第四章 地下工程施工之辅助工法-2
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1、地下工程的概念)是指修建在地面以下岩层戏土层中的各种工程空间与设施,是地层中所建工程的总称,通常包括矿山井巷工程、城市地铁隧道工程、水工隧道工程、交通山岭隧道工程、水电地下硐室工程、地下空间工程、军事国防工程、建筑基坑工程等。
2、地下工程分类地下工程按(1)用途分,用为公路和铁路隧道、城市地铁、水底隧道、采矿采煤用地下巷道、小工隧道等;(2)按地层分为岩层地下工程和土层地下工程;(3)按埋深分为:0~10m浅埋,-10~-30m中埋,-30m以上深埋;(4)按断面大小分为小断面、中断面、大断面3地下工程的特性一方面,围岩压力决定地下工程的结构与地面建筑的结构不同,地下工程设施与地层接触处必须有支护结构,其作用是承受地层和爆炸等静力荷载,确保地下工程的安全和使用要求。
另一方面,岩层和土层具有较好的抗焊、抗震和良好的热稳定性和密闭性。
因而,地下工程可作为有效的防空设施,形成恒温、恒深、抗震、设防的环境,并能节约地面建筑占地面积,地下工程与地面工程相比有以下几个特点:(1)地下工程建设的无限性和制约性;(2)地下工程建设的层次性与不可逆性;(3)地下工程的致密性与稳定性。
4地下工程的作业三个方面基本作业分为(1)开挖:明挖法、暗挖法、盖挖法(2)支护:预支护、初期支护和永久支护(3)施工管理监测包括技术管理、安全管理、进度控制、投资控制、环境控制与监测。
辅助作业包括通风防尘、排出有害气体、供电照明及信号安装焊合排水以及测量帮助方向标高。
5地下工程常用的开挖方法山岭地下工程:矿山法(钻爆法)、掘进机(TBM)法;水泥隧道:沉管法、盾构法6地下工程常用的支护形式支护分预支护,初期支护和永久支护;预支护:超前锚杆支护、超前管棚支护、超前注浆;初期支护:喷射砼、锚杆,钢筋网,钢拱架等形式进行组合;永久支护:锚喷支护、锚索支护及模筑砼衬砌、装钢筋砼衬砌等7新奥法原则少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭。
第二章地下工程地质环境1概念:原岩:未经认为开挖扰动的岩(土)体围岩:地下工程开挖后形成的空间周围的岩体初始应力:由于岩体的自重和地质构造的作用,在地下工程开挖前岩体中就已经存在的地应力此生应力:指满足外部的约束条件或结构自身变形连续条件所需的法向应力或剪应力岩体坚固性系数:又称普氏系数,反映在采矿过程中岩体各个方面的相对坚固性。
地下工程施工提纲一、选择题(单选20%多选10%)第一章明挖法1、当基坑开挖深度超过7m时,就需要考虑设置支护结构。
2、钢板桩沉桩的布置方式一般有三种:插打式、屏风式及错列式。
3、插打式沉桩法是将钢板桩一根根地打入土中;屏风式沉桩法是将多根板桩插入土中一定深度,使桩机来回锤击,并使两端1-2根桩先打到要求深度再将中间部分的桩顺次打入;错列式沉桩法是先每隔一根桩进行打入,然后打击中间的桩。
4、深层搅拌桩的施工工艺称为“四搅两喷”,即四次搅拌、两次喷浆。
5、土钉是土钉墙支护结构中的主要受力构件,长度一般不超过12m。
6、护壁泥浆的主要作用:①护壁作用;②携渣作用;③冷却和润滑作用。
7、盖挖顺作法:开挖至基底后,自下而上,逐层修筑地下结构。
盖挖逆作法:与顺作法相反,从上往下依次开挖和构筑结构本体。
8、盖挖半逆作法和盖挖顺作法相似,也是在开挖地面、完成顶层板及恢复路面后,向下挖土至地下结构底板的设计标高,先浇筑底板,再依次向上逐层浇筑侧墙、楼板。
但与盖挖顺作法的主要区别在于,盖挖顺作法所形成的顶板是将来要拆除的临时性盖板,不是永久性结构的顶板;而盖挖半逆作法所形成的顶板就是地下结构的顶部结构。
第二章矿山法与新奥法1、新奥法的正确实施,应加强如下工作:(1)加强施工过程中的地质调查;(2)加强现场监控和量测;(3)加强施工设计修正。
2、长台阶法的上、下两个面相距较远,一段上台阶超前下台阶50m以上或大于5倍洞跨。
短台阶法的上、下两个断面相距较近,一般上台阶长度小于5倍但大于1~1.5倍洞跨。
超短台阶法的上台阶仅超前下台阶3~5m。
3、掏槽爆破技术,炮眼的种类有掏槽眼、辅助眼和周边眼。
