地下工程施工技术复习资料.pdf
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1、地下工程施工技术复习资料地下工程施工技术复习资料1 1、地下工程特点、地下工程特点(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2 2、地下建筑工程施工特点、地下建筑工程施工特点(1)工程深埋地下,工程地质和水文地质条件对地下建筑施工的成败起着重要作用(2)地下工程施工作业空间小,工序交叉多,施工干扰较大,管理水平、合理组织很重要(3)地下工程深埋地下,一旦建成难以更改,要求一次达标,不留后患(4)地下工程施工基本不受外界气候影响,但施工劳动条件差,安全问题比较突出3 3、新奥法施工的基本原则
2、可以归纳为、新奥法施工的基本原则可以归纳为“少扰动、早喷锚、快封闭、勤测量”.具体:(1)充分保护围岩,减少对围岩的扰动.(2)充分发挥围岩的自承能力。(3)尽快使支护结构闭合。(4)加强监测,根据监测数据指导施工。4 4、全断面一次开挖法、全断面一次开挖法优点:最大限度地利用洞内作业空间,工作面宽敞,能使用大型高效设备,加快施工进度;断面一次开挖,施工组织与管理比较简单;能较好地发挥深孔爆破的优越性;通风、运输、排水等辅助工作及各种管线铺设工作均较便利。缺点:大断面隧道施工时要使用笨重而昂贵的钻架;一次投资大;由于使用了大型机具,需要有相应的施工便道、组装场地、检修设备以及能源等;当隧道较长
3、、地质情况多变必须改换其他施工方法是需要较多时间;多台钻机同时工作时的噪音极大.5 5、分断面两次开挖法根据各分层施工顺序不同、分断面两次开挖法根据各分层施工顺序不同:上半断面先行施工法、下半断面先行施工法和先导洞后全断面扩挖法。6 6、台阶工作面法,按台阶布置方式的不同、台阶工作面法,按台阶布置方式的不同,可分为正台阶和反台阶两种方法。7 7、矿山法施工选择施工方法的依据:、矿山法施工选择施工方法的依据:a.施工条件 b。围岩条件 c.隧道断面积 d.埋深 f。工期 g.环境条件(城市时尤其重要)8 8、地下工程支护从支护效果分:、地下工程支护从支护效果分:(1)被动支护形式,包括木棚支架、
4、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土级钢筋混凝土碹;(2)积极支护形式,即以锚杆支护为主、旨在改善围岩力学性能的系列支护形式,包括锚喷支护、锚网支护、锚梁支护、锚索支护、锚注支护等。9 9、钢拱架支护的特点、钢拱架支护的特点:整体刚度较大,有较大的早期支护刚度;能很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合,构成联合支护,受力性能较好;钢拱架的安装架设比较方便。钢架的纵向间距,一般不宜大于1.2m两榀钢架之间应设置直径2022mm 的钢拉杆1010、锚杆作用原理、锚杆作用原理(1)悬吊作用:通过锚杆将不稳定的岩层和危石悬吊在上部坚硬稳定的岩体上,以防止其离1层滑落。(2)组合梁作用:指把层状
5、岩体看成一种梁(简支梁),没有锚固是,它们只是简单地叠合在一起。(3)挤压加固拱作用:对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩,在锚杆挤压力作用下,在每根锚杆周围都形成一个以锚杆两头为顶点的锥形体压缩区,各锚杆所形成的压缩区彼此重叠形成一条拱形连续压缩带(组合拱)。(4)三向应力平衡作用:地下工程的围岩在未开挖前处于三向受压状态,开挖后围岩则处于二向受力状态,故易于破坏而丧失稳定性。锚杆安装后,相当于岩石又恢复了三向受力状态,从而增大了它的强度。1111、喷射混凝土作用原理、喷射混凝土作用原理(1)充填黏结作用:高速喷射的混凝土充填到围岩的节理、裂隙及凹凸不平的岩石中,把围岩黏结成一个整体
