地下工程施工技术(二)

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。其中，选择适合土质条件的、确保工作面稳定的盾构机种及合理的辅助工法最重要。4．明挖法明挖法是浅埋隧道的一种常用施工方法。一般当覆盖层厚度小于5m时，可考虑明挖法。5．盖挖法盖挖法是先盖后挖，即先以临时路面或结构顶板维持地面畅通，再向下施工。盖挖法适用于松散的地质条件、隧道处于地下水位线以上、地下工程明作时需要穿越公路、建筑等障碍物的情况。(1)盖挖法特点。盖挖法优点是对结构的水平位移小，能够有效控制周围土体的变形和地表沉降；有利于保护邻近建筑物和构筑物；基坑底部土体稳定，隆起小，施工安全；对地面影响小，只在短时间内封锁地面交通，施工受外界气候影响小；缺点是盖板上不允许留下过多的竖井，后续开挖土方需要采取水平运输，出土不方便；施工作业空间较小，施工速度较明挖法慢，工期较长；和基坑开挖，支挡开挖相比，费用较高。(2)盖挖法施工类型。盖挖法可分为盖挖顺作法、盖挖逆作法及盖挖半逆作法。6．浅埋暗挖法(1)浅埋暗挖法特点。（略）(2)浅埋暗挖法施工方针。浅埋暗挖法施工中必须坚持“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”。(3)浅埋暗挖法的适用条件。首先，浅埋暗挖法不允许带水作业。其次，采用浅埋暗挖法要求开挖面具有一定的自立性和稳定性。增加施工的安全性。7．沉管法(1)沉管隧道施工方式。总体上可分为两种：一是不需要修建特殊的船坞，用浮在水上的钢壳箱体作为模板制造管段的“钢壳方式”；二是在干船坞内制造箱体，而后浮运、沉放的“干船坞方式”。项目钢壳方式干船坞方式用途双车道公路、单线铁路、下水管道等管段在10m以内的多车道宽度大的公路（铁道、人行道并置的情况也在内）断面形状圆形，外廓为变形的八角形的矩形材料钢壳及钢筋混凝土钢筋混凝土管段预制地点船台临时干船坞（三）喷射混凝土1．施工准备(1)喷射混凝土的施工机具。混凝土喷射机分为于式和湿式，干式喷射设备简单，价格较低，能进行远距离压送，易加入速凝剂，喷嘴脉冲现象少，但施工粉尘多，回弹比较严重。(2)待喷面准备。喷射作业区段的宽度，一般应以1.5～2．Om为宜。2．施工工艺(1)喷射混凝土的施工工艺。分为干式喷射混凝土和湿式喷射混凝土。(2)施工要点。1)工作风压。选择适宜的工作风压，是保证喷射混凝土顺利施工和较高质量的关键。2)喷嘴处水压。喷嘴处的水压必须大于工作风压，并且压力稳定才会有良好的喷射效果。水压一般比工作风压大0.lOMPa左右为宜。3)一次喷射厚度。一次喷射厚度主要与喷射混凝土层与受喷面之间的黏结力和受喷部位有关。一次喷射厚度太薄，喷射时骨料易产生大的回弹；一次喷射的太厚，易出现喷层下坠、流淌，或与基层面间出现空壳。4)分层喷射的时间间隔。一般分2～3层进行分层喷射。一般在常温下(15℃～20℃)，采用红星一型速凝剂时，可在5～10min后，进行下一次喷射；而采用碳酸钠速凝剂时，最少在30min后，才能进行复喷。5)喷头与作业面之间的距离。经验表明，喷头与喷射作业面的最佳距离为1m，6)含水量的控制。骨料在使用前应提前8h洒水，使之充分均匀湿润，保持适宜的含水率。喷射混凝土所用骨料的含水率，一般以5%—7%为宜。（四）锚杆施工1．锚杆布置（略）2．锚杆施工要点(1)普通水泥砂浆锚杆施工要点。是以普通水泥砂浆作为胶粘剂的全长粘接式锚杆。1)砂浆强度等级不低于M20；2)杆体材料宜用20MnSi钢筋，一般采用A3钢筋；5)粘接砂浆应拌和均匀，随拌随用，一次拌和的砂浆应在初凝前用完。(2)早强水泥砂浆锚杆施工要点。早强水泥砂浆锚杆的施工与普通水泥砂浆锚杆基本相同，所不同的是早强水泥砂浆的粘接剂是由硫酸铝盐早强水泥砂，Ⅱ型早强剂和水组成。因此，它具有早期强度高、承载快、安装方便等优点，尤其是在软弱、破碎、自稳时间短的围岩中使用早强水泥砂浆锚杆能显示出优越性。(3)缝管式摩擦锚杆施工要点。(4)胀壳式内锚头预应力锚索施工要点。