地下建筑复习资料

1、地下建筑：建造在岩层或土层中的各种建筑物和构筑物，称为地下建筑半地下建筑：一小部分露出地面，大部分处于岩石或土层中的建筑物和构筑物，称为半地下建筑地下建筑工程：在岩土中建设的不同用途的工程，包括各类隧道和洞室工程。地下建筑工程与地上建筑工程的区别：1、支护系统的重视程度不同 2、不稳定的客观因素数量不同 3、施工过程中技术的难度与作业条件不同地下建筑工程的施工特点：1、施工作业空间狭小，工序交叉多，施工干扰比较大。在长遂洞施工中，往往由于施工进度要求，需要开挖施工支洞以增加工作面。2、地下工程主要采用钻孔爆破法进行开挖，因此钻孔、爆破、装运岩石等工序在同一工作面常表现为周期性的循环。3、地下工

2、程施工，岩石是成洞开挖对象，开挖后又是支护对象，这就需要在充分了解围岩性质和合理运用洞室体型特征，以发挥围岩的自承稳定能力，既可保证施工安全，又可节省支护工程量。4、由于地质条件的不确定性，施工过程中常需要根据围岩情况的变化，相应调整设计，及时采取有效措施，因此，设计、施工和围岩观测应始终密切相结合。5、地下建筑物属隐蔽工程，因此工程的施工质量必须按规范和设计要求，一次达标。6、地下工程施工基本不受外界气候影响，但洞室内施工劳动条件较差；安全问题比较突出，遇到不良地址地段往往会发生塌方、逸出有害气体和涌冒地下水等突发事件，对此施工中必须备有充分的应急措施。地下建筑工程的特点：优点：1、提高土地

3、利用率2、提高交通通行率3、具备特殊的防护能力；4、隔音与隔振 缺点：1、景观和自然光线受限制2、出入和通行受限制3、可视性受限制4、不良的心里反应5、受场地限制6、防水问题7、施工较困难一次成巷优点：1、成巷速度快2、综合功效高3、作业安全；一次成巷缺点：如果组织不好，在一次成巷的工作面上，由于人员多，同时作业的项目也多，会造成一定的紊乱。多次成巷方案优点：1、作业单一2、工作条件好3、功效高4、便于推广高效率设备。洞室常用开挖方法：1、全断面开挖法2、台阶开挖法3、导洞开挖法4、分部开挖法全断面开挖法：优点：由于开挖面大，能发挥深孔爆破的优点；作业集中，便于施工管理；工作面空间大，易于通风

4、，适合选用以大型机械为主的机械化作业线，施工速度快。缺点：使用小型机械时，凿岩、装药、装岩等比较麻烦，难以提高生产效率。台阶开挖法：正台阶开挖法：采用正台阶法开挖时，将洞室断面分成两部分，先掘上部断面使上部超前而出现台阶反台阶开挖法：采用反台阶法开挖时，将洞室断面分成两部分，先掘下部断面使下部超前而出现反台阶。正反台阶法对比： 优点： 1、正台阶法：不需为上部工作面搭设凿岩台架2、反台阶法：减少了上部工作面人力耙运岩碴，平行作业时间长，工效高。 缺点：1、反台阶需搭设凿岩台架2、正台阶法上部出碴慢，影响下部进度。导洞开挖法的特点：具有临时性，一般断面面积为4-8平方米，在中等稳定岩层中不需要临

5、时支护，其按照位置分为“上导洞、下导洞、上下导洞、侧导洞等几种开挖方法。分部开挖法：优点：分部开挖跨度较小，能显著增强洞室围岩的相对稳定性，且易于进行局部支护。缺点：部分开挖法工序多，工作面多，干扰大，开挖进度慢。选择开挖方法考虑的因素：1、地质条件：洞室的开挖与支护方式、施工速度、工程费用都与围岩的地质条件和地下水情况有关，尤其是开挖方法和支护形式，在很大程度上取决于地质条件。所以要先通过观察判断围岩的允许暴露面积和暴露时间，选择相适应的开挖方法，同时还要注意排水。2、洞室的断面大小：大断面洞室也因断面大小不同而采用不同的施工方法。这主要是从稳定围岩角度考虑的，其次考虑开挖进度，便于凿岩和装

