地下工程施工技术期末复习(DOC 20页).docx

1、定义：用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介 质的裂隙和空隙，以改善地基的物理力学性质，即将具有凝结能力的 浆液注入地层或隧道围岩中以填充、渗透、压密等式挤走土颗粒间或 岩裂隙中的水分，待浆液凝结后，使隧道围岩或土体形成一个抗渗性 能良好、强度较高的整体，以达到填充、堵水和加固等围岩或土体的 目的。（作用）工作机理：（图见21-24）渗透注浆定义：在压力作用下使浆液充填土的空隙和岩的裂隙，排挤出空隙中自由水和气体，在空隙中形成具有一定强度和低透水性的结 体，起到加固和防渗作用。适用地层：中粗砂层、砂砾层、砂卵层和岩层裂隙中。压密注浆定义：通过钻将不易流动的极浓的惰性注浆材料压入

2、地层中， 在形成均匀固结浆泡的同时，压密围土体的法。适用：细砂地层并含有空洞。劈裂注浆定义：浆液在较高压力的作用下，似利斧劈入土层，产生劈裂 面，浆液的劈裂路线呈纵横交叉的脉状网络适用：中细砂层、粉细砂层、淤泥质粘土层、粉质粘土层中。充填注浆定义：在残积层、岩断层破碎带进行注浆施工，一般当注浆材料粒径能满足小于裂隙宽度的1/31/5时，均能产生裂隙填充。 适用：断层破碎带。材料三性质：可控性，可注性，抗渗性。（粘度低、流动性好；具有 可调节控制的凝胶时间；结率高、强度大、抗渗透性强；稳 定性好；价格低廉、来源富足，并且是不污染环境、对人体无害的物 质。） 工艺：注浆设备：主要包括钻机、钻具、注

3、浆泵、搅拌机、注浆管路 总成、止浆塞和混合器等流程：1注浆设计2注浆施工3安装注浆设备4压水试验5配置浆液6注浆施工7效果检查注浆参数：加固围，注浆量，注浆压力，距 三要素：扩散半径（加固围），注浆量，注浆压力 注浆四要素：工程对象；注浆材料；机械设备；注浆工艺。 常用注浆法：花管注浆 适用条件（1）与钻杆注浆法相比：由于注浆管喷出的断面积明显增大， 因此，大大减小了压力急剧上升和浆液涌到地表层的可能性。（4）与止浆塞组合，还可用于壁较好的裂隙岩体注浆。（2）用于砂砾层渗透注浆。（3）用于土体的水泥一水玻璃双液劈裂注浆。袖阀管法注浆适用围：（1）砂砾层渗透注浆。（2）软土层劈裂注浆和深层土体劈

4、裂注浆。（3）有地表工作面条件的软弱地层的处理。 双重管法注浆双液化学注浆双重管双栓塞注浆复合注浆循环注浆对吸浆率较小的裂隙岩体，注水泥浆液或水泥粘土浆液，则可采用循环注浆级配反滤注浆 地下水多序与段序顺序注浆：以排除地下水为主的注浆顺序，先中间注浆后 外围的开放式注浆。可防止浆液逸失。跳注浆：它是在一注浆完后，间隔一或者多注浆，也可以 在一排注浆完后，间隔一排或数排注浆。水平注浆段序：（1）分段前进式：适用围：宜用于裂隙发育或破碎岩 层，突水、涌泥超前隧道预加固（2）后退式：适用围：宜用于裂隙不甚发育的岩层， 极其软弱地层的超前隧道预加固。垂直注浆段序：（1）分段下行注浆：自上而下，钻一段注

5、一段。用止 浆塞。自下而上复注。特点：能控制浆液上冒，钻工作量大，工期长。（2）分段上行注浆：一次钻，分段上行注浆。用止浆 塞。特点：不重复钻，止浆塞要可靠。（3）次全深注浆：扩散不均匀，要求供液能力大适 用于均匀裂隙浅埋暗挖法施工定义：浅埋暗挖法定义层中，以改造地质条件为前提，以控制地表沉 降为重点，以格栅和锚喷砼作为初期支护手段，遵循“新奥法” 理论，按照“十八字”针进行隧道的设计和施工。浅埋隧道定义铁路隧道：对于单线或双线隧道洞顶埋深小于：VI级围岩35-40m、V 级围岩 18-25m、IV 级围岩 10-14m、11 级围岩 5-7m， 为浅埋隧道。城市地铁：覆跨比H/D在0.6-1

