一、概述

　　地下工程開挖與支護施工的主要類型

　　特殊施工方法

　　土層中地下工程，常用的施工方法是地下連續(xù)墻、盾構(gòu)法及沉管法等。

　　巖層中地下工程，常用的施工方法是鉆爆法、掘進機法等。

　　練習題：

　　1.土層中的地下工程施工，常用的方法為( )。

　　A.天井鉆機施工法 B.地下連續(xù)墻法 C.盾構(gòu)法 D.掘進機法 E.沉管法

　　答案：BCE

　　2.巖層中的地下工程，開挖方式應采用( )。

　　A.鉆爆法 B.地下連續(xù)墻法

　　C.盾構(gòu)法 D.沉管法

　　答案：A

　　二、盾構(gòu)施工技術

　　盾構(gòu)施工是一種在軟土或軟巖中修建地下隧道的特殊施工方法。

　　1.盾構(gòu)的類型與構(gòu)造

　　一般分為開放式、部分開放式和封閉式三種類型;

　　基本構(gòu)造則是由鋼殼、推進機系統(tǒng)、襯砌拼裝系統(tǒng)三部分構(gòu)成。

　　2.盾構(gòu)工法的選擇

　　詳盡地掌握好各種盾構(gòu)機的特征是確定盾構(gòu)工法的關鍵。其中，選擇適合土質(zhì)條件的、確保工作面穩(wěn)定的盾構(gòu)機種及合理的輔助工法最重要。

　　三、巖石地下工程施工

　　(一)鉆爆法施工技術

　　1. 鉆爆法施工技術的優(yōu)缺點

　　優(yōu)點：

　　(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。

　　缺點：

　　(1)由于采用炸藥爆破，造成有害氣體，對通風要求較高。一般開挖隧洞，獨頭推進長度不能超過2km，再長，通風問題就更困難了，不能及時散煙，就會影響工期。

　　(2)鉆爆法由于采用爆炸，城市人口密集地區(qū)不能采用，因為震動可能影響附近的建筑或居民生活，巨大的聲響也是不允許的。因此，一般短洞、地下大洞室、不是圓形的隧洞、地質(zhì)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P247

　　各工序中，鉆孔、出渣是開挖過程中需時最多的主要工序，支護是保證施工安全、順利、快速進行的重要手段。開挖工作的機械化和先進與否，主要體現(xiàn)在這三個工序中。(鉆孔、出渣、支護)

　　(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

　　優(yōu)點是：適宜于打長洞，因為它對通風要求較低;開挖洞壁比較光滑;對圍巖破壞較小，所以對圍巖穩(wěn)定有利，超挖少，若用混凝土襯砌，則混凝土回填量大為減少。

　　2.獨臂鉆的開挖施工

　　適宜于開挖軟巖，不適宜于開挖地下水較多、圍巖不太穩(wěn)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(gòu)的TBM掘進法

　　當圍巖是軟弱破碎帶時，采用帶盾構(gòu)的TBM。

　　練習題：

　　1.一般開挖隧洞時，鉆爆法施工的獨頭推進長度不能超過( )。

　　A.1km B.2km C.10 km D.20 km

　　答案：B

　　2.在采用鉆爆法進行巖石地下工程施工時，決定開挖工作機械化和先進性程度的工序是( )。

　　A.鉆孔、裝藥、襯砌

　　B.鉆孔、出渣、支護

　　C.裝藥、出渣、襯砌

　　D.出渣、支護、襯砌

　　答案：B

　　3.TBM法的幾種不同施工機械類型中，全斷面掘進機的主要優(yōu)點是( )。

　　A.適宜于打長洞

　　B.適宜于開挖軟巖

　　C.適宜于開挖豎井或斜井

　　D.適宜于圍巖是軟弱破碎帶情況

　　答案：A

　　4.在穩(wěn)定性差的破碎巖層挖一條長度為500m、直徑6.00m的隧道，在不允許鉆爆法施工的情況下，應優(yōu)先考慮采用( )。

　　A.全斷面掘進機開挖 B.獨臂鉆開挖

　　C.天井鉆開挖 D.帶盾構(gòu)的掘進機開挖

　　答案：D

　　四、地下工程的幾種特殊開挖施工技術

　　(一)地下工程施工中的幾種特殊開挖方法

　　1.氣壓室法

　　氣壓室法需額外的設備投資，而且施工速度將降低，一般只是在不得已時采用。

　　2.冷凍法

　　這個方法非常昂貴，非不得已，一般不采用。

　　3.分部開挖、分部支護法

　　4.超前灌漿、超前錨桿法

　　(二)長距離頂管技術

　　優(yōu)點：加快施工速度，降低造價。

　　l.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，后部頂進設備及貫穿前后的出泥與氣壓設備，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。

