地下工程考試總復習(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 殼在構筑永久襯砌之前支承地層，不需臨時支護。 ? 盾構機是根據(jù)隧道與地基情況量身設計、制造或改造的。 ? 施工斷面：多為圓形，也有矩形、馬蹄形、半圓形和異型。 ? 適用對象：城市地鐵、水下隧道、水工隧道等。 六 、全斷面掘進機法 ? 裝備：全斷面掘進機 (TunnelingBoringMachine， TBM) ? 原理 ：電動機驅動主軸旋轉 → 對刀盤施壓貼緊巖壁 → 利用刀盤上的盤形滾刀破碎巖石 → 巷道全斷面一次成型 ? 優(yōu)點：月進尺為鉆爆法的 ～ 倍，超挖量小于 5％，襯砌費用大幅節(jié)約，施工安全性與巖層適應性好 ? 適用對象：硬巖長大隧道 (尤其適用于巖石破碎、高山缺氧、嚴寒等惡劣氣候條件地區(qū)的隧道開挖 ) 七 、沉管法 ? 施工方法：預制鋼筋砼管段 → 浮運至預挖水底基槽的隧址 → 管段定位后注水壓載下沉至設計位置 →與相鄰管段水下連接 → 基礎處理 → 回填覆土 → 隧道內(nèi)部鋪裝。 ? 適用對象：水底隧道。對地基要求低，特別適應于軟基、河床或海床等水深較淺、易于 疏浚設備開挖基槽的工程地點。 ? 常用斷面型式：圓形和矩形 八、頂管法 ? 施工方法 ：采用液壓油缸將預制管段頂入由切削刀盤或掘進機形成的鉆孔中構成襯砌的非開挖施工方法。 ? 適用對象 ：穿越公路、鐵路、建筑物、河流以及在鬧市區(qū)、古跡保護區(qū)、農(nóng)田與環(huán)境保護區(qū)等不允許或不能開挖條件下的地下工程施工。 九、沉井法 第四節(jié) 基坑開挖與支護工程 一、概述 基坑工程根據(jù)其開挖和施工方法可分為 : 無支護開挖有支護開挖 有支護的基坑工程可進一步分為 : 無支撐圍護有支撐圍護 二、基坑常見維護結構型式 支護結構主要由圍護墻和支撐體系 組成。 17 圍護結構型式及分類 放坡開挖及簡易支護 放坡開挖是選擇合理的基坑邊坡以保證在開挖過程中邊坡的穩(wěn)定性，包括坡面的自立性和邊坡整體穩(wěn)定性。 放坡開挖適用于地基土質(zhì)較好，開挖深度不深，以及施工現(xiàn)場有足夠放坡場所的工程。放坡開挖一般費用較低，能采用放坡開挖應盡量采用放坡開挖。有時雖有足夠放坡的場所，但挖土及回填土方量大，考慮工期、工程費用并不合理，也不宜采用放坡開挖。 懸臂式支護結構懸臂式支護結構常采用鋼筋混凝土樁排樁墻、木板樁、鋼板樁、鋼筋混凝土板樁、地下連續(xù)墻等型式。 懸臂式圍護結構依靠足夠的入 土深度和結構的抗彎能力來維持整體穩(wěn)定和結構的安全懸臂式結構對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大的變形，對相鄰建 (構 )筑物產(chǎn)生不良影響。 懸臂式圍護結構適用于土質(zhì)較好、開挖深度較淺的基坑工程。 （ 1）灌注樁支護 開挖前在基坑周圍設置砼灌注樁，樁的排列有間隔式、雙排式和連續(xù)式，樁頂設置砼連系梁或錨樁、拉桿。 優(yōu)點 ：施工方便、安全度好、費用低。 缺點 ：止水性差。為防止水土流失，也可在灌注樁之間加粉噴樁。 （ 2）板樁支護 當基坑較深、地下水位較高且未施工降水時，采用板樁作為支護結構，既可擋土、防水，還可防止流砂的發(fā)生。板樁 支撐可分為無錨板樁 (懸臂式板樁 )和有錨板樁兩大類。 板式支護結構由兩大系統(tǒng)組成：擋墻系統(tǒng)和支撐 (或拉錨 )系統(tǒng)。 板樁有 鋼板柱、木板樁 與 鋼筋混凝土板樁 數(shù)種。 （ 3）地下連續(xù)墻支護 先建造鋼筋砼地下連續(xù)墻，達到強度后在墻間用機械挖土。