地下工程施工复习提纲

绪论什么是地下工程？按照用途分类，地下工程有哪些主要类型？地下工程泛指修建在地面以下岩层或土层中的各种工程设施，是地层中所建工程的总称。按用途分类，地下工程有交通、采掘、防御、贮存、工业、商业、农业、居住、旅游、娱乐、物流等。什么是地下空间？地下空间分为哪两类？地下空间是在岩层或土层中天然形成或经人工开发形成的空间，分为天然地下空间和人工地下空间。地下工程施工主要的施工方法有哪些？如何分类？※分为明挖法和暗挖法。明挖法包括基坑开挖法、盖挖法和沉管法，盖挖法包括顺作法和逆作法。暗挖法包括钻爆法和非钻爆法。钻爆法即矿山法，分为传统矿山法和新奥法。非钻爆法分为盾构法掘进机法和顶管法。地下工程施工中包含哪些基础技术？※有地层改良技术、锚固技术、支挡技术、衬砌技术、爆破技术、量测技术。什么是信息化施工技术？※在施工过程中以质量控制为目标，通过对大量施工监测信息的采集、分解、分类和处理，提取施工参数中影响施工质量的控制变量及其对应的信息因子，通过渐进逼近的方法将控制变量进行全程调整和优化，指导整个施工过程，同时依据前步施工监测信息和施工参数的变化规律，推断下一步施工工况及其对策。地下施工具有哪些特点？埋设于地下、工作面少、施工条件差、交通不便、一旦建成无法更改。选择施工方法考虑的因素？※施工条件、围岩条件、隧道截断面积、埋深、工期、环境条件、生产条件。大开挖基坑工程施工什么是大开挖基坑工程？大开挖基坑工程是指不采用支撑形式而采用直立或放坡的方法进行开挖的基坑工程。基坑放坡开挖有哪些常用的开挖方法和机械？主要有人工开挖、小型机械开挖和大型机械开挖，挖土机械主要有：正向铲挖土机、反向铲挖土机、索铲挖土机、合瓣式挖土机。基坑放坡开挖有哪些方法？各有何特点？※有人工开挖：效率低、劳动强度大；小型机械开挖：一般在施工空间受限制而无法采用大型机械的情况下采用；大型机械开挖：效率很高，对土扰动大，且不能准确挖平基地，容易出现超挖。基坑边坡失稳有哪些形式？其失稳的原因是什么？※有两种形式：①沿近似圆弧的滑动面转动，常常发生在较为均值的粘土层中；②沿近乎平面的滑移，常常发生在无粘性土层中。发生原因有：地下连续墙的施工分为哪些步骤？※①利用专用挖槽机械开挖地下连续墙槽段，在进行挖槽过程中，沟槽内始终充满泥浆，以保证槽壁稳定；②当槽段开挖完成后，在沟槽两端放入接头管；③将事先加工好的钢筋笼插入槽段内，下沉至设计高度；④待插入用于水下浇筑混凝土的导管后，即可进行混凝土灌注；⑤待混凝土初凝后，及时拔去接头管。地下连续墙槽段的施工接头有哪些具体形式？※有直接连接接头、接头管接头、接头箱接头、隔板式接头、预制构件接头。导墙具有哪些作用？①控制地下连续墙施工精度②挡土作用③重物支撑台④维持稳定液面泥浆护壁中的泥浆有哪些作用？护壁、携渣、冷却机具和切土滑润。如何确定地下连续墙槽段的长度与宽度？一般考虑以下因素：①地质情况的好坏②周围环境③工地所具备的起重机能力④单位时间内供应混凝土的能力⑤工地上所具备的稳定液槽容积⑥工地所占用的场地面积以及能够连续作业的时间。地下连续墙的混凝土浇筑有哪些具体要求？混凝土强度等级不低于C20、流态混凝土的坍落度宜控制在15~20CM，水泥用量一般大于400Kg/m³，水灰比一般小于0.6。地下连续墙结构接头有哪些具体形式？直接接头、间接接头、预埋连接钢板法、预埋剪力块法。地下工程逆作法施工逆作法的施工原理是什么？※地下连续墙或密排桩作为永久性承重外墙，也做挡土、止水的围护结构，中间支撑柱作为竖向承重体系，从上至下挖土方，利用地模或木模，浇筑地下室梁板结构，作为围护的内水平支撑，待梁板结构和基础底板施工完，再完成地下室结构施工的方式称作逆作法施工。逆作法施工具有哪些优点？目前逆作法施工还存在哪些问题？