隧道及地下工程习题解答

1、1、 土体加固的方法、各种方法的优缺点、设备占用场地大小、需要电压的大小（1） 换置垫层法 将基础底面以下一定深度的软弱土层挖去，换填强度较大、性能稳定、无腐蚀性的工业废渣材料，并分层密实。优点：施工简单，就地取材，费用低，适合不均匀地基的浅层处理；缺点：施工土方量大，弃土多。（2） 排水固结法 建筑修建以前，在地基设置排水体，并加载预压，使土体提前排水，提前固结。优点：适用于解决饱和黏性土地基的沉降和稳定问题；缺点：不同预压方法使用范围有限。（3） 密实法 利用各种机械功能，在短时间使土体孔隙比减小，密实度增加，从而增加地基强度，减少沉降。优点：加固时减小快；缺点：不同加固方法适用性受限，噪

2、音较大。（4） 灌浆法 利用外部力（机械压力/电力）将水泥浆或化学溶液压入需加固的土体中，将土体颗粒胶结起来，从而改善土体物理力学性质。优点：压密效果好，可以调整地基不均匀沉降；缺点：加固质量不易保证，电渗法易引起排水沉降。（5） 水泥土搅拌桩法 通过深层搅拌或喷粉机械，将软弱土和水泥浆等固化剂强制搅拌混合，形成有一定强度和稳定性的水泥搅拌土。适用于饱和软粘土地基。优点：工期短，无公害，施工过程中无振动，无噪音，不排污，对邻近建筑物无不良影响；缺点：土方量大，弃土多，施工机械及配套设施场地占用大，组装时间长，施工前准备工作复杂。（6） 高压喷射注浆法 以高压旋转的喷嘴将水泥浆喷入土层与土体混合

3、，形成连续搭接的水泥加固体。适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、黄土、人工填土和碎石土等地基。优点：施工占地少、振动小、噪音较低；缺点：容易污染环境，成本较高，对于特殊的不能使喷出浆液凝固的土质不宜采用。（7） SMW工法 与水泥土搅拌桩法相同，在水泥土搅拌桩成桩后插入型钢。优点：围护结构兼具防水性能与一定的强度。缺点：型钢难以回收，浪费材料。高压喷射注浆法与水泥土搅拌桩法使用的机械电压相同，均为380伏特工业电压。2、各种桩基的施工工艺灌注桩（1） 钻（冲）孔灌注桩 开挖导向沟钻头回旋钻进/冲击破碎成孔（同时泥浆护壁）测孔深放置钢筋笼清孔导管法水下浇筑混凝土成桩（2） 人工挖孔灌注

4、桩 人力挖土成孔设置孔壁衬砌清理孔底浇筑混凝土成桩（3） 沉管灌注桩 震动/锤击沉入钢管灌注混凝土、震动锤击、拔出钢管成桩（4） 高压旋喷桩（单管/二重/三重） 开挖导向沟带有喷嘴的注浆管钻进至预定深度水/空气与浆液由加压设备形成高压射流喷出射流冲切、破坏、扰动土体，钻头上升浆液土体拌合凝固形成圆柱状固结体（旋喷桩）（5） 三轴搅拌桩 开挖导向沟，钻机及配套设备的安装与就位钻机钻进至预定深度钻头边拔出边注浆钻进与拔出循环插入型钢（SMW工法）预制桩 预制桩的制作、起吊、运输及堆放沉桩（锤击沉桩、静力压桩、振动沉桩）3、 各种土体的特性软粘土（淤泥及淤泥质土）：含水量高，孔隙率大；渗透性低；压缩

5、性高；抗剪强度低；有较显著的触变性和蠕变性。砂土：孔隙率大，含水量低，渗透性高；压缩性低；有一定抗剪强度填土：素填土：密实性和均匀度不一杂填土：不均匀，浸水易湿陷，工程性质随时间变化，内含有机物、水化物和腐殖质冲填土：强度低，含水量大，压缩性高4、盾构掘进的出土量计算每环理论出土量=/环；盾构推进出土量控制在98%100%之间，即37.12/环37.88/环。5、根据盾构埋深计算土压力盾构施工使用的土压力即为刀盘平衡土压所需要的静压力。盾构隧道土压力的计算分浅埋隧道和深埋隧道两类，以施工坍方平均高度的22.5倍分界。对于深埋隧道，计算理论有普氏理论和太沙基理论，普氏理论认为在有一定粘结力的松散

