地下暗挖、顶管及水下作业工程专项施工方案

地下暗挖、顶管及水下作业工程专项施工方案

1 编制依据

（1）《水工建筑物地下开挖工程施工规》SL 378-2007

（2）《水工建筑物地下开挖工程施工技术规》DL/T 5099-2011

（3）《爆破安全规程》（GB 6722—2003）

（4）《地下铁道工程施工及验收标准》GB50299-1999

（5）《水工混凝土施工规》DL/T 5144-2001

（6）《顶管工程设计与施工》（葛春辉著—2012）

2 地下暗挖工程施工方案

2.1 概述

隧道及地下建筑工程施工时，须先开挖出相应的空间，然后在其中修筑衬砌。施工方法的选择，应以地质、地形及环境条件以及埋置深度为主要依据，其中对施工方法有决定性影响的是埋置深度。埋置较浅的工程，施工时先从地面挖基坑或堑壕，修筑衬砌之后再回填，这就是明挖法。当埋深超过一定限度后，明挖法不再适用，而要改用暗挖法。

暗挖法施工因掘进方式不同，可分为众多的具体施工方法，如全断面法、正台阶法、环形开挖预留核心土法、单侧壁导坑法、双侧壁导坑法、中隔壁法、交叉中隔壁法、中洞法、侧洞法、柱洞法等。虽然掘进方式不同，各种具体施工方法都有其优点和缺点（施工注意事项）；选择前必须经过现场条件调研分析，在技术经济综合比较基础上选择较适宜的施工方法。

2.2 施工方法

2.2.1 全断面开挖法

（1）全断面开挖法适用于土质稳定、断面较小的隧道施工，适宜人工开挖或小型机械作业。

（2）全断面开挖法施工操作比较简单，主要工序：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车后退到50m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出渣后钻孔台车再推移至开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环。同时，施作初期支护，铺设防水隔离层（或不铺设），进行二次筑模衬砌。该流程突出两点：增加机械手进行复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混凝土必须提前施作，且不滞后200m。当地层较差时铺底应紧跟，这是确保施工安全和质量的重要做法。

（3）全断面开挖法的优点是可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成，工序简便；缺点是对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力。

2.2.2 台阶开挖法

台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法，而且是实现其它施工方法的重要手段。当开挖断面较高时可进行多台阶施工，每层台阶的高度常用3.5～4.5m，或以人站立方便操作选择台阶高度。台阶长度的选择参见图1示：

图1 台阶长度

长台阶（L＞5B）：长台阶对掌子面的稳定有利，但施工的干扰大；上台阶上设备、材料困难；上台阶向下台阶出碴困难；不能及时封闭成环，有时不得不在上台阶底板上作临时仰拱，这种方法在一般情况下不宜采用。

中台阶（L=1.5～5B）：中台阶的特点介于上台阶和短台阶之间，由于台阶有一定长度，当拱部锚杆和初期支护壁后注浆工作量大时可减少和上台阶开挖的施工干扰。由于上台阶的距离不长，喷砼和注浆设备仍可放在下台阶。

短台阶（L=1～1.5B）:在土质隧道中上台阶不必上大型设备，而且从上台阶向下台阶运土的距离短，下半断能在1～1.5B封闭成环，也能保证围岩开挖后的稳定，这种台阶长度在城市地铁的第四系地层中普遍采用。

微台阶（L＜B）：在满足掌子面开挖稳定要求、满足开挖下台阶时喷砼的强度和方便施工的原则下进行选择，一般用3～4m。当使用反向挖掘机开挖装碴时，上台阶大部分可利用该机进行挖、装，可以提高施工速度。

2.2.3 环形开挖预留核心土法

（1）环形开挖预留核心土法适用于一般土质或易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工。

（2）一般情况下，将断面分成环形拱部、上部核心土、下部台阶等三部分。根据断面的大小，环形拱部又可分成几块交替开挖。环形开挖进尺为0.5～

1,Om．不宜过长。台阶长度一般以控制在1D（D-般指隧道跨度）为宣。

（3）施工作业流程：用人工或单臂掘进机开挖环形拱部一架立钢支撑，喷混凝土。在拱部初次支护保护下，为加快进度，宜采用挖掘机或单臂掘进机开挖核心土和下台阶，随时接长钢支撑和喷混凝土、封底。视初次支护的变形情况或施工步序，安排施工二次衬砌作业。

2.2.4 单侧壁导坑法

（1）单侧壁导坑法适用于断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩中隧道施工。

（2）单侧壁导坑法是将断面横向分成3块或4块：①侧壁导坑、②上台阶、③下台阶。侧壁导坑尺寸应本着充分利用台阶的支撑作用，并考虑机械设备和施工条件而定。

（3）一般情况下侧壁导坑宽度不宜超过0.5倍洞宽，高度以到起拱线为宜，这样导坑可分二次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也较方便。

2.2.5 双侧壁导坑法

（1）双侧壁导坑法又称眼镜工法。当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑法难以控制围岩变形时，可采用双侧壁导坑法。

（2）双侧壁导坑法一般是将断面分成四块：①左、右侧壁导坑、②上部核心土、③下台阶。导坑尺寸拟定的原则同前，但宽度不宜超过断面最大跨度的l，3。左。、右侧导坑错开的距离，应根据开挖一侧导坑所引起的围岩应力重分布的影响不致波及另一侧已成导坑的原则确定。

（3）施工顺序：开挖一侧导坑，并及时地将其初次支护闭合。相隔适当距离后开挖另一侧导坑，并建造初次支护。开挖上部核心土，建造拱部初次支护，拱脚支承在两侧壁导坑的初次支护上。开挖下台阶，建造底部的初次支护，使初次支护全断面闭合。拆除导坑临空部分的初次支护。施作层衬砌。

2.2.6 中隔壁法和交叉中隔壁法

（1）中隔壁法也称CD工法，主要适用于地层较差和不稳定岩体、且地面沉降要求严格的地下工程施工。

（2）当CD工法不能满足要求时，可在CD工法基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔壁法(CRD工法)。

（3）CD工法和CRD工法在大跨度隧道中应用普遍，在施工中应严格遵守正台阶法的施工要点，尤其要考虑时空效应，每一步开挖必须快速，必须及时步步成环，工作面留核心土或用喷混凝土封闭，消除由于工作面应力松弛而增大沉降值的现象。

2.2.7 中洞法、侧洞法、柱洞法、洞桩法

当地层条件差、断面特大时，一般设计成多跨结构，跨与跨之间有梁、柱连接，一般采用中洞法、侧洞法、柱洞法及洞桩法等施工，其核心思想是变大断面为中小断面，提高施工安全度。

（1）中洞法施工就是先开挖中间部分（中洞），在中洞施作梁、柱结构，然后再开挖两侧部分（侧洞），并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁、柱结构上。由于中洞的跨度较大，施工中一般采用CD、CRD或双侧壁导航法进行施工。中洞法施工工序复杂，但两侧洞对称施工，比较容易解决侧压力从中洞初期支护转移到梁柱上时的不平衡侧压力问题，施工引起的地面沉降较易控