※优点有：①缩短施工总工期②基坑变形小且相邻建筑物沉降小③节省支护结构的水平内支撑或注浆外锚杆费用④节省地下室外墙及外墙下工程桩费用⑤节省土方挖填方费用⑥可最大限度利用城市规划红线内地下空间⑦节省地下室外墙建筑防水层费用⑧有利于抵抗水平风力和地震作用问题有：①不均匀沉降问题②地下连续墙的止水和隔离③地下连续墙的沉降缝设置什么是盖挖逆作法？盖挖逆作法具有哪些优点？※在地铁洞室施工中，先修筑地下洞室的围护墙和支撑柱以及结构顶板，然后利用出入口、通风道或单独设置竖井，采用自上而下的逆作法施作单层或多层地下洞室结构。优点有：①封闭式逆作法的施工程序如何？①做地下连续墙和地下中间支承柱②完成首层地面梁板结构③从上至下进行地下结构“逆作法”施工，与此同时由下而上进行上部结构施工。在什么样的条件下适合采用盖挖逆作法施工？①接近开挖地点有重要结构物时②有强大的土压力和其他水平力作用，用一般挡土撑不稳定，而需要强度和刚度很大的支撑时③开挖深度大，开挖或修筑主体结构需较长时间，特别需要保证施工安全时④因进度问题，需要在底板施工前修筑顶板，以便进行上部回填和开放路面时盖挖逆作法的施工步骤如何？①在地表面向下做基坑的围护结构和中间桩柱②开挖表层土至主体结构顶板标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板③回填土后将道路复原④自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板新奥法隧道施工什么是新奥法？新奥法与传统的矿山法有什么区别？※以控制爆破为主要掘进手段、以喷射混凝土和锚杆作为主要支护措施，通过检测控制围岩的变形，动态修正设计参数和变动施工方法的一种隧道施工方法。新奥法强调充分发挥围岩的自承能力。如何理解新奥法施工的基本原则？※①岩体是隧道结构体系中的主要承载单元，在施工时必须充分保护岩体，尽量减小对他的扰动，避免过度破坏岩体的强度。②允许并控制围岩的变形以充分发挥岩体的承载能力③尽快使支护结构闭合以改善支护结构的受力性能④进行现场监测量测⑤应先墙后拱少扰动、早喷锚、勤量测、早封闭新奥法隧道有哪几种基本施工方法？各有何优缺点？※全断面法、分断面两次开挖法、台阶法、分部开挖法。全断面法优点：工序少、相互干扰少、便于组织施工和管理；工作空间大，便于组织大型机械化施工，施工进度快。确点是：笨重昂贵的钻架，一次投资大，变换方法时使用较长时间，噪音比较大。分断面两次开挖法光面爆破与预裂爆破的基本原理是什么？两者各有何优缺点？※光面爆破和预裂爆破都是要使周边炮眼起爆后优先沿各孔的中心连线形成贯通裂缝，然后由于爆炸气体的作用，使裂解的岩体向洞内抛散。光面爆破对围岩的扰动轻微，大大减少了超欠挖量，节约了大量的混凝土和回填片石，加快了施工进度；围岩壁面平整、危石少，减轻了应力集中情况，有利于壁面局部坍落，增进了施工安全，为喷锚支护创造了条件。但施工进度慢。预裂爆破可以减轻爆炸波对围岩的破坏影响，在减轻对围岩的扰动程度上，预裂爆破较光面爆破的效果更好。很适于稳定性差而又要求控制开挖轮廓的软弱岩层。隧道预支护通常包括哪些技术？※超前锚杆、插管或小钢管、管棚、超前小导管注浆、预注浆加固围岩及开挖工作面等。隧道初期支护包括哪些技术？※包括喷射混凝土、锚杆、钢支撑、喷锚支护。根据台阶的长度，台阶法可以分为哪几类？各有何优缺点？分为长台阶法、短台阶法、超短台阶法：单侧壁导坑法与双侧壁导坑法有什么区别？单侧壁导坑法只有一个侧壁导坑，双侧壁导坑法有两个，沉降仅为短台阶法的1/2。直眼掏槽和斜眼掏槽各有何特点？直眼掏槽：所有炮眼都垂直于工作面且相互平行，技术易于掌控，可实现多台钻机同时作业或采用凿岩台车作业，有较高的炮眼利用率，岩石抛掷距离小，岩堆集中，不受断面大小限制，但总炮眼数量多，炸药消耗量大，是用的雷管段数较多，有瓦斯的工作面不能采用。斜眼掏槽：适用范围广、爆破效果较好，所需炮眼少，但炮眼方向不易掌握，孔眼受隧道断面大小的限制，碎石抛掷距离大。