zhì)、嚴(yán)重程度、是否發(fā)展來判斷。

鋼筋修燭裂縫：失去混凝土保護(hù)膜，鋼筋生銹體積膨脹，導(dǎo)致混凝土沿鋼筋開裂（循環(huán)過程）。

沉縮裂縫：混凝土在硬化過程中因塑性下沉所產(chǎn)生的裂縫稱為沉降裂縫，或稱塑性收縮裂縫。其一般在混凝土澆注后1-3小時發(fā)生。沉降裂縫與收縮裂縫形態(tài)相似，呈水平分布。引起混凝土沉縮的主要原因是水灰比和混凝土流動性過大，使混凝土泌水下沉，或水分蒸發(fā)過快，使混凝土在結(jié)硬時下沉加大，或振搗不充分，混凝土沉實(shí)且不均勻。沉縮變形比收縮變形往往大數(shù)十倍。

襯砌裂縫對建筑物的危害，主要表現(xiàn)在使結(jié)構(gòu)持久承載力和建筑物正常使用的功能（防水性能和氣密性）降低。裂縫的存在及超標(biāo)會引起鋼筋銹燭，降低結(jié)構(gòu)耐久性。

鋼筋銹燭和結(jié)構(gòu)滲漏均隨裂縫寬度的增大而加快。當(dāng)裂縫寬度大到一定程度，就必須進(jìn)行修補(bǔ)處理。相反，當(dāng)裂縫寬度小于一定數(shù)值，其不利影響可以忽約。

山嶺隧道淺埋暗挖法施工導(dǎo)致襯砌變形的因素有兩個，其一襯砌本身原因：設(shè)計(jì)不合理；混凝土強(qiáng)度和厚度不足，混凝土應(yīng)力松弛變形，襯砌背后有空洞；混凝土中的堿性成分與二氧化碳作用生成碳酸鹽，降低混凝土強(qiáng)度。

襯砌變形與圍巖地質(zhì)條件關(guān)系密切，襯砌多發(fā)生在中等強(qiáng)度的地層中。西南地區(qū)的隧道大多通過石灰?guī)r、砂巖、頁巖和泥巖等巖層。前兩種巖石強(qiáng)度較高，后兩種巖石強(qiáng)度較低，且遇水后易軟化膨脹，沿軟硬巖層間容易發(fā)生滑動或產(chǎn)生其他變形，形成較大的圍巖壓力，從而使襯砌拱部（特別是拱腰）產(chǎn)生裂縫。在比較堅(jiān)硬的巖層中，隧道拱部縱向裂縫比較多，拱腰次之；在軟巖和土質(zhì)地層中，隧道拱腰縱向裂縫較多。總之，軟巖的圍巖壓力通常比硬巖巖大，且易出現(xiàn)偏心壓力，因而軟巖隧道襯砌開裂的現(xiàn)象多于硬巖隧道，也多于土質(zhì)隧道（土質(zhì)隧道接近于散體，圍巖壓力的分布比較均勻）。

縱向裂縫多由于荷載過大、設(shè)計(jì)強(qiáng)度不足導(dǎo)致。拱頂縱向拉裂大多因垂直壓力大，側(cè)向壓力（彈性抗力）不足。拱腳向外移動所致。拱頂縱向壓裂，可能是由于側(cè)壓力大或垂直壓力非均勻分布，加之拱頂外的超挖回填不實(shí)所致。

巖體中的地下水能改變圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)，能軟化巖體的結(jié)構(gòu)面，從而降低圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。特別地下水使結(jié)構(gòu)面軟化、巖石滑動、膨脹，從而增大了地層壓力，影響洞室襯砌的安全。

寒冷的氣候使混凝土凍容破壞。過冷的水發(fā)生遷移，會增加混凝土內(nèi)部的附加應(yīng)力，使混凝土內(nèi)部孔隙及裂縫增大、擴(kuò)展、相連，混凝土強(qiáng)度逐漸降低，表面出現(xiàn)剝落。

受列車荷載交變應(yīng)力的影響以及地震沖擊的作用，洞室襯砌的混凝土?xí)诙l(fā)生變形破壞。

鋼纖維混凝土：由于鋼纖維在混凝土中縱橫交錯地均勻分布，提高了噴層的抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度，耐久性及噴層與圍巖的黏結(jié)力，降低了產(chǎn)生噴層收縮裂紋的可能性，提高了噴層的抗?jié)B性，增強(qiáng)了防水效果。其比鋼筋網(wǎng)噴素混凝土具有更高的承載力。使用于松軟、破碎、大變形、承受動荷載作用的圍巖，也適用于拉、壓、剪切作用而遭破壞的隧道二次襯砌修補(bǔ)工作。

發(fā)生膨脹的巖石絕大數(shù)為黏土質(zhì)，具有較大的塑性巖石，其顆粒細(xì)小，含黏土礦物，吸水能力強(qiáng)，與水作用強(qiáng)烈，因此容易引起體積膨脹。隨時間的延長，巖體膨脹會導(dǎo)致坑道產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。石膏鹽巖層也遇水膨脹，但速度較慢。

第五章 淺埋暗挖法施工

淺埋暗挖法其特點(diǎn)在開挖中采用多種輔助施工措施加固圍巖，合理調(diào)動圍巖的自承能力，開挖后及時支護(hù)，封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用，形成聯(lián)合支護(hù)體系，有效抑制圍巖過大的變形。

地面及地中的沉陷變形量包括：開挖直接引起的圍巖的沉降變形，由于圍巖作用引起的支護(hù)體系的柔性變形、基礎(chǔ)下沉變位引起的結(jié)構(gòu)整體位移。

應(yīng)遵循初期支護(hù)從上向下施作的原則，這樣可以減小地面沉降（上洞能隔斷下洞開挖所產(chǎn)生的沉降，不會形成群洞的垂直變位疊加）全斷面開挖可以減少對圍巖的擾動次數(shù)，有利于圍巖天然承載拱的形成，但對地質(zhì)條件要求嚴(yán)格，圍巖要有足夠的自穩(wěn)能力。全斷面法主要適用于IV-VI類圍巖。當(dāng)斷面在50m2以下，隧道處于III類圍巖，為減少地層擾動，可局部注漿加固地層，采用全斷面法施工。在第四紀(jì)地層，斷面在20m2以下，采用全斷面開挖法。優(yōu)先考慮的支護(hù)形式為錨桿、錨噴混凝土、掛網(wǎng)、撐梁等。

臺階法分為正臺階法和中隔墻臺階法。

臺階長度定為1倍洞徑，主要因?yàn)榈孛娉两挡辉S超過30mm。隧道在縱向施工中，形成縱向承載拱，其跨度約為1倍洞徑。這樣，在1倍洞徑區(qū)段周圍地層產(chǎn)生橫向和縱向兩個承載拱的作用。超過1倍洞徑將失去縱向承載拱的作用。上臺階距離大于1.5倍洞徑，在開挖時縱向變位大，上臺階斷面形狀不利于受力，且容易引起周圍地層松動，塑性區(qū)加大，造成拱腳附近受力大而使其失穩(wěn)；在下臺階開挖時，也易產(chǎn)生變位疊加而使其失穩(wěn)。上臺階小于1倍洞徑，因洞內(nèi)縱向破裂面超過工作面，易造成洞頂土體下滑，引起工作面不穩(wěn)定（軟弱地層不采用短臺階施工）。

在II類砂卵石地層中進(jìn)行大斷面正臺階開挖，必須同時實(shí)施深孔注漿和小導(dǎo)管超前支護(hù)、預(yù)注漿輔助工法。

臺階長度以斷面閉合時間，施工所需空間決定。采用鉆爆法開挖石質(zhì)隧道時，采用光面爆破技術(shù)和振動量測技術(shù)來控制振速，以減少對圍巖的擾動次數(shù)。

當(dāng)CD工法（中隔墻法）不能滿足要求時，在CD工法（中隔墻法）的基礎(chǔ)上加設(shè)臨時仰拱，變?yōu)镃RD工法（交叉中隔墻法）。

CRD工法，各個局部封閉成環(huán)的時間短，控制早期沉降好，每個步序受力體系完整（結(jié)構(gòu)受力均勻，變形?。?。

CRD優(yōu)于CD（前者比后者減少地面沉降近50﹪），而CD又優(yōu)于眼鏡工法。CRD進(jìn)度慢，隔墻拆除困難，成本較高。其一般用在第四紀(jì)地層，地面沉降控制特別嚴(yán)格之處。

工作面留核心土或噴射混凝土封閉可消除由于工作面應(yīng)力松弛，而造成的沉降值增大。通常在軟弱、松散的地層中做大跨度洞室施工，多依賴大范圍的全周圈注漿加固或采用長大的管棚進(jìn)行超前支護(hù)，以確保施工安全。但在超淺埋的情況下，此兩種方法無法實(shí)施。

采用CD法地面沉降為77-84mm，采用CD法地面沉降為26-30mm。且CD法地面最大下沉坡度為6‰，而CRD法地面最大下沉坡度為2.3‰。CD法側(cè)向水平位移為20mm, CRD法側(cè)向水平位移為9mm。（CRD法各個局部封閉成環(huán)時間短，隔墻仰拱在阻止結(jié)構(gòu)初期的下沉方面起了關(guān)鍵作用）CRD法土體水平位移僅為眼鏡法的66﹪左右。

臨時支護(hù)系統(tǒng)過早拆除對控制施工過程中結(jié)構(gòu)變形極為不利，對中墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定也有影響。

在超淺埋的條件下，網(wǎng)構(gòu)鋼拱架間距越大，地面沉降瞬時值越大，且作用在結(jié)構(gòu)上的荷載和內(nèi)力的瞬時值也越大。臺階過長，各階段有充分變形累積時間，因此將導(dǎo)致過大的變形。臺階過短，對掌子面的穩(wěn)定不利，且不便安排作業(yè)工序。各部臺階長度越短，結(jié)構(gòu)拱頂總沉降量越小。

臨時仰拱對抑制未閉合結(jié)構(gòu)早期的下沉和水平位移起關(guān)鍵作用。

開挖后的結(jié)構(gòu)完成后18h內(nèi)封閉仰拱，其沉降量一般只比同步封閉仰拱增加6-8mm，并因步步成環(huán)，有效控制兩側(cè)土體水平位移在10mm之內(nèi)。但因結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，仰拱的封閉時間以在噴混凝土作業(yè)完成后12h施作為宜。

超前小導(dǎo)管排管角度較小時，其易侵入開挖支護(hù)凈空，較大時，管端的加固半徑需加大，否則，將造成第二榀開挖時未加固的地層塌落、超控。

由于噴射混凝土的自重作用，在鋼筋網(wǎng)面初期支護(hù)背后形成空隙，如不及時回填注漿，將很快上移，發(fā)展成地面沉降。但回填注漿過早易造成結(jié)構(gòu)下沉，壓力過大時可能破壞結(jié)構(gòu)。要求回填注漿在臨時仰拱封閉后及時進(jìn)行。

拱架連接處留有局部超挖空間，這是噴射混凝土的死角，如不及時回填注漿，極易造成塌落。拱架基礎(chǔ)原則上應(yīng)保持原狀土，如造成超挖應(yīng)回填密實(shí)，并墊鋼板或木板，確保拱架不產(chǎn)生垂直位移，并需打設(shè)鎖腳錨管，避免早期沉降量過大。拱部襯砌與地層之間的間隙應(yīng)及時注漿填充，通常是在工作面后3米左右，拱部45度左右注漿。當(dāng)噴好混凝土一天后即可填充，否則將增加3-4厘米的沉降值。

為了預(yù)防某點(diǎn)失控現(xiàn)象，可采用高壓回填注漿，洞內(nèi)深層加固注漿。不均勻沉降和變形速度都是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂的重要因素。

在CRD工法中，進(jìn)行隧道V部開挖前，土體向洞內(nèi)僅有很小位移，大量位移發(fā)生在掌子面開挖支護(hù)完成后1-2天。因此，要求隧道V、VI部開挖支護(hù)盡快完成。

當(dāng)兩洞室之間處于超近距狀況時，施工中兩洞之間夾持的土體因受多次擾動而失去了原有的密實(shí)性，更為松散，其狀態(tài)遠(yuǎn)比單獨(dú)的洞室施工時差，因此施加在兩洞相鄰邊墻上的壓力比另一側(cè)要大得多。尤其兩洞相鄰的分部開挖同時通過某一尚未支護(hù)的斷面時，夾待土體呈上大下小的契形體態(tài)，如不及時處理，極易發(fā)生擾動塌方。

一般塌方經(jīng)常是局部的、不連續(xù)的、即使塌方量較大，塌落后總有一個成拱自穩(wěn)的過程，這給及時處理提供了時間。而擾動土體塌方往往是整體的、連續(xù)的、一旦發(fā)生則不堪設(shè)想。

避免兩洞同時同向開挖，若一定要同向開挖，則彼此錯開一段距離。（L大于等于單洞開挖洞徑）兩洞相向開挖，在距交會面1倍洞徑前，先停止開挖一洞，待另一洞前四步工作面通過并深入其已支護(hù)段達(dá)到一半洞徑后，在恢復(fù)兩洞雙向作業(yè)。在兩洞先行開挖段進(jìn)行洞內(nèi)注漿，以加固夾待的被擾動土體（待距開挖面1倍洞徑后，壓注水泥漿加固被擾動土層）。

因網(wǎng)構(gòu)鋼拱架失穩(wěn)破壞主要表現(xiàn)為整體失穩(wěn)，大多數(shù)情況下主筋應(yīng)力只達(dá)到極限強(qiáng)度的2/3左右，所以拱架主筋應(yīng)力未用足二級鋼筋強(qiáng)度。同時，用足主筋強(qiáng)度，初期支護(hù)勢必開裂，既增加噴射混凝土的負(fù)擔(dān)，有影響結(jié)構(gòu)防水效果。噴射混凝土拉、壓、剪應(yīng)力基本上滿足設(shè)計(jì)允許值。洞內(nèi)臨時支護(hù)拆除后結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力有±10﹪左右的調(diào)整

CRD工法特點(diǎn)將大斷面化為小斷面，步步成環(huán)封閉，使每個施工階段都構(gòu)成一個完整的受力體系。立足于“快”。保證中墻基礎(chǔ)穩(wěn)定，中隔墻為CRD臨時支護(hù)的重要結(jié)構(gòu)（本身需有足夠剛度和強(qiáng)度），其墻下壓應(yīng)力的大小將影響墻下土體和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定（地基出現(xiàn)壓、剪破壞，導(dǎo)致下沉增大）。V部中墻底的壓應(yīng)力的最大值發(fā)生在V、VI兩部通過約3米處。由于初期支護(hù)已形成，結(jié)構(gòu)承載能力已發(fā)揮作用，所以中隔墻承受的壓力大大減弱。

在同樣斷面和覆蓋條件下，隧道底部的壓應(yīng)力最終值是一定的，而中間階段由于施工處理不同，其壓應(yīng)力也不同。兩洞中隔墻下的壓應(yīng)力變化特點(diǎn)是，在開挖工作面逐漸接近和遠(yuǎn)離的過程中，尤其是兩洞工作面相交前后3米范圍內(nèi)，壓應(yīng)力急劇增加為最大值，以后逐漸穩(wěn)定在小于最大值的水平上。

裂縫是應(yīng)力重分布的表現(xiàn)?？v向拆除臨時支護(hù)，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力轉(zhuǎn)換后傾于全面受壓。在眼鏡工法中，左右側(cè)壁導(dǎo)洞錯開不應(yīng)小于15m，其原因是為了在開挖中引起的導(dǎo)洞周邊圍巖應(yīng)力重新分布不影響已完成的導(dǎo)洞。

側(cè)壁導(dǎo)坑挖成以后，必須在外壁部分二次襯砌后才能開挖中洞，這是結(jié)構(gòu)的受力要求 保證兩側(cè)壁導(dǎo)坑內(nèi)壁間土體穩(wěn)定，可在內(nèi)壁間施作對拉錨桿，并設(shè)圍檁。

