地下建筑施工

地下建筑施工 第一讲 1 课程标准2 本课程教材及参考教材 资料3 第一章 绪论4 第二章 地下建筑工程施工概论 主要内容 1 课程标准 1 应能掌握地下工程施工的基本工艺和方法 2 应能熟悉地下工程施工的常用设备 3 除课堂讲授外 学生还应加强自学 4 要与实践紧密结合 要安排一定时间的地下工程参观及现场生产实习 课程的基本要求 施工技术 岩石隧道 巷道 土层隧道 包括钻眼爆破法 盾构法 顶管法 沉管法 岩石掘进机法以及一些辅助工法等 技术上 基本的施工工艺和方法 本课程的内容和重点 2 本课程教材及参考教材 资料 1 地下建筑工程施工技术 周传波主编 人民交通出版社 2008年6月 2 地下工程 张庆贺主编 朱合华副主编 同济大学出版社 2005年 3 地下工程 关宝树主编 高等教育出版社 2007年5月 4 地下工程 贺少辉主编 北京交通大学出版社 清华大学出版社 2006年2月第一版 2008年3月修订版 5 地下工程施工技术 姜玉松主编 方江华副主编 武汉理工大学出版社 2008年8月 1 隧道工程 贺永年 刘志强 中国矿业大学出版社 2002 7 2 公路隧道施工 黄成光 人民交通出版社 2001 8 3 现代隧道技术 地下空间 等杂志 4 隧道网 5 岩土论坛 6 中国城市轨道交通网 7 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系 本科教学 网络教学 8 中国道桥网 其他参考资料 1 铁路隧道设计规范 TB10003 2005 Codefordesignofrailwaytunnel2 铁路隧道施工规范 TB10204 2002 Codeforconstructionontunnelofrailway3 公路隧道设计规范 JTGD70 2004Codefordesignofroadtunnel 相关规范 4 公路隧道施工技术规范 JTJF60 2009 TechnicalSpecificationsforConstructionofHighwayTunnel5 地铁设计规范 GB50157 2003 Codefordesignofmetro6 地下铁道工程施工及验收规范 GB50299 1999 Codeforconstructionandacceptanceofmetroengineering 第一章绪论 1 1概述含义与基本特征地下空间应用历史地下建筑工程建设发展前景1 2地下建筑的类型及特点地下建筑的类型地下建筑工程特点 一 含义与基本特征 1 两个概念 地下空间 在岩层或土层中天然形成或经人工开发形成的空间 地下建筑 建造在岩层或土层中的各种建筑物和构筑物 是在地下形成的建 构 筑空间 试举例说明有地下建筑包括哪些 1 1概述 2 基本特征 高防护性 热稳定性 易封闭性 恒湿性 气密性 1 1概述 3 城市地下空间的开发 人在地上 物在地下 人的长时间活动在地面 短时间活动在地下 先近后远 先浅后深 先易后难等已被实践证明是正确的原则 深度3 5m 地下管网 共同沟等 深度6 10m 地下步行商业街 地铁车站 地下停车场等 深度10 30m 地铁区间隧道 地下垃圾收集站 加工场等 1 1概述 二 地下空间应用的历史 从15世纪开始的近代与现代诺贝尔发明黄色炸药 成为地下空间开发的有效武器 第一时代 第二时代 第三时代 至今 古代时期 公元前3000 5世纪 埃及金字塔 古巴比伦引水隧洞 秦汉陵墓等 5世纪 14世纪的中世纪时代欧洲经历了封建社会最黑暗的千年文化低潮 地下空间开发利用基本处于停滞状态 我国石窟逐渐形成 远古时期 人类出现 公元前3000年 人类原始穴居 北京周口店的 山顶洞人 人类居住地址 第四时代 世界各国已建成和在建的长度大于10km的公路隧道 20世纪80年代 国际隧道协会 ITA 提出 大力开发地下空间 开始人类新的穴居时代 的倡议 日本也提出了利用地下空间 把国土扩大10倍的设想 我国是幅员辽阔 地质复杂 多山的发展中国家 随着我国市场经济的发展 高速公路 铁路已从沿海地区向西部山区延伸 公路 铁路隧道的数量和建筑规模越来越大 城市化交通尚处于起步阶段 目前已制定或准备制定城市轨道交通规划网的城市有30多个 其中25个城市的近期轨道交通规划已通过国家审核 到2016年 规划建设88条轨道交通线路 总长度2400公里 三 地下建筑工程建设发展前景 地下建筑分类 