地下工程施工

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业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：010m浅埋，-10-30m中埋，-30m以上深埋;(4)按断面大

2、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

3、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

4、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。可由公式f=Rc/w 计算其中Rc为岩石单轴抗压强度。 岩体质量指标：指在某一岩层中，用钻机连续钻取得岩芯中长度大于10m的岩芯累计长度与本四次进尺长度的比值，用RQD表示 岩体坚固性系数 岩体质量指标见图片2铁路隧道设计规范中围岩是如何分级的按单轴饱和抗压强度Rc分为5级 ：极硬岩（60MPa）硬岩（3060

5、MPa）较软岩（1530MPa）软岩（515MPa）极软岩（0.75）较完整（0.550.75）较破碎（0.350.55）破碎（0.150.35）极破碎（90Kv+30,应当Rc=90Kv+30和Kv代入，当Kv0.04Rc+0.4，应当Rv=0.04Rc+0.4和Rv代入计算，分为五级，I级（550），II（451550），III（351450）IV（251350）V（250）,还要经过修正【BQ】=BQ-100(k1+k2+k3),其中k1地下水影响修正系数，K2软弱结构而产状影响修正系数，K3初始应力状态影响修正系数，由修正BQ来划分岩体等级。 4 南非RMR系统 南非RMR系统针对6个

6、评估因素及指标，对围岩稳定性的各主要因素进行评分，并以合计总值作为岩体的RMR值，其中岩体强度所占分值（0-15）岩石质量指标RQD（3-20），节理间距（5-20），节理状况（0-30），地下水状况(0-15),节理产状及组合关系（-120），按RMR值将围岩分为5类RMR值（81-100）（61-80）（41-60）（21-40）（20）第三章水平岩石隧道钻眼爆破法施工1地下工程的开挖方案?分为全断面法和分步开挖法；其中开挖法分为CAD法。隔墙cD法：施工顺序：施工时首先开挖导坑，并进行钢拱架支撑和锚喷支护，同时设置中隔临时支撑，待导坑面前掘进一定距离后，再在后面进行基本断面和部的开挖，并

7、进行初次支护。，部采用正台阶式开挖，掘至导坑位置后，停止掘进，拆除中隔墙支撑，施工抑拱，最后浇筑钢圈的3次衬砌。4.掏槽方式及其优缺点：掏槽方式分为斜眼掏槽，优点：适用于各类岩层的爆破，可充分利用自由面并能获得较好的掏槽效果;槽腔体积较大,适用于较大断面的巷道;能将爆破槽内的岩石全部或部分抛出，形成有效自由面,为崩落眼爆破创造有利的破岩条件。但因炮眼倾斜,掏槽眼深度受巷道宽度的限制,对于中、小断面巷道,不适于深孔爆破;当巷道断面和炮眼深度变化时，必须相应修改掏槽爆破的几何参数,不可能设计出适合于任何断面和深度的标准掏槽方式;全断面巷道爆破下的岩石抛掷距离较大,爆堆分散,除给清道和装岩造成困难外

8、，还容易崩坏支架和设备。直眼掏槽：优点是槽眼垂直于工作面布置方式简单，槽眼的深度不受巷道断面限制，便于进行深孔爆破，由于槽眼互相平行，易于实现多台凿岩机平行工作和采用凿岩台车，岩石块度均匀抛掷距离较近，爆堆集中，便于清道装岩不容易崩坏支架和设备，缺点：对槽眼的间距，钻眼数量和装药量要求严格，不易掌握，所需槽眼数目和装药消耗量偏多，掏槽体积小，掏槽效果不如斜眼掏槽。混合掏槽：优点是，以直眼为主并吸取斜眼掏槽的优点，有利于加强直眼掏槽的抛掷能力和提高炮眼利用率。5.爆破参数有哪些？ 炸药消耗量、炮眼数目、炮眼深度、炮眼直径、装药直径等。6.炸药消耗量的概念？单位炸药消耗量：爆破每平米岩石所需的炸药

