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1、地下工程部分章节知识总结地下工程第一章主要内容:地下空间:在地球表面以下的土层或岩层中天然形成或经人工开发而成的空间。建筑物:具备人类居住功能的人工建筑物。构筑物:不具备人类居住功能的人工建筑物。施工的基本环节:基本作业(开挖、支护和衬砌)、辅助作业、环境监控、施工管理。地下空间工程的特性:空间性、密闭性、隔离性、耐寒性(构造特性);隔热性、恒温恒湿性、遮光性、难透性、隔声性(物理特性);反应性(化学特性);隐蔽性,力学状态的不确定性,地下环境影响的严重性,可维修性差,施工条件和环境条件的约束;耐压性;抗震性(力学及工程特性)。地下工程优点:恒温、抗震性能强、隐蔽性好、气密性、遮蔽性、隔音性均
2、良好、节约用地。地下工程缺点:温差小、湿度大、空气封闭压抑,不易流通、环境噪音级增强、微生物繁殖快、不可逆性、工期长、方向性感观较差。根据地下空间开口部与外部关系分类:全埋置密闭型、侧开放型、开天窗型、半地下型。根据埋深分类:(1)浅层地下工程:地表至一1Om深度空间建设的地下工程,主要用于商业、文娱和部分业务空间;(2)中层地下工程:一10-30m深度空间内建设的地下工程,主要用于地下交通、地下污水处理场及城市水、电、气、通信等公用设施;(3)深层地下工程:在一30m以下建设的地下工程,如高速地下交通轨道、危险品仓库、冷库、油库等,日本分为四类浅层(T0以上)、次浅层(T(T-30)、深层(
3、-30-100)次深层(TOO以上)。重点:地下空间定义,施工设计的基本环节,地下工程的分类,优缺点。难点:对地下工程中一些专业概念的理解,对地下工程历史、发展现状、面临的问题、未来发展趋势的全面了解。第二章地下空间建筑设计2. 1地下空间设施分类城市地下空间设施是指建设在城市规划区地下空间、为实现某种城市功能而规划建设的系统性设施。按照设施功能分类:(1)交通设施,包括城市地下通道、地铁等,主要解决城市交通问题;(2)商业设施,包括地下商城、地下游乐馆等,主要解决城市居民购物、娱乐等问题;(3)地下车库,包括公共地下车库、专用车库等,主要解决城市中心区公共停车、居住区个人停车问题;(4)市政
4、公益管线设施,包括各种管线设施,主要解决城市道路利用率、保护地下设施稳定运转、为后续增加设施提供空间等问题;(5)城市综合防灾建设,包括人防指挥所,主要解决城市人民防空、抵御自然灾害问题;(6)军事工程,包括军事指挥中心、重要军事设施等;(7)仓储设施,包括地下油库、地下储库等,主要解决城市油料、食品等的储藏和流通问题;(8)高层建筑地下空间,包括地下室,主要增加建筑面积、抗灾防震等的储藏和流通问题。城市地下工程规划的特点(1)受到原有城市规划的限制;(2)应结合地面建筑的地下室开发利用,次浅层以内的规划常结合地面道路;(3)地下空间工程范围广泛、类型多、技术条件复杂,是城市防灾减灾、交通、环
5、保的重要组成部分;(4)城市地下规划应与地面规划相结合、统筹考虑。地铁路网形式:基本形式:单线单环式、蛛网式、放射状、棋盘式。地铁根据其功能、使用要求、设置位置的不同划分成车站、区间和车辆段三个部分。限界是限定车辆运行及轨道区周围构筑物超越的轮廓线。地下铁道的限界分为车辆限界、设备限界、建筑限界和受电弓或受流器眼界。建筑限界是行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面有效内轮廓线。地下车站设计原则:(1)符合规划;(2)满足客流;(3)换乘便捷;(4)事故疏散;(5)适度装修;(6)无障碍通行;(7)兼顾人防;(8)综合开发。车站分类:(一)按车站与地面相对位置分类(1)地下车站:车站结构位于地面以
