我国地下工程施工新技术综述
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城市地下工程施工新技术发展一、地下工程主要施工新技术1.1基坑开挖技术基坑开挖技术也被称之为明挖法,该技术适用于地质条件良好且地面比较平坦开阔的地段,其主要流程为:首先铲除隧道部位的全部岩体,然后将铲除后的隧道进行清理,清理完毕后在隧道内部进行洞门和洞身的修建,最后进行回填。
该技术施工操作简单、施工周期相对较短、经济性和安全性较高,基于此,该技术在城市地下工程发展初期一度被置于首选位置。
然而基坑开挖技术也具有一定的缺陷,如在施工过程中会对周围的环境产生较大的影响等。
在地下工程实践中,如出现大量的深基坑工程,一般首选基坑开挖技术,因其应用比较广泛,逐渐发展成为多种类的基坑围护开挖技术。
随着基坑工程的规划施工与建筑物设施的距离越来越靠近,并且基坑的深度不断增加,同时基坑工程涉及的范围和规模逐渐加大,该技术被大力开发,逐渐发展成熟,并达到国际先进水平。
1.2沉箱凿井技术沉箱凿井技术又被称为沉井法,在地下工程实践中,如需要在稳定性差的含水地层中建造竖井,一般会运用此技术。
该技术的主要流程为:在掘进竖井之前,制作一段特殊的井筒固定在主井筒的下端,在该特殊井筒的下端固定刃脚,然后利用主井筒的自身重力开始掘进竖井,在必要的情况下需要借助外力,增加主井筒的下沉力度和速度,最后将井筒内的岩石挖掘出来,并将井筒清理干净。
该技术操作相对简单,在整个施工过程中运用到的设备较容易操作,占地面积小且挖土量少,总体造价比较低,基于这些优点,沉箱凿井技术被广泛应用于地下仓库、取水构筑物、桥梁墩台基础的施工中,随着该技术的不断发展与改进,沉箱凿井因其具有内部空间被广泛用于地下构筑物的维护结构中。
该技术存在一定的缺点,主要缺点是施工周期长,施工中包含的环节和工序比较复杂,而且,井筒下沉的速度和偏斜角度最难控制,成为沉箱凿井技术中最大的难题,因此,一般情况下,井筒的下沉深度不超过100m。
1.3逆作法施工技术逆作法施工技术主要在于开挖并构建地下结构体系,将地下结构本身作为支撑体系,同时又作为挡墙,开挖的顺序是由上往下。
我国地下工程施工新技术综述[摘要] 总结了近年来我国一批大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等地下工程施工中所采用的新工艺和新技术。
[关键词]地下工程;冻土;水下工程;隧道;施工技术青藏铁路的开工建设和顺利实施,为解决高原冻土区地下工程的施工提供了良好的试验基础;同时,城市地铁工程的建设也对解决复杂城市地质环境条件下地下工程施工提出了新的挑战;而大型桥梁、跨江隧道和海上设施的建设使水下的地下工程施工面临更高的技术要求。
一系列大型基础设施的建设并完工极大地促进了地下工程施工技术水平,及时总结和完善这些地下工程施工新工艺和其他技术成果将为今后的地下工程施工提供良好的技术支持和保证,对推动我国地下工程的施工带来巨大的促进作用。
本文结合近年来我国一些大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等施工过程中取得的地下工程施工技术成果,对新工艺进行介绍,以便为今后类似工程的施工提供借鉴。
1冻土区地下工程施工新工艺青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100多km,穿越世界海拔最高、有世界屋脊之称、施工条件恶劣的青藏高原。
在高海拔多年冻土区修建铁路在世界上也是第1次,无成熟的施工经验,技术含量高。
1.1 多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺其关键工艺是减少施工过程产生的各种热量,如钻孔的摩擦热、回填料的热量、灌注桩混凝土的水化热等,避免桩周地基土温度场急剧变化,引起桩周地基土一定范围升温和融化。
同时由于冻土区有季节的变化,表层的季节融化层随季节的变化将产生冻胀力,消除这些冻胀力也是钻孔灌注桩的一个重点。
为减少施工热量对冻土区的影响,尽快形成新的热平衡状态,多年冻土区钻孔灌注桩桩身混凝土浇筑后,须经过一个阶段的热交换过程后方可进行承台以上部分施工,一般热交换的时间为60d,60d后方可认为桩基已基本稳定。
桩基在使用过程中由于冻土季节的变化将产生冻胀力。
根据冻胀力作用于基础表面的部位和方向,可划分为3种:切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力(见图1)。
地下建筑工程施工技术随着我国城市化进程的不断推进,地下空间资源开发和利用的需求日益增加,地下建筑工程逐渐成为城市发展的重要支柱。
地下建筑工程施工技术的发展和应用,对于提高城市空间利用率、缓解城市交通压力、保障城市安全等方面具有重要意义。
本文将从地下建筑工程施工技术的现状、发展趋势和关键环节三个方面进行探讨。
一、地下建筑工程施工技术现状1. 基坑支护技术基坑支护技术是地下建筑工程施工中的关键技术之一。
目前,常用的基坑支护方法有锚杆支护、桩基支护、地下连续墙、搅拌桩支护等。
这些方法在保证施工安全、降低施工风险方面发挥了重要作用。
2. 土方开挖技术土方开挖技术是地下建筑工程施工的基础环节。
目前,土方开挖技术已经形成了机械化、自动化程度较高的施工体系,包括挖掘机、装载机、运输车辆等设备。
同时,针对不同地质条件,土方开挖技术也在不断优化和创新,如放坡开挖、中心岛式开挖、盆式开挖等。
3. 钢筋混凝土施工技术钢筋混凝土施工技术是地下建筑工程的主体结构施工技术。
目前,钢筋混凝土施工技术已经实现了标准化、规范化,包括钢筋加工、混凝土浇筑、模板安装等环节。
在此基础上,钢筋混凝土施工技术也在不断改进,如高强度钢筋的应用、预应力混凝土技术等。
4. 隧道施工技术隧道施工技术是地下建筑工程中的重要组成部分。
目前,隧道施工技术已经形成了钻爆法、隧道掘进机(TBM)法、明挖法等多种施工方法。
同时,隧道施工技术在防水、排水、通风等方面也取得了显著成果。
二、地下建筑工程施工技术发展趋势1. 绿色施工技术随着我国环保意识的不断提高,绿色施工技术在地下建筑工程中得到了广泛关注。
绿色施工技术主要包括节能减排、环保材料、废弃物利用等方面。
未来,绿色施工技术将在地下建筑工程中得到更广泛的应用。
2. 智能化施工技术智能化施工技术是地下建筑工程施工的发展趋势之一。
通过物联网、大数据、人工智能等技术,实现施工过程的实时监控、智能调度和自动化控制,提高施工效率和质量。
地下隧道施工技术的最新进展随着城市化进程的加速,地下隧道作为一种重要的交通设施,对于现代城市的发展和交通疏导起着重要作用。
在过去的几十年间,地下隧道施工技术取得了巨大的进步和发展。
本文将从不同的角度介绍地下隧道施工技术的最新进展。
首先,地下隧道的施工方法得到了改进和创新。
传统的隧道施工方法主要采用爆破法,但这种方法容易引发地面塌陷和噪音污染。
近年来,随着机械技术的进步和数控技术的应用,盾构法成为了主流的隧道施工方法。
盾构机能够在地下挖掘隧道,并同时进行施工,大大缩短了施工周期,减少了对地面环境的影响。
此外,盾构机还具有高效、安全、可控性强等特点,大大提高了隧道施工的效率和质量。
其次,地下隧道材料的选用和研发也取得了显著的进展。
传统的地下隧道施工主要使用混凝土作为隧道结构的材料,但混凝土的强度和耐久性有限,容易受到外部环境的影响。
近年来,高性能纤维混凝土和预应力混凝土等新型材料的研发和应用,大大提高了隧道结构的抗震性能和耐久性。
此外,新型材料还具有施工方便、节能环保等优点,为地下隧道的发展提供了更多的可能性。
再次,地下隧道的监测和控制技术也得到了重要的突破。
为了确保隧道的施工质量和安全性,在施工过程中对隧道进行实时监测和控制是至关重要的。
