地下空间施工工艺技术调研

目录 第一章 地下工程概述.............................................................................................................2 1.1 地下工程实例............................................................................................................2 1.1.1 交通运输........................................................................................................2 1.1.2 军事................................................................................................................3 1.1.3 工业与民用....................................................................................................4 1.1.4 城市地下综合体............................................................................................5 1.2 发展地下工程的意义................................................................................................5 1.3 地下工程的施工特点和研究的主要内容................................................................5 1.4 地下工程的施工方法................................................................................................6 第二章 明挖法.........................................................................................................................7 2.1 基坑开挖法................................................................................................................7 2.1.1 敞口放坡基坑................................................................................................8 2.1.2 围护结构基坑..............................................................................................10 2.1.3 基坑降水......................................................................................................19 2.1.4 基坑监测......................................................................................................20 2.2 盖挖法......................................................................................................................23 2.2.1 盖挖顺作法..................................................................................................24 2.2.2 盖挖逆作法..................................................................................................24 2.2.3 盖挖半逆作法..............................................................................................25 2.3 沉管法......................................................................................................................25 2.3.1 断面形状和结构形式..................................................................................26 2.3.2 施工工艺流程..............................................................................................26 2.4 明洞施工..................................................................................................................27 2.4.1 拱式明洞......................................................................................................28 2.4.2 棚式明洞......................................................................................................28 2.4.3 明洞施工工艺流程......................................................................................28 第三章 暗挖法.......................................................................................................................29 3.1 城市地下工程浅埋暗挖法......................................................................................29 3.1.1 单跨隧道浅埋暗挖......................................................................................29 3.1.2 城市地铁车站暗挖施工..............................................................................33 3.2 山岭隧道新奥法施工..............................................................................................35 3.2.1 全断面法......................................................................................................36 3.2.2 单侧壁导坑法..............................................................................................36 3.2.3 其它施工方法..............................................................................................37 3.2.4 辅助施工措施..............................................................................................37 3.2.5 洞身衬砌施工..............................................................................................41 3.3 非钻爆法..................................................................................................................43 3.3.1 隧道掘进机施工..........................................................................................43 3.3.2 盾构施工......................................................................................................47 3.3.3 冷冻法施工..................................................................................................47

地下空间施工工艺技术 调研 第一章 地下工程概述 地下工程是指为开发利用地下空间资源，在地面以下土层或岩体中修建各种类型的地下建筑物或结构的工程。它包括：交通运输方面的地下铁道、隧道、停车场、通道等；军事方面和野战军事的地下指挥所、通讯枢纽、掩蔽所、军火库等；工业与民用方面的地下电站、库房、商店、人防与市政地下工程；文化、体育、娱乐与生活等方面的联合建筑体。

城市地下空间利用现状 1.1 地下工程实例 1.1.1 交通运输 青岛市 五四广场地铁站 南京玄武湖隧道

北京金融街 地下停车场 南京市 龙蟠路 地下通道 1.1.2 军事 瑞典穆斯克地下海军基地 伊拉克巴拉丹空军基地的掩体

1.1.3 工业与民用 伊朗布什尔核电站 西伦敦朗兹广场宅 某住宅 3 层地下室 河北昌黎县 华夏酒窖 深圳市 深南大道下的 丰盛町 商业步行街

福州南街地下商场 1.1.4 城市地下综合体 地下综合体：为建设沿三维空间发展的，地面地下连通的，结合交通、商业贮存、娱乐、市政等多用途的大型公共地下建筑。

深圳 金中环商务大厦 地下综合体 1.2 发展地下工程的意义（1）为人类的生存开拓了广阔的空间。

（2）地下空间具有恒温性、恒湿性、隔热性、遮光性、气密性、隐蔽性、空间性、安全性等优点。

（3）社会、经济、环境等多方面的综合效益良好。

（4）节省城市占地、节约能源、克服地面各种障碍改善城市交通、减少城市污染、扩大城市空间容量、节省时间、提高工作效率和提高城市生活质量。

1.3 地下工程的施工特点和研究的主要内容（1）工程环境的特殊性 地下工程是处在各种地质环境中的地下结构物，地质环境对地下工程的施工将产生极大的影响，科学的研究和认识地质体的物理、力学、构造和时间特性及其分类等，是地下工程施工极其重要的前提。

（2）洞室结构体系的组成 一般地面工程结构体系是由结构和基础构成，而洞室地下工程结构体系是由围岩和支护结构组成，荷载主要来自围岩，而围岩又是承载结构的一个重要组成部分，同时，还是构成承载结构的基本材料。因此，认识围岩的作用，研究三者的内在联系，是地下工程修建技术中重要的内容。

（3）设计、施工的一体化 在洞室地下工程中，设计和施工是密不可分的，一般设计不可能将复杂的地质情况全部考虑到，常常根据施工中的观察和量测反馈的信息来修正或变更设

计，“施工中设计”是地下工程的又一大特点。因此，研究地下工程地质超前预测、预报技术，在不良地质条件下的风险意识和应变能力，规范化施工组织和作业技术，采用适合地下工程有限空间作业的施工机械和施工方法，创造安全、舒适和工厂化的作业环境，是地下工程施工技术要解决的重要课题。

（4）周边环境控制 地下工程的修建对周边环境产生着较大的影响，如地面沉降可能会影响附件的建筑物，施工降水引起大面积的地面沉陷，地下水流失可能引起生态问题，施工垃圾引起环境问题等。

（5）地下工程防排水 防排水在地下建筑施工过程和完成后的使用期内都十分重要。涌水会带来施工困难；结构完成后，如果存在渗水，内部的设备及物质会受潮、锈蚀或腐烂变质，影响正常的使用。地下水还可能侵蚀混凝土、锈蚀钢筋，直接影响工程的安全和使用年限。