无轨运输与有轨运输各有何特点？有轨运输：适应性和经济性较强，尤其适应于较长的隧道运输。无轨运输：机动灵活，不需要铺设管道，但污染洞内空气，适用于大断面开挖和中等长度的隧道中。根据工艺流程的不同，喷射混凝土施工可以分为哪几种类型？各有何特点？干喷、潮喷、湿喷、混合喷模筑混凝土施工时，如何选择施工模板？全断面岩石隧道掘进机施工什么是掘进机施工？掘进机施工具有哪些优缺点？※掘进机施工用于圆形断面隧道，采用滚压式切削盘在全断面范围内破碎岩石，是一种能破岩、装岩、转载、支护一体的方法.掘进机选型的原则是什么？※①安全性、可靠性、实用性、先进性与经济性相统一②满足隧道外径、长度、埋深和地质条件要求，和沿线地形以及洞口条件等环境条件要求③满足安全、质量、工期、造价及环保要求④考虑工程进度、生产能力对机器的要求，以及配件供应、维修能力等因素掘进机通常情况下可以分为哪几种类型？各有什么特点？敞开式TBM：用于中硬岩及硬岩隧道掘进的极限，由于围岩比较好，在掘进机的顶护盾之后，洞壁岩石可以裸露在外。护盾式TBM：适用于软岩且破碎、自稳性差或地质条件复杂的隧道。没有主梁和后支撑，除了机头内的主推进油缸外，还有辅助油缸。护盾式掘进机只有水平支撑，没有X形支撑。扩孔式全断面掘进机：先采用小直径TBM先行在隧道中心用导洞导通，再用扩孔机进行一次或两次扩孔。一般不考虑临时支护或只喷一层混凝土。掘进机的主要技术参数如何确定？①理论开挖直径：D=理论直径加衬砌厚度②刀盘转速：n=边刀最大线速度除以直径③刀盘总回转力矩④刀盘回转功率⑤掘进机推力⑥掘进速度⑦掘进行程⑧切深掘进机的掘进模式如何选择？①在均质硬岩条件下，选择自动控制推进模式②在均质软岩条件下，选择自动控制扭矩模式③如果不能肯定演示形态，选择手动控制模式盾构法隧道施工※简述盾构法施工的基本原理并指出盾构法施工有何特点？基本原理：①先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位②盾构从竖井或基坑的墙壁开孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计孔洞推进③盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向紧靠盾尾后面的开挖坑道周边和衬砌环外周直接的空隙中压注足够的浆体，以防止隧道及地面下沉。④在盾构推进过程中不断从开挖面排除适量的土方。优点：①对环境影响小②施工不受地形地貌、江河流域等地表环境条件的限制。③地表占地面积小，故征地费用小④适于大深度、大地下水压施工，相对而言施工成本低⑤施工不受天气条件限制⑥挖土、出土量少，利于降低成本⑦盾构法构筑的隧道抗震性能好⑧适用地层范围宽，软土、砂卵土、软岩中均可使用缺点：①当隧道曲线半径过小时，施工较为困难②在陆地上建造隧道时，如隧道覆土太浅，开挖面稳定甚为困难，甚至不能施工，水下施工时，如覆土太浅则不够安全，需保证一定的覆土厚度③盾构施工采用全气压法以疏干地下水和稳定地层时，对劳动保护要求较高，施工条件差④盾构法隧道上方一定范围内的地表沉降尚难完全防止⑤在饱和含水地层中，盾构工法所用拼装衬砌的防水性要求较高※盾构有哪些分类方式？各种盾构的特点和开挖方法有何不同？手掘式盾构、挤压式盾构、网格式盾构、半机械式盾构、敞开式机械盾构、土压平衡式盾构、泥水平衡式盾构。※如何对盾构施工进行方向控制？①控制千斤顶群的工作模式②控制千斤顶推进压力的工作模式※盾构隧道壁后注浆的目的是什么？进行壁后注浆时，如何选择浆液和确定注入时间、注入方法、注入压力、注入量等？目的：除了防止和减小地表变形外，还可减小隧道的沉降量，增加衬砌接缝的防水性能，改善衬砌的受力状况，用压浆的压力来调整管片和盾构的相对位置，有利于盾构推进纠偏。材料：受土质条件、工法的种类、施工条件、价格等因素支配，应在掌握浆液特性的基础上，按实际条件选用最合适的浆液材料。