6、下。(2)地面车站:车站位于地面。(3)高架车站:车站位于地面高架桥上(二)按车站埋深分类(1)浅埋车站:结构顶板位于地面以下的深度较浅,不超过2倍洞跨。(2)深埋车站:结构顶板位于地面以下的深度较深。(三)按车站运营性质分类(1)中间站(即一般站):仅供乘客上、下车之用。(2)区域站(即折返站):设在两种不同行车密度交界处的车站。(3)换乘站:位于两条及两条以上线路交叉点上的车站。(4)枢纽站:由此站分出另一条线路的车站。(5)联运站:是指车站内设有两种不同性质的列车线路进行联运及客流换乘。(6)终点站:设在线路两端的车站。(四)按车站结构横断面形式分类(五)按车站站台形式分类岛式站台,侧式
7、站台,混合式站台。(六)按车站间换乘形式分类站台直接换乘站厅换乘通道换乘地铁车站组成:(1)车站主体(站台、站厅,生产生活用房);车站主体是线路上停靠点,其作用是供乘客集散、候车、上下换乘,营运设备设置中心和营运业务办理地。(2)出入口及通道作用是供乘客进出车站的建筑设施。(3)通风道及地面通风亭站台长度:站台长度分为站台总长度及站台有效长度两种,是指每侧站台的总长度。站台总长度是包含了站台有效长度和所设置的设备、管理用房及迂回风道等总的长度,即车站规模长度。站台有效长度是即站台计算长度,其量值为远期列车编组有效使用长度加上停车误差。有效使用长度一一无屏蔽门的站台指首末两节列车司机门之间的长度
8、;有屏蔽门的站台为首末两节列车不包括司机门的屏蔽门所围长度。站台高度:是指线路走行轨顶面至站台地面的高度。站台实际高度是指线路走行轨下面结构底板面至站台地面的高度,它包括走行轨顶面至道床底面的高度。车站出入口分类:(1)按平面形式分类“一”字型出入口“L”形出入口“T”形出入口“口”形出入口“Y”形出入口(2)按口部围护结构形式分类敞口:口部不设顶盖、围护墙半封闭式:口部设顶盖、不设围护墙全封闭式:口部设顶盖、围护墙按口部修建形式分类独建式出入口合建式出入口(4)按使用性质分类普通出入口:供乘客使用战备出入口平战结合出入口2.2地铁建筑设计地铁路网形式:基本形式:单线单环式、蛛网式、放射状、棋
9、盘式。地铁根据其功能、使用要求、设置位置的不同划分成车站、区间和车辆段三个部分。限界是限定车辆运行及轨道区周围构筑物超越的轮廓线。地下铁道的限界分为车辆限界、设备限界、建筑限界和受电弓或受流器限界。建筑限界是行车隧道和高架桥等结构物的最小横断面有效内轮廓线。地下车站设计原则:(1)符合规划;(2)满足客流;(3)换乘便捷;(4)事故疏散;(5)适度装修;(6)无障碍通行;(7)兼顾人防;(8)综合开发。车站分类:(一)按车站与地面相对位置分类(1)地下车站:车站结构位于地面以下。(2)地面车站:车站位于地面。(3)高架车站:车站位于地面高架桥上(二)按车站埋深分类(1)浅埋车站:结构顶板位于地
10、面以下的深度较浅,不超过2倍洞跨。(2)深埋车站:结构顶板位于地面以下的深度较深。(三)按车站运营性质分类(1)中间站(即一般站):仅供乘客上、下车之用。(2)区域站(即折返站):设在两种不同行车密度交界处的车站。(3)换乘站:位于两条及两条以上线路交叉点上的车站。(4)枢纽站:由此站分出另一条线路的车站。(5)联运站:是指车站内设有两种不同性质的列车线路进行联运及客流换乘。(6)终点站:设在线路两端的车站。(四)按车站结构横断面形式分类(五)按车站站台形式分类岛式站台,侧式站台,混合式站台。(六)按车站间换乘形式分类站台直接换乘站厅换乘通道换乘地铁车站组成:(1)车站主体(站台、站厅,生产生
11、活用房);车站主体是线路上停靠点,其作用是供乘客集散、候车、上下换乘,营运设备设置中心和营运业务办理地。(2)出入口及通道作用是供乘客进出车站的建筑设施。(3)通风道及地面通风亭站台长度:站台长度分为站台总长度及站台有效长度两种,是指每侧站台的总长度。站台总长度是包含了站台有效长度和所设置的设备、管理用房及迂回风道等总的长度,即车站规模长度。站台有效长度是即站台计算长度,其量值为远期列车编组有效使用长度加上停车误差。有效使用长度一一无屏蔽门的站台指首末两节列车司机门之间的长度;有屏蔽门的站台为首末两节列车不包括司机门的屏蔽门所围长度。站台高度:是指线路走行轨顶面至站台地面的高度。站台实际高度是