6、运岩石等因素。3、洞室的支护形式：支护类型的分类多样化，因此开挖方法也要与之相适应。4、装运条件：选择洞室开挖方法，除考虑稳定围岩外，尽量提供便于装运岩石的条件。5、施工队伍与设备条件：确定洞室开挖方法时，必须从现实出发，尽量利用单位现有的设备和机具，并考虑充分发挥施工队伍的技术特长。钻爆法施工：钻爆法施工主要由钻孔、爆破、出碴三个基本工序组成。相继完成这三个工序作业为一个开挖循环或掘进循环。每一掘进循环所推进的长度称之为循环进尺。除了这三个基本工序外，实现循环进尺还需进行如临时支护、测量、供水供气、工作面通风防尘等多方面的工作，通常把这类作业称为辅助作业。单位岩体炸药消耗量：爆破每立方米岩石

7、所需的炸药量称为单位岩体炸药消耗量炮眼的种类：1、掏槽眼针对隧道开挖爆破只有一个临空面的特点，为提高爆破效果，宜先在开挖断面的适当位置布置几个掏槽炮眼；2、辅助眼位于掏槽炮眼与周边炮眼之间的炮眼称为辅助眼继爆管；3、周边眼沿隧道周边布置的炮眼称为周边眼。常用掏槽方式：斜眼掏槽、垂直楔形掏槽、锥形掏槽、直眼掏槽、柱状掏槽、螺旋形掏槽光面爆破：光面爆破是通过正确确定周边眼的各爆破参数，使爆破后的围岩断面轮廓整齐，最大限度地减轻爆破对围岩的震动和破坏，尽可能维持围岩原有完整性和稳定性的爆破技术。预裂爆破：在主爆区爆破之前沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，以缓冲、反射开挖爆破的振动波，控制

8、其对保留岩体的破坏影响，使之获得较平整的开挖轮廓。光面爆破和预裂爆破区别：光面爆破的起爆顺序为掏槽眼辅助眼周边眼底板眼；预裂爆破的起爆顺序为周边眼掏槽眼辅助眼底板眼产生超挖的原因 ：1、围岩层理与节理2、测量放样误差3、炮眼开挖位置的准确性4、凿岩机体构造的影响5、爆破方法与参数。压气通风（三种方式）：压入式：压入式通风是利用安装在洞外空气清洁流通及安全处的风机，将新鲜空气经风管直接送到开挖工作面；污浊空气经已成洞室排出。优点：作业面得到的新鲜空气流较大，能较快的冲淡和排出炮烟；金属风管、柔性风管均能适用，且拆装方便。缺点：烟及污浊空气排出需通过全洞；管道连接不良时漏风严重。抽出式：作业面附近

9、的炮烟和污浊空气，经风管排出，新鲜空气由洞口流入洞内的通风方法。 优点：开挖面附近的炮烟及污浊空气能直接由风管抽出，洞内其他作业面不受影响。缺点：一旦炮烟扩散后，就难由一个吸风口抽出而再洞内停滞，且新鲜空气由洞口流至开挖面时已不新鲜了。混合式：这是压入式和抽出式混合适用的通风方式，一台风机送风，另一台风机抽风。风管布置：抽出风管与压入风管应布置在洞室的上下两侧，抽风管在上，压入风管在下部。盾构法施工的优缺点：优点：具有良好的隐蔽性，噪声、震动等引起的公害小，施工费用不受埋置深度而影响；械化及自动化程度高，劳动强度低；隧道穿越河底、海底及地面建筑群时下部时，可完全不影响航道通行和地面建筑的正常使

10、用；适宜在不同颗粒条件下的土层中施工；多车道的隧道可做到分期施工，分期运营，可减少一次性投资。缺点：不能完全防止盾构施工区域内的地表变形；当工程对象规模较小时（小于400m），工程造价相对较高；盾构一次掘进的长度有限；当隧道覆土小于0.5Ds（Ds为盾构外径）时，盾构开挖面土体稳定较困难；盾构法施工技术的选择依据：1、 选择盾构法施工前，充分了解盾构施工法的特点之外，还应把该方法与其它方法作经济比较和技术可行性分析2、通过比较认为：盾构法施工技术明显优于或略优于其它方法时，还应对盾构法作经济分析3、目前尚无成熟的分析方法，只能采用工程类比的手段进行判断，通常以每台盾构的掘进长度5001800m