9、量；总炸药消耗量：每循环所使用的炸药消耗量总和。7.炮眼深度是如何确定的？炮眼深度是指炮眼眼底至临空面的垂直距离。它主要根据岩石性质、巷道断面大小、循环作业方式、炸药威力、工人技术水平等因素来确定。合理的炮眼深度应与钻眼机械相适应，即合理的炮眼深度要保证钻眼时有较高的钻眼速度。采用手持式或气腿式凿岩机时,炮孔深度-般为 1.52.5 m;使用中小型台车或其他重型钻机时，孔深一般为2.03.0 m;使用大型门架式凿岩台车时,孔深可达45m。也可根据循环作业方式确定L=ToKp8.光面爆破的概念：光面爆破是通过正确确定周边眼的爆破参数和施工方法,先爆除主体开挖部位的岩体,再起爆布置在设计轮廓线上的

10、周边眼,将光爆层炸除，形成一个平整的开挖面,达到爆后壁面平整规则、轮廓线符合设计要求的一种爆破技术。9.光面爆破的技术措施？使用低爆速、低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。采用不耦合装药结构。精心实施钻爆作业。采取一些特殊的措施和新技术，如切槽法、缝管法、聚能药包法等。10.光面爆破的优点及质量控制？优点：能有效控制周边眼炸药的爆破作用，从而减少对围岩的扰动，保持围岩的稳定，充分发挥围岩的自承作用，确保施工安全，同时又能减少超、欠挖，提高工程质量和效率，节约成本。质量控制：爆破开挖轮廓线上，岩石上留下具有均匀眼痕的周边眼应不少于周边眼总数的50%，超挖尺寸不得大于150mm，欠挖不得

11、超过质量标准规定，岩石上不应有明显的炮震裂缝。11.装药结构的分类？根据炸药在炮眼内的装填情况，主要有耦合装药、不耦合装药、连续装药、空间间隔装药；根据起爆管位置分正向起爆装药及反向起爆装药等。12.喷射混凝土的作用?封闭围岩、充填粘结、形成支护结构。13.喷射混凝土参数有哪些？1工作压力：喷射混泥土正常施工时，喷射机转子体内的气压。一般混合料水平输送距离为3050m的条件下，喷射机的供气压力保持在0.120.18mpa为宜。进料管内径为50mm时，喷射机的工作气压可参照下列经验公式确定：空载压力（MPa）=0.001输料管长度（m），工作压力（MPa）=0.1+0.0013输料管长度（m）2

12、水压：为保证喷头处加水能使随气流迅速通过的混凝土混合料充分湿润，通常要求水压比气压高0.1MPa左右。3水灰比：理论上最佳水灰比为0.40.5。14.锚杆支护的作用机理？悬吊作用、组合梁作用、挤压加固拱作用、三向应力平衡作用以及围岩松动圈支护理论。 15.锚杆参数的确定？锚杆支护的技术参数有锚杆长度、锚杆间距、锚杆直径、锚固力等。其中锚杆长度按悬吊理论计算L=l1+H+l2,其中l1为锚杆入岩厚度，一般为300400mm；H为锚杆的有效长度；l2为锚杆外露长度，一般为100mm。当采用锚网喷组合拱支护理论时L=锚杆间距：D0.5L ,D3S。其中L为锚杆长度，D为锚杆间距，S为围岩裂隙间距。锚

13、杆直径d=2kG ，其中d为锚杆直径；为锚杆材料的抗拉强度；G为锚杆锚固力；k16. 模筑混凝土主要工序及其质量要求？主要工序：拱架与模板架立、混凝土制备与运输、混凝土浇筑、衬砌混凝土养护与拆模等。质量要求：衬砌施工时，其中线标高断面尺寸和净空大小均需符合隧道设计要求。混凝土在运输过程中，防止发生漏浆、离析、塌落度损失和初凝等现象。保证捣鼓密实，不产生蜂窝底面、鼠洞及解筋等现象，并具有良好的整体性，不允许随便留置施工缝或产生施工裂缝。养护时间应根衬砌混凝土浇筑后1012 h应开始洒水养护，以保持混凝土良好的硬化条件，养护时间根据衬砌施工地段的气温、空气相对湿度和使用的水泥品种确定。17.循环作

