01地下工程ppt課件

1、第 1 章 緒論 地下施工技術主要包括：1、盾構施工技術 2、頂管施工技術 3、沉管施工技術4、沉井施工技術5、深基坑圍護施工技術 6、非開挖施工技術 .第 1 節(jié)盾構施工技術 一、國外盾構施工技術開展概述 1.世界上第一條人工開挖盾構隧道： 人物：Marc BrunelIsambart Brunel 地點：倫敦泰晤士河下 概略：呈矩外形寬11.6m高7m，總長366m 歷時：耗時20年左右 開展：1869年，圓形敞開式盾構在泰晤士河下再建了一條外徑為 2.18m的行人隧道。 1886年，倫敦地鐵時初次運用了緊縮空氣盾構。 .2.第一臺機械化盾構的專利： 1876年，由英國的John Dick

2、inson Brunton和Gerge Brunton協(xié)作懇求。如圖1-1所示，第一臺機械化盾構的設想是用由幾塊板構成的半球狀刀盤旋轉切削土體，然后靠徑向轉動的土斗將切削下來的土體運到皮帶保送機上。 1896年，J.Price的專利圖1-2比圖1-1有較大改良，刀盤由假設干輪輻構成，電動驅動由長軸傳送，其外形也與現(xiàn)代盾構較為接近。 .圖1-1第一臺機械化盾構 圖2-2輪輻式刀盤盾構 .3.削土密封式壓力平衡盾構 1965年日本首先制造了泥水盾構。 根本原理：是用液體水或加膨潤土的水平衡開挖面的土體。圖1-3泥水盾構 特點：泥水處置系統(tǒng)比較復雜，可用于粘土地層，大多數(shù)情況是在含水砂層中運用。.

3、1974年，日外鄉(xiāng)壓平衡盾構。在此之前，雖然緊縮空氣盾構和泥水盾構己能抑制含水層中的施工問題，但緊縮空氣對人體的危害和泥水對環(huán)境的不利影響促使日本的隧道專家尋覓一個更好的處理問題的方法，土壓平衡盾構便應運而生了。圖1-4土壓平衡盾構 .4.盾構技術的新開展 20世紀進入80年代后，盾構技術開展的主流大致從以下兩個方面延伸：1日本人注重的開發(fā)不同幾何外形的盾構技術；2歐洲諸國特別是德國努力于研討能適宜不同地層的多功能盾構技術Combined Shields。.圖1-5矩形盾構端部 圖1-6雙圓形盾構 .圖1-7三圓形盾構.圖1-8豎井隧道一體化盾構.圖1-10混合盾構.a泥程度衡 b上壓平衡c機

4、械平衡圖1-11合成盾構.5.管片及其聯(lián)接方式的新開展 管片的聯(lián)接方式主要是螺栓聯(lián)接和銷釘聯(lián)接兩種方式。 圖1-12 塑料銷釘 圖1-13 鋼銷釘 .Wagner的銷釘技術具有以下特點: 1施工速度大大提高，這是由于減少了穿螺栓和擰螺栓的時間；2可以實現(xiàn)延續(xù)施工，這是由于在管片拼裝時，盾構可以不停頓地繼續(xù)推進，大大提高了任務效率；3可以減少隧道上方的土體沉降，這是由于盾構可以堅持延續(xù)推進氣并能及時進展壁后注漿，有效地充填建筑孔隙；4可以減少管片的厚度，這是由于在管片的設計中可以省略因穿放螺栓的手孔；5可以大大提高管片內(nèi)壁光潔度，減少水流的摩擦因數(shù)，這對用于水工隧道是非常有利的；6可以大大提高隧

5、道的成環(huán)質(zhì)量和管片防水性能，這是由于銷釘技術提高了管片拼裝精度，接縫間隙大大減小。 .管片的拼裝方式有通縫拼裝和錯縫拼裝兩種。 圖1-14 圓形隧道 通用管片的任務機理:是管片成環(huán)后將成為非等寬襯砌環(huán)，經(jīng)過對相鄰管片環(huán)的旋轉陳列可以到達拼裝成三維曲線含曲率半徑為無窮大的直線隧道隧道的目的。 .二、中國盾構技術開展概述 1.第一個五年方案期間,東北阜新煤礦用直徑2.6m盾構及小型混凝土預制塊建造了疏水巷道。 2. 1957年在北京下水道工程中也用過直徑為2.0m及2.6m的盾構。 3.1963年上海隧道公司在浦東塘橋第四紀脆弱含水地層進展的4.2m盾構隧道實驗。 4. 1964年隧道公司開發(fā)了網(wǎng)