6、,大大提高了围岩的整体性和强度。(2)封闭作用:当隧道围岩壁面喷上一层混凝土后,完全隔绝了空气、水与围岩的接触,有效地防止了风化、潮解引起的围岩破坏和强度降低。(3)结构作用:靠喷射混凝土与围岩之间的粘结力及其自身的抗剪力,形成一个共同受力的承载结构。且喷射混凝土层将锚杆、钢筋网和围岩粘结在一起,构成一个共同作用的整体结构,从而提高了支护结构的整体承载能力。1212、喷射混凝土的主要工艺参数、喷射混凝土的主要工艺参数:工作压力:指喷射混凝土正常施工时,喷射机转子体内的气压力。水压、水灰比、喷头方向、喷头与受喷面的距离、一次喷射厚度及间隔时间。1313、喷射混凝土质量检测、喷射混凝土质量检测:包
7、括强度和厚度的检测。1414、锚杆的质量检测:、锚杆的质量检测:包括锚杆的材质、锚杆的安装质量和锚杆的抗拔力检测.答案二:长度、间排距、角度、方向、锚固力(或拉拔力)1515、联合支护在设计与施工中应遵循以下原则、联合支护在设计与施工中应遵循以下原则:(1)有效控制围岩变形.尽量避免围岩松动,以最大限度地发挥围岩自乘能力。(2)保证实现围岩、喷层和锚杆之间具有良好的粘结和接触,使三者共同受力,形成共同体。(3)选择合理的支护类型与参数并充分发挥其功效。(4)合理选择施工方法和施工顺序,以避免对围岩产生过大扰动,缩短围岩暴露时间.(5)加强现场监测,以指导设计与施工.1616、锚喷钢架支护适用条
8、件及其特点:、锚喷钢架支护适用条件及其特点:适用条件:对于松软破碎严重的围岩,其自稳性差,开挖后要求早期支护具有较大的刚度,以阻止围岩的过度变形和承受部分松弛荷载。另外,在浅埋、偏压隧道,当早期围岩压力增长快,需要提高初期支护的强度和刚度,需采用锚喷钢架支护。特点:钢拱架的整体刚度较大,能很好地与锚杆、钢筋网、喷射混凝土相结合,构成联合支护,受力性能较好;钢拱架的安装架设比较方便。钢拱架可用型钢或格栅钢架制作。型钢多用槽钢、工字钢、钢管或钢筋制作。型钢拱架重量大,消耗钢材多,在公路、铁路隧道工程中的初次支护中多用格栅钢架。格栅钢架一般与锚喷支护联合采用。格栅钢架由钢筋焊接而成,受力性能较好,安
9、装方便,并能和喷射混凝土结合较好,节省钢材,优点较多。1717、锚注喷射混凝土支护方式及支护机理、锚注喷射混凝土支护方式及支护机理这是在破碎软岩中应用的一种支护结构,即在掘进后先利用内注式注浆锚杆及喷射混凝土进行锚喷初次支护,滞后迎头一定距离再进行注浆二次支护。2锚注支护技术利用锚杆兼作注浆管,实现了锚注一体化.注浆可改善更深层围岩的松散结构,提高岩体强度,并为锚杆提供可靠的着力基础,使锚杆与围岩形成整体,从而形成多层有效组合拱,即喷网组合拱、锚杆压缩区组合拱、浆液扩散加固拱,提高了支护结构的整体性和承载能力.1818、现浇混凝土衬砌施工的主要工序有:、现浇混凝土衬砌施工的主要工序有:准备工作
10、拱架与模板施工混凝土制备与运输混凝土灌筑混疑土养护与拆模等1919、分次成巷施工、分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.2020、一次成巷施工、一次成巷施工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.2121、一次成巷施工作业方式有哪几种,并做出比较不同作业方式的优缺点:、一次成巷施工作业方式有哪几种,并做出比较不同作业方式的优缺
11、点:方式:掘支平行作业/掘支顺序作业/掘支交替作业三种作业方式中,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。2222、循环作业、循环作业在巷道施工中,钻眼、装药、爆破、通风、装岩、运输、支护等各个