　　2.頂管施工的關鍵技術與措施

　　長距離頂管的關鍵技術：

　　(1)頂力問題;

　　(2)方向控制;

　　(3)制止正面坍方。

　　為了解決上述技術關鍵，在長距離頂管中主要采用的技術措施如下：

　　(1)穿墻。

　　(2)糾偏與導向。

　　(3)局部氣壓。

　　(4)觸變泥漿減阻。

　　(5)中繼接力頂進。

　　(三)氣動夯管錘鋪管施工

　　氣動夯管錘是一種不需要阻力支座，利用動態(tài)的沖擊能將空心的鋼管推入地層的機械。

　　氣動夯管錘鋪管的特點：

　　(1)地層適用范圍廣。夯管錘鋪管幾乎適應除巖層以外的所有地層。

　　(2)鋪管精度較高。氣動夯管錘鋪管屬不可控向鋪管，但由于其以沖擊方式將管道夯入地層，在管端無土楔形成，且在遇障礙物時，可將其擊碎穿越，所以具有較好的目標準確性。

　　(3)對地表的影響較小。夯管錘由于是將鋼管開口夯入地層，除了鋼管管壁部分需排擠土體之外，切削下來的土芯全部進入管內(nèi)，因此即使鋼管鋪設深度很淺，地表也不會產(chǎn)生隆起或沉降現(xiàn)象。

　　(4)夯管錘鋪管適合較短長度的管道鋪設，為保證鋪管精度，在實際施工中，可鋪管長度按鋼管直徑(mm)除以10就得到夯進長度(以m為單位)。

　　(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，再將工作管道穿入套管內(nèi)。

　　(6)投資和施工成本低，施工進度快。

　　(7)工作坑要求低。

　　(8)穿越河流時，無需在施工中清理管內(nèi)土體，無滲水現(xiàn)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

　　成孔方式有兩種：干式和濕式。

　　2.鉆頭的選擇依據(jù)

　　(1)在淤泥質(zhì)粘土中施工，一般采用較大的鉆頭，以適應變向的要求。

　　(2)在干燥軟粘土中施工，采用中等尺寸鉆頭一般效果最佳(土層干燥，可較快地實現(xiàn)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(zhì)土層中，鉆頭向前推進十分困難，所以，較小直徑的鉆頭效果最佳。

　　(5)在粗粒砂層，中等尺寸的鉆頭使用效果最佳。在這類地層中，一般采用耐磨性能好的硬質(zhì)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(zhì)量是施工成敗的關鍵。

　　(6)對于砂質(zhì)淤泥，中等到大尺寸鉆頭效果較好。

　　(7)對于致密砂層，小尺寸錐形鉆頭效果最好，但要確保鉆頭尺寸大于探頭筒的尺寸。在這種土層中，向前推進較難，可較快地實現(xiàn)控向。另一方面，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(zhì)合金的鉆頭使用效果較佳。

　　(9)對于固結(jié)的巖層，使用孔內(nèi)動力鉆具鉆進效果最佳。

　　練習題：

　　1.長距離頂管施工中的主要技術關鍵問題有( )。

　　A.控制正面塌方

　　B.地下溫度

　　C.方向控制

　　D.通風問題

　　E.頂力問題

　　答案：ACE

　　2.采用長距離地下頂管技術施工時，通常在管道中設置中繼環(huán)，其主要作用是( 　)。

　　A.控制方向

　　B.增加氣壓

　　C.控制塌方

　　D.克服摩阻力

　　答案：D

　　3.氣動夯管錘鋪管施工的特點是( )。

　　A.適于在巖層中鋪管

　　B.適于在土層中鋪管

　　C.適于在含卵石的土層中鋪管

　　D.鋪管方向不好掌握

　　E.對地表無隆起或沉降

　　答案：B、C、E

　　4.地下管線工程施工中，常用的造價較低、進度較快、非開挖的施工技術有( )。

　　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

　　答案：CDE

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