中洞施工將引起應(yīng)力重分布，由于開挖的跨徑大，頂部形狀又過于扁平，可能由于受力過大而下沉。

雙隔墻中間預(yù)留核心土法也稱為留土柱法，主要適用于地層較差、斷面較大。中間預(yù)留核心土柱能支撐拱頂，有效減少拱頂下沉。

雙隔墻中間預(yù)留核心土法與CD法比較，CD法交叉中壁受力不太合理，拱頂不易穩(wěn)定。與眼鏡法比較，兩側(cè)弧形導(dǎo)洞鋼支撐難控制在同一里程，連接不好，其支護(hù)承載能力降低。

特大斷面采用中洞法、側(cè)洞法、柱洞法、洞樁墻法，（地下蓋挖法）其核心思想為大斷面轉(zhuǎn)小斷面。

連拱大斷面在結(jié)構(gòu)防水、受力等方面都存在許多不確定因素，軟弱圍巖一般不采用連拱（施工中多次力的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換不好就開裂，中柱或邊柱就會受偏向荷載而傾斜，所以提倡宜近不宜連）

地下暗挖法支護(hù)的目的是為了加固新產(chǎn)生的臨空面的圍巖，以及防止其風(fēng)化。中洞法、側(cè)洞法、柱洞法、樁柱法（地下蓋挖法）見P340-343 鋼纖維滲入后容易造成堵管，因此鋼纖維應(yīng)攪拌均勻，不能結(jié)塊，必要時可先將鋼纖維浸泡15min，單獨(dú)攪拌均勻后再摻入。

掌子面周邊短孔預(yù)注漿使其圍巖固結(jié)，形成一定厚度的半封閉截水圈，使其開挖后有一定的自穩(wěn)能力（在超前平導(dǎo)起排水降壓作用的前提下）。注漿有效范圍一般為開挖輪廓線外1.2-2m，漿液應(yīng)將地層裂隙填充密實(shí)。

超前支護(hù)范圍應(yīng)沿拱部開挖輪廓線布置，一般為起拱線以上開挖輪廓周長的1/2-3/4。超前管棚應(yīng)以鋼架為支點(diǎn)，管棚從鋼架腹板預(yù)留孔中穿過。超前支護(hù)與開挖長度的關(guān)系見

P358。

拱腳位移速度超過管理標(biāo)準(zhǔn)，可在鋼架拱腳加焊鋼管作為橫梁，以控制側(cè)向變形。對初期支護(hù)大面積滲漏水地段以及集中涌水處，應(yīng)采用圍巖固結(jié)注漿為主，引排為輔的措施。圍巖固結(jié)注漿宜在初期支護(hù)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后施工，沿洞室圍巖徑向布置。二次襯砌應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定時施作，混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa才能拆模。

對于土層強(qiáng)度較低、液性指數(shù)大于0.75的軟流朔地層，將采用大管棚、小導(dǎo)管頂入法施工，從而避免鉆孔擾動土層，同時對土層擠密加固。軟流塑地層滲透系數(shù)低，注漿困難，可以利用其強(qiáng)度低的特點(diǎn)，采用劈裂注漿加固，以防止發(fā)生大變位。

軟流塑狀粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土具有高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度等特性，易產(chǎn)生蠕動現(xiàn)象，開挖后自穩(wěn)能力極差。

全斷面注漿，注漿按先四周后中間的順序，中間布置一排水孔，以利于軟土地層中的孔隙水在注漿過程中受到擠壓時能順利排出。

袖閥管注漿的特點(diǎn)：有兩個止?jié){塞，能將漿液控制在任意段進(jìn)行注漿，阻塞器可以在袖閥管內(nèi)自由移動，可反復(fù)注漿。袖閥管施工采用鉆孔和靜壓相結(jié)合置入土體。采用后退式注漿。（基底加固注漿不可遺漏）

漿液凝結(jié)時間太短，注漿效果差，時間太長，影響工期。

在軟流塑土中，大管棚采用靜壓頂入法施工，可以擠壓軟流塑土體，排出土體中的一部分水，達(dá)到加固土體的目的。

深孔單孔注漿量計(jì)算式見P369 注漿應(yīng)遵循由低向高，無水向有水處依次壓注，以利于填充密實(shí)，避免漿液被水稀釋離析。

注漿結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)注漿壓力穩(wěn)定上升，達(dá)到設(shè)計(jì)要求的終壓，且注漿量達(dá)到計(jì)算值的80﹪以上并持續(xù)穩(wěn)定10分鐘（土層要適當(dāng)延長時間），不進(jìn)漿或進(jìn)漿量很少時，即可停止注漿。

掌子面進(jìn)行全斷面注漿加固，開挖面打入深孔（孔深13米），全斷面注漿，從周邊向內(nèi)圈依次注漿，并噴一定厚度的混凝土。

上臺階開挖時，拱腳應(yīng)高出臺階10-20厘米，避免積水。拱部各35度到55度處增設(shè)中空錨桿用于注漿，注漿加固拱腰上方土體，同時對初期支護(hù)的背后及時進(jìn)行填充注漿，以填充初期支護(hù)背后空隙，防止下沉。連拱隧道一般用超近距單孔隧道取代，技術(shù)策劃為宜近不宜連。連拱隧道其支護(hù)體系受力狀態(tài)不斷發(fā)生變化和調(diào)整，圍巖經(jīng)多次擾動而變形，產(chǎn)生多次疊加，施工難度大。

雙連拱隧道常采用中洞法（主要采用方法）和三導(dǎo)洞法開挖。各部分初期支護(hù)（輔助導(dǎo)洞）完成后，再施作二次襯砌。最后施作正洞，初期支護(hù)做一段，二次襯砌做一段。三導(dǎo)洞法比中洞法更安全。

為防止荷載轉(zhuǎn)換而造成中墻偏壓傾斜及“群洞效應(yīng)”對中導(dǎo)坑產(chǎn)生的附加荷載，導(dǎo)致較大變形，中柱兩側(cè)與中導(dǎo)坑支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的空間用渣土回填夯實(shí)，上部1.5米厚范圍內(nèi)回填C10混凝土。見P380 在施工過程中，拱頂預(yù)埋注漿管，其為了檢查拱部混凝土是否灌注密實(shí)。

中洞施工時，結(jié)構(gòu)為狹長形，要保證拱腰處的支護(hù)體系能及時提拱足夠的承載力。變形縫是由于考慮結(jié)構(gòu)不均勻受力和混凝土結(jié)構(gòu)脹縮而設(shè)置的允許變形的結(jié)構(gòu)縫隙，不提倡設(shè)置，但連拱隧道受力復(fù)雜，為防止不均勻下沉而引起縱向和橫向開裂，必設(shè)。

混凝土的水灰比是對抗?jié)B性起決定作用，增大水灰比，其密實(shí)的降低，滲透系數(shù)增大，水灰比一般不大于0.6。

用插入式振搗棒時，插入點(diǎn)間距小于振搗半徑的1.5倍，其振搗范圍應(yīng)相互重疊。由于混凝土的凝固收縮特性，在二次襯砌和防水板之間，一般會存在5-10毫米的縫隙，且由于泵送混凝土、模板臺車灌注的特點(diǎn)，在拱頂無法振搗，其縫隙會進(jìn)一步加大，還可能在局部出現(xiàn)空洞，造成地下水到處流竄，從而腐蝕結(jié)構(gòu)和鋼筋。為此，必在二次襯砌結(jié)束后，進(jìn)行回填注漿。

XPM外加劑可使其混凝土漿液具有流速快、流動性好、抗?jié)B指標(biāo)高，最大優(yōu)點(diǎn)為漿液凝固后基本無收縮。

在正洞開挖前，在開挖側(cè)洞時，根據(jù)不同圍巖，用夯實(shí)土及C10混凝土把中隔墻與中導(dǎo)坑壁間的空隙回填滿或用實(shí)圓木把中隔墻與中導(dǎo)坑壁間支撐緊密（雙連拱施工）。

在正洞開挖時，靠近側(cè)導(dǎo)坑的地方及中導(dǎo)坑的頂部易造成超挖，對此在靠近中導(dǎo)坑及側(cè)導(dǎo)坑的位置設(shè)置空眼，起預(yù)裂的作用。兩次進(jìn)行拱部爆破，減少圍巖擾動。周邊眼采用小直徑間隔裝藥。

采用三導(dǎo)洞法施工，中導(dǎo)洞超前并施作好中柱及上下縱梁?？紤]到平衡水平力，采用中導(dǎo)洞回填土和灌注混凝土，以抵抗水平推力。

中導(dǎo)洞、側(cè)導(dǎo)洞是為了安全開挖正洞而首先開挖貫通的輔助導(dǎo)洞，其斷面的大小在設(shè)計(jì)上一般沒有嚴(yán)格要求，其根據(jù)地質(zhì)情況選擇。中導(dǎo)洞、側(cè)導(dǎo)洞的斷面一般不宜太大，在單口開挖長度大于100米時，其斷面寬度最好在5.5米左右，在單口開挖長度小于100米時，其斷面寬度最好在4米左右。中導(dǎo)洞的高度一般比中隔墻高出0.5米，太低不利于中隔墻施工，太高會造成中隔墻頂?shù)幕靥盍看?，且不安全。?cè)導(dǎo)洞的高度一般與中導(dǎo)洞基本一致。

上下行線開挖不能齊頭并進(jìn)，其為了施工不相互干擾。在上下行線兩個開挖面之間，一側(cè)正洞的初期支護(hù)已支撐在中隔墻上，另一側(cè)初期支護(hù)還未施工，該段中隔墻必然受到一個指向未開挖一側(cè)的水平推力。該水平推力位于中隔墻頂部，它對中隔墻的危害很大，有可能造成中隔墻開裂。為了平衡這種水平推力，在后開挖的一側(cè)要提前給中隔墻打上臨時支撐。支撐可用方木或鋼管，在另一側(cè)正洞下部開挖后再拆除。

在雙連拱隧道中導(dǎo)洞頂部會自然形成一個空區(qū)，在中隔墻頂設(shè)一縱向土工布碎石盲溝，盲溝頂用漿砌片石回填，從而保證地下水能順利地流入縱向排水管，最終排至水溝內(nèi)。

蓋挖逆筑法是指在地鐵下洞室施工中，先修筑地下洞室的圍護(hù)墻和支撐柱（中間支承柱）以及結(jié)構(gòu)頂板，然后利用出入口、通風(fēng)道或單獨(dú)設(shè)置豎井，采用自上而下的逆筑法施作單層或多層地下洞室結(jié)構(gòu)的一種施工方法（結(jié)構(gòu)頂板采用明挖施工，其他為暗挖施工）。逆筑法施工分為全逆筑法和半逆筑法兩種。前者地下結(jié)構(gòu)、地上結(jié)構(gòu)同時施工。后者地下結(jié)構(gòu)施工完成后，再施工地上結(jié)構(gòu)。

中心島工法和逆筑法的并用，即中央部按順筑法施工，而僅在外周部采用逆筑法，這種方法宜在平面較大、底板較淺的情況下采用。

逆筑法接頭的位置基本上由地下層的層高來決定。建筑上，希望接頭與砂漿找平層位于同一標(biāo)高。結(jié)構(gòu)上盡量取內(nèi)力小的位置。抗震墻下往往高度不夠，接頭處鋼筋必須大角度彎折，以后不能完全扳直。一般的墻，多采用整個高度均懸澆的方法。若這種墻由現(xiàn)澆混凝土改為預(yù)制混凝土塊，則優(yōu)點(diǎn)更多。為避免立柱的應(yīng)力增加，應(yīng)盡早澆注后澆部分的混凝土。在逆筑法施工中，擋墻的彎曲程度在二次開挖結(jié)束，地下一層樓板柱梁尚未澆注混凝土?xí)r為最大。這時，擋墻中內(nèi)力和變形為最大。逆筑法接頭處理是相當(dāng)關(guān)鍵的問題。

逆筑法施工在工段劃分時通?？紤]側(cè)壓平衡。逆筑法施工中主體結(jié)構(gòu)的剛度很大，所以能夠克服側(cè)壓力的一些不平衡現(xiàn)象。臨時孔的設(shè)置造成了結(jié)構(gòu)上的斷面缺損，因此，應(yīng)盡量避免在孔的周邊施加集中力，特別應(yīng)避免在板的外周邊開孔。結(jié)構(gòu)本身本身所需設(shè)置的開口處，往往需要做些抵抗側(cè)壓的加固，臨時開口不需要再加固。

當(dāng)層高較高或地梁較高時，僅靠逆筑結(jié)構(gòu)本身作為支撐，空間間隔就會增大。在此種情況下，就必須設(shè)置結(jié)構(gòu)以外的支撐。斜支撐使用鋼材較少，也較合理，但架設(shè)時需技術(shù)熟練。如果斜支撐中產(chǎn)生較大軸力，其這一軸力的垂直分量將給逆筑結(jié)構(gòu)及立柱帶來影響。在逆筑結(jié)構(gòu)的梁端加翼或增設(shè)加固梁，也是一種好辦法。見P398 立柱結(jié)構(gòu)必須有足夠的承載力來支承逆筑結(jié)構(gòu)的荷載。承載力不足時，可能造成不均勻沉降。

立柱樁有原工程樁和只為逆筑施工附加設(shè)置的樁，其都為現(xiàn)澆灌注樁。立柱樁施工方法的選擇依據(jù)于開挖深度范圍內(nèi)地下水的狀態(tài)，地基的地質(zhì)、土質(zhì)及其相對密度。

逆筑結(jié)構(gòu)的荷載通過立柱插入樁中的那部分黏著力和抗剪鋼筋的剪力傳遞給立柱樁。（由于樁的混凝土因硬化而沉降，故立柱底部支承力極?。┛紤]到后續(xù)工程的作業(yè)，立柱的頂端一般多在作業(yè)地層的下面。

根據(jù)鋼柱安裝及樁混凝土澆注的施工順序，立柱的安裝方法可分為后插法和先插法。在立柱樁的混凝土達(dá)到足夠強(qiáng)度且能支承鋼柱的自重之前，必須在地面上對鋼立柱設(shè)置臨時支撐。對于細(xì)長的立柱，后插法還是比先插法更容易掌握精度。重心與形心不重合需要注意。

采用先插法安裝立柱，則立柱一般使用有中間固定點(diǎn)的8-10米長的豎管。對于較長的立柱，必須將中間固定點(diǎn)向下移動，并將豎管換為套筒，以使其承擔(dān)孔壁的反力。另外還要注意在混凝土澆注時，對立柱產(chǎn)生的側(cè)壓。

在沒有地下水時，建造立柱一般多采用深基礎(chǔ)工法，在立柱樁建造完成后，派人進(jìn)入樁孔內(nèi)，直接進(jìn)行立柱的插入和固定。此時，鋼立柱是帶有基礎(chǔ)底板的（在有地下水的情況下，不帶基礎(chǔ)底板），根據(jù)柱腳固定方法的不同，有錨釘方式、基礎(chǔ)外包混凝土方式以及它們的組合方式（其定義見P401）。與一般的樁不同，立柱樁的回填土的處理必須慎重，因?yàn)槌袚?dān)逆筑荷載的立柱的計(jì)算長度取決于回填土的強(qiáng)度。必須選定能發(fā)揮設(shè)計(jì)所定強(qiáng)度的回填土，并且在施工中采用當(dāng)立柱受到回填土的側(cè)壓力而不會產(chǎn)生彎曲變形及應(yīng)力的回填施工法。

當(dāng)立柱中心與立柱樁中心不重合時，就用擋墻來承擔(dān)逆筑荷載。另外，當(dāng)擋墻與鄰近的立柱樁一起施工時，由于樁的鉆孔會使土壤松弛，使擋墻局部變形，產(chǎn)生有害的應(yīng)力和裂縫。

在逆筑法施工中，混凝土采取后填的辦法，所以當(dāng)混凝土澆注后會因沉降和收縮而在其上面形成空隙，并在接頭表面產(chǎn)生析水或聚集氣泡，這樣便很容易使其成為結(jié)構(gòu)上和防水上的缺陷。另外，由于混凝土的流動壓力和澆注速度不足，造成混凝土填充不實(shí)，使得鋼立柱的陰角部分和后立模板的接合部分產(chǎn)生較大的混凝土縫隙。

