技术与计量（土建）---地下工程施工

第十一节地下工程施工
一、概述
(一)与地下工程施工有关的基础技术
有关的基础技术主要有：地基处理技术、锚固技术、支挡技术、初砌技术、爆破技术。
(二)影响地下工程施工技术选择的主要因素
主要因素有：洞室围岩的性质、洞室的体型特征、施工条件。
(三)地下工程开挖与支护施工的主要类型
施工的主要类型：暗挖法、明挖法、特殊施工方法（连续墙等）.
二、盾构施工技术
盾构施工是在地表以下土层中暗挖隧道的一种现代技术。
1.盾构的类型与构造
盾构可以从很多方面进行分类，一般分为开放式、部分开放式和封闭式三种类型。
盾构的标准断面形式为圆形，也有矩形、椭圆形、马蹄形、半圆、双环及多环形等特殊形状。
其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，切削刀盘和螺旋输送机也是盾构机的主要设备。
盾构壳体一般由切口环、支承环和盾尾三部分组成；推进系统，由液压设备和盾构千斤顶组成；衬砌拼装系统，拼装器是该系统的主要设备，常用的有杠杆式拼装机和环式拼装机两种形式。
三、岩石地下工程施工
(一)钻爆法施工技术
1. 钻爆法施工技术的优缺点
其优点表现在如下方面：
(1)比较灵活，可以很快地开始开挖施工；
(2)可以开挖各种形状、尺寸、大小的地下洞室；
(3)既可以采用比较简单便宜的施工设备，也可以采用先进、高效、比较贵的施工设备；
(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。
钻爆法由于采用爆炸，在城市人口密集地区不能采用，因为震动可能影响附近的建筑或居民生活，巨大的声响也是不允许的。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
2.钻爆法的基本工序和要求
基本工序：钻孔、装药、放炮、散烟、清撬、出渣、支护、衬砌。钻孔、出渣是主要工序。
1)．钻孔
钻孔的机具较多主要有手风钻、气腿风钻、潜孔钻、钻车、钻机等。
2)．装药与放炮
隧洞开挖时，掏槽孔装药最多，周边孔装药较少；掏槽孔药卷直径大些，连续装药；周边孔药卷直径小些，间隔装药；中间塌落孔在两者之间。中心掏槽孔附近各组之间采用毫秒延迟雷管起爆；靠外边几组可采用秒延迟雷管，各相隔1s或2s起爆。
3)．清撬
是在爆破后将已完全松动，但尚未掉落下来的石块撬下来。
4)．出渣
出渣设备有两大类：一类是装卸设备，一类是运输设备。
常用的装车设备有侧卸式轮式装载机和蟹爪式扒料或气动式翻斗装料机。
常用的运输设备有无轨运输设备、有轨运输设备（轨距610mm,0.6m3/车）。
5)．通风
主要通风方式有两种：压入式、吸出式；大型的地下洞室一般要布置一些通风竖井、斜井。
6)．其他辅助工作
(二)TBM法施工技术
掘进机法，简称TBM法。
1．全断面掘进机的开挖施工
全断面掘进机适宜于打长洞。
2．独臂钻的开挖施工
独臂钻适宜于开挖软岩，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，采用带盾构的TBM，是一种较好的方法。
例题、当围岩是软弱破碎带时，采用[D ]是一种较好的方法。
A、全断面掘进机
B、独臂钻
C、天井钻
D、带盾构的TBM
四、地下工程的几种特殊开挖施工技术
(一)地下工程施工中的几种特殊开挖方法
地下工程施工的特殊开挖方法主要有：气压室法、冷冻法、分部开挖、分部支护法、超前灌浆、超前锚杆法。
(二)长距离顶管技术
长距离顶管的施工程序是：先在管道的一端挖掘工作坑(井)，完成后在其内安装顶进设备，将管道顶入土层，边顶进边挖土，将管段逐节顶入土层内，直到顶至设计长度为止。
1．顶管技术的基本设备
顶管施工的基本设备主要包括管段前端的工具管，后部顶进设备及贯穿前后的出泥与气压设备，此外还有通风照明等设施。
工具管是长距离顶管的关键设备，从前向后由冲泥仓、操作室和控制室组成，顶进设备主要包括后座、主油缸、顶铁和导轨等，出泥设备主要是吸泥机，此外还需有压缩空气供气系统、照明系统。
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：顶力问题、方向控制、制止正面坍方。