1.4 地下工程的施工方法 地下工程采用的施工方法有多种，对于具体的地下工程建设项目，选择合适的施工方法十分重要。施工（开挖）方法大致分为如下几类：

明挖法是直接在地下工程建造处进行露天开挖和支护，然后在开挖处建造地下结构，完工后再进行覆盖、恢复地貌的方法。明挖法适用于浅埋的地下工程，可修建的空间比较大。目前，我国在大面积深基坑降水和边坡支护等方面取得了进步，明挖法也在许多地下工程中得到了更好的应用。

暗挖法是指在特定条件下，不开挖地面，全部在地下进行开挖和修筑衬砌结构的施工方法。暗挖法主要包括：钻爆法、盾构法、掘进机法、顶进法等。尤其以浅埋暗挖法和盾构法应用较为广泛。

第二章 明挖法 2.1 基坑开挖法 基坑开挖法是指沿地面由上向下开挖基坑至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成主体结构及防水层，最后回填基坑或恢复地面的施工方法，属于明挖法的一种。

基坑开挖法施工技术简单、快速、经济，常被作为地下工程的首选方案，但阻断交通时间较长，噪声与震动等会对环境造成一定的影响。

1、围护结构施工 2、第一层开挖、支撑 3、第 n 层开挖、支撑 4、浇筑底板混凝土 5、施工中柱、边墙，浇筑中板、顶板混凝土 6、主体结构完成 基坑开挖法施工流程示意图 明挖法施工中的基坑分为：敞口放坡基坑和有围护结构的基坑两类，在这两类基坑施工中，又采用不同的维护基坑边坡稳定的技术措施和围护结构，如下图所示：

明挖法基坑的类型

2.1.1 敞口放坡基坑 放坡开挖的直接费用最少，而且为主体工程创造了比较宽敞的施工作业空间，因而工作面宽，工期也比较短，如果条件允许，放坡开挖应该是首选的方案。决定采用放坡开挖的因素主要是周围场地和开挖深度的限制。

2.1.1.1 边坡无支护基坑（1）工艺流程 边坡无支护基坑施工工艺及质量控制流程图（2）操作要点 ①对于天然湿度接近最佳含水量、构造均匀，不致发生坍滑、移动、松散或不均匀下沉的基土，基坑可采取垂直开挖方法。不同土质基坑无支护垂直开挖容许深度见下表：

边坡无支护基坑垂直开挖容许深度 土 类 容许无支护垂直开挖深度(m)密实、中密的砂类土和砾类土(充填物为砂类土)1.00 硬塑、软塑的低液限粉土、低液限黏土 1.25 硬塑、软塑的高液限黏土、高液限黏质土和砂砾土 1.50 坚硬的高液限黏土 2.00 ②在天然土层上挖地基，如深度在 5m 以内，施工期较短，基坑底处于地下水位以上，土的含水量适宜、土层构造均匀时，则基坑坑壁坡度可参照下表：

在 深度在 5m 以内的 边坡无支护基坑开挖 最大坡度 坑壁土 坑壁坡度 基坑顶缘无载重 基坑顶缘有静载 基坑顶缘有动载 砂类土 1:1 1:1.25 1:1.5 碎石类土 1:0.75 1:1 1:1.25 黏性土、粉土 1:0.33 1:0.5 1:0.75 极软岩、软岩 1:0.25 1:0.33 1:0.67 较软岩 1:0 1:0.1 1:0.25 极硬岩、硬岩 1:0 1:0 1:0

③基坑深度大于 5m 或有其他不利条件时，应将坑壁坡度适当放缓，或设置工作平台。边坡应随时修整，应每隔 5m 设坡度尺，随时检查开掺坡度是否正确。如土的含水量过大，易引起坑壁坍塌时，坑壁坡度应采用该含水量下土的休止角/自然坡度，见下表：

土的休止角／自然坡度 土的名称 干燥的土 湿润的土 潮湿的土 休止角（度）自然坡度 休止角（度）自然坡度 休止角（度）自然坡度 砾石 40 1:1.25 40 1:1.25 35 1:1.5 卵石 35 1:1.5 45 1:1 25 1:2.75 粗砂 30 1:1.75 32 1:1.5 27 1:2 中砂 28 1:2 35 1:1.5 25 1:2.25 细砂 25 1:2.25 30 1:1.75 20 1:2.75 重黏土 45 1:1 35 1:1.5 15 1:3.75 轻黏土 50 1:1.75 40 1:1.25 30 1:1.75 腐植土 40 1:1.25 35 1:1.5 25 1:2.25 一般填土 35 1:1.5 45 1:1 27 1:2 2.1.1.2 锚喷护坡基坑（1）工艺原理及特点 土体抗剪强较低，几乎没有抗拉强度，在土体中置入一定长度的锚杆，土坡面上绑扎钢筋网喷射砼墙，形成复合体，提高土体的整体刚度。当土体产生微小的位移时，接触界面的摩擦力使锚杆产生拉力，两者共同作用。

此工法操作工艺简单，方便施工，材料为钢筋、水泥、砂石，取材便利。施工速度快，减少了开挖土方量。适用于高层建筑深基础土方开挖，施工现场狭窄，不能放坡的工程。

（2）工艺流程 土方开挖→→修整边坡→成孔→插放锚杆和注浆管→常压注浆→养护→埋设控制砼厚度的标志→绑扎钢筋网片→焊接加强钢筋→安放汇水孔→喷射细石砼→喷水养护→设置挡水檐。

