一、概述

　　地下工程开挖与支护施工的主要类型

　　特殊施工方法

　　土层中地下工程，常用的施工方法是地下连续墙、盾构法及沉管法等。

　　岩层中地下工程，常用的施工方法是钻爆法、掘进机法等。

　　练习题：

　　1.土层中的地下工程施工，常用的方法为( )。

　　A.天井钻机施工法 B.地下连续墙法 C.盾构法 D.掘进机法 E.沉管法

　　答案：BCE

　　2.岩层中的地下工程，开挖方式应采用( )。

　　A.钻爆法 B.地下连续墙法

　　C.盾构法 D.沉管法

　　答案：A

　　二、盾构施工技术

　　盾构施工是一种在软土或软岩中修建地下隧道的特殊施工方法。

　　1.盾构的类型与构造

　　一般分为开放式、部分开放式和封闭式三种类型;

　　基本构造则是由钢壳、推进机系统、衬砌拼装系统三部分构成。

　　2.盾构工法的选择

　　详尽地掌握好各种盾构机的特征是确定盾构工法的关键。其中，选择适合土质条件的、确保工作面稳定的盾构机种及合理的辅助工法最重要。

　　三、岩石地下工程施工

　　(一)钻爆法施工技术

　　1. 钻爆法施工技术的优缺点

　　优点：

　　(1)比较灵活，可以很快地开始开挖施工;

　　(2)可以开挖各种形状、尺寸、大小的地下洞室;

　　(3)既可以采用比较简单便宜的施工设备，也可以采用先进、高效、比较贵的施工设备;

　　(4)可以适应坚硬完整的围岩，也可以适应较为软弱破碎的围岩。

　　缺点：

　　(1)由于采用炸药爆破，造成有害气体，对通风要求较高。一般开挖隧洞，独头推进长度不能超过2km，再长，通风问题就更困难了，不能及时散烟，就会影响工期。

　　(2)钻爆法由于采用爆炸，城市人口密集地区不能采用，因为震动可能影响附近的建筑或居民生活，巨大的声响也是不允许的。因此，一般短洞、地下大洞室、不是圆形的隧洞、地质条件变化大的地方都常用钻爆法。

　　2.钻爆法的基本工序和要求P247

　　各工序中，钻孔、出渣是开挖过程中需时最多的主要工序，支护是保证施工安全、顺利、快速进行的重要手段。开挖工作的机械化和先进与否，主要体现在这三个工序中。(钻孔、出渣、支护)

　　(二)TBM法施工技术

　　掘进机法，简称TBM法。

　　1.全断面掘进机的开挖施工

　　优点是：适宜于打长洞，因为它对通风要求较低;开挖洞壁比较光滑;对围岩破坏较小，所以对围岩稳定有利，超挖少，若用混凝土衬砌，则混凝土回填量大为减少。

　　2.独臂钻的开挖施工

　　适宜于开挖软岩，不适宜于开挖地下水较多、围岩不太稳定的地层。

　　3.天井钻的开挖施工

　　天井钻是专用来开挖竖井或斜井的大型钻具。

　　4.带盾构的TBM掘进法

　　当围岩是软弱破碎带时，采用带盾构的TBM。

　　练习题：

　　1.一般开挖隧洞时，钻爆法施工的独头推进长度不能超过( )。

　　A.1km B.2km C.10 km D.20 km

　　答案：B

　　2.在采用钻爆法进行岩石地下工程施工时，决定开挖工作机械化和先进性程度的工序是( )。

　　A.钻孔、装药、衬砌

　　B.钻孔、出渣、支护

　　C.装药、出渣、衬砌

　　D.出渣、支护、衬砌

　　答案：B

　　3.TBM法的几种不同施工机械类型中，全断面掘进机的主要优点是( )。

　　A.适宜于打长洞

　　B.适宜于开挖软岩

　　C.适宜于开挖竖井或斜井

　　D.适宜于围岩是软弱破碎带情况

　　答案：A

　　4.在稳定性差的破碎岩层挖一条长度为500m、直径6.00m的隧道，在不允许钻爆法施工的情况下，应优先考虑采用( )。

　　A.全断面掘进机开挖 B.独臂钻开挖

　　C.天井钻开挖 D.带盾构的掘进机开挖

　　答案：D

　　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

　　1.气压室法

　　气压室法需额外的设备投资，而且施工速度将降低，一般只是在不得已时采用。

　　2.冷冻法

　　这个方法非常昂贵，非不得已，一般不采用。

　　3.分部开挖、分部支护法

　　4.超前灌浆、超前锚杆法

　　(二)长距离顶管技术

　　优点：加快施工速度，降低造价。

　　l.顶管技术的基本设备

　　顶管施工的基本设备主要包括管段前端的工具管，后部顶进设备及贯穿前后的出泥与气压设备，此外还有通风照明等设施。

　　工具管是长距离顶管的关键设备。

　　2.顶管施工的关键技术与措施

　　长距离顶管的关键技术：

　　(1)顶力问题;