逆筑法的接頭處理有三類：直接法（漏斗澆注法、再振動法和套筒澆注法）、注入法、填充法。具體特點(diǎn)見P403-405

混凝土振搗面為斜面時，可以用振搗器或木錘敲擊，使斜面上升，將氣泡和析水排出模板。（漏斗口）振搗面為兩個斜面比振搗面為一個斜面氣泡減少得快。坡度越陡，氣泡減少得快。振搗面為平面時，采用振搗措施也不能趕跑氣泡。

接頭形狀為兩個方向的傾斜（V形）時，比一個方向的傾斜（L形）時的力學(xué)傳遞性能好。不同的接頭角度和加力方向，其抗剪強(qiáng)度也大不一樣，且承載力和破壞性狀完全不同。具體分析見P405-406 對于開挖平面的一邊邊長超過100米的大面積工程，如果按順筑法施工，斷面為大跨度，支撐長度將超過其適用界限。大深度的地下工程開挖時，由于卸除了大量的土重，基底會上浮，即產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，以后建筑物將會出現(xiàn)中央下凹的現(xiàn)象。采用逆筑法，其逆筑結(jié)構(gòu)的重量置換了卸除的土重，因此能有效地控制這種回彈現(xiàn)象。隨著開挖深度的增加，側(cè)壓也隨之增大，對支撐的剛度和強(qiáng)度就會要求較高。而逆筑結(jié)構(gòu)本身作為支撐，具備了較大的剛度，減小了整體變形。當(dāng)平面形狀復(fù)雜、不規(guī)則時，采用順筑法，擋墻很難均勻地向支撐傳遞側(cè)壓力，從而導(dǎo)致在某些局部出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。采用逆筑法，逆筑結(jié)構(gòu)本身就是與地形相符合的支撐，不會擔(dān)心用支撐時接頭掉落的現(xiàn)象。

逆筑法的優(yōu)點(diǎn)：1.可縮短工期。2.其圍護(hù)結(jié)構(gòu)既作為擋土防滲結(jié)構(gòu)，又作為地下室的外墻，而各層地下室內(nèi)部結(jié)構(gòu)的墻、柱、梁、樓板均作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐系統(tǒng)。3逆筑法施工中，在地下室底板封底時，地面上以有建好的樓層，可以平衡施工時底板可能發(fā)生的浮力，同時結(jié)構(gòu)柱又減小了底板的計(jì)算跨度，因而底板的結(jié)構(gòu)和配筋都可減少到合理程度。4.用墻、梁、樓板代替支撐，圍護(hù)墻體又作為結(jié)構(gòu)墻體，節(jié)省費(fèi)用。

逆筑法的缺點(diǎn)：需要設(shè)置臨時立柱及立柱樁，增加了施工費(fèi)用。支撐是建筑物本體，自重大，為防止不均勻沉降，要求立柱具有足夠的承載力。由于頂板臨時孔的存在，必須對頂板采取加強(qiáng)措施。

采用挖孔樁可以減少泥漿護(hù)壁，有利于環(huán)境保護(hù)，尤其中樁大直徑樁，它比機(jī)械鉆孔速度快，而且費(fèi)用較低。鋼管柱的吊裝定位是一項(xiàng)難度較大的工作，它的精度直接影響鋼管柱和整個結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。

非重力式支護(hù)結(jié)構(gòu)形式（也稱柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)），它的破壞包括強(qiáng)度破壞和穩(wěn)定性破壞。針對支護(hù)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的破壞形式，采取了相應(yīng)的技術(shù)措施：4條條形基礎(chǔ)之間增設(shè)橫梁。為增加車站結(jié)構(gòu)對側(cè)向土壓力的抵抗能力，確保支擋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。支護(hù)邊樁間的土體維護(hù)與加固。為確保樁間土體穩(wěn)定，提高支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊土體的物理力學(xué)性能并改善其受力狀態(tài)，對樁間土體進(jìn)行了維護(hù)與加固處理?；拥撞孔{加固，減小車站主體結(jié)構(gòu)成型封閉以后的基礎(chǔ)沉降。及時封閉基坑底部，由于土體的蠕變，基坑底部開挖后擱置較長，基坑的隆起量就會隨時間延長而增加。

一般以爆破時質(zhì)點(diǎn)振動速度的大小來衡量震動影響程度。我國主要以爆破時質(zhì)點(diǎn)振動速度（垂直方向）作為安全判定標(biāo)準(zhǔn)（每個建筑物抗振速度都不同）。

爆破時質(zhì)點(diǎn)振動頻率與爆破參數(shù)、圍巖性質(zhì)、地質(zhì)情況等有關(guān)。巖層越致密，頻率越高；裝藥量越大，質(zhì)點(diǎn)振動頻率越低。頻率越低，振動時間越長，振幅也越大，圍巖受到的震動危害也越大。

影響圍巖穩(wěn)定的震動效應(yīng)有三種因素：質(zhì)點(diǎn)振速、振動延續(xù)時間和振動頻率。鉆爆設(shè)計(jì)時應(yīng)綜合考慮三者對地面環(huán)境的影響。

淺埋地下工程鉆爆開挖時，隧道周圍土體在彌補(bǔ)地層損失中會發(fā)生地層移動，引起地面沉降，具體表現(xiàn)為地面均勻沉降和地面不均勻沉降。

爆破噪聲主要是由于炸藥爆炸時所產(chǎn)生的高溫高壓氣體，通過裂縫和炮眼口噴射入大氣中，沖擊和壓縮周圍的空氣，使空氣中的壓力突然上升而形成空氣沖擊波。其在傳播過程中，隨著距離的增加而迅速衰減為噪聲。（其壓力下降到180dB時，變?yōu)槁晧海?/p>

城市淺埋地下工程，光面爆破的關(guān)鍵是通過各種途徑降低爆破對工程本體的擾動破壞和爆破噪聲，以及震動對周圍環(huán)境的影響。以短進(jìn)尺、弱爆破為原則。其要點(diǎn)為：合理選擇鉆爆參數(shù)，尤其是周邊眼間距和最小抵抗線長度。嚴(yán)格控制周邊眼裝藥量，宜采用小直徑、低爆速炸藥，并盡可能將藥量沿炮眼全長均勻分布，可借助傳爆線進(jìn)行間隔裝藥。軟巖爆破時，還應(yīng)控制二圈眼裝藥量。合理的掏槽形式，淺眼爆破時，一般采用鍥形掏槽或大孔中空平行直眼槽，以減少掏槽爆破的地震動效應(yīng)。采用大孔徑鉆孔，加大不耦合裝藥系數(shù)，同時加大炮孔堵塞長度，有條件時可采用塑料袋封水堵塞（減少爆破產(chǎn)生的沖擊波和噪聲干擾）。在雜散電流較大的城市地下工程爆破時，宜選擇較安全的塑料導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)進(jìn)行微差爆破。為減少環(huán)形爆破產(chǎn)生的震動，可用切槽機(jī)在拱部預(yù)切一條溝槽。

施工中一般采用沙和黏土混合物作為炮泥，堵塞長度不小于40厘米。有條件時，可采用塑料袋封水堵塞，以降低爆破粉塵和噪聲。為了改善周邊的爆破效果，使其規(guī)整圓順，周邊眼應(yīng)間隔裝藥，通常采用傳爆線將藥量均勻分布在炮孔上并用竹片固定。當(dāng)巖石較軟時，可直接用導(dǎo)爆索進(jìn)行爆破。

評定鉆爆開挖質(zhì)量的指標(biāo)為：炮眼利用率、超欠挖值、爆破震動效應(yīng)。爆破震動速度公式見P423。

地下工程爆破的關(guān)鍵技術(shù)之一是掏槽技術(shù)。由于掏槽區(qū)爆破臨空面條件差，往往需要在掏槽區(qū)采用高威力炸藥，而且裝藥量比其他炮眼多，所以掏槽區(qū)往往也是產(chǎn)生最大震動的區(qū)域。采用合理的掏槽形狀，降低掏槽的震動效應(yīng)，這是爆破中降震的主要措施之一。實(shí)際上，隧道掘進(jìn)時減弱爆破震動、降低爆破噪聲的關(guān)鍵在于掏槽區(qū)的爆破是否成功（掏槽區(qū)爆破失敗，爆渣未拋擲而出現(xiàn)沖炮現(xiàn)象，爆破噪聲就明顯增大，絕大部分的爆炸能量將以震動波的形式傳播出去，于是地面震動量大，掘進(jìn)無進(jìn)尺，反之，爆破效果好，炸藥能量將被充分利用與巖石的破碎與拋擲，于是地面震動小，掘進(jìn)有進(jìn)尺）。

由于條件的限制，淺埋地下工程多采用短進(jìn)尺的淺眼爆破，可以選擇鍥形掏槽，與直眼掏槽相比，既可減少掏槽眼的數(shù)量，又可降低爆破震動效應(yīng)。

炸藥爆速對爆破震動效應(yīng)有直接的影響，通常爆速越高則爆破產(chǎn)生的震動越大。為了獲得較好的掏槽效果，使掏槽渣盡可能快地拋擲出去，為周邊爆破創(chuàng)造較好的臨空面，減少夾持作用，掏槽眼和掘進(jìn)眼采用高威力、高爆速的炸藥，而周邊眼則使用低威力、低爆速的炸藥。實(shí)際上，爆破效果的好壞也影響爆破振速和爆破噪聲（掏槽失敗，炸藥能絕大部分將轉(zhuǎn)化為巖石質(zhì)點(diǎn)的震動能和聲能，對巖石的破碎和拋擲做功少，使巖石質(zhì)點(diǎn)振速增大、噪聲增強(qiáng)）。

合理選擇雷管起爆時差，使相鄰段雷管起爆后引起的振動不產(chǎn)生疊加，也是降低爆破震動的有效措施。（相鄰兩段波之間不要產(chǎn)生疊加，若疊加，則起爆雷管應(yīng)跳段使用。增加干涉波，使振幅減小，達(dá)到減震目的。）爆破震動效應(yīng)僅與同時起爆的裝藥量有關(guān)。將總裝藥量盡量平均分配給各段雷管起爆，以達(dá)到降震目的。

裝藥結(jié)構(gòu)對爆破地震動效應(yīng)、爆破噪聲有明顯的影響。裝藥越分散，地震動效應(yīng)越小，能量越集中，地震動效應(yīng)越大。掏槽眼采用分層裝藥結(jié)構(gòu)。周邊眼采用不耦合結(jié)構(gòu)、空氣間隔裝藥、孔底為空氣墊層的裝藥結(jié)構(gòu)。周邊眼采用密孔距+空孔，也能達(dá)到減小地震動，降低爆破噪聲。炮孔布置可突破傳統(tǒng)的拱形布置。為克服拱形起爆對外抵抗力大、破碎巖石需炸藥較多、爆破振速大的缺點(diǎn)，可采用線性布置，進(jìn)行線性起爆（線性起爆時，臨空面好，且自重作用明顯，可提高炸藥的利用率）。炸藥單耗公式見P428。

為降低爆破對上方土體、地面的影響，淺埋地下工程爆破施工可預(yù)先在結(jié)構(gòu)的上部外輪廓開挖降震溝槽，在溝槽的保護(hù)下進(jìn)行下部巖石的鉆爆開挖。

豎井不宜設(shè)在隧道中心線正上方，其對正洞施工有干擾，不安全，與隧道接頭拱頂襯砌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦豎井漏水就威脅正洞，但通風(fēng)效果好。豎井宜設(shè)在隧道中心線一側(cè)為宜，與隧道距離一般在15-25米之間。豎井還可以與通風(fēng)道或車站出入口永久建筑物相結(jié)合。

豎井?dāng)嗝嫘螤钣虚L方形和圓形兩種。圓形斷面可以承受較大的地層壓力，并可留作隧道的永久通風(fēng)道。施工中多采用直徑為4-6米的圓形斷面。

豎井結(jié)構(gòu)構(gòu)造包括井口圈、井壁、壁座、井筒及與隧道間的連接段以及井下集水坑等部分。井口圈常處于松軟土壤中，從地面向下1-2米（或凍結(jié)線以下0.25米）應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝土鎖口圈，以承受土壓力和經(jīng)土壤傳來的井口建筑物的重力以及機(jī)具設(shè)備所產(chǎn)生的荷載，并承受施工時掛鉤所懸吊的荷重（井口圈鎖口設(shè)置后才能開挖豎井）。開挖面與襯砌施作通常在豎井開挖到底、初期支護(hù)穩(wěn)定后才開始進(jìn)行，襯砌厚度由設(shè)計(jì)計(jì)算確定。壁座是為了防止井壁下滑而設(shè)置，應(yīng)視地質(zhì)情況、襯砌結(jié)構(gòu)來確定壁座間距，一般為15-30米。

當(dāng)采用鋼筋混凝土灌注樁支撐結(jié)構(gòu)時，為了保持結(jié)構(gòu)的整體性，在頂部多采用鋼筋混凝土圈梁將樁連為一體。當(dāng)采用逆筑法施工時，通常其頂部的圈梁和底板大多為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。其墻體多為噴射混凝土結(jié)構(gòu)，必要時，可采用復(fù)合式結(jié)構(gòu)。

豎井開挖方法有兩種：其一，自上向下（較安全、施工速度較快），其二，自下向上（自由落體方式出渣、無需提升石渣，施工速度較快、只適用于硬巖底層）。軟弱地層的豎井常采用自上而下的施工方法。

豎井井口形狀一般有圓形或方形。圓形井口結(jié)構(gòu)受力較好，便于施工，但空間利用不充分，人梯布置和罐道梁預(yù)埋不方便；方形井口受力條件不如圓形，但井口布置方便，空間利用率高，人梯和罐道梁的設(shè)置較簡單，一般用于地質(zhì)條件較好的地層。

豎井井筒布置應(yīng)盡量壓縮其空間，越緊湊越好（通風(fēng)管、水管、混凝土輸送管應(yīng)邊沿布置、留出空間設(shè)置人梯、下放大型機(jī)械）。

罐籠在井筒內(nèi)的設(shè)置應(yīng)靠井筒一側(cè)，使礦車進(jìn)、出方向與井下聯(lián)絡(luò)通道走向一致。井架位于罐籠一側(cè)井口邊沿，其主受力面的中線應(yīng)與罐籠中線對應(yīng)，在平面上垂直于罐籠礦車的進(jìn)、出方向。

井架斜撐中線和罐籠提升中線在平面上的投影，也應(yīng)垂直于罐籠礦車的進(jìn)、出方向，并與井架主受力面的中線對應(yīng)。

卷揚(yáng)機(jī)應(yīng)根據(jù)井架高度與鋼絲繩出繩角，設(shè)置在罐籠提升中線上。

棧橋平面須與井架主受力方向垂直，且位于井下聯(lián)絡(luò)通道軸線的地面平行線上。

罐籠有單層罐籠和雙層多層罐籠。其都要滿足礦車需要空間，長度方向大于100毫米，寬度方向大于75毫米。

豎井的提升方式主要有龍門吊提升、汽車吊提升和井架提升等龍門吊提升采用最多。龍門架上固定兩個橫梁，橫梁上安裝兩個100KN的電動葫蘆是最簡單的（占地少，安全性差）。

豎井井架提升方式一般分為單繩單鉤、單繩雙鉤、單繩多鉤、多繩單鉤等。地鐵施工一般采用單繩單鉤提升方式。

豎井井架的提升罐道有單側(cè)雙軌剛性罐道、雙側(cè)雙軌剛性罐道、雙側(cè)四軌剛性罐道、柔性罐道。罐道只起導(dǎo)向作用。豎井井架的提升罐道宜采用單側(cè)雙軌剛性罐道。（井架也相應(yīng)按單側(cè)設(shè)計(jì)）

根據(jù)井口和井筒布置，為防止擺動，罐道應(yīng)直接固定在靠井口一側(cè)的井架上?？紤]井口堆渣問題，宜采用棧橋方案卸載。因井筒不深、載重不大，罐籠停用時放在井底，可取消井口罐籠托臺。由于罐籠為單層罐籠、單側(cè)通道，不設(shè)井底手搖托臺，故宜采用井底平托臺。

