矿大地下工程施工技术课程设计

矿大地下工程施工技术课程设计内容摘要：

土，下部有时为草黄色，中压缩性。 ～ ～ ～ ⑦ 11 草黄色粘质粉土夹粉质粘土 均有分布。 湿，中密，欠均匀，含云母及氧化铁斑点，夹薄层粘性土，有时为可塑状粉质粘土，中压缩性。 ～ ～ ～ ⑦ 12 草黄色砂质粉 土 均有分布。 湿，密实，尚均匀，含云母及氧化铁斑点，一般由上而下颗粒渐粗，层下部多以粉砂为主，顶层有时为粘质粉土，中偏低压缩性。 ～ ～ ～ ⑦ 2 灰色粉砂 部分孔揭示。 饱和，密实，尚均匀，含云母，局部呈粉性土，中偏低压缩性。 ～ ～ ～ ⑧ 2 灰色粘质粉土 个别孔揭示。 湿，密实，欠均匀，含云母、少量有机质，夹薄层粘性土，局 部为粉质粘土，中压缩性。 未穿 未穿 未穿 表 13 各地层土体性质 中国矿业大学力学与建筑工程学院《地下工程施工技术》课程设计 第 4 页 土层 编号 含水量 W 重度 γ 比重 G 孔隙比 e 液限 WL 塑限 WP 塑性 指数 IP 液性 指数 IL 压缩 系数 av1a 压缩 模量Es1a 实测标贯击数 （ %） KN/m3 g － ％ ％ － － Mpa1 Mpa 击 ① 1 ② ③ ④ ⑤ 1 ⑥ ⑦ 11 ⑦ 12 ⑦ 2 ⑧ 2 施工现场情况 本工程施工场地位于昆明市区东风西路和南屏街交汇处，两边有市政环城路附近有高层建筑物。 基坑周边 空间较小 ，周边 有 地下管线和建（构）筑物。 基坑开挖面积 大 ，周边环境 复杂 ， 有高层 建（构）筑物，地下 有 需要保护的管线， 且 基坑开挖很深，施工工期短，施工工序复杂。 2 工程重点及难点 施工场地小 由于本工程 的基坑 是在 现有路面以下开挖，所以为了不影响车辆的正常通行，本工程施工场地 不能将原有 道路 的 路面全部 占用 ，仅将部分道路 围起来作为 施工用的场地。 因此施工现场空间较小，现场用于堆放废弃的泥渣与石渣、加工混凝土所需的原料、钢筋笼加工的场地都很有限。 由于现场的施工机械 如 龙门吊 车 、 成 槽机、 吊车等体积都 比较大 ， 同时 现阶段昆明正处于文明城市 建设 ，白天不让运渣车辆出入市区，夜间方可运输废弃的泥土，因此要求 必须要 有 足够大的空间用于泥土堆放。 在这样的条件下，施工中国矿业大学力学与建筑工程学院《地下工程施工技术》课程设计 第 5 页 场地的大小就会严重影响施工进度，并且有可能会增加工程的造价。 在上述种种条件的制约下，怎样合理的安排这有限的施工地， 合理的组织施工机械进出场地 ， 合理的安排各种施工工序 的进行，都将是本工程能否 完成预定目标的关键 所在。 超深地下连续墙施工 1）施工可能碰到的问题 本节段 的连续墙 的 设计入土深度为 40m，长度为 27m， 在连续墙的分类中属于 超深地下连续墙的施工。 施工过程中，会 碰到 如下几个 问 题： （ 1） 钢筋笼 的制作问题。 由于本工程现场施工 场地 受到 道路宽度的限制， 其最大宽度 只 能达到 15m，较小的 场地与较大的废弃碎石与废土的堆放空间都限制了钢筋笼制作场地的大小， 由此可能 造成钢筋笼 不能 一次成型，需要将钢筋 笼分为 几个部分加工 制作后 在组装 在 一起。 这样会造成钢筋笼整体性差，同时影响连续墙的整体强度。 （ 2） 地下连续墙 施工时，在成槽和钢筋笼吊装工艺上存在以下难点：随地下连续墙深度的增加， 成槽垂直度 控制 困难 ，抓斗每上下一次所需时间逐渐增长，一方面影响整体进度，另一方面 使 槽段 因 暴露时间太长而影响 槽段稳定。 钢筋笼长、 自重大，需要的起吊设备有足够大的起吊力， 相应的 投入也加大 了。 同时起吊难度大 ，安全风险高。 （ 3） 在基坑开挖时 由于开挖深度深，地下连续墙入土深度为 40m，所以 在基坑开挖支护时所需的支撑围护结构所需的刚度强度都很大，这样不但增加了施工的投入，也增加了施工难度与施工的危险系数。 因此，应采取既经济又能满足超深基坑施工要求的支护结构 和合理的 施工方法。 2） 解决问题的对策 为解决 以上问题， 本工程拟采取以下措施： （ 1）改善泥浆质量及性能 本工程地下墙成槽将采用高性能的新型复合钠基膨润土拌制泥浆进行护壁，该新型泥浆具有良好的护壁性能，尤其是拥有极强的携砂能力，能够有效地控制沉渣厚度并降低接头夹泥的风险。 