7辅助施工方法解析

辅助施工方法辅助施工方法 第一章第一章概述概述 辅助施工方法是针对软弱不良地层而提出的，其选择的正确与否直 接关系到工程的成败和造价的高低， 它是衡量施工应变能力的重要标志。 辅助施工方法已作为地下工程，尤其是浅埋地下工程暗挖法施工的一个 重要分支进行研究和应用。施工前需根据围岩条件、施工方法、进度要 求、机械配套和工程所处环境等情况，优先选择简单的方法和同时采用 几种综合辅助施工方法来加固地层，确保不塌方、少沉陷。通常，辅助 施工方法有洞内外降低地下水位、地面加固地层、洞内加固地层（或工 作面） 、洞内防排水等。其中洞内外加固地层（或工作面）的辅助方法主 要有 12 种。 １、环形开挖留核心土 多用于台阶法开挖施工中。此方法在围岩自稳时间达 24h 以上，开挖 工作稳定时才能采用。环形开挖循环进尺长度一般控制在 1.2m 以内，以 0.75～1m 为宜。核心土的断面面积应大于开挖断面面积的50％，核心土 纵向长度应大于 3m。该核心土是平衡开挖工作面的最简单易行的方法。 ２、喷射混凝土封闭开挖工作面 环形开挖留核心土示意图 45 ° +φ /2 此方法多与环形开挖留核心土方法配合使用，在留核心土仍不能满 足工作面稳定的要求时，可及时喷射混凝土封闭开挖工作面。喷射混凝 土厚度一般为 5～10 ㎝。这种方法可以大大提高工作面土体的稳定性， 将工作面由二维受力状态变成三维受力状态。 以上两种方法是最简单的稳定开挖工作面的方法，也是行之有效的 施工方法。如果这两种方法同时应用仍然不能有效控制地面沉降时，必 须再采取以下辅助方法。 ３、超前锚杆或超前小导管支护 当围岩自稳时间在 12～14h 之间时，必须采用先超前支护、后开挖 的施工方法（通常采用超前锚杆支护） 。若开挖跨度较大或锚杆成孔困难 而不易布设时，可采用超前小导管支护。 ４、超前小导管周边注浆加固地层 多用于自稳时间在 12h 以内，甚至没有自稳能力的围岩中，如第四 纪末胶结的砂卵石、粉细沙层中常用此法。该方法需要有钢拱架支护配 合使用。 ５、设置临时仰拱 在软弱地层中施工，及时封闭而使结构闭合是关键。当采用分部开 挖法施工不能及时形成闭合结构时，应设置临时仰拱，以提高施工的安 全度，有效地抑制结构及地面沉降。 ６、深孔围岩加固劈裂预注浆或堵水固结预注浆加固地层 多用于沙土、粘沙土有水、大跨度、地面不容许有较大沉陷的各类 地下工程中。该方法费工、费时、费料，施工难度大，仅在特殊情况下 使用。 ７、长管棚超前支护加固地层 多用于钻机容易打入管棚的较软弱地层和不能注浆或注浆效果不佳 的黏性土层地段。采用短台阶法留核心土环向开挖法施工时，辅助使用 该施工方法，对于防塌和限沉效果较好，但钻孔的精度难以控制，施工 工艺也较复杂，只在特殊条件下采用。 ８、冻结法固结地层 多用于降水效果不佳或不容许降水施工的软弱富水地段。这是采用 人工方法降低地层温度，使地层冻结后固结成整体，进而开挖支护的施 工方法。该方法要求有专门设备，施工工艺复杂，造价高。我国目前很 少使用。 ９、水平旋喷法超前支护 当遇到流沙、淤泥地层，工作面没有自稳能力，地面上又有房屋， 不容许地面有较大沉降时采用。 １０、地面加固地层 这是一种地面预加固地层的措施，包括地面锚杆加固和地面高压旋 喷加固地层等。地面锚杆加固适用于浅埋洞口地段和某些偏压地层的加 固，而高压旋喷加固则适用于洞内注浆效果不佳、粉细沙含量较高的地 层。 １１、洞内、洞外降低地下水位法 多用于渗透性较好的富水地层地下工程施工。这种方法是通过降低 工作面地下水位，在干燥或少水状态下施工。