主要技术措施是：穿墙、纠偏与导向、局部气压、触变泥浆减阻、中继接力顶进。
例题、长距离顶管的主要技术关键是[ ]：
A、顶力问题、
B、方向控制、
C、压力问题
D、制止正面坍方。
E、制止侧面坍方
答案：ABD
(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
(1)主机。
(2)动力系统。
(3)注油与管路系统。
(4)连接固定系统。
(5)注浆系统。
(6)清土系统。
(7)辅助工具。
2．气动夯管锤铺管的特点
(1)地层适用范围广。
(2)铺管精度较高。
(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，
(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，若要铺设其他材料的管道，可铺设钢套管，再将工作管道穿人套管内。
(6)投资和施工成本低。
(7)工作坑要求低，通常只需很小施工深度，无需进行很复杂的深基坑支护作业。
(8)穿越河流时，无需在施工中清理管内土体，无渗水现象，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，因此当钻杆不停地回转时则钻出一个直孔，而当钻头朝着某个方向给进而不回转时，钻孔发生偏斜。导向钻头内带有一个探头或发射器，探头也可以固定在钻头后面。当钻孔向前推进时，发射器发射出来的信号被地表接受器所接收和追踪，因此可以监视方向、深度和其他参数。
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头来破碎大块卵石和硬地层。两种成孔方式均以斜面钻头来控制钻孔方向。若同时给进和回转钻杆，斜面失去方向性，实现保直钻进；若只给进而不回转，作用于斜面的反力使钻头改变方向，实现造斜。钻头轨迹的监视，一般由手持式地表探测器和孔底探头来实现，地表探测器接收显示位于钻头后面探头发出的信号(深度、顶角、工具面向角等参数)，供操作人员掌握孔内情况，以便随时进行调整。
2．钻头的选择依据
(1)在淤泥质粘土中施工，一般采用较大的钻头，以适应变向的要求。
(2)在干燥软粘土中施工，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)在硬粘土中，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。
(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。
例题：导向钻进法钻头的选择正确的有[ ]
A. 淤泥质粘土中施工，一般采用较小尺寸的钻头
B. 干燥软粘土中施工，采用中等尺寸钻头
C. 钙质土层中，采用较大直径的钻头
D. 在粗粒砂层，采用较大直径的钻头。
E. 对于砂质淤泥，采用中等到大尺寸钻头效果较好
答案：B .E
3．导向孔施工
导向孔施工步骤主要为：探头装入探头盒内；导向钻头连接到钻杆上；转动钻杆，测试探头发射是否正常；回转钻进2m左右；开始按设计轨迹施工；导向孔完成。
导向孔施工多采用手提式地表导航仪来确定钻头所在的空间位置。导向仪器由探头、地表接收器和同步显示器组成。探头放置在钻头附近的钻具内。
钻进时应特别注意纠偏过度，即偏向原来方向的反方向。为了避免这种情况的发生，钻进少量进尺后便进行测量，检验调整钻头方向。
4．扩孔施工
扩孔是将导向孔孔径扩大至所铺设的管径以上，以减小铺管时的阻力。
(五)其他非开挖施工方法
气动夯管锤铺管法和导向转进法都属于非开挖管线工程施工技术，一般适用于管径小于900mm的管线铺设工程。除了这两种方法以外，常用的还有冲击矛法、油压夯管锤法、水平螺旋钻进法、滚压挤土法、微型隧道法等等。
2006考题：地下管线工程施工时，常用的造价较低，进度较快，非开挖的施工技术有（CDe）
A气压室法
B冷冻法
C长距离顶管法
D气动夯锤铺管法
E导向钻进法



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