锚喷护坡基坑示意图 TK 式履带锚杆钻机

（3）操作要点 ①土方开挖必须从上至下，分步开挖，即边开挖，边支护原则。基坑在水平方向开挖宜分段进行，可取 10～20m，同时，应尽量缩短边坡裸露时间，即开挖后在最终时间内设置锚杆，注浆及喷射砼。开挖坡度参考《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2002）。

②锚杆孔位偏差：孔位允偏偏差±100mm，钻孔倾角误差不大于 1°，孔经允许偏差+20mm，-5mm，孔深偏差+200mm，-50mm。

③注浆一般采用纯水泥浆，水灰比为 0.45～0.50，注浆压力为 0.5MPa，孔内注浆充盈系数不得小于 1.2，水泥浆浆体强度不得低于 10MPa，注浆机采用HB-80 注浆泵，注浆管采用Φ25 塑料管，绑在杆体上放入距孔度 100m 处。

④钢筋网片尺寸为（φ6）250×250，钢筋网与边坡面之间的距离为 40mm。用Φ6 钢筋支架保证位置。基坑底部用 1.5m 长，Φ25 钢筋打入土中，固定钢筋网，钢筋间距 1.5m。

⑤喷射砼厚度误差±3mm，终凝 2 小时后，应喷水养护，设专人负责，使砼表面保持湿润不少于 7 天。

（4）工艺实例 锚喷护坡基坑实例 2.1.2 围护结构基坑 2.1.2.1 地下连续墙围护（1）工艺原理及特点 地下连续墙的一般定义为：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。

该工艺适用多种地基条件；防渗性能好；施工时振动小，噪音低，非常适于在城市施工；墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的侧向土压力；由于变形小，因而周边地面沉降少，对邻近建(构)筑物影响小，极少发生基坑沉降或塌方事故。但在很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等情况下，施工难度很大。

（2）工艺流程 地下连续墙配制泥浆护壁法施工工艺流程

地下连续墙自成泥浆护壁法（常用）施工工艺流程（3）操作要点 ①导墙面宜高于地面 10cm，以免地面水流入导槽。

②挖槽过程中应保持槽内始终充满泥浆，以保持槽壁稳定。

③成槽时要随时掌控槽孔的垂直精度。

④钢筋笼应按照连续墙分段要求（4~7m）划分制作。

⑤钢筋笼端部与接头管或混凝土接头面应留有 15~20cm 的空隙，以方便连接。

⑥提拔接头管必须掌握好混凝土的浇灌时间、高度、硬化速度，以免影响浇筑质量。

（4）工艺实例 地下连续墙围护基坑 实例

2.1.2.2 复合土钉墙围护（1）工艺原理及特点 复合土钉墙由土钉（锚杆）、钢丝网喷射混凝土面板和加固后的原位土体三部分组成，该结构围护是一种利用加固后的原位土体来维护基坑边坡土体稳定的支护方法。

土钉墙围护具有支护能力强，适用范围广，可作超前支护，并兼备支护、截水等性能，是一项技术先进，施工简便，经济合理，综合性能突出的深基坑支护技术。

（2）工艺流程 土钉墙施工工艺流程图（3）操作要点 ①土钉墙墙面坡度不宜大于 1∶0.1； ②土钉必须和面层有效连接，应设置承压板或加强钢筋等构造措施，承压板或加强钢筋应与土钉螺栓连接或钢筋焊接连接； ③土钉的长度宜为开挖深度的 0.5～1.2 倍，间距宜为 l～2m，与水平面夹角宜为 5°～20°； ④土钉钢筋宜采用 I、II 级钢筋，钢筋直径宜为 16～32mm，钻孔直径宜为70～120mm； ⑤注浆材料宜采用水泥浆或水泥砂浆，其强度等级不宜低于 M10； ⑥喷射混凝土面层宜配置钢筋网，钢筋直径宜为 6～l0mm，间距宜为 150～300mm；喷射混凝土强度等级不宜低于 C20，面层厚度不宜小于 80mm； ⑦坡面上下段钢筋网搭接长度应大于 300mm。

⑧当地下水位高于基坑底面时，应采取降水或截水措施；土钉墙墙顶应采用砂浆或混凝土护面，坡顶和坡脚应设排水措施，坡面上可根据具体情况设置泄水孔。

（4）工艺实例

土钉墙施工实例 2.1.2.3 工字钢桩围护（1）工艺原理及特点 作为基坑围护结构主体的工字钢，一般采用 50 号、55 号和 60 号大型工宇钢。用冲击式打桩机打入地下，桩间距一般为 1.0～1.2m。若地层为饱和淤泥等松软地层也可采用静力压桩机和振动打桩机进行沉桩。

工字钢桩围护结构适用于黏性土、砂性土和粒径不大于 100mm 的砂卵石地层；当地下水位较高时，必须配合人工降水措施。打桩时，施工噪声一般都在100dB 以上，大大超过环境保护法规定的限值。因此，这种围护结构一般宜用于郊区距居民点较远的基坑施工中。