6、.5时为浅埋，H/D小于0.6时为超浅埋。（H :埋深；D :结构跨度）特点优点：结构形式灵活多变，对地面建筑、道路和地下管线影响不 大，拆迁占地少，扰民少，污染城市环境少等。缺点：施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程 度不高，以及高水位地层结构防水比较困难等。十八字针：管超前，注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤量测 施工步骤：1施工准备2超前预支护3注浆4 土开挖5钢格栅架立6网片、连接筋7喷射混凝土8防水施工9二次衬砌超前支护准备（工艺流程）在隧道开挖之前，通过向掌子面前地层里注浆、冷冻、打入钢管、 钢板、锚杆等技术措施，在隧道横断面上形成一个拱形连续体，使其 加固开挖面前地层

7、，同时利用其支撑力保持前土体的稳定， 减少地表 沉降量的技术总称。超前支护法主要包括：管棚法，水平旋喷注浆法，超前小导管法， 超前锚杆法、冻结法等。管棚法作用：梁拱效应，加固效应，环槽效应，确保安全工艺流程：地质勘查、设计准备一管棚设计一测量定位一 钻机定位一钻与清一管棚加工与制作一插入管棚一浆液制 作一注浆加固一隧道开挖小导管注浆技术：定义：超前小导管注浆技术应用于隧道 W、V级 围岩预 支护。在开挖掘进前，先用喷混凝土将开挖面封闭，然后配 合型钢钢架，沿着隧道拱部轮廓线将小导管打入围岩中， 并 向钢管注浆，浆液即由导管渗透到地层中，在隧道拱部形成 固结体并加固围岩。工艺流程：施工案-混凝土

8、圭寸闭-拱部放样-钻成-清-插入小 导管-注浆加固-隧道开挖适用条件：适用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞 口偏压段、砂层段、砂卵段、断层破碎带等地段的预支护。超前锚杆支护技术定义：沿开挖轮廓线，以外插角向前安装锚杆，形成预锚 固在围岩锚固圈保护下开挖。适用条件：适用于地下水较少的软弱围岩。柔性较大，整 体刚度较小。旋喷预注浆技术定义：用旋喷注浆机沿开挖面边设计位置旋喷现场旋喷柱 体，通过固结体相互咬合形成预支护拱棚。流程：钻机成，随钻杆退出，将浆液旋喷注入空腔，高压 射流切割腔壁土体，搅拌混合固结形成直径 600mm左右 固结体，地层受到压缩和固结，改善土体物理力学性能。适用围：软弱地层

9、，特别是含水软弱地层，如：淤泥层、 粘性土、砂类土、泥页岩、砂砾层、破碎带工作面开挖法（围，断面形式，顺序）一、全断面法1适用围土质稳定、断面较小的隧道施工，适宜人工开挖或小型机械 作业。2施工顺序采取自上而下一次开挖成形，沿着轮廓开挖，按照施工案一 次进尺并及时进行初期支护。3优缺点可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的 形成，工序简单。对地质条件要求格，围岩必须有足够的自稳能力。4断面形式1二、台阶开挖法1适用围土质较好的隧道施工，软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。2施工顺序分成上下两个工作面或几个工作面分部开挖，根据地层条件 和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶

10、法。正台阶法能较早使支护闭合，有利于控制地表沉降。3优缺点具有足够的作业空间和较快的施工速度， 灵活多变，适应性 强。x三、环形开挖预留核心土法1适用围一般土质或易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工2施工顺序将断面分成环形拱部，上部核心土，下部台阶三部分，环形 开挖进尺为0.5-1.0m，不宜过长，台阶长度一般控制在1D 以。开挖环形拱部-架立钢支撑-喷射混凝土。3优缺点核心土支撑着开挖面，能迅速及时地建造拱部支护，安全 性好。台阶可以适当加长，减少施工扰动。相比侧壁法，施 工机械化程度可相对提高，施工速度可加快。核心土支撑着开挖面,，能迅速及时地建造拱部支护，安全性好。台阶可以适当加长，减少