提升設(shè)備的選擇（終端荷載的計(jì)算、提升機(jī)的選擇、提升電動機(jī)的配置、鋼絲繩的選擇、天輪的選擇等計(jì)算式見P457-461）在豎井旁空地處安裝一個投料孔，（直徑350毫米左右的管道）可取代部分起吊工作。固定式通用容器起重機(jī)，它采用了兩邊各有兩條特殊規(guī)格的循環(huán)鏈，使一連串的容器連續(xù)移動。各個容器在搬進(jìn)部連續(xù)水平移動，到了垂直部則將其姿勢維持原樣而上升，以后再進(jìn)入水平移動，到了搬出部就開始反轉(zhuǎn)，至180度時一面反轉(zhuǎn)一面將搬運(yùn)物排出，空容器縱向朝下移動，直至下面的搬入部。

井架的結(jié)構(gòu)形式有木井架、鋼筋混凝土井架和鋼井架。（鋼井架分為鋼管井架、型鋼井架和萬能桿件拼裝井架，萬能桿件拼裝井架靈活、安拆方便）從外形上講，井架形式一般有三腳架、龍門架和塔架等多種形式。塔架的適用性較廣。

由于井架立于井口的一側(cè)，加之萬能桿件拼裝的結(jié)構(gòu)不宜承受水平力，且拼裝一節(jié)最少應(yīng)為2米，為減少節(jié)間數(shù)，對卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩所產(chǎn)生的水平分力應(yīng)設(shè)置一個斜撐去承受（斜撐中線原則上應(yīng)與井架所受合力的中線一致），因此，應(yīng)采用塔架在主受力面按一個節(jié)間加斜撐的布置形式。對于非主受力面，考慮到風(fēng)載和結(jié)構(gòu)橫向穩(wěn)定性，則按三個節(jié)間設(shè)置。

井架高度在滿足使用要求的前提下越低越好。一般情況下，節(jié)間布置要求的井架高度應(yīng)大于或等于提升要求的井架高度。井架的高度設(shè)計(jì)其計(jì)算式見P464-465 棧橋作為轉(zhuǎn)載、卸渣的支承結(jié)構(gòu)是必不可少的。棧橋凈高應(yīng)大于運(yùn)渣車輛的高度，白天渣應(yīng)暫時堆放在棧橋下面。還應(yīng)具有一定坡度（1﹪-3﹪）

地下連續(xù)墻法（也稱為槽壁法）：它在地面上用挖槽設(shè)備，沿著深開挖工程的周邊，在泥漿護(hù)壁的情況下開挖一條狹長的深槽（在挖槽過程中，溝槽內(nèi)始終充滿泥漿，以保證槽壁穩(wěn)定），在槽內(nèi)放置鋼筋籠并澆注混凝土，筑成一段鋼筋混凝土墻段，然后將若干墻段連成整體，形成一條連續(xù)的地下墻體。地下連續(xù)墻可供截水防滲或擋土承重之用。地下連續(xù)墻造價高于鉆孔灌注樁和深層攪拌樁。地下連續(xù)墻施工工序見P467 鉆孔齒合樁是采用套管鉆機(jī)鉆孔施工，樁與樁之間相互齒和排列的一種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。為便于切割齒合，樁的排列方式一般設(shè)計(jì)為一個素混凝土樁或異形鋼筋籠混凝土樁A和一個鋼筋混凝土樁B間隔布置。施工中先構(gòu)筑A樁，緊跟著構(gòu)筑相鄰的B樁。A樁采用超緩凝型混凝土，要求在A樁混凝土初凝之前完成B樁的施工，以便B樁施工后，利用套管鉆機(jī)的套管切割相鄰的A樁與之相交部分的混凝土，由此實(shí)現(xiàn)A樁和B樁的齒合。導(dǎo)墻的施工、單樁的施工工藝流程見P470 沉井法是地下工程和深埋基礎(chǔ)施工的一種方法。其特點(diǎn)是將位于地下一定深度的建筑物或建筑物基礎(chǔ)先在地面以上制作，形成一個井狀結(jié)構(gòu)，然后在井內(nèi)不斷挖土，借助井體自重而逐步下沉，下沉到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行封底，構(gòu)筑井內(nèi)底板、梁、樓板、內(nèi)隔墻、頂板等構(gòu)件，最終形成一個地下建筑物或建筑物基礎(chǔ)。其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)為占地面積小，不需要板樁圍護(hù)。為了降低沉井施工中井壁側(cè)面摩阻力，現(xiàn)已開發(fā)出觸變泥漿潤滑套法、壁后壓氣法等。

在第四紀(jì)地層與巖石接觸面不平整接觸的情況下，基巖面傾斜或有巖溶發(fā)育時，沉井法施工會遇到很大困難。

沉井一般由井壁、刃腳、內(nèi)隔墻、橫梁、框架、封底和頂蓋板等組成。

沉井為了承受在下沉過程中各種最不利荷載組合（水土壓力）所產(chǎn)生的內(nèi)力，在混凝土井壁中一般配置內(nèi)外兩層豎向鋼筋和水平鋼筋，以承受彎曲應(yīng)力。井壁足夠重，以便順利下沉?？紤]到水土壓力隨著深度的增加不斷增大，從而使井壁在不同高程受力的差異較大，故往往將井壁外側(cè)乃做成直線形，內(nèi)側(cè)做成階梯形，以減小沉井的截面尺寸，節(jié)省材料。

井壁最下端一般都做成刀刃狀的“刃腳”。其主要功能是減小下沉阻力。刃腳應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，以免在下沉過程中損壞。沉井施工見P472-473

襯砌支護(hù)結(jié)構(gòu)施工

初期支護(hù)承受施工過程中所產(chǎn)生的全部基本荷載，二次模筑襯砌則作為提高結(jié)構(gòu)安全度的儲備結(jié)構(gòu)。初期支護(hù)與二次模筑襯砌共同承受特殊荷載，如地震荷載、人防荷載等。

初期支護(hù)的核心是噴射混凝土、網(wǎng)構(gòu)鋼拱架、鋼筋網(wǎng)和必要的錨桿支護(hù)。噴射混凝土又分為初噴和復(fù)噴，從安全和提高圍巖承載力出發(fā)，應(yīng)及時進(jìn)行初噴混凝土，然后再復(fù)噴至設(shè)計(jì)厚度。

二次模筑襯砌一般在初期結(jié)構(gòu)變形基本穩(wěn)定后開始施作。根據(jù)工程承受的荷載情況和工程的重要性，二次模筑襯砌又可分為混凝土二次模筑襯砌和鋼筋混凝土二次模筑襯砌。

噴射混凝土具有與圍巖密貼并能和圍巖共同迅速產(chǎn)生承載能力、形成支護(hù)結(jié)構(gòu)、共同變形等特征，能很快抑制地層變位。

噴射混凝土可分為干噴、潮噴、濕噴三種方式。濕噴按其輸送方式又分為風(fēng)送式、泵送式、拋式、混合式。

干噴法是骨料和水泥在攪拌機(jī)內(nèi)拌合，再投入噴射機(jī)料斗，同時加入速凝劑、將混合料輸出。在噴頭處加水噴出。該法回彈量大（1.7方干拌和料只有1方混凝土可以粘到隧道壁上）。工藝圖見P486 潮噴法是將骨料預(yù)加水，一般加到砂的含水率為6﹪以下，石的含水率為2﹪以下，使集料浸潤成潮濕狀，用手可握成團(tuán)而不散，再在噴頭處加水噴射，從而降低上料和噴射時的粉塵（回彈可控制在15﹪左右）。應(yīng)用普遍。工藝圖見P487 濕噴法是用噴射機(jī)壓將拌和好的混凝土送至噴頭，在噴頭處加速凝劑噴出。有稀流（空氣懸浮法）濕噴法和稠流（泵送擠壓法）濕噴法兩種。稀流式噴射泵為轉(zhuǎn)子型，稠流式噴射泵類似混凝土輸送泵，是活塞式噴射泵。由于機(jī)械要求高，不常用。工藝圖見P488 在拌濕的部分砂中投入所需的全部水泥，強(qiáng)制拌和成以砂為核心外裹水泥的球體，再二次加水與減水劑拌和成砂漿。（二次攪拌水泥裹砂噴射法）

將水泥按一定的水灰比拌成黏稠狀的灰漿，再投入粗骨料，使石子表面包裹上一層低水灰比的水泥漿，然后再投入砂子、剩余水及外加劑拌勻即成（凈漿裹石法）。

混凝土的強(qiáng)度主要取決于硬化水泥漿的強(qiáng)度和硬化水泥漿與骨料界面之間的黏結(jié)強(qiáng)度。采用以粗細(xì)骨料為核心的分次攪拌，預(yù)先使砂、石顆粒表面形成黏結(jié)塑性層的噴射工藝，（二次攪拌水泥裹砂噴射法、凈漿裹石法）對于減少回彈十分有利。

噴射工藝不同，對減少粉塵和回彈影響很大。干噴法噴射混凝土?xí)r，拌和料經(jīng)噴嘴加水后不可能充分濕潤，集料表面必然處于“干凈”狀態(tài)，這導(dǎo)致水泥與集料易于分離，在噴射撞擊過程中向四處逸散大量粉塵。另外，易于分離的集料表面缺少塑性水泥漿層，黏結(jié)力差，當(dāng)料流高速噴射到受噴面時，沖擊力量較大，物料反彈劇烈，因此，干噴法回彈大，粉塵濃度高。

潮噴法預(yù)先將集料用水濕潤，并與水泥攪拌，水泥吸附水分后，使混合料變?yōu)槌绷希蓽p少粉塵和回彈。由于集料含水率受到設(shè)備性能限制，不可能很大，故在噴射中，水泥與集料任然易于分離，降塵減彈效果受到影響。

裹砂法的特點(diǎn)、其原理；裹砂、石法的原理見P491(詳解)這四種噴射工藝的噴射混凝土28d強(qiáng)度均能達(dá)到20MPA，而且裹砂法和裹砂、石法的強(qiáng)度還約高于干噴法和潮噴法。

噴射混凝土的原材料包括水泥、砂、石、水、速凝劑、減水劑等。具體解釋見P491-493 噴射混凝土標(biāo)號應(yīng)高于200號，其配合比根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。一般采用骨灰比1:4-1:5，骨料中含砂率為60﹪-70﹪。水灰比：干噴為0.35-0.45，濕噴為0.45-0.65。為改善噴射混凝土效果，水泥用量一般大于普通混凝土，350-450kg/m。為降低回彈，可適當(dāng)改變配合比（增加水泥用量、增加砂粒成分、減少最大骨料尺寸，最好控制在10毫米以內(nèi)、控制骨料的含水率、加入粉煤灰、硅粉或黏稠劑等）。

混合料的攪拌必須采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌時間大于30秒，一般攪拌機(jī)和人工攪拌。其強(qiáng)度要降低30﹪-50﹪。

噴射供水設(shè)施應(yīng)保證噴頭處的水壓比風(fēng)壓大0.1MPa以上。通常進(jìn)水壓力大于或等于0.3MPa。

輸送軟管應(yīng)能承受0.8MPA以上的壓力，并耐磨，管內(nèi)徑不小于最大骨料粒徑的3倍?；旌狭显诓粨剿倌齽r，存放不超過2h，摻速凝劑時，存放不超過20min，噴頭應(yīng)垂直于受噴面，若沒有鋼筋網(wǎng)或鋼拱架時可放置得偏一些。噴嘴與受噴面距離在0.8-1.2米，噴頭不停做環(huán)形移動，使噴層厚度均勻。處理堵管工作風(fēng)壓應(yīng)小于0.4MPa。

噴射作業(yè)應(yīng)分段、分片、分層，并由下向上的順序進(jìn)行。一般拱部5-8cm，墻部8-10cm，分2-3次完成。每次間隔時間為30min。噴層厚度一般不小于石子最大粒徑的2倍，以減少回彈。噴射作業(yè)應(yīng)緊跟開挖面，間隔時間不得大于4h。在土質(zhì)隧道應(yīng)立即噴射混凝土，必要時先初噴。

噴射混凝土是利用高壓氣流或其他動力，將按一定比例拌和的混合料通過管道噴向成型目標(biāo)，并利用物料高速運(yùn)動產(chǎn)生的動能，多次撞擊擠壓密實(shí)成型。其主要工藝參數(shù)為噴射風(fēng)壓，噴射水壓、噴射角度、噴射距離。

噴射風(fēng)壓是壓縮空氣產(chǎn)生的。其計(jì)算式見P49 水和噴射料混合充分的程度，與噴射水壓關(guān)系極大。水壓過小，堵塞水環(huán)，孔眼不出水或干濕不均現(xiàn)象。水壓過大，水料分離現(xiàn)象嚴(yán)重。（使管內(nèi)周壁料擠向中心，造成料流中心干燥區(qū)變大的緣故）噴射水壓與噴射風(fēng)壓之比在1.35-2濕化效果最好。一般水壓為0.3mpa,與風(fēng)壓之比為1.5-1.67。

噴射距離的控制與巖體性質(zhì)有關(guān)，黏土地層最優(yōu)距離為0.8m。噴射角度應(yīng)控制在60°-120°之間。（切向方向未損失，垂直方向?yàn)轲そY(jié)。）使噴射圓錐體盡可能覆蓋回彈圓錐體，應(yīng)盡可能接近90°。（保證覆蓋率在80°以上，則噴射角應(yīng)在80°以上）噴射角度在75°-105°之間，其動能損失率見P497。

在干噴中，粗集料表面在攪拌過程中很難包裹上水泥粉，噴射到受噴面時，黏結(jié)效果差，回彈嚴(yán)重。特別在剛開始噴射，受噴面上尚未粘附一層砂漿塑性層，回彈更突出，故采用二次攪拌法可以大幅度減少回彈。

由于時間過短，水與混合料較難拌和均勻，大量的水泥顆粒還處于干燥狀態(tài)，再加上壓縮空氣在出口處體積劇烈膨脹，從而產(chǎn)生大量粉塵。

一般利用石膏來調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，摻入速凝劑后其水化生成NaOH與石膏反應(yīng)，使其功能消除，大大縮短了凝結(jié)時間，但此時生成的水泥石多為結(jié)構(gòu)疏散的鋁酸鹽。加入速凝劑可使混凝土快速凝結(jié)和具有強(qiáng)度，但后期強(qiáng)度損失較大，一般28天強(qiáng)度損失25﹪左右，加入過大，損失超過50﹪。速凝劑攪拌不勻，也會使凝結(jié)效果產(chǎn)生較大波動。

在溫度較低時，加入防凍劑（一般用食鹽），這時水灰比在0.40-0.45之間，水泥用量要大于400-500kg/m3?；炷羾娚浜?，強(qiáng)度未達(dá)到5MPa之前，最好不要受凍。

在普通噴射混凝土中加入適量纖維，可以改變噴射混凝土的力學(xué)性質(zhì)，使噴射混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂、抗拉、抗剪、抗擾強(qiáng)度、耐凍性、耐磨耗性等提高。鋼纖維的長度、直徑直接影響其結(jié)構(gòu)的性能。一般鋼纖維長度應(yīng)大于粗骨料最大尺寸的2/3，通常為20-30mm，等效直徑為0.35-0.71mm，其長徑比以50-60最佳。

鋼纖維的摻入率直接影響噴射混凝土的回彈率。鋼纖維摻入率以0.8﹪-1﹪為佳，即50-80kg/m3。其摻入量還與纖維長度有關(guān)，具體情況見P499。水灰比一般比普通噴射混凝土要大，通常為0.4-0.6。鋼纖維的摻入，降低了噴射混凝土的流動性，為避免堵塞，可增加水泥用量，減小骨料最大直徑、增加骨料中的含砂率（以60﹪-80﹪為宜）、減少壓送距離。

