地下工程施工技术讲义

其中1.6.1、1.6.2、1.6.3：
①围护结构刚度大，可控制基坑周边围护变形，围护结构安全 ②适用于地下水位高、开挖深度一般大于10m的深基坑 ③基坑内需设多道支撑，坑内不便于机械挖土与主体结构的施工 ④造价较高
1.6.4：
①适用于锚杆的锚固效应好，施工范围内无障碍物、周围环境允许打设 锚杆的地层； ②坑内无支撑，方便挖土与主体结构施工； ③施工工期较前3种方法短； ④施工费用较前3种方法低
(3) 高压喷射注浆法，对基岩和碎石土中的卵石、块石、漂石呈 骨架结构的地层，地下水流速过大和已涌水的地基工程，地下水具有 侵蚀性，应慎重使用。
(4) 高压喷射注浆法可用于既有建筑和新建建筑的地基加固处理 、深基坑止水帷幕、边坡挡土或挡水、基坑底部加固、防止管涌与隆 起、地下大口径管道围封与加固、地铁工程的土层加固或防水、水库 大坝、海堤、江河堤防、坝体坝基防渗加固、构筑地下水库截渗坝等 工程。
自动化程度高，工人劳动强度低，施工速度快
采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼 装井（室）和拆卸井（室），特别长的隧道，还应设置中间检修工作井（室）。拼装和拆卸用的工 作井，其建筑尺寸应根据盾构装拆的施工要求来确定。拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有 盾构基座和盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6～2.0米，以满足铆、焊等操作的要 求。当采用整体吊装的小盾构时，则井宽可酌量减小。井的长度，除了满足盾构内安装设备的要求 外，还要考虑盾构推进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，以及垂直运输所需的空间。 中、小型盾构的拼装井长度，还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼装就绪，经运转调 试后，就可拆除出洞口封板，盾构推出工作井后即开始隧道掘进施工。盾构拆卸井设有盾构进口， 井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。其他施工主要有土层开挖、盾构推进操纵与纠偏、衬砌拼装、 衬砌背后压注等。这些工序均应及时而迅速地进行，决不能长时间停顿，以免增加地层的扰动和对 地面、地下构筑物的影响。 土层开挖
优点
缺点
可以作为重力式挡土墙、止水结构，也插型钢 作围护结构
强度较水泥土搅拌桩高(一般1.2～2.0MPa)
造价较水泥土搅拌桩高 水泥土搅拌桩水泥用量较大(20%)
施工时对周边环境影响较水泥土搅拌桩小
遇障碍物处理方便灵活
直径较大(单重管0.6～0.8m，二重管0.8～1.2， 三重管1.2～1.5m，特殊条件下可达2.5m)
优点
缺点
造价较低 结构整体性好，质量易保证
大沉井纠偏困难
不排水下沉时，出土困难 开挖对周围环境影响大，会形成漏斗形 地面 采用沉箱施工时，可能引起气压病等
施工技术视频\4沉井基础施工技术计算机模拟演示.f4v
1.6 深基坑施工法
1.6.1 地下连续墙施工法 1.6.2 板桩围护结构施工法 1.6.3 柱列式排桩围护结构施工法
1.1 放坡开挖（大开挖）法
坑内无支护、支撑结构； 方便大型挖土机械与主体结构施工； 施工速度快,成本低；
适用于地下水位低，场地开阔的场合。
优点
缺点
无围护、支撑结构(高渗透性地层必须设 置止水结构)
挖土方便，出土快捷，内部土建结构施 工方便
造价较低
出土量相对较大，无堆土场地时要回填 土，会增加造价