11、作为经济掘进范围。盾构出洞：在始发井内，盾构按设计高程及坡度推出预留孔洞，进入正常土层的过程定义为盾构出洞。壁后注浆：所谓壁后注浆就是对管片外侧的建筑空隙用一定配比的材料实施注浆回填壁后注浆其目：1、让管片与地层相互接触，使盾构顶力有效地向地层转移；2、管片外侧的土压力作用趋于平缓，稳定土层；3、在软土地层中，对隧道具有一定的防水及防止泥砂流入作用；4、可防止隧道周围土体的松动，防止塑性区扩大。什么是平洞、竖井、斜井？井的倾角在010之间的为平洞；井的倾角在1045之间的为斜井；井的倾角在4590之间的为竖井。竖井表土掘砌方法：1、降低水位法2、板桩法3、井圈背板法4、冻结法5、其他方法如混凝

12、土帷幕（地下连续墙）法、搅拌桩法、注浆法等锁口：加固井壁、防止下坍，用以固定井筒位置、铺设井盖、封严井口和吊挂临时支架或井壁。竖井开挖特点：1、围岩应力状态较同断面平洞围岩应力有所改善，除特别不良的地质条件外，一般围岩稳定较易保证2、主要矛盾是如何快速施工3、但局部稳定，特别是小块掉石容易发生，并随深度增加，安全问题严重，要注意安全防护4、工作面狭小，对劳动效率影响较大的因素是通风、排烟和排水等。自上向下时，解决排水问题；自下而上时，考虑解决通风排烟问题。反井施工法：反井施工法是指在施工竖井工程时，不从上口开始向下开挖，而从其下口开始自下而上施工。反井施工时，可全断面一次掘进，也可采用导井法。

13、采用导井法施工时，是先从其下口向上进行小断面开挖，待与上口贯通后再从上向下扩挖。 反井开挖法特点（下部需有平洞）：1、 它是利用井底的平洞作为出渣通道，较之用普通方法自上而下的开挖竖井工效高，速度快2、反井相当于导洞，面积不宜太大。斜洞开挖的特点：1、对围岩扰动范围比同断面的平洞大。倾角不同，对围岩稳定性的影响也不同2、钻孔的作业条件差，且对钻孔方向要求高，才能保证坡度的准确3、出渣条件差。由于当前还缺乏适用于斜洞的装渣机械，故出渣占用的劳动力还较大。近山角：如斜洞的临时支护采用支架形式时，支架立柱轴线与斜洞横截面轴线间应成一角度，此角度称为近山角斜洞支架-斜洞倾角-迎山角施工支洞：开挖长隧洞

14、和深埋的地下硐室时，为了加快施工进度，或解决通风或供电困难，常常在隧道中部设计一条或几条辅助隧洞，以此来增加隧道的开挖工作面，或用来作主隧道通风或动力供电之用，所开挖的辅助隧洞称之为施工支洞施工支洞的作用：1、通风2、供电3、增加开挖面4、加快进度施工支洞的类型：1、平支洞（交叉平支洞、平行平支洞）2、竖井3、斜井施工支洞与主洞的连接方式：1、单联式（一个施工支洞承担一个工作面的施工任务）2、双联式（一个施工支洞承担两个工作面的施工任务）施工支洞布置应考虑的因素：1、尽可能使各工作面承担的工作量一致2、主要交通运输干线通向支洞口的运输线路工程量要小3、保证良好通风，出碴距离不长4、支洞线最短，