传统的监测和控制技术主要采用传感器和数据采集仪器进行,但这种方法的局限性较大,无法实现全面、高效的监测和控制。
近年来,激光雷达、无人机和数字化建模等新技术的应用,使得地下隧道的监测和控制更加智能化和精准化。
这些新技术可以实现对隧道的三维扫描和实时数据分析,为隧道施工提供更准确的参考和决策依据。
最后,地下隧道的节能和环保技术也取得了重要的进展。
地下隧道的施工和运营过程中会消耗大量的能源和产生大量的污染物,给环境带来不可忽视的影响。
为了降低能源消耗和减少污染物排放,近年来,地下隧道的节能和环保技术日益成熟和广泛应用。
例如,地下隧道的照明系统采用节能灯具和智能照明控制技术,大大降低了能源的消耗;地下隧道的通风系统采用高效过滤装置和循环风量调节技术,大大减少了空气污染物的排放。
地下工程施工技术新进展随着我国城市化进程的加快,地下空间资源的开发和利用逐渐成为了一种趋势。
为了适应这一趋势,地下工程施工技术也在不断创新和进步。
本文将介绍我国地下工程施工技术的新进展。
一、盾构法施工技术盾构法施工技术是一种非开挖地下空间的方法,具有对地面环境影响小、施工速度快、隧道质量高等优点。
近年来,我国盾构法施工技术取得了显著的进展。
1.超大直径盾构装备随着城市地下空间的不断开发,超大直径盾构装备的需求也越来越大。
目前,我国已经成功研制出直径超过16米的超大直径盾构机,能够满足更大型地下空间工程的需求。
2.大直径泥水盾构常压换刀技术大直径泥水盾构常压换刀技术是一种新型换刀技术,能够在不开挖隧道的情况下进行刀具的更换,大大提高了施工效率。
3.多模盾构、类矩形盾构隧道建造技术多模盾构和类矩形盾构是新型盾构机,能够在不同的地质条件下进行施工,具有更高的适应性。
类矩形盾构隧道建造技术能够有效提高隧道空间的利用效率。
4.联络通道机械法施工技术联络通道机械法施工技术是一种用于地铁隧道施工的新型技术,能够在地铁隧道之间快速建造联络通道,提高地铁隧道的运行效率。
二、TBM施工技术TBM(全断面岩石隧道掘进机)施工技术是一种高效、快速的地下空间施工方法。
近年来,我国TBM施工技术也取得了显著的进展。
1.TBM隧道变形、坍塌、突涌、卡机等重大工程问题的解决《TBM设计与施工关键技术》一书的出版,对制约复杂地质TBM隧道施工的关键核心技术进行了全面突破,为我国TBM隧道施工提供了重要的技术支持。
2.TBM隧道施工监测技术随着物联网技术的发展,TBM隧道施工监测技术也取得了很大的进步。
通过在施工现场部署大量的传感器,实时收集施工现场的数据,为施工决策提供依据。
三、基坑开挖技术基坑开挖技术是一种传统的地下工程施工方法,适用于地质条件良好且地面比较平坦开阔的地段。
近年来,基坑开挖技术也在不断创新。
1.基坑围护开挖技术随着基坑工程的规划施工与建筑物设施的距离越来越靠近,基坑的深度不断增加,基坑工程涉及的范围和规模逐渐加大,基坑围护开挖技术得到了大力开发,逐渐发展成熟,并达到国际先进水平。
我国地下工程施工新技术综述[摘要]总结了近年来我国一批大型基础设施建设工程如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等地下工程施工中所采用的新工艺和新技术。
[关键词]地下工程;冻土;水下工程隧道;施工技术青藏铁路的开工建设和顺利实施,为解决高原冻土区地下工程的施工提供了良好的试验基础;同时,城市地铁工程的建设也对解决复杂城市地质环境条件下地下工程施工提出了新的挑战;而大型桥梁、跨江隧道和海上设施的建设使水下的地下工程施工面临更高的技术要求。
一系列大型基础设施的建设并完工极大地促进了地下工程施工技术水平,及时总结和完善这些地下工程施工新工艺和其他技术成果将为今后的地下工程施工提供良好的技术支持和保证,对推动我国地下工程的施工带来巨大的促进作用。
本文结合近年来我国一些大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等施工过程中取得的地下工程施工技术成果,对新工艺进行介绍以便为今后类似工程的施工提供借鉴。
1 冻土区地下工程施工新工艺青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100多km ,穿越世界海拔最高、有世界屋脊之称、施工条件恶劣的青藏高原。
在高海拔多年冻土区修建铁路在世界上也是第 1 次,无成熟的施工经验,技术含量高。
1.1 多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺其关键工艺是减少施工过程产生的各种热量,如钻孔的摩擦热、回填料的热量、灌注桩混凝土的水化热等,避免桩周地基土温度场急剧变化, 引起桩周地基土一定范围升温和融化。
同时由于冻土区有季节的变化,表层的季节融化层随季节的变化将产生冻胀力,消除这些冻胀力也是钻孔灌注桩的一个重点。
为减少施工热量对冻土区的影响,尽快形成新的热平衡状态,多年冻土区钻孔灌注桩桩身混凝土浇筑后, 须经过一个阶段的热交换过程后方可进行承台以上部分施工,一般热交换的时间为60 d ,60 d后方可认为桩基已基本稳定桩基在使用过程中由于冻土季节的变化将产生冻胀力。
根据冻胀力作用于基础表面的部位和方向,可划分为3 种:切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力(见图1)。
第1篇随着我国城市化进程的加快,地下工程的建设日益增多,地下工程已经成为城市基础设施建设的重要组成部分。
地下工程的建设不仅能够缓解地面空间压力,提高土地利用率,还能够为城市交通、地下空间开发等提供有力支撑。
在地下工程的建设过程中,关键施工技术的研究与运用至关重要。
以下将对地下工程的关键施工技术进行简要介绍。
一、地质勘察技术地质勘察是地下工程建设的首要环节,其目的是查明地下工程的地质条件,为工程设计、施工和运营提供依据。
地质勘察技术主要包括以下内容:1. 地质勘探:通过钻探、物探、遥感等手段,获取地下岩土体的物理、化学、力学等性质。
2. 地下水勘察:查明地下水位、水质、水量等参数,为地下工程施工和运营提供依据。
3. 地质灾害评估:对地下工程可能遇到的地层稳定性、岩溶、滑坡、泥石流等地质灾害进行评估。
二、隧道掘进技术隧道掘进技术是地下工程建设的核心技术之一,主要包括以下几种方法:1. 盾构法:适用于大直径、长距离、地质条件较好的隧道施工。
2. 暗挖法:适用于地质条件复杂、隧道断面较小的地下工程。
3. TBM法:适用于全断面岩石隧道施工,具有速度快、施工质量好等特点。
4. 爆破法:适用于地质条件复杂、断面较大的地下工程。
三、支护技术支护技术是保证地下工程安全施工的关键技术,主要包括以下几种方法:1. 喷射混凝土支护:适用于地质条件较差、围岩稳定性差的地下工程。
2. 钢筋混凝土支护:适用于地质条件较好、隧道断面较大的地下工程。
3. 帷幕注浆支护:适用于地质条件较差、隧道断面较小的地下工程。
四、监测技术监测技术是确保地下工程施工安全、稳定的重要手段,主要包括以下内容:1. 地质监测:监测地下工程的围岩稳定性、地层变形等参数。
2. 水文监测:监测地下水位、水质、水量等参数。
3. 结构监测:监测地下工程结构的应力、变形等参数。
五、智能化施工技术智能化施工技术是提高地下工程施工效率、降低施工成本的重要手段,主要包括以下内容:1. 智能化监测系统:实现对地下工程各参数的实时监测、预警和远程控制。
地下工程技术的新进展(一)在人工冻结地层中施工地下工程1) 在人工冻结地层中施工的混凝土应具有快凝、早强、高强、大流动性和高抗渗性等技术性能, 才能保证施工顺利进行和施工质量, 满足承载和耐久性要求。
2) 配制低温环境中硬化的混凝土时, 减水剂类型应选用萘系非引气型高效减水剂。