工字钢桩围护结构平面示意图（2）工艺流程 工字钢桩施工工艺流程图（3）操作要点 ①工字钢的平面布置形状应保持平直整齐，避免不规则的转角，便于支撑的设置。

②工字钢采用逐根施打，一次打入的深度为 0.5～3.0m。

工字钢位置的定位放线 挖沟槽 安装导梁 施打工字钢 拆除导梁 施工主体结构拔除工字钢

③利用导向架控制工字钢打入的垂直度，垂直度不超过 2%，当偏斜过大不能用拉齐方法矫正时，应将工字钢拔起重打。

④拔桩起点应离开角桩 5 根以上，必要时也可采用跳拔的方法。把桩的顺序一般与打桩的顺序相反。

⑤对引拔阻力较大的工字钢，采用间歇振动的方法，每次振动 15min，振动锤连续不超过 1.5h。

⑥土孔回填材料常用砂子或注入水泥浆等，回填方法可采用振动法、挤密法、填入法及注入法。

（4）工艺实例 工字钢拔除实例 2.1.2.4 钢板桩围护（1）工艺原理及特点 钢板桩常用断面型式，多为 U 形或 Z 形。我国地下铁道施工中多用 U 形钢板桩，其沉放和拔除方法、使用的机械均与工字钢桩相同，但其构成方法则可分为单层钢板桩围堰、双层钢板桩围堰及屏幕等。对于较深的基坑，为保证其垂直度且方便施工，并使其能封闭合龙，多采用屏幕式构造。

钢板桩强度高，桩与桩之间的连接紧密，隔水效果好，可重复使用。

a）U 形截面 b）Z 形截面 c）直腹截面 常见的钢板桩截面形式（2）工艺流程

钢板桩施工工艺流程图 冲击施工法：速度快，噪音大，受击端部易损，使用渐少。

振动施工法：有一定的噪音。

液压施工法：钢板桩不易受损，施工无噪音，使用普遍。

（3）操作要点（液压施工法）①钢板桩允许误差：桩顶标高±100mm，拔桩轴线偏差±100mm。板桩垂

直度为 1%。

②压桩机压桩时，桩帽与桩身的中心线必须重合。开始打设的第一、二块钢板桩的打入位置和方向要确保精度，它可以起样板导向作用，一般每打入 1m 应测量一次。

③压桩过程中随时检查桩身的垂直度，初压过程中，发现桩身位移、倾斜和压入过程中桩身突然倾斜及设备达到额定压力而持续 20min，仍不能下沉时，及时采取措施。

④为防止锁口中心线平面移位，可在打桩进行方向的钢板桩琐口处设卡板，阻止板桩移位。

⑤为保证顺利拔桩，每片钢板桩锁口处都须均匀涂刷混合油，其体积配合比为黄油:干粘土:干锯沫=5:5:3。

（4）工艺实例 钢板桩围护实例 2.1.2.5 钻孔咬合桩围护（1）工艺原理及特点 钻孔咬合桩是采用全套管钻孔施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑支护结构（如图 a）所示），为便于切割，桩的排列一般为一条素砼桩（A桩）和一条钢筋砼桩（B 桩）间隔布置，施工时先施工 A 桩后施工 B 桩，A 桩砼采用超缓凝砼，要求必须在 A 桩砼初凝之前完成 B 桩的施工。B 桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻 A 桩相交部分的砼，实现咬合（如图 b）所示）。

钻孔咬合桩与地下连续墙功能基本相同，但又优于连续墙，配筋率较低，抗渗能力更强，施工灵活，更适合于施工一些平面多变的几何图形或呈各种弧形的基坑。

a）钻孔咬合桩平面示意图 b）钻孔咬合桩施工工艺原 理图

（2）工艺流程 钻孔咬合桩施工工艺流程图（3）操作要点 ①为了保证钻孔咬合桩底部有足够的咬合量，应对其孔口的定位误差进行严格的控制，孔中定位误差的允许值参照下表：

孔中定位误差允许值 10m 以下 10-15m 15m 以上 100mm ±10 ±10 ±10 150mm ±15 ±10 ±10 200mm ±20 ±15 ±10 ②为了有效的提高孔中的定位精度，应在钻孔咬合桩桩顶以上设置砼或钢筋砼导墙，导墙上定位孔的直径宜比桩径大 20mm，如下图所示：

导墙平面布置示意图 ③钻机就位后，将第一节套管插入定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀，套管顺直度偏差控制在 1‰-2‰。

④多台钻机分段施工存在与先施工段的接头问题，采取在施工段与段的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待后施工段到此接头时挖出砂灌上砼。如下图所示：

分段施工接头预设砂桩示意图 咬合厚度 桩长

（4）工艺实例 钻孔咬合桩施工 实例 2.1.2.6 劲性水泥土搅拌桩法（SMW 工法桩）（1）工艺原理及特点 SMW 挡土墙是利用搅拌设备就地切削土体，然后注入水泥系混合液搅拌，形成均匀的挡墙，最后，在墙中插入型钢，即形成一种劲性复合围护结构。

结构的特点主要表现在止水性好，构造简单，型钢插入深度一般小于搅拌桩深度，施工速度快，型钢可以部分回收、重复利用。

（2）工艺流程 W SMW 工法桩施工工艺流程图（3）操作要点 ①搅拌桩定位偏差不得大于 3cm，垂直度偏差不得大于 1％。

②搅拌桩必须顺序搭接，以确保搅拌桩的间隔水帷幕的作用。施工应顺序连续进行，相邻桩施工间隔时间不得超过 8h，如超过应按冷接缝对待处理。

③SMW 工法桩施工水灰比一般为 0.4～0.8，注浆压力保持在 0．4～0.6Mpa。施工中可掺入水泥重量 0.20％～0.25％的木质素磺酸钙减水剂增强流动性，防止注浆过程中的堵塞现象；也可在水泥浆液中掺入膨润土，利用膨润土的保水性增加水泥土的变形能力。施工前应做工艺试桩，熟悉土质情况，优化和确定施工工艺参数，如钻进深度、灰浆配比、喷浆下沉及提升速度、喷浆速率、喷浆压力及钻进状况等。