按使用功能 有军用 交通 市政 地下采掘空间 工业建筑等 按所处位置的介质 有岩石 土和水 按断面形状 有曲线型 半曲线型 直线型断面等 按埋置深度 有深埋式和浅埋式 按形状 有洞道式和厅房式 洞道式不同的行业有不同的称谓 按空间位置 有水平式 倾斜式和垂直式 按地下工程的建筑方式 分明挖和暗挖 1 2地下建筑的类型与特点 图1隧道断面形状图 图2巷道断面形状图 1 工程受力特点不同 2 工程材料特性不确定性 3 工程荷载的不确定性 4 破坏模式的不确定性 5 地下工程设计施工信息的不充分性与模糊性 二 地下建筑工程特点 1 3地下建筑工程建设基本程序及原则 一 建设基本程序可行性研究 设计 施工 竣工验收二 基本原则 1 要遵循基本建设程序 2 要搞好调查研究 取得必要的资料 3 要认真贯彻执行国家有关的方针政策 4 必须遵守有关规范和规程 第二章地下建筑工程施工概论 2 1概述2 2施工特点2 3施工技术发展 一 地下建筑工程组成 2 1概述 二 地下工程施工技术 1 施工内容 2 1概述 二 地下工程施工技术 2 基本作业 开挖方法 支护技术 2 1概述 施工作业方法 分次成巷施工 一次成巷施工 是先掘进出巷道断面并暂时用临时支护进行维护 待整条巷道掘进完成或按照施工安排掘进一段距离后再进行永久支护和水沟掘砌及管路线路的安装 就是一次将巷道做成 即把巷道施工中的掘进 永久支护 水沟掘砌三个分部工程视为一个整体 有机地联系起来 按照设计和质量标准要求 在一定距离内前后连贯 互相配合 最大限度地同时施工 一次做成巷道而不留收尾工程 2 2施工方案 一次成巷施工作业方式 掘支平行作业 掘支顺序作业 是指永久支护在掘进工作面之后保持一定距离与掘进同时进行 二者之间的距离不应大于40m 是指掘进和永久支护两大工序在时间上按先后顺序施工 即先将巷道掘进一段距离后停止掘进 然后进行永久支护工作 一 一次成巷施工作业方式 掘支交替作业 是指在两条或两条以上距离较近的巷道中由一个施工队分别交替进行掘进和永久支护工作 掘支平行作业方式的施工难易程度主要取决于永久支护的类型 掘支平行作业时 由于永久支护不单独占用时间 施工设备利用率高 因而可以降低工程成本 提高成巷速度 但这种作业方式需要同时投入的人力 物力较多 组织工作比较复杂 因此 一般适用于围岩比较稳定 掘进断面大于8m2的巷道 以免造成掘支工作互相干扰从而影响成巷速度 二 掘支平行作业方式 当围岩稳定时 掘进与永久支护之间的间距一般为20 40m 最大距离不超过40m 当围岩不稳定时 应采用短段掘支顺序作业 每段掘支间距为2 4m 并尽量使永久支护紧跟掘进工作面 掘支顺序作业的特点是掘进和支护轮流进行并由一个施工队完成 因此所需的劳动力和同时投入运行的设备都比较少 施工组织比较简单 但该作业方式要求工人既会掘进又会锚喷或砌碹 故对工人的技术水平要求较高 与掘支平行作业相比 这种作业方式成巷速度一般较慢 适用于掘进断面较小 巷道围岩不太稳定的情况 但是可以节约临时支护工作 二 掘支顺序作业方式 将一个掘进队分成掘进和永久支护两个专业小组 掘进组在甲工作面掘进时支护组在乙工作面进行永久支护 当甲工作面转为支护时乙工作面同时转为掘进 掘进和永久支护轮流交替进行 这样 对于每条巷道来说掘进和永久支护是顺序进行的 但对于相邻两条巷道来说掘进和永久支护则是轮流 交替进行的 这种作业方式实质上是在甲乙两个工作面分别进行掘支单行作业而人员交替轮流 因此 它集中了掘支顺序 单行 作业和平行作业的特点 这种交替作业方式工人按工种分工 掘支在不同的巷道内进行 避免了掘进和永久支护工作的互相影响 有利于提高工人操作能力和技术水平 有利于提高机器设备的使用效率 但占用设备多 人员分散 不易管理 必须经常平衡各工作面的工作量 以免因工作量的不均衡而造成窝工 三 掘支交替作业方式 三种施工作业方式比较 三种作业方式中 以掘支平行作业的施工速度最快 但由于工序间干扰多而效率低费用高 掘支顺序作业和掘支交替作业的施工速度比平行作业低 但人工效率高 掘支工序互不干扰 对于围岩稳定性较差 管理水平不高的施工队伍 宜采用掘支顺序作业 条件允许时亦可采用掘支交替作业 在实际工作中 应详细了解施工的具体情况 如巷道断面形状及尺寸 支护材料及结构 巷道穿过岩层的地质及水文条件 施工的速度要求和技术装备 工人的技术水平等 随时进行比较和综合分析从而选择出合理的施工作业方式 工程地质