12、工序都是按照一定顺序周而复始进行的,这些工序每完成一次即完成一个循环,就可使工作面推进一段距离,故称之为。2323、正规循环作业、正规循环作业指在巷道掘进工作面施工中于规定时间内以一定人力、物力和技术装备,按照作业规程、爆破图表和循环图表的规定,完成全部工序和工作量,取得预期的掘进进度并保证生产周而复始地有序进行。2424、中央下导坑施工法可分为:、中央下导坑施工法可分为:中央下导坑先墙后拱法/中央下导坑先拱后墙法两种方法进行比较:2525、试说明全断面一次开挖法施工、试说明全断面一次开挖法施工,并介绍其适用条件、特点。并介绍其适用条件、特点。是按整个设计掘进断面一次向前挖掘推进的施工方法。采
13、用爆破法时,是在工作面的全部垂直面上打眼,然后同时爆破,使整个工作面推进一个进尺。从各种地下工程采用钻爆法的发展趋势看,全断面施工将是优先被考虑的施工方法。采用这种方法施工时,可用钻孔台车钻孔,一次爆破成洞,通风排烟后,用大型装岩机及配套的运载车辆将矸石运出.矿山巷道断面较小,一般先登矸进行拱部锚喷支护,矸石出完后再进行墙部支护。隧道断面大,通常需进行两次支护,初次支护用钢拱架及锚喷,故多先墙后拱进行支护,二次支护一般配备有活动模板及衬砌台车灌筑且在后期进行。当采用锚喷支护时,一般由台车同时钻出锚杆孔。3主要应用领域:该法主要用于围岩稳定、坚硬、完整、开挖后不需临时支护的类2围岩的石质巷(隧)
14、道以及高度不超过5m、断面不超过 30m 的中小型断面巷道。但近几年来,随着大型施工设备的不断出现、施工机械化程度和施工技术的不断提高,全断面一次施工的隧道越来越多.可采用有轨运输、无轨运输和混合运输。顶管法题目顶管法题目:2525、顶管施工的基本原理、顶管施工的基本原理先在工作坑内设置支座和安装液压千斤顶,借助主顶油缸及管道间中继间等的推力,把工具管或掘进机从工作坑内穿过土层一直推到接收坑内吊起,与此同时,紧随工具管或掘进机后面,将预制的管段顶入地层。边顶进,边开挖地层,边将管段接长的管道埋设方法。2626、顶管机在不同情况下如何选择?、顶管机在不同情况下如何选择?(1)黏性或沙性土层,无地
15、下水时,宜用手掘式或机械挖掘式(2)软土无障碍物,上覆土候时,宜用挤压式或网格式顶管法。(3)黏性土要控制地面宜用土压平衡顶管法(4)粉砂土控制地面宜用泥水平衡顶管法(5)顶进长度较短,管径小的金属管,宜用挤密土层顶管法。2727、长距离顶管的主要困难是、长距离顶管的主要困难是:设置在顶进坑内的主推力有限,不足以克服管道长距离顶进时遇到的总阻力。因此主要通过减摩和设置中继环两项措施来解决。2828、盾构法和顶管法的主要异同点、盾构法和顶管法的主要异同点:相同点:(1)二者都属于暗挖法施工大口径(900)地下工程的主要施工方法。(2)二者都要开挖工作基坑(工作井和接收井)。(3)二者工作面的开挖
16、方法,出、进洞施工技术基本相似。(4)二者都要注意接缝防水处理、地表沉降控制、周边环境保护等问题,都要进行注压浆。不同点:(1)盾构法的衬砌为管片,且每环管片要在盾构机的盾尾进行拼装,拼装好后一般不会再移动;顶管法的衬砌为管节,且每环管节是一次预制成功的,由顶进装置依次顶进,直至第一节管节到达接收井位置。(2)盾构法施工的盾构千斤顶布置在盾构机的支撑环外沿,而顶管法施工的主顶进装置布置在工作井内,如果顶力不足要加设中继间。(3)盾构千斤顶活塞的前端必须安装顶块,顶块必须采用球面接头,在顶块与管片的接触面上安装橡胶或柔性材料的垫板。顶管法的主顶千斤顶的行程长短不能一次将管节顶到位时,必须在千斤顶