聚丙烯纖維可代替鋼纖維的功能，可阻止和控制混凝土中的骨裂發(fā)展，減少塑性收縮，和延緩裂縫的出現(xiàn)，提高了混凝土的抗?jié)B性。并且具有增強(qiáng)抗彎強(qiáng)度、疲勞極限、抗沖擊強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度、減少回彈量（可以從25﹪降到5﹪左右）等優(yōu)點(diǎn)。具體說明見P499-501。

砂層地段、有水地段噴射混凝土施工見P501-502。

提高噴射混凝土的防水效果的實(shí)質(zhì)就是增加噴射混凝土的密實(shí)性，減少其收縮變形裂縫（噴射混凝土水泥用量較多，易產(chǎn)生干縮裂縫），達(dá)到防滲、防漏目的。集配、水灰比對其抗?jié)B性也很重要。

普通噴射混凝土是非均質(zhì)材料，內(nèi)附許多孔隙，水泥在硬化過程中會產(chǎn)生收縮變形，多余水分蒸發(fā)會給混凝土內(nèi)部留下孔隙，因此，普通混凝土的抗?jié)B性能較差。為提高其抗?jié)B性，可摻和具有微膨脹的防水劑，使混凝土更加密實(shí)，而且可推遲收縮變形時間，當(dāng)水泥收縮時，噴射混凝土已有足夠的強(qiáng)度來有效抵抗收縮開裂和減少混凝土內(nèi)部的細(xì)小裂縫，使其具有結(jié)構(gòu)自防水能力。

先噴3-5cm厚混凝土，再架設(shè)鋼架和鋼筋網(wǎng)，可保證其噴射混凝土的密實(shí)性。滲水多發(fā)生在網(wǎng)構(gòu)鋼架處。

減少噴射混凝土粉塵和回彈量的措施：實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)風(fēng)壓為0.12-0.15MPa時，噴射混凝土的回彈量較少，強(qiáng)度較高，空氣中的粉塵濃度也較低。保持噴射機(jī)密封板的平整、不漏風(fēng)，調(diào)節(jié)好密封板的壓力，這是防止噴射機(jī)處產(chǎn)生粉塵的關(guān)鍵。掌握好噴頭處的加水量，采用雙水環(huán)噴頭。

用模灌混凝土代替噴射混凝土，這實(shí)質(zhì)上改變了噴射混凝土的特性和功能（利用物料高速運(yùn)動產(chǎn)生的動能，多次撞擊擠壓密實(shí)成型），大大降低和破壞了圍巖的承載力。

全長黏結(jié)式錨桿，不僅可用于硬巖，也適用于破碎及膨脹巖體，但對成孔難度大的軟巖、土砂地層，就必須選用其他類型的錨桿（錨管）。土質(zhì)沙礫軟巖中，采用全長黏結(jié)式錨桿不適宜（這類巖體自穩(wěn)時間短，要求錨桿盡快產(chǎn)生強(qiáng)度，所以不設(shè)錨桿而設(shè)置自進(jìn)式錨管）。

摩擦式錨管：多用于有水地質(zhì)，即作錨桿，又可排水，便于噴射混凝土。早強(qiáng)砂漿錨管：多用于快速產(chǎn)生強(qiáng)度的軟弱破碎、砂土等自穩(wěn)時間較短的圍巖中，作為初期支護(hù)的一部分。自進(jìn)式錨桿：集鉆進(jìn)、灌漿、錨固為一體的錨固系統(tǒng)，用于不易成孔的軟弱地層，造價高。

錨桿在初噴混凝土后，應(yīng)盡早進(jìn)行，錨桿一般沿隧道徑向布置，當(dāng)遇到層狀巖體時，其布置方向盡量與巖層主要結(jié)構(gòu)面成正、斜交。對于黏結(jié)型錨管，管桿周圍至少應(yīng)有10-20cm樹枝狀砂漿和地層交連。在錨桿成孔中，不要破壞孔壁周圍原巖的力學(xué)性質(zhì)。

水泥砂漿錨管也稱全長黏結(jié)型錨管，是采用水泥漿或水泥砂漿把錨管和孔壁周圍的圍巖黏結(jié)在一起而錨固在圍巖中，這種錨管可用來加固軟巖、土砂質(zhì)巖、破碎和膨脹性巖體，淺埋暗挖法多用此錨管鎖死拱腳和墻腳。其原理是，在圍巖產(chǎn)生變位時，通過水泥砂漿的黏結(jié)力和錨管與圍巖間的摩擦力約束圍巖的變位，使錨管產(chǎn)生應(yīng)力，以達(dá)到錨固效果。原材料要求見P506（錨管錨桿內(nèi)徑為33mm，砂漿為細(xì)砂，最大粒徑不得大于2.5mm，水泥標(biāo)號用425或525號）灌注砂漿時，隨砂漿的灌入緩慢均速拔出，避免孔內(nèi)砂漿脫節(jié)，保證錨管全長被砂漿所握裹。普通砂漿錨管3d不得掛重物，早強(qiáng)砂漿錨管12h不得掛重物。

摩擦型錨管是一種沿縱向開縫的鋼管，打入比鋼管外徑小2-3mm的錨孔內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力錨管。其原理是管體受孔壁約束產(chǎn)生收縮，沿鉆孔全長范圍內(nèi)孔周巖體受錨管彈性抗力，從而錨固周圍巖體。直接將錨管打入地層時，由于地層阻力而使管縫壓緊，產(chǎn)生預(yù)張力而錨固。錨管管體應(yīng)全部推入孔內(nèi)，以確保圍巖三向受壓，從而獲得錨固力。

自進(jìn)式錨桿的特點(diǎn)是鉆進(jìn)、灌漿、錨固三位一體和地層緊密結(jié)合，錨固力可大大提高。鉆進(jìn)的主桿就是錨桿體，通過鉆進(jìn)錨桿來形成鉆孔，鉆進(jìn)完成后，錨桿存于孔中無需拔出，可立刻注漿加固。適用與成孔難的地層。

鋼拱架是在噴、錨、網(wǎng)支護(hù)中作為加強(qiáng)承載能力的構(gòu)件。鋼拱架只能在超前支護(hù)中承受松動土體（高3-4米）的壓力，應(yīng)盡快使噴射混凝土覆蓋鋼拱架。使其共同受力。鋼拱架一般與超前支護(hù)配合。

網(wǎng)構(gòu)鋼拱架一般采用錳鋼筋加工而成，其允許抗拉強(qiáng)度可提高到240MPa，遠(yuǎn)大于型鋼鋼架強(qiáng)度160MPa。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架與噴射混凝土結(jié)合較好，形成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體。噴射混凝土?xí)r，回彈也減少，噴混凝土的黏結(jié)力高于型鋼鋼架，有利于共同承載。，網(wǎng)構(gòu)鋼拱架與混凝土形成拱殼，而型鋼全部剝離出來，扭曲折斷。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架的彈性模量主要受噴射混凝土控制，噴射混凝土強(qiáng)度由弱變強(qiáng)，具備先柔后剛的特點(diǎn)，受力后能很快和圍巖的剛度相匹配，形成共同承載作用體系，而型鋼的剛度遠(yuǎn)大于圍巖的剛度，不利于形成共同承載作用體系。型鋼背后和地層之間不能用噴射混凝土密貼，造成型鋼面和地層之間接觸不良，對防水、防腐不利。網(wǎng)構(gòu)鋼拱架與超前小導(dǎo)管連接形成聯(lián)合支護(hù)。

淺埋暗挖法修建地下工程時，不論結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，應(yīng)采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，以提高其防水、防裂性能。

防水層能起到隔離及潤滑作用，防止二次襯砌防水混凝土開裂，保護(hù)和發(fā)揮二次襯砌防水混凝土的防水作用。由于防水混凝土在硬化過程中內(nèi)部存在著溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力等，使防水混凝土產(chǎn)生變形。但由于初期支護(hù)的噴射混凝土表面粗糙、凹凸不平，對防水混凝土有著較大的約束力，能阻止其變形，于是就產(chǎn)生了拉應(yīng)力。當(dāng)此拉應(yīng)力大于模筑混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土被拉裂，尤其在起拱線應(yīng)力集中區(qū)更容易產(chǎn)生裂縫。如果在初期支護(hù)和二次襯砌之間施作防水層，則消除或減弱了初期支護(hù)對二次襯砌的約束，使二次襯砌混凝土自由變形，其產(chǎn)生的拉應(yīng)力小于混凝土抗拉強(qiáng)度，防止二次襯砌混凝土產(chǎn)生裂縫，保證其防水性。

常年抽取地下水，土體易變位，從而導(dǎo)致地面沉降和結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。防水層結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是單層防水板鋪于初期支護(hù)混凝土上，主要用于無水地段，以防開裂為主，排水為輔；另一種是雙層結(jié)構(gòu)（先鋪緩沖層，再鋪防水板，用于防水要求高的地下工程及有水地段）。

地下工程的防水材料大致有防水卷材、防水涂料、防水劑。PVC復(fù)合防水板板幅小（僅1米）、接縫多、熱熔焊其焊縫嚴(yán)密性差。HDPE防水板較硬，施工較困難。LDPE比較柔軟、價格最低、燃燒較快、不耐照射（但地下工程無陽光）。EVA防水膜抗拉強(qiáng)度及抗裂強(qiáng)度較大，比重小。ECB防水板其抗沖擊能力優(yōu)于EVA和LDPE，在有震動、扭曲等環(huán)境中也能堅(jiān)固防水，但施工難度大、造價高。

緩沖層也是疏水層，對個別滲漏點(diǎn)進(jìn)行疏導(dǎo)，流入預(yù)留排水道中。目前緩沖層有無紡布和聚乙烯泡沫塑料墊襯。

無紡布又稱土工布，用合成纖維材料（聚丙烯、聚酯、聚酰胺等）經(jīng)熱壓針刺無紡工藝制成的卷材。聚乙烯泡沫塑料墊襯是化學(xué)發(fā)泡制成的閉孔泡沫塑料材料，其彈性好，易鋪設(shè)、造價低，多選之。

噴射混凝土的平整度在1/6-1/10之間。防水層由拱頂向下兩側(cè)對稱鋪設(shè)。水平施工縫處理方法的原理是，使兩層間黏結(jié)密實(shí)或延長滲水路線，阻擋壓力水的滲透?；炷亮芽p防水處理有排堵結(jié)合式和注漿封堵式兩種。

整體式襯砌施工中，在圍巖變化處應(yīng)設(shè)置沉降縫，洞口應(yīng)根據(jù)地震波影響和氣候條件設(shè)置伸縮縫，其長度為3倍洞徑。

二次襯砌混凝土的配合比設(shè)計(jì)：水泥用量320-330kg/m3，木鈣摻量為0.25﹪時，用水量為195 kg/m3左右；碎石粒徑小于40mm，且連續(xù)級配。中砂，其砂率在44﹪-46﹪之間，可配出理想的自密實(shí)混凝土。

為了減少裂紋，水泥用量不應(yīng)多于360 kg/m3。拆模時，防水混凝土結(jié)構(gòu)表面的溫度與周圍氣溫差控制在15°以內(nèi)?；炷两禍靥荻纫笤?-4d內(nèi)日平均氣溫不得連續(xù)下降6℃-9℃。

水泥用量與骨灰比之間的關(guān)系：為了提高抗?jié)B能力，保證足夠的水泥漿是必要的，水泥用量應(yīng)在340 kg/m3-360 kg/m3之間選擇。在配比上用較大骨灰比，近于5:1，水灰比不大于0.6，灰砂比不大于1:2.8。其混凝土強(qiáng)度在200級以上，抗?jié)B壓力大于250N/m3。建議用木鈣作為外加劑，摻入量根據(jù)水泥用量、冬夏季施工等因素在0.25﹪-0.35﹪之間選用。具體見P523 混凝土中含氣量的存在有利于泵送，為得到泵送性能好、早期強(qiáng)度高的混凝土?？商砑訙p水劑，其摻量為水泥重量的0.4﹪-1﹪，減水率為14﹪-25﹪，R1、R3強(qiáng)度可提高40﹪-80﹪，R28強(qiáng)度可提高20﹪-60﹪。

入機(jī)拌和量不應(yīng)超過拌和機(jī)規(guī)定容量的1/10。摻加混合料、減水劑、引氣劑及加水時宜延長拌和時間?；炷林杏休p骨料或礦渣水泥澆筑時間應(yīng)適當(dāng)縮短。

當(dāng)采用插入式振搗時，混凝土灌注層厚度應(yīng)不大于振搗器作用部分的長度的1.25倍。采用振搗器搗實(shí)混凝土，振搗標(biāo)準(zhǔn)為將混凝土搗實(shí)至表面呈現(xiàn)浮漿和不再沉落為止，且移動間距不大于作用半徑的1.5倍。振搗棒振搗時，應(yīng)快插慢拔。

硅酸鹽水泥、普通水泥拌制的混凝土不得少于7晝夜，摻用外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土不得少于14晝夜。作為復(fù)合襯砌的混凝土結(jié)構(gòu)，開始一般不受地壓的作用，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa時即可拆模。

混凝土防開裂的措施：配合比設(shè)計(jì)盡量用較大的骨灰比，減少水灰比，合理選用外加劑。合理確定分段長度和灌注速度。確定好脫模時間，避免混凝土內(nèi)外溫差大于20℃。充分養(yǎng)護(hù)，混凝土升降溫速度不宜超過5℃/h。設(shè)置防水隔離層，減小初期支護(hù)和二次襯砌混凝土之間的約束力。

防水混凝土的實(shí)質(zhì)就是用增加混凝土的密實(shí)度來提高混凝土自身的防水能力，達(dá)到防滲漏的目的。

水灰比對抗?jié)B壓力影響很大。水灰比太小，施工操作較難，將影響混凝土的密實(shí)性。水灰比太大，混凝土在澆筑后，由于重力的作用，固體顆粒下沉，水分被排擠上升，形成通路，有的則停留在顆粒下部和周圍。同時水灰比大，使混凝土有較大的收縮，導(dǎo)致混凝土開裂。固水灰比控制在0.52以下較好。見圖P527 水泥是混凝土中的膠凝材料，是必不可少的。其用量和性能更能影響混凝土的性能。決定它的用量應(yīng)從以下三點(diǎn)出發(fā)：1.足夠的水泥用量是確?；炷练浪阅艿年P(guān)鍵；2.水泥變成混凝土?xí)r自身體積變化（每100g水泥水化后有7-9ml的減縮）；3.水泥的水化熱。

每立方米混凝土中水泥用量超過300kg,即可得到抗?jié)B壓力0.8MPa以上的防水混凝土；若每立方米混凝土中水泥用量超過400kg,水泥用量的增加對混凝土抗?jié)B能力的影響很小。見圖P527 水泥應(yīng)選用水化熱低，泌水性低，干縮小的水泥。一般應(yīng)優(yōu)先選用水泥標(biāo)號不小于425號的普通硅酸鹽水泥。

良好的砂石是配制良好的防水混凝土的關(guān)鍵，是使混凝土更密實(shí)、更可靠的保證。防水混凝土的粗骨料有卵石、碎石兩種。在相同的配比下，混凝土拌合物中含有卵石的和易性比碎石強(qiáng)，要得到同樣的和易性，要加水泥用量，這對抗?jié)B不利。從提高抗?jié)B性出發(fā)，應(yīng)優(yōu)先選用卵石，但強(qiáng)度要約低于碎石。

混凝土在硬化過程中，石子是不會收縮的，而石子周邊的水泥要收縮，因此混凝土產(chǎn)生不均勻收縮裂紋是必然的。若石子越大，周邊越長，與砂漿收縮的邊越長，致使石子界面產(chǎn)生的裂紋就相對較大，這些裂紋使混凝土的有效阻水截面減小；若石子過小，則增加了水泥用量，對抗?jié)B不利。在相同配比下，壓力水在混凝土中的擴(kuò)散面積會隨粒徑的加大而增加（粗骨料的粒徑不宜大于40mm）。

細(xì)骨料對防水混凝土抗?jié)B性能的影響主要包括砂子的品種、砂中粉細(xì)沙含量等。

使用河中的砂子，對于增大混凝土的和易性、減少收縮裂紋、提高抗?jié)B性能非常有利。砂中加入粉細(xì)沙后，對提高混凝土的抗?jié)B和強(qiáng)度均有一定影響，當(dāng)粉細(xì)沙摻量為總骨料重量的5﹪時效果最佳。