11、施工扰动。相比侧壁法，施工机械化程度可相对提高，施工速度可加快。(3)X四、单侧壁导坑法1适用围断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩隧道施工 2施工顺序将断面分成3块，侧壁导坑，上台阶和下台阶。侧壁导坑宽 度一般不宜超过0.5倍洞宽。高度以起拱线为宜。3优缺点优点：导坑可分两次开挖和支护，不需要架设工作平台， 人工架立钢支撑也很便。缺点：每次开挖进尺较小，封闭性的导坑初次支护承载能 力大，变形也较大。五、双侧壁导坑法1适用围又称为眼睛工法。当隧道跨度很大，地表沉陷要求格，围岩 条件特别差，单侧壁导坑无法控制围岩变形时。2施工顺序将断面分成4块，左右侧壁导坑，上部核心土，下台阶。侧 壁导坑

12、宽度一般不宜超过1/3的洞宽。开挖一侧导坑-支护 闭合-开挖另一侧导坑-支护闭合-拆除导坑临空部分的 初次支护-施作衬结构。3优缺点优点：施工中变形几乎不发展，地表沉陷为短台阶法的1/2。 缺点：分块多，扰动次数多，全断面闭合时间长，施工速 度慢，成本较高。1六、中隔壁法1适用围又称为CD工法。适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉 降要求格。当CD工法不能满足要求时，可在CD工法基础 上加设临时仰拱，即交叉中隔壁法。2施工顺序在大跨度隧道中普遍应用，施工中应该格遵守正台阶法的施 工要求，每一步开挖必须快速，及时步步成环，工作面核心 土用喷射混凝土封闭，防治应力松弛而增大沉降。3优缺点优点：施工

13、中变形几乎不发展，地表沉陷为短台阶法的1/2。缺点：分块多，扰动次数多，全断面闭合时间长，施工速 度慢，成本较高。沉降较小，工期短6夕X 乂X专业资料沉降较大，工期长七、中洞法、侧洞法1适用围地质条件差，断面特别大时，一般设计成多跨结构，跨与跨 之间有梁和柱连接，一般采用中洞法、柱洞法。其核心思想 是变大断面为小断面，提高施工安全度。2施工顺序先开挖中间部分，在中洞施作梁、柱结构，然后开挖两侧部 分。并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁。3优缺点沉降小优点：施工中变形较易控制。缺点：中洞的施工若不够谨慎及可能发生坍塌。沉降大支护法：（喷射混凝土法，准备，冬季夏季措施）1初期支护为控制围

14、岩变形，增加结构安全度，隧道开挖后立即施作刚度较 小并作为永久承载结构一部分的结构层。 主要包括钢筋网喷射混 凝土、锚杆-钢筋网喷射混凝土、钢拱架-钢筋网喷射混凝土等支 护结构形式，可根据围岩的稳定状态，采用一种或几种结构组合。 2二次衬砌隧道工程施工在初期支护侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬 砌，与初期支护共组成复合式衬砌。二次衬砌和初期支护相对而 言，只要作用为加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、便 设置通讯、照明、监测等设施的作用，以适应现代化高速道路隧 道建设的要求。二、喷射混凝土支护1特点（1）充填裂隙加固围岩（2）封闭围岩壁面防止风化（3）喷射混凝土与围岩组成共同承载体系2优缺

15、点优点：（1）柔性支护、支护及时。（2）不用模板、拱架施工工艺简单。缺点：（1 ）回弹量大、止水性弱。3喷射式：干喷湿喷潮喷三、锚杆施工：W型钢带锚杆的分类：机械式；粘结式；摩擦式。锚杆的组成：锚杆体；螺母；托板；减摩垫片；金属网;四、五、钢架支护：型钢钢架，格栅网构钢架二次衬砌流程1工艺流程混凝土拌合-混凝土运输-混凝土泵送-灌注混凝土（下）施工准备-台车移位-台车定位-隐蔽检查-灌注混凝土-脱模、台车退出-养护断面检查 中线水平放样检查 安装盲沟、防水板 绑扎钢筋（1）断面仪全站仪（2）水平定位立模 拱部中心线定位立模 边墙模板净空定位 清理 基底，涂脱模剂（3）自检监理检查（4）2施工准

16、备技术交底：在施工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设 计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉隧道规和二次衬 砌的技术标准。制定施工安全保证措施，提出应急预案。技术要求：二衬施工前先对初期支护质量和净空断面检测，只有在初期支护的质量符合要求，并且断面净空能保证二衬厚度的情况 下才能进行二衬施工。变形基本稳定应符合下列条件：（1）隧道边变形速率明显趋于减缓。（2）拱脚水平收敛小于 0.2mm/d，拱顶下沉收敛速度小于 0.15mm/d 。（3 ）施作二次衬砌前的累计位移值，已达极限相对位移值的 80%以上。（4）初期支护表面裂隙不再继续发展。钢筋要求（1）二衬钢筋净保护层厚度为50mm