注入时间：在盾构推进的同时进行注入或者推进后立即注入。注入方法：土层的地质条件。易坍塌的尾隙产生的同时进行壁后注浆。注入量：很好地充填尾隙，多为理论注浆量的150%~200%注入压力：大致为地层阻力强度加上0.1Mpa~0.2MPa，一般为0.2~0.4MPa※按照材料衬砌管片可以分为哪些类型？各有何特点？球墨铸铁管片、钢管片、钢筋混凝土管片、复合管片、挤压混凝土管片。球墨铸铁管片：质量轻，耐腐蚀性好，材质均匀、强度高，机械加工后的精度高，接头刚度大，拼装准确，防水效果也好。但加工设备要求高、造价高，不易承受冲击荷载。钢管片：强度高、延性好、运输安装方便，精度稍低于球墨铸铁管片，但在施工应力作用下易变形，在地层中易锈蚀，造价不低。钢筋混凝土管片：有一定的强度，加工制作中容易损坏，耐腐蚀，造价低，笨重，在施工、安装过程中易损坏。复合管片：制作快，抗渗性好、抗压性、韧性高，耐腐蚀性差，造价较高。挤压混凝土衬砌：施工速度比拼装衬砌快，防水效果更好，造价低。盾构机主要由哪些部分组成？各组成部分的主要功能是什么？由机械、专用机构组成。机械：外壳、掘削机构、挡土机构、推进机构、管片拼装机构、附属机构。外壳：保护掘削、排土、推进、施工衬砌等所有作业设备、装置的安全。掘削机构：掘削地层的土体，又对掘削面起一定的支撑作用。排土机构：把掘削下来的土砂铲起倒入滑动导槽，经漏斗输送给带式传输机或螺旋传输机和排泥管。驱动机构：向刀盘提供必要旋转扭矩的机构。挡土机构：防止掘削时掘削面坍塌和变形，确保掘削面稳定。管片拼装机构：将管片拼装成管环。简述盾构施工有哪些进发工法和到达工法，各有何特点？进发工法：掘削面自稳法、拔桩法、直接掘削井壁法、大深度进发保护法、到达部位保护法。到达工法：①盾构机到达后拆除竖井的挡土墙再推进：自稳性强，地层易发生坍塌。②事先拆除挡土墙，再推进到指定位置：防渗性好，必须设置隔墙。泥水盾构和土压盾构掘进管理的主要内容是什么？泥水平衡盾构：开挖面泥水压力、密封舱内的土压力、出土量。土压平衡盾构：排土机构的机械控制方式，调整排土量。衬砌防水的主要内容有哪些？①衬砌管片自防水：衬砌管片应具有一定的抗渗能力，以防止地下水的渗入。②管片接缝防水：第九章沉管法隧道施工什么是沉管法隧道施工？是按照隧道的设计形状和尺寸，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，然后舾装好拖运、定位、沉放等设备，将其拖运至隧址位置，沉放到江河中预先浚挖好的沟槽中，并连接起来，最后充填基础和回填砂石将管段埋入原河床中。沉管法施工具有哪些优缺点？其适用条件如何？优点：①对地质水文条件适应性强，施工方法简单②施工工期短、对航运干扰最小，施工质量容易保障③工程造价较低④有利于多车道大断面布置⑤接头少、密实度高、防渗性好⑥具有很强的抗战争和抗灾害能力缺点：①混凝土防水等级要求高，需保证干舷和抗浮系数，对混凝土工艺和质量的控制要求严格。②当隧道跨度较大时，必须加大支托，不容许侵入净空。③当水流较急时，管节沉放困难，需用专业作业台施工。适用条件：①江河的中下游河床演变较稳定的浅海湾处②适用于各种软弱地基条件③需要合适的干坞条件管段如何在水下进行连接？水力压接的原理是什么？有混凝土连接和水力压接两种。水力压接原理：利用作用于管段的巨大水压力，使安装在管段前端面周边上的一圈胶垫发生压缩变形，形成一个水密性相当良好可靠地接头。沉管隧道的主要施工流程是什么？管段制作、基槽浚挖、管段沉放与水下连接、管段基础处理以及回填覆盖。沉管隧道的断面形式有哪几种？如何进行沉管断面的选型？按断面形状分为圆形、矩形、混合型；按断面布局分为单孔式和多孔组合式。沉管隧道的选型取决于工程本身和所在区域的资源等多个方面。干坞施工包括哪些施工流程？施作干坞周围防渗墙、由端部向坞口开挖、坞底与坞外设排水沟、截水沟和集水井、塑料膜铺坡面并压砂袋、坞底处理、坞内车道修筑。