在水泥用量確定的條件下，若灰砂比過大，則砂量不足，混凝土出現(xiàn)不均勻收縮；若灰砂比過小，則砂量過大，拌和物顯得干澀而缺乏粘結(jié)力，導(dǎo)致混凝土成型困難。防水混凝土的灰砂比宜在1：2-1:2.8之間。

與普通混凝土相比，防水混凝土應(yīng)采用較高的砂率（防水要求石子之間有足夠厚的砂漿層來保證其抗?jié)B性）

砂率在35﹪-40﹪時，混凝土的抗?jié)B性能，強(qiáng)度、收縮率最為有利。采用泵送工藝時選上限。

在混凝土中摻加粉煤灰，可提高混凝土的密實(shí)性，使抗?jié)B能力提高。防水混凝土?xí)蚍磸?fù)水壓作用而抗?jié)B能力加大，原因是混凝土中水泥更充分水化及水中雜質(zhì)沉淀，使混凝土更加密實(shí)。防水混凝土與普通混凝土配比設(shè)計(jì)基本相同，只是防水混凝土配比比普通混凝土配比上將砂率提高了5﹪，另外選擇適宜的外加劑即可。

應(yīng)避開水泥水化熱峰值拆模，避免突然散熱而導(dǎo)致襯砌開裂，拆模強(qiáng)度不小于2.5MPa。防水混凝土成型后應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，確保防水混凝土表面每立方米失水量1h內(nèi)少于1kg.采用淺埋暗挖法施工時，為了避免出現(xiàn)軟弱圍巖開挖所造成的底部塑性區(qū)上鼓現(xiàn)象，必須采取盡修筑初期支護(hù)仰拱的做法，使支護(hù)結(jié)構(gòu)及時封閉成環(huán)。使初期支護(hù)及早封閉成環(huán)，可以抑制開挖斷面底部的位移，從而提高施工階段的穩(wěn)定性，改善結(jié)構(gòu)受力狀況，減少對底部圍巖的擾動，并可大大減少其施工對地面的影響。設(shè)置仰拱后，可控制拱腳位移和克服地層上鼓現(xiàn)象，縮小了對圍巖的擾動范圍。

理論和實(shí)踐證明，仰拱只有和上部初期支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)后，才能發(fā)揮其應(yīng)有的作用。臨時仰拱多放在隧道斷面中部的拱腳附近，初期支護(hù)正式仰拱則在斷面最大部位。

當(dāng)?shù)貙虞^好、斷面不大時，可采用擴(kuò)大拱腳和施作鎖腳錨管的辦法代替臨時仰拱的施作。若量測變位較大，可改用臨時仰拱（一般采用I16拱字鋼，支撐在拱腳上焊角鋼，讓仰拱與其頂緊，不需焊接、栓接，然后噴射混凝土）。

從防止襯砌開裂出發(fā)，必須在初期支護(hù)變位全部穩(wěn)定后，才可施工二次襯砌。

輔助施工方法

輔助施工方法是針對軟弱不良地層而提出的，它的選擇關(guān)系到工程的成敗和造價的高低，是衡量施工應(yīng)變能力的重要標(biāo)志。

環(huán)形開挖留核心土多用于臺階法開挖施工。在圍巖自穩(wěn)時間達(dá)24h以上，開挖工作面穩(wěn)定時才能采用。核心土的斷面面積大于開挖斷面面積的一半，核心土縱向長度應(yīng)大于3m。該核心土是平衡開挖工作面的最簡單易行的方法。

噴射混凝土封閉開挖工作面多與環(huán)形開挖留核心土配合使用，在留核心土不能滿足工作面穩(wěn)定時，可及時噴射混凝土封閉開挖工作面，噴射混凝土厚度一般為5-10cm（可提高工作面土體的穩(wěn)定性，將工作面由二維受力狀態(tài)變?yōu)槿S受力狀態(tài)）。

當(dāng)圍巖自穩(wěn)時間在12-14小時之間時，必須采用超前錨桿支護(hù)（結(jié)構(gòu)跨度較?。?，（通常情況）后開挖的方法施工。若開挖跨度較大或錨桿成孔困難而不易布設(shè)時，可采用超前小導(dǎo)管支護(hù)。

超前小導(dǎo)管周邊注漿加固地層，多用于自穩(wěn)時間在12h以內(nèi)，或沒有自穩(wěn)能力的圍巖中（結(jié)構(gòu)跨度較大），如第四紀(jì)未膠結(jié)的砂卵石、粉細(xì)沙層中常用此法。它常和鋼拱架配合使用。

在軟弱地層中施工，及時封閉而使結(jié)構(gòu)閉合是關(guān)鍵。在分部開挖中，設(shè)置臨時仰拱，可有效抑制結(jié)構(gòu)及地面沉降。

深孔圍巖加固劈裂預(yù)注漿或堵水固結(jié)預(yù)注漿加固地層多用于沙土、粘沙土有水、地面不允許有較大沉陷的地下工程。

長管棚超前支護(hù)加固地層多用于鉆機(jī)容易打入管棚的軟弱地層和不能注漿或注漿效果不佳的黏性土層地段。采用臺階法留核心土環(huán)形開挖法施工時，用此法輔助，對防塌和限制沉降效果好。但鉆孔精度難控制。

凍結(jié)法固結(jié)地層（采用人工降低地層溫度，使地層凍結(jié)后固結(jié)成整體，進(jìn)而開挖支護(hù)）多用于降水效果不佳或不許降水施工的軟弱富水地段

當(dāng)遇到流沙、淤泥地層，工作面沒有自穩(wěn)能力，不許地面有較大沉降時采用水平旋噴法超前支護(hù)。

地面錨桿加固適用于淺埋洞口地段和某些偏壓地層的加固，高壓旋噴加固則適用于洞內(nèi)注漿效果不佳、粉細(xì)沙含量較高的地層。它們都屬于地面預(yù)加固地層的措施。

環(huán)形開挖留核心土、噴射混凝土封閉開挖工作面和設(shè)置臨時仰拱為首選方案。

全長黏結(jié)砂漿超前錨桿：其尾部是以鋼拱架為支點(diǎn)，在鋼拱架腹部穿過，錨桿長度一般為短臺階的高度加1米，總長度多為3.5-4米。

邁式注漿（不注漿）自進(jìn)超前錨桿（鉆頭、標(biāo)準(zhǔn)形螺紋的中空錨桿體、墊板、螺母）：其是一種將鉆進(jìn)、注漿、錨固等功能合為一體的錨桿，在成孔困難的地層，入回填土、沙礫石、黏土等松軟地層中應(yīng)用，效果最好。

超前小導(dǎo)管必須和鋼拱架配合使用，超前小導(dǎo)管構(gòu)造見P538 在開挖后，超前支護(hù)的錨桿或小導(dǎo)管一端支在未開挖的圍巖上，另一端支在鋼拱架或噴射混凝土、結(jié)構(gòu)錨桿上，可起到兩端有支點(diǎn)的梁的作用。錨桿還因?yàn)樯皾{對圍巖的固結(jié)作用，有時又起到鋼筋混凝土中受拉主筋的作用。當(dāng)圍巖產(chǎn)生松弛變形時，超前支護(hù)可以及時提供支承抗力，約束圍巖松弛變形，從而在一定時間內(nèi)阻止開挖面頂部圍巖的坍塌，為初期支護(hù)提供作業(yè)時間。

一般情況下，超前支護(hù)橫向布置寬度K防為內(nèi)拱K的一半加1米。見P539 超前支護(hù)的作用是防止開挖面頂部坍塌。在相鄰已施工的初期支護(hù)抑制了圍巖的有害變形時，超前支護(hù)才能承受縱向“次生拱”的壓力。因此，要求初期支護(hù)能承受超前支護(hù)端部傳來的荷載，并保證整體穩(wěn)定。特別注意距掌子面1-1.5倍洞徑初期支護(hù)變形和收斂，否則宜造成整體坍塌。

爆破后，超前支護(hù)的頂部被掏空，將會消弱超前支護(hù)的效果。

掌子面前方的正面坍塌，往往會導(dǎo)致超前支護(hù)失效。在選擇開挖方法時，應(yīng)盡量降低開挖高度。

掌子面頂部和鋼拱架之間的空隙，應(yīng)先噴一層混凝土，至少應(yīng)噴平鋼拱架外緣，這樣可加強(qiáng)超前支護(hù)的作用。

長管棚超前支護(hù)預(yù)先提供增強(qiáng)地層承載力的臨時支護(hù)方法，對控制塌方和抑制地面沉降有明顯的效果，它是防止地中和地面結(jié)構(gòu)物開裂、倒塌的有效方法之一。它常用在不穩(wěn)定地層處的洞門開挖時。直接將管棚打入地層的方法多用于處理塌方和山嶺隧道通過松散軟弱地層。

長管棚超前支護(hù)加固地層主要用于軟弱、沙礫地層或軟巖、巖堆、破碎帶地層。長管棚布設(shè)形式及適用條件見P544-545 長管棚鋼管環(huán)向布設(shè)間距對防止上方土體塌落及松弛有很大影響，一般間距為2-2.5倍鋼管直徑。

管棚鉆孔工序：使用頂驅(qū)液動錘對套管與鉆桿同時沖擊、回轉(zhuǎn)鉆入隧道頂板前端20-30米孔深；套管內(nèi)孔注水清洗，取出鉆桿，孔內(nèi)保留套管護(hù)孔；在套管內(nèi)插入周邊有眼孔的鋼管，取出套管，鋼管端口與孔口周壁用水泥密封。

在管棚起始端，為了確保鋼管位置，防止?jié){液溢出，利用噴射混凝土設(shè)置具有抵抗注漿壓力的隔墻，厚度一般為15-40cm。

為了控制鉆桿及鋼管的擾曲和移動，保證鉆孔精度，應(yīng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)拱架（150*150*10mmH型鋼）

一般鉆孔法在在軟弱土層中，由于送水鉆孔會使管周圍巖變差，可用水泥漿代替水、泥水、膨潤土等，這樣可防止圍巖破壞及軟化，還可防止鉆孔擴(kuò)大、彎曲。

螺旋鉆孔法是把螺旋鉆頭插入鋼管內(nèi)，用千斤頂頂入。當(dāng)頂入困難時，先用螺旋鉆頭鉆孔再插鋼管，沙、土則由螺旋鉆頭通過管內(nèi)排出。其適用于直徑200mm以上的鋼管，具有彎曲小、對地層擾動小等優(yōu)點(diǎn)，對軟弱土層及均勻土層尤為適用，而對沙礫層及硬度大的地層則比較困難。

跟管鉆進(jìn)法解決了破碎地層的孔壁不穩(wěn)定問題，鉆頭可張開和縮回。鋼管棚輔助工法是以防塌為主要目的，對控制地面沉降并不利，因?yàn)樗嵩鐢_動了地層，且管周的注漿效果也很難控制。

注漿方法包括小導(dǎo)管超前周邊注漿加固和深孔注漿加固。小導(dǎo)管超前周邊注漿加固適用于中沙及沙卵石，且卵石直徑不大于60mm的地層中。在未膠結(jié)的沙卵石、粉細(xì)沙等第四紀(jì)地層中修建地鐵隧道常用之。深孔注漿加固適用于無黏結(jié)性沙及沙卵石、亞黏土地層，其對地面沉降要求嚴(yán)格，適用于臺階法的大跨度結(jié)構(gòu)物施工。

水泥及水玻璃漿均為顆粒型注漿材料，不能注入孔隙較小的地層中去（水泥顆粒直徑一

-4般在40-100um范圍，比表面積為3170cm2/g,左右難于注入滲透系數(shù)小于5*10cm/s的中沙及裂隙小于0.6mm的圍巖中）。

超細(xì)水泥平均粒徑為4um，最大為10um，比表面積為8000cm2/g,可注入滲透系數(shù)為-3-41*101*10cm/s的細(xì)沙中，結(jié)石強(qiáng)度大于化學(xué)漿液，無污染，稱為綠色注漿材料。它比水灰比相同的普通水泥黏度低很多。

超細(xì)水泥比表面積大，有較高的化學(xué)活性，能較快的凝結(jié)固化，獲得早期和后期強(qiáng)度。3天結(jié)石強(qiáng)度達(dá)25MPa，3個月結(jié)石強(qiáng)度達(dá)62MPa，同期相比，比普通水泥強(qiáng)度高20﹪左右。膠凝時間在30秒與7分鐘之間根據(jù)不同配比，也可用添加劑進(jìn)行調(diào)節(jié)。可單液注漿，也可與水玻璃配合進(jìn)行雙液注漿。由于比表面積大，應(yīng)高速攪拌，使其在水中分散均勻。多用于封堵地下工程。超細(xì)水泥標(biāo)號選擇的計(jì)算式見P556。

化學(xué)漿液與水泥漿液混合起來可提高水泥漿的可灌性，增加化學(xué)漿液的強(qiáng)度，在蓄水率很高的工程局部應(yīng)用。其代表是丙凝-水泥漿（AM-C漿液），AM-C中丙凝濃度越大、水灰比越小時，其凝膠時間越短。具體配方見P557 耐久性水泥-水玻璃漿液價格低，結(jié)石強(qiáng)度高，結(jié)石率大凝膠時間可控，其缺點(diǎn)是結(jié)石體穩(wěn)定性較差，在干燥地層條件下易風(fēng)化崩解，不適用于做永久性堵水加固材料。在加入以XZ-1型外加劑，可激發(fā)水泥活性，和水泥體的有機(jī)材料交聯(lián)在結(jié)石體內(nèi)部，變成相結(jié)構(gòu)，從而增加結(jié)石體的韌性和耐久性，抗凍融性能比C-S漿液高15倍，耐干濕循環(huán)性是C-S漿液的5倍。

超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿的配制見P557 漿液凝膠時間是指漿液從混合到不可流動時所經(jīng)歷的時間，凝膠時間是漿液擴(kuò)散范圍的控制指標(biāo)之一，在注漿堵水中，凝膠時間這一指標(biāo)尤其重要。

隨著超細(xì)水泥漿水灰比的增大，漿液的凝膠時間增長；隨著超細(xì)水泥漿和水玻璃體積比的增大，漿液的凝膠時間縮短；隨著緩凝劑摻量的增加，漿液的凝膠時間增長；水玻璃濃度同漿液凝膠時間成線性增長；隨著溫度的升高，漿液的凝膠時間縮短。

隨著超細(xì)水泥漿水灰比的增大，結(jié)石體抗壓強(qiáng)度減小，特別在水灰比為1:1-2:1時，水灰比對漿液結(jié)石體的抗壓強(qiáng)度影響很大。當(dāng)水灰比大于2:1時，漿液結(jié)石體抗壓強(qiáng)度較小；隨著超細(xì)水泥漿和水玻璃體積比的增大，漿液結(jié)合體抗壓強(qiáng)度減??；隨著緩凝劑摻量的增加，漿液結(jié)合體抗壓強(qiáng)度減小，特別在水灰比為1:1時，漿液結(jié)石體抗壓強(qiáng)度急劇減小。緩凝劑摻量不宜大于2﹪，否則對強(qiáng)度影響較大。

黏度一般指漿液所有組分混合后的初始黏度。漿液的初始黏度越大，其可注性越差。超細(xì)水泥-水玻璃雙液漿的黏度隨其配比不同而不同，但變化不大。黏度在前期緩慢上升，黏度在后期有明顯的突變而產(chǎn)生固結(jié)，這對注漿堵水很有利。

改性水玻璃又稱酸性水玻璃，它是由普通堿性水玻璃加硫酸酸化后配制而成。在酸化過程中產(chǎn)生了多聚硅酸，固結(jié)后成膠狀體，能阻止Na溶脫，增加了固結(jié)體的耐久性。當(dāng)?shù)貙訛樗嵝詴r，把水玻璃先配成PH值為2的酸性水玻璃，再配弱堿溶液，雙液注入地層。當(dāng)?shù)貙訛閴A性時，將水玻璃制成成PH值為4-6的弱酸性水玻璃，單液注入地層。改性水玻璃無毒、黏度低、可注性好，可作為粉細(xì)沙或沙礫地層的注漿加固和堵水材料（在北京地鐵中已成功應(yīng)用）。