常用的降水方法为井点降 水（包括地面深井降水及洞内轻型井点降水） 。 １２、洞内施工水平降排水法 当地下工程处于富水地层，地面不容许采用降水措施或降水效果不 佳时，应在施工期间采取适当的防排水措施，以保证施工顺利进行。常 用的防排水措施包括超前钻孔降水和仰拱底部埋管排水等。 以上各种辅助施工措施中，环形开挖留核心土、喷射混凝土封闭开 挖工作面和设置临时仰拱等工艺比较简单，应作为首选方案。 第二章第二章超前锚杆或超前小导管支护施工超前锚杆或超前小导管支护施工 在浅埋、软弱地层中施工时，当围岩自稳时间短，不能保证安全地 完成初次支护时，为确保施工安全，加快施工进度，必须在开挖前对工 作面前方的围岩进行超前支护，然后才能进行开挖作业。超前支护有多 种方法，如插刀盾构、麦塞尔板（顶板法） 、超前预切槽、超前长管棚、 超前锚杆或超前小导管、插板、排钎等，施工时应根据实际情况选择。 采用浅埋暗挖法施工时，当围岩自稳时间在 12～24h 之间时，通常采用 超前锚杆或超前小导管支护。若结构跨度较大（跨度＞6m）或锚杆成孔 较差，可采用超前小导管支护。采用超前小导管支护时，为提高支护效 果，须配合钢拱架支护。这是目前最常用的超前支护方法。 一、超前锚杆的布设 超前锚杆一般采用φ22mm 螺纹钢全长黏结砂浆锚杆和迈式（自进 式）注浆锚杆两种类型。超前锚杆的布设有以下两种形式： １、以钢拱架为支点的全长黏结砂浆超前锚杆 这种超前锚杆的尾部是以钢拱架为支点，如下图所示。超前锚杆在 钢拱架腹部穿过（图中结构锚杆未示出，网构钢架可直接从腹部穿过， “工”字形钢拱架须在腰部穿孔） ，锚杆长度一般为短台阶的高度加 1m， 总长度多为 3.5～4.0 m。 1 ② ① 断面Ⅰ-Ⅰ 1 ① α ① ② a 断面Ⅱ-Ⅱ 超前锚杆从拱架腹部穿出b ② Ⅱ Ⅱ 1 bbba 1 有钢拱架支护的锚杆布置图 ①超前锚杆 ②钢拱架 a超前锚杆横向间距 b钢拱架间距 α 超前锚杆倾角 ２、迈式注浆（或不注浆）自进超前锚杆 该类型锚杆是一种将钻进、注浆、锚固等功能合为一体的锚杆，在 成孔不好的地层，如回填土、沙、沙砾石、黏土等松软地层中应用，效 果最好。因钻杆就是锚杆，不需先钻孔后放锚杆，所以操作简单， 能节省 25％的工作量， 是一种较理想的锚杆形式， 应大力推广使用。 迈式注浆自进式锚杆主在由各种类型钻头、带有标准形螺纹的中空 锚杆体、冷压成型的垫板和螺母组成。当需要加度锚杆长度时，还备有 连接套。支护参数见下表: 迈式注浆自进式锚杆支护参数迈式注浆自进式锚杆支护参数 锚杆类型 R25N 锚杆长度 4.0m 锚杆纵向间距 3m 锚杆环向间距 0.3~0.4m 注浆材料 水泥 水灰比 0.45 注浆压力 ＞0.6MPa 二、超前小导管布设 在软弱、破碎地层中凿孔后易塌孔，且施用超前锚杆比较困难或者 结构断面较大时，应采取超前小导管支护。超前小导管支护必须配合钢 拱架使用。 超前小导管一般用φ 30mm～φ 50mm 的焊接钢管或无缝钢管制作 而成，详见下图。为便于打入地层，前端常做成尖靴状，后端焊一圈φ 8mm 钢筋加固。 小导管间距一般为 40cm，外插角为 10～15。外插角不宜过大，以 减少超挖。管子打入 3.3 m，外露 20cm，其布设如图所示。 三、超前锚杆和超前小导管支护的参数选择 超前锚杆和超前小导管的支护作用与一般的结构锚杆的支护作用不 同。工程开挖后，超前支护的锚杆或小导管一端支在未开挖的围岩上， 另一端支在钢拱架或喷射混凝土、结构锚杆上，可以起到两端支点的梁 的