6、介质中开挖隧道后，上方会形成抛物线状的自然拱，作用在隧道顶的压力即为自然拱范围内破碎土体的重量；太沙基理论认为隧道开挖后，上方将形成坍落，岩体变形下沉，据此计算竖向压力。我国规范给出深埋隧道的计算公式：对于浅埋隧道，正面土压力可按计算，对于粘土，在盾构推进过程中，由于刀盘压力的过大和过小，会产生被动或主动土压力，主动土压力按计算，被动土压力按计算；当侧向土压力按均布考虑时，可取，其中e为水平侧向均布压力，为上覆土容重，H为隧道坑顶至地面的距离，为隧道高度，为内摩擦角。对于本工程，取0.7，土体平均重度为17.7KN/，隧道埋深17.7米，正面土压力P=0.145Mpa。此处，地下水产生的水压力

7、通过直接将地下水计入平均重度得以体现。6、掌握盾构反力架系统中所能承受推力的设计方法反力架在盾构出洞时提供前进的反力，本工程采用土压平衡式盾构机，机头刀盘前进时要提供相当于土压力的静压力，此时反力架受力即为土压力及盾壳所受摩擦力之和。本工程盾构机产生的推力为35000KN。负环为10环，在负6环处，装有钢弧形环，在负10环到负6环之间，负环不封闭，负6环上部使用4根钢支撑。盾构机在这个位置上刀尖刚刚入土，压力没有达到最大。当盾构机推进超过负环，正式进洞时，机头刀盘静压力逐渐达到最大，此时上部管片收受到的均布力通过钢弧形环传递给4根钢支撑，再由每根钢支撑成一定角度地传给反力架。反力架系统在这一部

8、分的承载力由四根钢支撑的承载力控制，设计时应使钢支撑的承载力大于每根钢支撑受到的推力。反力架的下横梁分担下部范围内管片的后推力，由4根短柱支撑，设计时应使支撑的承载力大于每根支撑受到的推力。其余左右各范围内的标准块及邻接块的后推力直接作用在门架立柱上，门架立柱受力主要由底部、中部钢支撑和中板传递，考虑底部、中部钢支撑受力相同，利用力的平衡，可以计算出中部、底部钢支撑的受力以及传递给中板的力，设计时应使中部、底部钢的承载力大于受到的力。反力架立柱本身的承载力很容易满足，设计的关键在于使各部分支撑的承载力满足使用要求。7、盾构施工各工序的施工顺序及施工工期（1）调查 工期60d 建筑物状况调查60

9、d 管线状况调查60d 障碍物调查60d（2）盾构进出洞加固 工期269d 长阳路站西端头井加固20d 大连路站东端头井加固20d 提篮桥站东端头井加固20d 大连路站西端头井加固20d（3）上海船舶通信导航修理厂拔桩施工 工期97d 试拔桩区域围挡施工7d 试拔木桩，桩孔注浆回填10d 试拔桩区域围挡拆除，做临时道路10d 交通组织，拔桩区域围挡施工10d 道路开挖，暴露管线，探明木桩15d 拔除木桩，桩孔注浆回填10d 土体加固10d 恢复管线和道路结构15d 机械设备退场，围挡拆除，恢复原貌10d（4）长阳路站大连路站区间盾构推进 工期228d 下行线盾构推进196d 施工准备 工期37

10、d 场地准备7d 机械准备7d 技术准备7d 测量准备7d 施工准备7d 盾构机下井、组装、调试30d 盾构出洞 工期8d 洞门开凿7d 负环拼装5d 盾构出洞1d 100环试推进 工期30d 加固区推进3d 100环试推进27d 正常推进 工期120d 继续推进，每天78环120d 盾构机进洞 工期8d 洞门开凿7d 接受架布置2d 盾构机进洞1d 上行线盾构推进 工期228d 施工准备 工期63d 机械准备7d 技术准备7d 测量准备7d 施工准备7d 盾构机下井、组装、调试30d盾构出洞 工期9d 洞门开凿8d 负环拼装2d 盾构出洞1d100环试推进 工期30d 加固区推进3d 100

11、环试推进27d正常推进 工期120d 继续推进，每天78环120d 盾构机进洞 工期8d 洞门开凿7d 接受架布置2d 盾构机进洞1d（5）提篮桥站大连路站区间盾构推进 工期136d 上行线盾构推进116d 施工准备 工期37d 场地准备7d 机械准备7d 技术准备7d 测量准备7d 施工准备7d 盾构机下井、组装、调试30d 盾构出洞 工期10d 洞门开凿7d 负环拼装2d 盾构出洞1d 100环试推进 工期20d 加固区推进3d 100环试推进，日均6环17d 正常推进 工期55d 继续推进419环，日均 8环55d 盾构机进洞 工期8d 洞门开凿7d 接受架布置2d 盾构机进洞1d 下行线盾构推进 工期136d 施工准备 工期63d 场地准备7d 机械准备7d 技术准备7d 测量准备7d 施工准备7d 盾构机下井、组装、调试30d盾构出洞 工期7d 洞门开凿7d 负环拼装2d 盾构出洞1d100环试推进 工期20d 加固区推进3d 100环试推进，日均6环17d正常推进 工期55