丙烯酸鹽漿液可注性好，凝膠、化學(xué)穩(wěn)定性好，且有較好的防滲性能，因而在地下工程的防污和堵漏中常用（加鐵氰化鉀緩，硫酸亞鐵快），堵水率達(dá)到90﹪以上。

水溶性聚氨酯由TD1和水溶性聚醚樹脂化學(xué)反應(yīng)而成。其具有二次滲透，可注性好，固化速度可調(diào)，固結(jié)體具有彈性，強(qiáng)度高，且到達(dá)速度快；施工時以水為固化劑，固結(jié)體不收縮，止水耐久性好，具有高效防水堵漏、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)功能，遇水時，體積增大4-6倍。

黏土固化劑是以黏土（80﹪-85﹪）為主要成分加上水泥（10﹪）和結(jié)構(gòu)劑配制而成的。具有較好的吸水性和抗水稀釋性，固化后結(jié)石體塑性大，抗震性能好；流動性較好，易于滲入微細(xì)裂隙中；初凝時間較長，早期強(qiáng)度低，能進(jìn)行間歇重復(fù)注漿；結(jié)石體密封較好，滲透系數(shù)小，注漿帷幕的整體堵水效果好；成本為水泥漿液的1/4-1/3。

小導(dǎo)管注漿法是具有凝膠性能的漿液注入地層，漿液凝膠后便填充裂隙和膠結(jié)土砂顆粒，形成整體，達(dá)到穩(wěn)定開挖面，保證隧道安全快速施工。

隧道周圍小導(dǎo)管注漿，是在開挖面前方沿隧道開挖輪廓線外鉆孔安管注漿，起穩(wěn)定開挖面和止水作用，同時，小導(dǎo)管還起到超前管棚支護(hù)作用和還具有鎖腳錨桿的功能，對防止正臺階落底時下沉非常有利。

巖層預(yù)注漿廣泛使用成本低、結(jié)石強(qiáng)度高的單液水泥漿系列（縫隙一般用）和水泥-水玻璃漿系列（縫隙一般用）或改性水玻璃漿系列（縫隙較小用）。使用范圍（粒徑）見表P564（重要）注漿所用水泥一般為525號硅酸鹽水泥，水玻璃濃度一般為35-40Be′，緩凝劑為磷酸氫二鈉。

對于斷層破碎帶要擴(kuò)大注漿范圍，以保證注入效果。水泥漿濃度應(yīng)根據(jù)地層情況、凝膠時間的要求，一般控制在1.5:1-1:1之間。在放水的同時，將緩凝劑一道加入并攪拌，待水加夠量后，繼續(xù)攪拌1分鐘，最后再將水泥投入，攪拌3分鐘。注漿時，注漿孔口最高壓力應(yīng)嚴(yán)格控制在0.5Mpa以下，防止壓裂工作面。進(jìn)漿速度不能太快，一般每根導(dǎo)管內(nèi)注入設(shè)計(jì)的漿液量后，即結(jié)束注漿。如壓力逐漸上升、流量逐漸減少，孔口壓力已達(dá)到0.5Mpa，也應(yīng)結(jié)束注漿。水泥與水玻璃漿的體積比應(yīng)按所需凝膠時間確定，一般應(yīng)控制在1:0.6-1:1之間。注漿結(jié)束后4小時才能進(jìn)行開挖。根據(jù)注漿效果，隨時調(diào)節(jié)注漿參數(shù)。

風(fēng)積粉細(xì)沙地層（粉細(xì)沙易從支護(hù)縫隙中涌出，開挖后易引起坍塌）理想注漿材料為酸性水玻璃混合漿液。其地層在小導(dǎo)管注漿加固后，含水量為注漿前的3.66倍；滲透系數(shù)為注漿前的0.225倍；容重為注漿前的1.093倍；

小導(dǎo)管低壓滲入性注漿主要技術(shù)參數(shù)：注漿壓力為0.3-0.5MPa，壓注持續(xù)時間為3-5min，擴(kuò)散半徑為30-50cm，注漿量Q=KVn，V為固沙體積，n為孔隙率，K為折減系數(shù)（0.6-0.7）。注漿管間距一般小于擴(kuò)散半徑的1.5倍。

注漿方式與適用范圍見表P568-569（重要）

深孔注漿的預(yù)注漿采用C:S=1:0.6-1:1(體積比)，預(yù)注漿壓力不宜超過1.5MPa，凝膠時間應(yīng)控制在1-2min。緩凝劑用量，一般為水泥用量的2-3﹪，水玻璃漿液濃度為20-35Be′，注漿范圍為開挖輪廓線外0-3米，終孔間距按1.5R-1.6R考慮，一般為2-3米，注漿終壓為1.2-1.5MPa,漿液擴(kuò)散半徑R為1.5-2米。注漿時先開水泥漿液泵，5min后根據(jù)單液進(jìn)漿量來確定凝膠時間，再開水玻璃漿液泵。注漿漿液應(yīng)先稀后濃，凝膠時間應(yīng)先長后短，但不宜少于30s。

長、短管相結(jié)合注漿堵水加固地層法適用于飽和動態(tài)含水沙地層的淺埋暗挖區(qū)間。超細(xì)水泥的流動性比普通水泥流動性好，材料粒徑小，對于中細(xì)沙層，注漿比值大，可注性好。超細(xì)水泥與水玻璃配制成的雙液漿，膠凝時間可調(diào)，可以減少水對漿液凝膠性能的改變，漿液結(jié)石率高，有微膨脹性，耐久性能好；雙液漿在中細(xì)沙層中主要在主脈下（一般為2毫米）均勻滲透擴(kuò)散，不易發(fā)生大量的劈裂、擠壓現(xiàn)象，可以較均勻地加固沙層，形成完整的防水帷幕。

長管后退式分段注漿工藝，其注漿分段長度度（一般為0.6米），其可提高含水沙層的整體加固效果，解決含水沙層的中粗、細(xì)沙交互現(xiàn)象。

短管注漿是對長管注漿效果的檢查，以及對其薄弱環(huán)節(jié)的補(bǔ)充和完善，而且加強(qiáng)了初期支護(hù)能力，它是保證飽和動態(tài)含水沙層安全施工的重要技術(shù)措施。

長管注漿施工是在隧道開挖接近飽和流動含水沙層時，封閉工作面，進(jìn)行長管全斷面預(yù)注漿。通常采用超細(xì)水泥-水玻璃作為注漿材料，采用后退式分段注漿。注漿加固范圍按隧道埋深、地下水壓力和漿液固沙體強(qiáng)度來確定，通常拱部為開挖輪廓線外3-5米，邊墻為開挖輪廓線外2-3米。注漿段長度與注漿加固范圍換算公式：L=(3-5)D，L為注漿段長，D為注漿加固范圍。止?jié){巖墻厚度與注漿段長度換算公式：B=(0.2-0.3)L,B為止?jié){巖墻厚度。注漿孔間距及孔口坐標(biāo)見公式P573。漿液擴(kuò)散半徑，一般中細(xì)沙為1.5-0.5米，注漿速率一般為20-80L/min，漿液凝膠時間為30-50s，注漿終壓為1-2MPa，注漿分段長為0.6-1.2m，注漿量計(jì)算式見P573。

洞內(nèi)長管注漿結(jié)束后，必須用短管補(bǔ)充注漿，以固結(jié)圍巖，同時起到支護(hù)作用。短管注漿加固范圍為2米，漿液擴(kuò)散半徑為0.2-0.6米，注漿速度為20-50L/min或30-40L/min，注漿終壓≤0.5MPa，單孔注漿量計(jì)算式見P574。

采用暗挖法時，當(dāng)?shù)叵陆Y(jié)構(gòu)因地面荷載不對稱而產(chǎn)生偏壓時，為了防止地面過大的沉降和土體水平滑移、坍塌，可在工程前，沿隧道縱向兩側(cè)從地面向拱頂部位打設(shè)地面預(yù)支護(hù)錨桿進(jìn)行加固。

地面錨桿直徑要比一般錨桿直徑大，地面鉆孔的孔徑要比錨桿直徑大5-10倍，通常為100-200毫米。成孔后將錨桿插入孔內(nèi)，然后用水泥砂漿錨固。為防止地面荷載通過地面錨桿直接傳向工程的拱部，距地面一米深的一段錨桿可不用砂漿錨固，也可將錨桿做成兩段，錨桿打設(shè)后截去其中一段，然后用沙回填。（其實(shí)形成了砂漿樁）

對于細(xì)沙類土和含水量大、液化嚴(yán)重的軟弱地層，由于注漿不能均勻滲透，若地面無其他構(gòu)筑物，埋深較淺，采用高壓旋噴注漿法堵水并加固隧道周邊圍巖，其工作條件優(yōu)于洞內(nèi)注漿。高壓旋噴注漿法是將帶有特殊噴嘴的注漿管插入土層的預(yù)定深度后，以20MPa左右的高壓噴射流強(qiáng)力沖擊，破壞土體，使?jié){液與土攪拌混合，經(jīng)過凝結(jié)固化后，在土中形成固結(jié)體?？捎糜诔Ｒ?guī)注漿難以堵水加固的地層（黃土、黏性土、淤泥）高壓旋噴注漿是利用高壓發(fā)生裝置使?jié){液通過一定形式的噴嘴產(chǎn)生一股能量大而集中、壓力高而連續(xù)的射流，此高壓射流能把一定距離內(nèi)土體結(jié)構(gòu)破壞并沖下，在射流的絮動作用下，漿液與土攪拌混合，經(jīng)過漿液的凝結(jié)，在土層中凝固成有一定尺寸的固結(jié)體，從而使地層加固，提高防水性能。

噴嘴做圓周運(yùn)動稱為旋噴，固結(jié)體為柱狀，噴嘴方向固定稱為定噴，固結(jié)體為板壁形狀，噴嘴做左右反復(fù)運(yùn)動稱為擺噴，固結(jié)體為扇形。

單管旋噴注漿法是利用鉆機(jī)，把安裝在注漿管底部側(cè)面的特殊噴嘴置入土層預(yù)定深度后，使用高壓泥漿泵、高壓發(fā)生裝置，以20MPa左右的壓力把漿液從噴嘴中噴射出去，沖擊、破壞土體，同時借助注漿管的旋噴和提升運(yùn)動，使?jié){液與土體上傰落下來的土攪拌混合，經(jīng)一定時間凝固，便在土中形成圓柱狀的固結(jié)體，直徑為0.4-1.0m。

二重管旋噴注漿法是雙通道的二重注漿管鉆到土層預(yù)定深度后，通過在管底部側(cè)面的一個同軸雙重噴嘴，同時噴出高壓漿液和空氣這兩種介質(zhì)的噴射流，沖擊、破壞土體。即以高壓泥漿泵、高壓發(fā)生裝置噴射出20MPa左右壓力的漿液，從內(nèi)噴嘴中高速噴出，并用0.7MPa左右壓力把壓縮空氣從外噴嘴中噴出，在高壓漿液及其外圈環(huán)繞氣流的共同作用下，破壞土體，噴嘴一面噴射一面旋轉(zhuǎn)和提升，最后在土中形成圓柱狀固結(jié)體，其直徑為0.6-1.5m。

三重管旋噴注漿法是分別使用輸送水、氣、漿的三重注漿管，在高壓泵、高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生20MPa左右的高壓水噴射流的周圍，環(huán)繞一股0.7MPa左右的圓筒狀氣流，高壓水噴射流和氣流同軸噴射，沖切土體，形成較大空隙，再由泥漿泵注入壓力為2-5MPa的漿液填充，噴嘴做旋轉(zhuǎn)和提升運(yùn)動，最后在土中形成較大圓柱狀固結(jié)體，其直徑為0.8-2.0m。

洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水是將一系列井點(diǎn)管埋設(shè)于在洞內(nèi)開挖底面以下的地層中，并將這些井點(diǎn)都連接到抽水總管，用真空泵（射流泵）和水泵將地下水抽出，降低地下水位，使開挖面干燥。洞內(nèi)輕型井點(diǎn)降水主要適用于滲透系數(shù)為0.1-80m/d的礫沙、粗沙、中沙和細(xì)沙層。井點(diǎn)布置一般為開挖上半斷面時埋設(shè)井點(diǎn)和下半斷面墻腳處埋設(shè)井點(diǎn)（地下水位于隧道中偏下位置時）。

井點(diǎn)由濾管、噴嘴和井管組成。濾管長約1米，用直徑為50毫米的無縫鋼管制成，管壁鉆有直徑19毫米的濾孔，排列成梅花形。濾孔面積約為濾管表面積的20﹪-25﹪，濾管外纏棕片或麻片，并用鐵絲（2-3毫米）綁扎，其間距為20毫米左右，然后包兩層濾網(wǎng)，內(nèi)層銅絲網(wǎng)（30孔每平方厘米），外層鐵絲網(wǎng)（5孔每平方厘米）。噴嘴用內(nèi)徑50毫米的鋼管制成，內(nèi)裝有球閥和環(huán)閥，從噴嘴噴出的水自行成孔，使濾管沉落到需要的深度。井管一般用直徑為25毫米的無縫鋼管制作，其長度可采用1米左右的短管分節(jié)打入。彎連管是井管和總管的連接管，一般采用高壓膠管?？偣苡弥睆綖?50毫米的無縫鋼管，每節(jié)4米左右，用套箍連接。

真空泵站主要由真空泵、抽水泵和氣水分離箱等組成。依靠真空泵將浮子閥總成內(nèi)抽成真空，浮子上浮，使氣水分離箱內(nèi)形成真空，井點(diǎn)水即被抽出。地下水排出途徑：井點(diǎn)周圍沙層-濾網(wǎng)-濾管-井管-彎連管-總管-過濾室-氣水分離箱-抽水泵-逆止閥-排水管。

射流泵站主要由射流器、離心泵和水箱等組成。射流泵站是通過離心泵將水輸送到射流器中，射流器射水時，形成真空，將地下水抽出。地下水一部分經(jīng)離心泵進(jìn)入射流器，多余的水經(jīng)排水口排出。地下水排出途徑：井點(diǎn)周圍沙層-濾網(wǎng)-濾管-井管-彎連管-總管-射流器（離心泵-送水管）-逆止閥-排水管-水箱-出水口排出。

井點(diǎn)降水系統(tǒng)的原則：井點(diǎn)間距一般為0.8-1.6米；濾管頂端應(yīng)埋設(shè)在開挖基底面以下，一般低于底面1-1.2米。鉆孔深度必須比濾管底端深0.5米，孔壁與井管之間應(yīng)及時用粗沙填實(shí)，孔口下至少0.5米的深度內(nèi)須用黏土填實(shí)，以防漏氣。

深井降水一般適用于含水層厚度小于15米，其中黏土夾層不超過兩層。地層滲透系數(shù)在10-200米每天。地層中顆粒小于0.05毫米的沙含量不超過3﹪。（按體積計(jì)）鉆孔深度低于隧道底面5米，井點(diǎn)間距一般在25-35米之間。深井降水采用重力排水方式，降水速度緩慢。

地下水回灌大多應(yīng)用于淤泥質(zhì)、滲透系數(shù)不大、失水固結(jié)較慢的地層，會關(guān)閉量一般是抽水量的1/5-1/3。

井點(diǎn)降水參數(shù)的估算見P592-593（重要）截為主的原則：地下水屬于受季節(jié)性氣候影響較大的上層滯水或潛水；隧道涌水是由地面徑流引起，截流或改移溝槽后，有明顯作用；與地面貫通的斷層裂隙水或已與地面溝通的溶洞水。降水為主的原則：隧道埋深較淺或隧道出入口兩端；地下水屬于上層滯水、潛水或裂隙水，但儲量不大；地層滲透系數(shù)為0.1-80米每天的細(xì)、中、粗沙及沙礫石，對于滲透性較好的亞黏土層。排為主的原則：儲量不大的裂隙水或溶洞水；排水后不會影響圍巖穩(wěn)定，不會造成其他危害。堵為主的原則：斜、豎井施工，水量較大；斷層破碎帶施工，排水時將會攜帶大量泥沙，引起工作面失穩(wěn)和圍巖坍塌。淺埋暗挖法一般是將盲管（管壁呈梅花形的PVC管）埋設(shè)在初期支護(hù)的仰拱底部，進(jìn)行排水處理。