12、指线路走行轨下面结构底板面至站台地面的高度,它包括走行轨顶面至道床底面的高度。车站出入口分类:(1)按平面形式分类“一”字型出入口“L”形出入口“T”形出入口“口”形出入口“Y”形出入口(2)按口部围护结构形式分类敞口:口部不设顶盖、围护墙半封闭式:口部设顶盖、不设围护墙全封闭式:口部设顶盖、围护墙(3)按口部修建形式分类独建式出入口合建式出入口(4)按使用性质分类普通出入口:供乘客使用战备出入口平战结合出入口2. 3城市地下道路系统建筑设计地下道路是指在城市地下修建的供机动车或兼有非机动车、人或仅人通过的道路。地下道路由机动车道、路缘带、非机动车道、行人道等组成。分类:(1)越江(海)城市道
13、路隧道。(2)地下立交道路。(3)地下快速道路。(4)半地下道路。建筑限界:地下道路最小建筑限界应为道路净高限和两侧侧向净宽边线组成的空间限界。地下步行系统分类:(1)地下过街横道。(2)地下步行通道。布局原则:以地铁站为节点。地铁成人流量、商业设施、公共和服务空间连接纽带。以地下商业为中心。发展商业,改善枯燥感。力求便捷。与地铁、商业街、车站等连接。环境舒适宜人。经济适用。布局模式:双棋盘格局。地下步道位于街区内,与地面道路错位。北美多采用。单棋盘格局。地下步道位于街道下,与地面道路重叠。日本采用。3. 4地下停车设施系统地下停车场是指建筑在地下用来停放各种大小机动车辆的建筑物。一般由停车室
14、、通道、坡道或机械提升室、调车场地、洗车设备等建筑物组成。基本构造有车道宽度、有效高度、弯曲段的回转半径、斜道坡度等。地下停车场分类:(1)单建式:占用地面空间很少、不受地面建筑物条件限制、面积利用率高附建式:使用方便,布置灵活、节约用地、受地面建筑物使用条件限制。使用方式:(1)公共。暂时停放,公共使用。一种市政服务设施。量大、分布广,使用率、周转率高。(2)专用。为本单位服务,或停放载重车:消防车,救护车、事业车等。运输方式:(1)坡道。造价低,受限少,但停放车辆面积利用率低,人员多。(2)机械。造价高,停放车辆面积利用率极高,不通风,受限多,人员不进入。地下停车场的一般流程:车由入口进入
15、、洗车、收费、存车、加油、出库、出口。车辆存放角度是指停车时汽车轴线与车库纵轴线之间夹角。一般有0、30。、60、45、90等。停驶方式:(1)前进停放,前进出车;(2)前进停放,后退出车;(3)后退停车,前进出车。地下停车场结构形式主要有两种:矩形结构、拱形结构。4. 5地下街地下街:修建在大城市繁华的商业街下或客流集散量较大的车站广场下,由许多商店、人行通道和广场等组成的综合性地下建筑。城市地下综合体是指建设在城市地表以下的,能为人们提供交通、公共活动、生活和工作的场所,并相应具备配套一体化综合设施的地下空间建筑。具有多重功能、空间重叠、设施综合特点。地下街类型:(1)按规模分类:小中大型
16、。(2)按形态分类:1)街道型、2)广场型、3)复合型(3)按在城市中的作用:通路型、商业型、副中心型和主中心型四类。(4)按功能分类:地下商也街;地下娱乐街:地下步行街:地下展览街及地下工厂街等。地下街组成:(1)地下步行系统:出入口、广场、步行通道(街)、连接通道等(2)地下营业系统:商业、文化娱乐、美食步行街等(3)地下机动车运行、存放系统:地下快速通道、停车场等(4)地下街内部设备系统:通风、空调、给排水、送变电等(5)地下街辅助用房系统:管理、办公、仓库、卫生间等。地下街平面组合形式:(1)步道式组合、(2)厅式组合、(3)混合式组合。地下街竖向组合设计:(1)单一功能式、(2)2种