同时，将采用 经过改良的泥浆分离系统对循环泥浆进行分离净化，确保泥浆的性能指标在施工的全过程中都能满足要求。 另外，在施工邻近建筑和管线的地下墙时，将与设计单位积极沟通，尽量缩小地下墙的分幅，一方面可以利用土拱效应控制槽段坍方，另一方面可以缩短各道工序的施工用时，有利于槽段的土体稳定。 （ 2）钢筋笼吊装 为降低超长超重钢筋笼在起吊过程中的变形和风险，地下墙钢筋笼将采用分段吊装，在槽段口对接后整体入槽的方法就位。 为提高对接速度，缩短吊装用时，同时满足机场的限高要求。 地下墙钢筋笼将采用接驳器对接。 （ 3） 锁扣管顶拔 本工程地下连续墙 全部采用锁口管柔性接头形式，超深地下墙接头装置要全部安全拔出存在着大量困难。 为在锁口管下节涂脱摩剂以减少顶拔过程中的摩擦力。 锁口管安放到位后，在其侧后回填小石子，防止混凝土的绕流。 通过采用经过改进的引拔机顶拔锁口管，其最大引拔能力达到 628T，并在引拔机下方垫两根长 6m的钢梁，将顶拔过程中的反作用力均匀散布到地面上。 在浇筑混凝土时制作小试块，作为顶拔开始的依据，中国矿业大学力学与建筑工程学院《地下工程施工技术》课程设计 第 6 页 安排专人严格按照操作规程进行顶拔，确保锁口管能够安全拔出。 控制基坑变形与地面沉降 ,确保周边环境安全 在城市的建筑群区开挖开挖基坑时，查阅相 关规范可以知道其对基坑的变形要求很高，而我们从已知的地质勘探资料可以得知，本基坑工程穿越的几个地层都是压缩性较强、含水量高的粘土层，地下水位也比较高。 现场踏勘情况表明，施工场地两旁有高层建筑，因此对基坑变形的控制与地面沉降的控制显得格外重要。 应根据设计图纸要求、结合场地工程地质资料，优先选择强度与刚度都能满足工程要求的支护结构型式控制基坑的变形，并选择合理的基坑施工方法。 按照 “时空效应 ”理论组织施工，严格按照设计工况开挖与支撑，基坑开挖分段、分层、分单元实施，基坑分段以设计分段为准；分层开挖以设计支撑位置顶 部为层高，支撑全部抽槽安装，减少基坑无支撑暴露时间，严格控制变形。 在基坑开挖降水时，应加强地面沉降的测量，一天早中晚进行三次测量，如发现测量结果不能满足要求时，应及时采取相关措施，纠正错误。 制定突发事故应急预案，指定负责人，对监测报表进行分析、评价，并根据监测数据及时反馈到施工现场，做到信息化施工。 场区地质条件与承压水降水 当地下水位高于基坑坑底高程时，开挖过程中可能造成基坑积水影响施工，扰动地基土，增加支护结构上的荷载，甚至发生渗透破坏。 当坑底弱透水层之下的含水层中有强承压水时，承压水可能引起 基底土发生流土破坏。 为此常常要降低地下水位，但是单纯的抽取地下水，降低水位可能引起附近地面及建（构）筑物、管线的沉降与变形。 对本工程而言，由场区地质条件可知从 ② 层粘土层开始有水的赋存，且存在承压水，故在基坑施工与主体结构施工中的降水与防水显得尤为重要。 本工程采用地下连续墙围护结构，如果连续墙的施工质量得到保障，同时保证各地下连续墙段间的接头的防水性能，则地下连续墙自身便能作为防水帷幕，从而大大节省对降水的投入。 在保障本工程地连墙的施工质量基础上，再结合电渗井点降水方法将基坑开挖范围内的水降到符合要求为止。 这样不但保证了工程的施工要求，防止过多降水而引起基坑周围附近建筑物不均匀沉降，也降低了由于降水而产生的费用。 主体结构防水 主体结构的防水主要通过以下两种措施完成： 1） 衬砌的抗渗：合理提出衬砌的抗渗指标；经过抗渗实验的混凝土的合适配合比，严格控制水灰比，一般不大于 ，另加塑化剂以增加混凝土的和易性；保障混凝土构件的最小混凝土厚度和钢筋的保护层厚度；对于管片，振捣方式和养护条件的选择一定要合理；严格产品质量的检验制度。 2） 接缝防水：保持永久的弹性状态和具有足够的承压能力，使之适应隧道长期处在“蠕动” 状态产生的接缝张开和错动；具有令人满意的弹性期龄和工作效能；混凝土构件具有一定的粘结力，能适应地下水的侵蚀。 3 工程总体筹划 中国矿业大学力学与建筑工程学院《地下工程施工技术》课程设计 第 7 页 施工总体目标 为更好地指导本节段的工程施工，使工程有章可循、有理可依，本工程有如下五个总体的目标： （ 1） 质量目标 符合设计要求，满足国家规定质量标准，且一次验收合格，确保省（部）优质工程，争创鲁班奖。 （ 2） 安全目标 达到“云南省建筑安全及文明施工标准化工地”的要求；工程实施过程中不得发生重大的安全事故和管线事故，特别是人身伤亡事故。 （ 3） 工期目标 确保招标文件规定合同期中的总工期以及 节点工期的要求，并力争提前。 （ 4） 文明施工目标 达到“云南省建筑安全及文明施工标准化工地”的要求；争取做到有技术创新，力打造社会和谐型、资源节约型、环境友好型、安全优质型的优秀工程，确保达到昆明市级文明工地，争创省级文明单位。 （ 5） 环保目标 施工现场生产及生活用水排放控达标控制；加强对施工机械的管理，减少施工过程中的噪声；加强对管线的保护，无重大管线事故；落实好危险品现场控制，防汛现场控制，消防应急现场控制，确保现场事故为零。 施工方案比选 开挖方式比较 目前，国内和国外在修建地铁隧道时常用的基 坑开挖施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法等。 下面将简要分析各施工方法的优缺点： （ 1） 明挖法 明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作 施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。 明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。 浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。 由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。 明挖法的优点是 施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。 但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。 （ 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。 1） 盖挖顺作法 中国矿业大学力学与建筑工程学院《地下工程施工技术》课程设计 第 8 页 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。 在道路交通不能长期中断的情况下修建车站主体时，可考虑采用盖挖顺作法。 2） 盖挖逆作法 盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和盖挖顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多利用主体结构本身的中间立柱以降低工程造价。 随后即可开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。 顶板可以作为一道强有力的横撑，以防止维 护结构向基坑内变形，待回填土后将道路复原，恢复交通。 以后的工作都是在顶板覆盖下进行，即自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。 其优点是：结构本身用来作为支撑，具有相当高的刚度，使挡墙的应力、变形减小、提高了工程的安全性，能有效控制周围土体的变形和地表的沉降，减小了对周边环境的影响；适用于任何不规则形状的平面或大平面的地下工程；可以早期展开地上结构的施工。 同时进行地上和地下结构的施工，缩短了工程的施工总工期；不必另外架设开挖工作平台，大大削减支撑和工作平台等大型临时设施，减少费用；由于开挖和施工的交错进行， 逆作结构的自身荷载由立柱直接承担并传递给地基，减少了大开挖的时卸载对持力层的影响，减小了基坑内地基回弹量。 缺点：设置的中间支撑立柱和立柱桩要承受地下结构及同步施工的上部结构的全部荷载，而且土方开挖引起的土体隆起易产生立柱不均匀沉降，对结构影响不利；所设立柱内钢骨和原设计中的梁主筋、基础梁主筋冲突，致使节点构造复杂，加大施工难度；为搬运开挖出的土方和施工材料，需在顶板多处设置临时施工孔，必须对顶板加强措施；地下工程在楼板的覆盖下进行施工，闭锁的空间使大型的设备难以进场，给施工带来。