地下工程明挖施工特点及案例分析

2023-10-09 理论教育版权反馈

【摘要】：明挖法施工的优缺点总结如下：明挖法施工优点：①工法适应性强，可适用于大部分岩土体，可以修建各种形状的结构物。②受气候、气象条件变化影响大，在恶劣天气情况下明挖法施工比较困难，容易发生险情。④盖挖逆作法施工基坑暴露时间短，当用于城市街区施工时，可尽快恢复路面。盖挖法施工缺点：①盖挖法施工时，混凝土内衬的水平施工缝处理较困难。②盖挖逆作法施工时，暗挖阶段施工难度大、费用高。

1）明挖法

明挖法主要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。放坡明挖法主要适用于埋置特浅、边坡土体稳定性较好，且地表没有过多的限制条件的隧道工程。放坡明挖法虽然开挖方量较大且易受地表和地下水的影响，但可以使用大型土方机械。其施工速度快，质量也易得到保证，同时作业场所环境条件好，施工安全度高。当边坡局部稳定性较差时，可采用喷射混凝土进行坡面防护或采用锚杆加固边坡土体。悬臂支护明挖法常用的围护结构有打入木桩、钢桩、钢筋混凝土预制桩、就地挖孔或钻孔灌注钢筋混凝土桩、钻孔灌注钢筋混凝土连续墙等，且以上各种措施可联合采用。悬臂支护明挖法主要适用于埋置较浅、边坡土体稳定性较差，且地表有一定限制性要求的隧道工程。围护结构加支撑明挖法主要适用于埋置不太浅、边坡土体稳定性较差、外侧土压力较大且地表有一定限制性要求的基坑工程。基坑水平支撑的强度、刚度、间距、层数及层位等技术参数，应根据对水平支撑与围护结构的共同工作状态，以及结构体系转化过程工艺的要求进行力学分析计算确定。施工中必须经常检查支撑状态，必要时应对其应力进行监控和测量。采用水平支撑的墙体水平位移小，可靠安全，且开挖深度不受限制。此外，水平支撑结构以钢管、型钢及型钢组合构件为好，因其拆装方便，占空间较小，回收率较高，故在实际工程中应用较多。

应当注意的是，当采用悬臂支护明挖法或围护结构加支撑明挖法时，深基坑的维护问题就会成为工程的重点和难点所在。此外，在实际施工过程中，常会碰到一些不可预见或者临时发现而且难以改移的地下管线通过明挖区域，此时需要采取一些悬吊或者临时保护的措施，出现此种情况往往要消耗较多的时间和精力去处理，对施工也会带来较大的不便，应在设计时应引起重视。明挖法施工的优缺点总结如下：

（1）明挖法施工优点：

①工法适应性强，可适用于大部分岩土体，可以修建各种形状的结构物。

②可以为地下结构施工创造最大限度的工作面，各项工序可以全面铺开，进行平行流水作业，施工速度快，有利于提高施工效率、缩短工期。

③施工技术较为简单且便于操作，工程施工安全和质量有保证。

④施工过程中降排水容易，结构防水构造简单，质量可靠。

（2）明挖法施工缺点：

①施工期间对周围环境影响大，同时对地面交通、商业活动、居民生活以及地下管线的拆迁量较大。

②受气候、气象条件变化影响大，在恶劣天气情况下明挖法施工比较困难，容易发生险情。

③当工程地下水位较高时，基坑降水和地层加固费用很高，降水作业可能引起地下水位下降、地面沉降、建筑物倾斜及地下管线破坏。

④基坑易发生整体失稳破坏，在不良地质和复杂环境中，易发生边坡滑移或基坑整体失稳。

2）盖挖法(www.chuimin.cn)

盖挖法主要可分为盖挖顺作法及盖挖逆作法两种。盖挖顺作法除了临时路面系统外，它的作业程序和结构方案与明挖法一致，其施工特点是封闭道路时间比较短暂，且允许分段实施，一旦路面先期恢复或盖挖系统完成后，后续施工对地面交通几乎不产生影响。此外，盖挖系统会使工程造价提高，且基坑挖土是在顶部封闭或半封闭的状态下进行，大型机械应用会受到限制，施工工期相比明挖法更长。

盖挖逆作法是开挖地面修筑结构顶板及其竖向支撑结构后，在顶板下面自上而下分层开挖土方及分层修筑结构，其作业顺序与明挖法相反。其施工特点是对周围环境的干扰时间较短，对防止地面沉降及对周围建筑物和地下管线的保护具有良好的效果，同时结构的主要受力构件常兼有临时结构和永久结构的双重功能。盖挖逆作法需设置中间竖向临时支承系统，与侧墙共同承受结构封底前的竖向荷载。此外，需对地下连续墙、中间支承桩与底板、楼盖的连接节点需进行处理。总之，盖挖逆作法的施工难度、施工工期及土建造价均属于中等水平。

采用盖挖法施工的结构水平位移小且安全系数高，对地面的影响小，只在短时间内封锁地面交通，施工受外界气候的影响小。但是，由于盖板上不允许留下过多的竖井，同时后续开挖土方需要水平运输，可能会导致出土不方便、施工空间较小且施工速度慢等问题，使得工期长且施工费用较高。盖挖法施工的优缺点总结如下：

（1）盖挖法施工优点：

①基坑围护结构变形小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降，有利于保护邻近建筑物和构筑物。

②基坑底部土体稳定，基底隆起小，施工安全性高。

③盖挖逆作法施工一般不设内部支撑或锚固，施工空间大。

④盖挖逆作法施工基坑暴露时间短，当用于城市街区施工时，可尽快恢复路面。

（2）盖挖法施工缺点：

①盖挖法施工时，混凝土内衬的水平施工缝处理较困难。

②盖挖逆作法施工时，暗挖阶段施工难度大、费用高。

③盖挖法每次分部开挖及浇筑衬砌的深度受多种因素影响，需综合考虑基坑稳定、基坑环境保护，以及永久结构形式和混凝土浇筑作业等因素来确定。