④型钢对接采用内菱形接桩法。为保证型钢表面平整光滑，其表面平整度控制 1‰以内，并应在菱形四角留 Φ10 小孔。

⑤型钢应在水泥土初凝前插入。插入前应校正位置，设立导向装置，以保证

垂直度小于 1％，型钢尽量靠自重压沉。若压沉无法到位，再开启振动下沉至标高。

⑥型钢表面应进行除锈，并在干燥条件下涂抹减摩剂（厚度控制在 1-2mm），以利拔桩。

⑦在转角部位，由于墙的变形产生纵向裂缝，出现漏水的情形较多。施工用平钢水平贴着转角焊接构成加固带，使加固带围包住转角，转角每侧加固带长度不小于 3m。并在背面设置一道倒角型增强 SMW 桩。

（4）工艺实例 W SMW 工法桩施工实例 2.1.2.7 基坑内支撑的施工 支撑在坑内土面挖槽安装。当要在支撑顶面开行挖土机械时，支撑顶面低于坑内土面 25cm 左右，并架设通道板。支撑穿越工程结构时，应设止水结构。

一般在混凝土强度达到 80%设计强度后，开挖支撑以下的土方。

钢支撑施加预压力时，应注意对相临支撑的影响。支撑长度超过 30m，一般要在支撑两端同时加压。预压力宜为 30%～60%支撑轴力。

支撑的拆除，可用大锤、机械，甚至爆破。

基坑内支撑施工实例 2.1.3 基坑降水 为保证工程质量和施工安全，在基坑开挖前或开挖过程中，必须采取措施，控制地下水位，使地基土在开挖及基础施工时保持干燥。

基坑降水的方法有集水明排和井点降水两类。

2.1.3.1 集水井降水施工 基坑或沟槽开挖时，在坑底设置集水井，并沿坑底的周围或中央开挖排水沟，使水在重力作用下流入集水井内，然后用水泵抽出坑外。

四周的排水沟及集水井一般应设置在基础范围以外，地下水流的上游，基坑

面积较大时，可在基坑范围内设置盲沟排水。根据地下水量、基坑平面形状及水泵能力，集水井每隔 20~40m 设置一个。

集水坑的直径或宽度一般为 0.6~0.8m，其深度随着挖土的加深而加深，并保持低于挖土面 0.7~1.0m。坑壁可用竹、木材料等简易加固。当基坑挖至设计标高后，集水坑底应低于基坑底面 1.0~2.0m，并铺设碎石滤水层（0.3m 厚）或下部砾石（0.1m 厚）上部粗砂（0.1m）的双层滤水层，以免由于抽水时间过长而将泥砂抽出，并防止坑底土被扰动。

1-排水沟 2-集水井 3-水泵 集水井降水示意图 2.1.3.2 井点降水 井点降水就是在基坑开挖前，预先在基坑四周埋设一定数量的滤水管（井）。在基坑开挖前和开挖过程中，利用真空原理，不断抽出地下水，使地下水位降低到坑底以下。

井点降水示意图 a)防止涌水 b)稳定边坡 c)防止管涌 d)减少横向荷载 e)防止流砂 井点降水的作用 井点有两大类：轻型井点和管井。一般根据土的渗透系数、降水深度、设备条件及经济比较等因素确定。

2.1.4 基坑监测 2.1.4.1 概述 基坑监测的目的：检验实际与理论(或预测)的符合性，判断工程的安全性；

优化设计(包括参数、理论)，指导后续工程。

基坑监测项目与监 测方法 监测对象 监测项目 监测方法 备注 支 护 结 构 挡 墙 侧压力、弯曲应力、变形 土压力计、孔隙水压力计、测斜仪、应变计，钢筋计，水准仪等 验证计算的荷载、内力、变形 支撑(锚杆)轴力、弯曲应力 应变计、钢筋计，传感器 验证计算的内力 围檩 轴力、弯曲应力 应变计、钢筋计，传感器 验证计算的内力 立柱 沉降、抬起 水准仪 观测坑底隆起的项目之一 周 围 环 境 及 其 他 基坑周围地面 沉降、隆起、裂缝 水准仪、经纬仪，测斜仪 观测基坑周围地面变形 邻近建(构)筑物 沉降、抬起、位移、裂缝等 水准仪、经纬仪等 通常的观测 地下管线等 沉降、抬起、位移 水准仪、经纬仪，测斜仪 观测地下管线变形 基坑底面 沉降、隆起 水准仪 观测坑底隆起的项目之一 深部土层 位移 测斜仪 观测深部土层位移 地下水 水位变化、孔隙 水压 水位观测仪、孔隙水压力计 观测降水，回灌等效果 基坑监测施工工艺流程图 2.1.4.2 支撑轴力量测 支撑轴力量测常用应力或应变传感器、钢筋计、电阻应变片，如图所示：

(a)振弦式(b)电阻应变式 钢筋计构造示意图（1）振弦式钢筋计的工作原理：

当钢筋计受轴向力时，引起弹性钢弦的张力变化，改变钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化即可测出钢筋所受作用力的大小，换算而得混凝土结构所受的力。振弦式钢筋计与测力钢筋轴心对焊。

（2）电阻应变式钢筋计的工作原理：

利用钢筋受力后产生变形，粘贴在钢筋上的电阻产生应变，从而通过测出应变值得出钢筋所受作用力大小。电阻应变式钢筋计与测力钢筋平行地绑扎或点焊在箍筋上。

2.1.4.3 土压力量测 目前使用较多的是钢弦式双膜土压力计，土压力计又称土压力盒，如图所示：

1—刚性板 2—弹性薄板 3—传力轴 4—弦夹 5—钢弦 钢弦式双膜土压力计的 构造示意图 钢弦式双膜土压力计的工作原理：

当表面刚性板受到土压力作用后，通过传力轴将作用力传至弹性薄板，使之产生挠曲变形，同时也使嵌固在弹性薄板上的两根钢弦柱偏转，使钢弦应力发生变化，钢弦的自振频率也相应变化，利用钢弦频率仪中的激励装置使钢弦起振并接收其振荡频率，使用预先标定的压力―频率曲线，即可换算出土压力值。

