地下工程施工技术期末复习题.docx
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地下工程施工技术期末复习题
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1/3~1/5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、注浆泵、搅拌机、注浆管路总成、止浆塞和混合器等
流程:
1注浆设计
2注浆孔施工
3安装注浆设备
4压水试验
5配置浆液
6注浆施工
7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)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:
1施工准备
2超前预支护
3注浆
4土方开挖
5钢格栅架立
6网片、连接筋
7喷射混凝土
8防水施工
9二次衬砌
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Ⅳ、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、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。
2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。
4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。
3优缺点
具有足够的作业空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1D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。
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。
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
沉降较大,工期长
七、中洞法、侧洞法
1适用范围
地质条件差,断面特别大时,一般设计成多跨结构,跨与跨之间有梁和柱连接,一般采用中洞法、柱洞法。
其核心思想是变大断面为小断面,提高施工安全度。
2施工顺序
先开挖中间部分,在中洞内施作梁、柱结构,然后开挖两侧部分。
并逐渐将侧洞顶部荷载通过中洞初期支护转移到梁。
3优缺点
优点:
施工中变形较易控制。
缺点:
中洞的施工若不够谨慎及可能发生坍塌。
沉降小
沉降大
支护方法:
(喷射混凝土方法,准备,冬季夏季措施)
1初期支护
为控制围岩变形,增加结构安全度,隧道开挖后立即施作刚度较小并作为永久承载结构一部分的结构层。
主要包括钢筋网喷射混凝土、锚杆-钢筋网喷射混凝土、钢拱架-钢筋网喷射混凝土等支护结构形式,可根据围岩的稳定状态,采用一种或几种结构组合。
2二次衬砌
隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌,与初期支护共组成复合式衬砌。
二次衬砌和初期支护相对而言,只要作用为加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用,以适应现代化高速道路隧道建设的要求。
2、喷射混凝土支护
1特点
(1)充填裂隙加固围岩
(2)封闭围岩壁面防止风化
(3)喷射混凝土与围岩组成共同承载体系
2优缺点
优点:
(1)柔性支护、支护及时。
(2)不用模板、拱架施工工艺简单。
缺点:
(1)回弹量大、止水性弱。
3喷射方式:
干喷湿喷潮喷
3、锚杆施工:
锚杆的分类:
机械式;粘结式;摩擦式。
锚杆的组成:
锚杆体;螺母;托板;减摩垫片;金属网;W型钢带。
4、
5、钢架支护:
型钢钢架,格栅网构钢架
二次衬砌流程
1工艺流程
混凝土拌合-混凝土运输-混凝土泵送-灌注混凝土(下)
施工准备-台车移位-台车定位-隐蔽检查-灌注混凝土
-脱模、台车退出-养护
断面检查中线水平放样检查安装盲沟、防水板绑扎钢筋
(1)
断面仪全站仪
(2)
水平定位立模拱部中心线定位立模边墙模板净空定位清理基底,涂脱模剂(3)
自检监理检查(4)
2施工准备
技术交底:
在施工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计,阅读、审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉隧道规范和二次衬砌的技术标准。
制定施工安全保证措施,提出应急预案。
技术要求:
二衬
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