对于萘系高效减水剂来说, 同水泥浆用量的流动性混凝土会出现凝结硬化延迟的情况, 硬化推迟2 ~ 3h。
3) 电解质类早强剂对高效减水剂的塑化功能有降低作用, 而且掺量超高,阳离子价数越高, 降能愈明显; 早强剂的掺量过高, 会降低混凝土的后期强度。
因而, 使用早强剂时宜选用对减水剂的作用、混凝土的耐久性和钢筋锈蚀影响小的品种; 早强剂的掺量确定应兼顾早强效果硷的后期强度和耐久性, 以及不明显降低减水剂的减水效果。
4) 大流动性混凝土在低温环境下凝结硬化性能和普通混凝土相近, 可以代替普通混凝土用于冻结井壁, 而且应用实践也证明了可行性。
大流动性混凝土具有高流动性和良好的抗离析能力, 适合于用溜灰管输送, 而且易于密实, 成型井壁抗渗性好。
大流动性混凝土低温养护比标准养护强度发展缓慢, 但强度等级高时受低温影响较小; 同水灰比和水泥用量的大流动性混凝土(掺加高效减水剂) 和普通塑性混凝土的强度增长速度相近; 同时掺加早强剂的大流动性混凝土即使在低温养护时也比标准养护的大流动性混凝土和普通塑性硅强度增长快, 而且凝结时间大大缩短。
可见, 大流动性混凝土低温凝结硬化性能和普通混凝土相近, 若掺加早强剂将优于普通混凝土。
(二)喷锚支护技术喷锚支护是指锚杆支护、喷射混凝土支护以及它们与其他支护结构的组合,国内广泛应用的喷锚支护类型包括: 锚杆支护、喷射混凝土支护、锚杆喷射混凝土支护、钢筋网喷射混凝土支护、锚杆钢架喷射混凝土支护以及锚杆钢筋网喷射混凝土支护。
目前,喷锚支护已经发展成为一种普遍的隧洞衬砌支护临时和永久方式。
此种衬砌支护方式发展起来以后,以其施工速度快,应用灵活,并能大大节省工程量的特点得到了隧洞施工的大力推广与应用。
地下工程施工中的新技术研究随着城市化进程的加速和人口的增长,地下空间的开发利用变得越来越重要。
地下工程施工面临着诸多挑战,如复杂的地质条件、周边环境的影响、施工安全和质量要求等。
为了应对这些挑战,新技术不断涌现,为地下工程施工带来了新的机遇和发展。
一、盾构法施工技术的创新与发展盾构法是一种常用的地下隧道施工方法,其原理是通过盾构机在地下推进,同时安装预制的管片来形成隧道衬砌。
近年来,盾构法施工技术在以下几个方面取得了显著的进展。
1、盾构机的智能化随着信息技术的发展,盾构机逐渐实现了智能化。
通过安装各种传感器和监测设备,实时获取盾构机的运行参数、地质信息和施工环境数据。
这些数据经过分析和处理,可以实现对盾构机的自动控制和优化调整,提高施工效率和精度。
2、多模式盾构机的应用为了适应不同的地质条件和施工要求,多模式盾构机应运而生。
例如,土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机和复合盾构机等,可以根据地质情况在不同的工作模式之间切换,提高了盾构机的适应性和通用性。
3、超大直径盾构技术随着城市地下交通和综合管廊建设的需求增加,超大直径盾构技术得到了快速发展。
超大直径盾构隧道具有更大的空间,可以容纳更多的设施和交通流量,但同时也对施工技术和设备提出了更高的要求。
二、冻结法施工技术的改进冻结法是一种用于在不稳定地层中形成临时支护结构的施工方法。
通过在地下土层中插入冷冻管,循环低温冷媒,使土层冻结形成坚固的冻结壁。
1、新型冷媒的应用传统的冷媒如氨和氟利昂存在环保和安全问题。
新型环保冷媒的研发和应用,如二氧化碳和液氮等,不仅减少了对环境的影响,还提高了冻结效率和安全性。
2、冻结壁设计的优化借助数值模拟和现场监测技术,对冻结壁的厚度、形状和强度进行更精确的设计。
优化后的冻结壁设计可以在保证施工安全的前提下,减少冻结工程量,降低施工成本。
3、联合施工技术冻结法常常与其他施工方法联合使用,如与盾构法、矿山法等结合。
这种联合施工技术可以充分发挥各种方法的优势,提高施工的效率和安全性。
地下工程施工技术现状及发展趋势斜井地下工程施工技术现状及发展趋势地下工程施工是指在地下进行的各种工程建设活动,包括隧道、地铁、水利、矿山等。
随着城市化进程的加速和人们对于城市交通和基础设施建设的需求不断增强,地下工程施工技术也得到了快速发展。
一、斜井1. 斜井概述斜井是一种在较小的空间内垂直向下或倾斜向下钻探的方法,主要用于获取地下水位、土层结构等信息。
它与传统的竖井相比,具有占用土地面积小、钻孔深度大等优点。
2. 斜井施工技术(1)钻机选择:根据不同的岩土条件和钻孔深度选择合适的钻机。
(2)支护方式:可采用套管法或者岩钢套筒法进行支护。
(3)注浆加固:在岩层松散或者含水量较高时需要进行注浆加固。
(4)安全保障:严格按照安全规范操作,确保人员和设备安全。
3. 斜井发展趋势随着斜井技术的不断发展,其应用范围也在不断扩大。
未来,斜井将会更加智能化、自动化,同时也将更加注重环保和安全。
二、隧道1. 隧道概述隧道是一种在地下开挖的通道工程,主要用于交通运输、水利工程等领域。
随着城市化进程的加速和人们对于城市交通的需求不断增强,隧道建设也得到了快速发展。
2. 隧道施工技术(1)掘进方式:可采用盾构法、钻爆法等方式进行掘进。
(2)支护方式:可采用钢拱架、混凝土衬砌等方式进行支护。
(3)排水处理:在地下水位较高的情况下需要进行排水处理。
(4)安全保障:严格按照安全规范操作,确保人员和设备安全。
3. 隧道发展趋势未来,随着城市化进程的不断推进和人们对于交通运输的需求不断增强,隧道建设将会更加智能化、自动化,并且注重环保和节能。
三、水利工程1. 水利工程概述水利工程是指在地下进行的各种水利建设活动,包括输水隧洞、排水隧洞等。
随着人们对于水利资源的需求不断增强,水利工程建设也得到了快速发展。
2. 水利工程施工技术(1)掘进方式:可采用盾构法、钻爆法等方式进行掘进。
(2)支护方式:可采用钢拱架、混凝土衬砌等方式进行支护。
第1篇摘要:随着城市化进程的加快,地下空间开发利用成为解决城市发展问题的关键。
地下工程施工技术作为地下空间开发的核心,其技术水平直接影响着工程的安全、质量和进度。
本文对地下工程施工技术进行了综述,分析了现有技术的特点、优缺点及发展趋势,旨在为地下工程建设和相关研究提供参考。
一、引言地下工程施工技术是地下空间开发的关键技术之一,涉及岩土工程、隧道工程、地下建筑工程等多个领域。
随着城市化进程的加快,地下空间开发利用已成为解决城市发展问题的关键。
因此,研究地下工程施工技术具有重要的现实意义。
二、地下工程施工技术综述1. 钻爆法钻爆法是地下工程中最常用的施工方法之一,通过钻眼爆破开挖断面,修筑隧道及地下工程。
其优点是施工准备简单,可以快速开始施工;适用于各种形状、尺寸、大小的地下硐室;设备简单,也可采用复杂、先进的设备。
但缺点是通风要求高、爆炸对周围的影响较大。
2. 锚杆支护锚杆支护是地下工程中常用的支护方式,通过在岩壁上钻孔,将锚杆安设在地下工程的围岩或其它工程体中,形成承载结构,阻止变形。
锚杆的作用原理包括悬吊不稳定岩层、形成围岩拱结构、恢复围岩三向受力状态等。
3. 基坑开挖技术基坑开挖技术,又称明挖法,适用于地质条件良好、地面平坦开阔的地段。
其主要流程包括铲除隧道部位的全部岩体、清理隧道、修建洞门和洞身、回填等。
该技术施工操作简单、施工周期短、经济性和安全性较高。
4. 沉箱凿井技术沉箱凿井技术,又称沉井法,适用于稳定性差的含水地层中建造竖井。
其主要流程包括制作特殊井筒、固定刃脚、利用主井筒重力掘进竖井等。
5. 硬岩隧道掘进机(TBM)硬岩隧道掘进机是地下工程中重要的施工设备,适用于复杂地质条件下的隧道或大型引调水工程施工。
其优点是机械化程度高、施工速度快、建造质量好。
三、地下工程施工技术发展趋势1. 绿色施工随着环保意识的提高,绿色施工成为地下工程施工技术的重要发展方向。
绿色施工旨在减少施工过程中的污染和资源消耗,实现可持续发展。