6、格式盾構。5. 1966年用可封鎖式網(wǎng)格盾構建造了直徑為10m的上海第一條黃浦江越江隧道打浦路隧道。 6. 1978年在地鐵實驗段運用了本人消費的高精度管片。7. 1984年上海隧道工程公司英文縮寫名:STEC用日本進口的4.33m小刀盤土壓平衡盾構，建造了內(nèi)徑為 3.6m的下水道總管。8. 1988年STEC設計和運用了加泥式土壓平衡盾構。 9. 1990年STEC設計了刀盤削土土壓平衡盾構。10. 1991年STEC運用以法國FCB公司為主制造的土壓平衡盾構施工了上海地鐵一號線的大部分區(qū)間隧道。11. 1995年STEC運用以日本為主制造的11.22m泥水盾構建造了上海黃浦江下的延安路南線

7、隧道。 12. 1998年至今，STEC在承接新加坡東北線地鐵工程的施工過程中，掌握了當今流行的通用管片的運用方法等國際最新盾構施工技術 。.第 2 節(jié)頂管施工技術 頂管施工技術： 其機頭的掘進方式同盾構，但其推進的動力由放在始發(fā)井內(nèi)的后頂安裝提供，故其推力要大于同直徑的盾構隧道。頂管管道是由整體澆筑預制的管節(jié)拼裝成的，一節(jié)管節(jié)長24m，對同直徑的管道工程，采用頂管法施工的本錢比盾構法施工的要低。 頂管施工主要用于： 地下給排水管、煤氣管、電訊電纜管的施工。 頂管施工的開展： 在引進國外先進技術的同時，先后開發(fā)了水力機械頂管機、反鏟頂管機、土壓平衡頂管機和泥程度衡頂管機。長間隔頂管技術也得到了

8、開發(fā)和運用。混凝土管節(jié)制造技術和管節(jié)防水技術也得到了開展和提高。 .一、部分氣壓反鏟式頂管機 德國較早開發(fā)反鏟式頂管機技術，開挖面施加氣壓可用于含水地層，尤其適用砂性土和混有礫石、卵石的地層。1990年，上海污水治理一期3.2標工程采用德國崔柏林公司的4000反鏟頂管機一次頂進800m。1993年，上海隧道公司研制的2200反鏟頂管機，用于深圳華僑城排水管道工程，一次頂進1053m。 .二、土壓平衡頂管機 日本是最早開發(fā)土壓平衡盾構，并把該項技術用于頂管工程。 德國在土壓平衡頂管機技術方面也處于領先位置。 隧道公司在1989年研制出國內(nèi)第1臺2200土壓平衡頂管機，并開發(fā)了土壓平衡頂管工法 。

9、土壓平衡頂管機特點： 具有刀盤切削土體、開挖面土壓平衡、對土體擾動小、地面和建筑的沉降較小等特點，適用于軟粘土地層的城市建筑密集區(qū)內(nèi)進展頂管施工。在砂性土或礫石土層中采用土壓平衡頂管機時，應適當加注泥漿使土體塑流。 .三、泥程度衡頂管機 泥程度衡頂管機可分為： 泥水機械平衡和泥水加壓兩種頂管機。 任務原理： 泥水加壓頂管機采用泥水加壓盾構的原理，以膨潤土泥漿充溢開挖面密閉艙，在開挖面土體接觸面構成泥膜，起到止水作用，以泥水壓力平衡開挖面水土壓力。 特點: 適用砂性高水壓條件下的頂管施工，其平安性好，施工機械化、自動化程度高，但制造和施工本錢也較高。 .第 3 節(jié)沉管、沉井施工技術的開展 一、沉

10、管隧道施工技術 1.沉管法的歷史 目前全世界用沉管法己建筑了107條水下隧道，按國別或地域的分布見表1-1。 表1-1各國或地域建筑的沉管水下隧道條數(shù) 國家地域美國荷蘭日本德國加拿大法國數(shù)量條25.5222072.55國家地域瑞典比利時丹麥阿根廷俄羅斯英國數(shù)量條233112國家地域澳大利亞希臘古巴西班牙中國愛爾蘭數(shù)量條111181.2.沉管法在我國的開展 在國外有些國家用沉管法建筑水下隧道是一種成熟的方法，而在我國尚屬起步階段。 目前，我國用沉管法建筑的水下隧道有: 1.寧波常洪隧道; 2.上海外環(huán)線下游越江隧道； 預備建筑的隧道有： 1.武漢長江隧道。 .二、沉井施工技術 沉井是一種古老的施