2.1.4.4 孔隙水压力量测 测量孔隙水压力用的孔隙水压力计，其形式、工作原理与土压力计相似，只是前者多了一块透水石，使用较多的亦为钢弦式孔隙水压力计，如图所示：

钢弦式孔隙水压力计构造示意图 2.1.4.5 位移量测（1）水准仪、经纬仪 水准仪用于测量地面、地层内各点及构筑物施工前后的标高变化。经纬仪用于测量地面及构筑物施工控制点的水平位移（2）深层沉降观测标、回弹标 为精确地直接在地表测得不同深度土层的压缩量或膨胀量，须在这些地层埋设深层沉降观测标(简称深标)，并引出地面。深标由电标杆、保护管、扶正器、标头、标底等组成，如图所示：

1—标头 2—108 保护管 3—50 标杆 4—扶正器 5—塞线 6—标底 深标结构示意图

其测定原理：

被观测地层的压缩或膨胀引起标底的上下运动，从而推动标杆在保护管内自由滑动，通过观测标头的上下位移量可知被观测层的竖向位移量。

（3）电测分层沉降仪 电测分层沉降仪通常需在土体中埋设一根竖管(波纹管或硬塑料管)，隔一定深度设置一个沉降环。电测探头能测得沉降环随土体的沉降，如图所示：

分层沉降仪（4）测斜仪 测斜仪量测仪器轴线与铅垂线之间夹角的变化量，进而计算土层各点的水平位移。常见的测斜仪有电阻应变片式、滑线电阻式、差动变压器式、伺服式及伺服加速度计式等。电阻应变片式测斜仪的构造如图所示：

电阻应变片式测斜仪构造示意图 电阻应变片式测斜仪的工作原理：

测斜仪探头是两组弹簧滚轮，距离相隔 0.5m，将探头放到测斜管底部进行读数时，即开始了测斜管观测。

2.2 盖挖法 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。主体结构可以顺作，也可以逆作。

在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。

盖挖法施工 实例

临时路面铺装效果图 2.2.1 盖挖顺作法 盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆萧结构（包括纵、横梁和路面板）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。

盖挖顺作法主要依赖坚固的围护结构，根据现场条件、地下水位高低、开挖深度以及周围建筑物的临近程度，可以选择钻（挖）孔桩或地下连续墙作为围护结构。

盖挖顺作法施工流程 2.2.2 盖挖逆作法 盖挖逆作法是先施作车站周边围护桩和结构主体桩柱，然后将结构盖板置于桩（围护桩）、柱（钢管柱或混凝土柱）之上，自上而下完成土方开挖和边墙、中隔板及底板衬砌的施工方法。

如果开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近，为尽量防止因开挖基坑而引起临近建筑物的沉陷，或需及早恢复路面交通，但又缺乏定型覆盖结构，常采用盖挖逆作法施工。

盖挖逆作法施工流程 2.2.3 盖挖半逆作法 盖挖半逆作法与逆作法的区别仅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、楼板。在半逆作法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。

盖挖半逆作法施工流程 2.3 沉管法 沉管法是将隧道管段分段预制，分段两端设临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。用此工法修建的隧道称沉管隧道，是修建水底隧道通常采用的方法。

沉管 隧道 模拟施工 上海 外环线 越江 沉管 隧道 沉管隧道对地基要求较低，特别适用于软土地基、河床或海岸较浅，易于水上疏浚设施进行基槽开外的工程。由于其埋深小，包括连接段在内的隧道线路总长较采用暗挖法和盾构法修建的隧道明显缩短。沉管断面形状可圆可方，选择灵活。基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业，彼此干扰相对较少，并且管段预制质量容易控制。基于上述的优点，在大江、大河等宽阔水域下构筑隧道，沉管法称为最经济的水下穿越方案。

2.3.1 断面形状和结构形式 钢壳管段沉管 隧道 混凝土管段矩 形截面 2.3.2 施工工艺流程 沉管隧道施工工艺流程：管节预制→基槽开挖→管段浮运和沉放→对接作业→内部装饰。

1、沉管；2、压载水箱；3、起重船；4、吊点。

起重船吊沉法 浮箱吊沉法 沟槽回填示意图 2.4 明洞施工 明洞是用明挖法修建的隧道。它是在露天的路堑地面上，或是在敞口的基坑内，先修筑结构物，然后再回填覆盖土石。明洞一般修筑在隧道的进出口处，当遇到地质状况差且洞顶覆盖层薄，用暗挖法难以进洞时，或洞口路堑边坡上有落石而危及行车安全时，或铁路、公路、河渠必须在隧道上方通过且不宜做立交桥或涵渠时，均需要修建明洞。

明洞的结构类型因地形、地质和危害程度的不同而有许多种型式，采用最多的是拱式明洞和棚式明洞两种。

明洞施工实例

2.4.1 拱式明洞 拱式明洞的结构形式与一般隧道基本相似，也是由拱圈、边墙和仰拱或铺底组成。它的内轮廓也和隧道一致。但是，由于它周围是回填的土石，得不到可靠的围岩抗力的支持，因而结构的截面尺寸要略大一些。拱式明洞结构坚固，可以抵抗较大的推力，其适用的范围较广。按照它所在的地位可以分为：路堑对称型、偏压型、半路堑型和半路堑单压型四类。

a）路堑对称型 b）路堑偏压型 拱式明洞主要类型 2.4.2 棚式明洞 当山坡的坍方、落石数量较少，山体侧向压力不大，或因受地质、地形限制，难以修建拱式明洞时可采用棚式明洞(简称棚洞)。棚式明洞常见的结构类型有墙式、钢架式和柱式三种。