地下工程施工中的技术创新在当今社会,随着城市化进程的加速和基础设施建设的不断推进,地下工程的重要性日益凸显。
地下工程涵盖了地铁、隧道、地下停车场、地下商场等众多领域,为人们的生活和城市的发展带来了诸多便利。
然而,地下工程施工面临着诸多复杂的挑战,如地质条件的不确定性、施工空间的限制、安全风险高等。
为了应对这些挑战,技术创新成为了推动地下工程施工发展的关键力量。
一、盾构技术的创新与应用盾构法是目前地下工程施工中广泛应用的一种先进技术。
传统的盾构机在面对复杂地质条件时,可能会出现掘进效率低下、刀具磨损严重等问题。
近年来,盾构技术在多个方面实现了创新。
首先是盾构机的智能化。
通过安装各种传感器和监控系统,实时获取盾构机的运行参数、地质信息和施工状态。
这些数据被传输到控制中心,经过智能分析和处理,能够实现对盾构机的精准控制,自动调整掘进参数,提高施工效率和质量。
其次是盾构刀具的创新。
新型刀具采用了更耐磨、更锋利的材料,同时优化了刀具的布置和形状,使其能够更好地适应不同的地质条件,减少刀具更换的频率,降低施工成本。
另外,多模式盾构机的出现也是一项重要创新。
这种盾构机可以根据地质条件的变化,在土压平衡、泥水加压等不同模式之间灵活切换,大大提高了盾构机的适应性和通用性。
二、地下工程中的预支护技术创新预支护技术在保障地下工程施工安全方面起着至关重要的作用。
传统的预支护方法如锚杆支护、喷射混凝土支护等,在一些复杂地质条件下效果有限。
管棚支护技术的创新使得其在软弱地层和破碎带中的应用更加有效。
新型的管棚材料具有更高的强度和韧性,管棚的布置和施工工艺也得到了优化,能够更好地控制地层变形。
此外,注浆加固技术也取得了显著进展。
新型的注浆材料具有更好的流动性和胶结性能,能够更有效地填充地层孔隙和裂隙,提高地层的稳定性。
同时,注浆工艺的改进,如采用高压注浆、分段注浆等方法,进一步提高了注浆效果。
三、数字化建模与仿真技术数字化建模与仿真技术为地下工程施工提供了强大的技术支持。
第28卷第6期2011年12月吉林建筑工程学院学报Journal of Jilin Institute of Architecture &Civil Engineering Vol.28No.6Dec.2011城市地下工程施工新技术发展综述收稿日期:2011-05-18.作者简介:钟春玲(1973 ),女,吉林省长春市人,副教授,博士.钟春玲叶增(吉林建筑工程学院土木工程学院,长春130118)摘要:本文论述了地下工程主要施工方法,对各种施工方法的优劣进行了对比,介绍了各种新型地下工程施工技术的基本概念及适用范围;论述了城市地下铁道施工技术的发展,施工技术的方法等,为我国城市地下空间的施工新技术发展进行了总结和归纳.关键词:地下工程;施工技术;地铁;盾构;顶管中图分类号:TU 94文献标志码:A 文章编号:1009-0185(2011)06-0007-04Development of Urban Underground Engineering New Construction TechniquesZHONG Chun -ling,YE Zeng(School of Civil Engineering,Jilin Institute of Architecture and Civil Engineering,Changchun,China 130118)Abstract:This paper discusses the main construction method of underground engineering,and then,for all sorts of construction methods are compared.At the same time,the paper analyzes all kinds of new underground engineering construction technology of basic concepts and the applicable scope.The urban underground construction technology development,the construction technology of the method etc.are discussed.The urban underground space new con-struction technology were summarized and concluded.Keywords:underground engineering;construction techniques;subway;tunnel shield;pipe jacking随着我国城市化进程的加快,城市建设快速发展,规模不断扩大、人口急剧膨胀,城市地下空间的开发和利用不仅引起了人们的高度重视,也得到了较快的发展.目前,我国隧道总里程7000km 以上,而且每年还以450km 以上的速度增长.以地下铁道为代表的城市地下施工技术,凭借其快速、安全、低能耗、小污染的优点,越来越为城市居民所青睐.但我国隧道及地下工程建设仍有不足存在.由于城市地下施工技术是集土建、机械、电气、环境控制等多个学科门类的复杂的系统工程,因此,造价高、施工周期长、风险大等因素制约了地下空间的发展[1].在施工中自主创新,研发新的施工技术形式,采取先进的施工工艺,可以减少施工风险,降低工程造价,对于加快我国的地下空间建设具有重要意义.1地下工程主要施工新技术我国在地下工程施工技术与方法上取得了较大发展,先后采用了明挖法、逆作法、暗挖法、沉井法、盾构法、顶管法及沉管法等施工技术方法,这些技术的研究与应用有的已达到国际先进水平.1.1明挖法施工技术明挖法也称基坑开挖技术,指的是先将隧道部位的岩(土)体全部挖除,然后修建洞身、洞门,再进行回填的施工方法.优点是具有施工简单、快捷、经济、安全的优点,城市地下隧道式工程发展初期都把它作为首选的开挖技术.其缺点是对周围环境的影响较大.明挖法适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况.明挖法主要运用于工程实践中所出现的大量的深基坑工程,并形成了种类齐全的多种基坑围护开挖技8吉林建筑工程学院学报第28卷术.90年代以来,基坑工程规模不断加大,深度不断加深,与建筑物等已有设施距离越来越近,推动了深基坑工程的设计向更高水平迈进,使我国基坑工程的设计施工进入环境设计阶段,促进了时空效应基坑工法的生产与应用,并达到了国际领先水平.1.2逆作法施工技术逆作法是以地下结构本身作为挡墙,同时又作支撑体系,从上往下分步依次开挖和构筑地下结构体系的施工方法.因为它与传统的先支挡后开挖的顺序施工法呈反向作业,故称为逆作法[2].逆作法的原理是以结构本体(楼盖体系)作为支撑,其刚度相当大,也减小了支护结构整体变形,显示了明显的优点.适用范围也很广,具体可包括:①大平面的地下工程.一般边长≥100m的大基坑更为合适;②大深度的地下工程.一般≥2层以上地下室的工程更为合理;③复杂形状的地下工程;④周边状况苛刻,对环境要求较高的地下工程;⑤作业空间较小和工期要求紧迫的地下工程.但同时也应看到,逆作法需先设置临时立柱及立柱桩,要增加一些费用,且在混凝土浇注的各个阶段都分先浇和后浇工序,其交接处对施工带来不便.另外,因临时支撑结构与防水等问题,对施工计划与质量管理也提出了更高要求.1.3暗挖法施工技术暗挖法施工技术是在地表下面进行施工,优点是对人们生活无干扰,但技术要求和造价较高.主要有新奥法,浅埋暗挖法,管幕法3种工法.(1)新奥法.所谓新奥法,即“新奥地利隧道施工法”(New Austrian Tunnelling Method),国际上简称为NATM,是一种在岩质、土砂质介质中开挖隧道,以使围岩形成一个中空筒状支撑环结构为目的的隧道设计施工方法[3].