11、工技術，深沉井施工易發(fā)生周圍土體塌陷和沉井偏斜，于是開發(fā)了不排水下沉施工法和氣壓沉井又稱“沉箱施工法。 德國首創(chuàng)的中心島法沉井工法采用沿井壁內(nèi)周挖槽施工、泥漿護壁、中間留島，待下沉至設計標高時再挖去中間土體，這是一種對周圍地表沉降影響非常小的新工藝。 沉井施工在施工機械化程度較高的年代仍將是一種十分有效的地下工程施工技術，但在工藝和設備上仍有待不斷改良。 .沉井施工.第 4 節(jié)深基坑圍護施工技術一、地下延續(xù)墻的開展 1.地下延續(xù)墻的來源與開展 米蘭法從利用泥漿護壁打石油鉆井和利用導管澆灌水下混凝土等施工技術的運用中，引申開展起來的新技術。1950年前后在意大利城市米蘭用得最多 。地下延續(xù)墻施工

12、方法處理：不允許采用放坡開挖 ；不能采用沉井方法施工 ；降水會引起地面沉降 ；難以保證工程自身和周圍環(huán)境的平安。 .2.隧道公司從事地下延續(xù)墻施工的歷史 1960年，上海市為理處理黃浦江越江交通和城市交通問題，籌建黃浦江越江隧道和地下鐵道 。 1963年，隧道公司筑成了國內(nèi)第一幅用“槽壁法施工的地下墻。 1973年，中斷多年的“槽壁法實驗在黃浦江邊隧道公司的一個工地上重新開場。 1976年，“槽壁法實驗移師漕河涇三角地，結合上海地鐵實驗工程。 在以后至今的20多年中，隧道公司先后承建了上海地鐵一號線中 大部分車站等及其他地下延續(xù)墻工程。.二、深基坑圍護支撐和開挖施工技術 深基坑開挖施工中普通都

13、要對圍護構造進展內(nèi)支撐或打錨桿以控制擋土墻的變形。在軟土地層不宜施工錨桿的情況下，普通需求進展內(nèi)支撐體系。 為確?；臃€(wěn)定和環(huán)境平安，深基坑施工順序應思索時空效應，必需進展信息化施工和采取部分注漿加固等綜合技術措施。 .第 5 節(jié)微型頂管機及非開挖技術的開展 非開挖施工技術： 是指利用各種巖土鉆掘的技術手段，在地表不開溝槽的條件下鋪設、改換或修復各種地下管線的施工新技術，即改傳統(tǒng)的“挖槽鋪管和修復施工方式為“鉆孔鋪管和修復。 .優(yōu)點： 具有不影響交通、不破壞環(huán)境、施工周期短、綜合施工本錢低、社會效益顯著等。適用范圍： 穿越高速公路、鐵路、建筑物、河流； 在鬧市區(qū)、古跡維護區(qū)、農(nóng)作物和植被維護區(qū)

14、進展市政、供水、煤氣、電力、電訊、石油、天然氣等管線的鋪設、更新或修復。.一、小口徑頂管或微型隧道施工法 根據(jù)施工方法和出碴系統(tǒng)的不同，可將微型隧道施工法分成以下三種:1先導式微型隧道施工法；2螺旋出土式微型隧道施工法；3泥程度衡式微型隧道施工法。 二、氣動矛施工法 施工時，在壓氣的作用下氣動矛內(nèi)的活塞作往復式運動，不斷沖擊矛，鋒芒擠壓周圍的土層構成鉆孔，并帶動矛體前進。隨著氣動矛的前進，可將直徑比矛體小的管線拉入孔內(nèi)，完成管線鋪設。 .三、夯管施工法 夯管施工法是指用夯管錘低頻、大沖擊力的氣動沖擊器將待鋪設的鋼管沿設計道路直接夯入地層，實現(xiàn)非開挖穿越鋪管。 圖1-15 氣動矛施工法 圖1-16 夯管施工法 .四、定向鉆進施工法 施工時，按照設計的鉆孔軌跡普通為弧形，采用定向鉆進技術先施工一個近似程度的先導孔，隨后在鉆桿柱端部換接大直徑的擴孔鉆頭和直徑小于擴孔鉆頭的待鋪設管線，在回拉擴孔的同時，將待鋪設的管線拉入鉆孔，完成鋪管作業(yè)。 鉆孔軌跡的監(jiān)測和調(diào)控是程度定向鉆進最重要的技術環(huán)節(jié)。 . 目前普通采用隨鉆丈量的方法來測定鉆孔的頂角、方位角和工具面向角，采用彎接頭來控制鉆進方向， 圖1-17 定向鉆進施工法 .五、我國非開挖施工技術及設備的開展現(xiàn)狀 我國自行研制的主要非開挖施工設備分類如下:1程度鉆機:管徑401050mm，鉆進間隔