14、业及正规循环作业概念？循环作业：在隧道施工中，钻眼、装药、爆破、通风、装石、运输、支护等各个工序都按照一定顺序周而复始进行的，这些工序每完成一次即一个循环，就可使工作面推进一个距离。 正规循环作业：在巷道掘进工作面施工中于规定时间以一定人力、物力和技术装备、按照作业规程、爆破图表和循环图表和循环图表的规定，完成全部工序和工作量，取得预期的掘进速度并保证生产周期有序进行。18矿立井按作用分为立井、副井、风井、矿石井。19立井结构可分为井颈、井身和井底。20立井施工中 “一架二台三盘”是井架、天轮平台、卸矸台、封口盘、固定盘、吊盘。21立井表土层施工方法有哪些？普通施工法：井圈背板普通施工法、吊挂

15、井壁施工法、板桩施工法、降低水位法。特殊工法：冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、帷幕法。22 TBM的概念及类型？是一种用于圆形断面隧(巷)道、采用滚压式切削盘在全断面范围内破碎岩石,集破岩、装岩、转载、支护于一体的大型综合掘进机械。故又称为刀盘式掘进机，现已成为国内外较长隧道开挖普遍采用的方法。它可分为全断面掘进机和悬臂式掘进机。23TBM的主要组成？破岩机构、推进机构、出碴机构、导向及调向机构、通风和吸尘机构装置、护盾及管片安装器。24TBM玛德施工流程及如何换步？TBM施工流程图见书P154。TBM换步主要依靠水平撑靴和后支撑实现。25悬臂式岩石掘进机的概念？悬臂式掘进机是具有切割、装载、

16、转运煤岩及喷雾降尘等功能,并能自己行走，以机械方式破碎煤岩的掘进设备,有的还具有支护功能,是矿山综掘机械化系统中的主力设备。26悬臂式岩石掘进机的分类？用途分，有煤巷掘进机、半煤巷掘进机、岩巷掘进机三种。按重量分，有特轻型、轻型、中型和重型四种。按工作机构切割煤岩的方式分,有纵轴式掘进机和横轴式掘进机。27悬臂式岩石掘进机的选择依据？选型应考虑（1）煤岩的种类和特征煤岩的抗压、抗拉强度煤岩的比能耗煤岩的抗磨蚀性岩石的坚固性系数。决定机型和切割头特征的主要依据（2）巷道断面大小和形状：决定掘进机的尺寸大小和类型（3）底板条件和倾角：确定掘进机行走马达功率和重量以及履带板宽度。（4）巷道支护形式：

17、使掘进机必须具有装备合适支护系统的结构与支护系统相适应的切割工艺过。（5）巷道弯曲程度：确定选择机型的拐弯半径。28盾构法概念及工艺流程？盾构法是指在地表以下土层或松软岩层中采用盾构机掘进施工方法，即以盾构机为核心的一套完整的建造隧道的施工方法。施工工艺：1在盾构法隧道的起始端和终端建一个工作井，即始发井和接收井2盾构在始发井内安装就位3依靠千斤顶（作用在已拼装好的衬砌环和始发井后壁上），将盾构从始发井的墙壁开孔处推出；4盾构在地层中沿着轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片5及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置6盾构井入到达井后或被拆卸或调头，如施工需要，也可进站后再

18、向前推进。29土压平衡盾构及泥水平衡盾构概和原理土压平衡盾构：又称削土密封或泥土加压式盾构机，是依靠盾构机千斤顶的推力给室内的开挖土体加压，使土压作用于开挖面而保持稳定。而盾构推进时其前端刀旋转掘削地层土体，切削下来的土体进入土包，当土体充满土包时，其被动土压掘削面上的土压基本相同，顾实现掘削面压力平衡。 泥水平衡盾构：在机械盾构的前部设置隔板，与刀盘之间形成泥水舱，开挖的稳定是将泥浆注入泥水舱内，在开挖面上用泥浆形成不透水的泥膜，通过该泥膜的张力保持水压力，以平衡作用于开挖面的土压力和水压力。开挖的土砂以泥浆形式输送到地面，通过泥水处理设备进行分离，分离后的泥水进行质量调整，再输送到开挖面。

19、30盾构机的形成? 盾构机主要是由盾构机客体，切削系统，推进系统，出土系统和排污系统31盾构机的主要参数？ 1土压力：P0=P主+P水+P富(10-20KPa) 2刀盘扭矩T=T1+T2+T3+T4，其中T1正面扭矩，T2管片正面外部尾部的扭矩；T3机械自身转动所产生的扭矩，T4搅拌（T=D3=0.9-1.5）（3）掘进速度 起始段掘进15-20MM/Min 正常段 40-50mm/min 到达掘进 20mm/min 通过特殊 地层和构筑物下穿要降低宽度（4）出土量 Q=/4（D/2）3。L*1.2 Q出土=98%Q（5）注浆压力Q注=Q、4（D1-D2）L黏土2.1-1.3 砂土1.3-1.