新奥法的优点主要有:①可适用于各种地质条件下的大跨及深埋的地下工程,用途极其广泛;②可成功地控制地表下陷;③由于它使围岩与支护结构共同工作,最大限度地发挥了围岩本身的支承能力,故可减少开挖土石方量,具有省人力、省资源和成本低等优点;④由于支护结构是永久性的,不用拆除,不占据有效空间,因而施工作业面宽阔,便于组织大型机械化施工,故可加快施工进度[4].新奥法的缺点主要有:①实施不仅要求有良好的施工组织和管理,也要求技术人员和量测人员都十分熟练,没有这一点就易于发生错误;作业质量都与每一个人仔细操作有关;②开挖暴露出的地质会立即改变其状态,因此要求施工技术人员要亲临现场,以便发现问题;③用能控制的施工量测,往往给施工带来不便.新奥法适用范围:①具有较长自稳时间的中等岩体;②弱胶结的砂和石砾以及不稳定的砾岩;③强风化的岩石;④刚塑性的粘土泥质灰岩和泥质灰岩;⑤坚硬粘土,也有带坚硬夹层的粘土;⑥微裂隙的,但很少粘土的岩体;⑦在很高的初应力场条件下,坚硬的和可变坚硬的岩石.(2)浅埋暗挖法.浅埋暗挖法是以加固和处理软弱地层为前提,采用足够刚性复合衬砌(由初期支护和二次衬砌及中间防水层所组成)为基本支护结构的一种用于软土地层近地表修建各种类型地下洞室的暗挖施工方法.此方法具有造价低、拆迁少、灵活多变、无需太多专用设备及不干扰地面交通和周围环境等优点.但风险管理难度大.它只适用于第四纪地层、无水、地面建筑物较少等简单条件,现已拓展到非第四纪地层、超浅埋(埋深已缩小到0.8m)、大跨度、上软下硬、高水位等复杂地层及环境条件下的地下工程中.(3)管幕法.管幕法是以单管顶进为基础,各单管间依靠锁口在钢管侧面相接形成管排,并在锁口间注浆,形成密封的止水管幕.然后对管幕内的土体进行加固处理,随后边内部开挖边支撑,直到管幕段贯通再浇筑结构体.管幕法优点是施工无噪音、振动,对周围影响小;不必大开挖,不影响道路正常交通;不需降低地下水,地面沉降小;无需加固附近建筑物地基和桩基.缺点是要求顶管精度高、速度快;钢管不能回收,成本高.适用范围较广,适用于回填土、砂土、粘土、岩层等各种地层.管幕法作为穿越道路、铁路、机场等非开挖技术,在日本,美国等国家都取得了较好的效果.1.4沉井法施工技术沉井法又称沉箱凿井法,是适用于不稳定含水地层中建造竖井的一种特殊施工方法.在不稳定含水地层掘进竖井时,在设计的井筒位置上预先制作一段井筒,井筒下端有刃脚,借井筒自重或略施外力使之下沉,将井筒内的岩石挖掘出的施工方法[5].其优点是:技术简单、无需特殊设备,挖土量及占地面积较小、造价低,沉井结构又可作为地下构筑物的围护结构、其内部空间可得到充分利用.广泛应用于桥梁墩台基础、取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、地下仓库等.但其缺点是工序多,工期长,最大问题是井筒的下沉速度和偏斜第6期钟春玲,叶增:城市地下工程施工新技术发展综述9率不易控制,因此,一般情况下,沉井法的适宜深度为100m左右.1.5盾构法施工技术盾构隧道施工法是指使用盾构机,一边控制开挖面及围岩不发生坍塌失稳,一边进行隧道掘进,并在机内拼装管片形成衬砌、实施壁后注浆,从而不扰动围岩而修筑隧道的方法.其主要优点:①机械化程度高;②隧洞形状准确;③对地面结构影响可能性最小;④对工作人员较安全,劳动强度低,进度快;⑤对环境无不良影响,可保持地下水位;⑥质量优良,衬砌经济.缺点:①盾构的规划、设计、制造和组装时间长;②施工工艺复杂,熟练操作机器需要时间长;③准备困难且费用高,只有长距离掘进时才较经济;④当地层条件变化时,实施有风险;⑤隧道断面变化的可能性小,断面如需变化时,费用较高[6].盾构的适用范围:掘进隧道允许在纵长的地下结构以下施工,覆盖层浅,在不稳地层和含地下水的地层都不会引起地表断裂或较的沉陷.它可应用于很松散的土质或高压强的地中,如在软塑性的或流动的地层;在暂时稳定地层中也实现了有效的应用,尽管这时的盾构只起部分保护作用.在盾构法施工技术掘进隧道这一领域中,日本处于世界领先地位;其次,德国的盾构法施工技术也达到了很高的水平.盾构掘进隧道允许在纵长的地下结构以下施工,覆盖层浅,在不稳定地层和含地下水的地层都不会引起地表断裂或较大的沉陷.它可应用于很松散的土质或高压强的地层中,如在软塑性的或流动的地层.在暂时稳定的地层中也实现了有效的应用,尽管这时的盾构只起顶部保护作用.因而盾构法有着很广阔的应用范围和前景.1.6顶管法施工技术顶管法是采用液压千斤顶或是具有顶进、牵引功能设备,以顶管工作井作承压壁,在地层土体开挖的同时,将预制好的地下管道(或隧道)一起沿着设计路线分节向前推进,直达目的地.它是隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的一种暗挖式施工方法.其优点是地面作业少,因振动、嗓声引起的环境影响较小,施工不影响地面交通和水面航道,也不受气候影响等,同时大大加快施工进度与节约造价.缺点是需注意接缝防水处理,地表沉降控制等问题.适用于铁路、公路及不易或不宜开挖沟槽的地下管道施工.其独特的优点使该法在世界各国得到广泛应用.近年来,我国用钢质管道长距离顶进施工技术有了新进展,1986年,上海南市水厂输水管道用钢质管道穿越黄浦江,单向1次顶进1120m,创造了1次顶进距离新记录.1.7沉管法施工技术沉管法也称预制管段沉放法,即在船坞内预制钢筋混凝土结构,然后放水浮运,沉埋到设计位置,建成水下工程[7].这种方法优点是:①容易保证隧道施工质量.②工程造价较低.③在隧道现场的施工期短.④操作条件好、施工安全.⑤适用水深范围较大.⑥断面形状、大小可自由选择,断面空间可充分利用,但缺点在于技术要求高.沉管法施工的主要条件是:水道河床稳定和水流并不过急.前者便于顺利开挖沟槽,并能减少土方量;后者便于管段浮运、定位和沉放,特别适用于软弱地层.沉管法施工在国外已有很多施工实例,我国广州的珠江隧道也采取了这种方法.该隧道断面采用4孔箱形钢筋混凝土结构,沉管施工是在宽48m、长150m的干坞内分4次预制,预制后的沉管分别浮运出坞沉放,由于采取了一系列措施,做了大量技术工作,处理好了浮沉关系,刚柔关系,防止裂缝的产生,使工程获得成功.我国香港等过江河及海湾交通隧道均采用沉管法修建,上海外环隧道是我国建设的又一现代化大型沉管隧道,亚洲第一.2城市地下铁道施工技术的应用城市地下铁道不断创新隧道施工方式,从首创浅埋暗挖法,到创造性地推广世界先进的盾构技术,攻克了一系列地铁施工难题,创造了诸多施工记录.城市地下铁道施工技术的研究将是城市地下空间工程施工的主要方向.10吉林建筑工程学院学报第28卷2.1城市隧道施工技术的发展近20多年来,隧道施工技术随着隧道工程的日益增多和相关科学技术的发展,取得了重大进步,主要体现在以下方面:①大型全断面岩石隧道掘进机(TBM)的研究和应用.掘进直径可达10m以上,破岩的硬度甚至达到数百兆帕,并实现了整个隧道施工作业连续化,大大提高了隧道施工的现代化程度;②盾构施工技术的完善和广泛应用.以往盾构施工只能用于极其松软的土层中,现在可在任何软土地层中使用,而且已有既可掘进土质地层又可开挖岩石地层的混合盾构机.我国从20世纪50年代初开始研制软土隧道盾构施工设备.1971年,上海黄浦江打埔路隧道建成通车,标志着我国隧道盾构施工技术的成功.目前正在兴建的上海长江隧道,全长8.95km,开挖直径15m,盾构直径15.43m,是目前世界上最大的超大、特长越江隧道工程,在若干单项技术上达到国际领先水平;③水下隧道沉管法的应用促进了海底隧道、越江隧道的发展.新建成的上海外环沉管隧道,规模为世界第二、亚洲第一,标志着我国的沉管隧道施工水平达到了世界先进水平.2.2城市地下铁道施工技术方法①明挖法.适用于市郊施工场地开阔,软岩和土体.