17、功能式、(3)多种功能式。第三章地下空间结构与构造5. 1地下空间结构分类构造是指建(构)筑物的构成、各组成部分的组合原理和构造方法。结构是指能够承受荷载且维持几何不变的体系。受力条件是指在一定条件下,结构所受围岩应力、水土压力、爆炸地震载荷等。1 .按结构形状分类:拱形结构,矩形结构,圆形结构,框架结构,薄壳结构,异形结构。2.按施工方法分类(D明挖式(敞开式)沉井(管)法、连续墙法、放坡和支挡明挖法、沉埋法、盖挖法等。(2)暗挖式盾构法、矿山法(钻眼爆破法)、TBM法等。3.按地质情况分类土层:矩形结构,附建结构,沉井(管)结构,连续墙结构,盾构结构。主要是矩形,圆形。(2)岩层:拱形结构
18、,喷锚结构,穹顶结构,连拱衬砌结构,复合衬砌结构。主要是宜墙拱形,曲墙拱形,圆形。4.按与地面建筑的关系分类:附建式,单建式。5.按埋深分类:浅埋,深埋。没有统一标准。隧道埋深是指隧道开挖断面的顶部至自然地面的垂直距离。一般分类:浅埋隧道是指隧道上部覆盖层不足隧道洞跨2倍的隧道。深埋隧道是指隧道上部覆盖层厚度较深的隧道。3.2地铁结构与构造1、明挖法修建的隧道衬砌结构矩形结构整体式衬砌结构预制装配式衬砌区间喇叭口隧道渡线隧道、折返线隧道联络通道及其它区间附属结构物。2、矿山法修建的隧道衬砌结构拱形结构:单拱、双拱、三拱。衬砌基本结构类型:复合式衬砌二初期支护+二次衬砌隧道衬砌/支护结构基本作用
19、:衬砌(支护结构)是指为防止围岩变形或坍塌,沿隧道洞身周边用钢筋混凝土等材料修建的永久性支护结构。衬砌作用:(1)保持隧道断面的使用净空;(2)防止岩体质量的进一步恶化;(3)承受可能出现的各种荷载;(4)使隧道支护体系有足够的安全度。隧道支护体系是由围岩和支护结构两部分组成的。衬砌类型:(1)单层衬砌。(2)装配式衬砌。(3)复合式衬砌。初期支护锚杆作用效果:(1)支撑围岩。(2)加固围岩。(3)提高层组摩擦阻力,形成组合梁。(4)悬吊作用。(5)减跨作用一锚杆使顶板跨度减少,降低变形、位移。初期支护-混凝土:混凝土由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成,经过胶凝材料凝
20、结硬化后,形成具有一定强度和耐久性的人造石材。有干喷、潮喷、湿喷、混合喷SEC四种。喷射混凝土作用与效果:(1)支承围岩。(2)“卸载”作用。能有控制使围岩在不出现有害变的前提下,进入一定的塑性:从而使围岩卸载。(3)填平补强围岩。填充表面凹穴,使裂隙分割的岩块层面粘联,保持岩块间的咬合、镶嵌作用。(4)复盖围岩表面。喷层直接粘贴岩面,形成防风化和止水防护层:阻止节理裂隙中充填物流失。(5)阻止围岩松动。紧跟掘进及时进行支护,早期强度较高,能及时向围岩提供抗力,阻止围岩松动。(6)分配外力。通过喷层把外力传给锚杆、网架等,使支护结构受力均匀分担。初期支护-钢筋网作用效果:(1)防止收缩裂缝,或
21、减少裂缝数量和限制裂缝宽度。(2)提高支护的抗震能力。(3)使喷层应力得到均匀分布,改善其变形性能,增强锚喷支护的整体性。(4)增强喷层的柔性。(5)提高喷层承载力,承受剪力和拉力。隧道支护施工工序:初喷(初支)一挂网一立拱架一模筑(二衬)。隧道二次衬砌遵循“仰拱超前、墙拱整体衬砌”的原则。3、盾构法修建的隧道衬砌结构盾构法修建的隧道通常采用圆形断面,衬砌有预制装配式钢筋混凝土单层衬砌、双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌三大类,优先选用装配式钢筋混凝土单层衬砌。分类:预制装配式衬砌(2)双层衬砌(3)挤压混凝土整体式衬砌(4)盾构法施工时特殊地段的衬砌4、特殊地段隧道衬砌构造沉埋结构顶进法施工的
22、区间隧道结构明挖法施工的车站结构(D明挖车站的优缺点及适用条件优点:使用功能好;施工方法简单,技术成熟;工程进度快,根据需要可以分段同时作业;浅埋时工程造价和运营费用均较低,且耗能较少。缺点:外界气象条件对施工影响较大;施工对城市地面交通和居民的正常生活有较大影响,且易造成噪声、粉尘及废弃泥浆等的污染;需要拆除工程影响范围内的建筑物和地下管线;在饱和的软土地层中,深基坑开挖引起的地面沉降较难控制,且坑内土坡的纵向稳定常常会成为威胁工程安全的重大问题。使用条件:浅埋地铁采用明挖车站,与不同类型的围护结构结合能适用于各种地层。(2)结构形式:矩形框架结构和拱形结构。盖挖法施工的车站结构在先开挖修建