　　(2)方向控制;

　　(3)制止正面坍方。

　　为了解决上述技术关键，在长距离顶管中主要采用的技术措施如下：

　　(1)穿墙。

　　(2)纠偏与导向。

　　(3)局部气压。

　　(4)触变泥浆减阻。

　　(5)中继接力顶进。

　　(三)气动夯管锤铺管施工

　　气动夯管锤是一种不需要阻力支座，利用动态的冲击能将空心的钢管推入地层的机械。

　　气动夯管锤铺管的特点：

　　(1)地层适用范围广。夯管锤铺管几乎适应除岩层以外的所有地层。

　　(2)铺管精度较高。气动夯管锤铺管属不可控向铺管，但由于其以冲击方式将管道夯入地层，在管端无土楔形成，且在遇障碍物时，可将其击碎穿越，所以具有较好的目标准确性。

　　(3)对地表的影响较小。夯管锤由于是将钢管开口夯入地层，除了钢管管壁部分需排挤土体之外，切削下来的土芯全部进入管内，因此即使钢管铺设深度很浅，地表也不会产生隆起或沉降现象。

　　(4)夯管锤铺管适合较短长度的管道铺设，为保证铺管精度，在实际施工中，可铺管长度按钢管直径(mm)除以10就得到夯进长度(以m为单位)。

　　(5)对铺管材料的要求。夯管锤铺管要求管道材料必须是钢管，若要铺设其他材料的管道，可铺设钢套管，再将工作管道穿入套管内。

　　(6)投资和施工成本低，施工进度快。

　　(7)工作坑要求低。

　　(8)穿越河流时，无需在施工中清理管内土体，无渗水现象，确保施工人员安全。

　　(四)导向钻进法施工

　　1.导向钻进法施工的基本原理

　　成孔方式有两种：干式和湿式。

　　2.钻头的选择依据

　　(1)在淤泥质粘土中施工，一般采用较大的钻头，以适应变向的要求。

　　(2)在干燥软粘土中施工，采用中等尺寸钻头一般效果最佳(土层干燥，可较快地实现方向控制)。

　　(3)在硬粘土中，较小的钻头效果比较理想，但在施工中要保证钻头至少要比探头外筒的尺寸大12mm以上。

　　(4)在钙质土层中，钻头向前推进十分困难，所以，较小直径的钻头效果最佳。

　　(5)在粗粒砂层，中等尺寸的钻头使用效果最佳。在这类地层中，一般采用耐磨性能好的硬质合金钻头来克服钻头的严重磨损。另外，钻机的锚固和冲洗液质量是施工成败的关键。

　　(6)对于砂质淤泥，中等到大尺寸钻头效果较好。

　　(7)对于致密砂层，小尺寸锥形钻头效果最好，但要确保钻头尺寸大于探头筒的尺寸。在这种土层中，向前推进较难，可较快地实现控向。另一方面，钻机锚固是钻孔成功的关键。

　　(8)在砾石层中施工，镶焊小尺寸硬质合金的钻头使用效果较佳。

　　(9)对于固结的岩层，使用孔内动力钻具钻进效果最佳。

　　练习题：

　　1.长距离顶管施工中的主要技术关键问题有( )。

　　A.控制正面塌方

　　B.地下温度

　　C.方向控制

　　D.通风问题

　　E.顶力问题

　　答案：ACE

　　2.采用长距离地下顶管技术施工时，通常在管道中设置中继环，其主要作用是( 　)。

　　A.控制方向

　　B.增加气压

　　C.控制塌方

　　D.克服摩阻力

　　答案：D

　　3.气动夯管锤铺管施工的特点是( )。

　　A.适于在岩层中铺管

　　B.适于在土层中铺管

　　C.适于在含卵石的土层中铺管

　　D.铺管方向不好掌握

　　E.对地表无隆起或沉降

　　答案：B、C、E

　　4.地下管线工程施工中，常用的造价较低、进度较快、非开挖的施工技术有( )。

　　A.气压室法

　　B.冷冻法

　　C.长距离顶管法

　　D.气动夯锤铺管法

　　E.导向钻进法

　　答案：CDE

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