优点是进度快,工作面大,便于机械和大量劳动力投入;②矿山法(钻爆法).适用于岩体和坚硬土体.优点是地面干扰小,造价低;③暗挖法(软土).适用于埋深较浅隧道、冻结、注浆、深层搅拌桩加固地基,小断面短距离.优点是地面干扰小,造价低,机械化程度低;④盾构和顶管法.适用于城市软土地层、深埋隧道.优点是地面影响小,机械化程度高,安全,工人劳动强度低,进度快;⑤沉管法.适用于跨越江河湖海,软地基.优点是造价低、速度快;⑥凿岩机法.适用于坚硬岩石地质,其优点是速度快、机械化程度高、安全、地面无干扰.2.3城市地下铁道施工技术发展前景城市地下铁道施工技术是今后我国主要发展的方向,要因地制宜选择隧道和车站的施工方法,达到缩短工期,节约投资,事半功倍的效果.应着眼于开发适合我国国情21世纪的新的施工方法、施工设备和施工工艺,这将加快我国地铁工程的建设速度.立足地铁交通设备国产化,安装施工管理的科学化,实现地铁工程建设的持续发展.3结语目前,地下工程仍具有投入高、劳动强度大、施工环境恶劣,甚至是带有危险、技术难度大而整体技术水平相对较低的特点,而城市地下铁道施工技术正向着长、大、高(高水平的设计与施工技术)、深、难和现代化的方向发展.19世纪是“桥”的世纪,20世纪是“高层建筑”的世纪,科学家预言,21世纪是“地下空间”的世纪,到本世纪末将有1/3的人口穴居地下.城市建设“向地下索取空间”是城市可持续发展的必由之路.对每一个地下工程工作者来说,学习和掌握现代的地下工程施工技术,对提高施工速度和质量,保证施工安全,提高经济效益都是十分重要的.参考文献[1]张庆贺,朱忠隆.21世纪地铁施工技术展望[J].施工技术,1999,28(1):9-10.[2]韩选江.应用在地下工程施工中的新技术(Ⅰ)[J].南京建筑工程学院学报,2002(3):54-61.[3]李建锋.现代土木工程施工技术[M].北京:中国电力出版社,2008:30-48.[4]韩选江.应用在地下工程施工中的新技术(Ⅱ)[J].南京建筑工程学院学报,2002(4):67-74.[5]林波,石健,白杨.地下工程施工方法与展望[J].北方交通,2010(8):62-64.[6]晏成明,曹国金.地下工程施工技术方法现状及发展[J].电力勘测,2002(4):44-47.[7]刘国琦,杜文库.我国地铁施工技术的发展展望[J].施工技术,1997,28(7):480-483.。
中国水利水电地下工程施工随着中国经济的快速发展和能源需求的不断增长,水利水电工程在国民经济中的地位日益重要。
在水利水电工程中,地下工程施工是一项关键环节,其质量好坏直接影响到整个工程的安全、进度和投资效益。
近年来,我国水利水电地下工程施工技术取得了显著的进步,为我国水利水电事业的发展做出了巨大贡献。
一、地下工程施工新技术1. Think Deep理念Think Deep理念是指在水利水电地下工程施工中,将地下空间当成新型国土资源充分利用。
这一理念强调从全局角度对地下工程进行科学规划,优化施工方案,提高施工效率,降低施工成本。
2. 地下厂房洞室群施工技术地下厂房洞室群施工技术主要包括隧道开挖、支护、衬砌等环节。
在施工过程中,采用先进的隧道掘进机(TBM)和钻爆法相结合的方式,提高施工速度和安全性。
同时,根据地质条件,采用合适的支护措施,确保洞室稳定。
3. 斜井与竖井施工技术斜井与竖井施工是地下工程的重要组成部分。
在施工过程中,采用钻爆法、TBM法等先进技术,实现高效、安全的开挖。
针对不同地质条件,采用合适的施工方案和支护措施,确保井筒稳定。
4. 洞室灌浆施工技术洞室灌浆施工是地下工程的关键环节,其主要目的是提高洞室围岩的稳定性和抗渗性。
在施工过程中,选用合适的灌浆材料和设备,确保灌浆质量。
同时,根据地质条件和工程需求,制定合理的灌浆方案,提高施工效率。
5. 模板施工技术模板施工是地下工程衬砌施工的重要环节。
采用先进的模板体系,实现快速、准确的衬砌施工。
同时,根据工程需求,设计合理的衬砌结构,提高工程质量和安全性。
6. 压力管道施工技术压力管道施工是水利水电工程的关键环节之一。
在施工过程中,采用先进的管道铺设技术和设备,确保管道安装质量。
同时,针对不同地质条件,制定合理的管道支护方案,提高管道的安全性和稳定性。
7. 堵头施工技术堵头施工是地下工程中的重要环节,其主要目的是防止水流进入已完成的工程部位。
现代地下工程施工技术文章通过对地下工程的施工技术方法的简要论述,揭示了我国的地下工程的发展前景,以及未来的施工工艺。
标签地下;工程;施工一、地下工程施工技术我国在地下空间开发过程中,发展了非常成熟的地下工程技术,其中具有代表性的是下列三项技术。
1、明挖技术(基坑技术)随着我国地下空间的发展,地下工程建设项目的数量和规模也迅速增大,产生了大量的深基坑工程,并形成了种类齐全的多种基坑围护开挖技术。
从支撑技术上形成并发展了重力式、支撑式、土锚式、土钉式等多种技术,从围护工法上形成并发展了简易围护墙法、木板桩法、钢板桩法、钢管桩法、灌注桩法、地下连续墙法、逆作法(又叫盖挖法)等多种工法。
基坑工程的设计理论、计算方法也得到不断改进,基坑工程的设计规范也有一定的发展。
九十年代以来,基坑工程规模不断加大,深度不断加深,与建筑物等已有设施距离越来越近,推动了深基坑工程的设计向更高水平迈进,使我国基坑工程的设计施工进入环境设计阶段,促进了时空效应基坑工法的生产与应用,并达到国际领先水平。
该方法考虑时空效应,科学地利用土体自身的控制地层位移的潜力,以解决软土深基坑稳定和变形问题。
这种方法的主要特点是设计与施工密切结合。
在设计中,设计参数(如被动区水平抗力系数K)的取值从现场反应来确定;施工中,开挖与支撑的施工工序基本是按分块、分层、分步、对称、平衡的原则制定,并以科学的施工工艺,有效地控制基坑的变形。
2、暗挖技术(以隧道设计施工技术为代表)在我国,大量的线形地下空间均是以暗挖法形成的。
其中两项关键技术,适于软土(岩)地区的盾构法与适于硬土(岩)地区的新奥法(及矿山法)在我国均有较大的应用与发展。
1)盾构法我国自六十年代研究开发盾构技术以来,已成功地采用盾构施工技术修建了几十条车行和水工隧道,盾构机械装备从早先的机械式盾构、网格挤压式盾构,在引进和消化国外技术的基础上,发展到今天的上压平衡盾构(EPB)、泥水加压式平衡盾构。
地下空间工程施工新技术随着城市化进程的加快,城市地下空间利用成为了人们关注的焦点。
地下空间工程施工中的新技术的应用对于提高施工效率、降低成本、减少安全事故等方面具有重要的意义。
在地下空间工程施工中,新技术的应用已经成为了带动行业发展的重要动力。
本文将对地下空间工程施工中的新技术进行详细介绍,并对其应用前景进行分析。
一、激光扫描技术在地下空间工程中的应用激光扫描技术是一种利用激光测距仪进行扫描,从而获取目标物体的三维点云数据的技术。
激光扫描技术的应用可以帮助工程师们更加直观地了解地下空间的情况,从而更好地规划施工方案。
激光扫描技术可以快速准确地获取地下空间的几何信息,对于施工过程中的测量、建模等工作皆有重要意义。
在地下空间工程施工中,利用激光扫描技术可以快速获取地下空间的三维数据,为施工过程中的方案设计、施工进度控制等工作提供了重要的依据。
此外,激光扫描技术还可以对地下空间的变形情况进行监测,从而为工程施工提供了重要的参考数据。
二、智能机器人技术在地下空间工程中的应用智能机器人技术是一种利用计算机技术、传感器技术等多种技术手段,使机器人具备自主感知、决策、执行的能力。
在地下空间工程施工中,智能机器人技术的应用可以有效提高施工效率、降低施工成本、减少工人安全风险等方面。
智能机器人可以代替工人进行一些危险性大、环境恶劣的工作,从而有效降低施工安全风险。
在地下空间工程中,智能机器人可以根据预先设定的施工方案执行任务,从而减少施工过程中的误差,提高施工效率。
