地下工程考试总复习

地下工程考试总复习内容摘要：

壳在构筑永久衬砌之前支承地层，不需临时支护。  盾构机是根据隧道与地基情况量身设计、制造或改造的。  施工断面：多为圆形，也有矩形、马蹄形、半圆形和异型。  适用对象：城市地铁、水下隧道、水工隧道等。 六 、全断面掘进机法  装备：全断面掘进机 (TunnelingBoringMachine， TBM)  原理 ：电动机驱动主轴旋转 → 对刀盘施压贴紧岩壁 → 利用刀盘上的盘形滚刀破碎岩石 → 巷道全断面一次成型  优点：月进尺为钻爆法的 ～ 倍，超挖量小于 5％，衬砌费用大幅节约，施工安全性与岩层适应性好  适用对象：硬岩长大隧道 (尤其适用于岩石破碎、高山缺氧、严寒等恶劣气候条件地区的隧道开挖 ) 七 、沉管法  施工方法：预制钢筋砼管段 → 浮运至预挖水底基槽的隧址 → 管段定位后注水压载下沉至设计位置 →与相邻管段水下连接 → 基础处理 → 回填覆土 → 隧道内部铺装。  适用对象：水底隧道。 对地基要求低，特别适应于软基、河床或海床等水深较浅、易于 疏浚设备开挖基槽的工程地点。  常用断面型式：圆形和矩形 八、顶管法  施工方法 ：采用液压油缸将预制管段顶入由切削刀盘或掘进机形成的钻孔中构成衬砌的非开挖施工方法。  适用对象 ：穿越公路、铁路、建筑物、河流以及在闹市区、古迹保护区、农田与环境保护区等不允许或不能开挖条件下的地下工程施工。 九、沉井法 第四节 基坑开挖与支护工程 一、概述 基坑工程根据其开挖和施工方法可分为 : 无支护开挖有支护开挖 有支护的基坑工程可进一步分为 : 无支撑围护有支撑围护 二、基坑常见维护结构型式 支护结构主要由围护墙和支撑体系 组成。 17 围护结构型式及分类 放坡开挖及简易支护 放坡开挖是选择合理的基坑边坡以保证在开挖过程中边坡的稳定性，包括坡面的自立性和边坡整体稳定性。 放坡开挖适用于地基土质较好，开挖深度不深，以及施工现场有足够放坡场所的工程。 放坡开挖一般费用较低，能采用放坡开挖应尽量采用放坡开挖。 有时虽有足够放坡的场所，但挖土及回填土方量大，考虑工期、工程费用并不合理，也不宜采用放坡开挖。 悬臂式支护结构悬臂式支护结构常采用钢筋混凝土桩排桩墙、木板桩、钢板桩、钢筋混凝土板桩、地下连续墙等型式。 悬臂式围护结构依靠足够的入 土深度和结构的抗弯能力来维持整体稳定和结构的安全悬臂式结构对开挖深度很敏感，容易产生较大的变形，对相邻建 (构 )筑物产生不良影响。 悬臂式围护结构适用于土质较好、开挖深度较浅的基坑工程。 （ 1）灌注桩支护 开挖前在基坑周围设置砼灌注桩，桩的排列有间隔式、双排式和连续式，桩顶设置砼连系梁或锚桩、拉杆。 优点 ：施工方便、安全度好、费用低。 缺点 ：止水性差。 为防止水土流失，也可在灌注桩之间加粉喷桩。 （ 2）板桩支护 当基坑较深、地下水位较高且未施工降水时，采用板桩作为支护结构，既可挡土、防水，还可防止流砂的发生。 板桩 支撑可分为无锚板桩 (悬臂式板桩 )和有锚板桩两大类。 板式支护结构由两大系统组成：挡墙系统和支撑 (或拉锚 )系统。 板桩有 钢板柱、木板桩 与 钢筋混凝土板桩 数种。 （ 3）地下连续墙支护 先建造钢筋砼地下连续墙，达到强度后在墙间用机械挖土。 该支护法刚度大、强度高，可挡土、承重、截水、抗渗，可在狭窄场地施工，适于大面积、有地下水的深基坑施工。 水泥土重力式支护结构 目前在工程中用得较多的水泥土重力式围护结构，常采用 深层搅拌法 形成，有时也采用 高压喷射注浆法 形成。 为了节省投资，常采用格构体系。 水泥土与其包围的天然土形成 重力式挡墙支挡周围土体，保持基坑边坡稳定。 重力式围护结构常用于软粘土地区开挖深度约在 以内的基坑工程。 水泥土抗拉强度低，水泥土重力式围护结构适用于较浅的基坑工程，其变形也比较大。 （ 1）深层搅拌桩支护 含义 ：深层水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂，通过深层搅拌机械在地基将软土或沙等和固化剂强制拌和，使软基硬结而提高地基强度。 该方法适用于软基处理，效果显著，处理后可成桩、墙等。 适用情况 ：适用于处理淤泥、砂土、淤泥质土、泥炭土和粉土。 当用于处理泥炭土或地下水具有侵蚀18 性时，应通过试验确定其适用性。 （ 2） SMW 工法 or 劲性水泥土搅拌桩法 SMW 工法即在水泥土桩内插入 H 型钢等 (多数为 H 型钢 ,亦有插入拉森式钢板桩、钢管等 )，将承受荷载与防渗挡水结合起来 ,使之成为同时具有受力与抗渗两种功能的支护结构的围护墙。 