17、（2）施工中根据实际情况分段，相邻连接位置应相互错开， 且连接位置不得位于拱顶。（3）钢筋接头应避开钢筋弯曲处，距弯曲点的距离不得小于 钢筋直径的10倍（4）在同一根钢筋上应少设接头。（5）“同一截面”，同一根钢筋上不得超过一个接头。竖井与马头门的工艺流程(1) 路面破除(2) 竖井圈梁(3) 井架安装(4) 竖井初支(5) 破除马头门(6) 隧道初支盾构法盾构机主要由前部盾体、连接桥架、后配套台车三大部分组成, 也称为切口环、支撑环和盾尾 三部分构成。1适用条件(1) 在松软含水地层，相对均质的地质条件。(2) 盾构法施工应该有足够的埋深，覆土深度宜不小于6m。(3) 地面上必须有修建用于盾

18、构进出洞和出土进料的工作井位置。(4) 隧道之间或隧道与其他构筑物之间夹土加固处理的最小厚度为水平向1.0m，竖直向1.5m。(5) 从经济角度讲，连续的盾构施工长度不宜小于300m。掘进四要素开挖控制一次衬砌r开挖控制开ie土 计嚴it力，椎进連康，刀干斤序珏力线形控制胶接角度、超挖EL 1带注養状氓注注蒙压力注浆控制創胶耀时闻、Kik片satKU*.田柜一次衬砌，-祐水x*.密封条压sb. aa建道中心垃始发与接收技术盾构始发划分为：洞口土体加固段掘进、初始掘进两个阶段。盾构接收：指自掘进距接收工作井一定距离(通常100m左右)到盾构机落到接收工作井接收基座上止。地层变形原理(原因和控制措

19、施)、地层变形原因1条件因素：覆土厚度、盾构直径、隧道线形、衬砌背后间隙、 衬砌种类。2直接原因（1）地层应力释放产生弹塑性变形，导致地层反力降低。（2）土压增大产生的压缩变形，导致垂直土压增大或地层反 力降低。（3）附加土压产生的弹塑性变形，导致作用土压增大。（4 ）伴随土的物理性能变化产生的弹塑性变形以及蠕变变形， 导致地层承载力降低。t暫前股 炳段 第纳軍 釈阶恳第哺段燼涼障三、地层变形控制措施1前期沉降控制前期沉降控制的关键是保持地下水压。保持地下水压的措施：（1）合理控制土压（泥水压）控制值，并在掘进过程中保土压盾构机：泥土的塑流化改良效果，根据地层特征选 择改良材料与注入参数。泥水

20、盾构机：泥浆性能，根据地层特征选择泥浆材料和 配合比。（2）防止地下水从盾构机、盾尾以及拼装好的衬砌结构渗 入。（3）土压式盾构机在地下水位高且渗透性好的地层掘进时， 米取有效的放喷涌措施。2开挖面前沉降控制前期沉降控制的关键是土压管理。保持土压稳定的措施：（1）合理控制土压（泥水压）控制值，并在掘进过程中保土压盾构机： 泥土的塑流化改良效果， 根据地层特征选 择改良材料与注入参数泥水盾构机： 泥浆性能，根据地层特征选择泥浆材料和 配合比。（2）加强排土量控制。（3）对盾构推力、推进速度、刀盘扭矩等盾构参数进行控 制。3 通过时沉降控制 （1）控制好盾构姿态，避免不必要的纠偏作业应本着“勤 纠

21、、少纠、适度”的原则操作。（2）盾构外围与围土体的粘滞阻力或摩擦较大时，应采取 注浆减阻措施。4 盾尾空隙沉降控制（1）采用同步注浆式，及时填充盾尾空隙。（2）合理选择单液注浆或双液注浆。（3）加强注浆量与注浆压力控制。（4）及时进行二次注浆。5 后续沉降控制 （1）盾构掘进、纠偏、注浆等作业时，尽可能减小对地层 的扰动（2）若后续沉降过大不满足地层沉降要求，可采取向特定 部位地层注浆的措施。新奥法施工概念 用薄层支护手段保持围岩强度、 控制围岩变形， 以发挥围岩自承 载能力，并通过施工监控量测指导隧道的设计与施工。基本原理容 基本原理1 将地层视为连续介质体，在粘、弹、塑性理论的指导下，充