該支護法剛度大、強度高，可擋土、承重、截水、抗?jié)B，可在狹窄場地施工，適于大面積、有地下水的深基坑施工。 水泥土重力式支護結構 目前在工程中用得較多的水泥土重力式圍護結構，常采用 深層攪拌法 形成，有時也采用 高壓噴射注漿法 形成。為了節(jié)省投資，常采用格構體系。水泥土與其包圍的天然土形成 重力式擋墻支擋周圍土體，保持基坑邊坡穩(wěn)定。 重力式圍護結構常用于軟粘土地區(qū)開挖深度約在 以內(nèi)的基坑工程。水泥土抗拉強度低，水泥土重力式圍護結構適用于較淺的基坑工程，其變形也比較大。 （ 1）深層攪拌樁支護 含義 ：深層水泥攪拌樁是利用水泥作為固化劑，通過深層攪拌機械在地基將軟土或沙等和固化劑強制拌和，使軟基硬結而提高地基強度。該方法適用于軟基處理，效果顯著，處理后可成樁、墻等。 適用情況 ：適用于處理淤泥、砂土、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。當用于處理泥炭土或地下水具有侵蝕18 性時，應通過試驗確定其適用性。 （ 2） SMW 工法 or 勁性水泥土攪拌樁法 SMW 工法即在水泥土樁內(nèi)插入 H 型鋼等 (多數(shù)為 H 型鋼 ,亦有插入拉森式鋼板樁、鋼管等 )，將承受荷載與防滲擋水結合起來 ,使之成為同時具有受力與抗?jié)B兩種功能的支護結構的圍護墻。 SMW 工法是利用專門的多軸攪拌機就地鉆進切削土體，同時在鉆頭端部將水泥漿液注入土體，經(jīng)充分攪拌混合后，再將 H 型鋼或其他型材插入攪拌樁體內(nèi)，形成地下連續(xù)墻體，利用該墻體直接作為擋土和止水結構。 主要特點 是構造簡單，止水性能好，工期短，造價低，環(huán)境污染小，凡是適合應用水泥土攪拌樁的場合都可使用，特別適合于以粘土和 粉細砂為主的松軟地層、城市中的深基坑工程。 （ 3）粉噴樁支護 粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，也叫加固土樁；采用粉體狀固化劑來進行軟基攪拌處理，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度優(yōu)質(zhì)地基的方法。 適用范圍 ：加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土。 內(nèi)撐式支護結構 內(nèi)撐式圍護結構 由圍護結構體系和內(nèi)撐體系兩部分組成 。內(nèi)撐體系可采用 水平支撐 和 斜支撐； 根據(jù)不同開挖深度又可采用單層水平支撐、二層水平支撐及多層水平支撐 。 內(nèi)撐常采用 鋼筋混凝土支撐 和 鋼 管 (或型鋼 )支撐 兩種。鋼筋混凝土支撐體系的優(yōu)點是剛度好、變形小，而鋼管支撐的優(yōu)點是鋼管可以回收、且加預壓力方便。 （ 2）鋼管 (或型鋼 )支撐 內(nèi)撐式支護由支護樁或墻和內(nèi)支撐組成，適用于各種地基土層，缺點是內(nèi)支撐會占用一定的施工空間。 拉錨式支護結構 拉錨式圍護結構 由圍護結構體系和錨固體系兩部分組成 ，錨固體系可分為： 錨桿式 和 地面拉錨式 兩種。 隨基坑深度不同，錨桿式也可分為單層錨桿、二層錨桿和多層錨桿。 地面拉錨式需要有足夠的場地設置錨樁；錨桿式需要地基土能提錨桿較大的錨固力。 錨桿式較適用于砂土地基，或粘土 地基；由于軟粘土地基不能提供錨桿較大的錨固力，所以很少使用。 （ 1）灌注樁與土層錨桿結合支護 — 樁錨 樁頂不設錨樁、拉桿，而是挖至一定深度，每隔一定距離向樁背面斜向打入錨桿，達到強度后，安上橫撐，拉緊固定，在樁中間挖土，直至設計深度。 （ 2）錨拉支護 錨拉支撐是一種淺基坑支護方式。它是將水平擋土板支在柱樁內(nèi)側，柱樁一端打入土中，另一端用拉桿與錨柱拉緊，在擋土板內(nèi)側回填土。 錨拉支撐適于開挖較大型、深度不大的或使用機械挖土，不能安設橫撐的基坑。 土釘墻支護結構 19 天然土體通過鉆孔、插筋、注漿來設置土釘 (亦稱砂 漿錨桿 )并與噴射砼面板相結合，形成類似重力擋墻的土釘墻，以抵抗墻后的土壓力，保持開挖面的穩(wěn)定。也稱為噴錨網(wǎng)加固邊坡或噴錨網(wǎng)擋墻。 其它形式支護結構 三、基坑支護失效典型案例 6 月 27 日 6 時左右，上海閔行區(qū)“蓮花河畔小區(qū)”一棟在建 13 層住宅樓整體倒塌。這是建國以來建筑業(yè)最令人恐怖的倒樓事件。 第五節(jié) 淺埋暗挖法施工技術 一、概述 淺埋暗挖法產(chǎn)生的背景 淺埋暗挖法施工原理 淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理：采用復合襯砌，初期支護承擔全部基本荷載，二襯作為安全儲備，初支、二襯共同承擔特殊荷載；采 用多種輔助工法，超前支護，改善加固圍巖，調(diào)動部分圍巖自承能力；采用不同開挖方法及時支護封閉成環(huán)，使其與圍巖共同作用形成聯(lián)合支護體系；采用信息化設計與施工。 該法多用于 第四紀軟弱地層 的地下工程，圍巖自承能力很差，為控制地表沉降，初期支護剛度要大、要及時。特征曲線中 C 點盡量靠近 A 點，即盡量增大支護的承載，減少圍巖的自承載。要做到這點，必須遵守十八字方針，初支必須從上向下施工，初支基本穩(wěn)定后才能做二襯，且必須從下到上施工。 淺埋暗挖法既可作為獨立的施工方法，也可以與其他施工方法結合使用，車站經(jīng)常采用淺埋暗挖法與蓋 挖法相結合，區(qū)間隧道用盾構法與淺埋暗挖法結合施工。淺埋暗挖法與其他工法有很強的兼容性。 二、淺埋暗挖法施工技術原則 淺埋暗挖施工步驟 淺埋 暗挖法施工步驟： 施工準備 ——超前小導管布設 ——注漿 ——土方開挖 ——格柵架立 —— 鋼筋網(wǎng)片、連接筋 ——噴射混凝土 —— 防水施工 ——二次襯砌 淺埋暗挖施工技術原則 淺埋暗挖法的核心技術被概括為 18 字方針： “ 管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測 ” ①管超前 —— 在工作面開挖前，沿隧道拱部周邊按設計打入超前小導管； ②嚴注漿 ——打設超前小導管后注漿加固地層， 包括初支背后注漿和二襯背后注漿； ③短開挖 ——每次開挖循環(huán)進尺要短，開挖和支護時間盡可能縮短； 20 ④強支護 ——采用格柵鋼架和噴射混凝土進行較強的早期支護，以限制地層變形； ⑤早封閉 ——開挖后初期支護要盡早封閉成環(huán)，以改善受力條件； ⑥勤量測 ——對規(guī)定部位進行動態(tài)監(jiān)測，繪制位移 時間曲線，掌握施工動態(tài)，調(diào)整施工參數(shù)并設置各部位的變形警戒值，是淺埋暗挖法施工成敗的關鍵。 三、淺埋暗挖常用施工方法 全斷面法 (1)施工順序 主要工序 ：使用移動式鉆孔臺車，首先全斷面一次鉆孔，并進行裝藥連線，然后將鉆孔臺車退后 50m以外的安全地點，再起爆，一次爆破成型，出碴后鉆孔臺車再推移到開挖面就位，開始下一個鉆爆作業(yè)循環(huán)，同時，施作初期支護，鋪防水隔離層（或不鋪），進行二次模筑襯砌。 該流程突出兩點 ：增加機械手進行復噴作業(yè)，先初噴后復噴，以利于穩(wěn)定地層和加快施工進度；鋪底混凝土必須提前施作，且不滯后 200m，大那個地層較差時鋪底應緊跟，這是確保施工安全和質(zhì)量的重要做法。 （ 2）適用范圍 全斷面法主要適用于 I~II 級圍巖，當斷面在 50 ㎡ 以下，隧道又處于 IV 級圍巖地層時，為了減少對地層的擾動次數(shù)，在采取局部注漿等輔助施工措施加固地層 后，也可采用全斷面法施工，但在第四紀地層中采用此施工方法時，斷面一般均在 20 ㎡ 以下，且施工中仍須特別注意，山嶺隧道及小斷面城市地下電力、熱力、電信等管道工程施工多用此法。 （ 3）優(yōu)缺點 全斷面開挖法有較大的作業(yè)空間，有利于采用大型配套機械化作業(yè)，提高施工速度，且工序少，便于施工組織和管理。但由于開挖面較大，圍巖穩(wěn)定性降低，且每個循環(huán)工作量較大。每次深孔爆破引起的震動較大，因此要求進行精心的鉆爆設計，并嚴格控制爆破作業(yè)。 臺階法 臺階法施工就是將結構斷面分成兩個或幾個部分，即分成上下兩個斷面或幾個工作面， 分步開挖，根據(jù)地層條件和機械配備情況，臺階法又可分為正臺階法、中隔墻臺階法等。該法在淺埋暗挖法中應用最廣，可根據(jù)工程實際、地層條件和機械條件，選擇合適的臺階方式。 （ 1）正臺階法開挖 正臺階法開挖優(yōu)點很多，能較早地使支護閉合，有利于控制其結構變形及由此引起的地面沉降，上臺階長度（ L）一般控制在 1~ 倍洞徑（ D），根據(jù)地層情況，可選擇兩步或多步開挖。 （ a）上下兩部分步開挖法 采用此法，若地層較好（ III~IV 級），可將斷面分成上下兩個臺階開挖，上臺階長度一般控制在 1~倍洞徑（ D）以內(nèi)，但必須在地層 失去自穩(wěn)能力之前盡快開挖下臺階，支護形成封閉結構；若地層較差，為了穩(wěn)定工作面，也可輔以小導管超前支護等措施。 （ b）多部分步開挖留核心土 該法適用于較差的地層，圍巖級別為 V、 VI 級，上臺階取 1 倍洞徑左右環(huán)形開挖，留核心土，用系統(tǒng)21 小導管超前支護、預注漿穩(wěn)定工作面；用網(wǎng)鉤鋼拱架做初期支護；拱腳、墻腳設置鎖腳錨桿。從斷面開挖到初期支護、仰拱封閉不能超過 10d，以確保地面沉陷控制在 50mm 以內(nèi)。 （ c）正臺階法開挖優(yōu)缺點 靈活多變，適用性強。凡是軟弱圍巖、第四紀沉積地層，必須采用正臺階法，尤其是各種不同方法中的基本 方法。而且，當遇到地層變化（變好或變壞），都能及時更改、變換成其他方法，所以被稱為淺埋暗挖施工方法之母。 具有足夠的作業(yè)空間和較快的施工速度，臺階有利于開挖面的穩(wěn)定，尤其是上部開挖支護后，下部作業(yè)則較為安全。當?shù)貙訜o水、洞跨小于 10m 時，均可采用該方法。 臺階法開挖的缺點是上下部作業(yè)相互干擾，應注意下部作業(yè)時對上部穩(wěn)定性的影響，還應注意臺階開挖會增加圍巖被擾動的次數(shù)等。 中隔墻法（ CD 工法）、交叉中隔墻法（ CRD 工法） (1)基本概念 CD 法（ CenterDiaphragm）主要適用于地層較差和不穩(wěn)定巖 體，且地面沉降要求嚴格的地下工程施工。當 CD 法仍不能滿足要求時，可在 CD 工法的基礎上加設臨時仰拱，即 CRD 法（ CrossDiaphragm）。 CD 法首次在德國慕尼黑地鐵工程的實踐中獲得了成功， CRD 法是日本吸取歐洲 CD 法的經(jīng)驗，將原CD 工法先開挖中壁一側改為兩側交叉開挖、步步封閉成環(huán)、改進發(fā)展的一種工法。其最大特點是將大斷面施工化成小段面施工，各個局部封閉成環(huán)的時間短，控制早期沉降好，每個步序受力體系完整。 (3)方法的比較 大量的施工實例資料