01地下工程ppt课件

1、第 1 章 绪论 地下施工技术主要包括：1、盾构施工技术 2、顶管施工技术 3、沉管施工技术4、沉井施工技术5、深基坑围护施工技术 6、非开挖施工技术 .第 1 节盾构施工技术 一、国外盾构施工技术开展概述 1.世界上第一条人工开挖盾构隧道： 人物：Marc BrunelIsambart Brunel 地点：伦敦泰晤士河下 概略：呈矩外形宽11.6m高7m，总长366m 历时：耗时20年左右 开展：1869年，圆形敞开式盾构在泰晤士河下再建了一条外径为 2.18m的行人隧道。 1886年，伦敦地铁时初次运用了紧缩空气盾构。 .2.第一台机械化盾构的专利： 1876年，由英国的John Dick

2、inson Brunton和Gerge Brunton协作恳求。如图1-1所示，第一台机械化盾构的设想是用由几块板构成的半球状刀盘旋转切削土体，然后靠径向转动的土斗将切削下来的土体运到皮带保送机上。 1896年，J.Price的专利图1-2比图1-1有较大改良，刀盘由假设干轮辐构成，电动驱动由长轴传送，其外形也与现代盾构较为接近。 .图1-1第一台机械化盾构 图2-2轮辐式刀盘盾构 .3.削土密封式压力平衡盾构 1965年日本首先制造了泥水盾构。 根本原理：是用液体水或加膨润土的水平衡开挖面的土体。图1-3泥水盾构 特点：泥水处置系统比较复杂，可用于粘土地层，大多数情况是在含水砂层中运用。.

3、1974年，日外乡压平衡盾构。在此之前，虽然紧缩空气盾构和泥水盾构己能抑制含水层中的施工问题，但紧缩空气对人体的危害和泥水对环境的不利影响促使日本的隧道专家寻觅一个更好的处理问题的方法，土压平衡盾构便应运而生了。图1-4土压平衡盾构 .4.盾构技术的新开展 20世纪进入80年代后，盾构技术开展的主流大致从以下两个方面延伸：1日本人注重的开发不同几何外形的盾构技术；2欧洲诸国特别是德国努力于研讨能适宜不同地层的多功能盾构技术Combined Shields。.图1-5矩形盾构端部 图1-6双圆形盾构 .图1-7三圆形盾构.图1-8竖井隧道一体化盾构.图1-10混合盾构.a泥程度衡 b上压平衡c机

4、械平衡图1-11合成盾构.5.管片及其联接方式的新开展 管片的联接方式主要是螺栓联接和销钉联接两种方式。 图1-12 塑料销钉 图1-13 钢销钉 .Wagner的销钉技术具有以下特点: 1施工速度大大提高，这是由于减少了穿螺栓和拧螺栓的时间；2可以实现延续施工，这是由于在管片拼装时，盾构可以不停顿地继续推进，大大提高了任务效率；3可以减少隧道上方的土体沉降，这是由于盾构可以坚持延续推进气并能及时进展壁后注浆，有效地充填建筑孔隙；4可以减少管片的厚度，这是由于在管片的设计中可以省略因穿放螺栓的手孔；5可以大大提高管片内壁光洁度，减少水流的摩擦因数，这对用于水工隧道是非常有利的；6可以大大提高隧

5、道的成环质量和管片防水性能，这是由于销钉技术提高了管片拼装精度，接缝间隙大大减小。 .管片的拼装方式有通缝拼装和错缝拼装两种。 图1-14 圆形隧道 通用管片的任务机理:是管片成环后将成为非等宽衬砌环，经过对相邻管片环的旋转陈列可以到达拼装成三维曲线含曲率半径为无穷大的直线隧道隧道的目的。 .二、中国盾构技术开展概述 1.第一个五年方案期间,东北阜新煤矿用直径2.6m盾构及小型混凝土预制块建造了疏水巷道。 2. 1957年在北京下水道工程中也用过直径为2.0m及2.6m的盾构。 3.1963年上海隧道公司在浦东塘桥第四纪脆弱含水地层进展的4.2m盾构隧道实验。 4. 1964年隧道公司开发了网