管段制作时几何尺寸精度如何控制？管段防水有哪些具体做法？外侧防水：采用钢壳、钢板防水；采用卷材、保护层防水；涂料防水接缝防水：将施工缝做成后浇带方式。管段如何浮运至设计位置？水面较宽、拖运距离较长：拖轮拖运水面较窄：岸上设置绞轮拖运管段沉放有哪些方法？起重船吊沉法、浮箱吊沉法、水上自升作业平台吊沉法、船组扛吊法、骑吊法、拉沉法等，吊沉法居多。基础处理的常用方法有哪些？两类八种：先铺法：刮砂法、刮石法后铺法：灌砂法、喷砂法、灌囊法、压砂法、压浆法、桩基法第十章顶管法施工顶管法施工的基本原理是什么？顶管法具有哪些优点和不足？先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶，借助主顶油缸及管道中继间的推力，把工具管或掘进机从工作坑内顶推到接收坑内吊起，与此同时，紧随工具管或掘进机后面，将预制的管段顶入地层。优点：接缝少，容易达到防水要求；管道纵向受力性能好，能适应地层的变形；对地层交通的干扰少；工期短，造价低，人员少；施工时噪声和震动小；对小型、短距离顶管，使用人工挖掘时，设备少、施工准备工作量少；不需二次衬砌，工序简单。缺点：曲线顶管困难；主顶工作坑开挖和支护工程量大；管道强度大、自重大、对地层承载力要求高；对操作人员的技术和经验要求高。长距离顶管施工的关键技术是什么？注浆减摩技术、设置中继环。顶管法和盾构法的主要异同点？相同点：①二者都属于暗挖法施工大口径（＞900mm）地下工程主要施工方法。②二者都要开挖工作基坑③二者工作面的开挖方法，出进洞施工技术基本相同④二者都要注意接缝防水处理、地表沉降控制、周边环境保护等问题，都要进行压注浆。不同点：①盾构法的衬砌为管片，且每环管片要在盾构机的盾尾进行拼装，拼装好后一般不会再移动；顶管法的衬砌为管节。且每环管节是一次预制成功的，由推进装置依次推进，直至第一节管节到达接收井位置。②盾构法施工的盾构千斤顶布置在盾构机的支撑环外沿，而顶管法施工的主顶进装置布置在工作井内，如果顶力不足要加设中继环。③盾构千斤顶的前端必须安装顶块，顶块必须采用球面接头。在顶块和管片的接触面上安装橡胶或柔性材料的垫板。顶管法的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到位时，必须在千斤顶缩回后在中间加垫块或几块顶铁。O型千斤顶是使主顶千斤顶的推力可以较均匀的加到所顶管道的周边；U型顶铁是为了弥补千斤顶行程不足而用的。④盾构机有拼装管片的拼装机，顶管机没有。⑤盾构法主要用于大断面城市地下隧道、水工隧道、公路隧道的施工；顶管法主要适用于断面稍小一些的城市地下管线的铺设。顶管法如何分类？常用顶管的适用范围如何？按顶管口径分为大口径、中口径、小口径、微型顶管。根据推进管前工具管或掘进机的作业形式来分类：分为手掘式、挤压式，没有施工机械。机械式、半机械式（钢制壳体内设有机械手进行挖土），机械式分为泥水式、泥浆式、土压式和岩石式。根据推进管的管材分为：钢筋混凝土顶管、钢管顶管、其他管材顶管。根据顶管顶进的痕迹分为：直线顶管、曲线顶管。根据顶进的距离分为：普通顶管和长距离顶管（＞300m）。简述顶管如何选型？①在黏性土或砂性土层且无地下水影响时，宜采用手掘式或机械挖掘式顶管法；当土质为砂砾土时，可采用具有支撑的工具管或注浆加固土层的措施。②在软土层且无障碍物的条件下，管顶以上土层较厚时，宜采用挤压式或网格式顶管法。③在黏性土层中必须控制地面隆陷时，宜采用土压平衡顶管法。④在粉砂土层中且需要控制地面隆陷时，宜采用加泥式土压平衡或泥水平衡式顶管法。⑤在使用顶进长度较短、管径小的金属管时，宜采用一次顶进的挤密土层顶管法。工作井有哪些常见的形式？各有何特点？如何进行顶管工作井的布置？顶管出洞段、进洞段施工与正常顶进施工有哪些不同？钢筋混凝土管节接缝有哪些形式？