棚式明洞类型 2.4.3 明洞施工工艺流程 明洞施工工艺流程图

第三章 暗挖法 3.1 城市地下工程浅埋暗挖法 浅埋暗挖法是指在软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和锚喷作为初期支护手段，遵循“新奥法”大部分原理，按照“十八字”原则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行开挖的方法。

浅埋暗挖技术从减少城市地表沉陷考虑，还必须辅之与其他配套技术，如地层加固、降水等。从工程条件出发，还必须熟悉在不同条件下的马头门开挖，断面变化地高（诸如扩大爬高转弯等）开挖，由明挖进入暗挖的破桩，分部开挖完成 自下而上的二次衬砌前的“托梁换柱”以实现“力的转换”以确保安全等诸多关键技术。

浅埋暗挖的另一个特点是十分讲究施工方法的选择，尤其是地铁车站多跨结构和大跨结构。一个合理的机构型式和正确的施工方法能起到事半功倍的作用。

3.1.1 单跨隧道浅埋暗挖 3.1.1.1 开挖方法选择 常用的单跨隧道浅埋暗挖方法 3.1.1.2 施工顺序 各种开挖方法的施工顺序示意图 3.1.1.3 台阶法施工 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 进行台阶开挖时的辅助施工方法：

（1）环形开挖留核心土法 环形开挖留核心土法施工实例 ①开挖上台阶时，Ⅱ类围岩地段宜采用环状开挖留核心土并做锁脚锚管。上台阶开挖留核心土有利于掌子面的稳定减少地表沉陷，同时方便架设钢筋和喷砼，如图所示：

上台阶环形开挖 ②下台阶除可一次开挖外，根据地质条件又可分别选用下图所示的开挖方法：

下台阶开挖

下台阶先挖核心土施工速度较快，但有时施工不安全，一般不宜采用；留核心土施工较安全，但施工仍然不方便，仅在必要时使用；左右错进同样可以保证施工安全，而且施工方便，因此使用较广泛。

（2）初次支护背后注浆：拱部部分喷砼常因重力下沉而在围岩之间产生小的裂隙，在其壁后注浆有利于减少地表下沉。

（3）特殊不良地质条件在上台阶的底部设临时仰拱，或者在上台阶的拱顶下设临时立柱，有利于减少围岩的收敛和拱顶的下沉。

3.1.1.4 中隔墙法（CD 法）中隔墙法是采用左右分块、上下分台的开挖方法，将大断面化成小断面施工，步步封闭成环，每个施工阶段都是一个完整的受力体系，结构受力均匀。

中隔墙法也称 CD 工法，由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，地层沉降量不大，而且容易控制。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。

CD 法开挖方式 CD 法施工顺序 CD 法施工实例

3.1.1.5 交叉中隔墙法（CRD 法）当 CD 工法仍不能满足要求时，可在 CD 工法的基础上加设临时仰拱，即所谓的交叉中隔墙法，也称 CRD 工法。

CD 法和 CRD 法实际上都而两种方法的不同处，前者是先将一个半块挖完后再挖另一个半块；后者是是每层左、右开挖后再挖下层。

程 某工程 CD、CRD 法施工效果对比 施工方法 地表总沉陷(mm)地表沉降最大化倾斜率 侧向水平位移(mm)CD 77～84 6‰ 20 CRD 26～30 2.3‰ 9 CRD 工法施工顺序 CRD 工法施工实例 3.1.1.6 洞桩法（PBA 法）PBA 法施工总原则是小分块，快封闭，先修边墙或中柱，以尽量减少力的转换和对围岩的扰动。导洞掘进和扣拱施工中应遵循“ 管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”及“先撑后挖,及时支撑”的原则。

1、开挖导洞；2 施工边墙护壁桩；3、施工拱部初期支护； 4、向下开挖，设置第一道横撑； 5、设置第二道横撑； 6、施作底板；7、施工边墙、拱部拱部衬砌。

洞桩法施工顺序图

3.1.1.7 双侧壁导坑法 双侧壁导坑法又称眼镜工法，这种方法一般是将断面分成四块，即左、右侧壁导坑(1)、上部核心土(2)、下台阶(3)。导坑宽度不宜超过断面最大跨度的 1/3。左、右侧导坑应错开开挖，以避免在同一断面上同时开挖而不利于围岩稳定，错开的距离一般取为 7～10m。

双侧壁导坑法 施工顺序图 双侧壁导坑法工程实例 3.1.1.8 单跨隧道分部开挖完成及进行二次衬砌应遵循的原则 跨度较大的单跨隧道采用 CD 法，CRD 法和双侧壁导坑法施工，适用于地铁区间折返线、风道、出入口、横向通道爬高段、人防段，以及特殊地段的平顶直墙大跨结构和个别车站单洞大跨结构。

二衬应遵循的原则是：分段跳槽，监控量测，托梁换柱，先撑后拆，必须维持原结构受力状况不变，完成力的转换。这种特殊的断面型式，一般情况应采用换撑分部衬砌。除非跨度不大，结构受力条件好，初次支护强，经过检算和量测反馈证明拆除中隔墙后能承受荷载，方可进行全断面台车衬砌。