4、掏槽方式:①锥形掏槽②楔形掏槽③单向掏槽④平行龟裂掏槽⑤角柱式掏槽⑥螺旋式掏槽5、超前地质预报可分为:①短距离预报。
0 - 15m,与施工同步进行,相当于临灾预报或防灾处理阶段。
②中距离预报。
15 - 50m,相当于成灾预报的短期预报。
地下⼯程施⼯与管理(新)绪论1、地下施⼯⽅法分类(1)地下⼯程明挖法施⼯基坑开挖、基坑⽀挡开挖、地下连续墙、盖挖法(顺作法、逆作法、半逆作法)(2)暗挖法1)矿⼭法(钻爆法)全断⾯开挖、上下导坑法、分部开挖法2)机械法掘进机(TBM)盾构法:⽓压平衡、⼟压平衡、泥⽔平衡(3)地下⼯程辅助⼯法⼩导管、⼤⼩管棚、喷锚⽀护、注浆法、冻结法第⼀章基坑开挖1、基坑⽀挡开挖分类桩板⽀挡、连续钢板(管)桩⽀挡、挖孔灌注桩(⼈⼯挖孔桩)、深层搅拌桩挡⼟结构、SMW ⼯法2、SMW挡⼟墙(⼯法)是利⽤搅拌设备就地切削⼟体,然后注⼊⽔泥系混合液搅拌形成均⼀的挡墙,最后按⼀定的形式在其中插⼊型钢(如H型钢),即形成⼀种劲性复合围护结构。
3、冻结法是利⽤⼀些设在钻孔中的特殊⾦属管(冻结管),并将冷媒(盐⽔或冷⽓)送⼊这些管中,进过连续和长期的循环,吸⾛周围地层的热量,⽽使地层冻结。
第⼆章地下连续墙1、地下连续墙是区别于传统施⼯⽅法的⼀种较为先进的地下⼯程结构形式和施⼯⼯艺。
它是在地⾯上⽤特殊的挖槽设备,沿着深开挖⼯程的周边(例如地下结构物的边墙),在泥浆护壁的情况下,开挖⼀条狭长的深槽,在槽内放置钢筋笼并浇灌⽔下混凝⼟,筑成⼀段钢筋混凝⼟墙段。
然后将若⼲墙段连接成整体,形成⼀条连续的地下墙体。
地下连续墙可供截⽔、防渗或挡⼟承重之⽤。
2、地下连续墙的分类按填筑材料:分为⼟质墙、混凝⼟墙、钢筋混凝⼟墙(⼜有现浇和预制之分)、组合墙(预制钢筋混凝⼟墙板和现浇混凝⼟的的组合、预制钢筋混凝⼟墙板和⾃凝⽔泥膨润⼟泥浆的组合)。
按成墙⽅式:分为桩排式、壁板式、桩壁组合式;按使⽤⽅式:分为临时挡⼟墙、防渗墙、⽤做主体结构兼做临时挡⼟墙的地下连续墙、⽤做多边形基础兼做墙体的地下连续墙。
3、地下连续墙挡⼟结构体系的破坏形式(1)稳定性破坏整体失稳、基坑底隆起、管涌及流砂(2)强度破坏⽀撑强度不⾜或压屈。
墙体强度不⾜。
变形过⼤。
4、泥浆的作⽤护壁、携渣、冷却机具和切⼟滑润,其中护壁为最重要的功能。
第1篇地下工程是指在地面以下进行施工的建筑、构筑物等工程。
随着城市化进程的加快,地下空间资源得到了广泛开发利用,地下工程的需求也越来越大。
地下工程施工方法主要包括以下几种:一、明挖法明挖法是指先将地面挖开,在露天情况下修筑衬砌,然后再覆盖回填的地下工程施工方法。
适用于浅埋隧道、地下房屋和地下构筑物等。
明挖法施工速度快,成本低,但需占用地面空间,对周边环境影响较大。
二、暗挖法暗挖法是指在地下挖洞的方式施工,主要包括矿山法、盾构法、顶管法等。
1. 矿山法:矿山法是指用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法。
适用于埋置较深的土层或岩石层。
矿山法施工经验成熟,安全可靠,但施工过程复杂,成本较高。
2. 盾构法:盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。
将盾构机械在地中推进,通过盾构外壳和管片支承四周围岩,防止发生坍塌。
同时,在开挖面前方用切削装置进行土体开挖,通过出土机械运出洞外,并拼装预制混凝土管片,形成隧道结构。
盾构法施工速度快,对周边环境影响小,但设备投资大,施工成本高。
3. 顶管法:顶管法是指隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法。
顶管法施工速度快,对周边环境影响小,但施工过程中需注意导向和纠偏。
三、沉管法沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。
将预制好的管段沉放到水底,然后拼装成隧道。
适用于水底隧道施工,具有施工速度快、对环境影响小等优点。
四、新奥法新奥法是应用岩体力学理论,以维护和利用围岩的自承能力为基点,采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段,及时的进行支护,控制围岩的变形和松弛,使围岩成为支护体系的组成部分。
新奥法适用于软弱围岩地层,施工安全,工程质量可靠。