该锚杆常用于中等以上的围岩中，可在较小的施工现场中作业，常用于高边坡、大坝以及在大跨度地下隧道洞室的抢修加固及支护。四、地下工程特殊施工技术（一）地下工程施工中的几种特殊开挖方法1．气压室法气压室法需额外的设备投资，而且施工的速度将降低，一般只是在不得已时采用2．冻结法这个方法非常昂贵，非不得已，一般不采用。3．分部开挖、分部支护法在软弱地层中开挖较大的洞室，目前常用的办法是先开挖一小部分，然后用喷锚支护做全断面保护，再逐步扩挖，逐步支护。4．超前灌浆、超前锚杆法在地下水很丰富的地方，如海底隧道、河底隧道，常采用超前灌浆法。（二）长距离顶管技术1．顶管技术的基本设备工具管是长距离顶管的关键设备，它安装在管道前端，外形与管道相似，其作用是定向、纠偏、防止塌方、出泥等。工具管从前向后由冲泥仓、操作室和控制室组成。2．顶管施工的关键技术与措施长距离顶管的主要技术关键是：(1)顶力问题。目前有两种方法：即采用润滑剂减阻和中继接力技术。(2)方向控制。必须有一套能准确控制管段顶进方向的导向机构。上海基础工程公司顶管系统中，采用三段双铰工具管来完成。(3)制止正面坍方。在深层顶管中，制止坍方实际上是制服地下水的问题。为了解决上述技术关键，在长距离顶管中主要采用的技术措施如下：1)穿墙。2)纠偏与导向。3)局部气压。易产生正面坍方，常采用局部气压。4)触变泥浆减阻。5)中继接力顶进。在管道中设置中继环，分段克服摩擦阻力。（三）气动夯管锤铺管施工1．气动夯管锤铺管施工设备和配套机具2．气动夯管锤铺管的特点(1)地层适用范围广。夯管锤铺管几乎适应除岩层以外的所有地层。(2)铺管精度较高。气动夯管锤铺管属不可控向铺管。(3)对地表的影响较小。(4)夯管锤铺管适合较短长度的管道铺设，为保证铺管精度，在实际施工中，可铺管长度按钢管直径（以mm为单位）除以10就得到夯进长度（以m为单位）。(5)对铺管材料的要求。夯管锤铺管要求管道材料必须是钢管；(6)投资和施工成本低。施工条件要求简单，施工进度快，材料消耗少，施工成本较低。(7)工作坑要求低。通常只需很小施工深度，无须进行很复杂的深基坑支护作业。(8)穿越河流时，无须在施工中清理管内土体，无渗水现象，能确保施工人员安全。（四）导向钻进法施工1．导向钻进法施工的基本原理大多数导向钻进采用冲洗液辅助破碎，钻头通常带有一个斜面。导向钻头内带有一个探头或发射器。成孔方式有两种：干式和湿式。干式钻具由挤压钻头、探头室和冲击锤组成，靠冲击挤压成孔，不排土。湿式钻具由射流钻头和探头室组成，以高压水射流切割土层，有时以顶驱式冲击动力钻头来破碎大块卵石和硬地层。。2．钻头的选择依据(1)在淤泥质黏土中施工，一般采用较大的钻头，以适应变向的要求。(2)在干燥软黏土中施工，采用中等尺寸钻头一般效果最佳（土层干燥，可较快地实现方向控制）。(3)在硬黏土中，较小的钻头效果比较理想，但在施工中要保证钻头至少要比探头外筒的尺寸大12mm以上。(4)在钙质土层中，钻头向前推进十分困难，所以，较小直径的钻头效果最佳。(5)在粗粒砂层，中等尺寸的钻头使用效果最佳。在这类地层中，一般采用耐磨性能好的硬质合金钻头来克服钻头的严重磨损。另外，钻机的锚固和冲洗液质量是施工成败的关键。(6)对于砂质淤泥，中等到大尺寸钻头效果较好。在较软土层中，采用较大尺寸的钻头以加强其控制能力。(7)对于致密砂层，小尺寸锥形钻头效果最好，但要确保钻头尺寸大于探头筒的尺寸。在这种土层中，向前推进较难，可较快地实现控向。另一方面，钻机锚固是钻孔成功的关键。(8)在砾石层中施工，镶焊小尺寸硬质合金的钻头使用效果较佳。(9)对于固结的岩层，使用孔内动力钻具钻进效果最佳。3．导向孔施工4．扩孔施工（五）逆作法（略）（六）沉井法(4)挖土下沉。沉井下沉施工可分为排水挖土下沉和不排水挖土下沉。①排水挖土下沉当沉井所穿过的土层透水性较差，涌水量不大，排水时不致产生流沙现象，可采用排水挖土下沉。②不排水挖土下沉若沉井穿过的土层中有较厚的亚砂土和粉砂土，地下水丰富，土层不稳定，有产生流沙的可能性时，沉井就宜采用不排水挖土下沉，下沉中要使井内水