6、格式盾构。5. 1966年用可封锁式网格盾构建造了直径为10m的上海第一条黄浦江越江隧道打浦路隧道。 6. 1978年在地铁实验段运用了本人消费的高精度管片。7. 1984年上海隧道工程公司英文缩写名:STEC用日本进口的4.33m小刀盘土压平衡盾构，建造了内径为 3.6m的下水道总管。8. 1988年STEC设计和运用了加泥式土压平衡盾构。 9. 1990年STEC设计了刀盘削土土压平衡盾构。10. 1991年STEC运用以法国FCB公司为主制造的土压平衡盾构施工了上海地铁一号线的大部分区间隧道。11. 1995年STEC运用以日本为主制造的11.22m泥水盾构建造了上海黄浦江下的延安路南线

7、隧道。 12. 1998年至今，STEC在承接新加坡东北线地铁工程的施工过程中，掌握了当今流行的通用管片的运用方法等国际最新盾构施工技术 。.第 2 节顶管施工技术 顶管施工技术： 其机头的掘进方式同盾构，但其推进的动力由放在始发井内的后顶安装提供，故其推力要大于同直径的盾构隧道。顶管管道是由整体浇筑预制的管节拼装成的，一节管节长24m，对同直径的管道工程，采用顶管法施工的本钱比盾构法施工的要低。 顶管施工主要用于： 地下给排水管、煤气管、电讯电缆管的施工。 顶管施工的开展： 在引进国外先进技术的同时，先后开发了水力机械顶管机、反铲顶管机、土压平衡顶管机和泥程度衡顶管机。长间隔顶管技术也得到了

8、开发和运用。混凝土管节制造技术和管节防水技术也得到了开展和提高。 .一、部分气压反铲式顶管机 德国较早开发反铲式顶管机技术，开挖面施加气压可用于含水地层，尤其适用砂性土和混有砾石、卵石的地层。1990年，上海污水治理一期3.2标工程采用德国崔柏林公司的4000反铲顶管机一次顶进800m。1993年，上海隧道公司研制的2200反铲顶管机，用于深圳华侨城排水管道工程，一次顶进1053m。 .二、土压平衡顶管机 日本是最早开发土压平衡盾构，并把该项技术用于顶管工程。 德国在土压平衡顶管机技术方面也处于领先位置。 隧道公司在1989年研制出国内第1台2200土压平衡顶管机，并开发了土压平衡顶管工法 。

9、土压平衡顶管机特点： 具有刀盘切削土体、开挖面土压平衡、对土体扰动小、地面和建筑的沉降较小等特点，适用于软粘土地层的城市建筑密集区内进展顶管施工。在砂性土或砾石土层中采用土压平衡顶管机时，应适当加注泥浆使土体塑流。 .三、泥程度衡顶管机 泥程度衡顶管机可分为： 泥水机械平衡和泥水加压两种顶管机。 任务原理： 泥水加压顶管机采用泥水加压盾构的原理，以膨润土泥浆充溢开挖面密闭舱，在开挖面土体接触面构成泥膜，起到止水作用，以泥水压力平衡开挖面水土压力。 特点: 适用砂性高水压条件下的顶管施工，其平安性好，施工机械化、自动化程度高，但制造和施工本钱也较高。 .第 3 节沉管、沉井施工技术的开展 一、沉

10、管隧道施工技术 1.沉管法的历史 目前全世界用沉管法己建筑了107条水下隧道，按国别或地域的分布见表1-1。 表1-1各国或地域建筑的沉管水下隧道条数 国家地域美国荷兰日本德国加拿大法国数量条25.5222072.55国家地域瑞典比利时丹麦阿根廷俄罗斯英国数量条233112国家地域澳大利亚希腊古巴西班牙中国爱尔兰数量条111181.2.沉管法在我国的开展 在国外有些国家用沉管法建筑水下隧道是一种成熟的方法，而在我国尚属起步阶段。 目前，我国用沉管法建筑的水下隧道有: 1.宁波常洪隧道; 2.上海外环线下游越江隧道； 预备建筑的隧道有： 1.武汉长江隧道。 .二、沉井施工技术 沉井是一种古老的施

