技术与计量(土木工程)-地下工程施工

一.概述

(1)地下工程施工相关基础技术

相关基础技术主要包括:地基处理技术、锚固技术、支护技术、初期砌筑技术和爆破技术。

(二)影响地下工程施工技术选择的主要因素

主要因素有:洞室围岩的性质、洞室的形状特征和施工条件。

(三)地下工程开挖和支护施工的主要类型

主要施工类型:地下开挖、明挖和特殊施工方法(连续墙等)。).

二、盾构施工技术

盾构施工是一种在地表以下的土壤中挖掘隧道的现代技术。

1.盾构机的类型和结构

屏蔽可以从很多方面进行分类，一般分为三种:开放式、半开放式和封闭式。

盾构的标准截面为圆形，也有矩形、椭圆形、马蹄形、半圆形、双环、多环等特殊形状。

它的基本结构由三部分组成:钢壳、螺旋桨系统和衬套装配系统。切割刀盘和螺旋输送机也是盾构机的主要设备。

屏蔽壳一般由缺口环、支撑环和盾尾三部分组成；推进系统由液压设备和盾构千斤顶组成；内衬组装系统中，组装机是系统的主要设备，常用的形式有两种:杠杆组装机和圆环组装机。

三、岩石地下工程施工

(一)钻爆施工技术

1.钻爆施工技术的优缺点

其优点如下:

(1)灵活，可以快速开始挖掘；

(2)可以挖掘各种形状、大小、尺寸的地下洞室；

(3)既可以使用简单廉价的施工设备，也可以使用先进高效昂贵的施工设备；

(4)能适应坚硬完整的围岩，也能适应软弱破碎的围岩。

钻爆法因其爆炸性，不能在城市人口密集区使用，因为震动可能影响附近建筑物或居民的生活，不允许有大的噪音。因此，钻爆法常用于浅孔、大型地下洞室、非圆形隧道和地质条件变化较大的地方。

2.钻爆法的基本流程和要求

基本工序:打眼、装药、爆破、散烟、撬、排渣、支护、衬砌。钻孔和造渣是主要工序。

1).演练

钻具有很多，比如手风钻、气腿风钻、潜孔钻、钻车、钻机等。

2).装料和爆破

隧道开挖时，掏槽孔内装药量最多，周边孔装药量较少；掏槽药包直径较大，连续装药；周边有孔的弹药筒直径较小，间隔装药；中间的塌陷洞在两者之间。靠近中心掏槽孔的各组之间采用毫秒延期雷管起爆；第二延期雷管可用于外部组，间隔1或2秒引爆。

3).爱打听的

就是把爆破后已经完全松动但还没有掉下来的石头撬掉。

4).造渣

排渣设备有两种:一种是装卸设备，一种是运输设备。

常用的装载设备有侧卸轮式装载机和蟹爪式铲运机或气动翻斗装载机。

常用的运输设备有无轨运输设备和有轨运输设备(轨距610mm，0.6m3/车)。

5).通风设备

通风方式主要有压入式和吸出式两种；大型地下洞室一般都设有一些通风井和斜井。

6).其他辅助工作

(二)TBM施工技术

掘进机法，简称TBM法。

1.全断面掘进机的掘进施工

全断面掘进机适合钻长孔。

2.单臂钻机开挖施工

单臂钻机适用于开挖软岩，但不适用于开挖地下水较多、围岩不稳定的地层。

3.天井钻机开挖施工

反井钻机是一种专门用于挖掘竖井或斜井的大型钻井工具。

4.盾构法隧道施工

当围岩为软弱破碎带时，采用TBM加盾构是一种较好的方法。

例如，当围岩为软弱破碎带时，[D]是较好的方法。

一、全断面掘进机

b、单臂钻

c、天井钻

D.带盾构的TBM

四、地下工程的几种特殊开挖施工技术

(一)地下工程施工中的几种特殊开挖方法

地下工程施工的特殊开挖方法主要有:气压室法、冻结法、分部开挖法、分部支护法、超前注浆法和超前锚杆法。

(2)长距离顶管技术

长距离顶管的施工程序是:先在管道一端挖一个工作坑(井)，完工后在其中安装顶进设备，将管道顶进土层，边挖边顶进，将管段逐段顶进土层，直至达到设计长度。

顶管技术的基本设备

顶管施工的基础设备主要包括管段前端的工具管、后部的顶进设备、贯穿前后的排泥和气压设备以及通风、照明等其他设施。

工具管是长距离顶管的关键设备，从前到后由泥浆冲洗仓、操作室和控制室组成。顶升设备主要包括后座、主油缸、顶升铁和导轨，排泥设备主要是吸泥机，此外还有压缩空气供给系统和照明系统。

2.顶管施工的关键技术和措施

长距离顶管的主要技术关键是:顶推力、方向控制和防止正面坍塌。

主要技术措施有:穿墙、纠偏导向、局部气压、触变泥浆减阻、接力顶升。

例，长距离顶管的主要技术关键是[]:

一、顶升问题，

b、方向控制，

c、压力问题

d、停止正面塌陷。

e、停止侧面坍塌

答案:ABD

(三)气动夯管机铺管施工

1.气动夯管机铺管施工设备及配套机具

(1)主机。

(2)动力系统。

(3)喷油及管路系统。

④连接固定系统。

(5)灌浆系统。

(6)土壤清洁系统。

(7)辅助工具。

2.气动夯管机的特点

(1)地层应用范围广。

(2)管道铺设精度高。

(3)对表面影响不大。

(4)夯管法适用于铺设长度较短的管道。

(5)对管道铺设材料的要求。夯管法铺管时，管材必须是钢管。如果要铺设其他材料的管道，可以铺设钢套管，然后将工作管插入套管中。

(6)投资和建设成本低。

(7)工作坑要求低，通常只需较小的施工深度，不需要复杂的深基坑支护作业。

(8)穿越河流时，施工时无需清理管内泥土，无渗水现象，确保施工人员安全。

(4)导向钻进法施工

1.导向钻井施工的基本原则

导向钻井大多使用冲洗液辅助破碎，钻头通常有一个斜面，所以当钻杆不断旋转时，钻出的是直孔，当钻头按一定方向进给不旋转时，钻孔就发生了偏斜。导向钻头内有探头或发射器，探头也可以固定在钻头后面。当钻孔推进时，发射器发出的信号被地面接收器接收和跟踪，因此可以监测方向、深度和其他参数。

成孔方法有干法和湿法两种。干式钻井工具由挤压钻头、探针室和冲击锤组成。该孔是通过冲击挤压形成的，没有泥土排出。湿式钻井工具由喷射钻头和探测室组成。高压水射流用于切割土层，有时顶驱冲击动力头用于破碎大卵石和坚硬地层。两种钻井方法都使用倾斜钻头来控制钻井方向。如果钻杆同时进给和旋转，斜面失去方向性，实现直钻；如果只给不转动，作用在斜面上的反作用力会改变钻头的方向，实现偏斜。对钻头轨迹的监测一般是通过手持式表面探测仪和孔底探头来实现的。地面探测器接收并显示位于钻头后面的探头发出的信号(深度、顶角、工具面角等参数)，以便操作人员掌握孔内情况，随时进行调整。

2.钻头的选择依据

(1)在淤泥质粘土施工中，一般采用较大的钻头，以满足改变方向的要求。

(2)在干软粘土施工中，一般使用中型钻头的效果(土层干燥，能快速实现方向控制)。

(3)在硬粘土中，较小的钻头效果比较理想，但在施工时，需要保证钻头至少比探头外筒尺寸大12mm。

(4)在石灰质土壤中，钻头很难向前移动，所以直径较小的钻头效果较好。

(5)在粗粒砂层中，中型钻头的使用效果。在这种地层中，一般采用耐磨性好的硬质合金钻头来克服钻头的严重磨损。此外，钻机的锚固和冲洗液的质量是施工成败的关键。

(6)对于砂质粉土，中大型钻头的效果较好。

(7)对于致密砂层，小尺寸牙轮钻头是有效的，但要保证钻头的尺寸大于探头筒的尺寸。在这种土层里，很难前进，可以很快控制方向。另一方面，钻机锚固是钻井成功的关键。

(8)在砾石层中，用小尺寸硬质合金焊接的钻头使用效果更好。

(9)对于固结岩层，钻孔效果采用孔内动力钻具。

示例:导向钻井法钻头的正确选择是[]

在淤泥质粘土中施工时，一般采用较小尺寸的钻头。

B.在干燥软粘土中施工，使用中型钻头。

C.在钙质土层中，使用较大直径的钻头。

D.在粗粒砂层中，使用直径较大的钻头。

E.对于砂质粉土，中到大尺寸的钻头更好。

答案:B.E。

3.导孔施工

导向孔的施工步骤主要有:将探头放入探头盒中；导向钻头连接到钻杆上；转动钻杆，测试探头是否正常点火；旋转钻井约2m；按照设计轨迹开始施工；导孔完成。

在导向孔施工中，经常使用便携式地面导航仪来确定钻头的空间位置。制导仪器由探头、地面接收器和同步显示器组成。探针放置在钻头附近的钻具中。

钻孔时要特别注意过度纠偏，即与原方向相反的方向的偏斜。为了避免这种情况，在钻取少量进尺后，进行测量，以检查和调整钻头方向。

4.扩孔施工

扩孔是将导向孔的直径扩大到铺管直径以上，以减少铺管时的阻力。

(5)其他非开挖施工方法

气动夯管法和导向回转法都属于非开挖管道工程施工技术，一般适用于直径小于900 mm的管道铺设工程，除了这两种方法外，还有冲击矛法、液压夯管法、水平螺旋钻进法、碾压挤土法、微型隧道法等。

2006年考题:地下管线施工中，常用的施工技术成本较低，进度较快，非开挖施工技术是(CDe)。

气压室法

冷冻法

长距离顶管法

气动夯管法

电子导向钻井法