基本介紹
- 中文名：豎向開挖法
- 又稱：明挖法
- 屬性：一種地下鐵道施工方法
- 學科分類：建築學
簡介,優缺點,分類,施工程式,
簡介
豎向開挖法，又稱明挖法。先挖開地表面，再修建隧道的地下鐵道施工方法。適用於埋置深度不大的隧道。根據所挖地表面敞口形狀的不同，又分為基坑法、塹壕法、槽壁法等。
優缺點
明挖法（豎向開挖法）的優點是施工技術簡單、快速、經濟及主體結構受力條件較好等，在沒有地面交通和環境等條件限制時，應是首選方法。但其缺點也是明顯的，如阻斷交通時間較長，噪聲與震動等。
分類
按照對邊坡維護方式的不同，明挖法可分為放坡明挖法、懸臂支護明挖法和圍護結構加支撐明挖法。應當注意的是，當採用懸臂支護明挖法或圍護結構加支撐明挖法時，工程的重點和難點就轉化為深基坑的維護問題。
放坡明挖法
放坡明挖法是根據隧道側向土體邊坡的穩定能力，由上向下分層放坡開挖隧道所在位置及其上方土體至設計隧道基底高程後，再由下向上順隧道襯砌結構和防水層，最後施作結構外填土並恢復地表狀態的施工方法。
放坡明挖法主要適用於埋置特淺、邊坡土體穩定性較好，且地表沒有過多的限制條件的隧道工程中。放坡明挖法雖然開挖方量較大且易受地表和地下水的影響，但可以使用大型土方機械，施工速度快，質量也易得到保證，作業場所環境條件好，施工安全度高。邊坡局部穩定性較差時，可採用噴射混凝土進行坡面防護或採用錨桿加固邊坡土體。
懸臂支護明挖法
懸臂支護明挖法是將基坑圍護結構插入基底高程以下一定深度，然後在圍護結構的保護下開挖基坑內的土體至設計隧道基底高程後，再由下向上順作隧道主體結構和防水層，最後施作結構並回填土以恢復地表狀態的施工方法。
懸臂支護明挖法常用的圍護結構有打入木樁、鋼樁、鋼筋混凝土預製樁、就地挖孔或鑽孔灌注鋼筋混凝土樁、鑽孔灌注鋼筋混凝土連續牆等，以上各種措施也可聯合採用。懸臂支護明挖法主要適用於埋置較淺、邊坡土體穩定性較差，且地表有一定的限制性要求隧道工程中。
懸臂圍護結構處於懸臂受力狀態，靠圍護結構插入地基以下一定深度部分的抗傾覆能力和圍護結構的抗彎剛度來平衡其基底以上部分所受外側土壓力。其優點是，由於圍護結構的保護，開挖土方量小，且基坑內無支撐，便於基坑內土體開挖和主體結構施T的機械化作業，也易保證工程質量。其缺點是圍護結構施工較複雜，工程造價較高。
圍護結構加支撐明挖法
圍護結構加支撐明挖法是當基坑深度較大、圍護結構的懸臂較長時，在不增加圍護結構的剛度和插入深度的條件下，圍護結構的懸臂範圍內架設水平支撐以加強維護結構，共同抵抗較大的外側土壓力；在主體結構由下向上順作的過程中，按要求的時序逐層分段拆除水平支撐，完成結構體系轉換，最後施作結構外回填土並恢復地表狀態的施工方法。
圍護結構加支撐明挖法主要適用於埋置不太淺、邊坡土體穩定性較差、外側土壓力較大且地表有一定限制性要求的隧道工程中。
水平支撐的強度、剛度、間距、層數及層位等技術參數，應根據對水平支撐與圍護結構的共同工作狀態、結構體系轉化過程工藝的要求進行力學分析計算確定。施工中必須經常檢查支撐狀態，必要時應對其應力進行監控和量測。採用水平支撐的優點是：牆體水平位移小，可靠安全，開挖深度不受限制。
水平支撐常用的形式有橫撐、角撐和環梁支撐。平面矩形圍護結構的基坑拐角或斷面變化處用角撐，短邊方向一般用橫撐，平面環形同護結構也採用環形支撐。開挖基坑寬度較大，水平支撐剛度不足時，還可考慮加設中間支柱來保持其穩定性。水平支撐結構以鋼管、型鋼及型鋼組合構件為好，因其拆裝方便，占空間較小，回收率較高，故在實際工程中套用較多。
施工程式
該法施工主要工序是：降低地下水位、基坑（邊坡）支護、土方開挖、防水工程及結構施工等。其中基坑（邊坡）支護是確保全全施工的關鍵技術，本節主要闡述基坑支護，其他詳見（JGJ 120—99）《建築基坑支護技術規程》。
放坡開挖技術
適用於地面開闊和地下地質條件較好的情況。基坑應自上而下分層、分段依次開挖，隨挖隨刷邊坡，必要時採用水泥黏土護坡。
型鋼支護技術
一般使用單排工字鋼或鋼板樁，基坑較深時可採用雙排樁，由拉桿或連梁連線共同受力，也可採用多層鋼橫撐支護或單層、多層錨桿與型鋼共同形成支護結構。
連續牆支護技術
一般採用鋼絲繩和液壓抓鬥成槽，也可採用多頭鑽和切削輪式設備成槽。連續牆不僅能承受較大載荷，同時具有隔水效果，適用於軟土和鬆散含水地層。
混凝土灌注樁支護技術
一般有人工挖孔和機械鑽孔兩種方式，鑽孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成樁。支護可採用雙排樁加混凝土連梁，還可用樁加橫撐或錨桿形成受力體系。
土釘牆支護技術
在原位土體中用機械鑽孔或洛陽鏟人工成孔，加入較密間距排列的鋼筋或鋼管，外注水泥砂漿或注漿，並噴射混凝土，使土體、鋼筋、噴射混凝土板面結合成土釘支護體系。
錨桿（索）支護技術
在孔內放入鋼筋或鋼索後注漿，達到強度後與樁牆進行拉錨，並加預應力錨固後共同受力，適用於高邊坡及受載大的場所。
混凝土和鋼結構支撐支護方法
依據設計計算在不同開挖位置上灌注混凝土內支撐體系和安裝鋼結構內支撐體系，與灌注樁或連續牆形成一個框架支護體系，承受側向土壓力，內支撐體系在做結構時要拆除。適用於高層建築物密集區和軟弱淤泥地層。