在盾构开挖土层的过程中，为了安全并减少对地层的扰动，一般先将盾构前面的切口贯入土体 ，然后在切口内进行土层开挖，开挖方式有：
1、敞开式开挖。适用于地质条件较好、掘进时能保持开挖面稳定的地层。由顶部开始逐层向下 开挖，可按每环衬砌的宽度分数次完成。
2、机械切削式开挖。用装有全断面切削大刀盘的机械化盾构开挖土层。大刀盘可分为刀架间无 封板的和有封板的两种，分别在土质较好的和较差的条件下使用。在含水不稳定的地层中，可采用 泥水加压盾构和土压平衡式盾构进行开挖。
3、挤压式开挖。使用挤压式盾构的开挖方式，又有全挤压和局部挤压之分。前者由于掘进时不 出土或部分出土，对地层有较大的扰动，使地表隆起变形，因此隧道位置应尽量避开地下管线和地 面建筑物。此种盾构不适用于城市道路和街坊下的施工，仅能用于江河、湖底或郊外空旷地区。用 局部挤压方式施工时，要根据地表变形情况，严格控制出土量，务使地层的扰动和地表的变形减少 到最低限度。
SMW工法
优点
缺点
无支撑 造价较低
水泥土搅拌桩强度较低(一般0.8MPa) 水泥土搅拌桩施工时对周边环境影响较大， 需要梯形搭接施工 水泥土搅拌桩水泥用量较大(13～15%)
需要较大的施工场地
基坑变形较大
施工技术视频\1水泥土搅拌桩施工.mp4
1.3 高压旋喷桩法
可形成各种直径的桩体（单重管、双重管、三重管）
优点
缺点
适用开挖深度大(一般大于10m)
适用于城市内施工
采用外拉锚时，基坑内无支撑，方便挖 土和内部土建结构施工
必须设置一至多道支撑 挖土困难、内部结构施工困难 造价高 施工要求高
施工技术视频\6基坑支护操作.flv
2.1 盾构法
适用于软弱、深埋地层 盾构既能支承地层压力，又能在地层中推进 采用预制管片衬砌 地面作业少，隐藏性好，噪音小， 施工时不影响通航、地面通行、地面建筑物、市政管线 不受气候变化的影响
操作方便，无需特殊的专业设备
按井内淹水与否分为不淹水沉井和淹水
沉井两种。淹水沉井又分壁后泥浆淹水沉井 和壁后施放压气淹水沉井。按井壁下沉动力 可分为自重沉井和加载沉井。后者又分为震 动沉井和压水沉井。
不淹水沉井 在沉井内排水，工人在井
底工作面掘进。除井壁在地面浇筑、随掘进 随下沉外，其他工序和普通凿井法相同。由 于排水造成井内外压力不平衡，下沉深度受 到限制，本法不宜在涌水大、流砂层厚的表 土层采用。
优点
缺点
无支撑 施工速度快 挖土方便，内部土建结构施工方便
挖土必须分层
软土地区高地下水位时必须设置止水帷 幕，会增加造价
锚体质量控制较困难，土钉承载力较小
相对重力式挡土墙变形较小
造价低
施工技术视频\3土钉墙施工.mp4
1.5 沉井法
施工占地面积小 不需要另外筑围护结构 对周围建、构筑物的影响较小
施工技术视频\5地下连续墙TRD工法.mp4
板桩
板桩，防护桩的一种，其形状长而扁，可用于低边坡、基坑等的防护。一般采用强 夯的办法打入。
钢筋混凝土板桩作为排桩墙支护结构常用的一种类型桩，具有施工简单、现场作业 周期短等特点,曾在基坑中广泛应用,但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振 动与噪音大,同时沉桩过程中挤土也较为严重,在城市工程中受到一定限制。其制作一般 在工厂预制,再运至工地,成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较 为合理并且可根据需要设计,目前已可制作厚度较大(如厚度达500mm 以上) 的板桩,并有 液压静力沉桩设备,故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。 板桩能够延长渗径，减少渗透坡降，在水利水电施工中，板桩一般设在需防渗建筑物上 游侧，一般设在沙性土中。