23、的顶板和边墙保护下开挖修建。盖挖法分为:盖挖顺作法(开挖到底部后由上而小修筑建筑主体)、半逆法和逆作法(依次逐层开挖、修筑边墙和楼板到到底部)。矿山法施工的车站结构单拱车站隧道双拱车站隧道三拱车站隧道有塔柱式(很少采用)和立柱式(土层中大多采用)两种基本形式。盾构法施工的车站结构结构型式与采用盾构类型、施工方法、站台形式等关系密切。由两个并列圆形隧道组成的侧式站台车站由3个并列的圆形隧道组成的三拱塔柱式车站三跨立柱式车站换乘站的隧道衬砌结构在两个或几个单独设置的车站之间设置联络通道等换乘设施。修建供两条或多条线路使用的联合换乘站。在两座相交车站的局部,修建公用的换乘节点。第五章地下空间工程施工
24、51基坑支挡明挖法明挖法是指一种先将地面挖开,在露天情况下修筑衬砌,然后再覆盖回填的地下工程施工方法。多用于浅埋隧道。明挖法是软土地下工程施工中最基本、最常用的施工方法。工艺a)基坑围护Tb)开挖及第一道支撑TC)开挖Td)结构施工Te)埋设物放置Tf)回填及恢复路面。具体工艺:施工结构围护桩及冠梁;开挖至第一道钢支撑处,架设第一道钢支撑,架设军用梁端构架;继续开挖基坑至第二道钢支撑处及第三道钢支撑处,架设第二道钢支撑及第三道钢支撑;随撑随挖至基坑设计标高,施做碎垫层,施做防水层、防水保护层及结构底板;拆除第三道钢支撑,敷设侧墙防水,施做侧墙、土建风道及中楼板结拆除第二道钢支撑,敷设剩余侧墙防
25、水层,施做剩余侧墙;施做顶板、顶板防水及站台板;拆除军用梁及第一道钢支撑,回填土。基坑明挖法分类:(一)放坡明挖法,在地下工程采用明挖法施工时,为了防止塌方,保证施工安全,在基坑(槽)开挖深度超过一定限度时,土壁应做成有斜率的边坡,以保证土坡的稳定。工程中常称为放坡。优点:不设或部分设支护结构,成本低,技术含量少,施工简单。缺点:占地面积大,土方量大,回填量大;半放坡较全放坡占地少,一般用于较稳定的地层中。放坡明挖法适用条件:地势平坦空旷,地下水位低;土质稳定;放坡长度,一般按1:1(即45。)施工;放坡设置深度小于30mo(二)支挡结构明挖法,当基坑周围建筑环境不满足放坡施工时,不需采用支护
26、结构明挖法。支挡结构明挖法分类(1)顺筑法:在开挖到预定深度后,按照底板T侧壁(中柱或中壁)一顶板的顺序修筑。施工程序:放线、打桩、埋设支撑防护、开挖、施工结构物、回填、拔桩、恢复路面。标准施工方法。(2)逆筑法:从上部开挖,在底板和中层板、侧墙修筑之前,对顶板上面的埋设物和地面进行恢复,先行修筑顶板或中层板的方法。为使其稳定要使用挡土支撑,并开挖到指定深度后修筑主体。基坑支护结构设计原则(1)安全可靠确保基坑施工及周围环境的安全。(2)经济合理:符合造价、工期及环保等方面经济技术要求。(3)便于施工:具有施工的可能性和方便性。基坑支护结构设计基本内容基坑工程勘察;基坑支护结构的设计和施工;基
27、坑地下水位的控制;基坑土方的开挖和运输;基坑土方开挖过程中的工程监测;基坑周围的环境保护。深基坑支护基本要求:Q)确保支护结构能起挡土作用,基坑边坡保持稳定;(2)确保相邻的建(构)筑物、道路、地下管线的安全,不因土体的变形、沉陷、坍塌受到危害;(3)通过排水降水等措施,确保基础施工在地下水位以上进行。(4)在支护结构设计中首先要考虑周边环境的保护,其次要满足本工程地下结构施工的要求,再则应尽可能降氐造价、便于施工。钢板桩打桩方法:1)单独打入法2)双层围橡插桩法3)分段复打桩(屏风法)拔桩方法:振动锤拔桩土钉墙支护是在基坑开挖过程中将较密的细长用装丁置于原位土体中,并在坡面上喷射钢筋网混凝土
