地下工程有哪些?施工方法有哪几种?

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地下工程有哪些?施工方法有哪几种?

2024-07-16 07:41| 来源: 网络整理| 查看: 265

地下工程,顾名思义就是在地下修建的工程,我们熟悉的地铁、地下停车场、地下室、隧道等都属于地下工程。地下工程的施工方法主要有三大类:明挖法、暗挖法以及明暗结合开挖法,具体如下:

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一、地下工程有哪些?

地下工程,就是指深入地面以下,为开发利用地下空间资源所建造的建筑、构筑物,主要包括地下房屋和地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。

二、地下工程施工方法

(一)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。

1、放坡明挖法

放坡明挖法是根据隧道侧向土体边坡的稳定能力,由上向下分层放坡开挖隧道所在位置及其上方土体至设计隧道基底高程后,再由下向上顺隧道衬砌结构和防水层,最后施作结构外填土并恢复地表状态的施工方法。放坡明挖法主要适用于埋置特浅、边坡土体稳定性较好,且地表没有过多的限制条件的隧道工程中。放坡明挖法虽然开挖方量较大且易受地表和地下水的影响,但可以使用大型土方机械。施工速度快,质量也易得到保证,作业场所环境条件好,施工安全度高。边坡局部稳定性较差时,可采用喷射混凝土进行坡面防护或采用锚杆加固边坡土体。

2、悬臂支护明挖法

悬臂支护明挖法是将基坑围护结构插入基底高程以下一定深度,然后在围护结构的保护下开挖基坑内的土体至设计隧道基底高程后,再由下向上顺作隧道主体结构和防水层,最后施作结构并回填土以恢复地表状态的施工方法。悬臂支护明挖法常用的围护结构有打入木桩、钢桩、钢筋混凝土预制桩、就地挖孔或钻孔灌注钢筋混凝土桩、钻孔灌注钢筋混凝土连续墙等,以上各种措施也可联合采用。悬臂支护明挖法主要适用于埋置较浅、边坡土体稳定性较差,且地表有一定的限制性要求隧道工程中。

3、围护结构加支撑明挖法

围护结构加支撑明挖法是当基坑深度较大、围护结构的悬臂较长时,在不增加围护结构的刚度和插入深度的条件下,围护结构的悬臂范围内架设水平支撑以加强维护结构,共同抵抗较大的外侧土压力。在主体结构由下向上顺作的过程中,按要求的时序逐层分段拆除水平支撑,完成结构体系转换,最后施作结构外回填土并恢复地表状态的施工方法。围护结构加支撑明挖法主要适用于埋置不太浅、边坡土体稳定性较差、外侧土压力较大且地表有一定限制性要求的隧道工程中。水平支撑的强度、刚度、间距、层数及层位等技术参数,应根据对水平支撑与围护结构的共同工作状态、结构体系转化过程工艺的要求进行力学分析计算确定。施工中必须经常检查支撑状态,必要时应对其应力进行监控和量测。采用水平支撑的优点是:墙体水平位移小,可靠安全,开挖深度不受限制。水平支撑常用的形式有横撑、角撑和环梁支撑。平面矩形围护结构的基坑拐角或断面变化处用角撑,短边方向一般用横撑,平面环形同护结构也采用环形支撑。开挖基坑宽度较大,水平支撑刚度不足时,还可考虑加设中间支柱来保持其稳定性。水平支撑结构以钢管、型钢及型钢组合构件为好,因其拆装方便,占空间较小,回收率较高,故在实际工程中应用较多。

(二)暗挖法

暗挖法就是不挖开地面,采用在地下挖洞的方式施工,施工方法主要包括矿山法、盾构法、顶管法等。

1、矿山法

矿山法是指用开挖地下坑道的作业方式修建隧道的施工方法,是一种传统的施工方法。它的基本原理是,隧道开挖后受爆破影响,造成岩体破裂形成松弛状态,随时都有可能坍落。

矿山法适用于埋置较深的土层或岩石层采用。其优点是可应用于软弱地层,施工经验比较成熟,施工安全,工程质量可以得到很好的保证。

矿山法按照施工工序又可以划分为先拱后墙法和先墙后拱法。后者按分部情况细分为漏斗棚架法、台阶法、全断面法和上下导坑先墙后拱法。

(1)先拱后墙法(又称为逆作法)

先拱后墙法是先将隧道上部开挖成形并施作拱部衬砌后,在拱圈的掩护下再开挖下部并施作边墙衬砌。先拱后墙法施工速度较慢,上部施工较困难。但是当上部拱圈完成之后,下部施工就较安全和快速。先拱后墙法施工衬砌结构的整体性较差,受力状态不好,并且拱部衬砌结构的沉落量较大,要求的预拱度较大,增加了开挖工作量。

(2)先墙后拱法(又称为顺作法)

先墙后拱法通常是在隧道开挖成形后,再由下至上施作模筑混凝土衬砌。先墙后拱法施工速度较快,施工各工序及各工作面之间相互干扰较小,衬砌结构的整体性较好,受力状态也比较好,按分部情况细分为漏斗棚架法、台阶法、全断面法和上下导坑先墙后拱法。

