地下工程施工简介及安全控制

2023-10-09 理论教育版权反馈

【摘要】：据统计，采用明挖法建造的地下工程约占软土地区工程总数的三分之二以上。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济及主体结构受力条件较好，在没有地面交通和环境等条件限制时应是首选方法。盖挖法适用于松散的地质条件及隧道处于地下水位以上的地区。盖挖法根据临时路面系统的构成及修建顺序，主体结构既可以采用顺作法施工，也可以采用逆作法施工。

1）明挖法

明挖法是指由地面挖开的基坑中修筑地下构筑物的方法，即先从地表处向下开挖基坑，直至设计标高后，自基底由下向上顺序施工，完成地下工程主体结构后进行土方回填，恢复路面，最终完成地下工程施工。明挖法施工具有历史悠久、应用广泛的特点，是软土地区地下工程施工中最基本、最常用的施工方法。据统计，采用明挖法建造的地下工程约占软土地区工程总数的三分之二以上。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济及主体结构受力条件较好，在没有地面交通和环境等条件限制时应是首选方法。但是其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，以及噪声与震动对周边环境造成影响等。在场地条件受限的情况下，如城市地下工程施工，为保证基坑侧壁稳定及邻近建筑物的安全，明挖法施工需采取基坑侧壁的支护加固措施，即设置基坑支护结构，包括支护桩墙、支撑系统、围檩、防渗帷幕、土钉及锚杆等。

按照对边坡维护方式的不同，明挖法一般可分为敞口放坡明挖法、悬臂支护明挖法和围护结构加支撑明挖法三种形式。放坡明挖法是根据隧道侧向土体边坡的稳定能力，由上向下分层放坡开挖隧道所在位置及其上方土体至设计隧道基底高程后，再由下向上顺隧道衬砌结构和防水层，最后施作结构外填土并恢复地表状态的施工方法。放坡明挖法一般在边坡面不加设支护，可采用喷混凝土面和锚杆进行护坡。放坡明挖法要求施工开挖深度较浅，场地地基土质较好，且基坑平面有足够的空间用于放坡，施工简单、经济实用，可在空旷地区或周边环境允许时，在保证边坡稳定的条件下优先选用。此外，放坡明挖法又可进一步分为全放坡明挖和半放坡明挖。全放坡明挖指基坑采取放坡开挖，不进行坑墙支护，根据地质条件采用相应的边坡坡度，分段开挖至所需位置进行结构施工，完成后进行回填，将地面恢复到原来状态。半放坡明挖则应在基坑底部设置一定高度的悬臂式钢桩加强土壁稳定。悬臂支护明挖法是指将基坑围护结构插入基底高程以下一定深度，然后在围护结构的保护下开挖基坑内的土体至设计隧道基底高程后，再由下向上顺作隧道主体结构和防水层，最后施作结构并回填土以恢复地表状态的施工方法。围护结构加支撑明挖法是指当基坑深度较大、围护结构的悬臂较长时，在不增加围护结构的刚度和插入深度的条件下，在围护结构的悬臂范围内架设水平支撑以加强维护结构来共同抵抗较大的外侧土压力的施工方法。在主体结构由下向上顺作的过程中，按要求的时序逐层分段拆除水平支撑，完成结构体系转换，最后施作结构外回填土并恢复地表状态。

近年来，随着科学技术的进步与施工技术水平的不断提高，明挖法施工在支护类型、支撑类型、地下水控制等技术上已有了较大发展。当场地开阔时，基坑开挖一般采用放坡开挖；当开挖深度大于7m，场地受到限制或拟减少土方开挖量时，需设置支护结构保护基坑。其可供选择的支护结构类型有钢板桩、木板桩、钢筋混凝土预制板桩、柱列式钻孔灌注桩、挖孔桩、水泥土搅拌桩、土锚、土钉和地下连续墙等。对于支撑类型，当开挖深度小于4.0 m时，通常可不加横撑，仅用悬臂式围护结构保护基坑；当基坑深度大于4.0 m，需加设一道或数道横撑。支撑结构可分为内支撑和外拉锚两类。其中，内支撑有型钢撑、钢管撑、钢筋混凝土撑、围檩和立柱撑等，外拉锚则有拉锚和土锚两种结构形式。此外，在地下水位较高的地区进行明挖法施工时，排水方法有明排法、盲沟法和现已广泛应用的人工井点降水法等。

2）盖挖法(www.chuimin.cn)

盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工的方法。盖挖法适用于松散的地质条件及隧道处于地下水位以上的地区。在城市繁忙地带进行深基坑施工时，往往占用道路，影响交通。当交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。与明挖法相比，盖挖法增加了盖板、盖板梁以及将路面荷载传至地基的中间立柱和立柱桩，施工工艺较为复杂，施工成本有所提高，但临时盖板的存在可以尽快恢复交通，并减小施工对居民的影响。在城市闹市区、交通流量大的地段施工，盖挖法的社会效益和综合经济效益将明显优于明挖法。

盖挖法根据临时路面系统的构成及修建顺序，主体结构既可以采用顺作法施工，也可以采用逆作法施工。盖挖顺作法是在地面建筑维持地面交通的临时路面及其支撑后，自上而下开挖土方至坑底设计标高，再自上而下修筑结构的方法。盖挖顺作法的路面系统由钢梁及路面盖板、围护结构组成，其中钢梁及路面盖板为临时结构，基坑施工完成后需拆除。在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准纵横梁和路面板结构置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后，视需要拆除挡上结构外露部分并恢复道路。

盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的围护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑围护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止围护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，并恢复交通。之后施工在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。如果开挖面积较大、覆土较浅，或周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起邻近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通但又缺乏定型覆盖结构时，常采用盖挖逆作法施工。此外，施工中还可采用盖挖半逆作法，其与逆作法的区别在于顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先浇筑底板，再依次向上逐层浇筑侧墙和楼板。在半逆作法施工中，一般必须设置横撑并施加预应力。

地下工程施工简介及安全控制

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