28、面层。通过土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作,形成复合土体。利用复合土体的自稳达到支护目的。土钉墙组成:土钉,加强钢筋,钢丝网,混凝土。土钉墙特点:Q)形成土钉复合体、显著提高边坡整体稳定性和承受边坡超载能力;(2)施工设备简单,由于钉长一般比锚杆长度小的多,不加预应力所以设备简单;(3)随基坑开挖逐层分段开挖作业,不占或少占单独作业时间,施工效率高,占用周期短;(4)施工不需单独占用场地,对现场狭小,放坡困难,有相邻建筑物时显示其优越性;(5)土钉墙成本费较其他支护结构显著降低;(6)施工噪音、振动小,不影响环境;(7)土钉墙本身变形很小,对相邻建筑物影响不大。土钉墙适用条件:地下水低于土
29、坡开挖段或经过降水措施后使地下水位低于开挖层的情况。适用于有粘性土、粉性土、含有30%上粘土颗粒的砂土边坡。常用于开挖深度不大、周围相邻建筑或地下管线对沉降与位移要求不高的基坑支护。5.2地下墙连续施工法地下连续墙是采用专用挖槽机械,在地面上沿着深开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法灌筑混凝土筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重、挡水结构。地下连续墙种类(1)按成墙方式:桩J非式;槽板式;组合式。(2)按墙的用途:防渗墙;临时挡土墙;永久挡土(承重)墙;作为基础用的地下连续墙。(3)
30、按成墙构筑材料:土质墙;混凝土墙;钢筋混凝土墙;组合式。(4)按实际施工开挖情况:地下连续墙(开挖);地下防渗墙(不开挖)。应用最多是现浇钢筋混凝土壁板式连续墙。地下连续墙优缺点优点:(1)施工时辰动小,噪音低,非常适于在城市施工。(2)墙体刚度大,用于基坑开挖时,可承受很大的土压力,极少发生地基沉降或塌方事故,已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。(3)防渗性能好,由于墙体接头形式和施工方法的改进,使地下连续墙几乎不透水。(4)可以贴近施工。由于具有上述几项优点,可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。(5)可用于逆做法施工。地下连续墙刚度大,易于设置埋设件,很适合于逆做法施工。(6)适应性
31、强,适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广,从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层,各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。(7)可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑维护墙,而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础,承受更大荷载。(8)用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构,是非常安全和经济的。(9)占地少,可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间,充分发挥投资(10)工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。缺点:(1)前期调查复杂;(2)施工技术要求较高;(3)制浆及处理系统占地较大,管理不善易造成现场泥泞和污染;
