二建市政实务第3章高频知识点：城市隧道工程

‌第 3 章 城市隧道工程

【考点 1】城市隧道工程施工方法

城市隧道施工方法主要包括：明挖法、浅埋暗挖法、钻爆法、盾构法、TBM 法。

明挖法是从地表面向下开挖基坑至设计标高，然后在基坑内的预定位置由下而上建造隧道主体结构及其防水措施，最后回填土并恢复路面的施工方法。按基坑围护不同可分为敞口放坡明挖法和有围护结构明挖法两大类。

浅埋暗挖法(城市轨道交通工程中有时称为矿山法)是在城镇软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地层条件为前提，以控制地表沉降为重点，以钢筋格栅(或钢拱架)和喷锚混凝土作为初期支护手段，按照十八字方针(即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测)进行城市隧道设计和施工的一种方法。

钻爆法是目前国内外应用最为广泛的一种岩石隧道施工方法，它是通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的隧道施工方法。

盾构法是在地表以下土层或松软岩层中暗挖隧道的一种施工方法。盾构法已能适用各种水文地质条件，无论是软松或坚硬的、有地下水或无地下水的暗挖隧道工程基本可以采用该工法施工。(可以带水作业)

TBM 法是通过全断面岩石掘进机(TBM)进行岩石破碎、出渣、支护，实行连续作业的一种施工方法。

【考点 2】城市隧道工程结构形式

1.城市隧道结构形式

隧道结构由围岩、支护、洞门、附属设施四部分组成的。结构断面形式可分为矩形、拱形、圆形及其他形式(如马蹄形、椭圆形等)。

2.明挖法隧道结构

明挖法修建的城市隧道结构通常采用矩形断面，一般为现浇式结构或装配式结构。

1)现浇钢筋混凝土衬砌结构

结构断面常见形式有单跨、双跨或多跨。根据围护结构与主体结构关系划分，一种为分离式结构形式，另一种为复合墙结构形式。

2)预制装配式衬砌结构

预制装配式衬砌的结构形式根据工业化生产水平、施工方法、起重运输条件、场地条件等因素进行选择，且单跨和双跨较为通用。装配式衬砌各构件之间的接头构造，除了要考虑强度、刚度、防水性等方面的要求外，还要考虑构造简单与施工方便。

3.浅埋暗挖法隧道结构

采用浅埋暗挖法修建的城市隧道，一般采用复合式衬砌结构形式，主要包括初期支护、防水层和二次衬砌三部分。一般采用拱形或马蹄形结构，其基本断面形式以单拱为多，也有双拱和多跨连拱形式。

4.钻爆法隧道结构

与浅埋暗挖隧道结构基本相同。

5.盾构法隧道结构

盾构法修建的隧道衬砌主要为预制装配式衬砌。预制装配式衬砌，又称管片，它是在盾构尾部拼装而成的，管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片。

6.TBM 法隧道结构

TBM 法隧道结构按照掘进方式可采用圆形管片衬砌或复合式衬砌结构。

【考点 3】地下水控制方法

为保证地下工程、基础工程正常施工，控制和减少对工程环境影响所采取的排水、降水、隔水或回灌等工程措施，统称为地下水控制。

地下水控制方法可划分为集水明排、降水、隔水和回灌四类，可单独或组合使用。

1.基本要求

1)地下水控制

应综合地方经验，因地制宜，选择合理的地下水控制方案，有效控制对工程环境的影响，防止污染地下水，减少地下水的抽排量。

2)地下水控制设计和施工前资料搜集

(1)地下水控制范围、深度、起止时间等。

(2)地下工程开挖与支护设计施工方案，拟建建(构)筑物基础埋深、地面高程等。

(3)场地与相邻地区的工程勘察等资料，当地地下水控制工程经验。

(4)周围建(构)筑物、地下管线分布状况和平面位置、基础结构和埋设方式等工程环境情况。

(5)地下水控制工程施工的供水、供电、道路、排水及有无障碍物等现场施工条件。

4)地下水控制设计应满足下列功能规定：

(1)支护结构设计和施工的要求。

(2)地下结构施工的要求。

(3)工程周边建(构)筑物、地下管线、道路的安全和正常使用要求。

6)施工监测

地下水控制实施过程中，应对地下水及工程环境进行监测。

7)资料整理

地下水控制的勘察、设计、施工、检测、维护资料应及时分析整理、保存。

8)地下水质保护

地下水控制工程不得恶化地下水水质，导致水质产生类别上的变化。

9)地下水的处置

抽排出的地下水经沉淀处理后应综合利用;当多余的地下水符合城市地表水排放标准时，可排入城市雨水管网或河湖，不应排入城市污水管道。

2.集水明排

当基坑、沟槽开挖较浅，涌水量不大时，集水明排法是应用最广泛，也是最简单、经济的方法。明沟、集水井排水是在基坑、沟槽的四周或两侧设置排水明沟，在基坑四角或每隔 30~50m 设置集水井，使基坑、沟槽渗出的地下水通过排水明沟汇集于集水井内，然后用水泵将其排出。