15、洞线地质条件较好，洞口岩体稳定，明挖量较小5、支洞口有弃碴场地和临建布置条件 6、洞口不受洪水影响。洞室支护：是开挖工程之后，地下建筑施工的另一项重要主导工程。洞室支护目的：为了保持围岩的稳定、防水、防渗、隔潮，以保证洞室的正常使用。喷射混凝土施工的作用原理：1、支撑作用：喷射混凝土具有良好的物理力学性质，特别是抗压强度较高（20MPa）因此能起支撑抗压作用。又因掺有速凝剂，凝结速度快，早期强度高，紧跟开挖面起到支护作用，有效控制了围岩变形和破坏。2、充填作用：喷射混凝土的速度很高，能很好地充填围岩裂隙、节理和凹穴，大大提高围岩强度。3、封闭作用：喷射混凝土封闭了围岩表面，完全隔离了空气、水与

16、围岩地接触，有效地防止了风化、潮解以及有矿物因吸水膨胀而导致地围岩破坏作用。4、转化作用：高速喷射混凝土到岩面上形成的混凝土层具有很高的粘结力和较高的强度。混凝土和与围岩紧密结合，能在结合面上传递各种应力，再加上充填、封闭作用结果，提高了围岩的稳定性和自身承载能力。因而使混凝土层与围岩形成了一个共同工作地力学统一体。具有把岩石荷载转化为岩石承载地作用，从根本上改变了支架消极承压的弱点回弹率：干式喷射：先将砂、石、水泥、速凝剂按一定比例干拌均匀，然后装入喷射机在压缩空气的推动下，使干料沿管路连续地输送到喷枪，再在该处与水混合，以较高速度喷射到岩面，凝结硬化。湿式喷射：是将原料与水混拌均匀后装入混

17、凝土喷射机喷射，原料与水拌合充分，因此粉尘较小干喷法和湿喷法主要区别有三点：1、水和速凝剂的施加方式不同2、干喷法用粉状速凝剂，湿喷法多用液体速凝剂3、喷射机不同，干式喷射机和湿式喷射机。水泥裹砂法喷射混凝土工艺：为了克服干式喷射混凝土施工粉尘多、回弹量大等缺点，并提高喷射混凝土质量，目前国内外已开始推广使用水泥裹砂法（SEC法）喷射混凝土施工技术。岩土锚固：岩土锚固是在地层（岩土体）深处设置一系列受拉杆件（筋体），用灌浆材料将杆件（筋体）与地层紧密固结在一起，通常对其施加预应力，同时这些杆件（筋体）也将地层与结构物连锁起来，用来加固岩土体的不稳定部分或将结构物的拉应力传递给稳定的岩土体，以保

18、持岩土体与结构物的稳定。锚杆：锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结构体系，主要由锚头、自由段和锚固段组成锚杆支护的作用原理：1、加固作用：锚杆的加固提高了岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定范围内形成一个维持自身稳定、阻止上部围岩松动的加固拱，从而使巷道围岩由原来支架上的“荷载”变成了 “承载结构”2、悬吊作用：锚杆把将要冒落的危岩或软弱岩层悬吊于上部坚固稳定的岩体上3、组合梁作用：无锚杆时各个岩层都有自己单独的弯曲 ，各个层板都处在受拉、受压状态。锚杆将各个层板连接在一起，改变了岩层的受力状态，形成组合梁，提高了其承载能力4、围岩补强作用： 受力状态改变，由二向受力变为三向受力； 锚杆增

19、加了岩层弱面的间断阻力，使围岩不易破坏和失稳5、减小跨度作用：洞室顶板打了锚杆，相当于在该处加了支架（撑），从而减小了顶板跨度。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，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，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。新奥法的基本原理：把岩体视为连续介质，在粘、弹、塑性理论指导下，根据在围岩体中开挖隧道后，从围岩产生变形到破坏有一个时间效应，通过适时构筑柔性、薄层且能与围岩紧贴的初期支护结构来保护围岩的天然承载力，变围岩体本身为支护结构的主要组