此外,智能机器人还可以根据实时情况进行自主调整,从而更好地适应施工环境中的变化。
三、虚拟现实技术在地下空间工程中的应用虚拟现实技术是一种利用计算机技术、影像处理技术等手段,使用户能够感受到一个虚拟的环境。
在地下空间工程施工中,虚拟现实技术的应用可以帮助工程师们更好地设计施工方案、规划施工过程、培训施工人员等。
利用虚拟现实技术,施工人员可以在虚拟环境中体验地下空间的施工过程,从而更好地理解工程任务的要求,提高施工质量。
第1篇一、地下开挖技术1. 土方开挖:根据地质条件和工程需求,选择合适的开挖方法,如明挖法、暗挖法、盾构法等。
其中,明挖法适用于浅层地下工程,暗挖法适用于深层地下工程。
2. 基坑支护:为了保证地下工程的安全性,需要对基坑进行支护。
常用的支护方法有:土钉墙、锚杆、桩基础、地下连续墙等。
二、地下支护技术1. 土钉墙:利用土钉与土体之间的摩擦力,使土体形成整体,提高土体的稳定性。
2. 锚杆:通过锚杆将土体与支护结构连接在一起,提高土体的稳定性。
3. 桩基础:通过桩基础将荷载传递到深层土体,提高土体的承载能力。
4. 地下连续墙:地下连续墙具有防渗、挡土、承重等多种功能,适用于深基坑工程。
三、地下结构施工技术1. 钢筋混凝土结构:采用钢筋混凝土材料,具有较好的耐久性和抗震性能。
2. 预应力混凝土结构:通过施加预应力,提高混凝土结构的承载能力和抗裂性能。
四、地下防水技术1. 防水混凝土:提高混凝土的抗渗性能,防止地下水位上升对工程的影响。
2. 防水层:在地下结构表面设置防水层,防止水分渗透。
3. 防水注浆:对地下结构周围的土体进行注浆,提高土体的密实度,防止水分渗透。
五、地下装饰技术1. 地下空间装饰:根据地下空间的功能和美观需求,选择合适的装饰材料和方法。
2. 地下通道装饰:对地下通道进行美化,提高通行舒适度。
总之,地下施工工程技术是一门综合性的技术,涉及多个领域。
在实际施工过程中,需要根据工程特点、地质条件、环境因素等因素,综合考虑各种施工技术,确保地下工程的顺利进行。
随着科技的不断发展,地下施工技术也在不断创新和进步,为地下空间的开发利用提供了有力保障。
第2篇随着城市化进程的加快,地下空间利用日益广泛,地下施工工程技术在各类基础设施建设中扮演着重要角色。
地下施工技术包括深基坑开挖、地下连续墙施工、盾构施工、暗挖隧道施工等,下面将从几个方面介绍地下施工工程技术。
一、深基坑开挖技术深基坑开挖技术是地下施工的基础,主要包括土方开挖、支护、降水、排水等环节。
土层地下设计与施工新进展概述随着科技的不断进步和土层地下工程领域的发展,土层地下设计与施工也取得了新的进展。
本文将概述土层地下设计与施工的最新进展,包括施工技术的创新、土层地下设计的优化、土层地下工程的现代化管理等方面。
一、施工技术的创新近年来,针对土层地下设计与施工过程中的难题,相关技术得到了更新与突破,为工程师们提供了更多的选择和解决方案。
一项重要的创新是使用无人机进行土层地下勘测和测量。
传统的土层地下勘测依赖于人工测量,费时费力且容易受到环境因素的影响,而无人机可以快速、准确地获取土层地下的数据,大大提高了勘测的效率和精确度。
此外,还有一些新型的土层地下施工技术应用于实践中,如土层地下钻井机器人、高效的土层地下排水系统等,都在提高土层地下工程施工效率和质量方面发挥着重要作用。
二、土层地下设计的优化土层地下设计在过去主要依靠经验和传统方法进行,但随着技术的发展,土层地下设计也呈现出了新的趋势。
一方面,通过大数据的分析和应用,可以更全面地了解土层地下的特性和变化规律,从而优化设计方案。
另一方面,采用模拟软件和虚拟现实技术,可以对土层地下进行三维可视化的建模和模拟,帮助工程师更好地理解与分析土层地下的复杂结构和行为,为设计提供准确可靠的依据。
三、土层地下工程的现代化管理土层地下工程的管理在过去相对简单粗放,但如今随着工程规模的扩大和要求的提高,对工程的管理也面临着新的挑战。
通过引入信息化管理系统和远程监控技术,可以实现土层地下工程的实时监控和数据采集,及时发现工程问题并进行调整。
此外,现代化管理还可以提供更加精细化的工程进度管理和质量控制,确保工程的顺利进行和高质量的完成。
总结起来,土层地下设计与施工在技术创新、设计优化和管理现代化等方面都取得了新的进展。
这些进展不仅为土层地下工程提供了更多的选择和解决方案,也为工程的质量和效率提升提供了有力支持。
随着科技的不断发展,相信土层地下设计与施工领域的新进展还会不断涌现,为土层地下工程的可持续发展带来新的契机。
《施工技术》原作者:张希黔; 周敬; 张利[摘要]总结了近年来我国一批大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等地下工程施工中所采用的新工艺和新技术。
[关键词]地下工程;冻土;水下工程;隧道;施工技术青藏铁路的开工建设和顺利实施,为解决高原冻土区地下工程的施工提供了良好的试验基础;同时,城市地铁工程的建设也对解决复杂城市地质环境条件下地下工程施工提出了新的挑战;而大型桥梁、跨江隧道和海上设施的建设使水下的地下工程施工面临更高的技术要求。
一系列大型基础设施的建设并完工极大地促进了地下工程施工技术水平,及时总结和完善这些地下工程施工新工艺和其他技术成果将为今后的地下工程施工提供良好的技术支持和保证,对推动我国地下工程的施工带来巨大的促进作用。
本文结合近年来我国一些大型基础设施建设工程,如青藏铁路、深圳地铁、上海跨江隧道等施工过程中取得的地下工程施工技术成果,对新工艺进行介绍,以便为今后类似工程的施工提供借鉴。
1冻土区地下工程施工新工艺青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100多km,穿越世界海拔最高、有世界屋脊之称、施工条件恶劣的青藏高原。
在高海拔多年冻土区修建铁路在世界上也是第1次,无成熟的施工经验,技术含量高。
1.1 多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺其关键工艺是减少施工过程产生的各种热量,如钻孔的摩擦热、回填料的热量、灌注桩混凝土的水化热等,避免桩周地基土温度场急剧变化,引起桩周地基土一定范围升温和融化。
同时由于冻土区有季节的变化,表层的季节融化层随季节的变化将产生冻胀力,消除这些冻胀力也是钻孔灌注桩的一个重点。
为减少施工热量对冻土区的影响,尽快形成新的热平衡状态,多年冻土区钻孔灌注桩桩身混凝土浇筑后,须经过一个阶段的热交换过程后方可进行承台以上部分施工,一般热交换的时间为60d,60d后方可认为桩基已基本稳定。
桩基在使用过程中由于冻土季节的变化将产生冻胀力。
根据冻胀力作用于基础表面的部位和方向,可划分为3种:切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力(见图1)。
水平冻胀力相互抵消,对工程造成破坏的主要是冻胀产生的切向力和法向力。
在工程建设中,采取以下措施可以防止桩基础冻胀:①为避免桩基础受到法向冻胀力,将桩基础嵌入多年冻土天然上限以下一定深度;②将钢制扩筒埋入多年冻土上限以下至少0.5m,护筒内径比桩径大10cm,并于护筒外围涂渣油,成桩后不拆除护筒,减少外表面的亲水程度;③尽量采用高桩承台,冻胀严重地区采用钻孔扩底桩;④在护筒外侧、低桩承台底部采用渣油拌制粗颗粒土回填。
以上措施能有效地减小切向冻胀力,降低冻土对护筒的上拔冻胀力(见图2);⑤钻孔采用旋挖钻机干法成孔保证孔位置正确和钻孔的垂直度;⑥采用低温早强耐久混凝土,避免了混凝土低温浇筑带来的强度增长慢的问题。
1.2 多年冻土隧道施工工艺高原多年冻土隧道工程施工可借鉴的经验较少,其核心在于尽量减少气温升高对冻土的影响,避免冻土融化压缩下沉和冻胀力造成施工灾害和运营隐患。
