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技術與計量(土建)---地下工程施工

第十壹節地下工程施工

壹、概述

(壹)與地下工程施工有關的基礎技術

有關的基礎技術主要有:地基處理技術、錨固技術、支擋技術、初砌技術、爆破技術。

(二)影響地下工程施工技術選擇的主要因素

主要因素有:洞室圍巖的性質、洞室的體型特征、施工條件。

(三)地下工程開挖與支護施工的主要類型

施工的主要類型:暗挖法、明挖法、特殊施工方法(連續墻等).

二、盾構施工技術

盾構施工是在地表以下土層中暗挖隧道的壹種現代技術。

1.盾構的類型與構造

盾構可以從很多方面進行分類,壹般分為開放式、部分開放式和封閉式三種類型。

盾構的標準斷面形式為圓形,也有矩形、橢圓形、馬蹄形、半圓、雙環及多環形等特殊形狀。

其基本構造則是由鋼殼、推進機系統、襯砌拼裝系統三部分構成的,切削刀盤和螺旋輸送機也是盾構機的主要設備。

盾構殼體壹般由切口環、支承環和盾尾三部分組成;推進系統,由液壓設備和盾構千斤頂組成;襯砌拼裝系統,拼裝器是該系統的主要設備,常用的有杠桿式拼裝機和環式拼裝機兩種形式。

三、巖石地下工程施工

(壹)鉆爆法施工技術

1. 鉆爆法施工技術的優缺點

其優點表現在如下方面:

(1)比較靈活,可以很快地開始開挖施工;

(2)可以開挖各種形狀、尺寸、大小的地下洞室;

(3)既可以采用比較簡單便宜的施工設備,也可以采用先進、高效、比較貴的施工設備;

(4)可以適應堅硬完整的圍巖,也可以適應較為軟弱破碎的圍巖。

鉆爆法由於采用爆炸,在城市人口密集地區不能采用,因為震動可能影響附近的建築或居民生活,巨大的聲響也是不允許的。因此,壹般短洞、地下大洞室、不是圓形的隧洞、地質條件變化大的地方都常用鉆爆法

2.鉆爆法的基本工序和要求

基本工序:鉆孔、裝藥、放炮、散煙、清撬、出渣、支護、襯砌。鉆孔、出渣是主要工序。

1).鉆孔

鉆孔的機具較多主要有手風鉆、氣腿風鉆、潛孔鉆、鉆車、鉆機等。

2).裝藥與放炮

隧洞開挖時,掏槽孔裝藥最多,周邊孔裝藥較少;掏槽孔藥卷直徑大些,連續裝藥;周邊孔藥卷直徑小些,間隔裝藥;中間塌落孔在兩者之間。中心掏槽孔附近各組之間采用毫秒延遲雷管起爆;靠外邊幾組可采用秒延遲雷管,各相隔1s或2s起爆。

3).清撬

是在爆破後將已完全松動,但尚未掉落下來的石塊撬下來。

4).出渣

出渣設備有兩大類:壹類是裝卸設備,壹類是運輸設備。

常用的裝車設備有側卸式輪式裝載機和蟹爪式扒料或氣動式翻鬥裝料機。

常用的運輸設備有無軌運輸設備、有軌運輸設備(軌距610mm,0.6m3/車)。

5).通風

主要通風方式有兩種:壓入式、吸出式;大型的地下洞室壹般要布置壹些通風豎井、斜井。

6).其他輔助工作

(二)TBM法施工技術

掘進機法,簡稱TBM法。

1.全斷面掘進機的開挖施工

全斷面掘進機適宜於打長洞。

2.獨臂鉆的開挖施工

獨臂鉆適宜於開挖軟巖,不適宜於開挖地下水較多,圍巖不太穩定的地層。

3.天井鉆的開挖施工

天井鉆是專用來開挖豎井或斜井的大型鉆具。

4.帶盾構的TBM掘進法

當圍巖是軟弱破碎帶時,采用帶盾構的TBM,是壹種較好的方法。

例題、當圍巖是軟弱破碎帶時,采用[D ]是壹種較好的方法。

A、全斷面掘進機

B、獨臂鉆

C、天井鉆

D、帶盾構的TBM

四、地下工程的幾種特殊開挖施工技術

(壹)地下工程施工中的幾種特殊開挖方法

地下工程施工的特殊開挖方法主要有:氣壓室法、冷凍法、分部開挖、分部支護法、超前灌漿、超前錨桿法。

(二)長距離頂管技術

長距離頂管的施工程序是:先在管道的壹端挖掘工作坑(井),完成後在其內安裝頂進設備,將管道頂入土層,邊頂進邊挖土,將管段逐節頂入土層內,直到頂至設計長度為止。

1.頂管技術的基本設備

頂管施工的基本設備主要包括管段前端的工具管,後部頂進設備及貫穿前後的出泥與氣壓設備,此外還有通風照明等設施。

工具管是長距離頂管的關鍵設備,從前向後由沖泥倉、操作室和控制室組成,頂進設備主要包括後座、主油缸、頂鐵和導軌等,出泥設備主要是吸泥機,此外還需有壓縮空氣供氣系統、照明系統。

2.頂管施工的關鍵技術與措施

長距離頂管的主要技術關鍵是:頂力問題、方向控制、制止正面坍方。

主要技術措施是:穿墻、糾偏與導向、局部氣壓、觸變泥漿減阻、中繼接力頂進。

例題、長距離頂管的主要技術關鍵是[ ]:

A、頂力問題、

B、方向控制、

C、壓力問題

D、制止正面坍方。

E、制止側面坍方

答案:ABD

(三)氣動夯管錘鋪管施工

1.氣動夯管錘鋪管施工設備和配套機具

(1)主機。

(2)動力系統。

(3)註油與管路系統。

(4)連接固定系統。

(5)註漿系統。

(6)清土系統。

(7)輔助工具。

2.氣動夯管錘鋪管的特點

(1)地層適用範圍廣。

(2)鋪管精度較高。

(3)對地表的影響較小。

(4)夯管錘鋪管適合較短長度的管道鋪設,

(5)對鋪管材料的要求。夯管錘鋪管要求管道材料必須是鋼管,若要鋪設其他材料的管道,可鋪設鋼套管,再將工作管道穿人套管內。

(6)投資和施工成本低。

(7)工作坑要求低,通常只需很小施工深度,無需進行很復雜的深基坑支護作業。

(8)穿越河流時,無需在施工中清理管內土體,無滲水現象,確保施工人員安全。

(四)導向鉆進法施工

1.導向鉆進法施工的基本原理

大多數導向鉆進采用沖洗液輔助破碎,鉆頭通常帶有壹個斜面,因此當鉆桿不停地回轉時則鉆出壹個直孔,而當鉆頭朝著某個方向給進而不回轉時,鉆孔發生偏斜。導向鉆頭內帶有壹個探頭或發射器,探頭也可以固定在鉆頭後面。當鉆孔向前推進時,發射器發射出來的信號被地表接受器所接收和追蹤,因此可以監視方向、深度和其他參數。

成孔方式有兩種:幹式和濕式。幹式鉆具由擠壓鉆頭、探頭室和沖擊錘組成,靠沖擊擠壓成孔,不排土。濕式鉆具由射流鉆頭和探頭室組成,以高壓水射流切割土層,有時以頂驅式沖擊動力頭來破碎大塊卵石和硬地層。兩種成孔方式均以斜面鉆頭來控制鉆孔方向。若同時給進和回轉鉆桿,斜面失去方向性,實現保直鉆進;若只給進而不回轉,作用於斜面的反力使鉆頭改變方向,實現造斜。鉆頭軌跡的監視,壹般由手持式地表探測器和孔底探頭來實現,地表探測器接收顯示位於鉆頭後面探頭發出的信號(深度、頂角、工具面向角等參數),供操作人員掌握孔內情況,以便隨時進行調整。

2.鉆頭的選擇依據

(1)在淤泥質粘土中施工,壹般采用較大的鉆頭,以適應變向的要求。

(2)在幹燥軟粘土中施工,采用中等尺寸鉆頭壹般效果(土層幹燥,可較快地實現方向控制)。

(3)在硬粘土中,較小的鉆頭效果比較理想,但在施工中要保證鉆頭至少要比探頭外筒的尺寸大12mm以上。

(4)在鈣質土層中,鉆頭向前推進十分困難,所以,較小直徑的鉆頭效果。

(5)在粗粒砂層,中等尺寸的鉆頭使用效果。在這類地層中,壹般采用耐磨性能好的硬質合金鉆頭來克服鉆頭的嚴重磨損。另外,鉆機的錨固和沖洗液質量是施工成敗的關鍵。

(6)對於砂質淤泥,中等到大尺寸鉆頭效果較好。

(7)對於致密砂層,小尺寸錐形鉆頭效果,但要確保鉆頭尺寸大於探頭筒的尺寸。在這種土層中,向前推進較難,可較快地實現控向。另壹方面,鉆機錨固是鉆孔成功的關鍵。

(8)在礫石層中施工,鑲焊小尺寸硬質合金的鉆頭使用效果較佳。

(9)對於固結的巖層,使用孔內動力鉆具鉆進效果。

例題:導向鉆進法鉆頭的選擇正確的有[ ]

A. 淤泥質粘土中施工,壹般采用較小尺寸的鉆頭

B. 幹燥軟粘土中施工,采用中等尺寸鉆頭

C. 鈣質土層中,采用較大直徑的鉆頭

D. 在粗粒砂層,采用較大直徑的鉆頭。

E. 對於砂質淤泥,采用中等到大尺寸鉆頭效果較好

答案:B .E

3.導向孔施工

導向孔施工步驟主要為:探頭裝入探頭盒內;導向鉆頭連接到鉆桿上;轉動鉆桿,測試探頭發射是否正常;回轉鉆進2m左右;開始按設計軌跡施工;導向孔完成。

導向孔施工多采用手提式地表導航儀來確定鉆頭所在的空間位置。導向儀器由探頭、地表接收器和同步顯示器組成。探頭放置在鉆頭附近的鉆具內。

鉆進時應特別註意糾偏過度,即偏向原來方向的反方向。為了避免這種情況的發生,鉆進少量進尺後便進行測量,檢驗調整鉆頭方向。

4.擴孔施工

擴孔是將導向孔孔徑擴大至所鋪設的管徑以上,以減小鋪管時的阻力。

(五)其他非開挖施工方法

氣動夯管錘鋪管法和導向轉進法都屬於非開挖管線工程施工技術,壹般適用於管徑小於900mm的管線鋪設工程。除了這兩種方法以外,常用的還有沖擊矛法、油壓夯管錘法、水平螺旋鉆進法、滾壓擠土法、微型隧道法等等。

2006考題:地下管線工程施工時,常用的造價較低,進度較快,非開挖的施工技術有(CDe)

A氣壓室法

B冷凍法

C長距離頂管法

D氣動夯錘鋪管法

E導向鉆進法

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