地下工程施工技术期末复习

1、 注浆定义：用气压、液压或电化学原理，把某些能固化的浆液注入各种介质的裂隙和空隙，以改善地基的物理力学性质，即将具有凝结能力的浆液注入地层或隧道围岩中以填充、渗透、压密等方式挤走土颗粒间或岩石裂隙中的水分，待浆液凝结后，使隧道围岩或土体形成一个抗渗性能良好、强度较高的整体，以达到填充、堵水和加固等围岩或土体的目的。（作用）工作机理：（图见21-24）渗透注浆定义：在压力作用下使浆液充填土的空隙和岩石的裂隙，排挤出空隙中自由水和气体，在空隙中形成具有一定强度和低透水性的结石体，起到加固和防渗作用。适用地层：中粗砂层、砂砾石层、砂卵石层和岩层裂隙中。压密注浆定义：通过钻孔将不易流动的极浓的惰性注浆

2、材料压入地层中，在形成均匀固结浆泡的同时，压密周围土体的方法。适用：细砂地层并含有空洞。劈裂注浆定义：浆液在较高压力的作用下，似利斧劈入土层，产生劈裂面，浆液的劈裂路线呈纵横交叉的脉状网络适用：中细砂层、粉细砂层、淤泥质粘土层、粉质粘土层中。充填注浆定义：在残积层、岩石断层破碎带进行注浆施工，一般当注浆材料粒径能满足小于裂隙宽度的1/31/5时，均能产生裂隙填充。适用：断层破碎带。材料三性质：可控性，可注性，抗渗性。（粘度低、流动性好；具有可调节控制的凝胶时间；结石率高、强度大、抗渗透性强；稳定性好；价格低廉、来源富足，并且是不污染环境、对人体无害的物质。）工艺：注浆设备：主要包括钻机、钻具、

3、注浆泵、搅拌机、注浆管路总成、止浆塞和混合器等流程：注浆设计注浆孔施工安装注浆设备压水试验配置浆液注浆施工效果检查注浆参数：加固范围，注浆量，注浆压力，孔距三要素：扩散半径（加固范围），注浆量，注浆压力注浆四要素：工程对象；注浆材料；机械设备；注浆工艺。常用注浆法：花管注浆适用条件（1）与钻杆注浆法相比：由于注浆管喷出的断面积明显增大因此，大大减小了压力急剧上升和浆液涌到地表层的可能性。（4）与止浆塞组合，还可用于孔壁较好的裂隙岩体注浆。（2）用于砂砾层渗透注浆。（3）用于土体的水泥一水玻璃双液劈裂注浆。袖阀管法注浆适用范围：（1）砂砾层渗透注浆。（2）软土层劈裂注浆和深层土体劈裂注浆。（3）

4、有地表工作面条件的软弱地层的处理。双重管法注浆双液化学注浆双重管双栓塞注浆复合注浆循环注浆对吸浆率较小的裂隙岩体，注水泥浆液或水泥粘土浆液，则可采用循环注浆级配反滤注浆地下水多孔序与段序顺序注浆：以排除地下水为主的注浆顺序，先中间孔注浆后外围孔的开放式注浆。可防止浆液逸失。跳孔注浆：它是在一孔注浆完后，间隔一孔或者多孔注浆，也可以在一排注浆完后，间隔一排或数排注浆。水平注浆段序：（1）分段前进式：适用范围：宜用于裂隙发育或破碎岩层，突水、涌泥超前隧道预加固（2）后退式：适用范围：宜用于裂隙不甚发育的岩层极其软弱地层的超前隧道预加固。垂直注浆段序：（1）分段下行注浆：自上而下，钻一段注一段。用止

5、浆塞。自下而上复注。特点：能控制浆液上冒，钻孔工作量大，工期长。（2）分段上行注浆：一次钻孔，分段上行注浆。用止浆塞。特点：不重复钻孔，止浆塞要可靠。（3）一次全深注浆：扩散不均匀，要求供液能力大适用于均匀裂隙浅埋暗挖法施工定义：浅埋暗挖法定义在软弱围岩地层中，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅和锚喷砼作为初期支护手段，遵循“新奥法”理论，按照“十八字”方针进行隧道的设计和施工。浅埋隧道定义铁路隧道：对于单线或双线隧道洞顶埋深小于：VI级围岩35-40m、V级围岩18-25m、IV级围岩10-14m、III级围岩5-7m，为浅埋隧道。城市地铁：覆跨比H/D在0.6-1.5时为浅