冻土的抗压强度很高,其极限抗压强度甚至与混凝土相当。
冻土融化后的抗压强度急剧降低,所形成的热融沉陷和下一个寒季的冻胀作用常常造成工程建筑物失稳而难以修复。
含水的松散岩石和土体,温度降低到0℃时,伴随有冰体的产生,这是冻结状态的主要标志。
水结成冰时,体积增加约9%,使土体发生冻胀。
土冻结时不仅原位置的水冻结成冰,而且在渗透力(抽吸力)作用下,水分将从未冻区向冻结锋面转移并在那里冻结成冰,使土的冻胀更加强烈。
土在冻结过程中由于水变冰体积增大,并引起水分迁移、析冰、冻胀、土骨架位移,因而改变土的结构。
在融化过程则必然伴随着土颗粒的位移,充填冰融化排出的空间,产生融化固结,从而引起局部地面的向下运动,即热融沉陷(热融下沉)。
为避免隧道施工中热融沉陷,冻土隧道施工的关键工艺是作好保温措施。
隧道保温施工工艺主要包括:优选寒季施工明洞及洞口工程,开挖施工时增设遮阳保温棚,阻隔太阳辐射能量对冻土的影响。
正洞采用弱爆破及光面爆破技术减少对冻土的扰动和超欠挖,开挖后清除拱(墙)夹层散碎冰块,迅速喷混凝土封闭岩面;采用有轨运输减少洞内废气污染,减少通风次数和风量;暖季采用夜间放炮通风和冷风机通风等措施将洞内掌子面温度控制在5℃以下,尽量缩小洞室开挖断面外的冻土融化圈。
隧道全长全断面铺设“防水层+保温板+防水层”,阻隔隧道竣工后洞内温度变化对冻土的扰动,确保运营安全。
影响土体冻胀的主要因素是土体类型、含水状况和冻结条件。
冻土学家经过长期的试验证明:粗颗粒土冻胀小甚至不冻胀,而细颗粒土一般冻胀较大。
土体含水量大则冻胀严重,当土体含水量小于某一值时,土的冻胀率为零。
为防止冻胀对明洞及洞口工程结构的影响,将明洞及洞口仰坡周边冻胀影响范围内的富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层挖除,用粗颗粒土换填,严格控制粗颗粒土的含水量,换填后作好防排水设施。
工程实例:青藏铁路风火山多年冻土隧道全长1338m,是世界上海拔最高的冻土隧道,多年冻土上限1~1.8m,冻土层厚达100~150m。
洞身全部位于冻土之中。
在施工过程中充分把握冻土的工程性质,采用注浆管棚、注浆锚杆、洞内光面爆破等开挖技术并综合运用粗颗粒土换填明洞覆盖层,全长、全断面设置多重保温层,以及保温、控温、供氧、喷射混凝土、信息监控等多项技术,尽量缩小冻土融化圈,使冻土隧道重建新的热量平衡系统,满足了安全、优质、高效的建设要求。
此外冻土区防温措施还有倾填片石通风路基施工工艺,高温细粒土铺设保温板路基施工技术,高温细粒土热棒路基施工技术等,这些措施都可以大大减少路基承载后对冻土的热融影响。
2 地铁和过江隧道施工新工艺随着我国城市化快速发展,大城市的交通压力日益增大,大规模的城市地铁建设势成必然。
对于沿江规划的城市过江隧道的建设也越来越多。
这类工程建设往往规模大,施工环境恶劣,施工技术复杂,下面简单介绍几种施工新工艺。
2.1 地铁施工中的桩基托换技术地铁建设中不可避免遇到桩基托换工程。
深圳地铁百货广场大轴力桩基托换技术研究,解决了大轴力桩基托换的主要关键技术问题,丰富了桩基托换工程的施工工艺。
桩基托换形式是我国托换技术应用的常见形式。
桩基托换的核心技术在于新桩和旧桩荷载的转换,要求在转换过程中托换结构和新桩的变形限制在上部结构允许范围内。
针对上述变形的控制,托换的机制可分为主动和被动托换。
主动托换主要是在旧桩截桩之前,对新桩和托换结构加载,消除部分新桩和托换结构的变形,使得托换后桩和结构的变形限制在允许范围内。
该技术应用于大轴力、结构物对变形要求严的情况。
被动托换是在旧桩切除过程中,将荷载传递到新桩,托换后的桩和结构变形难以控制,该技术适用于小吨位和对结构变形控制不严的情况。
深圳地铁国贸老街区间百货广场大厦桩基托换工程具有托换桩多(6根)、轴力大(18000kN)、桩径大(2000mm)、地质条件差、地下水头高、托换位置深(地下2层)、使用环境复杂(中间穿越地铁,振动影响)等特点,目前国内外尚无类似大轴力托换施工经验(国外日本类似托换最大轴力8750kN,国内5900kN)可借鉴。
深圳地铁一期工程线路由于受走向及最小半径(Rmin=300m)等条件限制,必须从百货广场大厦裙楼下穿越。
由此产生桩基础托换问题。
百货广场主楼22层,裙楼9层,地下室3层,为框梁剪力墙结构,基础为独立桩基端承桩。
桩端持力层(强风化层)承载力标准值2700kPa,桩身直径最大2000mm的人工挖孔桩(C25),根据楼层估算托换桩最大设计轴力约18900kN。
区间隧道通过百货广场、深南东路、华中酒店,由于暗挖隧道位置及其上部建筑物的影响,部分桩在隧道内或紧靠隧道,须托换百货广场9层裙楼桩6根(桩径2000mm,桩基持力层均在隧道结构面以下基岩),最大轴力18000kN。
根据百货广场的结构、基础形式及操作空间,百货广场桩基托换采用梁式托换结构柱的形式,托换新桩采用人工挖孔桩,整个托换工程在地下3层室内进行。
根据高层结构变形要求,裙楼桩基采用主动托换。
托换时,在托换梁和新桩之间设置加载千斤顶,利用千斤顶加载,使上部结构有微量顶升位移,同时使新桩的大部分沉降位移在顶升时预压完成,从而通过主动加载实现作用在原结构桩上的荷载经托换大梁转移至新桩上,且原桩(柱)顶升值和新桩沉降也得到有效控制。
截桩在开凿人工孔至托换梁底下后逐步进行。
截桩后隧道暗挖、衬砌变形稳定后(期间千斤顶装置及时调整),托换梁与新桩连接形成永久结构,托换完成。
桩基托换及隧道施工全过程都实行严格的全过程监控、量测,确保了结构安全。
通过严格的计算和施工操作,通过技术攻关,解决了软弱地层桩基开挖支护、托换梁以及截桩、力的转换等技术难题,保证了百货广场等高层建筑物、地下管线的安全和正常使用。
该工程桩基托换原理如图3所示。
2.2 过江隧道施工中的水平冻结法地下隧道之间的连接通道冻结法施工是利用人工制冷技术,使地层中的水变冰,把天然土变成冻土,增加其强度和稳定性,隔绝地下水与地下结构的联系,以便在冻结壁的保护下进行联络通道施工的一种特殊施工方法。
制冷技术是用氟里昂作制冷剂的三大循环系统完成的。
三大循环系统分别为氟里昂循环系统、盐水循环系统和冷却水循环系统。
制冷三大循环系统构成热泵,将地热通过冻结孔由低温盐水传给氟里昂循环系统,再由氟里昂循环系统传给冷却水循环系统,最后由冷却水循环系统排入大气。
随着低温盐水在地层中的不断流动,地层中的水逐渐结冰,形成以冻结管为中心的冻土圆柱,冻土圆柱不断扩展,最后相邻的冻结圆柱连为一体并形成具有一定厚度和强度的冻土墙或冻土帷幕。
水平冻结加固原理如图4所示。
在实际施工中,通过水平钻进冻结孔,设置冷冻管,并利用盐水为热传导媒介进行冻结。
一般是在工地现场内设置冻结设备,冷却不冻液(一般为盐水)至-22~-32℃。
其主要特点有: (1)可有效隔绝地下水,对于含水量>10%的含水、松散、不稳定地层均可采用冻结法施工。
(2)冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件、地质条件灵活布置和调整,冻土强度可达4~10MPa,能有效提高工效。
(3)冻结法施工对周围环境无污染,无异物进入土壤,噪声小。
(4)影响冻土强度的因素多,冻土属于流变体,其强度既与冻土的成因有关,也与受力的特征有关,影响冻土的主要因素有冻结温度、土体含水率、土的颗粒组成、荷载作用时间和冻结速度等。
冻结法的关键施工技术包括:(1)确定冻结主要技术指标,即根据实际工况,确定积极冻结期和维护冻结期的盐水温度、冻土墙平均温度和冻土强度。
(2)冻结孔布置和施工,即根据连接通道平面尺寸和结构受力特征,设计布置冻结孔,同时冻结孔布置应根据管片配筋图微调冻结孔偏斜,控制孔径向外的偏角在0.5°~1 0°范围。
(3)冻结站设计、积极冻结和维护冻结施工,计算冻结冷量,根据冷量需要选择冷冻机组。