32、(4)接头质量难保证,易形成结构薄弱点。3、适用条件(1)开挖深度超过Iom的深基坑工程。(2)围护结构亦作为主体结构的一部分,且对防水、抗渗有较严格要求的工程。(3)采用逆作法施工,地上和地下同步施工时,一般采用地下连续墙作为围护墙。(4)邻近存在保护要求较高的建(构)筑物,对基坑本身的变形和防水要求较高的工程。(5)基坑内空间有限,地下室外墙与红线距离极近,采用其他围护形式无法满足留设施工操作要求的工程。(6)在超深基坑中,例如3050m的深基坑工程,采用其他围护体无法满足要求时,常采用地下连续墙作为围护结构。地下连续墙常用施工法:地下连续墙结构构造,采用钢筋碎结构。施工工法包括钻孑械连续
33、墙法、挖连续槽分段成墙法、分段挖槽灌注成墙法、拼装墙成墙法。钻孑时琏续墙法挖连续槽分段灌注成墙法分段挖槽灌注成墙法装酉艰成墙法护壁泥浆:泥浆材料由膨润土、水、化学处理剂和一些情性物质组成泥浆作用:在槽壁上形成不透水的泥皮,从而使泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上,防止地下水渗水和槽壁剥落,保持壁面稳定;同时泥浆还有悬浮土渣和将土渣携带出地面的功能。护壁泥浆对槽壁的压力略大于地下水土压力,可平衡地层水土压力,稳定三洗槽利用泥浆进行循环排渣,钻机钻下土(岩)屑及时由泥浆携带排出槽外,钻头始终切削新土,提高了机械钻进效率。冷却钻头泥浆的循环降低了钻头与土(岩)层所作机械功而产生的温升。润滑泥浆又是一种
34、润滑剂,从而降低了钻机的磨损。槽段间接头:Q)直接连接接头法(2)接头管法(3)接头箱接头法(4)隔板式接头法(5)预制构件接头法5.3钻爆法施工钻爆法是指通过钻孔、装药、爆破开挖地下工程的施工方法。爆破器材是指工业炸药、起爆器材和器具的统称。炸药爆炸三要素:放热性;反应速度极快;大量气体产物。炮眼分类及作用根据炮眼位置和作用,炮眼分为掏槽眼、扩槽眼和周边眼。掏槽眼:开挖断面中部,最先起爆炮眼,形成新自由面。扩槽眼:随掏槽眼之后爆破的一部分炮眼,扩大新自由面。周边眼:周边轮廓线上的炮眼。内圈眼:紧挨周边眼的二圈眼。底板眼:隧道底边上的炮眼。二台眼:紧挨底板眼之上的炮眼。爆破顺序:一般先掏槽眼,
35、后扩槽眼,最后周边爆破眼。掏槽方式:L斜眼掏槽(1)水平楔形掏槽(2)垂直楔形掏槽(3)三级复式楔形掏槽(4)二级复式楔形掏槽(5)扇形掏槽2、直眼掏槽(1)无空眼直眼掏槽(2)小直径中空直眼掏槽3、混合掏槽光面爆破(Sm。Othblasting)是指沿开挖边界布置密集炮孔,采取不耦合装药或装填低威力炸药,在主爆区之后起爆,以形成平整轮廓面的爆破作业。预裂爆破(presplittingPreShearing)是指沿开挖边界布置密集炮孔,采取不耦合装药或装填低威力炸药,在主爆区之前起爆,从而在爆区与保留区之间形成预裂缝,以减弱主爆区爆破时对保留岩体的破坏并形成平整轮廓面的爆破技术。5.4盾构机施
36、工法盾构施工法是指使用盾构机在地下掘进,在盾体保护下,在机内安全地进行开挖和管片拼装作业,从而构筑成隧道的施工方法。盾构法施工优点(1)除竖井施工外,隧道施工作业均在地下进行,不影响地面交通,可减少对地面环境的影响,包括噪声和振动等;(2)隧道的施工费用几乎不受埋深的影响;(3)盾构掘进、出土、拼装管片衬砌等主要工序都靠机械完成,施工人员较少,施工易于管理;(4)采用盾构法施工不影响航道,不受风雨等气候条件影响;(5)在地质差和水位高条件下修建埋深较大的隧道,盾构法有较高的技术经济优越性;(6)适用地层范围广,从软土、砂卵土、软岩到岩层均可适用。盾构法施工缺点:(1)一次性投入大,施工设备费用
37、较高;(2)隧道曲线半径过小(R20D)时,施工较为困难,但从目前的盾构设备来看,曲线半径大于IOm的隧道施工已不存在问题。(3)隧道埋深太浅,则盾构法施工困难很大,地面沉降很难控制;在水下施工时,如覆土太浅,则盾构法隧道施工不够安全,容易产生渗漏和喷涌现象。(4)采用全气压方法以疏干和稳定地层时,施工条件差,对施工技术人员的身体影响大,全气压法目前已很少采用。TBM适用范围(1)一般只适用于圆形断面隧道,只有铁削滚筒式掘进机可在软岩中掘进非圆形断面隧道。(2)开挖隧道直径L812m,以直径36m最为成熟。(3)一次性连续开挖长度不宜短于Ikm,也不宜长于IOkm,以38km最佳。(4)适用于