20、8存在裂降水 P注=pgh/980 +0.1-0.25MPA32 压构壁后注浆的主要作用（1）防止和减小地表变形（2）减少隧道沉降量（3）增加衬砌接缝与防水性能（4）改善衬砌的受力状况（5）有利于盾构推进纠偏33盾构的姿态如何控制和纠偏控制;（1）前进方向控制上坡塅加大下部油缸的推力和速度 下坡段 重力加上上部油缸的推力和速度在均匀地质中保持油缸的推力和密度一致 不同地层增加的小一侧油缸推动和速度在较硬地层中 增大刀盘轻重纠偏流动纠偏 刀盘切体的扭矩主要是由盾构壳体与洞壁之间形成的摩擦力矩来平衡 当不行时 也可通过转换刀盘旋转确定竖直方向纠偏 主要因素是单侧千斤顶推力水平方向纠偏 主要因素也是

21、单侧千斤顶推力34盾构不同阶段主要注意事项 （1）准备工作阶段 负环的拼装 盾构机的安装与摆放（2）始发掘进阶段 助力压力大小给盾构管片每环加上编号 掘进速度 出土量的调整和控制 注浆量调控 盾构姿态调整 （3）正常掘进阶段 掘进速度的调整 出土量的控制 管片的拼装质量 注浆压力和注浆量的控制以及盾构姿态的调整（4）到达掘进段 在盾构机距接收井100m处时开始调整姿态 修正掘进轴线 距50M处时开始降低掘进速度35管片的分类分为标准块 邻接块 封顶块36管片的防水措施(1)衬砌管片的防水 提高管片制作的精度 采用抗渗性能的材料 （2）管片接缝防水 密封性防水 嵌缝防水螺栓孔防水37顶管法的概念

22、及工艺流程顶管法是一般先从工作井内 设置支度和安装千斤顶借助主顶油缸及管道中缝间的推力 把工具管或掘进机从工作井内穿过七层一直推动接收井紧随工具管或掘进机后面将预制的管段顶入地层的施工方法 38顶管法的管段防水措施钢筋混凝土管节平口管接吸止水 用T型钢套环接口把双管节连接在一起 在混凝土和钢套环中间中间安装两根齿形橡胶圈止水缸接吸止水 用一根q型橡胶圈止水 承口接吸止水 用F型套接口接口 接处用一根齿形橡胶圈止水 管节接缝的防渗漏水 用双细分聚疏密封对管节接缝进行嵌填 抹平接口 （2钢管顶管 接口形式V型坡和V型坡口 单边V型坡口 用单边坡和单边焊接 K型坡口用双面成型焊接39长距离顶管施工主

23、要技术措施（1减摩 制作管节时 应使管壁外表面光滑 注浆减摩 在管段外壁三余抹泥浆 或向管道外壁与地层间的空隙注入泥浆 （2）设置中继环 在管段顶进的中设置中继环 靠辅助千斤顶提供的动力继续顶进管段 、40土压平衡顶管总推力计算总顶力分为两个部分：正面阻力和摩擦阻力 F=F1+F2,其中F1=PyHD2/4 ,D-工具管外径 P-土压力 H-管顶覆土层厚度 y-土体的重度 F2=k1(Pv+Ph)DL+W, K1-上覆土压力系数，能形成土拱取1，不能就取2，一般在1到2之间，Ph-管壁侧向水平土压力，Pv-作用于管顶的垂直土压力，D-管道外径，L-单程顶进长度，W-全程管道自重，-管壁与土层的