3.降水

当工程所在地对降水无限制，基坑、沟槽开挖较深，涌水量大，可采用降水方法，使地下水位下降至坑底高程以下。

2)降水方法的分类和选择

降水方法应根据场地地质条件、降水目的、降水技术要求、降水工程可能涉及的工程环境保护等因素选用真空井点、喷射井点、管井、渗井、辐射井、电渗井、潜埋井，且应符合下列要求：

(1)地下水控制水位应满足基础施工要求，基坑范围内地下水位应降至基础垫层以下不小于 0.5m，对基底以下承压水应降至不产生坑底突涌的水位以下，对局部加深部位宜采取局部控制措施。

(2)降水过程中应采取防止土颗粒流失的措施。

(3)应减少对地下水资源的影响。

(4)对工程环境的影响应在可控范围之内。

4.隔水帷幕

隔水帷幕为隔离、阻断或减少地下水从围护体侧壁或底部进入开挖施工作业面的连续隔水体。

1)一般规定

(1)当降水会对基坑周边建(构)筑物、地下管线、道路等造成危害或对工程环境造成长期不利影响时，可采用隔水帷幕方法控制地下水。

(2)隔水帷幕方法分类

5.回灌

回灌是将水引渗于地下含水层，补给地下水，稳定地下水位，防止地下水位降低使土体固结产生不均匀沉降的工程措施，回灌应进行专业设计，且应符合下列要求：

(1)降水工程影响周边工程环境安全时可进行地下水回灌。

(2)地下水回灌宜采用井灌法，具体回灌方法可采用管井回灌、大口井回灌。

(3)地下水回灌方式包括重力回灌、真空回灌、压力回灌。

(4)回灌宜首选同层地下水回灌，当非同层回灌时，回灌水源的水质不应低于回灌目标含水层地下水的水质，当回灌目标含水层与饮用地下水联系较紧密时，回灌水源的水质应达到饮用水的标准。

(5)地下水回灌应采取有效措施，防止恶化地下水水质。

【考点 4】地下水控制施工技术

1.集水明排

(1)明沟宜布置在拟建建筑基础边 0.4m 以外，沟边缘离开边坡坡脚应不小于 0.3m。明沟的底面应比挖土面低 0.3~0.4m。集水井底面应比沟底面低 0.5m 以上，并随基坑的挖深而加深，以保持水流畅通。明沟的坡度不宜小于 0.3%，沟底应采取防渗措施。

(4)集水明排设施与市政管网连接口之间应设置沉淀池。明沟、集水井、沉淀池使用时应保持排水畅通并应随时清理淤积物。

2.降水井

1)降水系统布设

①面状降水工程，降水井点宜沿降水区域周边呈封闭状均匀布置，距开挖上口边线不宜小于1m。

②线状、条状降水工程，降水井宜采用单排或双排布置，两端应外延条状或线状降水井点围合区域宽度的(1～2)倍布置水井。

③降水井点围合区域宽度大于单井降水影响半径或采用隔水帷幕的工程，应在围合区域内增设降水井或疏干井。

④在运土通道出口两侧应增设降水井。 >>>二级建造师题库限时免费领>>>

⑤当降水区域远离补给边界，地下水流速较小时，降水井点宜等间距布置，当邻近补给边界，地下水流速较大时，在地下水补给方向降水井点间距可适当减小。

⑥对于多层含水层降水宜分层布置降水井点，当确定上含水层地下水不会造成下层含水层地下水污染时，可利用一个井点降低多层地下水水位。

(2)真空井点布设还应符合下列规定：

①当真空井点孔口至设计降水水位的深度不超过 6.0m 时，宜采用单级真空井点;当大于6.0m 且场地条件允许时，可采用多级真空井点降水，多级井点上下级高差宜取 4.0~5.0m。