38、中硬岩层,岩石单轴抗压强度20250MPa,尤以50100MPa最佳。地质条件对TBM掘进效率影响很大。在良好岩层中月进尺可达500600m,在破碎岩层中只有100m左右,在塌陷、涌水、暗河地段甚至需停机处理。(6)选用TBM开挖隧道应尽量避开复杂不良岩层。盾构机种类根据开挖面与机内工作室间有无隔板,盾构机分为开放式、部分开放式和封闭式。盾构法种类选型:1、开放式2、部分开放式或半封闭:指挤压式盾构机,在隔墙某处设置可调节开口面积的排土口。3、封闭式:在盾构机开挖面与机内工作室间设置隔板,刀盘旋转将开挖下来的硝土送入开挖面和隔板间的刀盘腔内,由泥水压力或土压或气压提供足以使开挖面保持稳定的压力
39、。采用密闭式掘进可以有效地保证开挖面的自立与稳定,保证施工安全。适用于地层变化复杂、自立条件较差、地下水较丰富的地层。5.5地下工程预加固法浅埋暗挖法是以超前加固、超前支护软弱地层为前提,采取足够刚度的复合支护衬砌为基本支护结构的一种用于软土地层近地表隧道的暗挖施工方法。浅埋暗挖法特点(1)适用于各种地质条件和地下水条件;(2)具有适合各种断面形式(单线,双线及多线,车站等)和变化断面(过度段,多段面等)的高度灵活性;(3)通过分部开挖和辅助工法,可有效地控制地表下沉和坍塌;(4)与盾构法上匕较,在较短的开挖地段使用,也很经济;(5)与明挖法上匕较,可以极大地减轻对地面交通和商业活动的影响,避
40、免大量的拆迁;(6)从综合效益观点出发,是比较经济的一种方法。浅埋暗挖法施工原则管超前(2)严注浆短开挖(4)强支护快封闭(6)勤量测浅埋地下工程施工方法基本施工方法:明挖法;台阶、分部暗挖法;盾构暗挖法。施工中,由于地质条件和地表下沉的限制,无一例外地都要采用各种适宜的辅助工法。浅埋暗挖法施工注意问题Q)采取有利措施控制地表沉降,防止开挖面坍塌。(2)采取适宜的辅助工法,提高掌子面的稳定性。(3)充分认识施工监控量测在浅埋暗挖法中的作用和地位。(4)重视对周边环境和结构物影响的预测。预加固工法又称为辅助工法是指在软弱围岩中开挖作业时,为防止隧道崩塌、围岩松弛、地表沉陷等不利现象,而在隧道开挖
41、前对掌子面加固或从地面对隧道前方岩体加固的工程措施。围岩自稳时间是指围岩开挖暴露后,在未进行任何支护情况下,能够自行持续稳定时间。自稳时间与围岩性质和一次开挖跨度和长度有关。辅助工法:1、大、小管棚法施工、2、开挖面喷混凝土、3、正面锚杆开挖面打设锚杆,增强抗剪强度、4、化学灌注法开挖面灌注化学药剂,增强围岩强度、5、斜向锚杆施工与弧形导坑结合使用,提高开挖面稳定小管棚法优点:通过小管棚向掌子面附近围岩注浆,既能加固洞壁一定范围内围岩,又能支托围岩,其支护刚度和预支护效果较好。可以改善围岩状况,保证掌子面的稳定。应用范围:小管棚一般适用干较干燥的砂土层、砂卵(砾)石层、断层破碎帝、软弱围岩浅理
42、段等地段的隧道施工。缺点:施工时间长,对开挖循环影响较大。大管棚法优点:支撑能力大。缺点:施工技术复杂,造价较高。适应含水砂土地层或破碎带、浅埋隧道、地面有重要建筑物地段。超前深孔帷幕注浆是通过掌子面、地表或平导等对掌子面前方大范围的注浆,形成封闭的筒状加固范围,该范围也称帷幕。经过凝胶硬化作用后充填和堵塞地层中裂缝,减小注浆区地层渗水系数及隧道开挖时的渗漏水量,并能固结软弱和松散岩体,使围岩强度和自稳能力得到提高超前锚杆是沿开挖轮廓线,以一定的外插角向开挖面前方安装的锚杆,形成对前方围岩的预锚固,在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。分类:(1)拱部超前锚杆(2)边墙超前锚杆(3)正面锚杆BY:五言