五、浅埋暗挖法浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。
在城镇软弱围岩地层中,以改造地质条件为前提,以控制地表沉降为重点,以格栅(或其他钢结构)和喷锚作为初期支护手段,按照十八字原则进行施工。
辅助施工措施第一章概述辅助施工措施是针对软弱不良地层而提出旳, 其选择旳对旳与否直接关系到工程旳成败和造价旳高下, 它是衡量施工应变能力旳重要标志。
辅助施工措施已作为地下工程, 尤其是浅埋地下工程暗挖法施工旳一种重要分支进行研究和应用。
施工前需根据围岩条件、施工措施、进度规定、机械配套和工程所处环境等状况, 优先选择简朴旳措施和同步采用几种综合辅助施工措施来加固地层, 保证不塌方、少沉陷。
一般, 辅助施工措施有洞内外减少地下水位、地面加固地层、洞内加固地层(或工作面)、洞内防排水等。
其中洞内外加固地层(或工作面)旳辅助措施重要有12种。
1、环形开挖留关键土多用于台阶法开挖施工中。
此措施在围岩自稳时间达24h以上, 开挖工作稳定期才能采用。
环形开挖循环进尺长度一般控制在1.2m以内, 以0.75~1m为宜。
关键土旳断面面积应不小于开挖断面面积旳50%, 关键土纵向长度应不小于3m。
该关键土是平衡开挖工作面旳最简朴易行旳措施。
2、喷射混凝土封闭开挖工作面此措施多与环形开挖留关键土措施配合使用, 在留关键土仍不能满足工作面稳定旳规定期, 可及时喷射混凝土封闭开挖工作面。
喷射混凝土厚度一般为5~10㎝。
这种措施可以大大提高工作面土体旳稳定性, 将工作面由二维受力状态变成三维受力状态。
以上两种措施是最简朴旳稳定开挖工作面旳措施, 也是行之有效旳施工措施。
假如这两种措施同步应用仍然不能有效控制地面沉降时, 必须再采用如下辅助措施。
3、超前锚杆或超前小导管支护当围岩自稳时间在12~14h之间时, 必须采用先超前支护、后开挖旳施工措施(一般采用超前锚杆支护)。
若开挖跨度较大或锚杆成孔困难而不易布设时, 可采用超前小导管支护。
4、超前小导管周围注浆加固地层多用于自稳时间在12h以内, 甚至没有自稳能力旳围岩中, 如第四纪末胶结旳砂卵石、粉细沙层中常用此法。
该措施需要有钢拱架支护配合使用。
5、设置临时仰拱在软弱地层中施工, 及时封闭而使构造闭合是关键。
三、隧道工程施工技术(一)隧道工程施工特点(二)隧道工程施工方法【例题】属于浅埋及软土隧道施工方法有()。
A.钻爆法B.掘进法C.盾构法D.沉管法E.盖挖法【答案】CE【解析】1.钻爆法(1)钻爆法施工技术的优缺点。
钻爆破法是常规、传统的开挖方法。
其优点表现在如下方面:4)可以适应坚硬完整的围岩,也可以适应较为软弱破碎的围岩。
但是钻爆法也有一定的局限性或缺点。
对通风要求较高。
一般开挖隧洞,独头推进长度不能超过2km。
钻爆法由于采用爆炸,在城市人口密集地区不能采用。
因此,一般短洞、地下大洞室、不是圆形的隧洞、地质条件变化大的地方都常用钻爆法;长洞,又没有条件布置施工支洞、施工斜井的,或者地质条件很差,特别软弱的地方,不利于钻爆法。
(2)钻爆法施工的基本工序与要求。
各工序中,钻孔、出渣是开挖过程中需时最多的主要工序;支护是保证施工安全、顺利、快速进行的重要手段。
开挖工作的机械化和先进与否,主要体现在这三个工序中。
5)通风。
地下工程的主要通风方式有两种:一种是压入式,一种是吸出式。
我国大多数工地均采用压入式。
2.TBM法(掘进机法简称TBM法)(1)全断面掘进机的开挖施工。
全断面掘进机主要优点是:适宜于打长洞,因为它对通风要求较低;开挖洞壁比较光滑;对围岩破坏较小,所以对围岩稳定有利;超挖少,衬砌混凝土回填量少。
(2)独臂钻的开挖施工。
该种设备适宜于开挖软岩,不适宜于开挖地下水较多、围岩不太稳定的地层。
(3)天井钻的开挖施工。
天井钻是专用用来开挖竖井或斜井的大型钻具。
(4)带盾构的TBM掘进法。
当围岩是软弱破碎带时,若用常规的TBM掘进,常会因围岩塌落,造成事故,要采用带盾构的TBM法。
3.盾构法(1)盾构机的类型与构造。
盾构机基本构造则是由钢壳、推进机系统、衬砌拼装系统三部分构成的。
盾构壳体一般由切口环、支承环和盾尾三部分组成。
(2)盾构工法的选择。
详尽地掌握好各种盾构机的特征是确定盾构工法的关键。