22、分考虑了地层开挖隧道后， 从变位发生、 发展到岩土体出现破 坏过程的时间效应特性，适时构筑柔性、薄壁、能与围地层贴紧的支护结构，保护隧道围地层的天然承载力，使其成为支护 结构的重要组成部分，与人工构筑的支护结构共同作用，形成 可靠的洞支撑环，使隧道结构能保持长期稳定。基本容（1）钻爆开挖时宜采用对围岩扰动较小的控制爆破，尽可能采用大断面少部分的开挖法，减少对围岩的扰动，以免破坏岩 体的稳定。（2）隧道的开挖应尽量利用围岩的自承能力，充分发挥围岩 的自身支护作用。（3）根据围岩级别，采用不同的初期支护，及时施作密贴于围岩的柔性支护（如钢拱架、喷射混凝土和锚杆等），以控制 围岩的变形和松弛。（4

23、）在软弱破碎地段，使断面及早闭合，从而增加支护结构 的刚度，有效地发挥支护体系的作用，保证隧道的稳定性。（5）二次衬砌原则上是在围岩和初期支护变形基本稳定的条 件下修建，使围岩和支护结构形成一个整体，从而提高支护体 系的安全度。（6 ）尽量使开挖后的隧道断面边轮廓光滑、圆顺，避免棱角 突变处应力集中。（7）在施工中对围岩和支护结构进行合理的监控测量，以便 能够合理安排施工程序，修整不合理的设计和施工法。克护特祗曲ts囿岩特桩窗蜷養愛就粧注自畫护绪构的承1力FNUkkmn$rmiwKo.* mUK善盍曲栅”*限垃誓.开挖法断面形式wwx 一一WAXB.5)中台阶法分部开挖法:环形开挖w侧壁导坑L

24、W中隔壁常用掘进式钻眼爆破掘进、单臂掘进机掘进、人工掘进TBMTBM概念隧道掘进机(Tunnel Boring Machine ) 是一种用机械破碎岩、出 碴与支护实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来 的。TBM的分类：开敞式TBM；单护盾TBM;双护盾TBMTBM的基本构造：TBM由破岩机构、推进机构、岩碴装运机构、导向调向机构及吸尘、通风装置等 几部分组成TBM 与盾构区别 ：TBM 采用皮带机出碴，而盾构则采用螺旋输送机 或泥浆泵通过管道出碴； TBM 不具 备平衡掌子面的功能，而盾构则 采用土压力或泥水压力平衡开挖面水土压力。软弱围岩处理措施超前预报超前加固注浆法， 主要分全

25、断面注浆和局部注浆两种。 在富水断层地 带，常采取全断面。超前大管棚或小导管： 超前大管棚一般是在对沉降有格要求 时使用；超前小导管是在对施工安全要求较高的条件下使用。 水平旋喷桩： 软塑土体、 含水砂层等可采用水平旋喷进行超 前加固与支护。开挖常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核心土）法、CD法、CRD 法、双侧壁导坑法等。初期支护 式：锚网喷；锚网喷 +钢拱架，钢架形式有格栅钢架、工字 钢、 H 型钢。特殊地质条件下使用喷钢纤维混凝土。二次衬砌沉管法顶管法 的定义：顶管法与盾构法都是修建地下管道和隧道的重要法。采用液压 千斤顶或具有顶进、 牵引功能的设备，以顶管工作井作承压壁，将管子按

26、设计 高程、位、坡度逐根顶入土层 直至达到目的地。沉管法 的定义：沉管法亦曾称作预制管段沉放法。 先在隧址以外的预制场制作 隧道管段，两端用临时封墙密封， 制成以后用拖轮拖运到隧址指定位置上。预 先在设计位置处，挖好 水底沟槽。待管段定位就绪后，往管段中注水加载，使之下沉，然 后将沉设完毕的管段在水下连接起来， 覆土回填，完成隧道，此之 谓“沉管隧道”。箱涵法的概念：箱涵顶进施工又叫城市地道桥施工。当穿越铁路、公路及城市 市区道路不便断绝交通，而现场条件又不能修筑便道时；或修筑便道工程量较 大、街道狭窄、两侧建筑物多、可能造成大量拆迁时，设计通常采用地道桥案。 结合本工程实际情况，箱涵顶进施工分为：工作坑、后背、箱涵预制、顶进设备 及顶进 法选择等四个面。