6、埋，H/D小于0.6时为超浅埋。（H：埋深；D：结构跨度）特点优点：结构形式灵活多变，对地面建筑、道路和地下管线影响不大，拆迁占地少，扰民少，污染城市环境少等。缺点：施工速度慢，喷射混凝土粉尘多，劳动强度大，机械化程度不高，以及高水位地层结构防水比较困难等。十八字方针：管超前，严注浆，短进尺，强支护，早封闭，勤量测施工步骤：施工准备超前预支护注浆土方开挖钢格栅架立网片、连接筋喷射混凝土防水施工二次衬砌超前支护准备（工艺流程）在隧道开挖之前，通过向掌子面前方地层里注浆、冷冻、打入钢管、钢板、锚杆等技术措施，在隧道横断面上形成一个拱形连续体，使其加固开挖面前方地层，同时利用其支撑力保持前方土体的稳

7、定，减少地表沉降量的技术总称。超前支护方法主要包括：管棚法，水平旋喷注浆法，超前小导管法，超前锚杆法、冻结法等。管棚法作用：梁拱效应，加固效应，环槽效应，确保安全工艺流程：地质勘查、设计准备管棚设计测量定位钻机定位钻孔与清孔管棚加工与制作插入管棚浆液制作注浆加固隧道开挖小导管注浆技术：定义：超前小导管注浆技术应用于隧道W、V级围岩预支护。在开挖掘进前，先用喷混凝土将开挖面封闭，然后配合型钢钢架，沿着隧道拱部轮廓线将小导管打入围岩中，并向钢管内注浆，浆液即由导管渗透到地层中，在隧道拱部形成固结体并加固围岩。工艺流程：施工方案-混凝土封闭-拱部放样-钻孔成孔-清孔-插入小导管-注浆加固-隧道开挖适

8、用条件：适用于自稳时间短的软弱破碎带、浅埋段、洞口偏压段、砂层段、砂卵石段、断层破碎带等地段的预支护。超前锚杆支护技术定义：沿开挖轮廓线，以外插角向前方安装锚杆，形成预锚固在围岩锚固圈保护下开挖。适用条件：适用于地下水较少的软弱围岩。柔性较大，整体刚度较小。旋喷预注浆技术定义：用旋喷注浆机沿开挖面周边设计位置旋喷现场旋喷柱体，通过固结体相互咬合形成预支护拱棚。流程：钻机成孔，随钻杆退出，将浆液旋喷注入空腔，高压射流切割腔壁土体，搅拌混合固结形成直径600mm左右固结体，地层受到压缩和固结，改善土体物理力学性能。适用范围：软弱地层，特别是含水软弱地层，如：淤泥层、粘性土、砂类土、泥页岩、砂砾层、

9、破碎带工作面开挖方法（范围，断面形式，顺序）一、全断面法1适用范围土质稳定、断面较小的隧道施工，适宜人工开挖或小型机械作业。施工顺序采取自上而下一次开挖成形，沿着轮廓开挖，按照施工方案一次进尺并及时进行初期支护。3优缺点可以减少开挖对围岩的扰动次数，有利于围岩天然承载拱的形成，工序简单。对地质条件要求严格，围岩必须有足够的自稳能力。断面形式二、台阶开挖法1适用范围土质较好的隧道施工，软弱围岩、第四纪沉积地层隧道。2施工顺序分成上下两个工作面或几个工作面分部开挖，根据地层条件和机械配套情况，台阶法又可分为正台阶法和中隔壁台阶法。正台阶法能较早使支护闭合，有利于控制地表沉降。优缺点具有足够的作业空