2、顶管法

顶管法是指由井口开始向下悬挂,悬挂器可坐于原井口大四通内或另行制作套管头;中间悬挂法是指采用小套管悬挂装置,将一段套管悬挂于井的某段,然后固井。

顶管法施工的工序有:顶进、挖土与出土、测量校正、下管与接口等。随具体施工方案不同,施工次序可略有变动。施工前的准备工作有:工作坑布置、后背(后座)修筑、导轨铺设、顶进设备布置、管材准备、排水等。

顶管类型:

(1)长大距离顶管

普通顶管一般距离≤100m,无中继环,(现在某些专家认为可能提高到300m),长距离顶管﹥100m,长大距离﹥1000m。

(2)大管径顶管

过去一般认为顶管最大直径为3m。现在日本、德国等国顶管管径可达4~5m。

(3)微型管顶管

过去顶管管径一般≥300mm,目前最小可达75mm。

顶管按管径分类:

大口径:≥2000mm

中口径:1200 ~2000mm

小口径:500 ~1200mm

微口径:≤500mm

(4)曲线顶管

S形曲线、水平与垂直兼有曲线、小曲率半径曲线。

(5)自动控制

自动测量、自动记录、自动纠偏,有条件情况应列入方案比较。

施工特点:

(1)适用于软土或富水软土层。

(2)无需明挖土方,对地面影响小。

(3)设备少、工序简单、工期短、造价低、速度快。

(4)适用于中型管道(1.5~2m)管道施工。

(5)大直径、超长顶进、纠偏困难;可穿越公路、铁路、河流、地面建筑物进行地下管道施工。

(6)可以在很深的地下铺设管道。

3、盾构法

盾构法是指以盾构机利用自身的刚性支护,一边保持开挖面及围岩的稳定,一边开挖掘进、出土,同时在盾构机内进行管片拼装,并实施壁后注浆,以此最大程度上降低围岩扰动的一种隧道修建方法。

盾构法适用于松软地层,其优点是对地面影响小,机械化程度高,工人劳动强度低,施工进度快。

施工特点:

(1)盾构机可以实现连续掘进,能同时完成开挖、出碴、支护等作业,实现了工厂化施工,掘进速度较快,效率较高。

(2)对城市的正常功能及周围环境的影响很小。除在盾构竖井处需要一定的施工场地外,隧道沿线不需要施工场地;施工中没有噪声和振动,对周围环境没有干扰。

(3)盾构机是适合于某一特定区间的专用设备。盾构机必须根据施工隧道的断面大小、埋深条件、地基围岩的基本条件进行设计、制造或改造。

(4)施工精度要求高。管片的制作精度几乎相当于机械制造的程度,目前每片的误差要求在0.5mm以内;在盾构施工过程中对隧道轴线的偏离、管片拼装精度也有很高的要求。

(5)盾构施工改善了作业人员的洞内劳动条件,减轻了体力劳动量,人员在盾壳的保护下施工,避免了其他隧道工法可能造成的人员伤亡,事故大大减少。

盾构机分类:

盾构机按照平衡开挖面的方式可分为:插板式、挤压网格式、土压平衡式、泥水平衡式、加泥式及加水式。

按照机械化程度分为:人工、机械化、全自动。

按照施工过程中的运输方式分为:皮带传送、泥浆泵、手工挖小车推。

按照隧道断面敞开程度分为:全敞口、半敞口、全封闭。

按照断面形式分为:单圆、双圆、三圆、矩形、球形。

(三)明暗结合开挖法

明暗结合开挖法有逆作法、沉管法、箱涵法等。逆作法又分为:全逆作法、半逆作法、盖挖逆作法。

1、沉管法

施工方法:预制钢筋砼管段→浮运至预挖水底基槽的隧址→管段定位后注水压载下沉至设计位置→与相邻管段水下连接→基础处理→回填覆土→隧道内部铺装。

适用对象:对地基要求低,特别适应于软基、河床或海床等水深较浅、易于疏浚设备开挖基槽的工程地点,如水底隧道。

常用断面形式:圆形和矩形。

2、盖挖法

盖挖法是一种地下工程需要穿越公路、建筑等障碍物而采取的新型工程施工方法,是由地面向下开挖至一定深度后,将顶部封闭,其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作,也可以逆作。

施工方法:先用连续墙、钻孔桩等作为围护结构和中间桩,然后施工钢筋混凝土盖板,在盖板、围护墙、中间桩的保护下进行土方开挖与结构施工。

逆做法:土方开挖与结构施工顺序均由上而下进行。

顺做法:土方开挖全部结束后由下而上做结构施工。

适用对象:人防过街道和城市道路下的地下商业街。如南京市长江路地下通道人防工程,开挖面积较大、覆土较浅、周围沿线建筑物过于靠近,为尽量防止因开挖基坑而引起邻近建筑物的沉陷,及早恢复交通,就采用盖挖逆作法施工。

3、箱涵法

箱涵法在基坑内滑板上预制钢筋混凝土箱涵,采用油压千斤顶顶推箱涵,将箱涵从道路下穿越,然后再箱涵前后两端建造引道。

施工流程:基坑围护及开挖---滑板制作---箱涵浇筑----顶进后靠施工及千斤顶安装---铁路或公路保护----箱涵顶进----引道施工。

适用对象:箱涵法可以在管道埋深较大、交通干线附近和周围环境对位移、地下水有严格限制的地段实现非开挖施工法,且更为安全与经济。

以上就是地下工程及其施工方法。更多相关知识欢迎关注地产文库。

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