SMW 工法是利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将 H 型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。 主要特点 是构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可使用，特别适合于以粘土和 粉细砂为主的松软地层、城市中的深基坑工程。 （ 3）粉喷桩支护 粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，也叫加固土桩；采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理，利用固化剂和软土之间所产生的物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度优质地基的方法。 适用范围 ：加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。 内撑式支护结构 内撑式围护结构 由围护结构体系和内撑体系两部分组成。 内撑体系可采用 水平支撑 和 斜支撑； 根据不同开挖深度又可采用单层水平支撑、二层水平支撑及多层水平支撑。 内撑常采用 钢筋混凝土支撑 和 钢 管 (或型钢 )支撑 两种。 钢筋混凝土支撑体系的优点是刚度好、变形小，而钢管支撑的优点是钢管可以回收、且加预压力方便。 （ 2）钢管 (或型钢 )支撑 内撑式支护由支护桩或墙和内支撑组成，适用于各种地基土层，缺点是内支撑会占用一定的施工空间。 拉锚式支护结构 拉锚式围护结构 由围护结构体系和锚固体系两部分组成 ，锚固体系可分为： 锚杆式 和 地面拉锚式 两种。 随基坑深度不同，锚杆式也可分为单层锚杆、二层锚杆和多层锚杆。 地面拉锚式需要有足够的场地设置锚桩；锚杆式需要地基土能提锚杆较大的锚固力。 锚杆式较适用于砂土地基，或粘土 地基；由于软粘土地基不能提供锚杆较大的锚固力，所以很少使用。 （ 1）灌注桩与土层锚杆结合支护 — 桩锚 桩顶不设锚桩、拉杆，而是挖至一定深度，每隔一定距离向桩背面斜向打入锚杆，达到强度后，安上横撑，拉紧固定，在桩中间挖土，直至设计深度。 （ 2）锚拉支护 锚拉支撑是一种浅基坑支护方式。 它是将水平挡土板支在柱桩内侧，柱桩一端打入土中，另一端用拉杆与锚柱拉紧，在挡土板内侧回填土。 锚拉支撑适于开挖较大型、深度不大的或使用机械挖土，不能安设横撑的基坑。 土钉墙支护结构 19 天然土体通过钻孔、插筋、注浆来设置土钉 (亦称砂 浆锚杆 )并与喷射砼面板相结合，形成类似重力挡墙的土钉墙，以抵抗墙后的土压力，保持开挖面的稳定。 也称为喷锚网加固边坡或喷锚网挡墙。 其它形式支护结构 三、基坑支护失效典型案例 6 月 27 日 6 时左右，上海闵行区“莲花河畔小区”一栋在建 13 层住宅楼整体倒塌。 这是建国以来建筑业最令人恐怖的倒楼事件。 第五节 浅埋暗挖法施工技术 一、概述 浅埋暗挖法产生的背景 浅埋暗挖法施工原理 浅埋暗挖法沿用了新奥法的基本原理：采用复合衬砌，初期支护承担全部基本荷载，二衬作为安全储备，初支、二衬共同承担特殊荷载；采 用多种辅助工法，超前支护，改善加固围岩，调动部分围岩自承能力；采用不同开挖方法及时支护封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系；采用信息化设计与施工。 该法多用于 第四纪软弱地层 的地下工程，围岩自承能力很差，为控制地表沉降，初期支护刚度要大、要及时。 特征曲线中 C 点尽量靠近 A 点，即尽量增大支护的承载，减少围岩的自承载。 要做到这点，必须遵守十八字方针，初支必须从上向下施工，初支基本稳定后才能做二衬，且必须从下到上施工。 浅埋暗挖法既可作为独立的施工方法，也可以与其他施工方法结合使用，车站经常采用浅埋暗挖法与盖 挖法相结合，区间隧道用盾构法与浅埋暗挖法结合施工。 浅埋暗挖法与其他工法有很强的兼容性。 二、浅埋暗挖法施工技术原则 浅埋暗挖施工步骤 浅埋 暗挖法施工步骤： 施工准备 ——超前小导管布设 ——注浆 ——土方开挖 ——格栅架立 —— 钢筋网片、连接筋 ——喷射混凝土 —— 防水施工 ——二次衬砌 浅埋暗挖施工技术原则 浅埋暗挖法的核心技术被概括为 18 字方针： “ 管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测 ” ①管超前 —— 在工作面开挖前，沿隧道拱部周边按设计打入超前小导管； ②严注浆 ——打设超前小导管后注浆加固地层， 包括初支背后注浆和二衬背后注浆； ③短开挖 ——每次开挖循环进尺要短，开挖和支护时间尽可能缩短； 20 ④强支护 ——采用格栅钢架和喷射混凝土进行较强的早期支护，以限制地层变形； ⑤早封闭 ——开挖后初期支护要尽早封闭成环，以改善受力条件； ⑥勤量测 ——对规定部位进行动态监测，绘制位移 时间曲线，掌握施工动态，调整施工参数并设置各部位的变形警戒值，是浅埋暗挖法施工成败的关键。 