17、缩回后在中间加垫块或几块顶铁。O 型顶铁是使主顶千斤顶的推力可以较均匀地加到所顶管道的周边;U 型顶铁是为了弥补千斤顶行程不足而用。(4)盾构机内有拼装管片的拼装机,而顶管机内没有。(5)盾构法主要用于大断面城市地下隧道、水工隧道、公路隧道的施工;顶管法主要适用于断面稍小一些的城市地下管线的铺设。盾构法题目盾构法题目2929、盾构法施工的基本原理、盾构法施工的基本原理盾构法施工是先建造竖井或基坑.盾构从墙壁预留孔处出发,在地层中沿着设计轴线,向另一端预留孔洞推进.盾构推进中所受到的地层阻力,通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制管片上.在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置,在钢筒中段
18、内沿周边安装顶进所需的千斤顶,钢筒尾部是具有一定空间的壳体,在盾尾内可以安置数环拼成的4隧道衬砌环.在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。盾构每推进一环距离,就在盾尾支护下拼装一环衬砌,并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体,以防止隧道及地面下沉.3030、盾构法的主要优缺点、盾构法的主要优缺点优点:优点:对环境影响小。除竖井外,施工作业均在地下进行,噪音、振动引起的公害小,既不影响地面交通,又可减少噪音和振动影响。施工不受地、地貌、江河水域等地表环境的限制。地表占地面积小,征地费用少。隧道的施工费用受埋深的影响不大,适宜于建造覆土较深的隧道.在土质差、水位高的地方建设埋深较大的隧
19、道,盾构法有较好的技术经济优越性。施工不受风雨气候条件影响。修筑的隧道抗地震性极好。对地层的适应性宽,软土、砂卵石、软岩直至岩层均可。缺点缺点:当隧道曲线半径过小时,施工较为困难。在陆地建造隧道时,如隧道覆土太浅,开挖面稳定甚为困难,甚至不能施工;当在水下时,如覆土太浅则盾构法施工不够安全,要确保一定厚度的覆土。竖井施工时有噪声和振动,需有解决的措施。盾构法隧道上方一定范围内的地表沉陷尚难完全防止,特别在饱和含水松软的土层中,要采取严密的技术措施才能把沉陷限制在很小的限度内。在饱和含水地层中,盾构法施工所用的拼装衬砌,对达到整体结构防水性的技术要求较高。盾构施工中采用全气压方法疏干和稳定地层时
20、,对劳动保护要求较高,施工条件差。用气压施工时,在周围有发生缺氧和枯井的危险,必须采取相应的办法。3131、盾构的基本构造、盾构的基本构造主要由壳体、切削系统、推进系统、出土系统、拼装系统 等组成。3232、盾构壳体从工作面开始可分为、盾构壳体从工作面开始可分为 切口环、支承环和盾尾三部分。各部分的主要作用:切口环位于盾构的最前端,装有掘削机械和挡土设备,起开挖和挡土作用,施工时最先切入地层并掩护开挖作业。全敞开、部分全敞开式盾构切口环前端还设有切口以减少切入时对地层的扰动,通常切口的形状有垂直形、倾斜形和阶梯形三种。支承环紧接于切口环,是一个刚性很好的圆形结构,是盾构的主体构造部。因要承受作
21、用于盾构上的全部荷载,所以该部分的前方和后方均设有环状梁和支柱。盾尾主要用于掩护管片的安装工作.盾尾末端设有密封装置,以防止水、土及压注材料从盾尾与衬砌间隙进入盾构内。盾尾长度要满足上述各项工作的要求.盾尾厚度应尽量薄,可以减小地层与衬砌间形成的建筑空隙,从而减少压浆工作量,对地层扰动范围也小,有利于施工,但盾尾也需承担土压力,在遇到纠偏及隧道曲线施工时,还有一些难以估计的载荷出现,所以其厚度应综合上述因素来确定。盾尾密封装置要能适应盾尾与衬砌间的空隙,由于施工中纠偏的频率很高,因此要求密封材料要富有弹性、耐磨、防撕裂等,其最终目的要是能够止水.3333、切口环的长度主要取决于、切口环的长度主
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