10、间和较快的施工速度，灵活多变，适应性强。三、环形开挖预留核心土法1适用范围一般土质或易坍塌的软弱围岩、断面较大的隧道施工。2施工顺序将断面分成环形拱部，上部核心土，下部台阶三部分，环形开挖进尺为0.5-1.0m，不宜过长，台阶长度一般控制在ID以内。开挖环形拱部架立钢支撑喷射混凝土。3优缺点核心土支撑着开挖面，能迅速及时地建造拱部支护，安全性好。台阶可以适当加长，减少施工扰动。相比侧壁法，施工机械化程度可相对提高，施工速度可加快。四、单侧壁导坑法1适用范围断面跨度大，地表沉陷难于控制的软弱松散围岩隧道施工。2施工顺序将断面分成3块，侧壁导坑，上台阶和下台阶。侧壁导坑宽度一般不宜超过0.5倍洞宽

11、。高度以起拱线为宜。3优缺点优点：导坑可分两次开挖和支护，不需要架设工作平台，人工架立钢支撑也很方便。缺点：每次开挖进尺较小，封闭性的导坑初次支护承载能力大，变形也较大。五、双侧壁导坑法1适用范围又称为眼睛工法。当隧道跨度很大，地表沉陷要求严格，围岩条件特别差，单侧壁导坑无法控制围岩变形时。2施工顺序将断面分成4块，左右侧壁导坑，上部核心土，下台阶。侧壁导坑宽度一般不宜超过1/3的洞宽。开挖一侧导坑支护闭合开挖另一侧导坑支护闭合拆除导坑临空部分的初次支护施作内衬结构。3优缺点优点：施工中变形几乎不发展，地表沉陷为短台阶法的1/2。缺点：分块多，扰动次数多，全断面闭合时间长，施工速度慢，成本较高

12、。六、中隔壁法1适用范围又称为CD工法。适用于地层较差和不稳定岩体，且地面沉降要求严格。当CD工法不能满足要求时，可在CD工法基础上加设临时仰拱，即交叉中隔壁法。2施工顺序在大跨度隧道中普遍应用，施工中应该严格遵守正台阶法的施工要求，每一步开挖必须快速，及时步步成环，工作面核心土用喷射混凝土封闭，防治应力松弛而增大沉降。3优缺点优点：施工中变形几乎不发展，地表沉陷为短台阶法的1/2。缺点：分块多，扰动次数多，全断面闭合时间长，施工速度慢，成本较高。沉降较小，工期短夕XX75?ys5o常用掘进方式钻眼爆破掘进、单臂掘进机掘进、人工掘进TBMTBM概念隧道掘进机(TunnelBoringMachi

13、ne)是一种用机械破碎岩石、出碴与支护实行连续作业的综合设备，它是由盾构技术发展而来的。TBM的分类：开敞式TBM；单护盾TBM；双护盾TBMTBM的基本构造：TBM由破岩机构、推进机构、岩碴装运机构、导向调向机构及吸尘、通风装置等几部分组成。TBM与盾构区别：TBM采用皮带机出碴，而盾构则采用螺旋输送机或泥浆泵通过管道出碴；TBM不具备平衡掌子面的功能，而盾构则采用土压力或泥水压力平衡开挖面水土压力。软弱围岩处理措施超前预报超前加固注浆法，主要分全断面注浆和局部注浆两种。在富水断层地带，常采取全断面。超前大管棚或小导管：超前大管棚一般是在对沉降有严格要求时使用；超前小导管是在对施工安全要求较

14、高的条件下使用。水平旋喷桩：软塑土体、含水砂层等可采用水平旋喷进行超前加固与支护。开挖常用的开挖工法有台阶法、环形导坑（预留核心土）法、CD法、CRD法、双侧壁导坑法等。初期支护方式：锚网喷；锚网喷+钢拱架，钢架形式有格栅钢架、工字钢、H型钢。特殊地质条件下使用喷钢纤维混凝土。二次衬砌沉管法顶管法的定义：顶管法与盾构法都是修建地下管道和隧道的重要方法。采用液压千斤顶或具有顶进、牵引功能的设备，以顶管工作井作承压壁，将管子按设计高程、方位、坡度逐根顶入土层直至达到目的地。沉管法的定义：沉管法亦曾称作预制管段沉放法。先在隧址以外的预制场制作隧道管段，两端用临时封墙密封，制成以后用拖轮拖运到隧址指定位置上。预先在设计位置处