三、浅埋暗挖常用施工方法 全断面法 (1)施工顺序 主要工序 ：使用移动式钻孔台车，首先全断面一次钻孔，并进行装药连线，然后将钻孔台车退后 50m以外的安全地点，再起爆，一次爆破成型，出碴后钻孔台车再推移到开挖面就位，开始下一个钻爆作业循环，同时，施作初期支护，铺防水隔离层（或不铺），进行二次模筑衬砌。 该流程突出两点 ：增加机械手进行复喷作业，先初喷后复喷，以利于稳定地层和加快施工进度；铺底混凝土必须提前施作，且不滞后 200m，大那个地层较差时铺底应紧跟，这是确保施工安全和质量的重要做法。 （ 2）适用范围 全断面法主要适用于 I~II 级围岩，当断面在 50 ㎡ 以下，隧道又处于 IV 级围岩地层时，为了减少对地层的扰动次数，在采取局部注浆等辅助施工措施加固地层 后，也可采用全断面法施工，但在第四纪地层中采用此施工方法时，断面一般均在 20 ㎡ 以下，且施工中仍须特别注意，山岭隧道及小断面城市地下电力、热力、电信等管道工程施工多用此法。 （ 3）优缺点 全断面开挖法有较大的作业空间，有利于采用大型配套机械化作业，提高施工速度，且工序少，便于施工组织和管理。 但由于开挖面较大，围岩稳定性降低，且每个循环工作量较大。 每次深孔爆破引起的震动较大，因此要求进行精心的钻爆设计，并严格控制爆破作业。 台阶法 台阶法施工就是将结构断面分成两个或几个部分，即分成上下两个断面或几个工作面， 分步开挖，根据地层条件和机械配备情况，台阶法又可分为正台阶法、中隔墙台阶法等。 该法在浅埋暗挖法中应用最广，可根据工程实际、地层条件和机械条件，选择合适的台阶方式。 （ 1）正台阶法开挖 正台阶法开挖优点很多，能较早地使支护闭合，有利于控制其结构变形及由此引起的地面沉降，上台阶长度（ L）一般控制在 1~ 倍洞径（ D），根据地层情况，可选择两步或多步开挖。 （ a）上下两部分步开挖法 采用此法，若地层较好（ III~IV 级），可将断面分成上下两个台阶开挖，上台阶长度一般控制在 1~倍洞径（ D）以内，但必须在地层 失去自稳能力之前尽快开挖下台阶，支护形成封闭结构；若地层较差，为了稳定工作面，也可辅以小导管超前支护等措施。 （ b）多部分步开挖留核心土 该法适用于较差的地层，围岩级别为 V、 VI 级，上台阶取 1 倍洞径左右环形开挖，留核心土，用系统21 小导管超前支护、预注浆稳定工作面；用网钩钢拱架做初期支护；拱脚、墙脚设置锁脚锚杆。 从断面开挖到初期支护、仰拱封闭不能超过 10d，以确保地面沉陷控制在 50mm 以内。 （ c）正台阶法开挖优缺点 灵活多变，适用性强。 凡是软弱围岩、第四纪沉积地层，必须采用正台阶法，尤其是各种不同方法中的基本 方法。 而且，当遇到地层变化（变好或变坏），都能及时更改、变换成其他方法，所以被称为浅埋暗挖施工方法之母。 具有足够的作业空间和较快的施工速度，台阶有利于开挖面的稳定，尤其是上部开挖支护后，下部作业则较为安全。 当地层无水、洞跨小于 10m 时，均可采用该方法。 台阶法开挖的缺点是上下部作业相互干扰，应注意下部作业时对上部稳定性的影响，还应注意台阶开挖会增加围岩被扰动的次数等。 中隔墙法（ CD 工法）、交叉中隔墙法（ CRD 工法） (1)基本概念 CD 法（ CenterDiaphragm）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。 当 CD 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 CRD 法（ CrossDiaphragm）。 CD 法首次在德国慕尼黑地铁工程的实践中获得了成功， CRD 法是日本吸取欧洲 CD 法的经验，将原CD 工法先开挖中壁一侧改为两侧交叉开挖、步步封闭成环、改进发展的一种工法。 其最大特点是将大断面施工化成小段面施工，各个局部封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每个步序受力体系完整。 (3)方法的比较 大量的施工实例资料。