可方便、灵活地避让地下管线和障碍物；
可作为基坑的止水帷幕
桩体可形成自立式坝体，坑内无支撑，方便大型挖土机械与主体结构施工
无污染、无噪音、无振动，对周边环境影响小
(1) 高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、流塑、软塑或可塑 黏性土、粉土、砂土、黄土、素填土和碎石土等地基。
(2) 当土中含有较多的大粒径块石、坚硬黏性土、含大量植物根 茎或有过多的有机质时，对淤泥和泥炭土以及已有建筑物的湿陷性黄 土地基的加固，应根据现场试验结果确定其适用程度。应通过高压喷 射注浆试验确定其适用性和技术参数。
排桩
排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构。最常用的桩型是钢筋混凝土钻 孔灌注桩和挖孔桩，此外还有工字钢桩或H型钢桩。
适用条件:1.适于基坑侧壁安全等级一、二、三级;2.悬臂式结构在软土场地中不宜大于 5m;3.当地下水位高于基坑底面时，宜采用降水、排桩加截水帷幕或地下连续墙
技术要求:1.悬臂式排桩结构桩径不宜小于600毫米，桩间距应根据排桩受力及桩间土 稳定条件确定;2.排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度水平方向不宜小于桩径， 冠梁高度竖直方向不宜小于400毫米。排桩与桩顶冠梁的混凝土强度等级宜大于C20，当 冠梁作为连系梁时可按构造配筋
适用开挖深度不大(一般不大于10m)
无止水结构时要求地下水位较低或采取 降水措施
要求场地开阔，周围无重要保护建筑物
雨季施工或施工周期长时必须设置护坡 措施，会增加造价
1.2 重力式水泥土墙法(浅槽支护)
无污染、无噪音、无振动，对周边环境影响小 造价低 坑内无支撑，方便大型挖土机械与主体结构施工
施工速度快
3.地下工程位于岩土介质中，施工条件有多种因素决定 4.地下工程施工应取得“安全可靠、质量保证、方便施工、技术先 进、经济合理”的效果
地下工程施工方法概要
1.明挖法 2.暗挖法 3.明暗结合开挖法
1.1放坡开挖法（大开挖） 1.2重力式水泥土墙法 1.3高压旋喷桩法 1.4土钉墙法 1.5沉井法 1.6深基坑施工法 2.1盾构法 2.2顶管法 2.3矿山法（暗挖隧道、钻爆隧道） 3.1逆作法 3.2沉管法 3.3箱涵法
施工技术视频\2旋喷桩.mp4
1.4 土钉墙法
适用于地下水位低的粘性土层。
基坑壁与土体共同作用，主动承载，变形小
施工速度快，不影响工期
坑内无支撑，方便大型挖土机械与主体结构施工
无污染 ，对周边环境影响较小
造价低
土钉墙不仅应用于临时支护结构，而且也应用于永久性构筑物，当应用于永久性构筑物时，宜增加喷 射砼面层的厚度并适当考虑其美观，土钉墙的应用领域主要有：1. 托换基础;2.基坑支挡或竖井3.斜 坡面的挡土墙;4.斜坡面的稳定;5.与锚杆挡墙结合作斜面的防护 钻孔注浆型土钉墙系逐层向下开挖方式，每一台阶高度为1～2米，在施工土钉杆、面层喷射砼期间， 坡段处无支撑状态下需能保持自立稳定，因此主要适用于：1.有一定粘结性的杂填土、粘性土、粉土 、黄土与弱胶结的砂土边坡。2.适用于地下水位低于开挖层或经过降水使地下水位低于开挖标高的情 况。3.对于标准贯入击数（N）低于10击的砂土边坡采用土钉法一般不经济。4.对于朔性指数Ip>20的 土，必须注意仔细评价其蠕变特性后方可采用。5.对于含水丰富的粉细砂层，砂卵石层土钉法是不行 的。6.不适用于没有临时自稳能力的淤泥土层，流朔状态的软粘土保持成孔时的孔壁的稳定比较困难 且界面摩阻力很低，技术经济效益不理想，因此也不宜采用。7.土钉不适宜在腐蚀性土如煤渣、煤灰 、炉渣、酸性矿物废料等土质作永久性支挡结构。