20、成部分，使围岩与支护结构共同形成坚固的承载圈，从而形成长期稳定的支护结构。新奥法施工特点：1、及时性2、封闭性（提高围岩的粘聚力C和内摩擦角）3、粘结性（喷锚支护同围岩能全面粘结）4、柔性（可以和围岩共同产生变形，使围岩的自承能力得以充分发挥。对围岩产生越来越大的支护反力，防止围岩发生松动破坏）新奥法施工原则：（1）充分保护围岩，减少对围岩的扰动。（2）充分发挥围岩的自承能力。（3）尽快使支护结构闭合。（4）加强监测，根据监测数据指导施工。其施工的基本原则概括为“少扰动、早支护、勤监测、紧封闭”。新奥法的三大支柱：1、光面爆破2、锚喷支护3、现场量测新奥法现场量测的目的：1、掌握围岩动态和支护

21、结构的工作状态，利用量测数据修改设计，指导施工2、预见事故和险情，以便及时采取措施，防患于未然3、积累资料，为以后的新奥法设计提供类比依据4、为确定隧道安全提供可靠的信息5、量测数据经分析处理与必要的计算和判断后，进行预测和反馈，以保证施工安全和隧道稳定。模板工程：在毛洞开挖完成后，为了修筑一定形状的混凝土或钢筋混凝土衬砌，必须先架设由模板和支撑系统（包括拱架、框架等）组成的临时性结构物，这就叫做模板工程活动式模板的特点：优点：拆装简便，利用率高，有利于提高衬砌施工机械化程度；缺点：只在断面固定、长度较长的工程中使用时，才较经济合理。背部回填目的：混凝土衬砌浇筑过程中，为了使衬砌受力均匀合理，

22、阻止地层变形和地层压力的增加，提高衬砌的抗震能力需将岩壁与衬砌间的超挖部分用块石回填密实。背部压浆目的：模筑混凝土施工，由于超挖回填不密实和混凝土坍落度的影响，往往在衬砌背后与围岩之间留有空隙，使衬砌与围岩不密实，不能很好的控制围岩进一步变形和水的渗透。因此，在多数情况下需进行压浆工作。不良地层主要分类：1、塌陷或塌方区2、断层及破碎带3、含水层与流砂 4、软弱膨胀流变岩层5、土层与强风化地层膨胀性地层：开挖后发生围岩向洞内方向挤入的现象的岩层，统称为膨胀岩。膨胀性地层的开挖，为了保证稳定，一般采用哪些措施？1、围岩暴露后，应尽快封闭。尽量使围岩来不及风化或减少风化的影响；（表面喷砂浆）2、临

23、时支护最宜采用柔性支护或可缩性支撑。如锚杆钢筋网喷射混凝土联合支护等；3、若地层中含有遇水能膨胀的物质时，必须妥善做好作业面的排水；4、确定开挖尺寸时，应根据围岩性质，确定必要的预留挤入量或预留沉降量；5、在有膨胀性的地层中开挖爆破时，应采用减震爆破技术；6、围岩膨胀与暴露时间一般规律是：初期挤入量大且增长快，后期挤入量减小且增长变慢，随时间增长变形逐渐趋于稳定。7、永久性支护宜在膨胀变形稳定后再作为好。涌水处理办法 排水 止水 自流排水强制排水 钻孔排水（含水层或滞水带）导洞排水（少用） 井点降水深井降水 压浆法（注浆） 冻结法多水地层地层的开挖，为了保证稳定，一般采用哪些措施？1、 处理好

24、涌水2、涌水处理后，再采用能维持围岩稳定的开挖方法进行开挖；3、在多水地层中采用钻爆法时，应采用防水炸药、电雷管线悬空起爆；4、临时支护不宜锚喷支护，加速凝剂和早强剂。5、洞内电力设备要防潮。破碎松散地层的开挖，为了保证稳定，一般采用哪些措施？ 1、讲究开挖方法与开挖顺序根据地层情况可采用上导洞先拱后墙法或底设侧壁导洞先墙后拱法。每次开挖面，即围岩的暴露面不能太大，应遵照化大为小，变大面积为小面积、大跨度为小跨度的开挖原则，以控制围岩应力及其增长。 2、讲求爆破技术，尽量减弱对围岩的扰动根据爆落后的冒落情况，可适当降低炮孔位置，并减少装药量。3、当开挖面稳定行性较差时，即不宜采用爆破法开挖，可改用手工机具或风镐开挖；当开挖面难于稳定时，可用插