②井点系统的平面布置应根据降水区域平面形状、降水深度、地下水的流向以及土的性质确定，可布置成环形、U 形和线形(单排、双排)。

③井点间距宜为 0.8m～2.0m，距开挖上口线的距离不应小于 1.0m;集水总管宜沿抽水水流方向布设，坡度宜为 0.25%-0.5%。

④降水区域四角位置井点宜加密。

(3)真空井点的成孔应符合下列要求：

①垂直井点：对易产生塌孔、缩孔的松软地层，成孔施工宜采用泥浆钻进、高压水套管冲击钻进方式;对于不易产生塌孔、缩孔的地层，可采用长螺旋钻进、清水或稀泥浆钻进方式。

②水平井点：钻探成孔后，将滤水管水平顶入，通过射流喷砂器将滤砂送至滤管周围，对容易塌孔地层可采用套管钻进方式。

③倾斜井点：宜按水平井点施工要求进行，并应根据设计条件调整角度，穿过多层含水层时，井管应倾向基坑外侧。

④成孔直径应满足填充滤料的要求，且不宜大于 300mm。

(4)真空井点施工安装应符合下列要求：

①井点管成孔后，应加大泵量、冲洗钻孔、稀释泥浆返清水 3~5min 后，方可向孔内安放井点管。

②井点管安装到位后，应向孔内投放滤料，滤料粒径宜为 0.4~0.6mm。孔内投入的滤料数量，宜大于计算值 5%~15%，滤料填至地面以下 1~2m 后应用黏土填满压实。

③井点管、集水总管应与水泵连接安装，抽水系统不应漏水、漏气。

④形成完整的真空井点抽水系统后，应进行试运行。

(6)管井施工应符合下列要求：

①管井施工可根据地层条件选用冲击钻、螺旋钻、回转钻或反循环等方法钻进成孔，施工过程中应作好成孔施工记录。

②吊放井管时应平稳、垂直，并保持井管在井孔中心，严禁猛蹲，井管宜高出地表 200mm以上。

(9)电渗井施工应符合下列要求：

①电渗降水时宜采取间歇通电，每通电 24h 后宜停电 2~3h。

②应采取连续抽水。

③雷雨时工作人员应远离两极地带，维修电极时应停电。

3.隔水帷幕施工技术

2)压力注浆法帷幕

(1)注浆孔应按序列编号，注浆宜按隔一孔或多孔的顺序进行，当地下水流速较大时，应从水头高的一端开始注浆。

(2)对渗透系数变化较小的地层，应先注浆封顶，后自下而上注浆，防止浆液上冒;对渗透系数随深度加深而增大的地层，则应自下而上注浆;对互层地层，应先对渗透系数或孔隙率大的地层注浆。

5)咬合式排桩帷幕

采用咬合式排桩帷幕时，当采用软切割工艺施工时，加筋桩应在非加筋桩初凝前进行施工，并应确保相互咬合;咬合排桩基桩垂直度偏差不应大于 3%，桩位允许偏差应为 50mm，成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时纠偏调整;对于因混凝土出现早凝现象或机械设备故障等原因，造成咬合排桩的施工未能按正常要求进行导致的事故桩，必须采取隔水补救措施。

4.回灌施工技术

(1)当基坑周围存在需要保护的建(构)筑物或地下管线且基坑外地下水位降幅较大时，可采用地下水人工回灌措施。浅层潜水回灌宜采用回灌砂井和回灌砂沟，微承压水与承压水回灌宜采用回灌井。实施地下水人工回灌措施时，应设置水位观测井。

(2)当采用坑内减压降水时，坑外回灌井深度不宜超过承压含水层中隔水帷幕的深度，以免影响坑内减压降水效果。当采用坑外减压降水时，回灌井与减压井的间距不宜小于 6m。

回灌井的深度、间距应通过计算确定。

(3)回灌井可分为自然回灌井与加压回灌井。自然回灌井的回灌压力与回灌水源的压力相同，宜为 0.1~0.2MPa。加压回灌井的回灌压力宜为 0.2~0.5MPa，回灌压力不宜超过过滤器顶端以上的覆土重量。

(4)回灌井施工结束至开始回灌，应至少有 2~3 周的时间间隔，以保证管井周围止水封闭层充分密实，防止或避免回灌水沿管井周围向上反渗、从地面喷溢等情况发生。管井外侧止水封闭层顶至地面之间，宜用素混凝土充填密实。