11、工技术，深沉井施工易发生周围土体塌陷和沉井偏斜，于是开发了不排水下沉施工法和气压沉井又称“沉箱施工法。 德国首创的中心岛法沉井工法采用沿井壁内周挖槽施工、泥浆护壁、中间留岛，待下沉至设计标高时再挖去中间土体，这是一种对周围地表沉降影响非常小的新工艺。 沉井施工在施工机械化程度较高的年代仍将是一种十分有效的地下工程施工技术，但在工艺和设备上仍有待不断改良。 .沉井施工.第 4 节深基坑围护施工技术一、地下延续墙的开展 1.地下延续墙的来源与开展 米兰法从利用泥浆护壁打石油钻井和利用导管浇灌水下混凝土等施工技术的运用中，引申开展起来的新技术。1950年前后在意大利城市米兰用得最多 。地下延续墙施工

12、方法处理：不允许采用放坡开挖 ；不能采用沉井方法施工 ；降水会引起地面沉降 ；难以保证工程自身和周围环境的平安。 .2.隧道公司从事地下延续墙施工的历史 1960年，上海市为理处理黄浦江越江交通和城市交通问题，筹建黄浦江越江隧道和地下铁道 。 1963年，隧道公司筑成了国内第一幅用“槽壁法施工的地下墙。 1973年，中断多年的“槽壁法实验在黄浦江边隧道公司的一个工地上重新开场。 1976年，“槽壁法实验移师漕河泾三角地，结合上海地铁实验工程。 在以后至今的20多年中，隧道公司先后承建了上海地铁一号线中 大部分车站等及其他地下延续墙工程。.二、深基坑围护支撑和开挖施工技术 深基坑开挖施工中普通都

13、要对围护构造进展内支撑或打锚杆以控制挡土墙的变形。在软土地层不宜施工锚杆的情况下，普通需求进展内支撑体系。 为确保基坑稳定和环境平安，深基坑施工顺序应思索时空效应，必需进展信息化施工和采取部分注浆加固等综合技术措施。 .第 5 节微型顶管机及非开挖技术的开展 非开挖施工技术： 是指利用各种岩土钻掘的技术手段，在地表不开沟槽的条件下铺设、改换或修复各种地下管线的施工新技术，即改传统的“挖槽铺管和修复施工方式为“钻孔铺管和修复。 .优点： 具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工本钱低、社会效益显著等。适用范围： 穿越高速公路、铁路、建筑物、河流； 在闹市区、古迹维护区、农作物和植被维护区

14、进展市政、供水、煤气、电力、电讯、石油、天然气等管线的铺设、更新或修复。.一、小口径顶管或微型隧道施工法 根据施工方法和出碴系统的不同，可将微型隧道施工法分成以下三种:1先导式微型隧道施工法；2螺旋出土式微型隧道施工法；3泥程度衡式微型隧道施工法。 二、气动矛施工法 施工时，在压气的作用下气动矛内的活塞作往复式运动，不断冲击矛，锋芒挤压周围的土层构成钻孔，并带动矛体前进。随着气动矛的前进，可将直径比矛体小的管线拉入孔内，完成管线铺设。 .三、夯管施工法 夯管施工法是指用夯管锤低频、大冲击力的气动冲击器将待铺设的钢管沿设计道路直接夯入地层，实现非开挖穿越铺管。 图1-15 气动矛施工法 图1-16 夯管施工法 .四、定向钻进施工法 施工时，按照设计的钻孔轨迹普通为弧形，采用定向钻进技术先施工一个近似程度的先导孔，随后在钻杆柱端部换接大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设管线，在回拉扩孔的同时，将待铺设的管线拉入钻孔，完成铺管作业。 钻孔轨迹的监测和调控是程度定向钻进最重要的技术环节。 . 目前普通采用随钻丈量的方法来测定钻孔的顶角、方位角和工具面向角，采用弯接头来控制钻进方向， 图1-17 定向钻进施工法 .五、我国非开挖施工技术及设备的开展现状 我国自行研制的主要非开挖施工设备分类如下:1程度钻机:管径401050mm，钻进间隔