3.1.2 城市地铁车站暗挖施工 3.1.2.1 侧洞法 1、CRD 法开挖左、右洞（包括初支）；Ⅱ、柱底纵梁和钢管柱；Ⅲ、左右洞底板；Ⅳ、分边墙和左、右洞楼板；Ⅴ、左、右洞其余边墙和拱部； 6、中洞上台阶环形开挖；Ⅶ、中洞拱部；8、中洞楼板以上土方开挖；Ⅸ、中洞楼板；10、中洞其余部份开挖；Ⅺ、中洞底板。

侧洞法施工顺序图

3.1.2.2 洞桩法（PBA 法）1、上下导坑错开距离开挖（包括初支）；Ⅱ、孔桩开挖、底纵桩、中柱边桩、顶纵梁；3、中洞上台阶开挖（包括初支）；4、左右洞上台阶开挖（包括初支）；Ⅴ、中洞拱部衬砌；Ⅵ、侧洞拱部衬砌；7、楼板以上土体开挖；Ⅷ、楼板浇砼；9、剩余部分土体开挖；Ⅹ、底板及底部边墙衬砌；Ⅺ、站台板浇筑。

PBA 法施工顺序图 3.1.2.3 中洞法 1、用 CRD 法开挖中洞（包括初期支护和施工支护）；Ⅱ、中洞底板底纵梁；Ⅲ、钢管柱、楼板；Ⅳ、柱顶纵梁和中洞拱部；5、用台阶法开挖左、右洞；Ⅵ、左右洞底板；Ⅶ、左右洞部分边墙和楼板；Ⅷ、左右洞其余边墙和拱部。

中洞法施工顺序图 3.1.2.4 柱洞法（中柱法）1、台阶法开挖柱洞（包括初期支护和施工支护）；Ⅱ、底纵梁、中柱、顶纵梁；3、中洞上台阶开挖；Ⅳ、中洞拱部；5、用台阶法开挖中洞楼板以上部分；Ⅵ、中洞楼板；7、中洞其它部分开挖；Ⅷ、中洞底板；9、台阶开挖左右洞；Ⅹ、左右洞底板；Ⅺ、左右洞部分边墙和楼板；Ⅻ、左右洞其余边墙和拱部。

柱洞法施工顺序图

3.1.2.5 车站主体结构施工 3.2 山岭隧道新奥法施工 新奥法(新奥地利隧道施工方法)与传统矿山法同属于矿山法的范畴，新奥法的施工方法脱胎于传统矿山法，二者既有相同又有区别。新奥法施工的基本原则可归纳为：“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”。

少扰动：是指在进行隧道开挖时，要尽量减少对围岩的扰动次数、扰动强度、扰动范围和扰动持续时间。

早喷锚：是指开挖后及时施作初期喷锚支护，使围岩的变形进入受控制状态。

勤量测：是指以直观、可靠的量测方法和量测数据来准确评价围岩的稳定状态，或判断其动态发展趋势，以便及时调整支护形式和开挖方法，确保施工得以安全和顺利地进行。

紧封闭：是指要尽快形成对围岩的封闭形支护，这样做可以有效控制围岩变形，使得支护和围岩共同进入良好的工作状态。

3.2.1 全断面法 全断面法全称为“全断面一次开挖法”，是一种将隧道整个设计断面一次爆破成型的方法。

全断面施工法 施工顺序如下：

（1）用钻孔台车钻眼，然后装药、联接导火线；（2）退出钻孔台车，引爆炸药，开挖出整个隧道断面；（3）排除危石(俗称“找顶”)；（4）喷射拱圈混凝土，必要时安设拱部锚杆；（5）用装碴机将石碴装入运输车辆，运出洞外；（6）喷射边墙混凝土，必要时安设边墙锚杆；（7）根据需要可喷第二层混凝土和隧道底部混凝土；（8）开始下一轮循环；（9）通过量测判断围岩和初期支护的变形，待基本稳定后，施作二次模注混凝土衬砌。

全断面法原则上适用于Ⅳ～Ⅵ类围岩中的铁路单线和双线隧道、Ⅲ类围岩中的铁路单线隧道，以及在公路的双车道隧道；必须具备大型施工机械；隧道长度或施工区段长度不宜太短，否则采用大型机械化施工的经济性差，根据经验，这个长度不宜小于 1km。

3.2.2 单侧壁导坑法 开挖时，将断面分成侧壁导坑(1)、上台阶(2)及下台阶(3)，逐一进行。一般侧壁导坑的宽度不宜超过 0.5 倍洞宽，高度以到起拱线为宜。导坑与台阶的距离没有硬性规定，但一般应以导坑施工和台阶施工不发生干扰为原则。在短隧道中往往先挖通导坑，而后再开挖台阶。上、下台阶的距离则视围岩情况参照短台阶法或超短台阶法拟定。

单侧壁导坑法 单侧壁导坑法的施工作业顺序为：

（1）开挖侧壁导坑，并施作闭合临时支护，可将喷射混凝土、钢筋网、钢支撑及锚杆根据具体需要予以组合，并适当考虑导坑靠(2)、(3)部的锚杆对它们

开挖的不利影响，可酌情不打，仅以钢支撑和喷混凝土或再加钢筋网支护；（2）开挖上台阶，进行拱部初期支护，使其一侧支承在导坑的初期支护上，另一侧支承在下台阶上；（3）开挖下台阶，进行另一侧边墙的初期支护，并尽快施作底部初期支护，使全断面形成闭合支护；（4）拆除导坑临空部分的临时支护；（5）施作二次模注混凝土衬砌。

单侧壁导坑法通过形成闭合支护的侧导坑将隧道断面的跨度一分为二，有效地避免了大跨度开挖造成的不利影响...

地下空间作业应急预案

地下连续墙施工方案

施工调研报告

盾构施工调研

家具厂工艺技术岗位职责