24、摩擦系数，一般取0.4到0.641沉管法概念沉管法即按照隧道的设计断面形状和尺寸，先在隧址以外的干坞中或船台上预制隧道管段，并在两端用临时隔墙封闭，然后拖运，定位将管段沉放到预先浚挖好的基槽中，完成管段间的水下连接，回填基槽，最后铺设隧道内部设施，便筑成了隧道的施工方法42沉管法主要作业及工业流程主要作业：管段制作，基槽浚挖，管段沉放与水下连接，管段基础处理，回填覆盖43管段的结构形式结构形式有钢壳混凝土管段和钢筋混凝土管段，结构有管段基槽，基础，管段，覆盖层形成44 管段制作技术要求（1）对称性均匀性控制：采用大刚度的模板，在浇筑过程进行严密的实时监测，且模板的制作与安装需达到高精度要求；（

25、2）是供奉和变形缝控制：施工缝可分为横向施工缝（横断面上的施工缝），一般留设在管壁上，在管壁上下端各留一道；纵向施工缝（沿管段长度方向施工时的留缝），在施工中通常把横向施工缝做成以1520cm为间隔的变形缝；（3）水密性控制：a 外防水分为刚性防水和柔性防水；b 结构的防水：以防水砼为主。（4）大体积混凝土浇筑温差控制：采用低水化热的水泥，通过冷却措施来降低混凝土的初始温度，冷却侧墙新浇筑的砼，加热底板；控制砼内外温差。45管段下沉的步骤要求(1)初次下沉：先灌注压载水至下沉力达到规定值的50%，位置校正完毕后，再继续灌水至下沉直达到规定值的100%，并开始按0.40.5m/min的速度使管段

26、下沉，直到管底设计高程45m为止，下沉过程中要随时校正管段位置。(2)靠拢下沉：在管段地面距基槽底22.5m处停止沉放，利用沉放船的吊挂系统对管节进行调坡*（基本上与设计坡度相似），然后平移沉放船舶，使两个管段的对接端面相距（60030）mm，初步调整误差，再连续下沉至距设计标高0.51m处，用对接定位装置（鼻式托座或导向定位梁）进行水平定位，定位范围 +(-)170mm着地现象：先将管段继续前移至距前段即设管段的0.5m处矫正管段位置后，即开始着地下沉。最后1m的下沉要严格控制速度，并应同时矫正位置，着地时先将前段搁上鼻式托座或套上卡式定位托座后，然后将后端轻轻地搁置到临时支座上，搁好后，各

27、吊点同时卸荷，先卸去13吊力，校正位置，后再卸至1/2吊力，特再次校正位置后，卸去全部吊力，便管段的下次力全部作用在临时支座上. 46水力压接发的概念和步骤？概念：水力压接法时利用作用在管段上的巨大压力，使安装在管段前端而靠近即管段的那一端周边上的一圈胶垫发生压缩变形，形成一个水密性等的接头。步骤：（1）对位：目前广泛采用鼻式定位 托座定位。水力压接法通过鼻式托座定位设施对接他一般放置在管段对接的隔墙上，共有两对。对称放置，每队有上下鼻托组成。上鼻托设，置在准备对接的管段上，下鼻托设置在支前已经放好的管段上;(2）拉合：先推出拉杆，将锤形拉钩插入刚沉放管段中的临时支架的连接部分再旋转90既可固

28、定，然后收缩拉杆，即完成拉和作业；（3）压接：拉和完成后，即可打开已设管段后端封墙下部的排水阀，排除前后两段沉管封墙之间的水，排水阀用管道与即设管段水箱连接，排水后不久，需立即开启安装在即设管段后端顶部的进气阀，以防端封墙受到反向的真空压力。排水后，作用在新设邻段的前端封墙上的水压力消失，作用在该管段后端封墙上的巨大压力就将管段向前推，橡胶止水带被挤压，前后管段实现紧密对接。47沉管隧道基础处理的常用方法刮砂发 刮石法 喷砂法 压浆法 压砂法 桩基础法 (先锚法 后锚法）48冻结法的概念？冻结法是在地下工程开挖之前，先在准备开挖的地下工程周围打一定数量的锚孔，在孔内安装冻结器，利用人工制冷的方法将不稳定地层和含水层冻结在地下工程周围形成一个封闭 的帷幕冻结壁。以抵抗地压 水压 隔绝地下水于地下工程之间的联系，然后在其保护下进行崛砌的一种特殊施工方法49冻结法三大循环盐水循环：低温盐水（3525)在冻结器中流动，吸收周围地层的热量，形成冻结固柱，冻结圆柱逐渐扩大并连接成 封闭的冻结壁，直至达到设计强度为止；（2）氨循环：