注漿加固半徑為隧道開挖半徑的2-3倍，當(dāng)?shù)叵滤畨毫^大或在水下施工時，應(yīng)為隧道開挖半徑的4-6倍。注漿壓力是漿液克服地層中靜水壓力和地層滲透阻力的動力，其計(jì)算公式：P=(2-3)P0（MPa）,P為注漿終壓。P0為地下水靜水壓力。當(dāng)?shù)叵滤o壓力很小時，可采用P=(2-4)+P0。漿液擴(kuò)散半徑、注漿孔布置、注漿段長度、注漿量計(jì)算詳見P595-596。

當(dāng)巖層破碎，成孔困難時，可采用分段前進(jìn)式注漿，當(dāng)巖層完整，成孔容易，且?guī)r層孔隙率均勻時，可采用全孔一次性注漿?？紫堵什町愝^大時，可用止?jié){塞進(jìn)行分段后退式注漿。

注漿結(jié)束條件：注漿量為計(jì)算量的80﹪以上注漿壓力為設(shè)計(jì)終壓。

水泥是使用性優(yōu)越的水硬性膠凝材料，其最大顆粒尺寸多在60-100um之間，難進(jìn)入滲2透系數(shù)低于5×10-cm/s沙土或?qū)挾刃∮?00um的裂隙中。

2超細(xì)水泥的最大粒徑小于等于20um，平均粒徑小于等于4um，比表面積在100m/kg左右。其結(jié)石強(qiáng)度高，經(jīng)久耐用。

化學(xué)灌漿材料大部分由有機(jī)化學(xué)品組成，有毒，結(jié)石強(qiáng)度低、耐久性差。

MC型系列超細(xì)水泥具有凝結(jié)時間和膨脹率可調(diào)，從而使結(jié)石充滿整個縫隙，而它所具有的微膨脹自應(yīng)力，可使它與界面結(jié)合得十分嚴(yán)密和完整，大大提高了灌漿體的抗?jié)B性能。

水平旋噴的動力頭和給進(jìn)系統(tǒng)與垂直旋噴結(jié)構(gòu)相同。由導(dǎo)流器、鉆桿、噴頭三部分組成的旋噴管，對樁成型質(zhì)量影響很大。

單管法一般用直徑為50毫米或42毫米的地質(zhì)鉆桿。噴頭直徑約大于鉆桿直徑，在噴頭側(cè)面圓周上有兩個沿鉆桿軸線方向相距40毫米、圓周相隔180度、結(jié)構(gòu)相同的合金鋼制噴嘴。漿液噴射方向垂直于鉆桿軸線，噴頭前端有刀刃用于鉆孔破土。

二重管法用2根直徑不同的鋼管套裝，其后端接導(dǎo)流器，前端連噴頭，組成一個整體。在噴頭側(cè)面圓周上設(shè)置一個或兩個漿、氣同軸噴射的噴嘴，氣的噴嘴成環(huán)狀，使高壓空氣在漿液四周噴出。

三重管法用3根直徑不同的鋼管套在一起，內(nèi)管送高壓水，中管送空氣，外管送泥漿。在噴頭的側(cè)面圓周上設(shè)置一個水、氣同軸，且垂直于管軸線噴射的噴嘴，氣噴嘴套在水噴嘴之外，空氣從環(huán)狀間隙噴出，而噴出漿液口的位置因噴頭形狀不同分為兩種（其一尖錐形噴頭噴漿孔放在側(cè)面圓周上，其噴射方向與水、氣噴射方向成180度；其二平頭形噴頭的噴漿孔在噴頭的前端部，噴射方向與鉆桿軸線一致）

噴頭形狀有平頭形噴頭（裝有合金塊，利于鉆進(jìn)）、尖錐形噴頭（沒有合金塊，用45號鋼加工而成，在黏性土或砂類土等小粒徑地層中適用）

噴嘴的作用是將流體的壓能轉(zhuǎn)化為動能，使流體在噴嘴中速度劇增。其形式對噴射效果影響較大。以收斂圓錐形最合理，且以圓錐角為13度的噴嘴性能最好。噴嘴直線部分的長度要短一些，后端錐形段要長一些。

導(dǎo)流器是漿液進(jìn)入旋噴管的總進(jìn)口，把靜止的高壓膠管和旋轉(zhuǎn)的鉆桿連接在一起。水平旋噴漿液自重?zé)o助于填孔成樁，反而加大了漿液的逆流，為防止旋噴中漿液溢出，可以在靜態(tài)注漿法采用止?jié){環(huán)囊（漿液沖入環(huán)囊使其收縮的環(huán)體膨脹，堵住空隙）基礎(chǔ)上，加以改進(jìn)使用。

高壓發(fā)生器是指高壓水泵、高壓泥漿泵和增壓器。泵的壓力和流量直接影響旋噴樁直徑大小及強(qiáng)度。歐洲的泥漿泵的工作壓力為60MPa，國內(nèi)的泥漿泵的工作壓力為20-30MPa。高壓旋噴的漿液主要是水泥漿，屬于顆粒性漿液，對泵的缸套磨損較為嚴(yán)重。

水平旋噴在隧道上方形成拱棚，要求每根旋噴固結(jié)體相互搭接，所搭接圓周交點(diǎn)弦長是拱棚的最小厚度。良好的旋噴工藝應(yīng)使旋噴柱底部的搭接能達(dá)到拱棚的最小厚度。開挖面前方的地層擾動范圍一般不超過2D（D為坑道開挖直徑），因此水平旋噴樁柱的長度大于或等于2D即可，國外一般取10-13米，最大15米。

有人認(rèn)為，要保證高壓噴射流的壓差，不能將孔口封堵嚴(yán)實(shí)，以免漿液和松散土粒的混合液阻力太大，因此允許一定量的漏濺。

在軟弱地層中用水平和傾斜鉆孔高壓噴射技術(shù)形成拱棚和墻柱，對防止坑道坍塌，控制地面沉降，使隧道順利施工有良好的效果。水平旋噴拱棚和預(yù)切槽、管棚支護(hù)都是預(yù)襯砌方法之一。從控制固結(jié)范圍和固結(jié)體強(qiáng)度方面來看，高壓旋噴是隧道圍巖加固堵水的良好方法之一。

旋噴固結(jié)體抗拉強(qiáng)度雖然較低，水平或傾斜放置不像豎直樁那樣能充分發(fā)揮承壓能力，但若干固結(jié)體組合成墻體或拱體，也能充分傳遞豎直壓力，固結(jié)體周圍地層也能被壓實(shí)和固結(jié)。

CCP-HI法是在注漿管的下端設(shè)置了一個特殊的擴(kuò)頸鉆頭，以加強(qiáng)對地層的破壞。此擴(kuò)頸鉆頭在鉆進(jìn)時縮至鉆桿凹槽內(nèi)，鉆桿后退開始旋噴時，靠阻力自動打開，而在噴射前先攪動土層，以擴(kuò)大水平旋噴柱體的直徑。沿坑道邊緣外圍用旋噴注漿技術(shù)形成水平加固棚體，然后再其保護(hù)下進(jìn)行坑道開挖。

意大利把水平鉆孔高壓旋噴列為加固與保護(hù)隧道圍巖的基本方法之一。并把高壓噴射注漿和靜態(tài)注漿、凍結(jié)法、機(jī)械預(yù)切槽等一并列為隧道圍巖加固的基本方法。最典型做法為沿拱部外緣用水平鉆孔旋噴柱相互搭接形成拱棚，在其保護(hù)下開挖。為提高拱腳地層強(qiáng)度，在坑道內(nèi)兩側(cè)傾斜打入鉆孔，將旋噴柱連接成墻體。

水平鉆孔高壓旋噴注漿法的副作用為會引起地面隆起，用打鉆一系列通向拱頂每一個旋噴柱上的卸壓孔，使地面隆起量減小。

預(yù)襯砌方法是一項(xiàng)在淺埋松軟地層中修建隧道時有效限制地面沉降的新方法。（在工作面前方的地層中預(yù)先鋪設(shè)出一個薄的拱殼襯砌，在其保護(hù)下進(jìn)行開挖）。預(yù)切槽和旋噴拱都符合條件，后者設(shè)備簡單，深度也比前者大。

旋噴注漿和新奧法的結(jié)合是“先進(jìn)的奧地利隧道施工法”。在開挖前方有限的區(qū)域內(nèi)是應(yīng)力重分布區(qū)，也是發(fā)生坍塌的區(qū)域。這一區(qū)域的早期支護(hù)措施特別重要。水平旋噴柱組成的拱棚雖未加鋼筋，但其縱向支護(hù)效果是次要的，主要是使粘聚力太小的松散土壤能與噴射混凝土相連。

凍結(jié)法是在地下開挖體周圍需加固的含水軟弱地層中鉆孔鋪管，安裝凍結(jié)器，然后利用制冷壓縮機(jī)提供冷氣，通過低溫鹽水在凍結(jié)器中循環(huán)，帶走地層熱量，使地層中的水結(jié)冰，將天然巖土變成凍土，形成完整性好、強(qiáng)度高、不透水的臨時加固體，從而達(dá)到加固地層、隔絕地下水與地下工程聯(lián)系的目的。人工制冷除了以鹽水為介質(zhì)外，還可采用液氦和干冰直接在冷凍器內(nèi)汽化降溫凍結(jié)。地層凍結(jié)技術(shù)的特點(diǎn)：凍結(jié)加固的地層強(qiáng)度高；封水效果好；適應(yīng)性強(qiáng)（只要有水存在）；整體性好（凍結(jié)體內(nèi)無縫隙。其可用于各類不穩(wěn)定土層（黏土、沙土或沙礫土），也用于含水豐富的裂隙巖層。在涌水量較大的流沙層應(yīng)用，更能體現(xiàn)其優(yōu)勢。

凍結(jié)壁是一個不穩(wěn)定的溫度場，凍土介質(zhì)邊界可能隨時變化，凍土結(jié)構(gòu)物的溫度狀況決定凍結(jié)壁的強(qiáng)度（一般凍結(jié)壁平均溫度為-度7到10度）。凍結(jié)厚度主要取決于地壓大小和凍土強(qiáng)度，其計(jì)算式見P609。立井凍結(jié)其凍結(jié)孔開孔間距一般為1-1.3米；隧道水平凍結(jié)，凍結(jié)孔開孔間距一般以0.5-1米為宜。凍結(jié)時間是凍結(jié)孔交圈所需要的時間，需要根據(jù)鹽水溫度和凍土擴(kuò)展速度來確定。冷凍系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理見P610(重要)凍結(jié)法鉆孔施工中，采用邊鉆孔邊鋪設(shè)凍結(jié)管的方法（鉆桿兼做凍結(jié)管，可防塌孔），跟管鉆進(jìn)的鉆頭和鉆桿連接部位密封，使其在鉆進(jìn)中鉆桿內(nèi)的泥漿通暢，達(dá)到泥漿護(hù)壁的目的。

凍結(jié)器的鋪設(shè)包括凍結(jié)管和供液管的下放和安裝。凍結(jié)管一般用無縫鋼管，通過焊接與螺紋連接。供液管一般用聚乙烯塑料管或鋼管。凍結(jié)管的串聯(lián)和并聯(lián)原理圖見P613。

第五篇：淺埋暗挖段隧道地質(zhì)探測施工方案

淺埋暗挖段隧道地質(zhì)探測施工方案

目 錄

一、工程概況................................................................................................................2

二、探測設(shè)備................................................................................................................4

三、測線布置................................................................................................................4

四、操作程序................................................................................................................5

五、質(zhì)量保證措施........................................................................................................5淺埋暗挖段隧道地質(zhì)探測施工方案

一、工程概況

北京站至北京西站地下直徑線東段淺埋暗挖隧道起始里程為：DK0+850～DK1+628；其中DK0+850～DK0+880段為矩形斷面，該段隧道施工通過隧道進(jìn)口明挖段施作完成后提供工作面；DK0+880～DK1+628段通過位于DK1+142的1#工作井及橫通道提供工作面向東西方向開挖。根據(jù)2006年11月20日淺埋暗挖段隧道專家評審會的意見及相關(guān)工程洽商，DK1+142～DK1+628段隧道采用洞樁法施工；DK1+142～DK0+880段隧道施工工法待定。

為消除地下施工安全隱患，了解隧道上方地層的水囊及土質(zhì)松散密實(shí)情況，我部擬聘請專業(yè)地質(zhì)探測單位對我部承擔(dān)的暗挖隧道開挖輪廓線上方及輪廓線以外2m范圍內(nèi)的地下情況進(jìn)行雷達(dá)探測。探測里程DK0+850～DK1+628，共計(jì)778m。

圖1-1 1#工作井及橫通道結(jié)構(gòu)示意圖

淺埋暗挖段隧道地質(zhì)探測施工方案

200011652***365

圖1-2 1#工作井以東段隧道斷面示意圖

2000***00010250

圖1-3 1#工作井以西段隧道斷面示意圖

由于1#工作井以東段隧道（DK0+850～DK1+142）施工工法未定，隧道開挖輪廓線寬度目前難以明確，故本次探測寬度取兩種工法較寬的為準(zhǔn)，并考慮隧道存在加寬段，探測寬度為20m。

淺埋暗挖段隧道地質(zhì)探測施工方案

二、探測設(shè)備

SIR-3000型地質(zhì)雷達(dá)一臺 100MHz雷達(dá)探測天線一部

三、測線布置

測線1測線2測線3測線4測線5測線6測線***00300030002000***0000200010250

以DK0+850為起點(diǎn)，由東向西縱向布置七條測線，七條測線分布如上圖所示：在隧道中心軸線上布置一條測線，以軸線為中心向南北方向每3m布置一條測線。

淺埋暗挖段隧道地質(zhì)探測施工方案

四、操作程序

⑴收集相關(guān)的地質(zhì)資料；

⑵我部測量隊(duì)將隧道中心線及里程樁號進(jìn)行放樣，現(xiàn)場交與探測單位，并在探測過程中安排一名測量工全程陪同；

⑶以所獲取的里程樁號為基準(zhǔn)，每10米一標(biāo)，進(jìn)行里程標(biāo)注； ⑷開啟儀器，拉動天線沿著測線方向進(jìn)行掃描，并在圖像明確標(biāo)記； ⑸然后進(jìn)行室內(nèi)資料整理與分析，并將探測結(jié)果標(biāo)注在CAD成果圖上。

五、質(zhì)量保證措施

⑴嚴(yán)格執(zhí)行ISO9001質(zhì)量管理與質(zhì)量保證體系標(biāo)準(zhǔn)，明確各級職責(zé)； ⑵探測工作嚴(yán)格按國家勘察大綱、技術(shù)細(xì)則和有關(guān)規(guī)范實(shí)施；

⑶探測工作過程中，項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人及探測單位要對各作業(yè)組的探測過程、結(jié)果進(jìn)行檢查，探測班組要做好記錄，做到清晰完整，表格填寫齊全，資料管理科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；

⑷對探測結(jié)果嚴(yán)格執(zhí)行三級探測驗(yàn)收制度，嚴(yán)禁弄虛作假，確保探測結(jié)果科學(xué)公正；

⑸項(xiàng)目探測人員在探測實(shí)施過程中，應(yīng)保證探測及時、反饋結(jié)果及時； ⑹探測完成后，應(yīng)在2日內(nèi)將探測結(jié)果（報告）反饋到我部。

⑺項(xiàng)目探測完成后，將最終探測報告整理成冊，一式4份，并附送電子文檔； ⑻妥善保存野外原始資料，使探測工作質(zhì)量具有可追溯性。