5.监测

地下水控制工程应对地下水控制效果及影响进行监测，监测主要包括：地下水位监测、出水量和含砂量监测、水质监测、变形监测、巡视检查等内容。

【考点 5】基坑支护施工

城市隧道工程明挖法施工常见的基坑支护形式有：边坡支护及基坑围护结构体系。

1.边坡支护

常用的边坡支护形式有：基坑放坡、土钉墙支护等。

1)基坑放坡

(1)地质条件、现场条件允许时，通常采用放坡开挖基坑形式修建地下工程或构筑物的地下部分。此时保持基坑边坡的稳定非常重要，当基坑边坡土体中的剪应力大于土体的抗剪强度时，边坡就会失稳坍塌。一旦边坡坍塌，不仅地基受到扰动，影响承载力，而且也影响周围地下管线、地面建筑物、交通和人身安全。

(2)基坑放坡基本要求：

按是否设置分级过渡平台，边坡可分为一级放坡和分级放坡两种形式。在场地土质较好、基坑周围具备放坡条件、不影响相邻建筑物的安全及正常使用的情况下，宜采用全深度放坡或部分深度放坡。而在分级放坡时，宜设置分级过渡平台。分级过渡平台的宽度应根据土(岩)质条件、放坡高度及施工场地条件确定，对于岩石边坡不宜小于 0.5m，对于土质边坡不宜小于 1.0m。下级放坡坡度宜缓于上级放坡坡度。

(3)基坑边坡稳定控制措施

根据土层的物理力学性质及边坡高度确定基坑边坡坡度，并于不同土层处做成折线形边坡或留置台阶。

施工时严格按照设计坡度进行边坡开挖，不得挖反坡。

在基坑周围影响边坡稳定的范围内，应对地面采取防水、排水、截水等防护措施，禁止雨水等地面水浸入土体，保持基底和边坡的干燥。

严格防止在基坑边坡坡顶较近范围堆放材料、土方和其他重物以及停放或行驶较大的施工机械。

在整个基坑开挖和地下工程施工期间，应严密监测坡顶位移，随时分析监测数据。当边坡有失稳迹象时，应及时采取削坡、坡顶卸荷、坡脚压载或其他有效措施。

(4)护坡措施

常用的防护措施有：

1)叠放砂包或土袋

2)水泥砂浆或细石混凝土抹面

3)挂网喷浆或混凝土

4)其他措施：包括锚杆喷射混凝土护面、塑料膜或土工织物覆盖坡面等。

2)土钉墙支护

土钉墙是一种经济、简便、施工快速、不需大型施工设备的基坑支护形式，适应于地下水位以上或降水的非软土基坑

当基坑潜在滑动面内有建筑物、重要地下管线时，不宜采用土钉墙。

(1)一般要求：

①土钉墙、预应力锚杆复合土钉墙的坡比不宜大于 1：0.2;当基坑较深、土的抗剪强度较低时，宜取较小坡比。

②土钉水平间距和竖向间距宜为 1~2m;当基坑较深、土的抗剪强度较低时，土钉间距应取小值。土钉倾角宜为 5~20°。

③应根据土层的性状选用合适的成孔方法，采用的成孔方法应能保证孔壁的稳定性、减小对孔壁的扰动。

(2)成孔注浆型钢筋土钉的构造符合下列要求：

①成孔直径宜取 70~120mm。

②土钉钢筋直径宜取 16~32mm。

③应沿土钉全长设置对中定位支架，其间距宜取 1.5~2.5m，土钉钢筋保护层厚度不宜小于20mm。

④土钉孔注浆材料可采用水泥浆或水泥砂浆，其强度不宜低于 20MPa。

(3)采用预应力锚杆复合土钉墙时，预应力锚杆符合下列要求：

①宜采用钢绞线锚杆。

②预应力锚杆应设置自由段，自由段长度应超过土钉墙坡体的潜在滑动面。

③锚杆与喷射混凝土面层之间设置腰梁连接，腰梁与喷射混凝土面层紧密接触。

④注浆时将注浆管插至孔底并由孔底注浆，且注浆管端部至孔底的距离不宜大于 200mm;

注浆及拔管时，注浆管出浆口应始终埋入注浆液面内，应在新鲜浆液从孔口溢出后停止注浆;注浆后，当浆液液面下降时，应进行补浆。

(4)土钉墙高度不大于 12m 时，喷射混凝土面层的构造应符合下列要求：

①喷射混凝土设计强度等级不宜低于 C20.面层厚度宜取 80~100mm。

②喷射混凝土面层中应配置钢筋网和通长的加强钢筋，土钉与加强钢筋宜采用焊接连接，其连接应满足承受土钉拉力的要求。

③当土钉墙后存在滞水时，应在含水层部位的墙面设置泄水孔或采取其他疏水措施。

④喷射混凝土终凝 2h 后应及时喷水养护。

⑤应在土钉、喷射混凝土面层的养护时间大于 2d 后，方可下挖基坑。